ＳＡＷ共振子
【課題】 ＦＳＫ通信を行う際に、周波数帯の切り替えに伴う出力位相の不連続が生じ無いＳＡＷ共振子を提供する。
【解決手段】 上記目的を達成するためのＳＡＷ共振子１００は、圧電基板１２における弾性表面波の伝播方向に沿って設けた一対の櫛型電極２０ａａ，２０ａｂからなるＩＤＴ１６ａと、前記ＩＤＴ１６ａに対して並列に配置した一対の櫛型電極２０ｂａ，２０ｂｂからなるＩＤＴ１６ｂと、前記ＩＤＴ１６ａの櫛型電極２０ａａ，２０ａｂと前記ＩＤＴ１６ｂの櫛型電極２０ｂａ，ｂｂとを相互に切り替え接続する切替手段６０を有し、前記ＩＤＴ１６ａの電極指２４の交差部の幅ａ１と、前記ＩＤＴ１６ｂの電極指２４の交差部の幅ａ２と、各ＩＤＴ１６ａ，１６ｂの交差部間の距離ｂとの和をＢとしたときに、Ｂを７λ≦Ｂ≦３３λの範囲に設定することを特徴とする（但し、λは弾性表面波の波長）。
【解決手段】 上記目的を達成するためのＳＡＷ共振子１００は、圧電基板１２における弾性表面波の伝播方向に沿って設けた一対の櫛型電極２０ａａ，２０ａｂからなるＩＤＴ１６ａと、前記ＩＤＴ１６ａに対して並列に配置した一対の櫛型電極２０ｂａ，２０ｂｂからなるＩＤＴ１６ｂと、前記ＩＤＴ１６ａの櫛型電極２０ａａ，２０ａｂと前記ＩＤＴ１６ｂの櫛型電極２０ｂａ，ｂｂとを相互に切り替え接続する切替手段６０を有し、前記ＩＤＴ１６ａの電極指２４の交差部の幅ａ１と、前記ＩＤＴ１６ｂの電極指２４の交差部の幅ａ２と、各ＩＤＴ１６ａ，１６ｂの交差部間の距離ｂとの和をＢとしたときに、Ｂを７λ≦Ｂ≦３３λの範囲に設定することを特徴とする（但し、λは弾性表面波の波長）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＡＷ共振子に係り、特に、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）方式の通信を行う機器に適用することに好適なＳＡＷ共振子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、デジタル信号を通信する方式としてＦＳＫ方式による通信方法は知られている。ＦＳＫ方式とは例えば、０、１のデジタル信号に応じて搬送波の瞬時周波数を離散的に変化させる変調方式であり、振幅変化を一定にしながら変調をかけることが可能であり、レベル変動や雑音の影響が少ない通信方式である。また、回路構成が簡単であり、ＡＳＫ（Amplitude Shift keying）方式やＰＳＫ（Phase Shift Keying）方式よりも通信の際の帯域幅が広くなるという特徴がある。
【０００３】
このため、ＦＳＫ方式の通信方法は利用価値が高く、この種の通信方法を利用する発振器は種々提案されている。例えば特許文献１、特許文献２に提案されている発振器もＳＦＫ方式の通信方法を利用する発振器である。
特許文献１に開示されている発振器は、１つの圧電基板上に共振周波数の異なる複数のＳＡＷ共振子を備え、１つの半導体集積回路基板上に前記ＳＡＷ共振子の数に対応した数の発振回路を備えると共に、前記発振回路を切替回路に接続するという構成のものである。
【０００４】
このような構成の発振器では、使用する周波数の帯域に応じて切替回路を作動させ、所望の周波数帯域に対応したＳＡＷ共振子に接続された発振回路を選択し、発振させる。
【０００５】
また、特許文献２に記載の発振回路は、通過させる周波数帯域の異なる２種類のＳＡＷフィルタを回路中に備え、前記ＳＡＷフィルタの出力側に切替回路を備え、増幅器と固定位相器とを備えた帰還回路を構成するものである。
このような発振回路では、前記切替回路によって、接続するＳＡＷフィルタを切り替えることにより、要求する周波数帯域の周波数のみを選定することができる。
【特許文献１】特許２９２５１５８号公報
【特許文献２】特開２００４−４０４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１や特許文献２に記載の発振器や発振回路によれば、所望の周波数帯域に応じた発振器および発振回路を提供することができる。
しかし、上記特許文献１、特許文献２に記載されている発振器や発振回路は、いずれも周波数帯域の異なる複数のＳＡＷ共振子若しくはＳＡＷフィルタを備え、使用周波数帯域によってそれらを切り替えることで要求される周波数帯域に対応する構成である。このため、ＳＡＷ共振子若しくはＳＡＷフィルタの切り替え時には、電気的接続による要因や、ＳＡＷ共振子やＳＡＷフィルタの位相の違いによる要因等により、発振周波数が瞬断され、出力位相の不連続が生じ、切り替え時にエラーが生じることもある。このような問題は、高速通信では特に影響が大きくなる。また、特許文献１に記載の発振回路では、使用の異なる複数のＳＡＷ共振子を１つの回路内に備える構成としているため、それぞれのＳＡＷ共振子において周波数精度や、周波数偏移精度が得られないといった問題もある。
【０００７】
本発明では、上記問題を解決し、周波数帯が変化した場合であっても、周波数帯の切り替えに伴う出力位相の不連続を無くし、周波数精度や周波数偏移精度を良好に保つことを可能とするＳＡＷ共振子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係るＳＡＷ共振子は、弾性表面波の伝播方向に沿って設けた一対の櫛型電極からなる第１のすだれ状電極と、前記第１のすだれ状電極に対して並列に配置した一対の櫛型電極からなる第２のすだれ状電極と、前記第１のすだれ状電極の前記一対の櫛型電極と前記第２のすだれ状電極の前記一対の櫛型電極とを相互に切り替え接続する切替手段を有し、前記第１のすだれ状電極の電極指の交差部の幅ａ１と、前記第２のすだれ状電極の電極指の交差部の幅ａ２と、前記各すだれ状電極の前記交差部間の距離ｂとの和をＢとしたときに、７λ≦Ｂ≦３３λとすることを特徴とした（但し、λは弾性表面波の波長）。
【０００９】
このような特徴を有するＳＡＷ共振子であれば、圧電基板上に配設した２つのすだれ状電極のうちの一方（例えば第１のすだれ状電極）は連続発振を行い、他方（例えば第２のすだれ状電極）を切り替え発振することで、ＳＡＷ共振子としての出力信号に周波数差を持たせることができる。また、他方のすだれ状電極の発振の切り替えは、連続発振する一方のすだれ状電極の発振を基準として行うことができるため、切替時に出力位相の不連続が生じることが無い。また、２つのすだれ状電極は、圧電基板上に１つのＳＡＷ素子片として形成されるものであるため、従来技術のような複数の共振子間での周波数精度や周波数偏移精度の合わせ込みを行う必要がなく、周波数精度や周波数偏移精度の調整が容易となる。このため、周波数精度、周波数偏移精度共に良好に保つことが可能となる。また、Ｂの幅を７λ≦Ｂ≦３３λとすることにより、車のキーレスエントリーなどの短距離通信に用いられる周波数帯、すなわち３００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚの周波数帯において、切替発振による２周波間の周波数差を、ＦＳＫ通信を実質的に行うことが可能な５０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍに設定することができる。
【００１０】
また、上記構成のＳＡＷ共振子では、前記第１のすだれ状電極と前記第２のすだれ状電極とは、互いの櫛型電極が線対称に配置されるように設けることが望ましい。
このような構成とすることにより、第１のすだれ状電極によって励振される波形と第２のすだれ状電極によって励振される波形との位相差が０°又は１８０°となるため、ＳＡＷ共振子として励振する波形（出力周波数等）の制御が容易となる。
【００１１】
また、前記第１のすだれ状電極と前記第２のすだれ状電極とは、同一形状の櫛型電極が並列に配置されるように設けても良い。
このような構成とした場合であっても、上記と同様に、第１のすだれ状電極によって励振される波形と第２のすだれ状電極によって励振される波形との位相差が０°又は１８０°となる。このため、上記のような構成であってもＳＡＷ共振子として励振する波形（出力周波数等）の制御が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明のＳＡＷ共振子に係る実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施の形態は、本発明のＳＡＷ共振子に係る一部の実施形態であり、本発明はその主要部を変えない限度において種々の形態を包含する。
【００１３】
まず、本発明のＳＡＷ共振子の第１の実施形態に用いるＳＡＷ素子片について図１を参照して説明する。本実施形態で用いるＳＡＷ素子片１０は、圧電基板１２と、前記圧電基板１２上に形成された導電性パターンとを基本構成とする。
前記圧電基板１２は、圧電性を有する単結晶、例えば、水晶、タンタル酸リチウム（LiTaO3）、四ホウ酸リチウム（Li2B4O7）、ニオブ酸リチウム（LiNbO3）や、酸化亜鉛薄膜を得たサファイア基板等で構成すれば良い。
【００１４】
前記導電性パターンは、金や銅、アルミニウムといった導電性金属を蒸着やスパッタ等により圧電基板１２上に薄膜として形成し、これをフォトリソグラフィ技術などを用いてエッチングしてパターン形成したものであれば良い。圧電基板１２上に形成される導電性パターンは、一対の櫛型電極２０ａａ，２０ａｂ（２０ｂａ，２０ｂｂ）によって構成されるすだれ状電極（ＩＤＴ：Interdigital Transducer）１６ａ（１６ｂ）、及び反射器１４ａ（１４ｂ）である。
【００１５】
櫛型電極２０（２０ａａ〜２０ｂｂ）は、圧電基板１２における弾性表面波の伝播方向に沿った方向に配されたバスバー２２と、前記バスバー２２に直交する方向、すなわち弾性表面波の伝播方向と直行する方向に配された複数の電極指２４とから構成される。前記ＩＤＴ１６（１６ａ，１６ｂ）は、前記櫛型電極２０を一対、前記電極指２４が交互に交差するように組み合わせて構成される。また、本実施形態で使用するＳＡＷ素子片１０は、例えば圧電基板１２の中心を基点とし、櫛型電極２０のバスバー２２が平行となるように、近接して線対称に２つ（一対）のＩＤＴ１６を、１つの圧電基板１２上に配設した。このような構成とすることにより、２つのＩＤＴ１６によって励起される波形の位相差が０°又は１８０°となり、ＳＡＷ共振子としての出力周波数の調整が容易となる。前記反射器１４は、本実施形態で使用するＳＡＷ素子片１０では、前記２つのＩＤＴ１６ａ，１６ｂのそれぞれを挟み込むように反射器１４ａ，１４ｂを個別に配置した。前記反射器１４（１４ａ，１４ｂ）は、前記櫛型電極２０の電極指２４と平行に配した複数の導体ストリップ１８の端部を相互に連結した格子状に形成されている。なお、前記ＩＤＴ１６を構成する櫛型電極２０のそれぞれには、電力（信号）の入出力をするためのラインを接続する電極パッド２６が形成されている。また、線対称に配設した前記２つのＩＤＴ１６ａ，１６ｂの間には、弾性表面波の伝播方向に沿った絶縁部が設けられている。
【００１６】
上記のような構成のＳＡＷ素子片１０では、ＩＤＴ１６ａを構成する櫛型電極２０ａａ，２０ａｂへ入出力する信号と、櫛型電極２０ｂａ，２０ｂｂへ入出力する信号とを合致させる場合と、逆転させる場合とで、２つの異なるモードの波形を励起することが可能となる。例えば本実施形態で使用するＳＡＷ素子片１０では、図２に示すＳ０モードとＡ０モードの波形を励起することを可能とする。これは、上記構成のＳＡＷ素子片１０を共振子として用いた場合の出力信号が、２つのＩＤＴ１６ａ，１６ｂによって励起された弾性表面波の合成波となることに起因する。すなわち、近接させて線対称に配設した個々のＩＤＴ１６に対する入出力信号を合致させた場合には、隣り合うＩＤＴ１６ａ，１６ｂによって励起される振動波形は等しくなり、図２に示すＳ０モードのようになるのである。逆に、個々のＩＤＴ１６に対する入出力信号を逆転させた場合には、励起される振動波形が逆転して１８０°ズレた状態、すなわち図２に示すＡ０モードのような波形が励起されるのである。このように、ＳＡＷ素子片１０を共振子として用いた場合、２つのＩＤＴ１６ａ，１６ｂに対する信号の入出力を切り替えることにより、１つのＳＡＷ素子片１０によって２つの異なる周波数帯の信号を出力することを可能とするＳＡＷ共振子を構成することができる。
【００１７】
また、信号の入出力の切り替えに際しては、２つのＩＤＴ１６のうちのいずれか一方に対する入出力を切り替えれば良いため、他方のＩＤＴ１６については切り替え時においても発振が継続されることとなる。つまり、周波数帯の切り替えを行うＳＡＷ素子片１０の中に基準の発振部を持つこととなる。このため、連続発振を行う一方のＩＤＴ１６に対して、他方のＩＤＴ１６に対する信号の入出力の切り替えを行ったとしても、一方のＩＤＴ１６の振動波形を基準として即座に出力信号の位相を定めることができるのである。よって、周波数帯域の切り替えに伴う発振の瞬断が無く、出力信号の位相が不連続となることが無い。
【００１８】
また、上記形態のＳＡＷ素子片１０を用いる本実施形態のＳＡＷ共振子は、１つの素子片として構成された発振部にて発振を行うものであるため、従来のように、２つのＳＡＷ共振子の間で周波数精度や、周波数偏移精度の同調をとって発振するという必要が無い。このため、周波数精度や周波数偏移精度の調整が容易となり、周波数精度、周波数偏移精度共に良好に保つことが可能となる。
【００１９】
図２に示すＳ０モードとＡ０モードは、上述したように、本実施形態のＳＡＷ共振子による発振モードを示す波形である。図２に示すＳ０モードは基本モードとされる線対称モードであり、ＩＤＴ１６ａとＩＤＴ１６ｂとに対する入出力信号を合致させた場合の発振モードである。また、図２に示すＡ０モードは高次モードとされる点対称モードであり、ＩＤＴ１６ａとＩＤＴ１６ｂとに対する入出力信号を逆転させた場合の発振モードである。
【００２０】
本実施形態のＳＡＷ共振子は、自動車のキーレスエントリー等に使用する微弱電波を用いた短距離通信に適用することを目的とするため、使用する周波数帯域を３００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚと考える。３００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚの周波数帯域でＦＳＫ通信を行うことができる実質的な周波数差は、５０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍ程度である。よって、本実施形態のＳＡＷ共振子は、Ｓ０モードとＡ０モードとの周波数差を５０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍとすることができる条件のものとする。
【００２１】
上述したような構成のＳＡＷ素子片１０において、共振子として用いる場合の周波数差を定める条件は、大別して２つある。ＩＤＴ１６を構成する導電性パターンの膜厚と電極指２４の線幅との関係、及び２つのＩＤＴ１６ａ，１６ｂにおける電極指２４の交差部の幅（交差指幅）ａ１とａ２の和と交差部間の幅ｂとの和であるＢの幅である。前者の関係は例えば、導電性パターンの膜厚が厚く電極指２４の線幅が太い場合と、導電性パターンの膜厚が薄く電極指２４の線幅が細い場合とでは、Ｂの幅を同じ条件とした場合であってもＳＡＷ共振子の周波数差が異なることを意味する。また、後者として記載したＢの幅は、例えば、導電性パターンの膜厚、電極指２４の線幅等が異なる場合であっても、Ｂの幅を調整することによりＳＡＷ共振子の周波数差を調整することが可能であることを意味する。
【００２２】
本願出願人はこのような観点から研究を進め、Ｂの幅と周波数差、及び導電性パターンの膜厚と電極指２４の線幅との関係について、図３に示すような研究結果を得た。具体的には、上記構成のＳＡＷ素子片１０において、導電性パターンの膜厚を厚くし、電極指の線幅を太くした場合において、Ｓ０モードとＡ０モードとの間の周波数差（ΔＦ）を５０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍとするためには、Ｂの幅を約７λ〜約２７λの範囲に設定すれば良いという結果を得た。また、導電性パターンの膜厚を薄くし、電極指の線幅を細くした場合において、Ｓ０モードとＡ０モードとの間の周波数差を５０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍとするためには、Ｂの幅を約１３λ〜約３３λの範囲に設定すれば良いという結果を得た。つまり、全体としては、本実施形態のＳＡＷ素子片１０では、Ｂの幅を約７λ〜約３３λの範囲とすることにより、使用周波数帯において５０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍの周波数差を実現することができるといえる。また、Ｂの幅は、上記範囲内においては、小さくするほど２つのモード間の周波数差を大きく設定することが可能となるといえる。なお、λは、励起される弾性表面波の１波長分の長さとする。また、２つのＩＤＴ１６ａ，１６ｂにおける電極指間の幅ｂは、２つのＩＤＴ１６ａ，１６ｂによって励起される弾性表面波の結合状態を維持するために、広くてもＢの幅の１割程度、すなわち２λ〜３λ程度とすることが望ましい。
【００２３】
上記構成のＳＡＷ素子片１０を用いて上記Ｓ０モードの発振やＡ０モードの発振を行うための回路を持つＳＡＷ共振子の構成についての概略は、図４に示すようなものである。すなわち、本実施形態のＳＡＷ共振子１００は、電源に接続されたインバータ３０と、当該インバータ３０と前記ＳＡＷ素子片１０とを電気的に接続する各種経路とから成ることを基本とする。
【００２４】
本実施形態のＳＡＷ共振子１００を構成するための経路は、インバータ３０からの出力信号をＩＤＴ１６に入力するための信号入力経路４０と、ＩＤＴ１６からの出力信号をインバータ３０に入力するための信号出力経路５０とから成る。信号入力経路４０、信号出力経路５０は共に、分岐経路に接続されており、分岐経路はそれぞれ第１信号入力経路４０ａ、第２信号入力経路４０ｂ、第１信号出力経路５０ａ、第２信号出力経路５０ｂとされる。
【００２５】
本実施形態では、第１信号入力経路４０ａと第１信号出力経路５０ａをＩＤＴ１６ａに接続し、第２信号入力経路４０ｂと第２信号出力経路５０ｂをＩＤＴ１６ｂに接続する。具体的には、第１信号入力経路４０ａを櫛型電極２０ａｂに設けられた電極パッド２６ａｂに接続し、第１信号出力経路５０ａを櫛型電極２０ａａに設けられた電極パッド２６ａａに接続する。前記第２信号入力経路４０ｂ、及び第２信号出力経路５０ｂは、入出力信号の逆転を実現するために、切替手段６０を介してそれぞれ、２つの経路に分岐している。分岐経路は、切替手段６０における接続点α側に接続された経路を、基本モード信号入力経路４０ｂα、及び基本モード信号出力経路５０ｂαとし、切替手段６０における接続点β側に接続された経路を高次モード信号入力経路４０ｂβ、及び高次モード信号出力経路５０ｂβとする。このような分岐経路では、基本モード信号入力経路４０ｂαが櫛型電極２０ｂｂに設けられた電極パッド２６ｂｂへ接続され、基本モード信号出力経路５０ｂαが櫛型電極２０ｂａに設けられた電極パッド２６ｂａに接続される。また、高次モード信号入力経路４０ｂβは櫛型電極２０ｂａに設けられた電極パッド２６ｂａに接続され、高次モード信号出力経路５０ｂβは櫛型電極２０ｂｂに設けられた電極パッド２６ｂｂに接続される。
【００２６】
前記切替手段６０は、接続位置を接続点α又は接続点βに切り替えることにより、第２信号入力経路４０ｂ、及び第２信号出力経路５０ｂの接続先を、基本モード信号入力経路４０ｂαと基本モード信号出力経路５０ｂα、又は高次モード信号入力経路４０ｂβと高次モード信号出力経路５０ｂβに切り替えることができる。なお、信号入力側に設けられた切替手段６０と信号出力側に設けられた切替手段６０とは、接続点の切り替えを同期して行うようにすることが望ましい。
【００２７】
このような回路を接続されたＳＡＷ素子片１０は、切替手段６０が接続点αを選択している場合には、ＩＤＴ１６ａとＩＤＴ１６ｂとにおける入出力側の櫛型電極２０が線対称な位置付けとなるため、ＩＤＴ１６ａによって励起される弾性表面波とＩＤＴ１６ｂによって励起される弾性表面波とが同位相となる。このため、ＳＡＷ共振子１００として励起する弾性表面波の波形は図２にＳ０モードとして示す基本モードとなる。
【００２８】
一方、切替手段６０が接続点βを選択している場合には、ＩＤＴ１６ｂに対する入出力側の櫛型電極２０（２０ｂａ，２０ｂｂ）がＩＤＴ１６ａにおける入出力側の櫛型電極２０（２０ａａ，２０ａｂ）に対して逆転することとなる。この場合、ＩＤＴ１６ａによって励起される弾性表面波とＩＤＴ１６ｂによって励起される弾性表面波とが逆位相となり、弾性表面波の位相が１８０°ズレることとなる。このため、ＳＡＷ共振子１００として励起する弾性表面波の波形は、図２にＡ０モードとして示す高次モードとなる。
【００２９】
上記のように発振モードを切り替えて信号を出力することを可能とした本実施形態のＳＡＷ共振子１００におけるインピーダンス特性は、図５に示すようなものとなる。図５より、発振モードの切り替えに伴い、インピーダンスが最小となる共振周波数、及びインピーダンスが最大となる反共振周波数が共にシフトすることを読み取ることができる。
【００３０】
次に、本発明のＳＡＷ共振子に係る第２の実施形態について、図６、図７を参照して説明する。本実施形態のＳＡＷ共振子１００ａに用いるＳＡＷ素子片１０ａの基本構成も、第１の実施形態に示したＳＡＷ素子片１０と同様に、圧電基板１２と、当該圧電基板１２上に配された導電性パターンである。また、前記導電性パターンは、２つのＩＤＴ１６ａ，１６ｂと、この２つのＩＤＴ１６（１６ａ，１６ｂ）をそれぞれ挟み込む反射器１４ａ，１４ｂとであることも第１の実施形態に示すＳＡＷ素子片１０と同様である。よってこれらの構成に関する詳細な説明は省略し、以下に第１の実施形態に示すＳＡＷ素子片１０との相違点について説明する。
【００３１】
本実施形態のＳＡＷ素子片１０ａは、圧電基板１２上に配設する２つのＩＤＴ１６ａ，１６ｂの配置形態が第１の実施形態に示すＳＡＷ素子片１０と異なる。すなわち、本実施形態のＳＡＷ素子片１０ａでは、図６に示すように２つの同一形状のＩＤＴ１６を、互いのバスバー２２が平行になるように、並列に近接させて配置したのである。なお、図６においては、電極パッド２６（２６ａａ〜２６ｂｂ）の形成位置をＩＤＴに対して点対称としているが、ＩＤＴ１６の特性に影響を与えるものでは無い。
【００３２】
このような構成のＳＡＷ素子片１０ａであっても、ＩＤＴ１６ａを構成する櫛型電極２０ａａ，２０ｂｂへ入出力する信号と、ＩＤＴ１６ｂを構成する櫛型電極２０ｂｂ，２０ｂａへ入出力する信号とを合致させる場合と、逆転させる場合とで、共振子として２つの異なるモードの波形を励起することが可能となる。すなわち、図２に示すＳ０モードとＡ０モードの波形を励起することを可能とするのである。これは、第１の実施形態に示したＳＡＷ素子片１０と同様に、本実施形態のＳＡＷ素子片１０ａからの出力信号が２つのＩＤＴ１６ａ，１６ｂによって励起された弾性表面波の合成波となるからである。すなわち、近接させて並列に配設した同一形状のＩＤＴ１６ａ，１６ｂに対する入出力信号を合致させた場合には、隣り合うＩＤＴ１６によって励起される振動波形は等しくなり、図２に示すＳ０モードようになるのである。逆に、個々のＩＤＴ１６ａ，１６ｂに対する入出力信号を逆転させた場合には、励起される振動波形が逆転して１８０°ズレた状態、すなわち図２に示すＡ０モードのような波形が励起されるのである。このように、本実施形態のＳＡＷ素子片１０ａによれば、２つのＩＤＴ１６に対する信号の入出力を切り替えることにより、１つのＳＡＷ共振子でありながら２つの異なる周波数帯の信号を出力することを可能とする。
【００３３】
上記構成のＳＡＷ素子片を利用したＳＡＷ共振子として上記Ｓ０モードの発振やＡ０モードの発振を行うための回路構成の概略は、図７に示すようなものである。基本構成は、上記第１の実施形態に示した回路と同様で、電源に接続されたインバータ３０と、当該インバータ３０と前記ＳＡＷ共振子１０ａとを電気的に接続する各種経路とから成るものである。
【００３４】
本実施形態のＳＡＷ共振子１００ａを構成するための経路は、インバータ３０からの出力信号をＩＤＴ１６に入力するための信号入力経路４０と、ＩＤＴ１６からの出力信号をインバータ３０に入力するための信号出力経路５０とから成る。信号入力経路４０、信号出力経路５０は共に分岐経路に接続されており、分岐経路はそれぞれ第１信号入力経路４０ａ、第２信号入力経路４０ｂ、第１信号出力経路５０ａ、第２信号出力経路５０ｂとされる。
【００３５】
本実施形態では、第１信号入力経路４０ａと第１信号出力経路５０ａをＩＤＴ１６ａに接続し、第２信号入力経路４０ｂと第２信号出力経路５０ｂをＩＤＴ１６ｂに接続する。具体的には、第１信号入力経路４０ａを櫛型電極２０ａａに設けられた電極パッド２６ａａに接続し、第１信号出力経路５０ａを櫛型電極２０ａｂに設けられた電極パッド２６ａｂに接続する。前記第２信号入力経路４０ｂ、及び第２信号出力経路５０ｂは、入出力信号の逆転を実現するために、切替手段６０を介してそれぞれ、２つの経路に分岐している。分岐経路は、切替手段６０における接続点α側に接続された経路を、基本モード信号入力経路４０ｂα、及び基本モード信号出力経路５０ｂαとし、切替手段６０における接続点β側に接続された経路を高次モード信号入力経路４０ｂβ、及び高次モード信号出力経路５０ｂβとする。このような分岐経路では、基本モード信号入力経路４０ｂαが櫛型電極２０ｂｂに設けられた電極パッド２６ｂｂへ接続され、基本モード信号出力経路５０ｂαが櫛型電極２０ｂａに設けられた電極パッド２６ｂａに接続される。また、高次モード信号入力経路４０ｂβは櫛型電極２０ｂａに設けられた電極パッド２６ｂａに接続され、高次モード信号出力経路５０ｂβは櫛型電極２０ｂｂに設けられた電極パッド２６ｂｂに接続される。
【００３６】
前記切替手段６０は、接続位置を接続点α又は接続点βに切り替えることにより、第２信号入力経路４０ｂ、及び第２信号出力経路５０ｂの接続先を、基本モード信号入力経路４０ｂαと基本モード信号出力経路５０ｂα、又は高次モード信号入力経路４０ｂβと高次モード信号出力経路５０ｂβに切り替えることができる。なお、信号入力側に設けられた切替手段６０と信号出力側に設けられた切替手段６０とは、接続点の切り替えを同期して行うようにすることが望ましい。
【００３７】
その他の諸条件、及び効果については、第１の実施形態に示すＳＡＷ共振子１００と同様である。
なお、実施形態の概略構成を示す各図においては、櫛型電極２０を構成するバスバー２２は、入力側と出力側とで同じ幅として示しているが、異なる幅としても良い。また、上記実施形態では、反射器１４は、２つのＩＤＴ１６ａ，１６ｂに対してそれぞれ個別に反射器１４ａ，１４ｂを備える旨記載したが、反射器は、図８に示すように、２つのＩＤＴ１６ａ，１６ｂを一括して挟み込むような大型なもの（反射器１４ｃ）にしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係るＳＡＷ共振子に用いるＳＡＷ素子片の実施形態を示す図である。
【図２】ＳＡＷ共振子としての発振モードを示す図である。
【図３】２周波間の周波数差とＢの幅との関係を示すグラフである。
【図４】切替発振を行うことを可能としたＳＡＷ共振子の第１の実施形態を示す図である。
【図５】発振モードの切替に伴う周波数のシフトを示すグラフである。
【図６】本発明に係るＳＡＷ共振子に用いるＳＡＷ素子片の実施形態を示す図である。
【図７】切替発振を行うことを可能としたＳＡＷ共振子の第２の実施形態を示す図である。
【図８】大型の反射器を採用した場合におけるＳＡＷ素子片の例である。
【符号の説明】
【００３９】
１０………ＳＡＷ素子片、１２………圧電基板、１４（１４ａ〜１４ｃ）………反射器、１６（１６ａ，１６ｂ）………すだれ状電極（ＩＤＴ）、１８………導体ストリップ、２０（２０ａａ〜２０ｂｂ）………櫛型電極、２２………バスバー、２４………電極指、２６（２６ａａ〜２６ｂｂ）………電極パッド、１００………ＳＡＷ共振子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＡＷ共振子に係り、特に、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）方式の通信を行う機器に適用することに好適なＳＡＷ共振子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、デジタル信号を通信する方式としてＦＳＫ方式による通信方法は知られている。ＦＳＫ方式とは例えば、０、１のデジタル信号に応じて搬送波の瞬時周波数を離散的に変化させる変調方式であり、振幅変化を一定にしながら変調をかけることが可能であり、レベル変動や雑音の影響が少ない通信方式である。また、回路構成が簡単であり、ＡＳＫ（Amplitude Shift keying）方式やＰＳＫ（Phase Shift Keying）方式よりも通信の際の帯域幅が広くなるという特徴がある。
【０００３】
このため、ＦＳＫ方式の通信方法は利用価値が高く、この種の通信方法を利用する発振器は種々提案されている。例えば特許文献１、特許文献２に提案されている発振器もＳＦＫ方式の通信方法を利用する発振器である。
特許文献１に開示されている発振器は、１つの圧電基板上に共振周波数の異なる複数のＳＡＷ共振子を備え、１つの半導体集積回路基板上に前記ＳＡＷ共振子の数に対応した数の発振回路を備えると共に、前記発振回路を切替回路に接続するという構成のものである。
【０００４】
このような構成の発振器では、使用する周波数の帯域に応じて切替回路を作動させ、所望の周波数帯域に対応したＳＡＷ共振子に接続された発振回路を選択し、発振させる。
【０００５】
また、特許文献２に記載の発振回路は、通過させる周波数帯域の異なる２種類のＳＡＷフィルタを回路中に備え、前記ＳＡＷフィルタの出力側に切替回路を備え、増幅器と固定位相器とを備えた帰還回路を構成するものである。
このような発振回路では、前記切替回路によって、接続するＳＡＷフィルタを切り替えることにより、要求する周波数帯域の周波数のみを選定することができる。
【特許文献１】特許２９２５１５８号公報
【特許文献２】特開２００４−４０４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１や特許文献２に記載の発振器や発振回路によれば、所望の周波数帯域に応じた発振器および発振回路を提供することができる。
しかし、上記特許文献１、特許文献２に記載されている発振器や発振回路は、いずれも周波数帯域の異なる複数のＳＡＷ共振子若しくはＳＡＷフィルタを備え、使用周波数帯域によってそれらを切り替えることで要求される周波数帯域に対応する構成である。このため、ＳＡＷ共振子若しくはＳＡＷフィルタの切り替え時には、電気的接続による要因や、ＳＡＷ共振子やＳＡＷフィルタの位相の違いによる要因等により、発振周波数が瞬断され、出力位相の不連続が生じ、切り替え時にエラーが生じることもある。このような問題は、高速通信では特に影響が大きくなる。また、特許文献１に記載の発振回路では、使用の異なる複数のＳＡＷ共振子を１つの回路内に備える構成としているため、それぞれのＳＡＷ共振子において周波数精度や、周波数偏移精度が得られないといった問題もある。
【０００７】
本発明では、上記問題を解決し、周波数帯が変化した場合であっても、周波数帯の切り替えに伴う出力位相の不連続を無くし、周波数精度や周波数偏移精度を良好に保つことを可能とするＳＡＷ共振子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係るＳＡＷ共振子は、弾性表面波の伝播方向に沿って設けた一対の櫛型電極からなる第１のすだれ状電極と、前記第１のすだれ状電極に対して並列に配置した一対の櫛型電極からなる第２のすだれ状電極と、前記第１のすだれ状電極の前記一対の櫛型電極と前記第２のすだれ状電極の前記一対の櫛型電極とを相互に切り替え接続する切替手段を有し、前記第１のすだれ状電極の電極指の交差部の幅ａ１と、前記第２のすだれ状電極の電極指の交差部の幅ａ２と、前記各すだれ状電極の前記交差部間の距離ｂとの和をＢとしたときに、７λ≦Ｂ≦３３λとすることを特徴とした（但し、λは弾性表面波の波長）。
【０００９】
このような特徴を有するＳＡＷ共振子であれば、圧電基板上に配設した２つのすだれ状電極のうちの一方（例えば第１のすだれ状電極）は連続発振を行い、他方（例えば第２のすだれ状電極）を切り替え発振することで、ＳＡＷ共振子としての出力信号に周波数差を持たせることができる。また、他方のすだれ状電極の発振の切り替えは、連続発振する一方のすだれ状電極の発振を基準として行うことができるため、切替時に出力位相の不連続が生じることが無い。また、２つのすだれ状電極は、圧電基板上に１つのＳＡＷ素子片として形成されるものであるため、従来技術のような複数の共振子間での周波数精度や周波数偏移精度の合わせ込みを行う必要がなく、周波数精度や周波数偏移精度の調整が容易となる。このため、周波数精度、周波数偏移精度共に良好に保つことが可能となる。また、Ｂの幅を７λ≦Ｂ≦３３λとすることにより、車のキーレスエントリーなどの短距離通信に用いられる周波数帯、すなわち３００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚの周波数帯において、切替発振による２周波間の周波数差を、ＦＳＫ通信を実質的に行うことが可能な５０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍに設定することができる。
【００１０】
また、上記構成のＳＡＷ共振子では、前記第１のすだれ状電極と前記第２のすだれ状電極とは、互いの櫛型電極が線対称に配置されるように設けることが望ましい。
このような構成とすることにより、第１のすだれ状電極によって励振される波形と第２のすだれ状電極によって励振される波形との位相差が０°又は１８０°となるため、ＳＡＷ共振子として励振する波形（出力周波数等）の制御が容易となる。
【００１１】
また、前記第１のすだれ状電極と前記第２のすだれ状電極とは、同一形状の櫛型電極が並列に配置されるように設けても良い。
このような構成とした場合であっても、上記と同様に、第１のすだれ状電極によって励振される波形と第２のすだれ状電極によって励振される波形との位相差が０°又は１８０°となる。このため、上記のような構成であってもＳＡＷ共振子として励振する波形（出力周波数等）の制御が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明のＳＡＷ共振子に係る実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施の形態は、本発明のＳＡＷ共振子に係る一部の実施形態であり、本発明はその主要部を変えない限度において種々の形態を包含する。
【００１３】
まず、本発明のＳＡＷ共振子の第１の実施形態に用いるＳＡＷ素子片について図１を参照して説明する。本実施形態で用いるＳＡＷ素子片１０は、圧電基板１２と、前記圧電基板１２上に形成された導電性パターンとを基本構成とする。
前記圧電基板１２は、圧電性を有する単結晶、例えば、水晶、タンタル酸リチウム（LiTaO3）、四ホウ酸リチウム（Li2B4O7）、ニオブ酸リチウム（LiNbO3）や、酸化亜鉛薄膜を得たサファイア基板等で構成すれば良い。
【００１４】
前記導電性パターンは、金や銅、アルミニウムといった導電性金属を蒸着やスパッタ等により圧電基板１２上に薄膜として形成し、これをフォトリソグラフィ技術などを用いてエッチングしてパターン形成したものであれば良い。圧電基板１２上に形成される導電性パターンは、一対の櫛型電極２０ａａ，２０ａｂ（２０ｂａ，２０ｂｂ）によって構成されるすだれ状電極（ＩＤＴ：Interdigital Transducer）１６ａ（１６ｂ）、及び反射器１４ａ（１４ｂ）である。
【００１５】
櫛型電極２０（２０ａａ〜２０ｂｂ）は、圧電基板１２における弾性表面波の伝播方向に沿った方向に配されたバスバー２２と、前記バスバー２２に直交する方向、すなわち弾性表面波の伝播方向と直行する方向に配された複数の電極指２４とから構成される。前記ＩＤＴ１６（１６ａ，１６ｂ）は、前記櫛型電極２０を一対、前記電極指２４が交互に交差するように組み合わせて構成される。また、本実施形態で使用するＳＡＷ素子片１０は、例えば圧電基板１２の中心を基点とし、櫛型電極２０のバスバー２２が平行となるように、近接して線対称に２つ（一対）のＩＤＴ１６を、１つの圧電基板１２上に配設した。このような構成とすることにより、２つのＩＤＴ１６によって励起される波形の位相差が０°又は１８０°となり、ＳＡＷ共振子としての出力周波数の調整が容易となる。前記反射器１４は、本実施形態で使用するＳＡＷ素子片１０では、前記２つのＩＤＴ１６ａ，１６ｂのそれぞれを挟み込むように反射器１４ａ，１４ｂを個別に配置した。前記反射器１４（１４ａ，１４ｂ）は、前記櫛型電極２０の電極指２４と平行に配した複数の導体ストリップ１８の端部を相互に連結した格子状に形成されている。なお、前記ＩＤＴ１６を構成する櫛型電極２０のそれぞれには、電力（信号）の入出力をするためのラインを接続する電極パッド２６が形成されている。また、線対称に配設した前記２つのＩＤＴ１６ａ，１６ｂの間には、弾性表面波の伝播方向に沿った絶縁部が設けられている。
【００１６】
上記のような構成のＳＡＷ素子片１０では、ＩＤＴ１６ａを構成する櫛型電極２０ａａ，２０ａｂへ入出力する信号と、櫛型電極２０ｂａ，２０ｂｂへ入出力する信号とを合致させる場合と、逆転させる場合とで、２つの異なるモードの波形を励起することが可能となる。例えば本実施形態で使用するＳＡＷ素子片１０では、図２に示すＳ０モードとＡ０モードの波形を励起することを可能とする。これは、上記構成のＳＡＷ素子片１０を共振子として用いた場合の出力信号が、２つのＩＤＴ１６ａ，１６ｂによって励起された弾性表面波の合成波となることに起因する。すなわち、近接させて線対称に配設した個々のＩＤＴ１６に対する入出力信号を合致させた場合には、隣り合うＩＤＴ１６ａ，１６ｂによって励起される振動波形は等しくなり、図２に示すＳ０モードのようになるのである。逆に、個々のＩＤＴ１６に対する入出力信号を逆転させた場合には、励起される振動波形が逆転して１８０°ズレた状態、すなわち図２に示すＡ０モードのような波形が励起されるのである。このように、ＳＡＷ素子片１０を共振子として用いた場合、２つのＩＤＴ１６ａ，１６ｂに対する信号の入出力を切り替えることにより、１つのＳＡＷ素子片１０によって２つの異なる周波数帯の信号を出力することを可能とするＳＡＷ共振子を構成することができる。
【００１７】
また、信号の入出力の切り替えに際しては、２つのＩＤＴ１６のうちのいずれか一方に対する入出力を切り替えれば良いため、他方のＩＤＴ１６については切り替え時においても発振が継続されることとなる。つまり、周波数帯の切り替えを行うＳＡＷ素子片１０の中に基準の発振部を持つこととなる。このため、連続発振を行う一方のＩＤＴ１６に対して、他方のＩＤＴ１６に対する信号の入出力の切り替えを行ったとしても、一方のＩＤＴ１６の振動波形を基準として即座に出力信号の位相を定めることができるのである。よって、周波数帯域の切り替えに伴う発振の瞬断が無く、出力信号の位相が不連続となることが無い。
【００１８】
また、上記形態のＳＡＷ素子片１０を用いる本実施形態のＳＡＷ共振子は、１つの素子片として構成された発振部にて発振を行うものであるため、従来のように、２つのＳＡＷ共振子の間で周波数精度や、周波数偏移精度の同調をとって発振するという必要が無い。このため、周波数精度や周波数偏移精度の調整が容易となり、周波数精度、周波数偏移精度共に良好に保つことが可能となる。
【００１９】
図２に示すＳ０モードとＡ０モードは、上述したように、本実施形態のＳＡＷ共振子による発振モードを示す波形である。図２に示すＳ０モードは基本モードとされる線対称モードであり、ＩＤＴ１６ａとＩＤＴ１６ｂとに対する入出力信号を合致させた場合の発振モードである。また、図２に示すＡ０モードは高次モードとされる点対称モードであり、ＩＤＴ１６ａとＩＤＴ１６ｂとに対する入出力信号を逆転させた場合の発振モードである。
【００２０】
本実施形態のＳＡＷ共振子は、自動車のキーレスエントリー等に使用する微弱電波を用いた短距離通信に適用することを目的とするため、使用する周波数帯域を３００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚと考える。３００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚの周波数帯域でＦＳＫ通信を行うことができる実質的な周波数差は、５０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍ程度である。よって、本実施形態のＳＡＷ共振子は、Ｓ０モードとＡ０モードとの周波数差を５０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍとすることができる条件のものとする。
【００２１】
上述したような構成のＳＡＷ素子片１０において、共振子として用いる場合の周波数差を定める条件は、大別して２つある。ＩＤＴ１６を構成する導電性パターンの膜厚と電極指２４の線幅との関係、及び２つのＩＤＴ１６ａ，１６ｂにおける電極指２４の交差部の幅（交差指幅）ａ１とａ２の和と交差部間の幅ｂとの和であるＢの幅である。前者の関係は例えば、導電性パターンの膜厚が厚く電極指２４の線幅が太い場合と、導電性パターンの膜厚が薄く電極指２４の線幅が細い場合とでは、Ｂの幅を同じ条件とした場合であってもＳＡＷ共振子の周波数差が異なることを意味する。また、後者として記載したＢの幅は、例えば、導電性パターンの膜厚、電極指２４の線幅等が異なる場合であっても、Ｂの幅を調整することによりＳＡＷ共振子の周波数差を調整することが可能であることを意味する。
【００２２】
本願出願人はこのような観点から研究を進め、Ｂの幅と周波数差、及び導電性パターンの膜厚と電極指２４の線幅との関係について、図３に示すような研究結果を得た。具体的には、上記構成のＳＡＷ素子片１０において、導電性パターンの膜厚を厚くし、電極指の線幅を太くした場合において、Ｓ０モードとＡ０モードとの間の周波数差（ΔＦ）を５０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍとするためには、Ｂの幅を約７λ〜約２７λの範囲に設定すれば良いという結果を得た。また、導電性パターンの膜厚を薄くし、電極指の線幅を細くした場合において、Ｓ０モードとＡ０モードとの間の周波数差を５０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍとするためには、Ｂの幅を約１３λ〜約３３λの範囲に設定すれば良いという結果を得た。つまり、全体としては、本実施形態のＳＡＷ素子片１０では、Ｂの幅を約７λ〜約３３λの範囲とすることにより、使用周波数帯において５０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍの周波数差を実現することができるといえる。また、Ｂの幅は、上記範囲内においては、小さくするほど２つのモード間の周波数差を大きく設定することが可能となるといえる。なお、λは、励起される弾性表面波の１波長分の長さとする。また、２つのＩＤＴ１６ａ，１６ｂにおける電極指間の幅ｂは、２つのＩＤＴ１６ａ，１６ｂによって励起される弾性表面波の結合状態を維持するために、広くてもＢの幅の１割程度、すなわち２λ〜３λ程度とすることが望ましい。
【００２３】
上記構成のＳＡＷ素子片１０を用いて上記Ｓ０モードの発振やＡ０モードの発振を行うための回路を持つＳＡＷ共振子の構成についての概略は、図４に示すようなものである。すなわち、本実施形態のＳＡＷ共振子１００は、電源に接続されたインバータ３０と、当該インバータ３０と前記ＳＡＷ素子片１０とを電気的に接続する各種経路とから成ることを基本とする。
【００２４】
本実施形態のＳＡＷ共振子１００を構成するための経路は、インバータ３０からの出力信号をＩＤＴ１６に入力するための信号入力経路４０と、ＩＤＴ１６からの出力信号をインバータ３０に入力するための信号出力経路５０とから成る。信号入力経路４０、信号出力経路５０は共に、分岐経路に接続されており、分岐経路はそれぞれ第１信号入力経路４０ａ、第２信号入力経路４０ｂ、第１信号出力経路５０ａ、第２信号出力経路５０ｂとされる。
【００２５】
本実施形態では、第１信号入力経路４０ａと第１信号出力経路５０ａをＩＤＴ１６ａに接続し、第２信号入力経路４０ｂと第２信号出力経路５０ｂをＩＤＴ１６ｂに接続する。具体的には、第１信号入力経路４０ａを櫛型電極２０ａｂに設けられた電極パッド２６ａｂに接続し、第１信号出力経路５０ａを櫛型電極２０ａａに設けられた電極パッド２６ａａに接続する。前記第２信号入力経路４０ｂ、及び第２信号出力経路５０ｂは、入出力信号の逆転を実現するために、切替手段６０を介してそれぞれ、２つの経路に分岐している。分岐経路は、切替手段６０における接続点α側に接続された経路を、基本モード信号入力経路４０ｂα、及び基本モード信号出力経路５０ｂαとし、切替手段６０における接続点β側に接続された経路を高次モード信号入力経路４０ｂβ、及び高次モード信号出力経路５０ｂβとする。このような分岐経路では、基本モード信号入力経路４０ｂαが櫛型電極２０ｂｂに設けられた電極パッド２６ｂｂへ接続され、基本モード信号出力経路５０ｂαが櫛型電極２０ｂａに設けられた電極パッド２６ｂａに接続される。また、高次モード信号入力経路４０ｂβは櫛型電極２０ｂａに設けられた電極パッド２６ｂａに接続され、高次モード信号出力経路５０ｂβは櫛型電極２０ｂｂに設けられた電極パッド２６ｂｂに接続される。
【００２６】
前記切替手段６０は、接続位置を接続点α又は接続点βに切り替えることにより、第２信号入力経路４０ｂ、及び第２信号出力経路５０ｂの接続先を、基本モード信号入力経路４０ｂαと基本モード信号出力経路５０ｂα、又は高次モード信号入力経路４０ｂβと高次モード信号出力経路５０ｂβに切り替えることができる。なお、信号入力側に設けられた切替手段６０と信号出力側に設けられた切替手段６０とは、接続点の切り替えを同期して行うようにすることが望ましい。
【００２７】
このような回路を接続されたＳＡＷ素子片１０は、切替手段６０が接続点αを選択している場合には、ＩＤＴ１６ａとＩＤＴ１６ｂとにおける入出力側の櫛型電極２０が線対称な位置付けとなるため、ＩＤＴ１６ａによって励起される弾性表面波とＩＤＴ１６ｂによって励起される弾性表面波とが同位相となる。このため、ＳＡＷ共振子１００として励起する弾性表面波の波形は図２にＳ０モードとして示す基本モードとなる。
【００２８】
一方、切替手段６０が接続点βを選択している場合には、ＩＤＴ１６ｂに対する入出力側の櫛型電極２０（２０ｂａ，２０ｂｂ）がＩＤＴ１６ａにおける入出力側の櫛型電極２０（２０ａａ，２０ａｂ）に対して逆転することとなる。この場合、ＩＤＴ１６ａによって励起される弾性表面波とＩＤＴ１６ｂによって励起される弾性表面波とが逆位相となり、弾性表面波の位相が１８０°ズレることとなる。このため、ＳＡＷ共振子１００として励起する弾性表面波の波形は、図２にＡ０モードとして示す高次モードとなる。
【００２９】
上記のように発振モードを切り替えて信号を出力することを可能とした本実施形態のＳＡＷ共振子１００におけるインピーダンス特性は、図５に示すようなものとなる。図５より、発振モードの切り替えに伴い、インピーダンスが最小となる共振周波数、及びインピーダンスが最大となる反共振周波数が共にシフトすることを読み取ることができる。
【００３０】
次に、本発明のＳＡＷ共振子に係る第２の実施形態について、図６、図７を参照して説明する。本実施形態のＳＡＷ共振子１００ａに用いるＳＡＷ素子片１０ａの基本構成も、第１の実施形態に示したＳＡＷ素子片１０と同様に、圧電基板１２と、当該圧電基板１２上に配された導電性パターンである。また、前記導電性パターンは、２つのＩＤＴ１６ａ，１６ｂと、この２つのＩＤＴ１６（１６ａ，１６ｂ）をそれぞれ挟み込む反射器１４ａ，１４ｂとであることも第１の実施形態に示すＳＡＷ素子片１０と同様である。よってこれらの構成に関する詳細な説明は省略し、以下に第１の実施形態に示すＳＡＷ素子片１０との相違点について説明する。
【００３１】
本実施形態のＳＡＷ素子片１０ａは、圧電基板１２上に配設する２つのＩＤＴ１６ａ，１６ｂの配置形態が第１の実施形態に示すＳＡＷ素子片１０と異なる。すなわち、本実施形態のＳＡＷ素子片１０ａでは、図６に示すように２つの同一形状のＩＤＴ１６を、互いのバスバー２２が平行になるように、並列に近接させて配置したのである。なお、図６においては、電極パッド２６（２６ａａ〜２６ｂｂ）の形成位置をＩＤＴに対して点対称としているが、ＩＤＴ１６の特性に影響を与えるものでは無い。
【００３２】
このような構成のＳＡＷ素子片１０ａであっても、ＩＤＴ１６ａを構成する櫛型電極２０ａａ，２０ｂｂへ入出力する信号と、ＩＤＴ１６ｂを構成する櫛型電極２０ｂｂ，２０ｂａへ入出力する信号とを合致させる場合と、逆転させる場合とで、共振子として２つの異なるモードの波形を励起することが可能となる。すなわち、図２に示すＳ０モードとＡ０モードの波形を励起することを可能とするのである。これは、第１の実施形態に示したＳＡＷ素子片１０と同様に、本実施形態のＳＡＷ素子片１０ａからの出力信号が２つのＩＤＴ１６ａ，１６ｂによって励起された弾性表面波の合成波となるからである。すなわち、近接させて並列に配設した同一形状のＩＤＴ１６ａ，１６ｂに対する入出力信号を合致させた場合には、隣り合うＩＤＴ１６によって励起される振動波形は等しくなり、図２に示すＳ０モードようになるのである。逆に、個々のＩＤＴ１６ａ，１６ｂに対する入出力信号を逆転させた場合には、励起される振動波形が逆転して１８０°ズレた状態、すなわち図２に示すＡ０モードのような波形が励起されるのである。このように、本実施形態のＳＡＷ素子片１０ａによれば、２つのＩＤＴ１６に対する信号の入出力を切り替えることにより、１つのＳＡＷ共振子でありながら２つの異なる周波数帯の信号を出力することを可能とする。
【００３３】
上記構成のＳＡＷ素子片を利用したＳＡＷ共振子として上記Ｓ０モードの発振やＡ０モードの発振を行うための回路構成の概略は、図７に示すようなものである。基本構成は、上記第１の実施形態に示した回路と同様で、電源に接続されたインバータ３０と、当該インバータ３０と前記ＳＡＷ共振子１０ａとを電気的に接続する各種経路とから成るものである。
【００３４】
本実施形態のＳＡＷ共振子１００ａを構成するための経路は、インバータ３０からの出力信号をＩＤＴ１６に入力するための信号入力経路４０と、ＩＤＴ１６からの出力信号をインバータ３０に入力するための信号出力経路５０とから成る。信号入力経路４０、信号出力経路５０は共に分岐経路に接続されており、分岐経路はそれぞれ第１信号入力経路４０ａ、第２信号入力経路４０ｂ、第１信号出力経路５０ａ、第２信号出力経路５０ｂとされる。
【００３５】
本実施形態では、第１信号入力経路４０ａと第１信号出力経路５０ａをＩＤＴ１６ａに接続し、第２信号入力経路４０ｂと第２信号出力経路５０ｂをＩＤＴ１６ｂに接続する。具体的には、第１信号入力経路４０ａを櫛型電極２０ａａに設けられた電極パッド２６ａａに接続し、第１信号出力経路５０ａを櫛型電極２０ａｂに設けられた電極パッド２６ａｂに接続する。前記第２信号入力経路４０ｂ、及び第２信号出力経路５０ｂは、入出力信号の逆転を実現するために、切替手段６０を介してそれぞれ、２つの経路に分岐している。分岐経路は、切替手段６０における接続点α側に接続された経路を、基本モード信号入力経路４０ｂα、及び基本モード信号出力経路５０ｂαとし、切替手段６０における接続点β側に接続された経路を高次モード信号入力経路４０ｂβ、及び高次モード信号出力経路５０ｂβとする。このような分岐経路では、基本モード信号入力経路４０ｂαが櫛型電極２０ｂｂに設けられた電極パッド２６ｂｂへ接続され、基本モード信号出力経路５０ｂαが櫛型電極２０ｂａに設けられた電極パッド２６ｂａに接続される。また、高次モード信号入力経路４０ｂβは櫛型電極２０ｂａに設けられた電極パッド２６ｂａに接続され、高次モード信号出力経路５０ｂβは櫛型電極２０ｂｂに設けられた電極パッド２６ｂｂに接続される。
【００３６】
前記切替手段６０は、接続位置を接続点α又は接続点βに切り替えることにより、第２信号入力経路４０ｂ、及び第２信号出力経路５０ｂの接続先を、基本モード信号入力経路４０ｂαと基本モード信号出力経路５０ｂα、又は高次モード信号入力経路４０ｂβと高次モード信号出力経路５０ｂβに切り替えることができる。なお、信号入力側に設けられた切替手段６０と信号出力側に設けられた切替手段６０とは、接続点の切り替えを同期して行うようにすることが望ましい。
【００３７】
その他の諸条件、及び効果については、第１の実施形態に示すＳＡＷ共振子１００と同様である。
なお、実施形態の概略構成を示す各図においては、櫛型電極２０を構成するバスバー２２は、入力側と出力側とで同じ幅として示しているが、異なる幅としても良い。また、上記実施形態では、反射器１４は、２つのＩＤＴ１６ａ，１６ｂに対してそれぞれ個別に反射器１４ａ，１４ｂを備える旨記載したが、反射器は、図８に示すように、２つのＩＤＴ１６ａ，１６ｂを一括して挟み込むような大型なもの（反射器１４ｃ）にしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係るＳＡＷ共振子に用いるＳＡＷ素子片の実施形態を示す図である。
【図２】ＳＡＷ共振子としての発振モードを示す図である。
【図３】２周波間の周波数差とＢの幅との関係を示すグラフである。
【図４】切替発振を行うことを可能としたＳＡＷ共振子の第１の実施形態を示す図である。
【図５】発振モードの切替に伴う周波数のシフトを示すグラフである。
【図６】本発明に係るＳＡＷ共振子に用いるＳＡＷ素子片の実施形態を示す図である。
【図７】切替発振を行うことを可能としたＳＡＷ共振子の第２の実施形態を示す図である。
【図８】大型の反射器を採用した場合におけるＳＡＷ素子片の例である。
【符号の説明】
【００３９】
１０………ＳＡＷ素子片、１２………圧電基板、１４（１４ａ〜１４ｃ）………反射器、１６（１６ａ，１６ｂ）………すだれ状電極（ＩＤＴ）、１８………導体ストリップ、２０（２０ａａ〜２０ｂｂ）………櫛型電極、２２………バスバー、２４………電極指、２６（２６ａａ〜２６ｂｂ）………電極パッド、１００………ＳＡＷ共振子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性表面波の伝播方向に沿って設けた一対の櫛型電極からなる第１のすだれ状電極と、
前記第１のすだれ状電極に対して並列に配置した一対の櫛型電極からなる第２のすだれ状電極と、
前記第１のすだれ状電極の前記一対の櫛型電極と前記第２のすだれ状電極の前記一対の櫛型電極とを相互に切り替え接続する切替手段を有し、
前記第１のすだれ状電極の電極指の交差部の幅ａ１と、前記第２のすだれ状電極の電極指の交差部の幅ａ２と、前記各すだれ状電極の前記交差部間の距離ｂとの和をＢとしたときに、
７λ≦Ｂ≦３３λ （λは弾性表面波の波長）
であることを特徴とするＳＡＷ共振子。
【請求項２】
前記第１のすだれ状電極と前記第２のすだれ状電極とは、互いの櫛型電極が線対称に配置されるように設けられることを特徴とする請求項１に記載のＳＡＷ共振子。
【請求項３】
前記第１のすだれ状電極と前記第２のすだれ状電極とは、同一形状の櫛型電極が並列に配置されるように設けられることを特徴とする請求項１に記載のＳＡＷ共振子。
【請求項１】
弾性表面波の伝播方向に沿って設けた一対の櫛型電極からなる第１のすだれ状電極と、
前記第１のすだれ状電極に対して並列に配置した一対の櫛型電極からなる第２のすだれ状電極と、
前記第１のすだれ状電極の前記一対の櫛型電極と前記第２のすだれ状電極の前記一対の櫛型電極とを相互に切り替え接続する切替手段を有し、
前記第１のすだれ状電極の電極指の交差部の幅ａ１と、前記第２のすだれ状電極の電極指の交差部の幅ａ２と、前記各すだれ状電極の前記交差部間の距離ｂとの和をＢとしたときに、
７λ≦Ｂ≦３３λ （λは弾性表面波の波長）
であることを特徴とするＳＡＷ共振子。
【請求項２】
前記第１のすだれ状電極と前記第２のすだれ状電極とは、互いの櫛型電極が線対称に配置されるように設けられることを特徴とする請求項１に記載のＳＡＷ共振子。
【請求項３】
前記第１のすだれ状電極と前記第２のすだれ状電極とは、同一形状の櫛型電極が並列に配置されるように設けられることを特徴とする請求項１に記載のＳＡＷ共振子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−６０３３１（Ｐ２００７−６０３３１Ａ）
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４３６３１（Ｐ２００５−２４３６３１）
【出願日】平成１７年８月２５日（２００５．８．２５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２５日（２００５．８．２５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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