JPS5829645B2 - オンパハツシンキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は音波発振器に関するものであり、周波数制御音
波発振器を提供するものである。

これらの発振器は装置の表面に伝搬される表面音波ＳＡ
Ｗを使用しているか、装置の内部に伝搬されるバルク音
波ＢＡＷを用いている。

ＳＡＷを用いる発振器は英国特許出願第７７ ｇ ｏ／
７３号、第２０４１８／７３号、及び第２７０９５７７
３号に記述されている。

一般にＳＡＷ発振器は増幅器への帰還ループを形成する
ＳＡＷ遅延線を含む。

ＳＡＷ遅延線は平担面を有する圧電基板を含み、その平
担面上に入力及び出力の櫛の歯を組合わせた如き状態の
変換器を装着する。

これらの変換器を増幅器の入出力に接続すると変換器フ
ィンガ間隔（歯の間隔）と変換器間隔によって主として
定まる周波数をもって振動する。

第７７８０７７３号特許明細書には強モード選択を有す
る発振器の記述がある。

これは１変換器の実効長を両度換器の中心から離れた距
離に等しくすることによって達成される。

周波数変調は増幅器回路内の位相回路網の使用によって
達成しうる。

第２０４１８／７３号特許明細書には増幅回路内の温度
依存位相ずれに対する補償のための装置に関する記述が
ある。

これは増幅回路に正しい信号を与えるため、２変換器間
の位相差を測定するため位相感知検波器を用いることに
よって達成される。

位相感知検波器は発振器周波数の変調が高周波数で行な
われるように大時定数をもつように構成する。

既知の発振器における１つの問題は始動から周波数安定
までの時間である。

ＳＡ、Ｗ発振器に関する別の問題はその出力電圧が周波
数とリニアに変化しないこと、又は小周波数範囲のみし
かリニアに変化しないことである。

本発明においては音波装置は増幅器に帰還ループを設け
て発振器を形成する音波遅延線と発振器の周波数を変え
るため帰還ループ中の移相回路に制御信号を与える弁別
器とを含み、上記遅延線はその平担面に沿って音波を支
持し得る基板、基板内の送出と受は入れ音波のための入
力及び出力変換器とを含み、かつ上記弁別器は上記入力
変換器から音波を受けて制御信号を発する少なくとも１
個の変換器を含む。

制御信号は発振器中心周波数の近くでリニアであること
が望ましい。

増幅器と移相回路と併用するとき、本発明の装置は弁別
器と移相回路との間に設けた差動増幅器を含み、差動増
幅器への一方の入口は弁別器の出力に接続され、他方の
入力は被変調電圧を受けるように配置され、更にその差
動増幅器の出力は移相回路に接続される。

このＳＡＷ遅延線を強モード選択を有するように横取す
る。

これは中心周波数以外のすべての周波数を阻止するよう
に入出力変換器の周波数感度を設計することによって達
成しうる。

基板は圧電形、例えば水晶又はニオブ酸リチウム、でも
よいし、変換器の上又は下側に圧電領域を基板に付着せ
しめた非圧電形でもよい。

次に本発明を添付図面を参照しつつ説明する。

二図面は略図で寸法も合わない。

例えば櫛の歯を組合わせた如き状態の変換器は１００余
対の歯状電極をもっているが、図面には数対の歯状態の
みが示されており、変換器はブロックによって示されて
いる。

第１図に示した通り、周波数変調ＳＡＷ発振器は電圧調
整可能発振器１、ＳＡＷ周波数弁別器２及び差動増幅器
３を含む。

発振器１からの出力４は、表面音波の形で周波数弁別器
２に入力され、該弁別器の内部増幅器さた出力５は、差
動増幅器、の第１の入力６に入力される。

変調電圧Ｖｍは差動増幅器３の第２人カフに入力される
。

差動増幅器の出力８は発振器１に入力される。

或いは点線９で示すように弁別器出力５を発振器１の周
波数ロッキングを助けるため直接発振器に入力してもよ
い。

第２図は周波数に対する電圧のグラフである。

破線１０は発振器からの電圧が周波数によっていかに変
化するか、又極めて限定された周波数範囲に対する直線
的勾配を示す。

従って発振器１を出力電圧と動作周波数の間に直線的関
係を要する回路に用いる場合は動作周波数範囲は限定さ
れる。

第２図の実線１１は所望の周波数応答を表わし、比較的
大きな周波数範囲に亘る直線的勾配を示す。

後述するように弁別器出力は周波数に正比例し、この特
性を用いて発振器１の出力を修正し、その出力が直線形
をなす周波数範囲を増加する。

作動に際しては周波数弁別器２は発振器１から表面音波
をサンプルし、設定された値からの周波数偏移に比例す
る直流修正信号を作る。

いま設定周波数をω。

とすればω。を越える周波数増加は正の直流修正信号の
増加を生じるし、同様にω。

を下回る周波数減少は負の直流制御信号の増加を生ずる
。

弁別器を用いて発振器の周波数を固定する場合は第１図
の破線９によって示すようにその出力を発振器に直接入
力してもよい。

又零のＶｍを差動増幅器３に入力してもよい。

発振器周波数がω。からずれると修正信号が発振器に入
力される。

このようにして始動から発振器周波数の安定に要する時
間は少なくとも１けた分だけ減少させ得る。

又発振器１を発振増幅器における温度又は電源電圧位相
変化のような緩漫な周波数変化に対し修正することもで
きる。

装置を周波数変調ＦＭ発振器として用いる場合は、Ｖｍ
の値が変化すると弁別器の出力は差動増幅器への両入力
が等しくなり、その出力はほとんど零になる様に変化す
る。

弁別器の電圧出力は周波数と正比例するため、発振器の
周波数も電圧Ｖｍと正比例する。

これには両差動増幅器と弁別器の応答が変調の周波数よ
りもはをかに早いことを要し、又弁別器の応答も差動増
幅器のそれより早いことを要する。

第４図は第１図に示す発振器１の周波数応答、出力１２
、及び弁別器２の一部を形成する２個の変換器Ｔ１とＴ
２の電圧応答１３と１４を示す。

図示の通り発振器中心周波数はω。

、Ｔ１とＴ２の中心周波数はそれぞれω１とω２であり
、かつω２〉ω。

〉ω１である。周波数ω。のときＴ１の出力■１はＴ２
の出力■２に等しく、ω。

の両側に第５図に示す通り■２−■１が周波数と正比例
する領域がある１例として装置をω。

−２０ＭＨ２，ω１−１９．５■丑、ω２−２０．５Ｍ
Ｈ２１及び■２−■１が１５０ ＫＨｚの範囲に亘って
直線状をなすように作った。

この直線状変化を差動増幅器と共に用いることによって
発振器１の周波数を安定することができる。

第３図はこの種の装置を示したものであり、平指上面１
６を有する単結晶ＳＴカット水晶のような電圧基板１５
を含む。

該面１６上に従来の写真食刻法によって４個の櫛の歯を
組合わせた如き状態の変換器Ｔ１．Ｔ２．Ｔ３Ｔ４に形
成する。

発振器１は直列に配した移相回路１．７と２個の増幅器
１８と１９及び変換器Ｔ３とＴ４とより戒る。

英国特許出願第７８８０／７３号に記載された通り、Ｔ
３の長さはモード強選択性を与えるためにＴ３とＴ４の
中心間の距離に等しくする。

増幅器１に電力を印加すると入力変換器Ｔ３から放射す
る表面音波は漸次周波数を調整し遂に周波数ω。

の波のみがＴ３からＴ４に伝搬されるようになる。

弁別器は中心がＴ３から等距離にある２個の全く同じ櫛
の歯を組合わせた如き状態の変換器Ｔ１とＴ２、及び差
動増幅器２２を含む。

図示の通り２個の変換器Ｔ１とＴ２は直流がダイオード
ＤＩ とＤ２によって整流されて戻るように抵抗Ｒ０と
Ｒ２を通して共に接続されている。

Ｔ１とＴ２からの出力■１と■２は差動増幅器２２の入
力２０と２１に入力される。

該増幅器の出力５はＶ２− Ｖｌに比例する。

弁別差動増幅器２２からの出力５はこの差動増幅器３の
第１人力６に入力され、変調電圧Ｖｍはこの差動増幅器
３の第２人カフに印加される。

差動増幅器３からの出力８は発振器１の移相回路１７に
印加される。

制動材料のス） ＩＪツブを面１６の端部近くに配して
基板端からのＳＡＷ反射を防止する。

装置の動作は次の通りである。

零変調電圧が差動増幅器３に印加され、発振器１が周波
数ω。

で動作しているものと仮定する。

Ｔ１とＴ２からの出力■１と■２は実質的に等しく、従
って差動増幅器２２の出力は零である。

発振器周波数がω。より大きな値に変ると、ｖ２はｖｌ
より犬となり、正の修正信号が差動増幅器２２から差動
増幅器３に印加せられ、その結果正の信号が移相回路１
Ｔに印加せられる。

ω。からのずれに比例するこの信号は移相回路１７によ
って使われ、発振器周波数をω。

に戻す。変調電圧が零であり、周波数ω。を表わすから
である。

同様に発振器周波数がω。

以下になると、差動増幅器２２が負の修正信号を差動増
幅器３、従って移相回路１１に入力し、発振器周波数を
ω。

に戻す。

いま例えば＋ＩＶの直流電圧Ｖｍが差動増幅器３に印加
されたとすれば、正の信号が移相回路１７に入力され、
発振器周波数の増加を生ずる。

発振器周波数は差動増幅器２２の増幅後信号■２−■１
が＋１■に等しくなるまで変化する。

そのとき差動増幅器３の出力は零で、発振器は第５図の
Ｖ２ Ｖｔ／周波数の形態により定まる＋１ｖの電圧
Ｖｍに対応する新局波数で動作する。

従って発振器の周波数はＶｍと正比例する。

実際上Ｖｍは被変調電圧であるが、両差動増幅器の応答
速度が十分に早ければ、発振器周波数は被変調電圧Ｖｍ
と正比例して変化する。

第６図は発振器１と弁別器２双方の別の構成を示す。

発振器１は前記と同様入力変換器Ｔ３を支持する面１６
を有する圧電基板１５と２個の同一の出力変換器Ｔ５と
Ｔ６を含む。

Ｔ６はＴ５よりＴ３から１／４波長遠く離れ（周波数ω
。

で）て配設する。

Ｔ、とＴ６からの出力はＰＩＮダイオード２３と２４、
及び背中合わせに配した２個のコンデンサＣ１とＣ２を
介して共に接続する。

ダイオードを抵抗Ｒ１とＲ２を介して接地する。

出力２５をコンデンサＣ１とＣ２の間から増幅器２Ｔの
入力にとり、該増幅器の出力２８を入力変換器Ｔ３と接
続する。

第３図のように弁別器部２はそれぞれ中心周波数ω１と
ω２を有する櫛の歯を組合わせた如き状態の変換器Ｔ１
とＴ２を含み、こへでω１くω。

〈ω２であり、ω。

は発振器１の中心周波数である。変換器Ｔ１とＴ２は基
板１５の上に取り付け、それらの中心は発振器入力変換
器Ｔ３から等距離とする。

各変換器Ｔ１とＴ２の片側は接地され、他方は別々に増
幅器３６と３７、及びダイオードＤ１とＤ２を経て差動
増幅器２２の入力に接続する。

第２差動増幅器３は第１差動増幅器２２の出力５に接続
した入力と被変調電圧Ｖｍを印加する他の入力を有する
。

差動増幅器３の出力を分岐３８と３９に分割する。

一方の分岐３８を符号変換器３０と抵抗Ｒ４を経て変換
器Ｔ６に接続し、他方の分岐３９を非符号変換増幅器３
１と抵抗Ｒ３を経て変換器Ｔ。

に接続する。

実際上、発振増幅器２７に電力を供給すると発振器１は
漸次周波数ω。

をもって安定振動する。変換器Ｔ、とＴ６から増幅器２
１への出力は２個のＰＩＮダイオード２３と２４を通る
。

これらは差動増幅器３からの信号強度と極性に従ってＴ
５とＴ６からの出力を調和配分させる可変抵抗器として
働く。

Ｔ６は９０°遅相であるため、この配分比は必要に応じ
て発振器周波数を調整するために用いられる。

従って発振器周波数は差動増幅器３による印加電圧によ
って制御される。

弁別変換器Ｔ１とＴ２は発振変換器Ｔ３から表面音波を
受け、その出力を差動増幅器２２に入力する。

受けた周波数がω。であれば、Ｔ１とＴ２の出力は等し
く、従って差動増幅器２２の出力は零である。

しかし発振器周波数がω。から変化すると、第３図に既
述の通り修正信号が差動増幅器２２によって人力される
。

同様に、変調電圧Ｖｍが差動増幅器３に印加されると、
第３図によって既述の通り発振周波数は変調電圧とリニ
アに変化する。

第７図は周波数変調発振器の簡易型のもので、図中発振
器１は第３図に示したものと同じで、かつ同一番号を付
しである。

しかし弁別器２は１個の変換器Ｔ１のみを用い、その出
力をダイオードＤ１を介して差動増幅器２２の１人力２
０に入力する。

Ｔ□の出力は又抵抗Ｒ１を経て接地する。Ｖｃの電圧は
差動増幅器２２の他の入力２１に印加し得る。

差動増幅器２２からの出力５を変調電圧Ｖｍを印加し得
る差動増幅器３に入力する。

第３図の通り差動増幅器３からの出力を発振器１の移相
回路１７に人力する。

第８図は発振器１と変換器Ｔ１の応答１２と１３を示す
。

発振器周波数をωａ乃至ωｂの範囲に亘って変えること
が望ましい。

かつこの範囲に亘りＴ１の応答はリニアであることが分
る。

周波数ω。

においてＴ１の電圧出力はＶｃで示される。

従ってＶｃの直流電圧を差動増幅器２２の入力２１に印
加すると、その出力５は発振器周波数のω。

の前後で大きさの変化する正又は負の修正信号であり発
振器周波数が差動増幅器３に印加される被変調電圧Ｖｍ
とリニアに変化することになる。

又、破線３２をもって示すようにＴ１の出力をダイオー
ドＤ１を経て差動増幅器３に接続することもできる。

この場合は電圧ＶｍはＶｃの電圧レベルについて変調さ
れる。

第３図、第６図、及び第７図に示した装置をバルク音波
ＢＡＷを用いて動作せしめる場合は変換器と必要に応じ
て整調せしめた電気回路の間の基板１５の表面１６に制
動材料を添着する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の動作説明のためのブロック図、第２図
は動作電圧対発振器周波数のグラフ、第３図は本発明の
１形態の部分的略図、第４図は変換器及び発振器出力対
周波数のグラフ、第５図は弁別器装置に対する出力電圧
対周波数のグラフ、第６図は本発明の変形、第７図は簡
易型周波数変調発振器の図、第８図は第７図の装置に対
する発振器と弁別器の出力対周波数のグラフを示す。 １・・・・・・発振器、２・・・・・・弁別器、３・・
・・・・差動増幅器、５・・・・・・弁別器２の出力、
６・・・・・・差動増幅器３の第２人力、８・・・・・
・差動増幅器３の出力、１２・・・・・・出力、１５・
・・・・・圧電基板、１６・・・・・・圧電基板上面、
１７・・・・・・移相回路、１８・・・・・・増幅器、
１９・・・・・・増幅器、２３・・・・・・ＰＩＮダイ
オード、２４・・・・・・ＰＩＮダイオード、３０・・
・・・・反転増幅器、３１・・・・・・非反転増幅器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発振器を形成するため増幅器（１８，１９又は２７
   ）に正帰還ループを与える音波遅延線１を含み、遅延線
   は平担面１６に沿って音波を支持し得る基板１５，１６
   、基板内の音波を送出するための入力変換器Ｔ３、及び
   音波を受けるための出力変換器（Ｔ４又はＴ５．Ｔ６）
   、及び制御信号に応答して発振器周波数の変化を生じる
   ための帰還ループ内の移相回路（１７又はＴ５ ＋ Ｔ
   ６ ＋ ２３ ＋２４）を含む音波装置に於いて、制御
   信号を移相回路に与えるため、入力変換器Ｔ３から音波
   を受けるように基板１５上に配した少なくとも１個の変
   換器（Ｔ１又はＴ１． Ｔ、２ ）を含む弁別器１を具
   備することを特徴とする音波装置。 ２ 弁別器１に接続された１人力と変調信号Ｖｍを印加
   する他の入力と移相回路に入力するための制御信号を与
   える出力を有する差動増幅器３を特徴とする前記第１項
   記載の音波装置