JPS603245B2 - piezoelectric vibrator - Google Patents

piezoelectric vibrator

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JPS603245B2
JPS603245B2 JP54049280A JP4928079A JPS603245B2 JP S603245 B2 JPS603245 B2 JP S603245B2 JP 54049280 A JP54049280 A JP 54049280A JP 4928079 A JP4928079 A JP 4928079A JP S603245 B2 JPS603245 B2 JP S603245B2
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JP
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vibration
piezoelectric vibrator
piezoelectric
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ratio
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二郎 井上
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NOTO DENSHI KOGYO KK
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
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    • H03H9/02007Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02015Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は圧電振動子に関し、特に拡がり振動を利用し
た庄電振動子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a piezoelectric vibrator, and particularly to a Shoelectric vibrator that utilizes spreading vibration.

第1図ないし第3図はそれぞれこの発明の背景となる従
来の拡がり振動を利用した角板型振動子の異なる例を示
す図解図である。
FIGS. 1 to 3 are illustrative views showing different examples of conventional square plate type vibrators using spreading vibration, which are the background of the present invention.

このような圧鷲振動子1は、たとえばPZTのような氏
鰭板11の一方主表面に形成された電極12と他方主表
面に形成された電極13を有する。第2図に示す振動子
1は圧電板11の他方主表面に形成される電極14を部
分電極とした例を示す。第3図に示すものは、圧鰭板1
1の他方主表面に形成される電極15をドット電極とし
、16をリング電極としたいわゆる3端子型振動子を示
す。これらの圧電振動子の動作原理等についてはすでに
周知のところであり、ここではその説明は省略する。第
4図は従来の拡がり振動を利用した角板型圧亀振動子の
一例として、たとえばAMバンドのラジオ受信機の中間
周波回路に用いた第3図の振動子の周波数特性を示すグ
ラフである。
Such a pressure eagle vibrator 1 has an electrode 12 formed on one main surface of a fin plate 11 such as PZT, and an electrode 13 formed on the other main surface. The vibrator 1 shown in FIG. 2 shows an example in which the electrode 14 formed on the other main surface of the piezoelectric plate 11 is a partial electrode. What is shown in Fig. 3 is the pressure fin plate 1.
A so-called three-terminal type vibrator is shown in which electrode 15 formed on the other main surface of 1 is a dot electrode, and 16 is a ring electrode. The principles of operation of these piezoelectric vibrators are already well known, and their explanation will be omitted here. FIG. 4 is a graph showing the frequency characteristics of the vibrator shown in FIG. 3, which is used in an intermediate frequency circuit of an AM band radio receiver, for example, as an example of a conventional square plate type pressure-turtle vibrator that utilizes spreading vibration. .

このグラフからもわかるように、従釆のものにおいては
、基本振動周波数の3次高調波あるいは5次高調波など
のスプリアスが非常に大きく、おれが問題となつていた
。たとえば3次高調波は第5図に示すように発生する。
すなわち、圧鰭板11の拡がり方向に基本振動の3倍の
周波数の定在波がのることにより発生するものである。
そこで、このようなスブリアスを抑圧する方法としては
、電極をたとえば第6図に示すように部分電極12′,
13′としてそのような定在波がのらないように工夫す
ることが知られている。すなわち、この第6図に示すよ
うに部分電極12′,13′を用いれば、この第6図の
表面電荷分布における斜線部分の表面電荷が打ち消され
て3次高調波の振動が抑圧されるものである。このよう
に部分電極の寸法や形状を適当に変えることによって、
5次高調波や7次高調波あるいは輪郭振動スプリアス等
もそれぞれ抑圧可能である。しかしながら、この方法で
は、対象とする単一のスプリアスのみ(たとえば3次高
調波のみ)が抑圧され、同時に多くのスプリアスを抑圧
することができない。また、他の特性上の要求のために
、このようなスプリアス抑圧のみを考慮した電極配置を
することができない場合もある。それゆえに、この発明
の主たる目的はすべてのスプリァスに効果のある、改良
された拡がり振動を利用する圧電振動子を提供すること
である。
As can be seen from this graph, in the secondary model, the spurious waves such as the 3rd harmonic or 5th harmonic of the fundamental vibration frequency were extremely large, which caused a problem for me. For example, third harmonics are generated as shown in FIG.
That is, it is generated by a standing wave having a frequency three times that of the fundamental vibration in the direction in which the pressure fin plate 11 spreads.
Therefore, as a method of suppressing such spurious, the electrodes are, for example, as shown in FIG.
13', it is known to take measures to prevent such standing waves from appearing. In other words, if partial electrodes 12' and 13' are used as shown in Fig. 6, the surface charge in the shaded area in the surface charge distribution in Fig. 6 is canceled out, and the oscillation of the third harmonic is suppressed. It is. By appropriately changing the dimensions and shape of the partial electrodes,
It is also possible to suppress fifth-order harmonics, seventh-order harmonics, contour vibration spurious, etc. However, with this method, only a single target spurious (for example, only the third harmonic) is suppressed, and many spurious cannot be suppressed at the same time. Furthermore, due to other characteristics requirements, it may not be possible to arrange the electrodes in consideration only of spurious suppression. Therefore, a primary objective of the present invention is to provide an improved spreading vibration piezoelectric vibrator that is effective against all spurs.

この発明は、要約すれば、圧電振動子の圧電板を長方形
とし、その長方形の最辺と短辺の比が0.7から1.弊
になるように選んだ圧電振動子である。第7図,第8図
および第9図は、それぞれこの発明の異なる実施例を平
面的に示す図であり、単に圧電板の形状を示すものであ
る。
To summarize, this invention has a piezoelectric plate of a piezoelectric vibrator having a rectangular shape, and the ratio of the longest side to the shortest side of the rectangle is 0.7 to 1. This is a piezoelectric vibrator that was selected to be useful. FIG. 7, FIG. 8, and FIG. 9 are plan views showing different embodiments of the present invention, and simply show the shape of the piezoelectric plate.

そして、第7図は第1図に、第8図は第2図に、第9図
は第3図にそれぞれ対応している。この発明では、圧電
板の主表面の形状を従来のような正方形とするのではな
く、長方形にした。そして、その長方形の長辺の長さa
と短辺の長さbとの比をb/a:0.7なし、し0.9
8に選ぶ。第10図はこのような辺比b/aを機軸にと
り、縦軸に反共振抵抗と共振抵抗との比dBをとったグ
ラフである。
7 corresponds to FIG. 1, FIG. 8 corresponds to FIG. 2, and FIG. 9 corresponds to FIG. 3. In this invention, the shape of the main surface of the piezoelectric plate is not square as in the prior art, but rectangular. And the length of the long side of the rectangle is a
and short side length b: b/a: 0.7, 0.9
Choose 8. FIG. 10 is a graph in which the axis is this side ratio b/a and the vertical axis is the ratio dB between the anti-resonant resistance and the resonant resistance.

この第10図の線Aが基本振動の周波数たとえば45即
日zを示す。そして、線Bがその3次高調波たとえば1
.2M比を示し、線Cがその5次高調波たとえば2.■
M比を示し、線Dが輪郭振動たとえば650k比を示し
、線Eが屈曲振動たとえば300k伍を示す。この第1
0図からもわかるように、辺比b/aをほぼ1.7か
ら0.98にすることによって、ほとんどすべてのスブ
リアス振動に対してそれを効果的に抑圧し得ることがわ
かる。第11図はたとえば第9図の3端子圧電振動子に
この発明を適した場合の周波数特性を示し、辺比b/a
をたとえば0.96にとっている。
Line A in FIG. 10 indicates the frequency of the fundamental vibration, for example 45 z. And line B is its third harmonic, for example 1
.. 2M ratio, and line C represents its fifth harmonic, for example 2. ■
The line D shows the contour vibration, for example, a 650k ratio, and the line E shows the bending vibration, for example, a 300k ratio. This first
As can be seen from Figure 0, almost all spurious vibrations can be effectively suppressed by setting the side ratio b/a from approximately 1.7 to 0.98. FIG. 11 shows the frequency characteristics when the present invention is applied to the three-terminal piezoelectric vibrator shown in FIG. 9, for example, and the side ratio b/a
is set to 0.96, for example.

この第1図を見れば、従来のもの(第4図)に比べて、
この発明がすべての高調波を効果的に抑圧し得るという
ことがわかる。そして、それは輪郭振動についても同様
であり(第10図)、またどのような電極構造(たとえ
ば第7図,第8図または第9図)であっても、同等のス
プリアス振動の抑圧効果を有するものである。なお、第
10図においてもわかるが、辺比b′aが0.7以下の
ものについてもスプリアス振動の抑圧効果はあるが、こ
の辺比b/aをあまり小さくすると加工性がわろくなり
、ケースに組込む構造が複雑となる。
If you look at this Figure 1, compared to the conventional one (Figure 4),
It can be seen that the invention can effectively suppress all harmonics. The same is true for contour vibration (Figure 10), and no matter what electrode structure (for example, Figure 7, Figure 8, or Figure 9), it has the same effect of suppressing spurious vibration. It is something. As can be seen in Fig. 10, spurious vibrations can be suppressed even when the side ratio b'a is 0.7 or less, but if this side ratio b/a is too small, the workability becomes poor and the case The structure to be incorporated into the system becomes complicated.

それとともに共振分割現象が生じたりして好ましくはな
い。そので、この発明では辺比b/aを0.7から0.
98に選んだ。なお、この発明は共振子や3端子フィル
タあるいははしご型フィル夕などに用いることができる
At the same time, a resonance splitting phenomenon occurs, which is not preferable. Therefore, in this invention, the side ratio b/a is set from 0.7 to 0.
I chose it as 98. Note that the present invention can be used in a resonator, a three-terminal filter, a ladder type filter, and the like.

4以上のように、こ
の発明によれば、圧電板の主表面の形状を長方形とし、
その最辺と短辺との比を0.7ないし0.98に選んだ
ことにより、すべての高調波に対して効果的にそれを抑
圧することができる。
As described above, according to the present invention, the shape of the main surface of the piezoelectric plate is rectangular,
By selecting the ratio of the shortest side to 0.7 to 0.98, all harmonics can be effectively suppressed.

なお、このような圧電坂上に形成する電極構造は実施例
第7図ないし第9図のような形状以外にも、他のどのよ
うな形状であってもよいことはもちろんであり、要は圧
電板の主表面の形状を上述の形状に選ぶことである。従
来より、このような圧電振動子においては、その形状を
正方形としたのは、振動モード点から見て対称でありし
かも材質が均一な方が振動が起き易いという理由による
。したがって、この発明のように特に圧軍板の外形や寸
法を変えれば、基本振動やスプリアスにも影響を与える
わけであるが、基本振動についてはいずれにしてもその
波長がのり得る最小の寸法があればよいけであり、外形
や寸法を変えることによる基本振動への影響はあまりな
い。これに対して、3次高調波や5次高調波などのスプ
リアス振動は基本振動に比べて当然波長が短くなり、形
状や寸法を変えたことの影響は基本振動に対してよりも
強く現れる。そして、その基本振動とスプリアス振動と
のバランスの上で最適の外形寸法を選ぶのがこの発明の
特徴である。
Note that it goes without saying that the electrode structure formed on the piezoelectric slope may have any other shape other than the shapes shown in FIGS. 7 to 9 of the embodiment, and the point is that The main surface of the plate is selected to have the shape described above. Conventionally, such a piezoelectric vibrator has a square shape because it is symmetrical when viewed from the vibration mode point and vibration is more likely to occur when the material is uniform. Therefore, if the external shape and dimensions of the pressure plate are changed as in this invention, it will also affect the fundamental vibration and spurious, but in any case, for the fundamental vibration, there is a minimum dimension on which the wavelength can ride. Therefore, changing the external shape and dimensions has little effect on the fundamental vibration. On the other hand, spurious vibrations such as third-order harmonics and fifth-order harmonics naturally have shorter wavelengths than fundamental vibrations, and the effects of changing the shape and dimensions appear more strongly than on fundamental vibrations. A feature of the present invention is that the optimum external dimensions are selected based on the balance between the basic vibration and the spurious vibration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図ないし第3図はこの発明の背景となる従来の拡が
り振動を利用した角型圧電振動子の異なる例を示す図解
図である。 第4図はたとえば第3図の3端子圧電振動子をAMバン
ドの中間周波数回路に用いた場合の周波数特性の一例を
示すグラフである。第5図は3次高調波の例を示す図で
ある。第6図はその3次高調波を抑圧するための一例示
す図である。第7図ないし第9図は、それぞれこの発明
の異なる実施例を示す平面的な図解図である。第10図
は辺比b/aに対する反共振抵抗共振抵抗の特性を示す
グラフである。第11図はたとえば第9図の実施例をA
Mバンドの中間周波数回路に用いた場合の周波数特性を
示すグラフである。図において、1は圧電振動子、11
は庄電板、12,13は全面電極、14は部分電極、1
5はドット電極、16はリング電極を示す。 鈎図 髪Z図 孝3図 穿く図 鉢図 敦図 孝7図 孝8図 茅9図 敦。 図茅〃図
1 to 3 are illustrative views showing different examples of conventional square piezoelectric vibrators using spreading vibration, which are the background of the present invention. FIG. 4 is a graph showing an example of frequency characteristics when the three-terminal piezoelectric vibrator shown in FIG. 3 is used in an AM band intermediate frequency circuit, for example. FIG. 5 is a diagram showing an example of third harmonics. FIG. 6 is a diagram showing an example of suppressing the third harmonic. 7 to 9 are planar illustrative views showing different embodiments of the present invention, respectively. FIG. 10 is a graph showing the characteristics of the anti-resonant resistance and the resonant resistance with respect to the side ratio b/a. FIG. 11 shows, for example, the embodiment of FIG.
It is a graph showing frequency characteristics when used in an M-band intermediate frequency circuit. In the figure, 1 is a piezoelectric vibrator, 11
Hasho electric board, 12 and 13 are full electrodes, 14 are partial electrodes, 1
5 is a dot electrode, and 16 is a ring electrode. Hook drawing, Z drawing, 3 drawings, bowl drawing, Atsushi drawing, 7 drawings, 8 drawings, 9 drawings, Atsushi. Illustration

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 その主表面の形状が長方形をなす圧電板の拡がりが
り振動を利用した圧電振動子であつて、前記長方形の長
辺の長さと短辺の長さとの比が0.7ないし0.98で
あることを特徴とする、圧電振動子。
1 A piezoelectric vibrator that utilizes the spreading vibration of a piezoelectric plate whose main surface has a rectangular shape, the ratio of the length of the long side of the rectangle to the length of the short side of the rectangle being 0.7 to 0.98. A piezoelectric vibrator that is characterized by:
JP54049280A 1979-04-20 1979-04-20 piezoelectric vibrator Expired JPS603245B2 (en)

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JP54049280A JPS603245B2 (en) 1979-04-20 1979-04-20 piezoelectric vibrator
US06/140,848 US4348609A (en) 1979-04-20 1980-04-16 Piezoelectric vibrator with spurious mode suppression
DE3014865A DE3014865C2 (en) 1979-04-20 1980-04-17 Piezoelectric transducer

Applications Claiming Priority (1)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4832148B2 (en) * 2006-04-17 2011-12-07 株式会社エヌ・イー Aptitude test kit
CN107852144B (en) * 2015-10-30 2021-12-10 京瓷株式会社 Elastic wave resonator, elastic wave filter, branching filter, communication device, and method for designing elastic wave resonator

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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THE JOURNAL OF THE ACOUSTICAL SOCIETY OF AMERICA=1965US *
THEJOURNAL OF THE AMERICA=1965US *

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