JP3346877B2 - チャープ式ｓａｗスペクトル拡散変復調器、これを用いた通信装置及びシステム、チャープ信号の多重化方法、多重化チャープ信号からの相関検出方法並びにチャープ式ｓａｗスペクトル拡散変復調器の構成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面弾性波（ＳＡＷ）
マッチドフィルタを用いてスペクトル拡散変調信号をス
ペクトル拡散復調するＳＡＷスペクトル拡散復調器に関
し、特にこれを改良して得られるチャープ式ＳＡＷスペ
クトル拡散変復調器に関する。本発明は、さらに、この
チャープ式ＳＡＷスペクトル拡散変復調器を用いて構成
されるチャープ式スペクトル拡散通信装置や、このチャ
ープ式スペクトル拡散通信装置を用いて構成されるスペ
クトル拡散通信システムに関する。そして、本発明は、
本発明のチャープ式ＳＡＷスペクトル拡散変復調器の構
成方法に関する。加えて、本発明は、本発明のチャープ
式ＳＡＷスペクトル拡散変復調器を用いてチャープ信号
を多重化し、また多重化されたチャープ信号から分離し
ながら相関を検出する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】スペクトル拡散方式は、信号の秘匿性が
高くかつ他の信号源からの干渉に強い無線通信方式であ
る。スペクトル拡散方式としてはいくつかの方式が知ら
れているが、例えば直接変調方式においては、送信機に
搭載される符号変調器により送信信号が位相変調され、
受信機に搭載される符号復調器により受信信号が復調さ
れる。この変復調（スペクトル拡散変復調）の際に用い
られる符号は擬似雑音（ＰＮ）符号と呼ばれ、この符号
により変調を行うことで送信信号のスペクトル分布が拡
散する。従って、スペクトル拡散変調が施された送信信
号を他者が受信したとしても、この変調の際に用いたＰ
Ｎ符号を知らない限り復調することができない（信号の
秘匿性）。また、他の信号源から近接した帯域の無線信
号が発せられていても、スペクトルが拡散しているため
その干渉を受けにくい。

【０００３】スペクトル拡散方式の特質のうち信号の秘
匿性は、特に、情報の秘匿が重要な軍事関連通信機器に
おいて重視されている。さらに、この秘匿性に加え、干
渉に強いという特質は、各種民生機器において重視され
ている。第１に、近年では無線システムの高周波化が進
行しており、マルチパス干渉による受信信号品質の劣化
が大きな問題となっている。この問題は、干渉に対して
強いスペクトル拡散方式により緩和乃至解決することが
できる。第２に、周波数資源を有効利用するため他の無
線システムとの無線周波数共用化を実現しようとする場
合、送信信号のスペクトルを拡散させるスペクトル拡散
方式が有効である。

【０００４】スペクトル拡散方式を実施するためには、
送信機に符号変調器（スペクトル拡散変調器）を、受信
機に符号復調器（スペクトル拡散復調器）を、それぞれ
搭載する必要がある。また、このスペクトル拡散変調器
における変調速度は送信すべき信号（データ）の伝送レ
ートに比べ高くしなければならない。さらに、受信機の
スペクトル拡散復調器による復調の速度は、送信機にお
ける変調速度同様、高速でなくてはならない。このよう
な高速処理が必要とされるため、スペクトル拡散変復調
に関連する部品については、データ変復調に関連する部
品以上の配慮が、設計者等に対して求められる。

【０００５】さらに、スペクトル拡散復調器において
は、送信機において使用した符号との同期を獲得する必
要がある。同期を獲得する方法としては、例えば、同期
するまで復調を繰り返す方法や、同期獲得及びスペクト
ル拡散復調を並行して実行する方法がある。しかし、こ
れらの方法においては、同期獲得に時間を必要とすると
いう問題点や、受信機の構成が複雑となるという問題点
がある。特に、スペクトル拡散変調信号を多重化して伝
送する際には、その回路構成はより一層複雑化する。

【０００６】この種の問題を発生させないスペクトル拡
散復調器としては、ＳＡＷコンボルバを用いた構成があ
る。すなわち、スペクトル拡散変調器において使用した
符号と同一の符号を時間反転してＳＡＷコンボルバに入
力し、受信した信号との相関を求め、相関値がピークと
なったときにデータを復調する方法により、上述した問
題を発生させずにスペクトル拡散復調することができ
る。しかし、このような構成を使用する場合、スペクト
ル拡散変調器において使用した符号を時間反転した符号
が必要になる。また、ＳＡＷコンボルバの効率はさほど
よくなく、挿入損失が大きい。

【０００７】スペクトル拡散復調器の他の構成として
は、ＳＡＷマッチドフィルタを用いた構成がある。すな
わち、スペクトル拡散変調された送信信号の周波数スペ
クトルに対して複素共役の周波数応答を有するフィルタ
（マッチドフィルタ）をＳＡＷ遅延線を用いて実現す
る。このフィルタに受信信号を入力することにより、Ｓ
ＡＷマッチドフィルタの構成により定まる信号（電極）
パターンと受信信号との相関が得られ、この相関がピー
クとなるタイミング（位相）を検出することにより、受
信信号をスペクトル拡散復調することができる。このよ
うな構成を用いた場合、ＳＡＷコンボルバのように時間
反転した符号は必要でなく、また挿入損失も比較的良好
である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＳＡＷマッチ
ドフィルタを用いてスペクトル拡散復調を行う場合、こ
のフィルタを、スペクトル拡散変調された送信信号の周
波数スペクトルに応じて設計しなければならない。すな
わち、ＳＡＷマッチドフィルタの特性は、スペクトル拡
散変調器で使用した符号に応じて設計しなければならな
い。

【０００９】また、ＳＡＷマッチドフィルタの温度特性
は、そのシステムが使用される温度範囲内全域に亘って
安定でなければならず、この安定性は環境温度基準で絶
対的に得られなければならない。

【００１０】さらに、事務所内に配設されるローカルエ
リアネットワーク（ＬＡＮ）のように双方向通信が必要
となる場合、例えばサーバとクライアントの間でスペク
トル拡散通信を行おうとすると、各機器にスペクトル拡
散変調器とスペクトル拡散復調器を共に搭載しなければ
ならなくなり、装置構成の大型化や複雑化、ひいてはコ
ストデメリットが生じてしまう。

【００１１】そして、スペクトル拡散変調信号又は復調
信号として、時間と共にその周波数が変化する信号であ
るチャープ信号を使用しようとしても、良好なチャープ
信号を得ることは難しかった。すなわち、従来知られて
いるいずれのスペクトル拡散変調器においても、その周
波数が滑らかに時間変化するチャープ信号を得ることは
困難である。

【００１２】加えて、チャープ信号を多重化して伝送す
る場合、多重化の対象となる複数のチャープ信号を単一
の信号源から得るのは難しい。つまり、チャープ信号の
周波数時間変化率は高く、このようなチャープ信号を単
一の信号源で複数個発生させるためには、当該信号源に
対して信号の振幅及び位相を正確に再現する性能が要求
される。このような要求に答えるのは、技術的には多く
の場合困難である。そのため、チャープ信号を多重化し
て伝送するためには、チャープ信号を発生させる信号源
を複数個設け、その出力を加算する必要があるが、これ
は回路コストの増加を招くと共に、各信号源の特性不一
致による信号特性の劣化を招く原因となる。

【００１３】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、第１に、送信機に
搭載されるスペクトル拡散変調器と受信機に搭載される
スペクトル拡散復調器を、全く同一の構成を有するＳＡ
Ｗ電極を用いて実現することを可能にし、これにより、
スペクトル拡散復調器の特性をスペクトル拡散変調器の
特性と容易に適合させることを目的とする。第２に、温
度特性の安定性を環境温度基準で絶対的に確保する必要
をなくし送信機と受信機の温度差（相対温度）を基準と
して確保するのみでよくすることにより、より広い温度
範囲で使用可能にすることを目的とする。第３に、スペ
クトル拡散変調器及びスペクトル拡散復調器を単一の部
品として構成することにより、例えばスペクトル拡散を
伴う双方向通信を行うシステムのように単一の機器にス
ペクトル拡散変調器及びスペクトル拡散復調器を共に搭
載しなければならないアプリケーションであっても、当
該機器を小形軽量化可能にすることを目的とする。第４
に、チャープ信号を好適に発生させスペクトル拡散変調
信号として用いることを可能にし、さらにこのスペクト
ル拡散変調信号が搬送しているデータを同一構成・同一
仕様のデバイス上で復調可能にすることを目的とする。
第５に、チャープ信号の多重化を簡素な回路構成かつ良
好な特性で実現する変調器を得ると共に、多重化された
チャープ信号から相関ピークをそれぞれ好適に分離可能
な復調器を得ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のＳＡＷスペクトル拡散変復調器は、
その表面においてＳＡＷを伝搬可能な圧電基板と、上記
表面に構成された入力電極及び出力電極を有し、インパ
ルスが入力電極に入力された場合に出力電極からチャー
プ信号を出力する第１のＳＡＷフィルタと、上記表面に
構成された入力電極及び出力電極を有し、スペクトル拡
散変調された信号が入力電極に入力された場合にこの信
号とチャープ信号との相関を検出する第２のＳＡＷフィ
ルタと、を備え、第１のＳＡＷフィルタの入力電極及び
出力電極のいずれか一方が第２のＳＡＷフィルタの入力
電極及び出力電極のいずれか一方と共通の電極として構
成され、ＳＡＷが第１のＳＡＷフィルタ側に送波又は受
波するのかそれとも第２のＳＡＷフィルタ側に送波又は
受波するのかの相違により生じる当該共通の電極の周波
数特性の複素共役性を用い、単一の圧電基板上でチャー
プ信号の生成及び相関検出を行うことを特徴とする。

【００１５】また、本発明のＳＡＷスペクトル拡散変復
調器は、第１のＳＡＷフィルタの出力電極と第２のＳＡ
Ｗフィルタの入力電極を共通電極とすることを特徴とす
る。すなわち、本発明のＳＡＷスペクトル拡散変復調器
の第１の構成は、その表面においてＳＡＷを伝搬可能な
圧電基板と、上記表面に形成され、インパルスの入力に
応じＳＡＷを発生させ圧電基板上の所定方向にこのＳＡ
Ｗを送波する入力電極と、上記表面において入力電極か
ら見て上記所定方向に第１の所定距離隔てて形成され、
入力電極によって送波されたＳＡＷを受波した場合にこ
れをチャープ信号に変換して出力する特性を有すると共
に、スペクトル拡散変調信号の入力に応じＳＡＷを発生
させ圧電基板上で入力電極と逆の方向に送波する共通電
極と、上記表面において共通電極から見て入力電極と逆
の方向に第２の所定距離隔てて形成され、共通電極によ
って送波されたＳＡＷを受波した場合に共通電極に入力
されたスペクトル拡散変調信号と上記チャープ信号との
相関を示す信号を出力する特性を有する出力電極と、を
備え、ＳＡＷを入力電極側から受波するのかそれとも出
力電極側に送波するのかの相違により生じる共通電極の
周波数特性の複素共役性を用い、単一の圧電基板上でチ
ャープ信号の生成及び相関検出を行うことを特徴とす
る。

【００１６】また、本発明のＳＡＷスペクトル拡散変復
調器は、第１のＳＡＷフィルタの出力電極と第２のＳＡ
Ｗフィルタの出力電極を共通電極とすることを特徴とす
る。すなわち、本発明のＳＡＷスペクトル拡散変復調器
の第２の構成は、その表面においてＳＡＷを伝搬可能な
圧電基板と、上記表面に形成され、インパルスの入力に
応じＳＡＷを発生させ圧電基板上の第１の所定方向にこ
のＳＡＷを送波する第１の入力電極と、上記表面におい
て第１の入力電極から見て上記第１の所定方向に形成さ
れ、スペクトル拡散変調信号の入力に応じＳＡＷを発生
させ圧電基板上で上記第１の所定方向と逆の第２の所定
方向にこのＳＡＷを送波する第２の入力電極と、上記表
面において第１の入力電極から見て上記第１の所定方向
に第１の所定距離隔ててかつ第２の入力電極から見て上
記第２の所定方向に第２の所定距離隔てて形成され、第
１の入力電極によって送波されたＳＡＷを受波した場合
にこれをチャープ信号に変換して出力する特性を有する
と共に、第２の入力電極によって送波されたＳＡＷを受
波した場合に上記スペクトル拡散変調信号と上記チャー
プ信号との相関を示す信号を出力する特性を有する共通
電極と、を備え、ＳＡＷを第１の入力電極側から受波す
るのかそれとも第２の入力電極側から受波するのかの相
違により生じる共通電極の周波数特性の複素共役性を用
い、単一の圧電基板上でチャープ信号の生成及び相関検
出を行うことを特徴とする。

【００１７】また、本発明のＳＡＷスペクトル拡散変復
調器は、第１のＳＡＷフィルタの入力電極と第２のＳＡ
Ｗフィルタの入力電極を共通電極とすることを特徴とす
る。すなわち、本発明のＳＡＷスペクトル拡散変復調器
の第３の構成は、その表面においてＳＡＷを伝搬可能な
圧電基板と、上記表面に形成され、インパルスの入力に
応じＳＡＷを発生させ圧電基板上の第１の所定方向にこ
のＳＡＷを送波する一方でスペクトル拡散変調信号の入
力に応じＳＡＷを発生させ圧電基板上で上記第１の所定
方向と逆の第２の所定方向にこのＳＡＷを送波する共通
電極と、上記表面において共通電極から見て上記第１の
所定方向に第１の所定距離隔てて形成され、共通電極に
よって上記第１の所定方向に送波されたＳＡＷを受波し
た場合にこれをチャープ信号に変換して出力する特性を
有する第１の出力電極と、上記表面において共通電極か
ら見て上記第２の所定方向に第２の所定距離隔てて形成
され、共通電極によって上記第２の所定方向に送波され
たＳＡＷを受波した場合に上記スペクトル拡散変調信号
と上記チャープ信号との相関を示す信号を出力する特性
を有する第２の出力電極と、を備え、ＳＡＷを第１の出
力電極側に送波するのかそれとも第２の出力電極側に送
波するのかの相違により生じる共通電極の周波数特性の
複素共役性を用い、単一の圧電基板上でチャープ信号の
生成及び相関検出を行うことを特徴とする。

【００１８】本発明のチャープ式ＳＡＷスペクトル拡散
変復調器は、さらに、入力されるインパルスの時間間隔
が、生成されるチャープ信号の持続時間以下であること
を特徴とする。

【００１９】本発明のチャープ式ＳＡＷスペクトル拡散
変復調器は、入力されるインパルスの時間間隔が、可変
であることを特徴とする。

【００２０】本発明のチャープ式ＳＡＷスペクトル拡散
変復調器は、入力されるスペクトル拡散変調された信号
が、複数のチャープ信号を多重化した信号であることを
特徴とする。

【００２１】本発明のスペクトル拡散通信装置は、本発
明のＳＡＷスペクトル拡散変復調器と、送信すべきデー
タによって変調されたインパルスをＳＡＷスペクトル拡
散変復調器に入力する手段と、ＳＡＷスペクトル拡散変
復調器から出力されるチャープ信号をスペクトル拡散変
調信号として送信出力する手段と、を備えることを特徴
とする。

【００２２】本発明のスペクトル拡散通信装置は、本発
明のＳＡＷスペクトル拡散変復調器と、データを搬送し
ておりチャープ信号によりスペクトル拡散変調されてい
る信号を受信し、ＳＡＷスペクトル拡散変復調器に入力
する手段と、ＳＡＷスペクトル拡散変復調器によって検
出される相関がピークとなるタイミングに従いデータを
再生する手段と、を備えることを特徴とする。

【００２３】本発明のスペクトル拡散通信システムは、
チャープ信号をスペクトル拡散変調信号として送信する
本発明のスペクトル拡散通信装置と、チャープ信号によ
りスペクトル拡散変調された信号を受信する本発明のス
ペクトル拡散通信装置と、を有することを特徴とする。

【００２４】本発明のチャープ信号多重化方法は、本発
明のＳＡＷスペクトル拡散変復調器に対し、生成される
チャープ信号の持続時間以下の時間間隔で一連のインパ
ルスを入力することにより、多重化されたチャープ信号
を発生させることを特徴とする。

【００２５】本発明の多重化チャープ信号からの相関検
出方法は、本発明の方法により多重化されたチャープ信
号をスペクトル拡散変調された信号として請求項１乃至
４記載のＳＡＷスペクトル拡散変復調器に入力すること
により、当該多重化されたチャープ信号それぞれについ
て相互に分離しながら相関を検出することを特徴とす
る。

【００２６】そして、本発明のＳＡＷスペクトル拡散変
復調器構成方法は、第１のＳＡＷフィルタの入力電極か
ら送波されたＳＡＷが第１のＳＡＷフィルタの出力電極
によって受波された場合に、入力電極を励振したインパ
ルスをスペクトル拡散したチャープ信号が得られるよ
う、第１のＳＡＷフィルタの入力電極及び出力電極のパ
ターンを定め、第２のＳＡＷフィルタの入力電極から送
波されたＳＡＷが第２のＳＡＷフィルタの出力電極によ
って受波された場合に、入力電極を励振したスペクトル
拡散変調信号をパルス圧縮した信号が得られるよう、第
１のＳＡＷフィルタの入力電極及び出力電極のいずれか
一方を第２のＳＡＷフィルタの入力電極及び出力電極の
いずれか一方と兼用される共通電極として用いつつ、第
２のＳＡＷフィルタの入力電極及び出力電極のパターン
及びその配置間隔を定め、その表面においてＳＡＷを伝
搬可能な圧電基板の当該表面に、第１のＳＡＷフィルタ
及びで第２のＳＡＷフィルタを構成する合計３個の電極
を、定めた配置間隔及びパターンで形成することによ
り、本発明のＳＡＷスペクトル拡散変復調器を構成する
ことを特徴とする。

【００２７】

【作用】本発明のＳＡＷスペクトル拡散変復調器におい
ては、単一の圧電基板上に第１及び第２のＳＡＷフィル
タが構成される。そのうち第１のＳＡＷフィルタはスペ
クトル拡散変調信号たるチャープ信号を発生させるため
のフィルタであり、第２のＳＡＷフィルタは、スペクト
ル拡散変調信号とチャープ信号の相関ピークを検出する
ためのフィルタ（通常はマッチドフィルタ）である。す
なわち、第１のＳＡＷフィルタの入力電極にインパルス
が入力されると、このフィルタの出力電極からは、チャ
ープ信号が出力される。また、第２のＳＡＷフィルタの
入力電極にスペクトル拡散変調された信号（スペクトル
拡散変調信号）が入力されると、このフィルタの出力電
極からは、スペクトル拡散変調信号とチャープ信号との
相関を示す信号が出力される。各電極は、このような作
用が生じるよう設計される。

【００２８】本発明においては、第１のＳＡＷフィルタ
の入力電極及び出力電極のうちいずれか一方と第２のＳ
ＡＷフィルタの入力電極及び出力電極のうちいずれか一
方が、共通の電極として構成される。すなわち、共通電
極に係るＳＡＷの伝搬方向は２方向（第１の方向及び第
２の方向）存在しており、共通電極の周波数特性は第１
の方向と第２の方向とで互いに複素共役であるから、第
１のＳＡＷフィルタと第２のＳＡＷフィルタは、前者に
よりチャープ信号生成を、後者によりパルス圧縮を、そ
れぞれ実現するよう構成できる。

【００２９】従って、本発明のＳＡＷスペクトル拡散変
調器を用いることにより、送信機と受信機において時間
遅延を除き複素の共役の特性でチャープ信号生成及びパ
ルス圧縮を実行することが可能になり、スペクトル拡散
復調特性がスペクトル拡散変調特性と適合する。また、
同一の圧電基板上においてチャープ信号の生成とパルス
圧縮（相関検出）が行われるため、温度特性の安定性を
環境温度基準で絶対的に確保する必要がなくなり、送信
機と受信機の温度差（相対温度）を基準として確保する
のみでよくなるから広い温度範囲で使用可能となると共
に、水晶基板を使用する必要がなくなり挿入損失が低減
される。さらに、スペクトル拡散変調器及びスペクトル
拡散復調器が単一の部品として構成されるため、スペク
トル拡散を伴う双方向通信を行うシステムのように単一
の機器にスペクトル拡散変調器及びスペクトル拡散復調
器を共に搭載しなければならないアプリケーションであ
っても、当該機器を小形軽量化できる。そして、周波数
が滑らかに時間変化するチャープ信号を発生させスペク
トル拡散変調信号として用いることが可能になり、この
スペクトル拡散変調信号復調が搬送しているデータを同
一のデバイス上で復調することが可能になる。

【００３０】なお、入出力を入れ替えてもＳＡＷフィル
タの周波数特性は変化しないため、本発明のＳＡＷスペ
クトル拡散変復調器の構成としては、ａ）第１のＳＡＷ
フィルタの出力電極と第２のＳＡＷフィルタの入力電極
を共通電極とする構成、ｂ）第１のＳＡＷフィルタの出
力電極と第２のＳＡＷフィルタの出力電極を共通電極と
する構成、ｃ）第１のＳＡＷフィルタの入力電極と第２
のＳＡＷフィルタの入力電極を共通電極とする構成の３
種類が可能である。

【００３１】また、本発明は、チャープ信号の多重化に
適用できる。すなわち、本発明においては、さらに、入
力されるインパルスの時間間隔が、生成されるチャープ
信号の持続時間以下に設定され、これにより多重化され
たチャープ信号が得られる。この多重化チャープ信号
は、同一のＳＡＷフィルタによって同一の原理で生成さ
れる信号であるため、互いに揃った特性となる。この結
果、多重化チャープ信号を得るために複数の信号源を用
いまた加算手段を用いることが不要になり、チャープ信
号の多重化が簡素な回路構成かつ良好な特性で実現され
る。逆に、多重化チャープ信号を入力した場合には、各
チャープ信号から相関ピークを分離しながら検出するこ
とが可能である。これは、相関ピークが、インパルスの
時間間隔で分離して得られるためである。また、入力さ
れるインパルスの時間間隔を、例えば通信状況により変
化させれば、スペクトル拡散伝送において伝送されるデ
ータの速度（データレート）を適宜変更できる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。

【００３３】（１）チャープ式ＳＡＷスペクトル拡散変
復調器構成 図１には、本発明の一実施例に係るチャープ式ＳＡＷス
ペクトル拡散変復調器１０１の構成が示されている。こ
の図に示されるチャープ式ＳＡＷスペクトル拡散変復調
器１０１は圧電基板１の同一表面に３種類の電極２〜４
を形成した構成を有している。

【００３４】これらの電極のうちインパルス入力電極２
及び共通電極３は、スペクトル拡散変調信号を発生させ
るＳＡＷフィルタとして構成されている。すなわち、端
子５を介して電極２にインパルスが入力されると、この
インパルスによって電極２が励振され、基板１の表面に
ＳＡＷが発生する。このＳＡＷは電極２から見て図中右
方向と左方向に伝搬する。そのうち、右方向に伝搬した
ＳＡＷは電極３によって受波され、電気信号に変換され
る。ここに、電極２及び／又は３の電極パターン（例え
ば電極幅、電極ピッチ、電極長等のパターン）は、電極
２にインパルスが入力された場合に電極３からチャープ
信号が得られるよう、かつこのチャープ信号の振幅が所
定期間一定となるよう（波形整形機能）、設計されてい
る（電極２及び３の重み付け）。従って、インパルスと
してデータにより変調されているインパルスを入力する
ことにより、データを搬送するチャープ信号が端子６か
ら出力される。このチャープ信号は、インパルスをスペ
クトル拡散した信号であるから、スペクトル拡散変調信
号として送信し得る。端子５及び６は、従って、この図
の素子を通信装置に搭載する際、それぞれ、データによ
って変調されたインパルスの入力端子又はスペクトル拡
散変調信号（チャープ信号）出力端子として用いられ
る。

【００３５】また、共通電極３及び復調信号出力電極４
は、スペクトル拡散変調信号を復調するためのＳＡＷマ
ッチドフィルタを構成している。すなわち、端子６を介
して電極３に信号が入力されると、この信号によって電
極３が励振され、基板１の表面にＳＡＷが発生する。こ
のＳＡＷは電極３から見て図中右方向と左方向に伝搬す
る。そのうち、右方向に伝搬したＳＡＷは電極４によっ
て受波され、電気信号に変換される。ここに、電極３及
び／又は４の電極パターン（例えば電極幅、電極ピッ
チ、電極長等のパターン）は、電極３の電気音響変換に
係る周波数特性が電極２方向と電極４方向とで複素共役
になることを利用して設計されており、電極３にチャー
プ信号が入力された場合には、電極３及び４から構成さ
れるＳＡＷフィルタによって（電極２及び３から構成さ
れるＳＡＷフィルタとは逆に）、このチャープ信号がパ
ルス圧縮され相関ピークが出力される。すなわち、電極
２及び３から構成されるＳＡＷフィルタから得られるチ
ャープ信号を電極３に入力した場合、所定のタイミング
で、当該信号と電極パターンとの相関がピークとなる。
従って、電極３にスペクトル拡散変調信号たるチャープ
信号を入力した場合に電極４から端子７を介して出力さ
れる信号（相関ピーク）に基づき、チャープ信号によっ
て搬送されているデータを再生することができる。端子
６及び７は、従って、この図の素子を通信装置に搭載す
る際、それぞれ、スペクトル拡散変調信号入力端子又は
スペクトル拡散復調信号出力端子として用いられる。

【００３６】作用効果 このように、本実施例によれば、単一の圧電基板１上に
形成した３種類の電極２〜４のうち電極２及び／又は３
に所定の重み付けをすることにより、チャープ信号生成
用のＳＡＷフィルタを構成しているため、電極２及び３
にインパルスを入力することにより周波数が滑らかに時
間変化しかつ波形整形されたチャープ信号をスペクトル
拡散変調信号として得ることができる。また、電極３の
周波数特性が左右の伝搬方向間で複素共役であることを
利用することにより、電極３にスペクトル拡散変調信号
として入力されるチャープ信号をパルス圧縮して相関ピ
ークを得ることを可能にしているため、上述の電極２及
び３から構成されるＳＡＷフィルタにより生成されるチ
ャープ信号からデータを復調可能になる。更には、これ
ら２種類のＳＡＷフィルタは単一の圧電基板１上に形成
されており、かつその一部構成が共用化されているか
ら、小型軽量で温度的にも安定なチャープ式スペクトル
拡散変復調器が得られる。

【００３７】（２）チャープ式スペクトル拡散通信装置構成 図２には、図１に示されるチャープ式ＳＡＷスペクトル
拡散変復調器１０１を用いて構成したチャープ式スペク
トル拡散通信装置２０１の構成が示されている。この図
に示されるチャープ式スペクトル拡散通信装置２０１
は、チャープ式ＳＡＷスペクトル拡散変復調器１０１の
他に、インパルス発生装置１０２、送受信切替器１０
３、送信用ミキサ１０４ａ、受信用ミキサ１０４ｂ、局
部発振器１０５、高周波パワーアンプ１０６、分配器１
０７、アンテナ１０８、ローノイズアンプ１０９及びデ
ータ再生器１１０を有している。

【００３８】インパルス発生装置１０２は、送信すべき
データにより変調されたインパルスを発生させ、チャー
プ式ＳＡＷスペクトル拡散変復調器１０１の端子５を介
して電極２に入力する。電極２はこのインパルスによっ
て圧電基板１の表面を励振し、ＳＡＷを発生させる。発
生したＳＡＷは、電極２と電極３の間隔に相当する時間
の経過後に電極３によって受波される。電極３は、受波
したＳＡＷを電気信号に変換する。得られた信号は、そ
の周波数が時間に対して滑らかに変化するチャープ信号
であり、またこのチャープ信号は波形整形されている。
チャープ信号の振幅が送信すべきデータの１周期内で一
定となるよう、送信側（チャープ信号発生用）ＳＡＷフ
ィルタを設計しておけば、送信すべきデータと同速度で
データ変調された振幅を有するチャープ信号が得られ
る。このチャープ信号（送信用チャープ信号）は、端子
６を介しスペクトル拡散変調信号として送受信切替器１
０３に入力され、さらに送信用ミキサ１０４ａに入力さ
れる。送信用ミキサ１０４ａは、局部発振器１０５によ
って生成される局部発振信号とスペクトル拡散変調信号
とを混合し、無線周波数（ＲＦ）に変換する。高周波パ
ワーアンプ１０６は、ＲＦに変換された信号を電力増幅
し、分配器１０７を介してアンテナ１０８に供給する。
これにより、データを搬送しておりかつスペクトル拡散
変調されている信号が、無線送信される。また、各チャ
ープ信号の振幅はデータの１周期において一定であるか
ら、チャープ信号はミキサ１０４ａ、アンプ１０６の非
直線性の影響を受けにくい。従って、周波数帯域幅の拡
大等の付加的問題点も生じない。

【００３９】逆に、データを搬送しているスペクトル拡
散変調信号（チャープ信号）を他の通信装置から受信し
た場合、まず分配器１０７を介してローノイズアンプ１
０９にこの信号が供給され、ローノイズアンプ１０９に
より低雑音増幅される。低雑音増幅された信号は、受信
用ミキサ１０４ｂによって局部発振信号と混合され、Ｒ
Ｆから中間周波数（ＩＦ）に変換される。ＩＦに変換さ
れた信号は、送受信切替器１０３及び端子６を介して電
極３に入力される。電極３はこの信号によって圧電基板
１の表面にＳＡＷを励振する。発生したＳＡＷは電極３
と電極４の間隔に相当する時間の経過後に電極４によっ
て受波される。電極４は、受波したＳＡＷを電気信号に
変換する。電極３及び４は、電極３の周波数特性が左右
の伝搬方向について複素共役であることを利用して、チ
ャープ信号をパルス圧縮し相関ピークを出力するよう設
計されているため、電極４から得られる信号に基づきデ
ータを再生することができる。この再生は、データ再生
器１１０が行う。

【００４０】作用効果 従って、本実施例に係るチャープ式ＳＡＷスペクトル拡
散変復調器１０１を搭載することにより、事務所内のＬ
ＡＮ等、スペクトル拡散を伴う双方向通信を行うチャー
プ式スペクトル拡散通信装置２０１を、より小形軽量に
することができる。

【００４１】（３）チャープ式スペクトル拡散通信シス
テム 図３には、図２のチャープ式スペクトル拡散通信装置２
０１と、これと同一の構成を有するチャープ式スペクト
ル拡散通信装置２０１´とを有するチャープ式スペクト
ル拡散通信システムの構成が示されている。この図に示
されるようにシステムを構成した場合、各チャープ式ス
ペクトル拡散通信装置２０１及び２０１´に搭載される
チャープ式ＳＡＷスペクトル拡散変復調器１０１を同一
原理、同一特性に係る構成とすることができるため、同
一原理でかつ同一特性の変復調を各チャープ式スペクト
ル拡散通信装置２０１及び２０１´において実現でき
る。その際、ＳＡＷ伝搬方向に係る電極３の周波数特性
の複素共役性を利用しているため、スペクトル拡散変調
器の特性を考慮してスペクトル拡散復調器の特性を決定
するといった設計が不要になる。さらには、チャープ式
スペクトル拡散通信装置２０１及び２０１´のいずれに
おいても同一原理でかつ同一特性の変復調が行われるた
め、チャープ式スペクトル拡散復調器の温度安定性を環
境温度基準で絶対的に確保する必要がなくなる。すなわ
ち、チャープ式スペクトル拡散通信装置２０１の使用温
度とチャープ式スペクトル拡散通信装置２０１´の使用
温度の差に対して、温度特性が安定であればよい。一般
に、チャープ式スペクトル拡散通信装置２０１及び２０
１´の使用温度範囲と両者の使用温度差を比較すると後
者の方が小さいから、これにより、チャープ式スペクト
ル拡散通信装置２０１及び２０１´の使用可能温度範囲
が広がる。

【００４２】（４）チャープ式ＳＡＷスペクトル拡散変
復調器の構成方法 次に、図１に示されるチャープ式ＳＡＷスペクトル拡散
変復調器１０１の構成方法に関してより詳細に説明す
る。

【００４３】チャープ信号の設計 まず、説明の簡単化のため、チャープ信号として、時間
変化に対して周波数が直線的に変化するリニアチャープ
信号を考える。リニアチャープ信号の時間領域での特性
ｈ（ｔ）は、次の式（１）〜（４）により表すことがで
きる。

【００４４】

【数１】 ｈ（ｔ）＝Ａ（ｔ）ｅｘｐ（ｊφ（ｔ）） … （１）

【数２】 φ（ｔ）＝２πｆ（ｔ）ｔ＋φ_０ … （２）

【数３】 ｆ（ｔ）＝α／２・ｔ＋ｆ_０ … （３）

【数４】 Ａ（ｔ）＝Ａ_０（ｔ_１≦ｔ≦ｔ_２の場合） ＝０ （ｔ＜ｔ_１又はｔ_２＜ｔの場合） … （４） ただし、ｊは虚数単位、φ_０は位相オフセット、αは周
波数変化率、ｆ_０は周波数オフセットである。

【００４５】式（３）に表されるように、時刻ｔの経過
に伴いチャープ信号の周波数ｆ（ｔ）、ひいては位相φ
（ｔ）が、直線的に変化する。リニアチャープ信号と
は、このような性質を有するチャープ信号をいう。ま
た、このリニアチャープ信号の振幅Ａ（ｔ）は、式
（４）に表されるように、時間ｔ_１≦ｔ≦ｔ_２において
はＡ_０とになる。すなわち、チャープ信号の継続期間は
ｔ_１≦ｔ≦ｔ_２の期間である。

【００４６】また、この値Ａ_０は、一定であることが好
ましい。これは、もしＡ_０が時刻ｔにより変化したとす
ると、後段の回路（送信の場合にはミキサ１０４ａやア
ンプ１０６）の非直線性を考慮にいれなければならなく
なるからである。発生させたチャープ信号を送信信号と
して用いる場合、振幅Ａ_０が時刻ｔによらず一定であれ
ば、ミキサ１０４ａやアンプ１０６の非直線性にもかか
わらずかつ格別の処理なしに、送信信号について規定さ
れている周波数帯域幅制限を満たすことができる。

【００４７】チャープ信号とスペクトル拡散通信 このようなチャープ信号は、スペクトル拡散通信に用い
ることができる。

【００４８】まず、周波数オフセットがｆ_０からｆ_０´
に変化した場合、式（３）により表される周波数ｆ
（ｔ）は次の式（５）により表されるｆ´（ｔ）に、式
（２）により表される位相φ（ｔ）は次の式（６）によ
り表されるφ´（ｔ）に、それぞれ変化する。

【００４９】

【数５】 ｆ´（ｔ）＝α／２・ｔ＋ｆ_０´ … （５）

【数６】 φ´（ｔ）＝２πｆ´（ｔ）ｔ＋φ_０ ＝２πｆ（ｔ＋１／α・（ｆ_０´−ｆ_０）） ・（ｔ＋１／α・（ｆ_０´−ｆ_０））＋φ_０ ＝φ（ｔ＋１／α・（ｆ_０´−ｆ_０））＋φ_０´ ＝φ（ｔ＋ｄｔ）＋φ_０´ … （６） 但し、φ_０´及びｄｔは、次の式（７）及び（８）で表
される。

【００５０】

【数７】 φ_０´＝π／α・（ｆ_０´−ｆ_０）・（ｆ_０´＋ｆ_０） … （７）

【数８】 ｄｔ＝ｔ＋１／α・（ｆ_０´−ｆ_０） … （８） 従って、この場合のチャープ信号の周波数特性ｈ´
（ｔ）は、次の式（９）で表される。

【００５１】

【数９】 ｈ´（ｔ）＝Ａ（ｔ）ｅｘｐ（ｊφ´（ｔ）） ＝Ａ（ｔ）ｅｘｐ（ｊ（φ（ｔ＋ｄｔ）＋φ_０´））… （９） 一方、式（１）に示される特性ｈ（ｔ）を有するリニア
チャープ信号を送信し、受信側が時刻ｔ＋ｄｔにおいて
この信号を受信したとすると、受信された信号は、次の
式（１０）で表される特性ｈ''（ｔ）として表現でき
る。

【００５２】

【数１０】 ｈ''（ｔ）＝ｈ（ｔ＋ｄｔ） ＝Ａ（ｔ＋ｄｔ）ｅｘｐ（ｊφ（ｔ＋ｄｔ）） … （１０） 従って、式（９）のｈ´（ｔ）と式（１０）のｈ''
（ｔ）の相違は、時間により変化しない項φ_０´のみで
ある。これは、リニアチャープ信号を用いて通信を行っ
た場合に得られる受信信号が、概ね、ｈ（ｔ）にｄｔに
よる遅延の他に、周波数オフセット又は位相オフセット
の変化を加えた信号となることを意味している。一般
に、送受信点間の距離は不定であり、また送受信のクロ
ックは非同期であるから、ｄｔの影響や周波数オフセッ
ト又は位相オフセットの変化の影響は無視することがで
きる。また、ｄｔがｔ_２−ｔ_１より十分小さければ、ｄ
ｔの影響はさらに小さくなる。言い換えれば、チャープ
信号を用いることにより、送受信間で非同期の通信を実
現できる。

【００５３】また、チャープ信号を用いたスペクトル拡
散通信を実現できれば、情報の秘匿性や、雑音に対する
強さも得られる。チャープ信号たるスペクトル拡散変調
信号を復調するためには、変調時に用いたチャープ信号
との相関を演算する必要があり、そのための手段として
は、マッチドフィルタを用いるのが好ましい。マッチド
フィルタにより得られる相関がピークとなるタイミング
で受信信号を復調すれば、信号伝搬経路差がある信号を
分離できるためマルチパス等により生じる干渉をある程
度除去できる。

【００５４】チャープ式ＳＡＷスペクトル拡散変調の原
理 次に、本発明におけるチャープ式スペクトル拡散変調の
原理について説明する。

【００５５】まず、ＳＡＷフィルタの周波数特性は、入
力電極による電気音響変換の項と、圧電基板上をＳＡＷ
が伝搬するのに要する時間を示す項と、出力電極による
音響電気変換の項と、の積で表される。従って、実施例
における入力電極２の電気音響変換に係る周波数特性を
Ｓ_Ｉ（ω）、共通電極３の音響電気変換に係る周波数特
性をＳ_Ｃ（ω）、入力電極２と共通電極３の間のＳＡＷ
伝搬時間をＴ_１とすると、電極２及び３によって構成さ
れるＳＡＷフィルタの周波数特性Ｓ_１（ω）は、

【数１１】 Ｓ_１（ω）＝Ｓ_Ｉ（ω）Ｓ_Ｃ（ω）ｅｘｐ（−ｊωＴ_１） … （１１） となる。周波数特性がＩ（ω）で表されるインパルス
（但し、送信データによって変調されているとする）が
電極２に入力されると、電極３からは次のような周波数
特性Ｈ（ω）を有する電気信号が得られる。

【００５６】

【数１２】 Ｈ（ω）＝Ｉ（ω）Ｓ_１（ω） ＝Ｉ（ω）Ｓ_Ｉ（ω）Ｓ_Ｃ（ω）ｅｘｐ（−ｊωＴ_１） … （１２） 従って、電極２及び３から構成されるＳＡＷフィルタに
よってチャープ信号を得るためには、チャープ信号（時
間特性ｈ（ｔ））のフーリエ変換をＨ（ω）とした場合
に、電極２及び３の周波数特性Ｓ_Ｉ（ω）及びＳ
_Ｃ（ω）が式（１２）の関係を満たしていなければなら
ない。すなわち、電極２及び３は、その周波数特性Ｓ_Ｉ
（ω）及びＳ_Ｃ（ω）が式（１２）を満たし従って電極
３から周波数特性Ｈ（ω）のチャープ信号が得られるよ
う、その重み付けが設計される。

【００５７】チャープ式ＳＡＷスペクトル拡散復調の原
理 このように設計された電極３を用い、チャープ信号によ
るスペクトル拡散変調された信号を復調するためには、
電極３からみて電極２とは逆側に電極４を設けると共
に、この電極４を次のような設計にする必要がある。

【００５８】この設計の前提となる原理としては、式
（１１）の関係は、入出力の関係を入れ替えても変化し
ない、という原理がある。すなわち、実施例中の電極３
を入力電極として用い、電極２を出力電極として用いた
ＳＡＷフィルタの周波数特性も、式（１１）で示される
特性Ｓ_１（ω）となる。

【００５９】また、ＳＡＷフィルタにおいては、一般
に、ある電極が圧電基板表面を励振すると、これによっ
て生成されるＳＡＷは圧電基板上を２方向に伝搬してい
く。従って、共通電極３を入力電極として用いた場合に
生成されるＳＡＷは、電極２側に伝搬する一方で電極３
側にも伝搬する。電極４の音響電気変換に係る周波数特
性をＳ_Ｏ（ω）、ＳＡＷ電極３と４の間をＳＡＷが伝搬
するのに要する時間をＴ_２とした場合、電極３を入力電
極とし電極４を出力電極とするＳＡＷフィルタの周波数
特性Ｓ_２（ω）は、次の式（１３）によって表される。
すなわち、逆方向（電極４方向）に送波（又は受波）す
るＳＡＷについては、電極３の周波数特性は複素共役に
係るＳ_Ｃ ^＊（ω）となる。

【００６０】

【数１３】 Ｓ_２（ω）＝Ｓ_Ｃ ^＊（ω）Ｓ_Ｏ（ω）ｅｘｐ（−ｊωＴ_２） … （１３） 従って、周波数特性がＨ（ω）で表されるチャープ信号
が電極３に入力されると、電極４からは、周波数特性が
次のＰ（ω）で表される電気信号が得られる。

【数１４】 Ｐ（ω）＝Ｈ（ω）Ｓ_２（ω） ＝Ｈ（ω）Ｓ_Ｃ ^＊（ω）Ｓ_Ｏ（ω）ｅｘｐ（−ｊωＴ_２） … （１４） この信号Ｐ（ω）が相関ピークを表すために必要な条件
は、電極３及び４から構成されるＳＡＷフィルタがマッ
チドフィルタであることである。そのためには、マッチ
ドフィルタを構成する際に必要となる負時間の条件を満
すよう時間Ｔ_２、すなわち電極３と４の間隔を設定する
と共に、Ｓ_２（ω）が次の特性となるよう、Ｓ
_Ｃ ^＊（ω）Ｓ_Ｏ（ω）、すなわち電極３及び４の構造
（重み付け）を設計すれば良い。

【００６１】

【数１５】 Ｓ_２（ω）＝Ｈ^＊（ω）ｅｘｐ（−ｊωＴ_２） … （１５） また、時間領域のサイドローブ（タイムサイドローブ）
を小さくするためには、例えば、電極４からの出力信号
の周波数特性Ｐ（ω）が次の式（１６）により表される
ものとなるよう、電極４（及び３）をハミング重み付け
すればよい。むろん他の重み付も可能である。

【００６２】

【数１６】 Ｐ＝０．０８＋０．９２ｃｏｓ（２π（ｆ−ｆ_ｃ）／Ｂ） （ｆ_ｃ−Ｂ／２≦ｆ≦ｆ_ｃ＋Ｂ／２の場合） ＝０ （その他の場合） … （１６） 但し、ｆ_ｃは受信信号の中心周波数、Ｂは使用周波数帯
域幅である。

【００６３】２個のＳＡＷフィルタの関連 上述のように電極２〜４を設計することにより、チャー
プ信号を生成し、またこれを変調信号として得られるス
ペクトル拡散変調信号を復調することが可能になる。す
なわち、電極３から電極４方向にＳＡＷを送波する際の
電極４の周波数特性が電極２方向にＳＡＷを送波する際
のそれと複素共役であるため、電極３及び４から構成さ
れるＳＡＷフィルタの周波数特性Ｓ_２（ω）を容易にマ
ッチドフィルタ特性とすることが可能になる。これによ
り、単一の圧電基板１上にチャープ信号生成とチャープ
信号の相関検出という機能を実現できる。

【００６４】また、一般に、ＳＡＷフィルタにおける電
気機械変換係数は小さく、そのためＳＡＷフィルタの挿
入損失は大きくなる。また、電気機械変換係数が比較的
大きく従って挿入損失を小さくする見込みのある圧電材
料は、温度特性が悪くＳＡＷ伝搬遅延時間の温度係数も
大きい（すなわち上述のＴ_１及びＴ_２が温度変化により
大きく変動する）。ＳＡＷ伝搬遅延時間の温度係数の符
号を正負反転したものがＳＡＷフィルタにおける周波数
温度係数となるから、ＳＡＷフィルタの設計に当たって
は一般に伝搬遅延時間温度係数の大きさが重要な問題と
なる。そのため、従来においては、温度的に安定な水晶
基板が圧電基板として用いられていた。

【００６５】これに対し、本実施例においては、単一の
圧電基板１上でチャープ信号の生成及びその相関検出を
行っている。従って、通信装置を使用する全温度範囲に
亘って周波数温度係数が安定であることは必要でなくな
り、信号の送受信を行う２台の通信装置間で有意な周波
数差が存在しなければ良いこととなる。これは、当該２
台の温度差さえ考慮すれば良いことを意味している。一
般に、通信装置を使用する全温度範囲に比べ２台の温度
差は各段に小さいから、本実施例においては、圧電基板
１として水晶以外を用いても良くなり、挿入損失を低減
することが可能になる。

【００６６】（５）多重化 上述の実施例の構成は、スペクトル拡散多重通信に適す
る構成である。すなわち、インパルス発生装置１０２に
おいて、チャープ信号の持続時間より短い時間間隔でイ
ンパルスを発生させるようにすれば、相異なるデータを
搬送するチャープ信号を好適に多重化できる。また、多
重化されたチャープ信号を他のＳＡＷスペクトル拡散通
信装置から受信した場合に、多重化されている各チャー
プ信号から自己相関ピークを好適に分離することができ
る。

【００６７】多重化の原理 一般に、ＳＡＷデバイスに使用される圧電基板は、非常
に広いパワーレベル範囲に亘って線形性を有する。ＲＦ
及びＩＦにてＳＡＷデバイスが広く用いられるのは、圧
電基板の線形性によって線形性の高い高性能のフィルタ
を実現できるからである。本実施例をチャープ信号の多
重化伝送に適用する際にも、この線形性を利用する。

【００６８】いま、インパルス発生装置１０２から入力
される単発のインパルスを、時間領域でｉ（ｔ）、周波
数領域でＩ（ω）と表すこととする。すると、電極２及
び３から構成されるＳＡＷフィルタから出力される応答
は、時間領域では式（１７）のｈ（ｔ）で表され、周波
数領域では式（１８）のＨ（ω）で表される。なお、式
（１７）中、演算子＊はコンボルーションを示してい
る。

【００６９】

【数１７】 ｈ（ｔ）＝ｉ（ｔ）＊ｓ_１（ｔ） … （１７）

【数１８】 Ｈ（ω）＝Ｉ（ω）・Ｓ_１（ω） … （１８） インパルス発生装置１０２から、電極２に、２個のイン
パルスが時間間隔ｔ_１で入力されたとすると、時間間隔
ｔ_１による遅延をｅｘｐ（−ｊωｔ_１）で表されること
から、２個目のインパルスへの周波数応答は、次の式
（１９）の左辺に示されるような応答となる。

【００７０】

【数１９】 Ｈ（ω）・ｅｘｐ（−ｊωｔ_１） ＝Ｉ（ω）・Ｓ_１（ω）・ｅｘｐ（−ｊωｔ_１） … （１９） 上述のように、ＳＡＷフィルタには良好な線形性がある
ため、式（１８）と（１９）を重ね合わせることが可能
である。すなわち、電極２及び３から構成されるＳＡＷ
フィルタの周波数応答は、時間間隔ｔ_１で入力される２
個のインパルスに対しては次の式（２０）で示されるよ
うな応答となり、時間応答は式（２０）の逆フーリエ変
換により得られる式（２１）のような応答となる。これ
は、電極２及び３から構成されるＳＡＷフィルタの出力
が、当該ＳＡＷフィルタの電極パターンと各インパルス
との相関を加算した信号であることを示している。

【００７１】

【数２０】 Ｈ（ω）・｛１＋ｅｘｐ（−ｊωｔ_１）｝ ＝Ｉ（ω）・Ｓ_１（ω）・｛１＋ｅｘｐ（−ｊωｔ_１）｝ … （２０）

【数２１】 ｈ（ｔ）＋ｈ（ｔ−ｔ_１）＝｛ｉ（ｔ）＋ｉ（ｔ−ｔ_１）｝＊ｓ_１（ｔ） … （２１） 式（２０）及び（２１）において、２個のインパルスの
時間間隔ｔ_１をチャープ信号の持続時間より短くした場
合、電極３から出力される信号は、１個目のインパルス
に応答して出力されるチャープ信号と、２個目のインパ
ルスに応答して出力されるチャープ信号とを、多重化し
た信号となる。また、多重化される２個のチャープ信号
は、同一のＳＡＷフィルタによって同一の原理で生成さ
れるため、相互の振幅や位相が非常に揃った信号とな
る。従って、本実施例によれば、スペクトル拡散多重伝
送を行う際に、複数のチャープ信号を単一の信号源（こ
の実施例では電極２及び３から構成されるＳＡＷフィル
タ）によって精度よく発生できるため、回路構成が簡素
になる。

【００７２】分解の原理 また、同一周波数帯域に属し異なる符号でスペクトル拡
散された信号同士の相互相関は、一般に、同一符号でス
ペクトル拡散された信号同士の相互相関に比べ悪い場合
が多い。従って、復調側のＳＡＷフィルタ（本実施例で
は電極３及び４から構成されるＳＡＷフィルタ）の出力
に現れる信号のうち、上記異なる符号に係る信号同士の
入力によって生じる時間スプリアスのレベルは、上記同
一の符号に係る信号同士の場合よりも低いことが一般的
である。従って、上述のように同一のＳＡＷフィルタに
よって生成された複数のチャープ信号からは、同一のマ
ッチドフィルタを用いて相関ピークを好適に検出でき
る。さらに、このような原理で生成された多重化チャー
プ信号を他のスペクトル拡散通信装置から受信した場
合、これを電極３に入力することにより得られる相関ピ
ークは、チャープ信号の生成の際に用いたインパルスの
時間間隔ｔ_１で、各チャープ信号毎に分離して得られ
る。すなわち、電極３及び４から構成されるＳＡＷフィ
ルタの電極パターンと２個目のインパルスに対応するチ
ャープ信号との相関のピークは、このＳＡＷフィルタの
電極パターンと１個目のインパルスに対応するチャープ
信号との相関のピークよりも、時間間隔ｔ_１だけ後に発
生する。これにより、多重化された複数のチャープ信号
から、分離しながら相関ピークを検出できる。チャープ
信号の生成に使用したインパルスは、それぞれデータに
よって変調されているから、各チャープ信号から相関ピ
ークを分離しながら検出することにより、各データを好
適に再生できる。

【００７３】データレートの可変性能 さらに、この実施例によれば、インパルスの時間間隔を
適宜変化させることにより、データレートを変化させる
ことができる。例えば、図３に示されるスペクトル拡散
通信装置２０１と２０１´の間の通信状況（雑音や他の
システムからの干渉の度合い等）を考慮にいれて時間間
隔を変えれば、データレートを通信状況に応じたレート
にすることができる。

【００７４】（６）その他 なお、電極３及び４から構成されるフィルタの特性は、
電極３及び電極４のいずれを入力電極としても変わらな
い。同様に、電極２及び３から構成されるフィルタの特
性は、電極２及び電極３のいずれを入力電極としても変
わらない。従って、本発明の構成は、電極２及び３を入
力電極として用い電極３及び４を出力電極として用いる
構成に限定されるものではない。また、多重化するチャ
ープ信号の個数は２個に限定されるものではなく、３個
以上であってもよい。また、本発明を多重化に適用する
場合には、各電極のパターンは、多重化されたチャープ
信号が良好な特性となるよう波形整形可能に設定する必
要がある。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
単一の圧電基板上に形成した第１及び第２のＳＡＷフィ
ルタを構成する電極からそれぞれ１個を取り出して共通
電極とし、ＳＡＷ伝搬方向による共通電極の周波数特性
の複素共役性を利用するようにしたため、チャープ信号
を好適に生成でき、またチャープ信号とスペクトル拡散
変調信号との相関を検出でき、加えてこれらの機能を単
一圧電基板上で好適に実現できる。従って、本発明のチ
ャープ式ＳＡＷスペクトル拡散変復調器を搭載すること
により、事務所内のＬＡＮ等、スペクトル拡散を伴う双
方向通信を行うスペクトル拡散変復調装置を、より小形
軽量にすることができる。さらに、本発明によれば、複
数のスペクトル拡散通信装置に搭載されるチャープ式Ｓ
ＡＷスペクトル拡散変復調器を本発明に係る同一の構成
とすることができるため、同一原理でかつ同一特性の変
復調を各スペクトル拡散通信装置において実現できる。
加えて、本発明によれば、相互に無線通信する複数のチ
ャープ式スペクトル拡散通信装置のいずれにおいても同
一原理でかつ同一特性の変復調が行われるため、チャー
プ式ＳＡＷスペクトル拡散復調器の温度安定性を環境温
度基準で絶対的に確保する必要がなくなる。これによ
り、チャープ式スペクトル拡散通信装置の使用可能温度
範囲が広がり、また水晶基板を使用する必要がなくなり
電気音響変換特性の良い材料を使用して挿入損失を低減
可能になる。

【００７６】そして、本発明は、ａ）第１のＳＡＷフィ
ルタの出力電極と第２のＳＡＷフィルタの入力電極を共
通電極とする構成、ｂ）第１のＳＡＷフィルタの出力電
極と第２のＳＡＷフィルタの出力電極を共通電極とする
構成、ｃ）第１のＳＡＷフィルタの入力電極と第２のＳ
ＡＷフィルタの入力電極を共通電極とする構成のいずれ
によっても実現できる。

【００７７】また、本発明によれば入力されるインパル
スの時間間隔を、生成されるチャープ信号の持続時間以
下に設定するようにしたため、多重化されたチャープ信
号が得ることができる。また、この多重化チャープ信号
は、同一のＳＡＷフィルタによって同一の原理で生成さ
れる信号であるため互いに揃った特性となり、多重化チ
ャープ信号を得るために複数の信号源を用いまた加算手
段を用いることが不要になり、チャープ信号の多重化を
簡素な回路構成かつ良好な特性で実現できる。逆に、多
重化チャープ信号を入力した場合には、各チャープ信号
から相関ピークを分離しながら検出することが可能であ
る。また、入力されるインパルスの時間間隔を、例えば
通信状況により変化させれば、データレートを適宜変更
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るチャープ式ＳＡＷスペ
クトル拡散変復調器の構成を示す斜視図である。

【図２】この実施例を応用して実現したチャープ式スペ
クトル拡散通信装置の構成を示すブロック図である。

【図３】図２に示されるチャープ式スペクトル拡散通信
装置から構成されるチャープ式スペクトル拡散通信シス
テムの構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 圧電基板 ２ インパルス入力電極 ３ 共通電極 ４ 復調信号出力電極 ５ インパルス入力端子 ６ スペクトル拡散変調信号出力及びスペクトル拡散変
調信号入力端子 ７ スペクトル拡散復調信号出力端子 １０１ チャープ式ＳＡＷスペクトル拡散変復調器 １０２ インパルス発生装置 １０３ 送受信切替器 １０４ａ 送信用ミキサ １０４ｂ 受信用ミキサ １０５ 局部発振器 １０６ 高周波パワーアンプ １０７ 分配器 １０８ アンテナ １０９ ローノイズアンプ ２０１，２０１´ チャープ式スペクトル拡散通信装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04J 13/00 - 13/06 H04B 1/69 - 1/713 H03H 9/42 H03H 9/72 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) (54)【発明の名称】 チャープ式ＳＡＷスペクトル拡散変復調器、これを用いた通信装置及びシステム、チャープ信号 の多重化方法、多重化チャープ信号からの相関検出方法並びにチャープ式ＳＡＷスペクトル拡散 変復調器の構成方法

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 その表面において弾性表面波を伝搬可能
   な圧電基板と、 上記表面に構成された入力電極及び出力電極を有し、イ
   ンパルスが入力電極に入力された場合に出力電極からチ
   ャープ信号を出力する第１のＳＡＷフィルタと、 上記表面に構成された入力電極及び出力電極を有し、ス
   ペクトル拡散変調された信号が入力電極に入力された場
   合にこの信号とチャープ信号との相関を検出する第２の
   ＳＡＷフィルタと、 を備え、 第１のＳＡＷフィルタの入力電極及び出力電極のいずれ
   か一方が第２のＳＡＷフィルタの入力電極及び出力電極
   のいずれか一方と共通の電極として構成され、 弾性表面波を第１のＳＡＷフィルタ側に送波又は受波す
   るのかそれとも第２のＳＡＷフィルタ側に送波又は受波
   するのかの相違により生じる当該共通の電極の周波数特
   性の複素共役性を用い、単一の圧電基板上でチャープ信
   号の生成及び相関検出を行うことを特徴とするチャープ
   式ＳＡＷスペクトル拡散変復調器。
2. 【請求項２】 その表面において弾性表面波を伝搬可能
   な圧電基板と、 上記表面に形成され、インパルスの入力に応じ弾性表面
   波を発生させ圧電基板上の所定方向にこの弾性表面波を
   送波する入力電極と、 上記表面において入力電極から見て上記所定方向に第１
   の所定距離隔てて形成され、入力電極によって送波され
   た弾性表面波を受波した場合にこれをチャープ信号に変
   換して出力する特性を有すると共に、スペクトル拡散変
   調信号の入力に応じ弾性表面波を発生させ圧電基板上で
   入力電極と逆の方向に送波する共通電極と、 上記表面において共通電極から見て入力電極と逆の方向
   に第２の所定距離隔てて形成され、共通電極によって送
   波された弾性表面波を受波した場合に共通電極に入力さ
   れたスペクトル拡散変調信号と上記チャープ信号との相
   関を示す信号を出力する特性を有する出力電極と、 を備え、 弾性表面波を入力電極側から受波するのかそれとも出力
   電極側に送波するのかの相違により生じる共通電極の周
   波数特性の複素共役性を用い、単一の圧電基板上でチャ
   ープ信号の生成及び相関検出を行うことを特徴とするチ
   ャープ式ＳＡＷスペクトル拡散変復調器。
3. 【請求項３】 その表面において弾性表面波を伝搬可能
   な圧電基板と、 上記表面に形成され、インパルスの入力に応じ弾性表面
   波を発生させ圧電基板上の第１の所定方向にこの弾性表
   面波を送波する第１の入力電極と、 上記表面において第１の入力電極から見て上記第１の所
   定方向に形成され、スペクトル拡散変調信号の入力に応
   じ弾性表面波を発生させ圧電基板上で上記第１の所定方
   向と逆の第２の所定方向にこの弾性表面波を送波する第
   ２の入力電極と、 上記表面において第１の入力電極から見て上記第１の所
   定方向に第１の所定距離隔ててかつ第２の入力電極から
   見て上記第２の所定方向に第２の所定距離隔てて形成さ
   れ、第１の入力電極によって送波された弾性表面波を受
   波した場合にこれをチャープ信号に変換して出力する特
   性を有すると共に、第２の入力電極によって送波された
   弾性表面波を受波した場合に上記スペクトル拡散変調信
   号と上記チャープ信号との相関を示す信号を出力する特
   性を有する共通電極と、 を備え、 弾性表面波を第１の入力電極側から受波するのかそれと
   も第２の入力電極側から受波するのかの相違により生じ
   る共通電極の周波数特性の複素共役性を用い、単一の圧
   電基板上でチャープ信号の生成及び相関検出を行うこと
   を特徴とするチャープ式ＳＡＷスペクトル拡散変復調
   器。
4. 【請求項４】 その表面において弾性表面波を伝搬可能
   な圧電基板と、 上記表面に形成され、インパルスの入力に応じ弾性表面
   波を発生させ圧電基板上の第１の所定方向にこの弾性表
   面波を送波する一方でスペクトル拡散変調信号の入力に
   応じ弾性表面波を発生させ圧電基板上で上記第１の所定
   方向と逆の第２の所定方向にこの弾性表面波を送波する
   共通電極と、 上記表面において共通電極から見て上記第１の所定方向
   に第１の所定距離隔てて形成され、共通電極によって上
   記第１の所定方向に送波された弾性表面波を受波した場
   合にこれをチャープ信号に変換して出力する特性を有す
   る第１の出力電極と、 上記表面において共通電極から見て上記第２の所定方向
   に第２の所定距離隔てて形成され、共通電極によって上
   記第２の所定方向に送波された弾性表面波を受波した場
   合に上記スペクトル拡散変調信号と上記チャープ信号と
   の相関を示す信号を出力する特性を有する第２の出力電
   極と、 を備え、 弾性表面波を第１の出力電極側に送波するのかそれとも
   第２の出力電極側に送波するのかの相違により生じる共
   通電極の周波数特性の複素共役性を用い、単一の圧電基
   板上でチャープ信号の生成及び相関検出を行うことを特
   徴とするチャープ式ＳＡＷスペクトル拡散変復調器。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４記載のチャープ式ＳＡＷ
   スペクトル拡散変復調器において、 入力されるインパルスの時間間隔が、生成されるチャー
   プ信号の持続時間以下であることを特徴とするチャープ
   式ＳＡＷスペクトル拡散変復調器。
6. 【請求項６】 請求項５記載のチャープ式ＳＡＷスペク
   トル拡散変復調器において、 入力されるインパルスの時間間隔が、可変であることを
   特徴とするチャープ式ＳＡＷスペクトル拡散変復調器。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６記載のチャープ式ＳＡＷ
   スペクトル拡散変復調器において、 入力されるスペクトル拡散変調された信号が、複数のチ
   ャープ信号を多重化した信号であることを特徴とするチ
   ャープ式ＳＡＷスペクトル拡散変復調器。
8. 【請求項８】 請求項１乃至７記載のＳＡＷスペクトル
   拡散変復調器と、 送信すべきデータによって変調されたインパルスをＳＡ
   Ｗスペクトル拡散変復調器に入力する手段と、 ＳＡＷスペクトル拡散変復調器から出力されるチャープ
   信号をスペクトル拡散変調信号として送信出力する手段
   と、 を備えることを特徴とするスペクトル拡散通信装置。
9. 【請求項９】 請求項１乃至８記載のＳＡＷスペクトル
   拡散変復調器と、 データを搬送しておりチャープ信号によりスペクトル拡
   散変調されている信号を受信し、ＳＡＷスペクトル拡散
   変復調器に入力する手段と、 ＳＡＷスペクトル拡散変復調器によって検出される相関
   がピークとなるタイミングに従いデータを再生する手段
   と、 を備えることを特徴とするスペクトル拡散通信装置。
10. 【請求項１０】 チャープ信号をスペクトル拡散変調信
    号として送信する請求項８記載のスペクトル拡散通信装
    置と、 チャープ信号によりスペクトル拡散変調された信号を受
    信する請求項９記載のスペクトル拡散通信装置と、 を有することを特徴とするスペクトル拡散通信システ
    ム。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至４記載のＳＡＷスペクト
    ル拡散変復調器に対し、生成されるチャープ信号の持続
    時間以下の時間間隔で一連のインパルスを入力すること
    により、多重化されたチャープ信号を発生させることを
    特徴とするチャープ信号多重化方法。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載の方法により多重化さ
    れたチャープ信号をスペクトル拡散変調された信号とし
    て請求項１乃至４記載のＳＡＷスペクトル拡散変復調器
    に入力することにより、当該多重化されたチャープ信号
    それぞれについて相互に分離しながら相関を検出するこ
    とを特徴とする多重化チャープ信号からの相関検出方
    法。
13. 【請求項１３】 第１のＳＡＷフィルタの入力電極から
    送波された弾性表面波が第１のＳＡＷフィルタの出力電
    極によって受波された場合に、入力電極を励振したイン
    パルスをスペクトル拡散したチャープ信号が得られるよ
    う、第１のＳＡＷフィルタの入力電極及び出力電極のパ
    ターンを定め、 第２のＳＡＷフィルタの入力電極から送波された弾性表
    面波が第２のＳＡＷフィルタの出力電極によって受波さ
    れた場合に、入力電極を励振したスペクトル拡散変調信
    号をパルス圧縮した信号が得られるよう、第１のＳＡＷ
    フィルタの入力電極及び出力電極のいずれか一方を第２
    のＳＡＷフィルタの入力電極及び出力電極のいずれか一
    方と兼用される共通電極として用いつつ、第２のＳＡＷ
    フィルタの入力電極及び出力電極のパターン及びその配
    置間隔を定め、 その表面において弾性表面波を伝搬可能な圧電基板の当
    該表面に、第１のＳＡＷフィルタ及び第２のＳＡＷフィ
    ルタを構成する合計３個の電極を、定めた配置間隔及び
    パターンで形成することにより、 請求項１記載のＳＡＷスペクトル拡散変復調器を構成す
    ることを特徴とする方法。