Высокочастотный кварцевый резонатор

 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в технике кварцевой стабилизации частоты. Цель - расширение рабочего диапазона частот за счет уменьшения влияния диэлектрического держателя на резонансный промежуток кварцевого резонатора. Кварцевый резонатор содержит пьезоэлектрическую пластину 1, диэлектрические держатели 2, вкладыши 3, пленочные электроды 4 и элементы 5 акустической развязки. Диэлектрические держатели 2 выполнены из материала с малой диэлектрической проницаемостью, а вкладыши 3 выполнены из материала с высокой диэлектрической проницаемостью. 1 ил.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в технике стабилизации частоты, в частности при разработке кварцевых резонаторов. Целью изобретения является расширение рабочего диапазона частот. На чертеже представлена конструкция высокочастотного кварцевого резонатора. Кварцевый резонатор содержит пьезоэлектрическую пластину 1 диэлектрические держатели 2, вкладыши 3, пленочные электроды 4 и элементы 5 акустической развязки. Пьезоэлектрическая пластина 1 жестко закреплена между двумя диэлектрическими держателями 2, выполненными из материала с малой диэлектрической проницаемостью. Каждый из держателей снабжен сквозным отверстием, в котором установлен вкладыш 3, выполненный из диэлектрического материала с высокой диэлектрической проницаемостью. Пленочные электроды 4 нанесены с наружной стороны вкладышей 3, форма которых соответствует контуру пленочных электродов. Активная область пьезоэлектрической пластины 1 акустически изолирована от периферийной области с помощью прорезей, являющихся элементами 5 акустической развязки. Кварцевый резонатор работает следующим образом. Под действием переменного электрического напряжения, прикладываемого к пленочным электродам 4, вследствие обратного пьезоэффекта происходит деформация активной области пьезоэлектрической пластины 1. При совпадении частоты колебаний электрического поля с резонансной частотой акустических колебаний пьезоэлектрическая пластина 1 резонатора проявляет резонансные свойства. Выбор величины диэлектрической проницаемости материалов вкладышей и держателей соответственно из условий ε₁ где t₁ средняя толщина вкладыша, м; t₂ толщина держателя на участке, прилегающем к вкладышу, м; t_п толщина пьезоэлемента в активной области, м; ε₂ - диэлектрическая проницаемость соответственно материалов вкладышей и держателей, Ф/м, обеспечивает эквивалентное последовательное подключение к резонатору конденсатора с величиной емкости, как минимум на порядок превышающей его статическую емкость, что соответствует малой величине расстройки кварцевого резонатора и большому резонансному промежутку. В то время как в известных устройствах размещение пленочных электродов на наружной стороне диэлектрических держателей, выполненных из кварца, эквивалентно последовательному подключению к кварцевому резонатору конденсатора с величиной емкости, соизмеримой с его статической емкостью, что соответствует значительно большим расстройкам кварцевого резонатора и, следовательно, уменьшению его резонансного промежутка. Расширение резонансного промежутка данного кварцевого резонатора по сравнению с известным устройством обуславливает расширение его рабочего диапазона в сторону верхних частот.

Формула изобретения

Высокочастотный кварцевый резонатор, содержащий пьезоэлектрическую пластину, размещенную между двумя диэлектрическими держателями, внешний контур торцевой грани каждого из которых совпадает с внешним контуром торцевой грани пьезоэлектрической пластины, а их внешние боковые грани параллельны между собой, пленочные электроды, каждый из которых размещен на внешней боковой грани соответствующего держателя соосно с другим, и элементы акустической развязки, размещенные на пьезоэлементе вдоль контура соединения его с держателем, отличающийся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона частот, в каждом из держателей в подэлектродной области соосно с пленочным электродом выполнено сквозное цилиндрическое отверстие, в котором расположен вкладыш из диэлектрического материала с высокой диэлектрической проницаемостью, торцевая грань каждого на которых жестко соединена с внутренней поверхностью сквозного отверстия, при этом контур поперечного сечения вкладыша соответствует контуру пленочного электрода, а диэлектрические проницаемости материалов вкладышей и держателей выбраны соответственно из выражений

где ε₁ и ε₂ диэлектрическая проницаемость материалов соответственно вкладышей и держателя, Ф/м;
t₁ средняя толщина вкладыша, м;
t₂ толщина держателя на участке, прилегающем к вкладышу, м;
t_п средняя толщина пьезоэлемента в подэлектродной области, м.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2