Mass-loading effect on parameters of quartz and langasite resonators: recent results

Abstract

This paper presents some of the more relevant results concerning the mass-loading influence on quartz resonators and monolithic filter characteristics, and recent experimental results about the mass-loading effect on electrical parameters of langasite resonators. Based on the Ballato's transmission-line analogs of the trapped-energy resonators vibrating in thickness-shear mode, the mass-loading effect on resonator characteristics was studied. The effective mass-loading, motional inductance and quality factor of quartz and langasite resonators, as a function of harmonic order for various electrode parameters, were computed. In the frame of the Tiersten's analysis of monolithic structure, the theoretical calculations of the coupling coefficient of two-pole quartz and langasite monolithic filters as a function of mass-loading were performed. The analysis of the results shows that the mass-loading influence on characteristics of langasite resonators and monolithic filters is lower than on those of the quartz devices. Influence de l'effet de surcharge massique sur les caractéristiques des résonateurs en quartz et en langasite: résultats récents. Cet article présente quelques résultats importants concernant l'influence de l'effet de surcharge massique sur les caractéristiques des résonateurs à quartz et des filtres monolithiques. On discute également de résultats expérimentaux récents concernant l'influence de la surcharge massique sur les paramètres électriques des résonateurs en langasite. L'effet de surcharge massique est ètudié dans le cadre de la théorie de Ballato basée sur l'analogie entre une ligne de transmission et un résonateur à énergie piégée qui vibre en mode de cisaillement d'épaisseur. On a calculé l'influence effective de la surcharge massique, l'inductance et le facteur de qualité des résonateurs en quartz et en langasite en fonction de l'ordre de l'harmonique pour différents paramètres d'électrode. Dans le cadre de l'analyse de Tiersten de la structure monolithique, les calculs théoriques du coefficient de couplage ont été faits pour les filtres monolithiques en quartz et en langasite en fonction de la surcharge massique. L'analyse de ces résultats montre que l'influence de cet effet sur les caractéristiques des résonateurs et des filtres monolithiques en langasite est moindre que dans le cas des dispositifs à base de quartz.