JPS59171303A - 水晶発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複数個の水晶振動子を並列接続した水晶発振器
（以下単に並列発振器と略称する）に関する。

最近の無線通信は通信量の増大と周波数の有効利用をは
かるため、通信路は狭帯域化される方向に進んでいる。

これに伴って、基準発振器の周波数安定度は一段と高精
度のものが要求され、特にパーソナル無線では、小型化
、低消費電力化、低コスト化も大きな課題となっている
。周波数安定度の問題は、温度に対する周波数変化率の
問題が大きく、温度範囲が、−２０°Ｃ〜６０℃で、周
波数変化率は±３　ｐｐｆｆｌが要求されている。基準
発振器には従来からいろいろな方式があり、そのなかで
も並列発振器は、ザーミスターのような温度補償部品を
必要とせず、水晶振動子単体の周波数温度特性は必ずし
も３次特性であることを要しないなどの利点をもってい
る。

従来から、並列発振器に用いられる並列接続する水晶振
動子の組合せとしては、■ＢＴ板振動子を２〜３個組合
せたもの、■ＡＴ板振動子とＢＴ板振動子を組合せたも
の、■音叉型水晶振動子を２個組合せたもの等が知られ
ている。■と■は水晶振動子の小型化、低コスト化、低
消費電力化がむずかしいのが欠点であり、■は周波数温
度特性の頂点温度が４０℃程度迄しかならないため、並
列発振器の周波数温度特性も４０℃程度迄しか保障でき
ないのが欠点である。

本発明の目的は周波数の高安定化、小型化、低消費電力
化、低コスト化が達成できる並列発振器を提案すること
にある。この目的を達成するために、本発明では、並列
発振器の水晶振動子は３本の振動技を有する水晶片より
成る水晶振動子（以下単にＥ型振動子と略称する）であ
ることを特徴とするものである。

以下図面にもとづいて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明に係るＥ型振動子の斜視図であり、円筒
形封止管（図示せず）を外した状態を示す。水晶片１０
は３本の振動技ｉ１ａ、ｉｉｂ。

１２を有し、各振動技の長さ寸法はほぼ等しく、巾寸法
は振動技１１ａと１１ｂが同じになっている。両側の振
動技１１ａ、１１ｂと真中の振動技１２の側面には励振
用の金属薄膜電極１６ａ１１３ｂが固着されているので
Ｅ型振動子の振動モードは長さたて振動となる。

水晶片１０は導電接着剤１４ａ、１４ｂＫよってステム
１５ａ、１５ｂに固着され、金属薄膜電極１３１Ｌ、ｉ
ｂはステム１５ａ、１５ｂに電気的に接続されている。

そしてＥ型振動子の長さたて振動モードの共振周波数に
等しい周波数を発生させるための電圧が、ステム１５ａ
、１５ｂに印加されると、水晶の圧電効果によって２つ
の振動技１１ａ、１１ｂは同相で、振動技１２は逆相で
、振動技の長手方向にのびちぢみ振動をする。

第２図は本発明に係るＥ型振動子の長さたて振動モード
における周波数温度特性を説明するためのグラフである
。温度Ｔに対して周波数変化率（△ｆ／ｆｏ　）は上に
凸の２次曲線となり、頂点温度ＴＰは水晶片のカット角
によって変化する。

第３図は水晶片６０の水晶原石からのカット方位を示す
図である。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸はそれぞれ水晶の電気
軸、機械軸および光軸を示す。水晶片６０はＸ軸のまわ
りにＹ軸がらＯだけ傾けてカットされている。

第４図は本発明に係るＥ型振動子のカット角０と頂点温
度ＴＰの関係を示すグラフで、実験的に得られた関係を
示す。第４図のグラフから、頂点温度ＴＰはカット角０
を約７度に選ぶことによって約７０℃迄高（なることが
わかる。

第５図は本発明実施例の並列発振器を示す回路図である
。２個の並列接続されたＥ型振動子５ｏ、５１は電子回
路５２と共に並列発振器を構成している。Ｅ型振動子５
０のカット角Ｏは７度に選ばれる。この時Ｅ型振動子５
０の頂点温度Ｔ、は第４図かられかるように７０℃にな
っている。

また、Ｅ型振動子５１のカット角Ｏは−３，５度に選ば
れており、この時の頂点温度ＴＰは第４図から一２０℃
になっている。電子回路５２はトランジスター又はＣＭ
ＯＳインバーターからなる公知のものである。

第６図は本発明実施例の並列発振器の周波数温度特性を
示すグラフである。曲線６０．６１はそれぞれＥ型振動
子５０．５１の単体の周波数温度特性を示し、曲線６２
は本発明実施例の周波数温度特性を示す。この時電子回
路５２の負荷容量（図示せず）は最適な値が選ばれてい
る。

第６図に示すようにカット角Ｏが７°のＥ型水晶片を使
用することにより頂点温度７０℃のものを得、カット角
０が一３５°のＥ型水晶片を使用することにより頂点温
度−２０℃のものを得ることができるので、上記のよう
なＥ型振動子を並列に配置した並列発振器は曲線６２で
示すように、従来音叉型水晶片では不可能であった一２
０°〜６０℃の範囲でほぼ平担な温度特性を示すものが
得られるようになった。すなわち、本実施例はパーソナ
ル無線等で要求されている周波数温度特性を十分満足し
得ることがわかる。

以上のように■振動子の高温側の頂点温度が従来難かし
かった７０℃という高い温度にもできるため並列発振器
の周波数温度特性を低温側から高温側まで広い範囲にわ
たって良好に保つことができる。

■従来の発振器においては上記の周波数温度特性を良好
に維持するため、ＡＴ板やＢＴ板を使用した場合その振
動子の周波数を１２．８　ＭＨｚ程度に保つことが必要
であったが、上述のようにＥ型振動子を用いることによ
って広い範囲で周波数の安定性を得、またこの振動モー
ドは長さ縦撮動モードを使っているので、その周波数は
従来の１２．８ＭＩ（ｚの１／１６である８　００　Ｋ
Ｉ（ｚ程度まで下げることができるようになり、しかも
この周波数におけろＦＥ　ｉ！！水晶片も非常に小さく
できろため、振動イの容器寸法は周波数が８００　Ｋ＋
Ｉｚの場合１；、≧＜６”＜　４　ｍｍ程朋にま”Ｃ゛
小さくできるので、複数個の撮動イなｆψ−）−こい７
）にもかかわらず並列発振器の・１゛θミは寸分２小さ
くできろ。

（■（−θ）ように発振周波数は従来の１２．８　Ｍｌ
ｌｚにくらべて低くできるので並列発振器の消費電力は
１・′４稈肛に少なくできイ）。、 （４）　ｌ−述σ）／）　Ｑ　’〜６０°Ｃに４・５い
て十分安定な周波数温度特性を得られろ水晶片でありな
がら、ホトＩＪソグラノイ技術な用いて製作が可能であ
るたぬ、並列発振器０）コストも音叉型水晶片を用いた
と同程ｊＷＫ安（できろ。

１−（ハように、コスト力がｉ）ってＬかも広い温度範
囲で安定′ｆＩ「周波数が得られろこと、小型化がｉ１
Ｊ能な・′−と、消電な減少できろこと等、本発明な特
に小型携帯無線機に使用すれば、その効果は非常に大き
いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るＥ型振動子の斜視図、第２図は本
発明に係るＥ型振動子の周波数温度Ｊｊ、！Ｉ性を説、
明ず；コ）ためのグラフ、第：（図は本発明に係るＥ型
振動子の原石からのカゾト方位を示′ｊ図、第４図は本
発明に係ろ１！〕型振動了のカット角０と頂点幅１ｊｉ
　Ｔ　、の関係を示すグラフ、第５図は本発明実施例の
並列発振器を示、４−回路図、第６図は本発明実施例の
並列発振？べの周波数温度特性を示１“グラフで、１；
）′７：、）。 １０・・・・・・Ｅ型振動−子の水晶片、１１ａ、１１
１）、１２−・・・・振動技、１３ａ、、１３ｂ・・・
・・・金属薄膜電極、１４ａ、１４１）・・・・・・導
電接着剤、１５ａ、１５））・・・・・金属スデノ６．
３０・・・・・・Ｅ型振動子の水晶片、５０．５１・・
・・・〕Ｃ型振動子、 ５２・・・・・・電子回路、 ６０．６１　・・・Ｐ〕型型動動子５０５１の周波数温
度特性曲線、 ６２・・・・・本発明実施例の周波数幅［Ｗ特性曲線１
３第１図 ｎ 第２図 ｂ／ 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数個の水晶振動子を並列接続し１ｍ水晶発振器におい
   て、前記水晶振動子は３本の振動技を有する水晶片より
   成る水晶振動子で′ｌＩ）ることを特徴とする水晶発振
   器。