(57)【要約】【課題】小型且つ高周波の多周波出力発振器を提供することを目的とする。【解決手段】多周波出力発振器は、外部から与えられる制御電圧（図示していない）に基づいて周波数を制御するための周波数制御部１２と、一つの圧電基板に二つの振動部１６、１７をもうけた圧電振動子１８と、圧電振動子１８に設けた振動部１６と振動部１７とを外部から与えられる切り替え信号により選択する切替部１５と、圧電振動子１８が発振動作を継続するよう動作する発振部１３とにより構成する。振動部１６、１７に形成する励振電極の片面は、他面に形成した二つの励振電極に対応した共通電極として共通化する。又、振動部１６と振動部１７は、互いに異なる周波数帯域を担う発振特性を有するものであるが、周波数制御部１２と発振部１３は、振動部１６と振動部１７の何れであっても対応可能となっている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに共振周波数の異なる複数の圧電振動子と、該各圧電振動子の一方端子を選択的に切り替える切替器と、該切替器を介して前記圧電振動子の何れかと接続する発振部と、前記圧電振動子の他方端子を共通化して接続した周波数制御部とを備えた多周波出力発振器であって、
前記複数の圧電振動子は、一つの圧電基板に複数の励振電極を形成した構造を有する圧電振動子を用いたことを特徴とする多周波出力発振器。
【請求項２】
前記複数の圧電振動子は、圧電基板の少なくとも一方の主面に凹陥を形成することにより薄肉の振動部と前記振動部の周囲を支持する厚肉の環状囲繞部とを一体的に構成した構造を備えており、
前記薄肉の振動部は、互いに異なる板厚を呈する複数の領域を有し、夫々の領域に励振電極を形成したものであることを特徴とする請求項１記載の多周波出力発振器。
【請求項３】
圧電基板の少なくとも一方の主面に凹陥を形成することにより薄肉の振動部と前記振動部の周囲を支持する厚肉の環状囲繞部とを一体的に構成した構造を備えており、
前記薄肉の振動部は、互いに異なる板厚を呈する複数の領域を有し、夫々の領域に励振電極を形成したものであることを特徴とする多周波出力発振器用の圧電振動子。
【請求項４】
前記圧電基板の片面側に、他面に形成した複数の励振電極に対応する共通電極を設けたことを特徴とする請求項３記載の圧電振動子。
【請求項５】
前記圧電基板の平坦側に前記共通電極を形成したことを特徴とする請求項３または４記載の多周波圧電振動子。
【請求項６】
前記圧電基板の凹部側に前記共通電極を形成したことを特徴とする請求項３または４記載の圧電振動子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多周波出力発振器及び圧電振動子に関し、特に２周波出力の圧電振動子を内蔵して、単一の周波数出力端子から異なる周波数を切り替えて出力する多周波出力発振器と多周波に対応した圧電振動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＴＵ等において標準化された同期式の光ファイバーネットワークシステムとしてＳＤＨ／ＳＯＮＥＴが広く運用されている。ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴとは、１５６Ｍｂｉｔ／ｓを基本伝送速度とし、各種の高速サービス信号を同期多重するもので、１５６Ｍｂｉｔ／ｓ×Ｎ倍の伝送速度を有するシステムが実用化されている。
【０００３】
ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴにおいては、誤り検出／訂正方式としてＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）が用いられており、伝送中に誤りを検出した際に伝送速度を可変することが行われる。例えば、伝送装置が６２２Ｍｂｉｔ／ｓの伝送速度でデータを伝送している場合、このデータ伝送中にビットエラーの発生を検出すると誤り訂正を行うと共に、誤り訂正を行っても所定の単位時間当たりのデータ伝送量を確保するため、データ伝送速度を６２２Ｍｂｉｔ／ｓよりも速くして、例えば６６９Ｍｂｉｔ／ｓとし、誤り訂正の無い時に６２２Ｍｂｉｔ／ｓの伝送速度で伝送可能なデータ量と同等のデータを送るようにしている。
又、このような伝送装置には、基準信号源としてＶＣＸＯが使用されているが、上述したように伝送速度を誤り訂正時に可変する必要があるため、ＶＣＸＯにおいても、例えば６２２ＭＨｚと６６９ＭＨｚの周波数のように異なる二つの周波数を出力することが求められている。
【０００４】
図７は、従来の多周波出力発振器の第一の構成例を示す機能ブロック図である。図７に示す如く従来の多周波出力発振器は、外部から電圧制御を行う周波数制御部１と圧電振動子２と発振部３とからなるＶＣＸＯ４と、外部から電圧制御を行う周波数制御部５と圧電振動子６と発振部７とからなるＶＣＸＯ８との二つのＶＣＸＯについて、外部からの制御で切り替わる切替器９によりどちらかを選択して所望の周波数を出力するものである。
【０００５】
そこで、伝送速度６２２Ｍｂｉｔ／ｓで動作する伝送装置の場合の動作を説明すると、多周波発振器は、常時は６２２ＭＨｚを出力するＶＣＸＯ４が選択されるので、周波数制御部１にて、与えられる制御電圧（図示していない）に応じて圧電振動子２の発振周波数を制御しつつ、発振部３は圧電振動子２が発振動作を継続するよう動作し、発振部３の出力からは制御がなされた所望の周波数が出力される。
【０００６】
一方、伝送装置が誤りを検出し誤り訂正をする際には、多周波発振器は、６６９ＭＨｚを出力するＶＣＸＯ８が選択され、ＶＣＸＯ８は、上述したＶＣＸＯ４と同様に動作する。
しかし、図７に示した従来の多周波出力発振器は、二つの発振回路を同一基板上に構成し、出力を切替器で切り替える構成を採用しており、この構成では多周波出力発振器の小型化に限界があり、ユーザの小型化の要求にこたえることが困難であった。
【０００７】
そこで、多周波出力発振器の小型化の例として、特開２００２−３５９５２１号により開示されているように、二つの圧電振動子と、共通な一つずつの周波数制御部と発振部とを用いて発振動作を行い、所望の二つの周波数を得る方法が提案されている。
【０００８】
図８は、従来の多周波出力発振器の第二の構成例を示す機能ブロック図である。図８に示す如くこの多周波出力発振器は、二つの圧電振動子１０、１１と、周波数制御部１２と発信部１３と、第一の切替器１４及び第二の切替器１５とにより構成されており、圧電振動子１０、１１は互いに異なる周波数帯域を担う発振特性を有するものであるが、周波数制御部１２と発振部１３は、圧電振動子１０と圧電振動子１１の何れであっても対応可能となっている。従って、本構成例による多周波出力発振器においても図７に示した従来の多周波出力発振器と同様に、切替器を切り替えることにより所望の二つの周波数出力を得ることが出来、外部からの切替信号により選択されたどちらかの周波数信号を出力する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の多周波出力発振器は、使用目的が携帯電話システムのＴＣＸＯ用ＰＬＬのリファレンス周波数である数１０ＭＨｚに対応したもの等であり、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴに準拠した伝送装置に使用される１５６ＭＨ〜６６９ＭＨｚ程度の高周波に対応することは困難であった。
そこで、本発明は上述したような問題を解決するためになされたものであって、小型且つ高周波の多周波出力発振器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係わる多周波出力発振器及び圧電振動子は、以下の構成をとる。
請求項１記載の多周波出力発振器は、互いに共振周波数の異なる複数の圧電振動子と、該各圧電振動子の一方端子を選択的に切り替える切替器と、該切替器を介して前記圧電振動子の何れかと接続する発振部と、前記圧電振動子の他方端子を共通化して接続した周波数制御部とを備えた多周波出力発振器であって、前記複数の圧電振動子は、一つの圧電基板に複数の励振電極を形成した構造を有する圧電振動子を用いるよう構成する。
【００１１】
請求項２記載の多周波出力発振器は、前記複数の圧電振動子が、圧電基板の少なくとも一方の主面に凹陥を形成することにより薄肉の振動部と前記振動部の周囲を支持する厚肉の環状囲繞部とを一体的に構成した構造を備えており、前記薄肉の振動部は、互いに異なる板厚を呈する複数の領域を有し、夫々の領域に励振電極を形成するよう構成する。
【００１２】
請求項３記載の圧電振動子は、圧電基板の少なくとも一方の主面に凹陥を形成することにより薄肉の振動部と前記振動部の周囲を支持する厚肉の環状囲繞部とを一体的に構成した構造を備えており、前記薄肉の振動部は、互いに異なる板厚を呈する複数の領域を有し、夫々の領域に励振電極を形成するよう構成する。
【００１３】
請求項４記載の圧電振動子は、前記圧電基板の片面側に、他面に形成した複数の励振電極に対応する共通電極を設けるよう構成する。
【００１４】
請求項５記載の圧電振動子は、前記圧電基板の平坦側に前記共通電極を形成するよう構成する。
【００１５】
請求項６記載の圧電振動子は、前記圧電基板の凹部側に前記共通電極を形成するよう構成する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
本実施例においては、圧電振動子を高周波化する手段として、圧電基板の片面の中央部に、エッチング、或いは機械加工等により凹部を形成し、該凹部の薄肉部を振動させて高周波の共振周波数を得る方法を採用すると共に、一つの圧電基板に異なる厚みの振動部を二箇所設け、一つの圧電基板に二組の励振電極を形成して２周波に対応した圧電振動子を使用したことが特徴である。
【００１７】
図１は、本発明に係る多周波出力発振器の実施形態を示す機能ブロック図である。図１に示した多周波出力発振器は、外部から与えられる制御電圧（図示していない）に基づいて周波数を制御するための周波数制御部１２と、一つの圧電基板に二つの振動部１６、１７をもうけた圧電振動子１８と、圧電振動子１８に設けた振動部１６と振動部１７とを外部から与えられる切り替え信号により選択する切替部１５と、圧電振動子１８が発振動作を継続するよう動作する発振部１３とにより構成する。
又、振動部１６と振動部１７は、互いに異なる周波数帯域を担う発振特性を有するものであるが、周波数制御部１２と発振部１３は、振動部１６と振動部１７の何れであっても対応可能となっている。
【００１８】
次に、本実施形態における多周波出力発振器の機能を説明すると、多周波出力発振器が伝送速度６２２Ｍｂｉｔ／ｓで動作する伝送装置に用いられる場合、通常、切替器１５は、外部から与えられる切り替え信号（図示していない）により圧電振動子１８に設けた振動部１６を選択しており、多周波出力発振器は周波数が６２２ＭＨｚのＶＣＸＯとして動作する。一方、伝送装置が受信データの誤りを検出し誤り訂正を行う場合、切替器１５は、外部から与えられる切り替え信号により圧電振動子１８に設けた振動部１７を選択し、多周波出力発振器は周波数が６６９ＭＨｚのＶＣＸＯとして動作する。
【００１９】
ＶＣＸＯとしての動作を説明すると、例えば、圧電振動子１８に設けた振動部１６が選択されている場合、周波数制御部１２は、与えられる制御電圧（図示していない）に応じて振動部１６の発振周波数を制御しつつ、発振部１３は振動部１６が発振動作を継続するよう動作して信号増幅や波形整形を行い、発振部１３からは周波数制御された所望の周波数を出力する。
【００２０】
一方、圧電振動子１８に設けた振動部１７が選択された場合も、周波数制御部１２、及び発振部１３は同様に機能するものであるが、振動部１６とは共振周波数が異なるため、出力される周波数帯域が異なる。
このように、高周波に対応した圧電振動子１８に設けた二つの振動部１６、１７を、切替器１５により選択可能とし、周波数制御部１２と発振部１３を何れの振動部であっても共通に用いるようにしたので、小型化した高周波対応の多周波出力発振器を実現することが可能である。
【００２１】
次に、本発明において使用される２周波対応の圧電振動子について説明する。
図２は、本発明に係わる２周波対応の圧電振動子素子の第一の実施形態を示す構造例であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−Ａ’における正面断面図、（ｃ）は底面図である。本実施形態による圧電振動素子１９は、圧電基板の片面の中央部に、エッチング、或いは機械加工により凹部２０を形成し、凹部２０の底面に設けた薄肉の振動部の周縁部に、肉厚の環状囲繞部２１を前記振動部と一体的に形成し、薄板状の振動部を機械的に支持した構造である。
【００２２】
そこで、凹部２０の薄肉部を振動させて高周波の共振周波数を得る方法を用いるが、形成した薄肉部においてはエッチング量を若干違えることにより２種類の厚みを実現し、第一の振動部２２と第二の振動部２３を形成し、２周波に対応した圧電振動素子としている。第一の振動部２２には、第一の励振電極２４と第一の励振電極２４より導出する第一のリード電極２５及び第一のパッド電極２６を形成しており、一方、第二の振動部２３には、第二の励振電極２７と第二の励振電極２７より導出する第二のリード電極２８及び第二のパッド電極２９を形成する。
【００２３】
又、圧電基板の平坦側主面には、共通電極３０を形成しており、第一の励振電極２４と第二の励振電極２７に対する共通の励振電極として使用する。共通電極３０には、共通電極３０より導出するリード電極３１及びパッド電極３２を形成する。
【００２４】
図３は、本発明に係わる２周波対応の圧電振動素子の第二の実施形態を示す構造例であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−Ａ’における正面断面図、（ｃ）は底面図である。本実施形態は、第一の実施形態と比べ、二つの励振電極の形成面と共通電極の形成面とを逆転させたものであり、圧電振動素子３３は、圧電基板の片面の中央部に、エッチング、或いは機械加工により凹部３４を形成し、凹部３４の底面に設けた薄肉の振動部の周縁部に、肉厚の環状囲繞部３５を前記振動部と一体的に形成し、薄板状の振動部を機械的に支持した構造とする。
【００２５】
そこで、該凹部３４の薄肉部を振動させて高周波の共振周波数を得る方法を用いるが、形成した薄肉部においてはエッチング量を若干違えることにより２種類の厚みを実現し、第一の振動部３６と第二の振動部３７を形成し、２周波に対応した圧電振動素子としている。第一の振動部３６に対応する位置の圧電基板の平坦側には、第一の励振電極３８と第一の励振電極３８より導出する第一のリード電極３９及び第一のパッド電極４０を形成しており、一方、第二の振動部３７に対応する位置の圧電基板の平坦側には、第二の励振電極４１と第二の励振電極４１より導出する第二のリード電極４２及び第二のパッド電極４３を形成する。
【００２６】
又、圧電基板の凹部３４の底面には、共通電極４４を形成しており、第一の励振電極３８と第二の励振電極４１に対する共通の励振電極として使用する。共通電極４４には、共通電極４４より導出するリード電極４５及びパッド電極４６を形成している。
尚、本実施例では、圧電基板の凹部側に段差を設け励振電極を形成したが、本発明はこれに限らず、圧電基板の平坦側に段差を設け励振電極を形成してもよいことは言うまでもない。図９は、本発明に係わる２周波対応の圧電振動素子の第三の実施形態を示す構造例であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−Ａ’における正面断面図、（ｃ）は底面図である。
【００２７】
次に、上述した圧電振動素子を搭載した圧電振動子の構造について説明する。
図４は、本発明に係わる多周波出力発振器に用いる圧電振動子の第一の実施形態を示す構造例であり、（ａ）は上面透視図、（ｂ）は正面透視図である。本実施形態には前述した図３に示した圧電振動素子を、開口部を有するセラミックパッケージの底面に搭載した例を示し、圧電振動子４７は、所定の加工がなされた圧電振動素子３３の凹部面側のパッド電極をセラミックパッケージ４８の開口部底面に設けたパッド電極４９に導電性接着剤５０を用いて接続固定すると共に、圧電振動素子３３の平坦側の二つの励振電極に接続しているパッド電極をセラミックパッケージ４８に設けたボンディング用パッド５１にワイヤーボンディング接続したものであり、圧電振動素子３３に形成した励振電極を、セラミックパッケージ４８の外底面に設けた外部端子５２に導通させ、セラミックパッケージ４８の開口部をリッド５３により気密封止した構造である。
【００２８】
図５は、本発明に係わる多周波出力発振器に用いる圧電振動子の第二の実施形態を示す構造例であり、（ａ）は上面透視図、（ｂ）は正面透視図である。本実施形態には第一の実施例と同様に、前述した図３に示した圧電振動素子を、開口部を有するセラミックパッケージの底面に搭載した例を示し、圧電振動子５４は、所定の加工がなされた圧電振動素子３３の凹部面側のパッド電極、及び平坦面側のパッド電極をセラミックパッケージ５５の開口部底面に設けたパッド電極５６に導電性接着剤５０を用いて接続固定したものであり、圧電振動素子３３に形成した励振電極を、セラミックパッケージ５５の外底面に設けた外部端子５７に導通させ、セラミックパッケージ５５の開口部をリッド５８により気密封止した構造である。
【００２９】
図６は、本発明に係わる多周波出力発振器に用いる圧電振動子の第三の実施形態を示す構造例であり、（ａ）は上面透視図、（ｂ）は正面透視図である。本実施形態には第二の実施例と同様に、前述した図３に示した圧電振動素子を、開口部を有するセラミックパッケージの底面に搭載した例を示し、第二の実施例とは圧電振動素子のセラミックパケージへの搭載位置を上下反対にしたことのみが異なる。そこで、圧電振動子５９は、所定の加工がなされた圧電振動素子３３の平坦面側のパッド電極、及び凹部面側のパッド電極をセラミックパッケージ６０の開口部底面に設けたパッド電極６１に導電性接着剤５０を用いて接続固定したものであり、圧電振動素子３３に形成した励振電極を、セラミックパッケージ６０の外底面に設けた外部端子６２に導通させ、セラミックパッケージ６０の開口部をリッド６３により気密封止した構造である。
【００３０】
以上説明したように、本発明に係わる多周波出力発振器は、高周波対応で、且つ２周波対応の圧電振動子を用い、周波数制御部と発振部を圧電振動子の二つの振動部に共通化して使用し、外部からの切り替え信号に応じて何れかを選択するよう構成したので、部品点数が削減されて小型化した高周波対応の多周波出力発振器が実現できる。又、２周波対応の圧電振動子においては、二つの振動部に形成した夫々の励振電極の片端を共通化して共通電極としたので、振動部の何れかを選択する際に、圧電振動子の振動部を切り替える切替器は、一つ設ければ良い。
【００３１】
【発明の効果】
上述したように請求項１及び２記載の発明は、高周波に対応した多周波出力の圧電振動子を使用した上で、周波数制御部と発振部を共通化することにより従来の方法では不可能であったサイズまで小型化された多周波出力発振器実現することが出来、ユーザの小型化に対する要求に応える上で著しい効果を発揮する。
【００３２】
請求項３乃至６記載の発明は、圧電振動子が一つの圧電基板に互いに異なる板厚を呈する複数の領域を有し、夫々の領域に励振電極を形成したことにより多周波出力の圧電振動子が実現出来、圧電振動子を多機能で、且つ、小型化する上で著しい効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多周波出力発振器の実施形態を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明に係わる２周波対応の圧電振動子素子の第一の実施形態を示す構造例である。
【図３】本発明に係わる２周波対応の圧電振動子素子の第二の実施形態を示す構造例である。
【図４】本発明に係わる多周波出力発振器に用いる圧電振動子の第一の実施形態を示す構造例である。
【図５】本発明に係わる多周波出力発振器に用いる圧電振動子の第二の実施形態を示す構造例である。
【図６】本発明に係わる多周波出力発振器に用いる圧電振動子の第三の実施形態を示す構造例である。
【図７】従来の多周波出力発振器の第一の構成例を示す機能ブロック図である。
【図８】従来の多周波出力発振器の第二の構成例を示す機能ブロック図である。
【図９】本発明に係わる２周波対応の圧電振動子素子の第三の実施形態を示す構造例である。
【符号の説明】
１・・周波数制御部、              ２・・圧電振動子、
３・・発振部、                    ４・・ＶＣＸＯ、
５・・周波数制御部、              ６・・圧電振動子、
７・・発振部、                    ８・・ＶＣＸＯ、
９・・切替器、                  １０・・圧電振動子、
１１・・圧電振動子、              １２・・周波数制御部、
１３・・発振部、                  １４・・切替器、
１５・・切替器、                  １６・・振動部、
１７・・振動部、                  １８・・圧電振動子、
１９・・圧電振動素子、            ２０・・凹部、
２１・・環状囲繞部、              ２２・・第一の振動部、
２３・・第二の振動部、            ２４・・第一の励振電極、
２５・・第一のリード電極、        ２６・・第一のパッド電極、
２７・・第二の励振電極、          ２８・・第二のリード電極、
２９・・第二のパッド電極、        ３０・・共通電極、
３１・・リード電極、              ３２・・パッド電極、
３３・・圧電振動素子、            ３４・・凹部、
３５・・環状囲繞部、              ３６・・第一の振動部、
３７・・第二の振動部、            ３８・・第一の励振電極、
３９・・第一のリード電極、        ４０・・第一のパッド電極、
４１・・第二の励振電極、          ４２・・第二のリード電極、
４３・・第二のパッド電極、        ４４・・共通電極、
４５・・リード電極、              ４６・・パッド電極、
４７・・圧電振動子、              ４８・・セラミックパッケージ、
４９・・パッド電極、              ５０・・導電性接着剤、
５１・・ボンディング用パッド、    ５２・・外部端子、
５３・・リッド、                  ５４・・圧電振動子、
５５・・セラミックパッケージ、    ５６・・パッド電極、
５７・・外部端子、                ５８・・リッド、
５９・・圧電振動子、              ６０・・セラミックパッケージ、
６１・・パッド電極、              ６２・・外部端子、
６３・・リッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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