Кварцевый резонатор

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при разработке и конструировании прецизионных кварцевых резонаторов, в том числе для высокостабильных генераторов. Техническим результатом является обеспечение пологости температурно-частотной характеристики (ТЧХ) резонатора и ослабление активности побочной В-моды колебаний резонатора. Кварцевый резонатор содержит пьезокварцевый элемент двухповоротного среза с толщинно-сдвиговыми колебаниями, который выполнен под углом 10°53' к оси Х и 35° к оси Z пьезокварца. 2 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при конструировании и разработке прецизионных кварцевых резонаторов, в том числе для высокостабильных генераторов.

Известен кварцевый резонатор с пьезоэлементом толщинно-сдвиговых колебаний БТ-среза (yxl/-48°) [1]. Использование этого среза позволяет изготавливать резонаторы с низкими значениями динамического сопротивления при относительно несложном процессе разделки кристалла и рентгеновского контроля углов среза заготовок.

К недостаткам резонаторов данного среза можно отнести достаточно крутую температурно-частотную характеристику (ТЧХ) в виде почти правильной квадратичной параболы с коэффициентом -4,5·10^-8°С^-2, максимальный размах которой составляет около 450·10^-6 в интервале от минус 40 до плюс 85°С. Это значительно ухудшает температурную стабильность частоты кварцевого генератора.

Указанный недостаток устраняется в кварцевом резонаторе на основе пьезоэлемента двухповоротного среза ТД (yxbl/22-24°/33,5-35°) [2]. Резонаторы ТД-среза имеют более пологую ТЧХ с размахом около 70·10^-6 в интервале от минус 40 до плюс 85°С.

Однако наличие более активного побочного резонанса, так называемой В-моды, требует введения в кварцевый генератор дополнительных избирательных элементов. Это значительно усложняет схему генератора, увеличивает трудоемкость ее настройки. Кроме того, введение высокоизбирательных элементов заметно ухудшает частотную стабильность устройства.

Задачей изобретения является обеспечение пологости ТЧХ резонатора и ослабление активности побочной В-моды колебаний. Для этого пьезокварцевый элемент толщинно-сдвиговых колебаний выполнен под углом 10°53' к оси Х и 35° к оси Z пьезокварца.

На Фиг.1 приведена конструкция кварцевого резонатора. Он содержит корпус 1, держатель 2, пьезоэлемент 3 и электрод 4.

На Фиг.2 приведена ТЧХ резонатора с пьезоэлементом среза yxbl/10°53'/35°. Точка ее перегиба расположена вблизи 40°С, а максимальный размах ТЧХ в интервале температур от минус 40°С до плюс 80°С составляет около 20·10^-6.

Активность В-моды предлагаемых резонаторов ниже активности рабочей моды С, что позволяет не усложнять схему генератора избирательными элементами, ухудшающими частотную стабильность устройства. Причем В-мода отстоит от С-моды выше по частоте на ˜13%, тогда как у резонаторов ТД-среза - всего на ˜9%.

В таблице приведены экспериментальные данные по характеристикам резонаторов ТД- и предлагаемого срезов.

Номер гармоники	Вид колебаний	ТД	yxbl/10°53'/35°
Частота, МГц	Сопротивление, Ом	Частота, МГц	Сопротивление, Ом
3	С	30,006	35	30,131	15
В	32,757	20	34,010	70
5	С	49,999	120	50,214	40
В	54,586	60	56,670	250

Таким образом, заявляемое решение обеспечивает пологость ТЧХ резонатора и ослабляет активность побочной В-моды колебаний по сравнению с активностью полезной С-моды в 4-6 раз, что делает это решение перспективным для использования в разработке и конструировании прецизионных кварцевых резонаторов, в том числе для высокостабильных генераторов.

Источники информации

1. Справочник "Пьезоэлектрические резонаторы"./ Под редакцией П.Е.Кандыбы и П.Г.Позднякова - Москва, "Радио и связь", 1992, стр.185.

2. Справочник "Пьезоэлектрические резонаторы"./ Под редакцией П.Е.Кандыбы и П.Г.Позднякова - Москва, "Радио и связь", 1992, стр.190.

Кварцевый резонатор для стабилизации частоты генераторов, содержащий пьезокварцевый элемент двухповоротного среза с толщинно-сдвиговыми колебаниями, отличающийся тем, что пьезокварцевый элемент выполнен под углом 10°53' к оси Х и 35° к оси Z пьезокварца.