Пьезоэлемент пьезоэлектрического резонатора

(51)5 Н 03 Н 9/15 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЙЩФЙ нтное нижаквар- ж ается ойст ора и ком(71) Всесоюзный заочный политехнический институт и Научно-исследовательский институт "Фонон"(56) Плонский А, Ф, и др, Транзисторные автогенераторы метровых волн, стабилизированных на механических гармониках кварца. М.: Связь, 1969, с. 132Авторское свидетельство Р М 1367803, кл, Н 03 Н 9/15, 19 Изобретение относится к пьезотехнике и может быть использовано при разработке и изготовлении пьезоэлектрических устройств дециметрового диапазона волн,Известны пьезоэлектрические резонаторы с компенсацией его статической емкости индуктивностью, Такая компенсация обеспечивает подавление всех гармонических составляющих спектра частот на нечетных гармониках резонатора на частотах ниже рабочей гармоники,Недостатком известного устройства является его низкая моночастотность на гармониках выше рабочей, поскольку параллельный контур, образованный статической емкостью кварцевого резонатора и компенсирующей индуктивностью, настроен на частоту ниже рабочей гармоники и поэтому на рабочей и более высоких гармониках резонатора имеет емкостное сопротивление, Кроме того, на высоких номерах механических гармоник кварцевого резонатора (выше 5 - 7-й) увеличивается его дина(54) ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РЕЗОНАТОРА(57) Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в пьезоэлектрических резонаторах, Цель изобретения - повышение добротности и моночастотности на высоких номерах механических гармоник. Сущность изобретения заключается в соединении соответствующего выходного вывода с катушкой индуктивности, при этом соотношение величин индуктивности различных участков выбрано меньшим 1. 1 ил,мическое сопротивление, а эквивале сопротивление параллельно контура с ется и в большей степени шунтирует цевый резонатор. За счет этого сни добротность пьезоэлектрического уст ва, состоящего из кварцевого резона параллельно подсоединенной к нем пенсирующей индуктивности,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является пьезоэлемент пьезоэлектрического резонатора в интегральном исполнении, содержащий пьезоэлектрическую пластину с размещенными на ее главных гранях в центральной области возбуждающими электродами с выходными выводами и выполненную в виде пленочного проводника катушки индуктивности, первый и второй участки которой размещены соответственно в периферийных областях главных граней пьезоэлектрической пластины и соединены через ее торцовую грань, авыводы катушки индуктивности соединеныс возбуждающими электродами.Недостатками известного устройстваявляются его низкая моночастотность нагаоманиках выше рабочей частоты и низкая 5добротность, что обусловлено сильнымшунтированием пьезоэлектрической ветвикварцевого резонатора параллельным контуром,Цель изобретения - повышение добротности и моночастатности на высоких номерах механических гармоник,Поставленная цель достигается тем, чтов пьезоэлементе пьезоэлектрического резо- .натора, содержащем пьезоэлектрическую 15пластину с размещенными на ее главныхгранях в центральной области возбуждающими электродами, первый из которых соединен с первым выходным выводом, второйвыходной вывод и выполненную в виде пленочного пооводника катушки индуктивности, первый и второй участки которойразмещены соответственно в периферийных областях главных граней пьезоэлектрической пластины и соединены через ее 25торцовую грань, а выводы катушки индуктивности содинены с возбуждающими электродами, второй выходной вывод соединенс катушкой индуктивности, при этом соотношение величин индуктивностей участка катушки индуктивнасти, размещенного междувторым возбуждающим электродом и вторым выходным выводом, и участка катушкииндуктивности, размещенного между первым возбуждающим электродом и вторым 35выходным выводом, выбрано меньшим единицы.На чертеже представлена конструкцияпьезоэлемента пьезоэлектрического резонатора, 40Пьезоэлемент содержит пьезоэлектрическую пластину 1, первый возбуждающийэлектроц 2 с первым выходным выводом 3,второй возбуждающий электрод 4, второйвыходной вывод 5 и катушку б индуктивности. 45Пьезоэлемент работает следующим образам,При подключении к выходным выводам3 и 5 переменного напряжения с частотой,соответствующей резонансной частоте пьезоэлектрической пластины 1, в подэлектродной области между возбуждающимиэлектродами 2 и 4 возбуждаются механические колебания. Амплитуда колебаний вцентре электродов максимальна и спадает 55к их краям,У краев электродов имплитуда колебаний составляет 5 - 10 от максимальногозначения, а в периферийной области, где размещена катушка б индуктивности, колебания практически отсутствуют, За счет подключения к возбуждающим электродам 2 и 4 катушки 6 индуктивности происходит компенсация статической емкости пьезоэлемента, и механические колебания в подэлектродной области возможны только на нечетных гармониях пьезоэлемента, которые расположены выше резонансной частоты образованного параллельного контура. Поэтому частота параллельного контура выбирается из условия, чтобы быть меньше частоты, соответствующей рабочей гармоники пьезоэлемента, но больше частоты, соответствующей ниже следующей нечетной гармоники. Выполнение первого выходного вывода 3 от возбуждающего электрода 2, а второго вывода 5 от катушки б индуктивности преобразует относительно выходных выводов 3 и 5 простой параллельный контур в сложный, в котором к ветви со статической емкостью подключена последовательно часть индуктивности. Такой контур имеет индуктивную составляющую реактивного сопротивления на частотах как ниже частоты параллельного резонанса, так и выше частоты последовательного резонанса, причем частота последовательного резонанса находится выше частоты параллельного резонанса. В результате при выборе резонансной частоты последовательного контура выше рабочей гармоники.на частотах выше частоты последовательногО резонанса в пьезоэлементе также не возникают механические колебания, что обеспечивает повышение моночастотности на высоких номерах механических гармоник,Предлагаемое подключение выходных выводов 3 и 5 пьезоэлемента обеспечивает также повышение его добротности. Это обусловлено тем, что параллельный контур должен иметь емкостное сопротивление на частоте рабочей гармоники и поэтому должен быть расстроен относительно этой частоты. Сопротивление параллельного контура при увеличении величины расстройки уменьшается. Увеличить величину этого комплексного сопротивления на рабочей гармонике пьезоэлемента позволяет предлагаемый сложный параллельный контур, Увеличение сопротивления уменьшает шунтирование пьезоэлемента на рабочей гармонике, что обеспечивает повышение его добротности,Пьезоэлемент реализован на кварцевой пластине АТ-среза диаметром 8 мм на частоте 300 МГц по 11-й гармонике. Гармонические составляющие как на нижних, так и на высших номерах гармоник, кроме рабочей, были полностью подавлены. При этом1737703 Составитель В. ЛитвиновТехред М.Моргентал Корректор О. Кунд Редактор М. Петров аказ 1905 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 добротность предлагаемого пьезоэлементе возросла на 15 - 18 по сравнению с известным.Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение добротности и моночастотности на высших номерах механических гармоник. Формула изобретенияПьезоэлемент пьезоэлектрического резонатора, содержащий пьезоэлектрическую пластину с размещенными на ее главных гранях в центральной области возбуждающими электродами, первый из которых соединен с первым выходным выводом, второй выходной вывод и выполненную в виде пленочного проводника катушку индуктивности, первый и второй участки которой размещены соответственно в периферийных областях главных граней пьезоэлектрической пластины и соединены через ее торцовую грань, а выводы катушки индуктивности соединены с возбуждающими 5 электродами, отличающийся тем,что,с целью повышения добротности и моночастотности на высоких номерах механических гармоник, второй выходной вывод соединен с катушкой индуктивности, при 10 этом соотношение величин индуктивностейучастка катушки индуктивности, размещенного между вторым возбуждающим электродом и вторым выходным выводом, и. участка катушки индуктивности, размещен ного между первым возбуждающим электродом и вторым выходным выводом, выбрано меньшим единицы.