ＳＡＷ発振器
【課題】１つのＳＡＷ共振片を使用して異なる周波数の信号を出力し、インピーダンス素子でＳＡＷ共振片の周波数変化量と制御電圧の関係を調整するＳＡＷ発振器を提供する。
【解決手段】ＳＡＷ発振器１０は、第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６を圧電基板上に直列配設したＳＡＷ共振片１２と、第１ＩＤＴ１４に入力される信号の位相と第２ＩＤＴ１６に入力される信号の位相とを同じまたは異にするスイッチ部３０と、第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６に信号を供給する発振段３６と、ＳＡＷ共振片１２に接続されたインピーダンス素子４０とを備えた構成である。
【解決手段】ＳＡＷ発振器１０は、第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６を圧電基板上に直列配設したＳＡＷ共振片１２と、第１ＩＤＴ１４に入力される信号の位相と第２ＩＤＴ１６に入力される信号の位相とを同じまたは異にするスイッチ部３０と、第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６に信号を供給する発振段３６と、ＳＡＷ共振片１２に接続されたインピーダンス素子４０とを備えた構成である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は弾性表面波（ＳＡＷ）発振器に係り、特に異なる振動モードをＳＡＷ共振片で励起することによって異なる周波数の信号を出力するＳＡＷ発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＳＡＷ発振器は、周波数の異なる信号を出力する場合、共振周波数の異なるＳＡＷ共振片を複数設け、いずれか１つのＳＡＷ共振片を共振させて、このＳＡＷ共振片から信号を出力している。具体的には、従来のＳＡＷ共振片では、１つのＳＡＷ共振片から１つの周波数の信号しか得られない。このためＳＡＷ発振器の搭載される電子機器が異なる周波数の信号を必要とする場合、ＳＡＷ発振器は、その必要になる周波数が得られるＳＡＷ共振片を複数備える必要がある。そしてＳＡＷ発振器は、各ＳＡＷ共振片の入力側と出力側にスイッチ部を接続し、このスイッチ部にＳＡＷ共振片を共振させる発振段を接続している。このＳＡＷ発振器は、スイッチ部を切り替えることにより、複数のＳＡＷ共振片のうちいずれか１つを選択して、この選択されたＳＡＷ共振片を発振段に接続し、このＳＡＷ共振片を共振させることにより得られた信号を外部に出力している。
【０００３】
このようなＳＡＷ発振器では、ＳＡＷ共振片における周波数変化量と制御電圧の関係を調整するために、ＳＡＷ共振片にインピーダンス素子が接続されている。すなわちＳＡＷ共振片毎に電気的等価回路のパラメータ（等価定数）が異なっているので、各ＳＡＷ共振片にインピーダンス素子を接続して、各ＳＡＷ共振片の周波数変化量と制御電圧の関係が同等になるように調整している。
【０００４】
なお、このようなＳＡＷ発振器について開示されたものとして、例えば特許文献１があげられる。
【特許文献１】特開２００５−２９５３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述したように、異なる周波数の信号を出力するＳＡＷ発振器は、複数のＳＡＷ共振片を備えなければならいので大型になってしまい、また高価になってしまう。またＳＡＷ共振片毎にインピーダンス素子を接続させなければならないので、ＳＡＷ発振器が大型になってしまい、また高価になってしまう。さらに近年は、例えばＨＤ−ＳＤＩ（ハイビジョン−シリアルディジタルインターフェース）信号方式に対応するため、複数の周波数を利用する電子機器が増えており、特に６０ｉ／５９．９４ｉフォーマットに対応する場合には、信号の周波数として１／１と１／１．００１が必要になっている。具体的な一例としては、この信号の周波数として６０Ｈｚと５９．９４Ｈｚが必要になっている。
【０００６】
本発明は、１つのＳＡＷ共振片を使用して異なる周波数の信号を出力し、インピーダンス素子でＳＡＷ共振片の周波数変化量と制御電圧の関係を調整するＳＡＷ発振器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】
【０００７】
本発明に係るＳＡＷ発振器は、第１ＩＤＴおよび第２ＩＤＴを圧電基板上に直列配設したＳＡＷ共振片と、第１ＩＤＴに入力される信号の位相と第２ＩＤＴに入力される信号の位相とを同じまたは異にするスイッチ部と、第１ＩＤＴおよび第２ＩＤＴに信号を供給するとともに、ＳＡＷ共振片から出力された信号の一部を増幅し、またこの信号の他の一部を外部に出力する発振段と、前記ＳＡＷ共振片に接続されたインピーダンス素子と、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
スイッチ部を設けることにより第２ＩＤＴの極性を反転させることができる。これによりＳＡＷ共振片に対称モードと斜対称モードを励起することができ、これらの振動モードに応じた周波数を有する信号を出力できる。すなわちＳＡＷ共振片から周波数の異なる複数の信号を出力できる。またＳＡＷ共振片にインピーダンス素子を接続することで、ＳＡＷ共振片の周波数変化量と制御電圧の関係を調整することができる。そしてＳＡＷ共振片から複数の信号を出力する場合でも、ＳＡＷ共振片の電気的等価回路の等価定数を同じにすることができるので、インピーダンス素子の数を従来に比べて削減することができる。そして以上のことから、ＳＡＷ発振器を小型化することができ、また低価格化にすることができる。
【０００９】
そして前述したインピーダンス素子は、ＳＡＷ共振片に直列接続された第１インピーダンス素子およびＳＡＷ共振片に並列接続された第２インピーダンス素子の少なくともいずれか一方を備えたことを特徴としている。これにより第１インピーダンス素子の素子値を変えることで、周波数変化量と制御電圧の関係における周波数変化量を調整できる。また第２インピーダンス素子の素子値を変えることで、周波数変化量と制御電圧の関係における制御感度を調整できる。
【００１０】
また本発明に係るＳＡＷ発振器は、第１ＩＤＴと第２ＩＤＴとの間に第３ＩＤＴが設けられたことを特徴としている。また本発明に係るＳＡＷ発振器は、第１ＩＤＴと第３ＩＤＴとの間に第４ＩＤＴが設けられるとともに、第３ＩＤＴと第２ＩＤＴとの間に第５ＩＤＴが設けられたことを特徴としている。ＳＡＷ共振片の圧電基板上に配設されるＩＤＴをこのような構成にしても、ＳＡＷ共振片に対称モードと斜対称モードを励起することができ、これらの振動モードに応じた周波数を有する信号を出力できる。
【００１１】
また本発明に係るＳＡＷ発振器は、ＳＡＷ共振片から出力される信号の周波数は複数あり、これらの信号の周波数は、１／１と１／１．００１との差を有することを特徴としている。すなわち、これらの信号のうち一方の信号と他方の信号とは変調幅として１０００ｐｐｍの差を有している。これによりＳＡＷ発振器は、１０００ｐｐｍの変調幅（周波数差）を有する信号を出力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明に係るＳＡＷ発振器の最良の実施形態について説明する。図１はＳＡＷ発振器の概略構成を説明するブロック図である。図２はＳＡＷ共振片およびスイッチ部の説明図である。なお図２に示されるＳＡＷ共振片には、ＩＤＴと反射器のみが示されている。
【００１３】
ＳＡＷ発振器１０は、縦結合２モードＳＡＷ共振片１２、スイッチ部３０、発振段３６、インピーダンス素子４０、電圧制御移相回路４２およびタンク回路３８を備えている。図２に示されるＳＡＷ共振片１２は、すだれ状電極（ＩＤＴ）を圧電基板２８の上に備えている。このＩＤＴは、第１ＩＤＴ１４、第２ＩＤＴ１６および第３ＩＤＴ２０である。第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６は、複数の電極指１８の基端をバスバー１９で接続した櫛部を有し、２つの櫛部（一方の櫛部１４ａ，１６ａと他方の櫛部１４ｂ，１６ｂ）の電極指１８をそれぞれ噛み合せて形成されている。そして第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６は、電極指１８に沿った方向と交差する方向、すなわち圧電基板２８に励起されたＳＡＷが伝搬する方向に沿って直列に設けられている。
【００１４】
なお第１ＩＤＴ１４における各櫛部１４ａ，１４ｂの電極指１８のピッチと、第２ＩＤＴ１６における各櫛部１６ａ，１６ｂの電極指１８のピッチは同じピッチλ１になっている。また第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６のそれぞれにおいて、一方の櫛部１４ａ，１６ａを構成している電極指１８と他方の櫛部１４ｂ，１６ｂを構成している電極指１８とのピッチ、すなわち隣り合っている電極指１８の間隔はλ１／２になっている。
【００１５】
また第３ＩＤＴ２０は、第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６の間に設けられている。すなわち第３ＩＤＴ２０は、第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６とともに、圧電基板２８に励起されたＳＡＷが伝搬する方向に沿って直列に設けられる。この第３ＩＤＴ２０は、第１，第２ＩＤＴ１４，１６を構成している電極指１８に沿った電極指２１を複数有している。そして第３ＩＤＴ２０の各電極指２１の両端がバスバー２２で接続されている。この第３ＩＤＴ２０を構成している電極指２１のピッチ、すなわち隣り合う電極指２１の間隔はλ２／２になっている。
【００１６】
またＳＡＷ共振片１２は、第１〜第３ＩＤＴ１４，１６，２０を挟み込む位置に反射器２４を備えている。この反射器２４は、各ＩＤＴ１４，１６，２０の電極指１８，２１と平行に形成された導体ストリップ２６を有し、各導体ストリップ２６の両端を接続して形成されている。
【００１７】
このようなＳＡＷ共振片１２の第２ＩＤＴ１６にスイッチ部３０が接続されている。スイッチ部３０は、第２ＩＤＴ１６の極性を反転させるため、すなわち第１ＩＤＴ１４に入力される信号の位相と第２ＩＤＴ１６に入力される信号の位相とを同一にしたり異ならしたりするために設けられている。
【００１８】
具体的には、スイッチ部３０は、第１スイッチ部３０ａおよび第２スイッチ部３０ｂを備えている。第１スイッチ部３０ａは、入力側となる端子ｃを備えるとともに、出力側となる端子ａおよび端子ｂを備えている。この第１スイッチ部３０ａは、周波数切換制御信号によって端子ｃの接続先が切り替えられる。そして第１スイッチ部３０ａの端子ａは第２ＩＤＴ１６の一方の櫛部１６ａに接続され、端子ｂは第２ＩＤＴ１６の他方の櫛部１６ｂに接続されている。また第１スイッチ部３０ａの端子ｃは、第１ＩＤＴ１４の入力側となる一方の櫛部１４ａに接続されている。
【００１９】
また第２スイッチ部３０ｂは、入力側となる端子ｄおよび端子ｅを備えるとともに、出力側となる端子ｆを備えている。この第２スイッチ部３０ｂは、周波数切換制御信号によって端子ｆの接続先が、第１スイッチ部３０ａの切り替えに連動して切り替えられる。そして第２スイッチ部３０ｂの端子ｅは第２ＩＤＴ１６の一方の櫛部１６ａに接続され、端子ｄは第２ＩＤＴ１６の他方の櫛部１６ｂに接続されている。また第２スイッチ部３０ｂの端子ｆは、第１ＩＤＴ１４の出力側となる他方の櫛部１４ｂに接続されている。
【００２０】
このようなＳＡＷ共振片１２は、図１に示されるように発振段３６に接続されて、帰還発振回路３４が構成されている。具体的には、第１ＩＤＴ１４の一方の櫛部１４ａと第１スイッチ部３０ａの端子ｃが発振段３６の一方側に接続されるとともに、第１ＩＤＴ１４の他方の櫛部１４ｂと第２スイッチ部３０ｂの端子ｆが発振段３６の他方側に接続されている。この発振段３６は、ＳＡＷ共振片１２を共振させるためのものであり、ＳＡＷ共振片１２（第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６）に信号を供給している。また発振段３６は、ＳＡＷ共振片１２から出力された信号の一部を増幅し、またこの信号の他の一部を帰還発振回路３４の外部に出力している。
【００２１】
またＳＡＷ共振片１２にインピーダンス素子４０が接続されている。このインピーダンス素子４０は、図３に示されるＳＡＷ共振片の周波数変化量と制御電圧の関係（周波数可変特性）を調整するものである。なお制御電圧Ｖｃは、帰還発振回路３４の外部から電圧制御移相回路４２に入力される。そしてインピーダンス素子４０は、第１インピーダンス素子４０ａおよび第２インピーダンス素子４０ｂを備えている。第１インピーダンス素子４０ａは、ＳＡＷ共振片１２の入力側において第１ＩＤＴ１４の一方の櫛部１４ａおよび第１スイッチ部３０ａと発振段３６との間に直列接続されている。この第１インピーダンス素子４０ａは、図３（Ａ）に示されるように、周波数変化量を調整するときに用いられ、具体的な一例としては伸張コイルやコンデンサを用いることができる。
【００２２】
また第２インピーダンス素子４０ｂは、ＳＡＷ共振片１２の出力側において第１ＩＤＴ１４の他方の櫛部１４ｂおよび第２スイッチ部３０ｂと発振段３６との間に並列接続されている。すなわち第２インピーダンス素子４０ｂは、この一端が帰還発振回路３４に接続され、他端が接地されている。この第２インピーダンス素子４０ｂは、図３（Ｂ）に示されるように、周波数変化量の制御感度（傾き）を調整するときに用いられ、具体的な一例としてはコンデンサを用いることができる。なおインピーダンス素子４０としては、ＳＡＷ共振片１２に直列接続された第１インピーダンス素子４０ａおよびＳＡＷ共振片１２に並列接続された第２インピーダンス素子４０ｂの少なくともいずれか一方を備えることができる。
【００２３】
また図１に示される電圧制御移相回路４２は、第１インピーダンス素子４０ａと発振段３６の間に接続されている。この電圧制御移相回路４２は、周波数選択型のＳＡＷ発振器１０の位相条件を満足させるために、制御電圧Ｖｃに基づいて発振段３６から出力される信号の位相を所定量進ませ、または遅らせて、所定の位相量に調整するものである。さらにタンク回路３８は、帰還発振回路３４において第２インピーダンス素子４０ｂと発振段３６の間に接続されている。このタンク回路３８は、コイルとコンデンサの共振回路（ＬＣ並列共振回路）で構成されている。
【００２４】
次に、ＳＡＷ発振器１０の作用について説明する。図４はＳＡＷ共振片に励起される振動モードを説明する図である。ここで図４（Ａ），（Ｂ）におけるグラフの縦軸は振動強度を示し、横軸はＳＡＷ共振片１２の長手方向（ＳＡＷの伝搬方向）を示している。
【００２５】
まずＳＡＷ共振片１２の第２ＩＤＴ１６は、第１スイッチ部３０ａおよび第２スイッチ部３０ｂが連動して切り替わることにより、極性が変化する。すなわち図２のスイッチ部３０において実線で示されるように、第１スイッチ部３０ａにおいて端子ｃと端子ａが接続されていれば、第２スイッチ部３０ｂにおいて端子ｆと端子ｄが接続されている。また図２のスイッチ部３０において破線で示されるように、第１スイッチ部３０ａにおいて端子ｃと端子ｂが接続されていれば、第２スイッチ部３０ｂにおいて端子ｆと端子ｅが接続されている。なおスイッチ部３０は、周波数制御信号によって端子ｃと端子ｆの接続先が切り替えられる。
【００２６】
そしてＳＡＷ共振片１２の第２ＩＤＴ１６は、第１スイッチ部３０ａにおいて端子ｃと端子ａが接続され、第２スイッチ部３０ｂにおいて端子ｆと端子ｄが接続されていれば、第１ＩＤＴ１４と同じ極性になる。つまり第１ＩＤＴ１４に入力される信号と第２ＩＤＴ１６に入力される信号が同位相になる。そして第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６に同位相の信号が入力されると、圧電基板２８にＳＡＷが励起されて、反射器２４の間に定在波が生じる。この場合には、図４（Ａ）に示されるように、ＳＡＷ共振片１２に対称（Ｓ０）の振動モードが励起される。
【００２７】
またＳＡＷ共振片１２の第２ＩＤＴ１６は、第１スイッチ部３０ａにおいて端子ｃと端子ｂが接続され、第２スイッチ部３０ｂにおいて端子ｆと端子ｅが接続されていれば、第１ＩＤＴ１４と異なる極性になる。つまり第１ＩＤＴ１４に入力される信号と第２ＩＤＴ１６に入力される信号が逆位相になる。そして第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６に逆位相の信号が入力されると、圧電基板２８にＳＡＷが励起されて、反射器２４の間に定在波が生じる。この場合には、図４（Ｂ）に示されるように、ＳＡＷ共振片１２に斜対称（Ａ０）の振動モードが励起される。
【００２８】
図５はインピーダンスと周波数との関係を示す図である。この図５はインピーダンスと周波数の関係の一例を示しており、縦軸がインピーダンスを示し、横軸が周波数を示している。また図５の破線はＳ０モードを示し、実線はＡ０モードを示している。この図５から、ＳＡＷ共振片１２にＳ０モードが励起されることによって得られる信号と、ＳＡＷ共振片１２にＡ０モードが励起されることによって得られる信号とが、１つのＳＡＷ共振片１２から得られることがわかる。すなわち１つのＳＡＷ共振片１２から周波数の異なる信号が得られることが分かる。またＳ０モードによって得られた信号は、Ａ０モードによって得られた信号の周波数よりも高いことがわかる。そして本実施形態に係るＳＡＷ共振片１２は縦結合型なので、横結合２モードＳＡＷ共振片に比べて得られる周波数差が大きくなっている。なお横結合２モードＳＡＷ共振片では、出力される信号の変調幅（周波数の差）として７００〜８００ｐｐｍが限界である。
【００２９】
そしてＳＡＷ共振片１２の圧電基板２８に励起されたＳＡＷは電気信号に変換され、ＳＡＷ共振片１２から出力される。このＳＡＷ共振片１２から出力された信号は、タンク回路３８を介して発振段３６に入力される。そして入力された信号が分けられてその一部が発振段３６で増幅され、他の一部が発振段３６（帰還発振回路３４）から出力される。
【００３０】
次に、ＳＡＷ共振片１２の周波数可変特性の調整方法について説明する。周波数変化量や制御感度は、ＳＡＷ発振器１０の設計を満たすために調整する必要がある。例えば、同じ製造工程で製造されたＳＡＷ共振片１２が複数ある場合でも、その等価定数が各々異なっているので、これらのＳＡＷ共振片１２が設けられたＳＡＷ発振器１０の周波数変化量や制御感度はそれぞれ異なることになる。このため各複数のＳＡＷ共振片１２の出力特性に応じ、周波数変化量や制御感度を同様にするために、すなわちＳＡＷ発振器１０の設計を満たすために、インピーダンス素子４０を各ＳＡＷ共振片１２それぞれ調整する必要がある。
【００３１】
まず図３（Ａ）に示される周波数変化量の調整について説明する。周波数変化量は、第１インピーダンス素子４０ａの素子値、すなわち第１インピーダンス素子４０ａが伸張コイルであればインダクタンスを変化させることにより、また第１インピーダンス素子４０ａがコンデンサであれば容量値を変化させることにより調整される。これにより周波数可変特性は、図３（Ａ）に示される実線が破線で示されるように、周波数変化量が変化する方向に調整される。
【００３２】
次に図３（Ｂ）に示される制御感度の調整について説明する。制御感度は、第２インピーダンス素子４０ｂの素子値、すなわち第２インピーダンス素子４０ｂがコンデンサであれば容量値を変化させることにより調整される。これにより周波数可変特性は、図３（Ｂ）に示される実線が破線で示されるように、傾き（制御感度）が変化する方向に調整される。
【００３３】
次に、ＳＡＷ発振器１０（ＳＡＷ共振片１２）から出力される信号の周波数差（変調幅）を調整する方法について説明する。図６は周波数差を調整するときの関係を示す図である。ここで図６（Ａ）の縦軸は変調幅を示し、横軸は第１，第２ＩＤＴ１４，１６の電極指１８の対数を示している。なお図６（Ａ）の場合、第３ＩＤＴ２０を構成する電極指２１の対数は２０対となっている。また図６（Ｂ）の縦軸は変調幅を示し、横軸は第１ＩＤＴ１４を構成する電極指１８のピッチλ１と第３ＩＤＴ２０を構成する電極指２１のピッチλ２との比λ２／λ１を示している。なお図６（Ｂ）の場合、第１，第２ＩＤＴ１４，１６を構成している電極指１８の対数は各８０対であり、第３ＩＤＴ２０を構成している電極指２１の対数は２０対である。
【００３４】
まず第１の方法としては、第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６を構成している電極指１８の対数を変えればよい。すなわち第１ＩＤＴ１４を構成する電極指１８の対数Ｎ１および第２ＩＤＴ１６を構成する電極指１８の対数Ｎ２を少なくした場合は変調幅が大きくなり、対数Ｎ１，Ｎ２を多くした場合は変調幅が小さくなる。より具体的には、第１ＩＤＴ１４の対数Ｎ１および第２ＩＤＴ１６の対数Ｎ２をそれぞれ４０対とした場合は、図６（Ａ）からわかるように変調幅が約２４００ｐｐｍとなっている。また第１ＩＤＴ１４の対数Ｎ１および第２ＩＤＴ１６の対数Ｎ２をそれぞれ９０対とした場合は、図６（Ａ）からわかるよう変調幅が約９００ｐｐｍとなっている。このため変調幅を１０００ｐｐｍとするためには、図６（Ａ）から読み取って対数Ｎ１，Ｎ２を８５対とすればよい。このような第１〜第３ＩＤＴ１４，１６，２０の対数を設定すると、ＳＡＷ共振片１２から出力される信号の周波数差として１／１と１／１．００１とを得ることができる。
【００３５】
また第２の方法としては、第１，第２ＩＤＴ１４，１６を構成する電極指１８のピッチλ１と第３ＩＤＴ２０を構成する電極指２１のピッチλ２の比λ２／λ１を変えればよい。すなわち第１，第２ＩＤＴ１４，１６における電極指１８のピッチλ１と第３ＩＤＴ２０における電極指２１のピッチλ２を同じにした場合は変調幅が大きくなり、ピッチλ１とピッチλ２の比を大きくした場合は変調幅が小さくなる。より具体的には、第１，第２ＩＤＴ１４，１６のピッチλ１と第３ＩＤＴ２０のピッチλ２の比が同じ場合は、図６（Ｂ）からわかるように変調幅が約１１００ｐｐｍとなっている。また第１，第２ＩＤＴ１４，１６のピッチλ１と第３ＩＤＴ２０のピッチλ２の比が１．０２０の場合は、図６（Ｂ）からわかるように変調幅が約３２０ｐｐｍとなっている。このため変調幅を１０００ｐｐｍとするためには、図６（Ｂ）から読み取ってピッチλ１とピッチλ２の比を１．００１とすればよい。このような第１〜第３ＩＤＴ１４，１６，２０のピッチの比を設定すると、ＳＡＷ共振片１２から出力される信号の変調幅として１０００ｐｐｍ、すなわち周波数として１／１と１／１．００１とを得ることができる。
【００３６】
このようなＳＡＷ発振器１０は、１つのＳＡＷ共振片１２で異なる周波数の信号を出力できるので、小型化されることができる。またＳＡＷ発振器１０には、ＳＡＷ共振片１２が１つだけ設けられているので、振動モードとしてＳ０モードを励起する場合でもＡ０モードを励起する場合でも、ＳＡＷ共振片１２の等価定数が同じになる。各振動モードの等価定数が同じのため、インピーダンス素子４０の調整により、各振動モードで同じ特性とすることができる。したがってＳＡＷ発振器１０は、ＳＡＷ共振片１２に接続されるインピーダンス素子４０の数を従来に比べて削減できるので、小型化され、安価に製造されることができる。
【００３７】
またＳＡＷ共振片１２にインピーダンス素子４０を接続したことから、周波数変化量と制御電圧の関係において、周波数変化量および制御感度の少なくともいずれか一方を調整することができる。各振動モードでの等価定数が同じのため、インピーダンス素子４０の調整により、各振動モードで同じ特性変化を示す。そのため、各周波数での周波数変化量や制御特性が同等な特性を得ることができる。
【００３８】
そしてＳＡＷ発振器１０は、複数の周波数の信号を出力することができるので、複数の周波数を利用する電子機器に搭載されることができる。またＳＡＷ発振器１０に設けられるＳＡＷ共振片１２は縦結合型なので、横結合２モードＳＡＷ発振器に比べてＳ０モードとＡ０モードとの周波数差、すなわちＳＡＷ発振器１０から出力される信号の周波数差を大きく取ることができる。このため本実施形態に係るＳＡＷ発振器１０は、出力される信号の周波数として１／１と１／１．００１とを得ることができ、この周波数差が必要な電子機器の６０ｉ／５９．９４ｉフォーマットに対応することができる。
【００３９】
なおＳＡＷ共振片１２は、前述した構成に限定されることはなく、次に説明する構成であってもよい。図７は第１変形例に係るＳＡＷ共振片およびスイッチ部の説明図である。なお図７に示されるＳＡＷ共振片には、ＩＤＴと反射器のみが示されている。この第１変形例に係るＳＡＷ共振片６０において、前述した実施形態に係るＳＡＷ共振片１２と構成が異なる箇所は第３ＩＤＴである。すなわち第１変形例に係るＳＡＷ共振片６０の第３ＩＤＴ６２は、第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６と同様に、複数の電極指６４の基端をバスバー６６で接続した櫛部を有し、２つの櫛部（一方の櫛部６２ａと他方の櫛部６２ｂ）の電極指６４をそれぞれ噛み合せて形成されている。なお第３ＩＤＴ６２における各櫛部６２ａ，６２ｂの電極指６４のピッチはそれぞれλ２となっている。また第３ＩＤＴ６２において、一方の櫛部６２ａを構成している電極指６４と他方の櫛部６２ｂを構成している電極指６４とのピッチ、すなわち隣り合っている電極指６４の間隔はλ２／２になっている。
【００４０】
また第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６の構成は、前述した実施形態と同構成である。そして、これらの第１〜第３ＩＤＴ１４，１６，６２を挟み込む位置に反射器２４が設けられている。この反射器２４の構成は、前述した実施形態と同構成である。
【００４１】
このようなＳＡＷ共振片６０において、第３ＩＤＴ６２における一方の櫛部６２ａは、第１スイッチ部３０ａの端子ｃおよび第１ＩＤＴ１４の一方の櫛部１４ａに接続されている。また第３ＩＤＴ６２における他方の櫛部６２ｂは、第２スイッチ部３０ｂの端子ｆおよび第１ＩＤＴ１４の他方の櫛部１４ｂに接続されている。なお第１スイッチ部３０ａおよび第２スイッチ部３０ｂは、前述した実施形態と同構成になっている。
【００４２】
そしてＳＡＷ共振片６０から出力される信号の周波数差（変調幅）を調整する方法は、前述した実施形態と同様に行えばよい。すなわち第１の方法として、第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６を構成している電極指１８の対数を変えればよい。また第２の方法として、第１，第２ＩＤＴ１４，１６を構成する電極指１８のピッチλ１と第３ＩＤＴ６２を構成する電極指６４のピッチλ２の比を変えればよい。これによりＳＡＷ共振片６０から出力される信号の周波数差（変調幅）を変えることができる。
【００４３】
図８は第２変形例に係るＳＡＷ共振片およびスイッチ部の説明図である。なお図８に示されるＳＡＷ共振片には、ＩＤＴと反射器のみが示されている。第２の変形例に係るＳＡＷ共振片７０は、第１ＩＤＴ１４と第２ＩＤＴ１６の間に第３ＩＤＴ７２、第４ＩＤＴ７８および第５ＩＤＴ８０を設けた構成である。この第３ＩＤＴ７２は、第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６と同様に、複数の電極指７４の基端をバスバー７６で接続した櫛部を有し、２つの櫛部（一方の櫛部７２ａと他方の櫛部７２ｂ）の電極指７４をそれぞれ噛み合せて形成されている。なお第３ＩＤＴ７２における各櫛部７２ａ，７２ｂの電極指７４のピッチはそれぞれλ２となっている。また第３ＩＤＴ７２において、一方の櫛部７２ａを構成している電極指７４と他方の櫛部７２ｂを構成している電極指７４とのピッチ、すなわち隣り合っている電極指７４の間隔はλ２／２になっている。
【００４４】
また第４ＩＤＴ７８は、第１ＩＤＴ１４と第３ＩＤＴ７２の間に設けられている。さらに第５ＩＤＴ８０は、第３ＩＤＴ７２と第２ＩＤＴ１６の間に設けられている。この第４ＩＤＴ７８および第５ＩＤＴ８０は、第１ＩＤＴ１４等の電極指１８に沿った複数の電極指８２を備えており、これらの電極指８２の両端がバスバー８４で接続されている。この第４，第５ＩＤＴ７８，８０を構成している電極指８２のピッチ、すなわち隣り合う電極指８２の間隔はλ３／２になっている。
【００４５】
また第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６の構成は、前述した実施形態と同構成である。そして、これらの第１〜第５ＩＤＴ１４，１６，７２，７８，８０を挟み込む位置に反射器２４が設けられている。この反射器２４の構成は、前述した実施形態と同構成である。
【００４６】
このようなＳＡＷ共振片７０において、第３ＩＤＴ７２における一方の櫛部７２ａは、第１スイッチ部３０ａの端子ｃおよび第１ＩＤＴ１４の一方の櫛部１４ａに接続されている。また第３ＩＤＴ７２における他方の櫛部７２ｂは、第２スイッチ部３０ｂの端子ｆおよび第１ＩＤＴ１４の他方の櫛部１４ｂに接続されている。なお第１スイッチ部３０ａおよび第２スイッチ部３０ｂは、前述した実施形態と同構成になっている。また第４ＩＤＴ７８および第５ＩＤＴ８０は、第１ＩＤＴ１４や第３ＩＤＴ７２、スイッチ部３０ａ，３０ｂに接続されていない。
【００４７】
そしてＳＡＷ共振片７０から出力される信号の周波数差（変調幅）を調整する方法は、前述した実施形態と同様に行えばよい。すなわち第１の方法として、各ＩＤＴを構成している電極指の対数を変えればよい。また第２の方法として、各ＩＤＴのピッチλ１，λ２，λ３の比を変えればよい。これによりＳＡＷ共振片７０から出力される信号の周波数差（変調幅）を変えることができる。
【００４８】
図９は第３変形例に係るＳＡＷ共振片およびスイッチ部の説明図である。なお図９に示されるＳＡＷ共振片には、ＩＤＴと反射器のみが示されている。
第３変形例に係るＳＡＷ共振片９０は、第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６を設けた構成である。この第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６は前述した実施形態と同構成であればよい。また第１，第２ＩＤＴ１４，１６を挟み込む位置に反射器２４が設けられている。この反射器２４の構成は、前述した実施形態と同構成である。そしてＳＡＷ共振片９０から出力される信号の周波数差（変調幅）を調整する方法は、前述した実施形態と同様に行えばよい。すなわち第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６を構成している電極指１８の対数を変えればよい。これによりＳＡＷ共振片９０から出力される信号の周波数差（変調幅）を変えることができる。
【００４９】
このような図７〜図９に示されるＳＡＷ共振片６０，７０，９０は振動モードとしてＳ０モードとＡ０モードを励起することができるので、１つのＳＡＷ共振片６０，７０，９０で異なる周波数の信号を出力できる。またＳＡＷ共振片６０，７０，９０は、振動モードとしてＳ０モードを励起する場合でもＡ０モードを励起する場合でも、等価定数が同じになる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】ＳＡＷ発振器の概略構成を説明するブロック図である。
【図２】ＳＡＷ共振片およびスイッチ部の説明図である。
【図３】ＳＡＷ共振片の周波数変化量と制御電圧の関係を示す図である。
【図４】ＳＡＷ共振片に励起される振動モードを説明する図である。
【図５】インピーダンスと周波数との関係を示す図である。
【図６】周波数差を調整するときの関係を示す図である。
【図７】第１変形例に係るＳＡＷ共振片およびスイッチ部の説明図である。
【図８】第２変形例に係るＳＡＷ共振片およびスイッチ部の説明図である。
【図９】第３変形例に係るＳＡＷ共振片およびスイッチ部の説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０………ＳＡＷ発振器、１２………ＳＡＷ共振片、１４………第１ＩＤＴ，１６………第２ＩＤＴ、２８………圧電基板、３０………スイッチ部、３６………発振段、４０………インピーダンス素子、４０ａ………第１インピーダンス素子、４０ｂ………第２インピーダンス素子、６２，７２………第３ＩＤＴ、７８………第４ＩＤＴ、８０………第５ＩＤＴ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は弾性表面波（ＳＡＷ）発振器に係り、特に異なる振動モードをＳＡＷ共振片で励起することによって異なる周波数の信号を出力するＳＡＷ発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＳＡＷ発振器は、周波数の異なる信号を出力する場合、共振周波数の異なるＳＡＷ共振片を複数設け、いずれか１つのＳＡＷ共振片を共振させて、このＳＡＷ共振片から信号を出力している。具体的には、従来のＳＡＷ共振片では、１つのＳＡＷ共振片から１つの周波数の信号しか得られない。このためＳＡＷ発振器の搭載される電子機器が異なる周波数の信号を必要とする場合、ＳＡＷ発振器は、その必要になる周波数が得られるＳＡＷ共振片を複数備える必要がある。そしてＳＡＷ発振器は、各ＳＡＷ共振片の入力側と出力側にスイッチ部を接続し、このスイッチ部にＳＡＷ共振片を共振させる発振段を接続している。このＳＡＷ発振器は、スイッチ部を切り替えることにより、複数のＳＡＷ共振片のうちいずれか１つを選択して、この選択されたＳＡＷ共振片を発振段に接続し、このＳＡＷ共振片を共振させることにより得られた信号を外部に出力している。
【０００３】
このようなＳＡＷ発振器では、ＳＡＷ共振片における周波数変化量と制御電圧の関係を調整するために、ＳＡＷ共振片にインピーダンス素子が接続されている。すなわちＳＡＷ共振片毎に電気的等価回路のパラメータ（等価定数）が異なっているので、各ＳＡＷ共振片にインピーダンス素子を接続して、各ＳＡＷ共振片の周波数変化量と制御電圧の関係が同等になるように調整している。
【０００４】
なお、このようなＳＡＷ発振器について開示されたものとして、例えば特許文献１があげられる。
【特許文献１】特開２００５−２９５３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述したように、異なる周波数の信号を出力するＳＡＷ発振器は、複数のＳＡＷ共振片を備えなければならいので大型になってしまい、また高価になってしまう。またＳＡＷ共振片毎にインピーダンス素子を接続させなければならないので、ＳＡＷ発振器が大型になってしまい、また高価になってしまう。さらに近年は、例えばＨＤ−ＳＤＩ（ハイビジョン−シリアルディジタルインターフェース）信号方式に対応するため、複数の周波数を利用する電子機器が増えており、特に６０ｉ／５９．９４ｉフォーマットに対応する場合には、信号の周波数として１／１と１／１．００１が必要になっている。具体的な一例としては、この信号の周波数として６０Ｈｚと５９．９４Ｈｚが必要になっている。
【０００６】
本発明は、１つのＳＡＷ共振片を使用して異なる周波数の信号を出力し、インピーダンス素子でＳＡＷ共振片の周波数変化量と制御電圧の関係を調整するＳＡＷ発振器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】
【０００７】
本発明に係るＳＡＷ発振器は、第１ＩＤＴおよび第２ＩＤＴを圧電基板上に直列配設したＳＡＷ共振片と、第１ＩＤＴに入力される信号の位相と第２ＩＤＴに入力される信号の位相とを同じまたは異にするスイッチ部と、第１ＩＤＴおよび第２ＩＤＴに信号を供給するとともに、ＳＡＷ共振片から出力された信号の一部を増幅し、またこの信号の他の一部を外部に出力する発振段と、前記ＳＡＷ共振片に接続されたインピーダンス素子と、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
スイッチ部を設けることにより第２ＩＤＴの極性を反転させることができる。これによりＳＡＷ共振片に対称モードと斜対称モードを励起することができ、これらの振動モードに応じた周波数を有する信号を出力できる。すなわちＳＡＷ共振片から周波数の異なる複数の信号を出力できる。またＳＡＷ共振片にインピーダンス素子を接続することで、ＳＡＷ共振片の周波数変化量と制御電圧の関係を調整することができる。そしてＳＡＷ共振片から複数の信号を出力する場合でも、ＳＡＷ共振片の電気的等価回路の等価定数を同じにすることができるので、インピーダンス素子の数を従来に比べて削減することができる。そして以上のことから、ＳＡＷ発振器を小型化することができ、また低価格化にすることができる。
【０００９】
そして前述したインピーダンス素子は、ＳＡＷ共振片に直列接続された第１インピーダンス素子およびＳＡＷ共振片に並列接続された第２インピーダンス素子の少なくともいずれか一方を備えたことを特徴としている。これにより第１インピーダンス素子の素子値を変えることで、周波数変化量と制御電圧の関係における周波数変化量を調整できる。また第２インピーダンス素子の素子値を変えることで、周波数変化量と制御電圧の関係における制御感度を調整できる。
【００１０】
また本発明に係るＳＡＷ発振器は、第１ＩＤＴと第２ＩＤＴとの間に第３ＩＤＴが設けられたことを特徴としている。また本発明に係るＳＡＷ発振器は、第１ＩＤＴと第３ＩＤＴとの間に第４ＩＤＴが設けられるとともに、第３ＩＤＴと第２ＩＤＴとの間に第５ＩＤＴが設けられたことを特徴としている。ＳＡＷ共振片の圧電基板上に配設されるＩＤＴをこのような構成にしても、ＳＡＷ共振片に対称モードと斜対称モードを励起することができ、これらの振動モードに応じた周波数を有する信号を出力できる。
【００１１】
また本発明に係るＳＡＷ発振器は、ＳＡＷ共振片から出力される信号の周波数は複数あり、これらの信号の周波数は、１／１と１／１．００１との差を有することを特徴としている。すなわち、これらの信号のうち一方の信号と他方の信号とは変調幅として１０００ｐｐｍの差を有している。これによりＳＡＷ発振器は、１０００ｐｐｍの変調幅（周波数差）を有する信号を出力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明に係るＳＡＷ発振器の最良の実施形態について説明する。図１はＳＡＷ発振器の概略構成を説明するブロック図である。図２はＳＡＷ共振片およびスイッチ部の説明図である。なお図２に示されるＳＡＷ共振片には、ＩＤＴと反射器のみが示されている。
【００１３】
ＳＡＷ発振器１０は、縦結合２モードＳＡＷ共振片１２、スイッチ部３０、発振段３６、インピーダンス素子４０、電圧制御移相回路４２およびタンク回路３８を備えている。図２に示されるＳＡＷ共振片１２は、すだれ状電極（ＩＤＴ）を圧電基板２８の上に備えている。このＩＤＴは、第１ＩＤＴ１４、第２ＩＤＴ１６および第３ＩＤＴ２０である。第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６は、複数の電極指１８の基端をバスバー１９で接続した櫛部を有し、２つの櫛部（一方の櫛部１４ａ，１６ａと他方の櫛部１４ｂ，１６ｂ）の電極指１８をそれぞれ噛み合せて形成されている。そして第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６は、電極指１８に沿った方向と交差する方向、すなわち圧電基板２８に励起されたＳＡＷが伝搬する方向に沿って直列に設けられている。
【００１４】
なお第１ＩＤＴ１４における各櫛部１４ａ，１４ｂの電極指１８のピッチと、第２ＩＤＴ１６における各櫛部１６ａ，１６ｂの電極指１８のピッチは同じピッチλ１になっている。また第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６のそれぞれにおいて、一方の櫛部１４ａ，１６ａを構成している電極指１８と他方の櫛部１４ｂ，１６ｂを構成している電極指１８とのピッチ、すなわち隣り合っている電極指１８の間隔はλ１／２になっている。
【００１５】
また第３ＩＤＴ２０は、第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６の間に設けられている。すなわち第３ＩＤＴ２０は、第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６とともに、圧電基板２８に励起されたＳＡＷが伝搬する方向に沿って直列に設けられる。この第３ＩＤＴ２０は、第１，第２ＩＤＴ１４，１６を構成している電極指１８に沿った電極指２１を複数有している。そして第３ＩＤＴ２０の各電極指２１の両端がバスバー２２で接続されている。この第３ＩＤＴ２０を構成している電極指２１のピッチ、すなわち隣り合う電極指２１の間隔はλ２／２になっている。
【００１６】
またＳＡＷ共振片１２は、第１〜第３ＩＤＴ１４，１６，２０を挟み込む位置に反射器２４を備えている。この反射器２４は、各ＩＤＴ１４，１６，２０の電極指１８，２１と平行に形成された導体ストリップ２６を有し、各導体ストリップ２６の両端を接続して形成されている。
【００１７】
このようなＳＡＷ共振片１２の第２ＩＤＴ１６にスイッチ部３０が接続されている。スイッチ部３０は、第２ＩＤＴ１６の極性を反転させるため、すなわち第１ＩＤＴ１４に入力される信号の位相と第２ＩＤＴ１６に入力される信号の位相とを同一にしたり異ならしたりするために設けられている。
【００１８】
具体的には、スイッチ部３０は、第１スイッチ部３０ａおよび第２スイッチ部３０ｂを備えている。第１スイッチ部３０ａは、入力側となる端子ｃを備えるとともに、出力側となる端子ａおよび端子ｂを備えている。この第１スイッチ部３０ａは、周波数切換制御信号によって端子ｃの接続先が切り替えられる。そして第１スイッチ部３０ａの端子ａは第２ＩＤＴ１６の一方の櫛部１６ａに接続され、端子ｂは第２ＩＤＴ１６の他方の櫛部１６ｂに接続されている。また第１スイッチ部３０ａの端子ｃは、第１ＩＤＴ１４の入力側となる一方の櫛部１４ａに接続されている。
【００１９】
また第２スイッチ部３０ｂは、入力側となる端子ｄおよび端子ｅを備えるとともに、出力側となる端子ｆを備えている。この第２スイッチ部３０ｂは、周波数切換制御信号によって端子ｆの接続先が、第１スイッチ部３０ａの切り替えに連動して切り替えられる。そして第２スイッチ部３０ｂの端子ｅは第２ＩＤＴ１６の一方の櫛部１６ａに接続され、端子ｄは第２ＩＤＴ１６の他方の櫛部１６ｂに接続されている。また第２スイッチ部３０ｂの端子ｆは、第１ＩＤＴ１４の出力側となる他方の櫛部１４ｂに接続されている。
【００２０】
このようなＳＡＷ共振片１２は、図１に示されるように発振段３６に接続されて、帰還発振回路３４が構成されている。具体的には、第１ＩＤＴ１４の一方の櫛部１４ａと第１スイッチ部３０ａの端子ｃが発振段３６の一方側に接続されるとともに、第１ＩＤＴ１４の他方の櫛部１４ｂと第２スイッチ部３０ｂの端子ｆが発振段３６の他方側に接続されている。この発振段３６は、ＳＡＷ共振片１２を共振させるためのものであり、ＳＡＷ共振片１２（第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６）に信号を供給している。また発振段３６は、ＳＡＷ共振片１２から出力された信号の一部を増幅し、またこの信号の他の一部を帰還発振回路３４の外部に出力している。
【００２１】
またＳＡＷ共振片１２にインピーダンス素子４０が接続されている。このインピーダンス素子４０は、図３に示されるＳＡＷ共振片の周波数変化量と制御電圧の関係（周波数可変特性）を調整するものである。なお制御電圧Ｖｃは、帰還発振回路３４の外部から電圧制御移相回路４２に入力される。そしてインピーダンス素子４０は、第１インピーダンス素子４０ａおよび第２インピーダンス素子４０ｂを備えている。第１インピーダンス素子４０ａは、ＳＡＷ共振片１２の入力側において第１ＩＤＴ１４の一方の櫛部１４ａおよび第１スイッチ部３０ａと発振段３６との間に直列接続されている。この第１インピーダンス素子４０ａは、図３（Ａ）に示されるように、周波数変化量を調整するときに用いられ、具体的な一例としては伸張コイルやコンデンサを用いることができる。
【００２２】
また第２インピーダンス素子４０ｂは、ＳＡＷ共振片１２の出力側において第１ＩＤＴ１４の他方の櫛部１４ｂおよび第２スイッチ部３０ｂと発振段３６との間に並列接続されている。すなわち第２インピーダンス素子４０ｂは、この一端が帰還発振回路３４に接続され、他端が接地されている。この第２インピーダンス素子４０ｂは、図３（Ｂ）に示されるように、周波数変化量の制御感度（傾き）を調整するときに用いられ、具体的な一例としてはコンデンサを用いることができる。なおインピーダンス素子４０としては、ＳＡＷ共振片１２に直列接続された第１インピーダンス素子４０ａおよびＳＡＷ共振片１２に並列接続された第２インピーダンス素子４０ｂの少なくともいずれか一方を備えることができる。
【００２３】
また図１に示される電圧制御移相回路４２は、第１インピーダンス素子４０ａと発振段３６の間に接続されている。この電圧制御移相回路４２は、周波数選択型のＳＡＷ発振器１０の位相条件を満足させるために、制御電圧Ｖｃに基づいて発振段３６から出力される信号の位相を所定量進ませ、または遅らせて、所定の位相量に調整するものである。さらにタンク回路３８は、帰還発振回路３４において第２インピーダンス素子４０ｂと発振段３６の間に接続されている。このタンク回路３８は、コイルとコンデンサの共振回路（ＬＣ並列共振回路）で構成されている。
【００２４】
次に、ＳＡＷ発振器１０の作用について説明する。図４はＳＡＷ共振片に励起される振動モードを説明する図である。ここで図４（Ａ），（Ｂ）におけるグラフの縦軸は振動強度を示し、横軸はＳＡＷ共振片１２の長手方向（ＳＡＷの伝搬方向）を示している。
【００２５】
まずＳＡＷ共振片１２の第２ＩＤＴ１６は、第１スイッチ部３０ａおよび第２スイッチ部３０ｂが連動して切り替わることにより、極性が変化する。すなわち図２のスイッチ部３０において実線で示されるように、第１スイッチ部３０ａにおいて端子ｃと端子ａが接続されていれば、第２スイッチ部３０ｂにおいて端子ｆと端子ｄが接続されている。また図２のスイッチ部３０において破線で示されるように、第１スイッチ部３０ａにおいて端子ｃと端子ｂが接続されていれば、第２スイッチ部３０ｂにおいて端子ｆと端子ｅが接続されている。なおスイッチ部３０は、周波数制御信号によって端子ｃと端子ｆの接続先が切り替えられる。
【００２６】
そしてＳＡＷ共振片１２の第２ＩＤＴ１６は、第１スイッチ部３０ａにおいて端子ｃと端子ａが接続され、第２スイッチ部３０ｂにおいて端子ｆと端子ｄが接続されていれば、第１ＩＤＴ１４と同じ極性になる。つまり第１ＩＤＴ１４に入力される信号と第２ＩＤＴ１６に入力される信号が同位相になる。そして第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６に同位相の信号が入力されると、圧電基板２８にＳＡＷが励起されて、反射器２４の間に定在波が生じる。この場合には、図４（Ａ）に示されるように、ＳＡＷ共振片１２に対称（Ｓ０）の振動モードが励起される。
【００２７】
またＳＡＷ共振片１２の第２ＩＤＴ１６は、第１スイッチ部３０ａにおいて端子ｃと端子ｂが接続され、第２スイッチ部３０ｂにおいて端子ｆと端子ｅが接続されていれば、第１ＩＤＴ１４と異なる極性になる。つまり第１ＩＤＴ１４に入力される信号と第２ＩＤＴ１６に入力される信号が逆位相になる。そして第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６に逆位相の信号が入力されると、圧電基板２８にＳＡＷが励起されて、反射器２４の間に定在波が生じる。この場合には、図４（Ｂ）に示されるように、ＳＡＷ共振片１２に斜対称（Ａ０）の振動モードが励起される。
【００２８】
図５はインピーダンスと周波数との関係を示す図である。この図５はインピーダンスと周波数の関係の一例を示しており、縦軸がインピーダンスを示し、横軸が周波数を示している。また図５の破線はＳ０モードを示し、実線はＡ０モードを示している。この図５から、ＳＡＷ共振片１２にＳ０モードが励起されることによって得られる信号と、ＳＡＷ共振片１２にＡ０モードが励起されることによって得られる信号とが、１つのＳＡＷ共振片１２から得られることがわかる。すなわち１つのＳＡＷ共振片１２から周波数の異なる信号が得られることが分かる。またＳ０モードによって得られた信号は、Ａ０モードによって得られた信号の周波数よりも高いことがわかる。そして本実施形態に係るＳＡＷ共振片１２は縦結合型なので、横結合２モードＳＡＷ共振片に比べて得られる周波数差が大きくなっている。なお横結合２モードＳＡＷ共振片では、出力される信号の変調幅（周波数の差）として７００〜８００ｐｐｍが限界である。
【００２９】
そしてＳＡＷ共振片１２の圧電基板２８に励起されたＳＡＷは電気信号に変換され、ＳＡＷ共振片１２から出力される。このＳＡＷ共振片１２から出力された信号は、タンク回路３８を介して発振段３６に入力される。そして入力された信号が分けられてその一部が発振段３６で増幅され、他の一部が発振段３６（帰還発振回路３４）から出力される。
【００３０】
次に、ＳＡＷ共振片１２の周波数可変特性の調整方法について説明する。周波数変化量や制御感度は、ＳＡＷ発振器１０の設計を満たすために調整する必要がある。例えば、同じ製造工程で製造されたＳＡＷ共振片１２が複数ある場合でも、その等価定数が各々異なっているので、これらのＳＡＷ共振片１２が設けられたＳＡＷ発振器１０の周波数変化量や制御感度はそれぞれ異なることになる。このため各複数のＳＡＷ共振片１２の出力特性に応じ、周波数変化量や制御感度を同様にするために、すなわちＳＡＷ発振器１０の設計を満たすために、インピーダンス素子４０を各ＳＡＷ共振片１２それぞれ調整する必要がある。
【００３１】
まず図３（Ａ）に示される周波数変化量の調整について説明する。周波数変化量は、第１インピーダンス素子４０ａの素子値、すなわち第１インピーダンス素子４０ａが伸張コイルであればインダクタンスを変化させることにより、また第１インピーダンス素子４０ａがコンデンサであれば容量値を変化させることにより調整される。これにより周波数可変特性は、図３（Ａ）に示される実線が破線で示されるように、周波数変化量が変化する方向に調整される。
【００３２】
次に図３（Ｂ）に示される制御感度の調整について説明する。制御感度は、第２インピーダンス素子４０ｂの素子値、すなわち第２インピーダンス素子４０ｂがコンデンサであれば容量値を変化させることにより調整される。これにより周波数可変特性は、図３（Ｂ）に示される実線が破線で示されるように、傾き（制御感度）が変化する方向に調整される。
【００３３】
次に、ＳＡＷ発振器１０（ＳＡＷ共振片１２）から出力される信号の周波数差（変調幅）を調整する方法について説明する。図６は周波数差を調整するときの関係を示す図である。ここで図６（Ａ）の縦軸は変調幅を示し、横軸は第１，第２ＩＤＴ１４，１６の電極指１８の対数を示している。なお図６（Ａ）の場合、第３ＩＤＴ２０を構成する電極指２１の対数は２０対となっている。また図６（Ｂ）の縦軸は変調幅を示し、横軸は第１ＩＤＴ１４を構成する電極指１８のピッチλ１と第３ＩＤＴ２０を構成する電極指２１のピッチλ２との比λ２／λ１を示している。なお図６（Ｂ）の場合、第１，第２ＩＤＴ１４，１６を構成している電極指１８の対数は各８０対であり、第３ＩＤＴ２０を構成している電極指２１の対数は２０対である。
【００３４】
まず第１の方法としては、第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６を構成している電極指１８の対数を変えればよい。すなわち第１ＩＤＴ１４を構成する電極指１８の対数Ｎ１および第２ＩＤＴ１６を構成する電極指１８の対数Ｎ２を少なくした場合は変調幅が大きくなり、対数Ｎ１，Ｎ２を多くした場合は変調幅が小さくなる。より具体的には、第１ＩＤＴ１４の対数Ｎ１および第２ＩＤＴ１６の対数Ｎ２をそれぞれ４０対とした場合は、図６（Ａ）からわかるように変調幅が約２４００ｐｐｍとなっている。また第１ＩＤＴ１４の対数Ｎ１および第２ＩＤＴ１６の対数Ｎ２をそれぞれ９０対とした場合は、図６（Ａ）からわかるよう変調幅が約９００ｐｐｍとなっている。このため変調幅を１０００ｐｐｍとするためには、図６（Ａ）から読み取って対数Ｎ１，Ｎ２を８５対とすればよい。このような第１〜第３ＩＤＴ１４，１６，２０の対数を設定すると、ＳＡＷ共振片１２から出力される信号の周波数差として１／１と１／１．００１とを得ることができる。
【００３５】
また第２の方法としては、第１，第２ＩＤＴ１４，１６を構成する電極指１８のピッチλ１と第３ＩＤＴ２０を構成する電極指２１のピッチλ２の比λ２／λ１を変えればよい。すなわち第１，第２ＩＤＴ１４，１６における電極指１８のピッチλ１と第３ＩＤＴ２０における電極指２１のピッチλ２を同じにした場合は変調幅が大きくなり、ピッチλ１とピッチλ２の比を大きくした場合は変調幅が小さくなる。より具体的には、第１，第２ＩＤＴ１４，１６のピッチλ１と第３ＩＤＴ２０のピッチλ２の比が同じ場合は、図６（Ｂ）からわかるように変調幅が約１１００ｐｐｍとなっている。また第１，第２ＩＤＴ１４，１６のピッチλ１と第３ＩＤＴ２０のピッチλ２の比が１．０２０の場合は、図６（Ｂ）からわかるように変調幅が約３２０ｐｐｍとなっている。このため変調幅を１０００ｐｐｍとするためには、図６（Ｂ）から読み取ってピッチλ１とピッチλ２の比を１．００１とすればよい。このような第１〜第３ＩＤＴ１４，１６，２０のピッチの比を設定すると、ＳＡＷ共振片１２から出力される信号の変調幅として１０００ｐｐｍ、すなわち周波数として１／１と１／１．００１とを得ることができる。
【００３６】
このようなＳＡＷ発振器１０は、１つのＳＡＷ共振片１２で異なる周波数の信号を出力できるので、小型化されることができる。またＳＡＷ発振器１０には、ＳＡＷ共振片１２が１つだけ設けられているので、振動モードとしてＳ０モードを励起する場合でもＡ０モードを励起する場合でも、ＳＡＷ共振片１２の等価定数が同じになる。各振動モードの等価定数が同じのため、インピーダンス素子４０の調整により、各振動モードで同じ特性とすることができる。したがってＳＡＷ発振器１０は、ＳＡＷ共振片１２に接続されるインピーダンス素子４０の数を従来に比べて削減できるので、小型化され、安価に製造されることができる。
【００３７】
またＳＡＷ共振片１２にインピーダンス素子４０を接続したことから、周波数変化量と制御電圧の関係において、周波数変化量および制御感度の少なくともいずれか一方を調整することができる。各振動モードでの等価定数が同じのため、インピーダンス素子４０の調整により、各振動モードで同じ特性変化を示す。そのため、各周波数での周波数変化量や制御特性が同等な特性を得ることができる。
【００３８】
そしてＳＡＷ発振器１０は、複数の周波数の信号を出力することができるので、複数の周波数を利用する電子機器に搭載されることができる。またＳＡＷ発振器１０に設けられるＳＡＷ共振片１２は縦結合型なので、横結合２モードＳＡＷ発振器に比べてＳ０モードとＡ０モードとの周波数差、すなわちＳＡＷ発振器１０から出力される信号の周波数差を大きく取ることができる。このため本実施形態に係るＳＡＷ発振器１０は、出力される信号の周波数として１／１と１／１．００１とを得ることができ、この周波数差が必要な電子機器の６０ｉ／５９．９４ｉフォーマットに対応することができる。
【００３９】
なおＳＡＷ共振片１２は、前述した構成に限定されることはなく、次に説明する構成であってもよい。図７は第１変形例に係るＳＡＷ共振片およびスイッチ部の説明図である。なお図７に示されるＳＡＷ共振片には、ＩＤＴと反射器のみが示されている。この第１変形例に係るＳＡＷ共振片６０において、前述した実施形態に係るＳＡＷ共振片１２と構成が異なる箇所は第３ＩＤＴである。すなわち第１変形例に係るＳＡＷ共振片６０の第３ＩＤＴ６２は、第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６と同様に、複数の電極指６４の基端をバスバー６６で接続した櫛部を有し、２つの櫛部（一方の櫛部６２ａと他方の櫛部６２ｂ）の電極指６４をそれぞれ噛み合せて形成されている。なお第３ＩＤＴ６２における各櫛部６２ａ，６２ｂの電極指６４のピッチはそれぞれλ２となっている。また第３ＩＤＴ６２において、一方の櫛部６２ａを構成している電極指６４と他方の櫛部６２ｂを構成している電極指６４とのピッチ、すなわち隣り合っている電極指６４の間隔はλ２／２になっている。
【００４０】
また第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６の構成は、前述した実施形態と同構成である。そして、これらの第１〜第３ＩＤＴ１４，１６，６２を挟み込む位置に反射器２４が設けられている。この反射器２４の構成は、前述した実施形態と同構成である。
【００４１】
このようなＳＡＷ共振片６０において、第３ＩＤＴ６２における一方の櫛部６２ａは、第１スイッチ部３０ａの端子ｃおよび第１ＩＤＴ１４の一方の櫛部１４ａに接続されている。また第３ＩＤＴ６２における他方の櫛部６２ｂは、第２スイッチ部３０ｂの端子ｆおよび第１ＩＤＴ１４の他方の櫛部１４ｂに接続されている。なお第１スイッチ部３０ａおよび第２スイッチ部３０ｂは、前述した実施形態と同構成になっている。
【００４２】
そしてＳＡＷ共振片６０から出力される信号の周波数差（変調幅）を調整する方法は、前述した実施形態と同様に行えばよい。すなわち第１の方法として、第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６を構成している電極指１８の対数を変えればよい。また第２の方法として、第１，第２ＩＤＴ１４，１６を構成する電極指１８のピッチλ１と第３ＩＤＴ６２を構成する電極指６４のピッチλ２の比を変えればよい。これによりＳＡＷ共振片６０から出力される信号の周波数差（変調幅）を変えることができる。
【００４３】
図８は第２変形例に係るＳＡＷ共振片およびスイッチ部の説明図である。なお図８に示されるＳＡＷ共振片には、ＩＤＴと反射器のみが示されている。第２の変形例に係るＳＡＷ共振片７０は、第１ＩＤＴ１４と第２ＩＤＴ１６の間に第３ＩＤＴ７２、第４ＩＤＴ７８および第５ＩＤＴ８０を設けた構成である。この第３ＩＤＴ７２は、第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６と同様に、複数の電極指７４の基端をバスバー７６で接続した櫛部を有し、２つの櫛部（一方の櫛部７２ａと他方の櫛部７２ｂ）の電極指７４をそれぞれ噛み合せて形成されている。なお第３ＩＤＴ７２における各櫛部７２ａ，７２ｂの電極指７４のピッチはそれぞれλ２となっている。また第３ＩＤＴ７２において、一方の櫛部７２ａを構成している電極指７４と他方の櫛部７２ｂを構成している電極指７４とのピッチ、すなわち隣り合っている電極指７４の間隔はλ２／２になっている。
【００４４】
また第４ＩＤＴ７８は、第１ＩＤＴ１４と第３ＩＤＴ７２の間に設けられている。さらに第５ＩＤＴ８０は、第３ＩＤＴ７２と第２ＩＤＴ１６の間に設けられている。この第４ＩＤＴ７８および第５ＩＤＴ８０は、第１ＩＤＴ１４等の電極指１８に沿った複数の電極指８２を備えており、これらの電極指８２の両端がバスバー８４で接続されている。この第４，第５ＩＤＴ７８，８０を構成している電極指８２のピッチ、すなわち隣り合う電極指８２の間隔はλ３／２になっている。
【００４５】
また第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６の構成は、前述した実施形態と同構成である。そして、これらの第１〜第５ＩＤＴ１４，１６，７２，７８，８０を挟み込む位置に反射器２４が設けられている。この反射器２４の構成は、前述した実施形態と同構成である。
【００４６】
このようなＳＡＷ共振片７０において、第３ＩＤＴ７２における一方の櫛部７２ａは、第１スイッチ部３０ａの端子ｃおよび第１ＩＤＴ１４の一方の櫛部１４ａに接続されている。また第３ＩＤＴ７２における他方の櫛部７２ｂは、第２スイッチ部３０ｂの端子ｆおよび第１ＩＤＴ１４の他方の櫛部１４ｂに接続されている。なお第１スイッチ部３０ａおよび第２スイッチ部３０ｂは、前述した実施形態と同構成になっている。また第４ＩＤＴ７８および第５ＩＤＴ８０は、第１ＩＤＴ１４や第３ＩＤＴ７２、スイッチ部３０ａ，３０ｂに接続されていない。
【００４７】
そしてＳＡＷ共振片７０から出力される信号の周波数差（変調幅）を調整する方法は、前述した実施形態と同様に行えばよい。すなわち第１の方法として、各ＩＤＴを構成している電極指の対数を変えればよい。また第２の方法として、各ＩＤＴのピッチλ１，λ２，λ３の比を変えればよい。これによりＳＡＷ共振片７０から出力される信号の周波数差（変調幅）を変えることができる。
【００４８】
図９は第３変形例に係るＳＡＷ共振片およびスイッチ部の説明図である。なお図９に示されるＳＡＷ共振片には、ＩＤＴと反射器のみが示されている。
第３変形例に係るＳＡＷ共振片９０は、第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６を設けた構成である。この第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６は前述した実施形態と同構成であればよい。また第１，第２ＩＤＴ１４，１６を挟み込む位置に反射器２４が設けられている。この反射器２４の構成は、前述した実施形態と同構成である。そしてＳＡＷ共振片９０から出力される信号の周波数差（変調幅）を調整する方法は、前述した実施形態と同様に行えばよい。すなわち第１ＩＤＴ１４および第２ＩＤＴ１６を構成している電極指１８の対数を変えればよい。これによりＳＡＷ共振片９０から出力される信号の周波数差（変調幅）を変えることができる。
【００４９】
このような図７〜図９に示されるＳＡＷ共振片６０，７０，９０は振動モードとしてＳ０モードとＡ０モードを励起することができるので、１つのＳＡＷ共振片６０，７０，９０で異なる周波数の信号を出力できる。またＳＡＷ共振片６０，７０，９０は、振動モードとしてＳ０モードを励起する場合でもＡ０モードを励起する場合でも、等価定数が同じになる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】ＳＡＷ発振器の概略構成を説明するブロック図である。
【図２】ＳＡＷ共振片およびスイッチ部の説明図である。
【図３】ＳＡＷ共振片の周波数変化量と制御電圧の関係を示す図である。
【図４】ＳＡＷ共振片に励起される振動モードを説明する図である。
【図５】インピーダンスと周波数との関係を示す図である。
【図６】周波数差を調整するときの関係を示す図である。
【図７】第１変形例に係るＳＡＷ共振片およびスイッチ部の説明図である。
【図８】第２変形例に係るＳＡＷ共振片およびスイッチ部の説明図である。
【図９】第３変形例に係るＳＡＷ共振片およびスイッチ部の説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０………ＳＡＷ発振器、１２………ＳＡＷ共振片、１４………第１ＩＤＴ，１６………第２ＩＤＴ、２８………圧電基板、３０………スイッチ部、３６………発振段、４０………インピーダンス素子、４０ａ………第１インピーダンス素子、４０ｂ………第２インピーダンス素子、６２，７２………第３ＩＤＴ、７８………第４ＩＤＴ、８０………第５ＩＤＴ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ＩＤＴおよび第２ＩＤＴを圧電基板上に直列配設したＳＡＷ共振片と、
前記第１ＩＤＴに入力される信号の位相と前記第２ＩＤＴに入力される信号の位相とを同じまたは異にするスイッチ部と、
前記第１ＩＤＴおよび前記第２ＩＤＴに前記信号を供給する発振段と、
前記ＳＡＷ共振片に接続されたインピーダンス素子と、
を備えたことを特徴とするＳＡＷ発振器。
【請求項２】
前記インピーダンス素子は、前記ＳＡＷ共振片に直列接続された第１インピーダンス素子および前記ＳＡＷ共振片に並列接続された第２インピーダンス素子の少なくともいずれか一方を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＳＡＷ発振器。
【請求項３】
前記第１ＩＤＴと前記第２ＩＤＴとの間に第３ＩＤＴが設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載のＳＡＷ発振器。
【請求項４】
前記第１ＩＤＴと前記第３ＩＤＴとの間に第４ＩＤＴが設けられるとともに、前記第３ＩＤＴと前記第２ＩＤＴとの間に第５ＩＤＴが設けられたことを特徴とする請求項３に記載のＳＡＷ発振器。
【請求項５】
前記ＳＡＷ共振片から出力される信号の周波数は複数あり、これらの信号の周波数は１／１および１／１．００１を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のＳＡＷ発振器。
【請求項１】
第１ＩＤＴおよび第２ＩＤＴを圧電基板上に直列配設したＳＡＷ共振片と、
前記第１ＩＤＴに入力される信号の位相と前記第２ＩＤＴに入力される信号の位相とを同じまたは異にするスイッチ部と、
前記第１ＩＤＴおよび前記第２ＩＤＴに前記信号を供給する発振段と、
前記ＳＡＷ共振片に接続されたインピーダンス素子と、
を備えたことを特徴とするＳＡＷ発振器。
【請求項２】
前記インピーダンス素子は、前記ＳＡＷ共振片に直列接続された第１インピーダンス素子および前記ＳＡＷ共振片に並列接続された第２インピーダンス素子の少なくともいずれか一方を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＳＡＷ発振器。
【請求項３】
前記第１ＩＤＴと前記第２ＩＤＴとの間に第３ＩＤＴが設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載のＳＡＷ発振器。
【請求項４】
前記第１ＩＤＴと前記第３ＩＤＴとの間に第４ＩＤＴが設けられるとともに、前記第３ＩＤＴと前記第２ＩＤＴとの間に第５ＩＤＴが設けられたことを特徴とする請求項３に記載のＳＡＷ発振器。
【請求項５】
前記ＳＡＷ共振片から出力される信号の周波数は複数あり、これらの信号の周波数は１／１および１／１．００１を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のＳＡＷ発振器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−２４３７１９（Ｐ２００７−２４３７１９Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６４６２２（Ｐ２００６−６４６２２）
【出願日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
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