1、Januar 2006DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDEPreisgruppe 15DIN Deutsches Institut f r Normung e.V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS
2、 31.140HDeutsche Fassung EN 610192:2005Surface acoustic wave (SAW) resonators Part 2: Guide to the use (IEC 610192:2005);German version EN 610192:2005Rsonateurs ondes acoustiques de surface (OAS) Partie 2: Guide d emploi (CEI 610192:2005);Version allemande EN 610192:2005Alleinverkauf der Normen durc
3、h Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz f rDIN EN 610192:199803Siehe jedoch Beginn der G ltigkeitwww.beuth.deGesamtumfang 29 SeitenDIN EN 61019-2:2006-01 2 Beginn der Gltigkeit Die von CENELEC am 2005-06-01 angenommene EN 61019-2 gilt als Norm ab 2006-01-01. Daneben darf DIN EN 61019-2:1998-03 noch
4、bis 2008-06-01 angewendet werden. Nationales Vorwort Vorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN EN 61019-2:2004-11. Fr die vorliegende Norm ist das nationale Arbeitsgremium K 642 Piezoelektrische Bauteile zur Frequenz-stabilisierung und -selektion der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Info
5、rmationstechnik im DIN und VDE zustndig. Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom TC 49 Piezoelectric and dielectric devices for frequency control and selection erarbeitet. Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zu dem auf der IEC-Website unter http:/webstore.iec.ch
6、mit den Daten zu dieser Publikation angegebenen Datum (maintenance result date) unverndert bleiben soll. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folgeausgabe ersetzt oder gendert. Fr den Fall einer undatierten Verweisung
7、im normativen Text (Verweisung auf eine Norm ohne Angabe des Ausgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich die Verweisung auf die jeweils neueste gltige Ausgabe der in Bezug genommenen Norm. Fr den Fall einer datierten Verweisung im normativen Te
8、xt bezieht sich die Verweisung immer auf die in Bezug genommene Ausgabe der Norm. Der Zusammenhang der zitierten Normen mit den entsprechenden Deutschen Normen ergibt sich, soweit ein Zusammenhang besteht, grundstzlich ber die Nummer der entsprechenden IEC-Publikation. Beispiel: IEC 60068 ist als EN
9、 60068 als Europische Norm durch CENELEC bernommen und als DIN EN 60068 ins Deutsche Normenwerk aufgenommen. nderungen Gegenber DIN EN 61019-2:1998-03 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Alle Abschnitte in dieser Norm wurden komplett berarbeitet. Frhere Ausgaben DIN EN 61019-2: 1998-03 EUROPIS
10、CHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EN 61019-2 Juni 2005 ICS 31.140 Ersatz fr EN 61019-2:1997Deutsche Fassung Oberflchenwellenresonatoren (OFW-Resonatoren) Teil 2: Leitfaden fr die Anwendung (IEC 61019-2:2005) Surface acoustic wave (SAW) resonators Part 2: Guide to the use (IEC 61019-2:2005)
11、Rsonateurs ondes acoustiques de surface (OAS) Partie 2: Guide demploi (CEI 61019-2:2005) Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2005-06-01 angenommen. Die CENELEC-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Euro
12、pischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim Zentralsekretariat oder bei jedem CENELEC-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in dre
13、i offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Zentralsekretariat mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassun
14、gen. CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Schweden, der Schweiz, der Slo
15、wakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. CENELEC Europisches Komitee fr Elektrotechnische Normung European Committee for Electrotechnical Standardization Comit Europen de Normalisation Electrotechnique Zentralsekretariat: rue de Stassart 35
16、, B-1050 Brssel 2005 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten. Ref. Nr. EN 61019-2:2005 DEN 61019-2:2005 2 Vorwort Der Text des Schriftstcks 49/714/FDIS, zuknftige 2. Ausgabe von IEC 61019-2, ausgearbei
17、tet von dem IEC/TC 49 Piezoelectric and dielectric devices for frequency control and selection, wurde der IEC-CENELEC Parallelen Abstimmung unterworfen und von CENELEC am 2005-06-01 als EN 61019-2 angenommen. Diese Europische Norm ersetzt EN 61019-2:1997. Die wesentlichen nderungen gegenber EN 61019
18、-2:1997 sind nachfolgend aufgefhrt: Am Ende von 5.1 wurde die Nutzung der Chipkante als Reflektor eingefgt. Ein Literaturverweis wurde dem Bibliographischen Anhang hinzugefgt; in Tabelle 1 sind die Konstanten fr LiNbO3 (64 Y) hinzugefgt worden; in Tabelle 3 wurden die Abschnitts- bzw. Unterabschnitt
19、snummern gendert, um konsistent zur EN 61019-1:2005 zu sein. Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem die EN auf nationaler Ebene durch Verffentlichung einer identischen nationalen Norm oder durch Anerkennung bernommen werden muss (dop): 2006-03-01 sptestes Datum, zu dem national
20、e Normen, die der EN entgegenstehen, zurckgezogen werden mssen (dow): 2008-06-01 Der Anhang ZA wurde von CENELEC hinzugefgt. Anerkennungsnotiz Der Text der Internationalen Norm IEC 61019-2:2005 wurde von CENELEC ohne irgendeine Abnderung als Europische Norm angenommen. EN 61019-2:2005 3 Inhalt Seite
21、Vorwort .2 Einleitung5 1 Anwendungsbereich.5 2 Normative Verweisungen .5 3 Technische Anforderungen5 4 Grundlagen der OFW-Resonatoren.6 4.1 Grundlegender Aufbau.6 4.2 Funktionsweise.6 5 Eigenschaften des OFW-Resonators 7 5.1 Eigenschaften des Reflektors 7 5.2 Eigenschaften des Resonators 9 5.3 Neben
22、moden13 5.4 Substratwerkstoffe und ihre Eigenschaften .13 5.5 Verfgbare Eigenschaften16 6 Leitfaden fr die Anwendung .18 6.1 Oszillatorschaltungen und Schwingbedingungen 18 6.2 Praktische Anmerkungen fr die Oszillatoranwendungen .20 7 Prfliste fr die Erstellung der Spezifikationen fr OFW-Resonatoren
23、21 Literaturhinweise 25 Anhang ZA (normativ) Normative Verweisungen auf internationale Publikationen mit ihren entsprechenden europischen Publikationen27 Bild 1 Anordnung eines Eintor-OFW-Resonators6 Bild 2 Anordnung eines Zweitor-OFW-Resonators .6 Bild 3 Bild der stehenden Welle und Energieverteilu
24、ng der OFW.7 Bild 4 Anordnungen des Gitterreflektors .8 Bild 5 Frequenzgang des Gesamtreflexionsfaktors fr den Gitterreflektor .9 Bild 6 bliche Frequenzkennlinie fr einen in Reihe in eine bertragungsleitung eingefgten Eintor-OFW-Resonator .10 Bild 7 Ersatzschaltung fr einen Eintor-Resonator .10 Bild
25、 8 Frequenzgang fr den Reihen-Ersatzwiderstand Re, die Reihen-Ersatzreaktanz Xeund Xe/Re.11 Bild 9 Kennlinie der Einfgungsdmpfung und der Nebenresonanz fr einen Zweitor-Resonator.11 Bild 10 Ersatzschaltung fr den Zweitor-Resonator12 Bild 11 Frequenz-Temperatur-Kennlinien fr verschiedene bliche Werks
26、toffe und ihre Schnittwinkel .15 Bild 12 Oszillator mit 100-MHz-Eintor-OFW-Resonator19 Bild 13 Oszillator mit einem 600-MHz-Zweitor-OFW-Resonator.20 EN 61019-2:2005 4 Tabelle 1 Eigenschaften von Einkristall-Substratwerkstoffen. 16 Tabelle 2 bliche Eigenschaften fr verfgbare Eintor-OFW-Resonatoren bi
27、s etwa 600 MHz. 17 Tabelle 3 Prfliste . 22 EN 61019-2:2005 5 Einleitung In diesem Teil der IEC 61019 werden praktische Hinweise fr die Anwendung von OFW-Resonatoren in der Telekommunikation, in Funkeinrichtungen und Konsumprodukten gegeben. Hinsichtlich allgemeiner Angaben, von Normwerten und Prfbed
28、ingungen wird auf IEC 61019-1 verwiesen. Diese OFW-Resonatoren zeichnen sich durch kleines Volumen, geringes Gewicht, Abgleichfreiheit und hohe Stabilitt aus. Auerdem erstreckt sich die Arbeitsfrequenz der OFW-Resonatoren ber den VHF- und UHF-Bereich. Dieser Teil der IEC 61019 entspricht dem allgeme
29、in von Anwendern und Herstellern geuerten Wunsch nach einem Leitfaden fr die Anwendung von OFW-Resonatoren, der es ermglicht, die Vorteile dieser Resonatoren auf die bestmgliche Weise zu nutzen. Zu diesem Zweck werden in diesem Leitfaden allgemeine und grundlegende Eigenschaften erlutert. 1 Anwendun
30、gsbereich OFW-Resonatoren werden heute auf breiter Basis in einer Vielfalt von Anwendungen, wie z. B. in HF-Wand-lern fr Videorecorder, Empfangsoszillatoren fr Kabelfernsehen, Messgerten und Fernsteuerungen usw. verwendet. Obwohl OFW-Resonatoren auch in Schmalbandfiltern eingesetzt werden, beschrnkt
31、 sich ihr Anwendungsbereich in diesem Teil von IEC 61019 auf OFW-Resonatoren fr Oszillatoren. Es ist nicht das Ziel dieses Leitfadens, die Theorie zu erklren oder zu versuchen, alle Mglichkeiten zu be-handeln, die sich in praktischen Fllen ergeben knnen. Dieser Leitfaden soll vielmehr die Aufmerksam
32、keit auf einige grundlegende Fragen lenken, die der Anwender in Erwgung ziehen sollte, bevor er einen OFW-Resonator fr eine neue Anwendung bestellt. Dadurch soll der Anwender vor einem unbefriedigenden Einsatz bewahrt werden. Spezifikationen wie in der IEC-Norm, von der dieser Leitfaden ein Teil ist
33、, sowie nationale Spezifikationen oder von Herstellern verffentlichte Bauartspezifikationen geben die verfgbaren Kombinationen von Reso-nanzfrequenz, Gte, dynamischem Widerstand, Parallelkapazitt etc. an. Diese Angaben beziehen sich auf einen weiten Bereich von OFW-Resonatoren mit genormten Eigensch
34、aften. Es kann nicht nachdrcklich ge-nug betont werden, dass der Anwender wo immer mglich seine OFW-Resonatoren mit genormten Eigen-schaften auswhlen sollte, auch wenn die Verwendung von genormten Resonatoren geringfgige nderungen seiner Schaltung erforderlich macht. Dies gilt insbesondere fr die Wa
35、hl der Nennfrequenz. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlieli
36、ch aller nderungen). IEC 61019-1:2004, Surface acoustic wave (SAW) resonators Part 1: Generic specification IEC 61019-3:1991, Surface acoustic wave (SAW) resonators Part 3: Standard outlines and lead connections 3 Technische Anforderungen Der Anwender ist in erster Linie daran interessiert, dass die
37、 Eigenschaften des Resonators bestimmten Anforderungen gengen sollten. Die Auswahl von Schwingkreisen und OFW-Resonatoren, die diese Anforderungen erfllen, sollte zwischen Anwender und Hersteller vereinbart werden. Die Eigenschaften von Resonatoren werden blicherweise durch Resonanzfrequenz, dynamis
38、chen Wider-stand, Gte und Parallelkapazitt (fr den Eintor-Resonator) sowie Mittenfrequenz, Einfgungsdmpfung, Arbeits- und Leerlaufgte, Eingangskapazitt und Ausgangskapazitt (fr den Zweitor-Resonator) gekenn-EN 61019-2:2005 6 zeichnet. Ein genormtes Verfahren fr die Messung der Resonatoreigenschaften
39、 wird in 8.5 und 8.6 der IEC 61019-1 beschrieben. Die Festlegungen mssen zwischen der niedrigsten und der hchsten Temperatur des festgelegten Betriebstemperaturbereichs sowie vor und nach Umgebungsprfungen eingehalten werden. 4 Grundlagen der OFW-Resonatoren 4.1 Grundlegender Aufbau OFW-Resonatoren
40、bestehen aus Interdigitalwandlern (IDT) und Gitterreflektoren auf der Oberflche eines piezoelektrischen Substrats. Meist sind die Gitterreflektoren aus einer dnnen Metallschicht (wie z. B. Al, Au) hergestellt, in manchen Fllen mit periodischen Nuten. Der Chip ist mit einem Klebstoff in ein dichtes G
41、ehuse eingeklebt und der IDT durch Drhte elektrisch mit den Anschlussklemmen verbunden. Es gibt zwei Bauarten von OFW-Resonatoren. Die eine ist der Eintor-OFW-Resonator. Die andere ist der Zweitor-OFW-Resonator. Beim Eintor-OFW-Resonator befindet sich nur ein IDT zwischen zwei Reflektoren, wie in Bi
42、ld 1 dargestellt. Der Zweitor-OFW-Resonator hat nach Bild 2 zwei IDTs zwischen zwei Reflektoren. In den Bildern bedeutet leffdie Lnge des Resonatorhohlraums nach 5.2 c). Bild 1 Anordnung eines Eintor-OFW-Resonators Bild 2 Anordnung eines Zweitor-OFW-Resonators 4.2 Funktionsweise Die Resonanzerschein
43、ung bei OFW-Resonatoren wird erzielt, indem die Schwingungsenergie der akustischen Oberflchenwelle in den Grenzen der Gitterreflektoren eingeschlossen wird. Die durch ein elektrisches Wechselfeld zwischen den Elektrodenfingern des IDT angeregte OFW breitet sich, vom IDT ausgehend, in den Auenbereich
44、 aus und wird von den Gitterreflektoren zurckgeworfen. EN 61019-2:2005 7 Die Gitterreflektoren bertragen die Strung infolge der Unstetigkeiten von elektrischer und mechanischer Impedanz auf die OFW. Wenn die OFW auf solche Gitterreflektoren trifft, wandelt sie sich allmhlich in eine reflektierte Wel
45、le um. Obwohl der Betrag der Strung je Reflektorelement sehr klein sein kann, reflektiert eine groe Anzahl derartiger periodisch angeordneter Elemente die OFW in Phase, so dass die kohrente Refle-xion ihren Hchstwert annimmt. Diese Gitteranordnungen knnen einen effektiven Rand fr die Reflexion bilde
46、n, so dass sich zwischen den Reflektoren eine stehende Welle ausbildet, die zu einer Resonanz mit sehr hoher Gte Q fhrt. Bild 3 zeigt die Verschiebungsverteilung dieser stehenden Welle fr einen Eintor-OFW-Resonator. Wie aus dem Bild ersichtlich wird, ist die Energie der OFW nahe der IDT-Mitte am grt
47、en und fllt zu den Rndern des Gitter-reflektors hin allmhlich ab. Die Resonanzfrequenz frwird angenhert bestimmt durch: fr vs/(2d) = vs/0Dabei ist: vsdie Ausbreitungsgeschwindigkeit der OFW; d der Abstand der Elektrodenmitten; 0die Wellenlnge der OFW bei der Mittenfrequenz des Sperrbereichs. Bild 3
48、Bild der stehenden Welle und Energieverteilung der OFW 5 Eigenschaften des OFW-Resonators 5.1 Eigenschaften des Reflektors Der Reflektor von OFW-Resonatoren besteht aus einer periodisch angeordneten Konfiguration von Reflexionselementen, dem Gitterreflektor. Wie die Querschnitte nach Bild 4 zeigen,
49、sind folgende Elemente fr die Anordnung mglich: a) Metallstreifen oder Isolatorstege; b) Nuten; c) ionenimplantierte oder metalldiffundierte Streifen. Zum Beispiel hat ein Aluminiumstreifen auf ST-Quarz mit einer Dicke h von 1 % der Wellenlnge (h/0) und einer Breite w der halben rumlichen Periode (w = d/2 = 0/4) einen kleinen Reflex
