JPS6217413B2 - - Google Patents

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JPS6217413B2
JPS6217413B2 JP7298078A JP7298078A JPS6217413B2 JP S6217413 B2 JPS6217413 B2 JP S6217413B2 JP 7298078 A JP7298078 A JP 7298078A JP 7298078 A JP7298078 A JP 7298078A JP S6217413 B2 JPS6217413 B2 JP S6217413B2
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JP
Japan
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value
type
filter
vibrators
input
Prior art date
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Expired
Application number
JP7298078A
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Japanese (ja)
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JPS54163655A (en
Inventor
Takeshi Inoe
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS54163655A publication Critical patent/JPS54163655A/en
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、並列容量の異なる2種類の振動子か
ら構成される梯子型圧電フイルタに係わり、圧電
振動子の製造上のばらつきによる共振周波数r
と反共振周波数aの周波数差△(=a
r)の許容幅を著るしく拡大することを目的とす
る。 従来、第1図のような梯子型圧電フイルタを設
計する場合、第2図に示す基本半区間回路で動抵
抗の値を零とした純リアクタンス回路として考え
圧電振動子Aの共振周波数と圧電振動子Bの反共
振周波数を第3図に示す圧電振動子のインピーダ
ンス曲線のにおいて一致させる。 圧電振動子AのインピーダンスをZA、Bのそ
れをZBとすると、ZA+ZB=0となる周波数が
遮断周波数であり、また終端インピーダンスは
における影像インピーダンスの値から整合をと
る。 さらに所望の減衰量は前記周波数設定のもとで
基本半区間回路を多段に接続することによつて得
ている。 しかし、このようにして構成したのでは最低で
も並列容量の異なる振動子が3種類必要であるた
め、一般にはフイルタ中央部の振動子と入出力端
に配列される振動子の並列容量の値を同じくして
2種類の振動子から構成されている。 一方、保障減衰量を高くとるためには、並列容
量の比C0B/C0Aを大きくとらなければならない
がそれを振動子で実現する場合、以下に述べる方
法がとられている。第1図において、Aタイプの
振動子は回路設計上から定められた△値を有
し、かつ小容量を実現するために、第4図に示す
ように、厚肉で完全に分極された部分電極の構造
となつている。Bタイプの振動子は、あらかじめ
定められた容量比を有しかつ大容量を実現するた
めに第5図に示すように薄肉で途中分極された全
面電極の構造となつている。 さらに回路設計上から、AタイプおよびBタイ
プの振動子の△値が一方的にフイルタの遮断周
波数に影響を与えるので、所期のフイルタ規格を
満足させるためには、製造上から生じる振動子の
△値のばらつきを極小におさえなければならな
い。 しかし、圧電材料自体のばらつきをはじめ、第
1図におけるAタイプの振動子では、エツチング
等の方法で部分電極構造を形成するか部分電極の
寸法および位置のばらつきにより△値が大きく
変化する。またBタイプの振動子は分極の程度に
より△値に大きなばらつきを生ずることが避け
られない。 したがつて、製造上振動子の△値のばらつき
を極小におさえることはきわめて困難である。一
方△値のばらつきを考慮に入れず、単にAタイ
プの振動子の共振周波数とBタイプの振動子の反
共振周波数を合わせただけで無作意に配列しただ
けでは通過域にリツプルを生じたり、減衰域にお
ける規格を割つてしまう恐れが多分にある。 これに対し、本発明にしたがえば製造上の振動
子の△値のばらつきを考慮した上で△値の異
なる振動子を組み合わせてフイルタにすることに
より、使用可能な△値の範囲を著しく拡大する
ことができる。 つまり、第1図においてで周波数合せを行
なつた。A1,A2,……,Anの振動子の△値の
平均値を回路設計における最良の値となるように
設定し、同様にB1,B2,……,Boの△値の平
均値を回路設計における最良の値となるようにし
て設定する。そして隣接する基本区間相互間にお
ける遮断周波数が急激に変化することを避けるた
め、入出力端にある振動子は常に△値の最大の
ものを配置し、また入出力端部以外の振動子は、
直列に配置されるAタイプの振動子について、入
力側から△値を次第に大きくなるように配列し
た場合並列に配置されるBタイプの振動子につい
て同様入力側から△値を次第に大きくするよう
に配列する。あるいは、Aタイプの振動子につい
て、入力側から△値を次第に小さくなるように
配列した場合、Bタイプの振動子について同様に
△値を次第に小さくするように配列することを
特徴とするものである。 しかし、本発明にしたがわないで、前記振動子
を用いAタイプの振動子どおし、Bタイプの振動
子どおしで順序を無視して、無作意にフイルタに
組みこむと通過帯域中にリツプルを生じる。これ
は隣接する基本区間相互間において遮断周波数が
急激に変化することによるものである。 次に本発明の一例として、中心周波数516KHz
で円板状PZT系圧電磁器振動子から構成した11素
子梯子型フイルタについて説明する。(第1図で
m=6,n=5の構成) 第1図でA1〜A6,B1〜B5の振動子の共振周波
rおよび反共振周波数aおよび共振反共振周
波数差△、並列容量C0、機械的Qnの値を第1
表に示す。
The present invention relates to a ladder-type piezoelectric filter composed of two types of vibrators with different parallel capacitances .
The frequency difference △ (= a
The purpose is to significantly expand the permissible range of r ). Conventionally, when designing a ladder-type piezoelectric filter as shown in Fig. 1, the resonance frequency and piezoelectric vibration of piezoelectric vibrator A are considered as a pure reactance circuit with a dynamic resistance value of zero in the basic half-section circuit shown in Fig. 2. The antiresonance frequency of element B is made to match at 0 of the impedance curve of the piezoelectric vibrator shown in FIG. If the impedance of piezoelectric vibrator A is Z A and that of B is Z B , the frequency where Z A + Z B = 0 is the cutoff frequency, and the terminal impedance is
Matching is performed from the image impedance value at 0 . Further, the desired amount of attenuation is obtained by connecting basic half-interval circuits in multiple stages under the above frequency settings. However, with this configuration, at least three types of oscillators with different parallel capacitances are required, so generally the value of the parallel capacitance of the oscillator in the center of the filter and the oscillators arranged at the input and output terminals is Similarly, it is composed of two types of oscillators. On the other hand, in order to obtain a high guaranteed attenuation amount, it is necessary to increase the parallel capacitance ratio C 0B /C 0A , and when this is achieved using a vibrator, the following method is used. In Figure 1, the A type resonator has a Δ value determined from the circuit design, and in order to achieve a small capacity, it has a thick and completely polarized part as shown in Figure 4. It has an electrode structure. The B-type vibrator has a predetermined capacitance ratio and, in order to realize a large capacity, has a thin-walled, half-polarized electrode structure as shown in FIG. Furthermore, due to circuit design, the △ values of type A and type B resonators unilaterally affect the cutoff frequency of the filter, so in order to satisfy the desired filter standard, it is necessary to The variation in Δ values must be kept to a minimum. However, in the type A vibrator shown in FIG. 1, the Δ value changes greatly due to variations in the piezoelectric material itself, whether the partial electrode structure is formed by a method such as etching, or variations in the size and position of the partial electrodes. Furthermore, it is inevitable that the B type vibrator will have large variations in the Δ value depending on the degree of polarization. Therefore, it is extremely difficult to minimize the variation in the Δ value of the vibrator during manufacturing. On the other hand, if the resonant frequency of the A-type resonator and the anti-resonant frequency of the B-type resonator are simply arranged randomly without taking into account the variation in the Δ value, ripples may occur in the passband. , there is a high risk of breaking the standard in the attenuation range. In contrast, according to the present invention, the range of usable Δ values is significantly expanded by combining vibrators with different Δ values into a filter, taking into account the variation in Δ values of manufactured transducers. can do. That is, frequency matching was performed at 0 in FIG. The average value of the △ values of the oscillators of A 1 , A 2 , ..., A n is set to be the best value in the circuit design, and the △ values of B 1 , B 2 , ..., B o are similarly set. Set the average value to be the best value for the circuit design. In order to avoid sudden changes in the cutoff frequency between adjacent basic sections, the transducer at the input/output end is always placed with the maximum Δ value, and the transducer at the other end is
When A-type vibrators placed in series are arranged so that the △ value gradually increases from the input side, B-type vibrators placed in parallel are similarly arranged so that the △ value gradually increases from the input side. do. Alternatively, if the A-type vibrators are arranged so that the Δ value gradually decreases from the input side, the B-type vibrators are similarly arranged so that the Δ value gradually decreases. . However, without following the present invention, if the above-mentioned oscillators are randomly assembled into a filter, ignoring the order of the A-type oscillators and the B-type oscillators, the pass band will be affected. A ripple is generated. This is due to the sudden change in cutoff frequency between adjacent fundamental sections. Next, as an example of the present invention, the center frequency is 516KHz.
An 11-element ladder filter constructed from disc-shaped PZT-based piezoelectric ceramic resonators will be explained below. (In Figure 1, m = 6, n = 5 configuration) In Figure 1, the resonant frequency r and anti-resonant frequency a of the vibrators A 1 to A 6 and B 1 to B 5 , and the resonance anti-resonant frequency difference △, Parallel capacitance C 0 and mechanical Q n values are the first
Shown in the table.

【表】 第1表からこの配列は本発明にしたがつたもの
であることは明らかである。 このときの通過域動作減衰量特性を第6図に実
線で示す。 また同図の点線は、第1表の振動子を用いてい
るが直列に配置される振動子どおし、並列に配置
される振動子どおしについてその配列を本発明に
したがわない全くランダムな形で行なつたときの
特性を示し、終端インピーダンスはいずれも
2.0KΩである。 以上の実施例から明らかなように、△値の異
なつた振動子を無作意に組み込めば、フイルタの
通過域特性が乱れ大きなリツプルが生じる。これ
に対して、本発明にしたがつた配列をとれば、通
過域が乱れずに良好な特性が得られ、しかも各振
動子の△値のばらつきをかなりの範囲まで許容
することができる。 なお、比較的通過域特性に対する規格が甘いフ
イルタでは、入出力端の振動子に対して、△値
の最も大きなものを組み込むだけでも大きな効果
がある。 すなわち本発明にしたがえば、製造上から生じ
る振動子の△値のばらつきのために、従来フイ
ルタに組み込むことができなかつた振動子を組み
込み可能にすることができることにより、廉価で
高性能のフイルタを供給することに寄与し、その
工業的価値は多大である。
Table 1 It is clear from Table 1 that this arrangement is in accordance with the invention. The passband operation attenuation characteristic at this time is shown by a solid line in FIG. Furthermore, the dotted line in the figure indicates that the transducers shown in Table 1 are used, but the arrangement of the transducers arranged in series and the transducers arranged in parallel is completely random according to the present invention. The terminal impedance is
It is 2.0KΩ. As is clear from the above embodiments, if oscillators with different Δ values are installed at random, the passband characteristics of the filter will be disturbed and large ripples will occur. On the other hand, if the arrangement according to the present invention is adopted, good characteristics can be obtained without disturbing the passband, and variations in the Δ value of each vibrator can be tolerated to a considerable extent. Note that in a filter whose passband characteristics are relatively lenient in its specifications, a large effect can be obtained by simply incorporating a vibrator with the largest Δ value in the input/output end vibrator. In other words, according to the present invention, it is possible to incorporate a vibrator that could not be incorporated into a filter conventionally due to variations in the Δ value of the vibrator caused by manufacturing, thereby making it possible to build a low-cost, high-performance filter. Its industrial value is enormous.

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

第1図は、梯子型圧電フイルタの電気的結線図
を示し、A1,A2,A3,……,Anは直列に配置さ
れた厚肉小容量圧電振動子、B1,B2,……,Bo
は並列に配置された薄肉大容量圧電振動子であ
る。第2図は、梯子型圧電フイルタの基本区間等
価回路でC0A,C0Bは並列容量、LA,LBは動イ
ンダクタンス、CA,CBは動キヤパシタンス、R
A,RBは動抵抗である。第3図は振動子のリアク
タンス特性で、ZA,ZBはそれぞれ振動子Aおよ
びBのリアクタンス特性、1∞2∞は極周波
数、は遮断周波数、は中心周波数
を示す。第4図は、部分電極で構成された厚肉小
容量圧電振動子を示し、第5図は、全面電極で構
成された薄肉大容量圧電振動子を示す。第6図
は、梯子型圧電磁器フイルタの通過域動作減衰量
特性を示し、実線は本発明の構成法によるフイル
タ特性であり、点線は実線の特性を得た圧電振動
子を用いて配列の仕方をランダムにした場合の特
性である。
FIG. 1 shows an electrical connection diagram of a ladder-type piezoelectric filter, where A 1 , A 2 , A 3 , ..., A n are thick-walled small-capacity piezoelectric vibrators arranged in series, B 1 , B 2 ,..., B o
are thin-walled, large-capacity piezoelectric vibrators arranged in parallel. Figure 2 shows the basic interval equivalent circuit of a ladder-type piezoelectric filter, where C 0A and C 0B are parallel capacitances, L A and L B are dynamic inductances, C A and C B are dynamic capacitances, and R
A and R B are dynamic resistances. Figure 3 shows the reactance characteristics of the oscillators, where Z A and Z B are the reactance characteristics of oscillators A and B, respectively, 1∞ and 2∞ are the pole frequencies, 1 and 2 are the cutoff frequencies, and 0 is the center frequency. FIG. 4 shows a thick-walled, small-capacity piezoelectric vibrator made up of partial electrodes, and FIG. 5 shows a thin-walled, large-capacity piezoelectric vibrator made up of full-surface electrodes. FIG. 6 shows the passband operation attenuation characteristics of a ladder-type piezoelectric ceramic filter, the solid line is the filter characteristic according to the construction method of the present invention, and the dotted line is the arrangement method using piezoelectric vibrators that obtained the characteristics shown in the solid line. This is the characteristic when is made random.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 並列容量について、異なる2種類の振動子か
ら構成される梯子型圧電磁器フイルタにおいて、
入出力端にある振動子は常に△値の最大のもの
を配置し、また入出力端以外の振動子は、直列に
配置される振動子について入力端から△値を次
第に大きくなるように配列した場合、並列に配置
される振動子について同様に△値を次第に大き
くするか、あるいは直列に配置される振動子につ
いて入力側から△値を次第に小さくなるように
配列した場合、並列に配置される振動子について
同様に入力側から△値を次第に小さくすること
を特徴とする梯子型圧電磁器フイルタの構成法。
1 Regarding parallel capacitance, in a ladder-type piezoelectric ceramic filter composed of two different types of oscillators,
The transducers at the input/output end are always placed with the highest △ value, and the transducers other than the input/output end are arranged so that the △ value gradually increases from the input end for the transducers placed in series. In this case, if the △ value is gradually increased for the vibrators placed in parallel, or if the △ value is gradually decreased from the input side for the vibrators placed in series, the vibrations placed in parallel. A method for configuring a ladder-type piezoelectric ceramic filter, which is characterized in that the Δ value is gradually decreased from the input side in the same way for the elements.
JP7298078A 1978-06-15 1978-06-15 Method of constituting ladderrtype piezooelectric porcelain filter Granted JPS54163655A (en)

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JPS54163655A JPS54163655A (en) 1979-12-26
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007060412A (en) * 2005-08-25 2007-03-08 Fujitsu Media Device Kk Filter and antenna branching filter

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007060412A (en) * 2005-08-25 2007-03-08 Fujitsu Media Device Kk Filter and antenna branching filter

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JPS54163655A (en) 1979-12-26

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