JPS6068701A - 水晶発振システム - Google Patents
水晶発振システムInfo
- Publication number
- JPS6068701A JPS6068701A JP17607083A JP17607083A JPS6068701A JP S6068701 A JPS6068701 A JP S6068701A JP 17607083 A JP17607083 A JP 17607083A JP 17607083 A JP17607083 A JP 17607083A JP S6068701 A JPS6068701 A JP S6068701A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- resonator
- oscillation
- beat frequency
- cut
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims 2
- 230000035559 beat frequency Effects 0.000 abstract description 13
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
- H03B5/30—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
- H03B5/32—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
Landscapes
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は振動子内に存在する２つの異なるモードを同時
に発振させ、そのビート周波数を出力周波数として使用
しようというものである。
に発振させ、そのビート周波数を出力周波数として使用
しようというものである。
本発明の目的は小型でありながら、低周波のしかも温度
特性の良い水晶振動子を提供することにある。すなわち
周波数一温度特性の良い水晶振動子としては、高周波帯
（ＭＨｚ帯）のものではＡＴカット振動子やＧＴカット
振動子等がすでに実現されているが、低周波帯（Ｋ Ｈ
ｚ帯）のものでは未だ実現されていない。またＡＴカッ
ト振動子やＧＴカット振動子等によってＫ Ｈｚ帯のも
のを作ろうとすると、非常に大型なものとなり、振動子
の原石に対する取り個数といった点からも好ましく々い
。また本発明と同様な考え方で、周波数の異なる２個の
撮動子を各々別個に発振させ、それを回路的に合成して
それらのビート周波数をとシ出すといった提案もなされ
ているが、２個の振動子を使うといった点や、回路が複
雑になるといりた点で、あまり好ま［７いものではない
。そこで本発明は、２個の振動子を別個に発振させるの
ではなく、１個の振動子内に存在する２つの異なるモー
ドを同時に発振（以下においてはデュアル発振と呼ぶこ
とにする）させることによシ、そのビート周波数を取り
出そうというものである。以下、本発明の説明を行うが
、簡単のためにＧＴカット水晶振動子によって説明を行
う。しかし何らこれに限定するものではなく、他の振動
子においてもその考え方は全く同じであるといえる。
特性の良い水晶振動子を提供することにある。すなわち
周波数一温度特性の良い水晶振動子としては、高周波帯
（ＭＨｚ帯）のものではＡＴカット振動子やＧＴカット
振動子等がすでに実現されているが、低周波帯（Ｋ Ｈ
ｚ帯）のものでは未だ実現されていない。またＡＴカッ
ト振動子やＧＴカット振動子等によってＫ Ｈｚ帯のも
のを作ろうとすると、非常に大型なものとなり、振動子
の原石に対する取り個数といった点からも好ましく々い
。また本発明と同様な考え方で、周波数の異なる２個の
撮動子を各々別個に発振させ、それを回路的に合成して
それらのビート周波数をとシ出すといった提案もなされ
ているが、２個の振動子を使うといった点や、回路が複
雑になるといりた点で、あまり好ま［７いものではない
。そこで本発明は、２個の振動子を別個に発振させるの
ではなく、１個の振動子内に存在する２つの異なるモー
ドを同時に発振（以下においてはデュアル発振と呼ぶこ
とにする）させることによシ、そのビート周波数を取り
出そうというものである。以下、本発明の説明を行うが
、簡単のためにＧＴカット水晶振動子によって説明を行
う。しかし何らこれに限定するものではなく、他の振動
子においてもその考え方は全く同じであるといえる。
まずＧＴカット振動子についての説明を行う。
ＧＴカット振動子はその支持方法に難点があったために
従来はあまシ用いられていなかったが、最近、フォトリ
ングラフイーの技術によって、その振動部と支持部とを
一体に成形することが提案され注目されている。第１図
はＧＴカット振動子のカット角を説明するための図でア
リ、最初Ｙ板の位置からＸ軸のまわりに±Ｆ０だけ回転
し、更にその主平面内で±θ°回転してできた水晶片１
よジ振動子が作られる。この水晶片１よりエツチング加
工によって、第２図に示す例の様に振動部と支持部とを
一体に成形する。第２図において支持部１６は、振動部
１２での振動モードをほとんど乱さずに、又固着部１８
での変位がほぼ０となる様な寸法・形状に設計されてお
シ、固着部１８を半田等により機械的、電気的接合した
場合の影響（振動モレ等）を防ぐことができる。ここで
支持部１６をこの様なものに設計するにあたっては、そ
の弾性部１５の共振周波数が振動部１２の共振周波数に
ほぼ一致した時に固着部１８での変位がほぼ０になると
いうことに着目した上で、最終的な寸法を有限要素法等
を用いることにより容易に決定できる。よって支持部の
最適な寸法・形状の自由度は大きく、第２図はその１例
にすぎない。
従来はあまシ用いられていなかったが、最近、フォトリ
ングラフイーの技術によって、その振動部と支持部とを
一体に成形することが提案され注目されている。第１図
はＧＴカット振動子のカット角を説明するための図でア
リ、最初Ｙ板の位置からＸ軸のまわりに±Ｆ０だけ回転
し、更にその主平面内で±θ°回転してできた水晶片１
よジ振動子が作られる。この水晶片１よりエツチング加
工によって、第２図に示す例の様に振動部と支持部とを
一体に成形する。第２図において支持部１６は、振動部
１２での振動モードをほとんど乱さずに、又固着部１８
での変位がほぼ０となる様な寸法・形状に設計されてお
シ、固着部１８を半田等により機械的、電気的接合した
場合の影響（振動モレ等）を防ぐことができる。ここで
支持部１６をこの様なものに設計するにあたっては、そ
の弾性部１５の共振周波数が振動部１２の共振周波数に
ほぼ一致した時に固着部１８での変位がほぼ０になると
いうことに着目した上で、最終的な寸法を有限要素法等
を用いることにより容易に決定できる。よって支持部の
最適な寸法・形状の自由度は大きく、第２図はその１例
にすぎない。
以上、支持部付ＧＴカット振動子の説明を簡単に行った
が、この振動子内に存在する主な振動モードとしては、
短辺振動と長辺振動の２つがあるということはよく知ら
れている。そしてそれらの周波数温度係数は１次温度係
数が（１ｏ−５７℃）、２次温度係数が（１０−７〜１
０−８／℃２）のオーダーであり、２次以下はほとんど
無視できる。すなわち、短辺振動及び長辺振動の周波数
を各々ｆ１、ｆ鵞 とすれば、これらは温度上の１次関
数としてｆ＋（１）中ｆ＋（ｔｏ）＋１＋α＋（ｔ−ｔ
ｏ））・−・−・−（１）ｔ’２（ｔ）キｆｘ（ｔｏ）
（１＋αｔ（ｔ−ｔｏ）ｌ−・・−・−・・（２）と表
わすことができる。上式において、α１ 、α。
が、この振動子内に存在する主な振動モードとしては、
短辺振動と長辺振動の２つがあるということはよく知ら
れている。そしてそれらの周波数温度係数は１次温度係
数が（１ｏ−５７℃）、２次温度係数が（１０−７〜１
０−８／℃２）のオーダーであり、２次以下はほとんど
無視できる。すなわち、短辺振動及び長辺振動の周波数
を各々ｆ１、ｆ鵞 とすれば、これらは温度上の１次関
数としてｆ＋（１）中ｆ＋（ｔｏ）＋１＋α＋（ｔ−ｔ
ｏ））・−・−・−（１）ｔ’２（ｔ）キｆｘ（ｔｏ）
（１＋αｔ（ｔ−ｔｏ）ｌ−・・−・−・・（２）と表
わすことができる。上式において、α１ 、α。
は各々短辺振動、長辺振動の１次温度係数であり、ｔｏ
は基準温度である。ここでｆｌとｆ２のビート周波数Δ
ｆ”ｆ＋ｆ２が、温度ｔによらず一定となるだめには となればよい。故に（ｉ）、（２）式よシｄｔ ｄｔ ｆ ＋（ｔｏ）ｒ ｒ ｆ ｔ（ｔｏ）α＊ ＝ ０と
なる。すなわち、短辺振動及び長辺振動の周波数と１次
温度係数の関係が（４）式を満たす場合に、ビート周波
数Δｆが最も良好な温度特性になるのである。
は基準温度である。ここでｆｌとｆ２のビート周波数Δ
ｆ”ｆ＋ｆ２が、温度ｔによらず一定となるだめには となればよい。故に（ｉ）、（２）式よシｄｔ ｄｔ ｆ ＋（ｔｏ）ｒ ｒ ｆ ｔ（ｔｏ）α＊ ＝ ０と
なる。すなわち、短辺振動及び長辺振動の周波数と１次
温度係数の関係が（４）式を満たす場合に、ビート周波
数Δｆが最も良好な温度特性になるのである。
ところで（４）式におけるαＩ／α箕及びｆ ＋（ｔｏ
）／ｆｚ（ｔｏ）はともに、辺比ｒ＝ｗ／Ｌ（Ｗ、Ｌは
各々短辺、長辺の寸法である）と第１図におけるカット
角Ｖの関数となるが、これらの関係を調らべたのが第３
図である。ｆｉ（ｔｏ） ／ ｆ ＋（ｔｏ）について
はカット角グには依存せず、はぼ辺比γの一次関数とな
り、それを示したのが直線２１である。またαＩ／α、
と辺比γの関係をｌＦｆ ／＜ラメータにして示したの
が曲線２２でちる。直線２１と曲線２２の交点２６が（
４）式を満２足する点であり、これらのカット角と辺比
の組み合わせ（例えば（Ｆ ｌ ＊ｒ＋ ）、 （ｒ！
、 ｒｔ ）、 （ｒ、 、 ｒｓ ）等）において設
計を行えば、短辺振動と長辺振動のビート周波数が、広
い温度範囲でフラットな温度特性となるのである。
）／ｆｚ（ｔｏ）はともに、辺比ｒ＝ｗ／Ｌ（Ｗ、Ｌは
各々短辺、長辺の寸法である）と第１図におけるカット
角Ｖの関数となるが、これらの関係を調らべたのが第３
図である。ｆｉ（ｔｏ） ／ ｆ ＋（ｔｏ）について
はカット角グには依存せず、はぼ辺比γの一次関数とな
り、それを示したのが直線２１である。またαＩ／α、
と辺比γの関係をｌＦｆ ／＜ラメータにして示したの
が曲線２２でちる。直線２１と曲線２２の交点２６が（
４）式を満２足する点であり、これらのカット角と辺比
の組み合わせ（例えば（Ｆ ｌ ＊ｒ＋ ）、 （ｒ！
、 ｒｔ ）、 （ｒ、 、 ｒｓ ）等）において設
計を行えば、短辺振動と長辺振動のビート周波数が、広
い温度範囲でフラットな温度特性となるのである。
次にこの様にして作られた振動子からビート周波数Δｆ
を取り出すだめの回路構成を示したのが第４図である。
を取り出すだめの回路構成を示したのが第４図である。
第４図において、５１が振動子であり、５２が振動子を
デュアル発振させるだめの発振回路である。このデュア
ル発振回路の出力は、２つの振動モードのうちどちらか
一方の周波数がビート周波数Δｆによって振幅変調され
たものとなるが、これをローパスフィルター３３を通す
ことによりビート周波数Δｆが取シだせる。このローパ
スフィルクーは受動素子だけで構成することが可能であ
り、通常の分周回路（能動素子）等により周波数を下げ
る場合と比較して、回路の簡略化や低消費電流動作とい
った点で非常に優れているといえる。
デュアル発振させるだめの発振回路である。このデュア
ル発振回路の出力は、２つの振動モードのうちどちらか
一方の周波数がビート周波数Δｆによって振幅変調され
たものとなるが、これをローパスフィルター３３を通す
ことによりビート周波数Δｆが取シだせる。このローパ
スフィルクーは受動素子だけで構成することが可能であ
り、通常の分周回路（能動素子）等により周波数を下げ
る場合と比較して、回路の簡略化や低消費電流動作とい
った点で非常に優れているといえる。
以上、ＧＴカット水晶振動子を実施例として、本発明の
説明を行った。本発明は、回路の複雑化や消費電流の増
加をまねくことなく、広い温度範囲にわたってフラット
な温特となる低周波出力を得るだめの方法を示したもの
であり、その工業的価値は大きい。
説明を行った。本発明は、回路の複雑化や消費電流の増
加をまねくことなく、広い温度範囲にわたってフラット
な温特となる低周波出力を得るだめの方法を示したもの
であり、その工業的価値は大きい。
第１図はＧＴカット水晶振動子のカット角を説明する図
である。 第２図は支持部付ＧＴカット水晶振動子を示す平面図で
ある。 第５図はＧＴカット水晶振動子の短辺振動と長辺振動と
の周波数差をフラットな温特にするための条件を説明す
るグラフである。 第４図は本発明における回路構成を説明するブロック図
である。 １・・・水晶ウエノ・ １１・・・支持部付ＧＴカット水晶振動子１２・・・振
動部 １５・・・支持部 １４・・・ブリッジ部 １５・・・弾性部 １６・・・接続部 １７・・・減衰部 １８・・・固着部 ２ ｔ −ｆ ｘ（ｔｏ）／ ｆ ＋（ｔｏ）とγとの
関係を示す直線 ２２・・・α１／αスとｒとの関係を示す曲線２５・・
・ビート周波数がフラットな温特になる条件を示す点 ３１・・・水晶振動子 ６２・・・デュアル発振回路 ６６・・・ローパスフィルター 以上 出願人 株式会社第二精工舎 代理人弁理士 最 上 務 第１図 第２図 第３図 第４図
である。 第２図は支持部付ＧＴカット水晶振動子を示す平面図で
ある。 第５図はＧＴカット水晶振動子の短辺振動と長辺振動と
の周波数差をフラットな温特にするための条件を説明す
るグラフである。 第４図は本発明における回路構成を説明するブロック図
である。 １・・・水晶ウエノ・ １１・・・支持部付ＧＴカット水晶振動子１２・・・振
動部 １５・・・支持部 １４・・・ブリッジ部 １５・・・弾性部 １６・・・接続部 １７・・・減衰部 １８・・・固着部 ２ ｔ −ｆ ｘ（ｔｏ）／ ｆ ＋（ｔｏ）とγとの
関係を示す直線 ２２・・・α１／αスとｒとの関係を示す曲線２５・・
・ビート周波数がフラットな温特になる条件を示す点 ３１・・・水晶振動子 ６２・・・デュアル発振回路 ６６・・・ローパスフィルター 以上 出願人 株式会社第二精工舎 代理人弁理士 最 上 務 第１図 第２図 第３図 第４図
Claims (2)
- （１）水晶振動子内に存在する２つの異なる振動モード
を同時に発振させ、前記２つの振動モードの周波数差を
取り出すことを特徴とする水晶発振システム。 - （２）前記２つの異なる振動モードはＧＴカット水晶振
動子における短辺振動と長辺撮動とし、前記短辺振動と
長辺撮動の周波数を各々Ｌ。 ｆ！、１次温度係数を各々α３．α、とし、α１／α＝
＝ ｆ ｘ ／ ｆ ＋ であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の水
晶発振システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17607083A JPS6068701A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 水晶発振システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17607083A JPS6068701A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 水晶発振システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6068701A true JPS6068701A (ja) | 1985-04-19 |
Family
ID=16007188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17607083A Pending JPS6068701A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 水晶発振システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6068701A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10854970B2 (en) | 2018-11-06 | 2020-12-01 | Alcan Systems Gmbh | Phased array antenna |
| US10862182B2 (en) | 2018-08-06 | 2020-12-08 | Alcan Systems Gmbh | RF phase shifter comprising a differential transmission line having overlapping sections with tunable dielectric material for phase shifting signals |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5564415A (en) * | 1978-11-10 | 1980-05-15 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Crystal vibrator |
| JPS5652907A (en) * | 1979-10-05 | 1981-05-12 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Quartz oscillation system |
| JPS5662404A (en) * | 1979-10-26 | 1981-05-28 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Quartz oscillating system |
| JPS58166808A (ja) * | 1982-03-29 | 1983-10-03 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 時間基準発生器 |
-
1983
- 1983-09-22 JP JP17607083A patent/JPS6068701A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5564415A (en) * | 1978-11-10 | 1980-05-15 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Crystal vibrator |
| JPS5652907A (en) * | 1979-10-05 | 1981-05-12 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Quartz oscillation system |
| JPS5662404A (en) * | 1979-10-26 | 1981-05-28 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Quartz oscillating system |
| JPS58166808A (ja) * | 1982-03-29 | 1983-10-03 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 時間基準発生器 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10862182B2 (en) | 2018-08-06 | 2020-12-08 | Alcan Systems Gmbh | RF phase shifter comprising a differential transmission line having overlapping sections with tunable dielectric material for phase shifting signals |
| US10854970B2 (en) | 2018-11-06 | 2020-12-01 | Alcan Systems Gmbh | Phased array antenna |
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