(57)【要約】【課題】部品点数を減らしたＦＳＫ変調器を提供する。【解決手段】圧電体平板上に形成された２個の振動状態を発生できる厚み滑り振動子と、増幅器とＳＷ回路とからなるＦＳＫ変調器において、前記厚み滑り振動子は、圧電体平板の主表面に対抗して形成された２対の主電極と副電極を有し、かつ前記主電極と前記副電極の極性を前記ＳＷ回路にて同符号として発振器の増幅器に接続して、第１の発振周波数ｆＨを発生し、また、前記主電極と前記副電極の極性を前記のＳＷ回路にて逆符号として発振器の増幅器に接続して、前記第１と若干異なる第２の発振周波数ｆＬを発生する構成とした。【選択図】図１
2007150405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体平板上に形成された２個の振動状態を発生できる厚み滑り振動子と、増幅器とＳＷ回路とからなるＦＳＫ変調器において、  
前記厚み滑り振動子は、圧電体平板の主表面に対抗して形成された２対の主電極と副電極を有しており、かつ前記主電極と前記副電極の極性を前記ＳＷ回路にて同符号として発振器の増幅器に接続して、第１の振動状態を励振して第１の発振周波数ｆＨを発生し、
また、前記主電極と前記副電極の極性を前記のＳＷ回路にて逆符号として発振器の増幅器に接続して、第２の振動状態を励振して前記第１と若干異なる第２の発振周波数ｆＬを発生する構成としたことを特徴とするＦＳＫ変調器。
【請求項２】
前記厚み滑り振動子が有する２個の振動状態が対称モードＳ０および斜対称モードＡ０からなることを特徴とする請求項１記載のＦＳＫ変調器。
【請求項３】
前記厚み滑り振動子が発生できる２個の振動状態は対称モードＳ０および斜対称モードＡ０からなり、主表面電極の極性を正負に切り替えるために副電極に接続して配置したＳＷ回路により発振モードを選択して２つの周波数を位相連続して出力可能とする構成であることを特徴とする請求項１記載のＦＳＫ変調器。
【請求項４】
前記厚み滑り振動子が水晶のYカット板を、電気軸回りに反時計方向に３５度±１度以内に回転して得られるＡＴカット水晶振動子であることを特徴とする請求項１記載のＦＳＫ変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶等の安定な周波数を発生できる圧電体結晶の厚み滑り振動子を使用してＦＳＫ変調を直接に行うことができるＦＳＫ変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電気を有する水晶ＡＴカット板（圧電体平板の一例）を用いて構成する厚み滑り振動子は、その周波数温度特性が零温度係数をもち精度が良くかつ、所望の周波数を直接発振が可能であるために、各種無線系の圧電発振器に使用されているが、これはジッタが無く位相ノイズに優れた信号が高信頼性かつ低コストに容易に得られるという長所があるためである。
【０００３】
この理由から近年、乗用車のドアの自動開閉にも高周波数な１個のＳＡＷ共振子あるいは１個の厚み滑り振動子等の圧電振動子を用いた微弱無線機（キーレスエントリー装置）が使用される例が見られる状況になって来た。この微弱無線機には周波数可変できる水晶発振器を構成したＦＳＫ変調器が使われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述の従来技術を使用したものはいずれもＦＳＫ変調するための２つの周波数の発生手段として、伸張コイルと切り換え電圧発生回路と可変容量ダイオード等の素子を付加して使用することが必要である（例えば、特許文献１参照）。このためこれら部品によりコストアップとなる他、周波数調整の際に各素子のバラツキが重なって生産上で歩留まりが低下するという不具合を生じることがあった。また最近になって、前記装置の小形化要請が強まりＦＳＫ変調器の小形化も必要になって来た。
【０００５】
本発明はかかる課題を解決するものでその目的とするところは、圧電振動子のみで振幅変動の少ない２周波数信号の発生を実現することにより、外付け素子である伸張コイル，可変容量ダイオードを無くし部品点数を減らして、低ジッタ，小形かつ低コストなＦＳＫ変調器を市場に提供することにある。
【０００６】
【特許文献１】特開平１−２５２０１６号公報
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）  本発明のＦＳＫ変調器は、圧電体平板上に形成された２個の振動状態を発生できる厚み滑り振動子と、増幅器とＳＷ回路とからなるＦＳＫ変調器において、
前記厚み滑り振動子は、圧電体平板の主表面に対抗して形成された２対の主電極と副電極を有しており、かつ前記主電極と前記副電極の極性を前記ＳＷ回路にて同符号として発振器の増幅器に接続して、第１の振動状態を励振して第１の発振周波数ｆＨを発生し、
また、前記主電極と前記副電極の極性を前記のＳＷ回路にて逆符号として発振器の増幅器に接続して、第２の振動状態を励振して前記第１と若干異なる第２の発振周波数ｆＬを発生する構成としたことを特徴とする。
【０００８】
この回路構成によれば、２個の圧電振動子を使用して２つの周波数を発生したり、あるいは、外付け素子である伸張コイルと可変容量ダイオード等を使用して２周波数を生成していたものが、１個の圧電素子により所望の２つの周波数状態を発生させることが可能であるため、装置の小形化および生産性面において有利となるという効果がある。
【０００９】
さらなる効果を言えば、伸張コイルと可変容量ダイオードを使用しないため、これら素子の特性バラツキに起因する周波数のバラツキを除去できるため、周波数精度の向上、歩留まり向上が実現できる。さらにまた、ＦＳＫ変調器を動作状態とした上で、前記圧電振動子の周波数調整を従来の方式で行えば容易に目的の周波数を得ることができるため生産効率も向上できる。
【００１０】
（２）本発明のＦＳＫ変調器は、前記厚み滑り振動子が発生する２個の振動状態が対称モードＳ０および斜対称モードＡ０からなる構成としても良い。
【００１１】
上記（２）の構成であれば、２つの発生周波数差が１００ｐｐｍから１０００ｐｐｍ程度に接近したＦＳＫ変調器を実現できるという効果がある。
【００１２】
（３）本発明のＦＳＫ変調器は、前記厚み滑り振動子が有する２個の振動状態は対称モードＳ０および斜対称モードＡ０からなり、主表面電極の極性を正負に切り替えるために副電極に接続して配置したＳＷ回路により発振モードを選択して２つの周波数を位相連続して出力可能とする構成であっても良い。
【００１３】
上記（３）の構成であれば、伸張コイル、可変容量ダイオード等の外付け素子を使わなくとも、直接に送信データ（ＮＲＺ信号）に対応してＳ０モード状態の発振周波数をｆＨ、Ａ０モード状態の発振周波数をｆＬを発生することが可能となりＦＳＫ変調信号を送出できるという効果がある。さらに、Ｓ０とＡ０モードを使用するために、圧電振動子の長さＸ寸法を小さくして２つの振動モードが発生できるという効果があり、小形化がはかれる。
【００１４】
（４）本発明のＦＳＫ変調器は、前記厚み滑り振動子が水晶のYカット板を、電気軸回りに反時計方向に３５度±１度範囲内に回転して得られるＡＴカット水晶振動子とする構成であっても良い。
【００１５】
上記（４）の構成であれば、ＳＡＷ共振子より小形でかつ高精度なＡＴカット水晶振動子が使用できるため安定かつ小形なＦＳＫ変調器が提供できるという効果がある。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明のＦＳＫ変調器の実施形態について、図１によって具体的回路の実施例をブロック図にて説明した後、図２には本発明で使用される２固の振動状態が実現できる２モード型の厚み滑り振動子の具体的な構成を図により説明し、さらに図３と図４をもちいてその動作特性を解説する。
【実施例１】
【００１７】
図１は請求項１の本発明に係わるＦＳＫ変調器の一実施例について、その構成をブロック図にて図示したものである。
【００１８】
図１中の各部位の名称は、１００は前記の２モード型の厚み滑り振動子、１０１は増幅器、１０２と１０３はバイポーラあるいはＭＯＳトランジスタからなるＳＷ（スイッチ）回路、１０５はＦＳＫ変調器への入力データ信号端子、１０４はＦＳＫ変調器の出力信号端子である。さらに、１００の２モード型の厚み滑り振動子は厚み滑り波が横に伝搬する１つの圧電体平板からなり、１０１１が主電極が形成された部分であり、１０１２は周波数切り替え制御側の副電極が形成された部分である。副電極への正負極性の端子接続は、前記の切り替えＳＷ回路１０２と１０３とＦＳＫ変調器への入力信号端子１０５へのＨ（＋１），Ｌ（０）信号により設定できる。例えば、入力信号がＨ（＋１）に状態においては、ＳＷ回路１０２と１０３はいずれも端子２の状態に接続する。この状態においては、主電極１０１１の位相と副電極１０１２は同一位相電圧が加えられて励振される。また、入力信号がＬ（０）の場合においては、ＳＷ回路１０２と１０３はいずれも端子１の状態に接続する。この状態においては、主電極の１０１１の位相と副電極の位相は１８０°異なる位相にて増幅器１０１に接続されて励振される。
【００１９】
つぎに図１のブロック図が示す回路につき動作信号の状態の説明を図４を用いて行う。図４は本発明の図１に対応したＦＳＫ変調器の動作波形を示すものである。横軸Ｔは、時間を意味する。図中の上段の４０１は入力信号端子１０５の電位である。中段の４０２は出力信号端子１０４の電位、下段の４０３は前記ＲＦ信号が有する発振周波数ｆの変化である。図１と図４の状態では入力信号データのＨ（＋１）に対応してＡ０モード（ｆＨ）が、０に対応してＳ０（ｆＬ）モードが動作する。
【００２０】
つぎに、図１の２モード型の厚み滑り振動子１００につき図２をもちいてさらに説明する。図２において、上段の図は前記２モード型の厚み滑り振動子の電気軸Ｘ方向に対する振動変位Ｕ（Ｘ）の状態を示す図、また中段は前記２モード型の厚み滑り振動子の断面図、下段の図２０８は前記２モード型の厚み滑り振動子の電極配置を示す平面図である。
【００２１】
つぎに２モード型の厚み滑り振動子１００に使用する圧電体平板（２０３）を説明する。前圧電体平板２０３は、例えば水晶ＡＴカット水晶板であり、水晶結晶の基本軸である電気軸Ｘと光軸Ｚの２軸が作る面を主面とするＹ板を電気軸Ｘの回りに反時計方向にθ度（特に零温度係数が得られるθ＝３４度から３６度）回転した基板において、前記の電気軸であるＸ軸方向に伝搬する厚み滑り波を利用したものである。つぎに前記圧電体平板の表面を鏡面研磨した後、前記の電気軸に対して直交して、例えば金からなる電極を主表面の表裏に対抗して配置して２対を構成し、一方の対を主電極、もう一方の対である副電極を形成して１個の２モード型の厚み滑り振動子を構成することができる。図２において、２０３は前述の圧電体平板であり、２０４と２０５は主電極、２０６と２０７は副電極、さらに領域IIIは結合領域２０６１、領域Iは主振動子領域、領域IIは副振動子領域である。２０３と２０４，２０５，２０６，２０７の全体で１個の２モード型の厚み滑り振動子を構成している。前記２モード型の厚み滑り振動子は厚み滑り波にて動作して２つの定常振動を形つくるが、両者の周波数差を精度よく得るためには、１個の圧電体平板内の領域IIIにおいて相互に弾性的に結合するように設計することが必要である。またこの状態を効果的に形成するために、２０６１の領域IIIが必要である。ＡＴカットの場合においては、この領域IIIの長さを、圧電体平板の厚みに対する比として電極膜厚みの応じて適切に設定することにより振動の変位状態を制御して、対称モードＳ０と斜対称モードＡ０を効果的に発生させることができる。また、前記対称モードＳ０とは主電極領域の振動振幅の包絡線変位が副電極領域の振動振幅の包絡線変位と同位相の状態（図２の曲線２０１）であり、前記斜対称モードＡ０とは主電極領域の振動振幅の包絡線変位が副電極領域の振動振幅の包絡線変位とが逆位相の状態（図２の曲線２０２）のことである。さらに主電極２０４と２０５は常にＦＳＫ変調器の増幅回路に接続されて、Ｓ０およびＡ０モードの振動変位の片側部分を励振する。一方２０６と２０７の副電極は、Ｓ０とＡ０モードを選択して励振できるように、表裏電極に加える駆動電圧の極性をＳＷ回路（図１の１０２と１０３）により切り替えできるようにして制御する。Ｓ０モードを選択する場合には、主電極と副電極の表電極２０５と２０７の極性を同一符号（＋，＋）かつ裏電極２０４と２０６の極性を逆の同一符号（−，−）とし、Ａ０モードの選択の場合には、主電極と副電極の表電極２０５と２０７の極性を逆符号の（＋，−）かつ裏電極２０４と２０６の極性を逆符号の（−，＋）の関係に設定する。さらに電極の形成に際してフォトリソグラフィイ技術を用いれば精度良く電極寸法精度が得られる結果、２個の振動モードの周波数差を精度良く発生できる。
【００２２】
つぎに、本発明のＦＳＫ変調器に発生するＳ０とＡ０モードのアドミタンス特性Ｙ（ｆ）につき図３に説明する。同図縦軸は２０log10（Ｙ（ｆ））（ｄB）かつ単位はシーメンスにて表示し、横軸は周波数変化率ｄｆ／ｆ０，単位は１０-６のｐｐｍにより表示した場合である。図中の３０１が前記Ｓ０モード，３０２がＡ０モードである。両者の共振周波数ｆＬ，ｆＨの差（ｆＨ-ｆＬ）／ｆＬは１００〜１０００ｐｐｍと近接させることが可能である。
【００２３】
以上説明したように本発明のＦＳＫ変調器は、ＳＡＷデバイス技術とＩＣ技術を融合して部品点数を減らして小形化が可能であり、今後ますます需要が増加すると考えられるセンサーシステム分野において、数メートルから数十メートル範囲のデータ通信を可能にする安価なシステムを提供しておおいに社会的貢献できると考える。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のＦＳＫ変調器の回路構成の一実施例を示すブロック図。
【図２】本発明のＦＳＫ変調の構成要素である２モード型の厚み滑り振動子の一実施例を示す解説図。
【図３】本発明のＦＳＫ変調の構成要素である２モード型の厚み滑り振動子が有するアドミタンス特性図。
【図４】本発明のＦＳＫ変調器が示す信号特性図。
【符号の説明】
【００２５】
１００  ２モード型の厚み滑り振動子
１０１  増幅器
１０２と１０３  ＳＷ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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