JPS5829644B2 - オンパハツシンキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は表面音波（ＳＡＷ）発振器（５ｕｒｆａｃｅａ
ｃｏｕｓｔｉｃ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ ）に関するも
のである。

このような発振器は、ＳＡＷ遅延ラインを有していて、
このラインは例えば圧電基板等の上に装置された入カド
ランスデューサおよび少くとも１個の出カドランスデュ
ーサを含み、増巾回路が２個のトランスデユーサに接続
されている。

電気エネルギーが増巾器に供給される時、増巾器内の雑
音が入カドランスデューサに送られ、従って、基板に種
々の周波数の表面音波（５ｕｒｆａｃｅ ａＣｏｕｓｔ
ｉｃｗａｖｅ ） として送られる。

しかし、トランスデユーサの物理的形態およびトランス
デユーサの間の長さが、周波数の許容されるモード以外
の総ての周波数、或いは、好ましくは、中心周波数ｆ。

以外の総ての周波数を抑制する。

かくして、遅延ラインは周波数ｆ。

の信号の正フィードバックを増巾器に加えて、増巾器内
の振動を周波数ｆ。

に維持する。

発振器は所望の中心周波数ｆ。を除く総ての振動モード
を強く抑制するように設計でき、このような発振器の一
例が英国特許出願第７８８０／７３およびエレクトロニ
クス レターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ ）第９巻第１０号（１９７３年５月１７日）１９
５頁に記載されている。

ＪＳＡＷ遅延ラインは固有の温度安定性をもつが、増巾
回路は温度によって左右される移相をもつ。

本発明の一目的は、増巾回路を通る温度による移相の効
果を排除し、従って、振動の周波数を遅延ラインのみに
よって決定されるようにすることである。

」 この発明の一実施例の目的は周波数変調されるＳＡ
Ｗ発振器を提供することである。

本発明によれば、表面音波発振器は音響基板上に装着さ
れた入カドランステ゛ユーサおよび出カドランデューサ
をもつ表面音波遅延ラインと、入力および出カドランス
デューサに接続された増巾回路と、基板上に装着された
２個のトランスデユーサかる受ける信号の間の位相差を
測定し、この位相差によって定まる出力を与える位相感
応検知器と、位相感応検知器により測定される所望の位
相差を維持するために位相感応検知器によって制御され
増巾回路に補正信号を加える装置とを備えている。

位相感応検知器は音波回路内の任意の２個のトランスデ
ユーサ（必らずしも主入力および出カドランスデューサ
ではない）の間の位相差を監視し維持するものでよい。

補正信号を加える装置は、増巾回路に補正移相を与える
ために位相感応検知器に接続された可変移相回路網を含
むものでよい。

また、この装置は、ＳＡＷ遅延ライン上の第２の出カド
ランスデューサおよび増巾回路に可変振巾の位相はずれ
の入力を供給する可変インピーダンスを含むものでよい
。

典型的には、その入力は主入力に対して９０°位相がは
ずれている。

本発明の一実施例において、位相感応検知器からの出力
には、発振器の周波数変調を生ずる信号ｖｍを加えるこ
とができる。

これは、位相感応検知器の出力を差動増巾器への２個の
入力の１つに接続し、信号ｖｍを差動増巾器の他の入力
に加え、差動増巾器の出力を増巾回路に補正信号を加え
る装置に接続することによって達成できる。

位相感応検知器はその動作範囲にわたって線形の出力を
与えるように配置される。

基板は好ましくは圧電体、例えば石英またはリチウムニ
オバイトで、また、これはトランスデユーサのｒまたは
上に付着された圧電材料によって表面音波を発すること
のできるものでよい。

次に例として本発明を図面に示す。

第１図はＳＡＷ遅延ライン１を示し、これは石英の基板
２と入カドランスデューサＴ、および出カドランステ゛
ユーサＴ２を含み、これらのトランスデユーサはいずれ
も単一フィンガ対をもつトランスデユーサとして示され
ているが、典型的にはＴ１は１００フインガ対を有しＴ
２は６０フインが対をもつのがよい。

英国特許願第７８８０／７３に記載されているようなモ
ード選択を与えるために、Ｔ１の長さをＴ１およびＴ２
の中心間隔に等しくするのがよい。

トランスデユーサＴ１．Ｔ２ニ接続された増巾器ＡＭＰ
１およびＡＭＰ２を含む増巾回路３は、ＳＡＷ遅延ライ
ン１内の減衰に打ち勝ち増巾回路３内に振動を維持する
に充分な利得を与える。

位相感応検知器ＰＳＤは、その２つの入力５，６（通常
、「基準」入力および「信号」入力と称される）をトラ
ンスデユーサＴ１．Ｔ２に接続し、その出カフを差動増
巾器３０の１つの第１の入力３１に接続する。

差動増巾器３０の他の入力３２に周波数変調された入力
を加えることができる。

差動増巾器３０からの出力３３は可変和回路網に接続さ
れる。

ラジオ受信機のような従来型の回路に送られる発振器か
らの出力は３４で示されている。

成る応用個所においては、差動増巾器３０は必要でなく
、位相感応検知器の出カフは直接に可変移相回路網４に
接続される。

また、差動増巾器３０の第２の入力３２は接地されても
よい。

２個の増巾器ＡＭＰ、およびＡＭＰ２の代りに単一の増
巾器を設けてもよい。

動作の際、差動増巾器３０の第２の入力３２が零信号の
時（すなわち、入力３２が接地される時）、ＳＡＷ遅延
ライン１および増巾回路３を含む発振器は、主としてＳ
ＡＷ遅延ライン１のパラメータによって決定される周波
数で振動する。

増巾器ＡＭＰ１．ＡＭＰ２の温度は動作中に変化する可
能性があり、この温度変化、あるいは増巾器に印加され
る電圧の変化、あるいはその両者によって、入力点５，
６の間で移相の変化を生し得る。

この移相変化は位相感応検知器によって監視され、この
検知器は位相差の変化により定まる出力信号を与え、こ
の信号は可変移相回路網４内に送られて、増巾回路に補
正移相を加えて、トランスデユーサＴ、、 Ｔ２にあ
られれる信号の間に一定の移相を維持する。

」実際上、常に、すなわちスイッチオンしてその後ずつ
と、移相回路網に補正信号を加えることができる。

移相検知器の時定数は、回路（図示せず）によって発振
器に加えられる高速周波数変調信号によって影響を受け
ないで、増巾器における低速の温度によって定まる移相
変化の補償を与えるために、長いもの、例えば約１秒で
よい。

周波数変調される発振器として使用するために、２つの
異なる動作モードを考えることができる。

第１のモードは位相感応検知器ＰＳＤからの出カフが大
きい時定数τ、例えば前記のように１秒の時定数をもつ
時に得られる。

変調電圧ｖｍがτの逆数よりずっと大きい周波数ｆｍを
もつ場合、すなわち、τ−１秒である例でｆ ｍ ＞＞
Ｉ Ｈｚである場合。

例えば、ｖｍは１００Ｈｚ−５ＫＨｚの帯域のオーディ
オ信号を含む。

このような場合、位相感応器ＰＳＤからの出力電圧７は
電圧ｖｍの高圧変化に従うことができず、発振器の平均
周波数における低速（＞１秒）変化を補正するだけであ
る。

それ故、発振器からの出力３４は補正された中心周波数
ｆ。

を有し、周波数変調のレートはｆｍで、直線性は電圧を
印加された回路網４を通る移相の直線性ｌこよって決定
される。

この印加電圧は、本質的に、変調電圧ｖｍに増巾器３０
の利得を乗したものである。

第２の動作モードは、位相感応検知器ＰＳＤの時定数τ
が変調周波数ｆｍの逆数に比して短い時に得られる。

例えば、ｆｍが前記のオーディオ帯域をカバーし、τ−
１マイクロ秒である時。

この場合に、位相感応検知器ＰＳＤからの出力電圧７は
変調電圧ｖｍに「従動Ｊ （ｔｏ ｆｏｌｌｏｗ ）す
る時間をもつ、この動作モードを考えるために、入力電
圧ｖｍのない時、すなわち、増巾器３０の入力３２が接
地される時に、補正回路４がどのように働くかを思い出
すのが有用である。

この場合、発振器は周波数ｆ。

で安定され、増巾器３０の出力３３は（小さい）入力電
圧のＧ倍（ここでＧは増巾器３０の大きい電圧利得であ
る）である。

位相感応検知器ＰＳＤからのフィードバックの符号は、
３１における電圧を零に向けて減少させるようなもので
あるが、発振器を動作するのに常に小さい誤差信号が必
要であるために、これは全く零に等しくなることはない
。

この小さい誤差信号は、差動増巾器３０の利得Ｇを増大
することによって無視可能のものとなし得る。

変調電圧が３２に加えられると、出力３３は３１と３２
の間の電圧差に比例する。

この場合にも、利得Ｇは大きくフィードバックは正しい
向きにあるので、安定状態は３１および３２の間に小さ
い差が得られる状態である。

すなわち、３１における電圧は３２における電圧に従い
、３２が接地された場合には３１における電圧は零に向
う傾向をもつことになる。

ここで、出カフはｆ。

からの周波数の偏れに比例しく少くとも、小さい偏れに
対して）、動作の際、このｆ。

からの偏れが３２の入力電圧に比例するようになる。

かくて、発振器は実質的に線形の周波数変調をもつ周波
数変調発振器で、その直線性は第６図に示す如＜ＰＳＤ
の直線性によって決定される。

第１図の変型（図示せず）においては、可変位相回路網
４は、トランスデユーサＴ２と増巾器ＡＭＰ２および位
相感応検知器の間の接続部との間に接続される。

その時、位相感応検知器は遅延ラインにおける温度変化
を補正し、発振器の周波数は増巾器特性によって定まる
。

第２図は本発明の変型を示し、これはＳＡＷ遅延ライン
８を含み、このラインは、石英の基板９、入カドランス
テ゛ユーサＴ１および２個の出カドランスデューサＴ２
．Ｔ３を含み、Ｔ２．Ｔ３はＴ２よりもＴ３がＴ１から
余分に離隔するように配置されている。

これは、Ｔ３の受ける信号がＴ２の受ける信号よりも遅
延されるようにＴ３の遅延時間を増大する。

Ｔ２とＴ３の間の間隔は４分の１波長で、９０°の移相
を与える。

またＴ２がＴ３よりも長い或いは短いフィンガをもち従
ってＴ２の受ける信号よりも大または小となるように、
フィンガ対の長さを変えてもよい。

トランスデユーサＴ２は固定インピーダンスＺ、を通し
て増巾器ＡＭＰの入力に接続され、この増巾器の出力は
入カドランスデューサＴ１に接続される。

トランスデユーサＴ３は可変インピーダンスＺ２を通し
て増巾器入力に接続される。

位相感応検知器ＰＳＤの２つの入力がトランスデユーサ
Ｔ１．Ｔ２に接続され、その出力は差働増巾器３０の第
１の入力３１に接続される。

第２の入力３２には周波数変調信号ｖｍを加えることが
できる。

出力増巾器からの出力３３は可変インピーダンスＺ２に
接続される。

第３図は第２図のＳＡＷ遅延ラインの出力のベクトルダ
イアグラムである。

図において、Ｔ２の出力は■２であられされる。

Ｔ３の出力は４分の１波長、すなわち９０°、Ｔ２の出
力から遅延し、■３であられされる。

合成ベクトルＲは、■２と■３の和で、トランスデユー
サＴ１の入力とトランスデユーサＴ２の出力の間に一定
位相を維持するために、■３の長さ、すなわち、Ｚ２か
らの出力を変えることによって変化される。

可変インピーダンスＺ２は可変抵抗でよく、例えば、電
界効果トランジスタ（ＦＥＴ）または増巾器でよい。

第４図は、それぞれ基板１２上に装着された入力および
出カドランスデューサＴ１．Ｔ２を含む発振器１１の本
発明の他の形態を示す。

増巾器ＡＭＰおよび可変移相回路網１３がＴ１およびＴ
２の間に直列接続される。

第３のトランスデユーサＴ３がＴ、から送られる音波の
通路内にＴ１から間隔を隔って基板１２上に装着される
。

位相感応検知器ＰＳＤの２つの入力はトランスデユーサ
Ｔ７．Ｔ３に接続され、その出力は差動増巾器３０の第
１の入力３１に接続される。

周波数変調される信号ｖｍを差動増巾器３０の第２の入
力３２に加えることができ、この差動増巾器の出力３３
は可変移相回路網１３に接続される。

トランスデユーサＴ、およびＴ３の間のＳＡＷ通路の長
さは、Ｔ１とＴ２の間よりずっと大きくして、位相制御
の感度を増大することができる。

ｖｍ＝Ｏであると、Ｔ１とＴ３の間の長さを可能な限り
大きくできる。

しかし、変調される信号ｖｍ−０が適用される時、Ｔ１
およびＴ３の間に２πより大きい位相変化が生じないよ
うに注意を払はなければならないので、すなわち、ｖｍ
がπ／２以上に変調されると、Ｔ、からＴ３への長さは
Ｔ１からＴ２の長さの４倍となり得る。

同様に、ｖｍがπ／４以上に変調されるとＴ１からＴ２
の長さの８倍にもなり得る。

動作の際、ｖｍ−ｃであれば、トランスデユーサＴ、Ｔ
２および増巾器ＡＭＰを含む発振器１１は主としてＳＡ
Ｗ遅延ラインによって決定される周波数で振動する。

例えば、増巾器における温度の変化によって生ずる位相
変化は、ＳＡＷ遅延ラインにおける振動の周波数を変化
する。

トランスデユーサＴ１．Ｔ２の間のＳＡＷの周波数はＴ
１．Ｔ３の間と同じで、従って、発振回路における所望
の周波数からの周波数変化は、それ自体、Ｔ１とＴ３の
間の移相の変化としてあられれる。

これは、位相感応検知器によって検出され、この検知器
は可変移相回路網に補正信号を与える。

ｖｍ＼Ｏ（変調される）時、発振器は第１図について説
明したように働く。

第５図はＳＡＷ発振器の他の形態を示し、この場合、発
振器１４は基板内の全体的音波の影響を排除するために
補正回路１５から電気的に分離されている。

図示のように、発振器１４は、基板１６に装着された入
力および出カドランスデューサＴ１およびＴ２を含む。

増巾器ＡＭＰおよび可変位相回路網１７がトランスデユ
ーサＴ１．Ｔ２に直列に接続される。

Ｔ１．Ｔ２の間の音波通路１８を横切って、マルチスト
リップカプラー１９（英国特許願１３１２５／７１およ
び７４９／７２に記載されているもの）が配置され、こ
れはＳＡＷのいくらかを第２の音波回路２０に結合する
。

この第２の音波通路２０内に２つの監視用トランスデユ
ーサＴ３．Ｔ４が設けられ、それらの出力は位相感応検
知器ＰＳＤの入力に接続される。

差動増巾器３０の第２の入力３２には周波数変調される
信号ｖｍを加えることができる。

差動増巾器の出力３３は可変移相回路網１７に接続され
る。

動作の際、ｖｍ−＝０であると、トランスデユーサＴ３
．Ｔ４は発振器１４の回路内のＳＡＷの周波数を監視し
、所望の周波数における変化は′Ｔ３およびＴ４の間に
位相変化を生ずる。

これは、位相感応検知器内で検知され、この検知器は可
変移相回路網１７に補正信号を加える。

ｖｍ″＝＝、Ｏの時（変調される）、発振器は第１図に
関して説明したように働く。

第１． ２． ４． ５図に示した位相感応検知器はダ
ブル、バランスド、ミキサでよい。

第１．４．５図に示した可変移相回路は、３個の固定イ
ンピーダンスとバラクタ（ＶＡＲＡＣＴＯＲ）のような
可変キャパシタを使用するブリッジ回路でよい。

また、可変移相回路は、可変ＤＣバイアスが加えられる
ＰＩＮダイオードを含むものでよく、ＰＩＮダイオード
の可変抵抗は固定キャパシタンス、例えばトランスデユ
ーサＴ１の固定キャパシタンスと結合して位相を変える
。

また、可変移相回路は、印加されるＤＣ信号によって可
ｉバイアスされるＶＡＲＡＣＴＯＲダイオードを含むも
のでよく、ｖＡＲＡＣＴＯＲダイオードの可変キャパシ
タンスは固定抵抗、例えば増巾器の固定抵抗と結合して
位相を変化する。

上記の総ての形態において、基板内を移動する音波は表
面波であった。

成る応用個所においては、表面波の代りに、全体波（ｂ
ｕｌｋ ｗａｖｅ ）を使用してもよく、表面波を同調
し、或いは基板表面上の吸収体によって減衰してもよい
。

成る全体波（例えば、石英リチウム、タンタレート、ま
たは遅延の温度係数が零の他の圧電体内における）の１
つの利点は、遅延ライン自体の温度安定性が改良される
ことで、これは前記の回路と組合されて、特に温度安定
性の犬なる発振器を生ずる。

上記の総ての装置において、補正信号の符号は、要求さ
れる安定動作を与えるように正しく選択されなければな
らない。

間違った符号が使用されると誤差が減少されないで増巾
されることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一形態を示すブロックダイアグラムで
ある。 第２図は本発明の他の形態を示すブロックダイアグラム
である。 第３図はベクトルダイアダラムである。 第４図は本発明の他の形態を示すブロックダイアグラム
である。 第５図はマルチストリップカプラーを含む本発明の他の
形態を示すブロックダイアグラムである。 第６図は位相感応検知器からの典型的な出力を示す。 １・・・・・・ＳＡＷ遅延ライン、２・・・・・・基板
、３・・・・・・増巾回路、４・・・・・・可変移相回
路網、５，６・・・・・・入力、７・・・・・・出力、
８・・・・・・ＳＡＷ遅延ライン、９・・・・・・基板
、１０・・・・・・増巾回路、１１・曲・発振器、１２
・・・・・・基板、１３・・・・・・可変移相回路網、
１４・・・・・・発振器、１５・・・・・・補正回路、
１６・・開基板、１７・・・・・・可変移相回路網、１
８・・・・・・音波通路、１９・・・・・・マルチスト
リップカプラー ２０・・曲音波通路、３０・・・・・
・差働増巾器、３１・・・・・・入力、３２・・・・・
・入力、３３・・・・・・出力、３４・・・・・・発振
器の出力）’ｒ、、 ’ｒ２． Ｔ３ｔ Ｔ４・・・・
・・トランスデユーサ、ＡＭＰｌ、ＡＭＰ２．ＡＭＰ・
・・・・・増巾器、ＰＳＤ・・・・・・位相感応検知器
、Ｚ、・・・・・・インピーダンス、Ｚ２・・・・・・
可変インピーダンス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 音響基板上に装着された入カドランスデューサおよ
   び出カドランスデューサを持つ表面音波遅延ラインと、
   入力および出カドランスデューサに接続された増巾回路
   と、上記基板上に装着された２個のトランスデユーサか
   ら受ける信号の間の位相差を測定しこの位相差によって
   定まる出力を与える位相感応検知器と、該位相感応検知
   器によって制御され、この位相感応検知器により測定さ
   れた所望の位相差を一定に維持するように可変移相を上
   記増巾回路に与える装置とを備えた音波発振器。