JPH01269311A

JPH01269311A - 弾性表面波装置

Info

Publication number: JPH01269311A
Application number: JP63099092A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Okamoto; 猛岡本; Shoichi Minagawa; 皆川　昭一
Original assignee: Clarion Co Ltd
Current assignee: Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Priority date: 1988-04-20
Filing date: 1988-04-20
Publication date: 1989-10-26
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: JP2620107B2; US5033063A; GB2218292A; FR2630599B1; DE3913042A1; GB2218292B; FR2630599A1; GB8908796D0

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野］本発明はスペクトラム拡散通信（ＳｐｒｅａｄＳｐｅｃ
ｔｒｕｍ　Ｃｏｍｍｕｎｊｃａｔｉｏｎ　　以下本明細
書においてはＳＳＣと略記する）に使用される弾性表面
波（以下本明細書においてはＳＡＷと略記する）装置に
関する。

［発明の概要］圧電体基板上に金属膜から成る少なくとも２個の弾性表
面波トランスデューサを弾性表面波の伝播方向に沿って
配置する。これらのトランスデユーサのうち少なくとも
１個は異なった帯域幅を持つ。

その異なった帯域幅を持つトランスデユーサと他の１ヘ
ランスデユ一サ間に矩形の金属膜から成るコンボルバ用
出力ゲート電極が形成される。

［従来の技術］最近、新しい通信方式としてＳＳＣか注目されている。

、ＳＳＣにおいてＳＡＷ素子は主に受信部での相関機能
を利用する部分、すなわちＳＡＷコンボルバが重要な装
置と成る。

従来、ＳＳＣにおける変調方式として２相ＰＳＫ、すな
わちＢ　Ｐ　Ｓ　Ｋ　（Ｂｉ−ｐｈａｓｅ　Ｓｈｊ、ｆ
ｔ　Ｋｅｙｊ、ｎｇ）がよく使われている。しかし、最
近ディジタル信号の変調方式としてＭ　Ｓ　Ｋ　（Ｍｉ
ｎｉｍｕｍ　５ｈｉｆｔＫｅｙｊ、ｎｇ）が注目されて
いる。

ＭＳＫ波はＢＰＳＫ波と比較して、同−タロツクに対し
て帯域幅が狭く、メインローブへのエネルギー集中度が
良く、帯域外特性が良い。つまり、システムの帯域幅が
規定された場合、ＭＳＫはＢＰＳＫよりもクロック周波
数を高くでき、また隣接チャンネルへの妨害を小さくで
きる長所がある。

問題はＢＰＳＫ変調波を得る手法は非常に容易であるが
、ＭＳＫ変調波の生成は比較的複雑であることであった
。

ＭＳＫ波の特徴および回路上のＭＳＫ波生成法について
は、文献［１コ ”Ｍｉｎｉｍｕｍ　５ｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ　：　５
ｐｅｃｔｒａｌｌｙＥｆｆｉｃｉｅｎｔ　Ｍｏｄｕｌａ
ｔｉｏｎ”、　Ｓ、　Ｐａ５ｕｐａｔｈｙ、　　ＩＥＥ
ＥＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｍａｇａｚｉｎｅ、
Ｊｕｌｙ　１９７９．　ｐ　１４〜２２に述へられてい
る。

また、ＳＡＷ素子によるＭＳＫ波生成法は文献［２コ “Ａｎ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　５ＡＩＩ　Ｃ
ｏｎｖｏｌｖｅｒｓ　ｔｏ　ＨｉｇｈＢａｎｄｗｉｄｔ
ｈ　５ｐｅａｄ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃ
ａｔｉｏｎｓ”。

Ｊ、Ｈ，Ｇｏｌｌ、　Ｄ、Ｃ，Ｍａｌｏｃｈａ、　ＩＥ
ＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎＭｉｃｒｏｗａ
ｖｅ　Ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ、
ｖｏｌ、　ＮＴＴ−２９゜Ｎｏ、　５．　Ｍａｙ　１９
８１．　ｐ４７３〜４８３゜文献［３コ「弾性表面波ＭＳＫ整合フィルタとその一応用」富永順
−１柴山乾夫、電子通信学会論文誌、’８５／１２．　
Ｖｏｌ、　Ｊ６８−Ｃ，Ｎｎ１２．　ｐ１０４４−１０
５２゜−８＝文献［４］ “ＳＡＷ　Ｆｉｌｔｅｒｓ　ｆｏｒ　ＣＰＳＭ　５ｐｒ
ｅａｄ　ＳｐｅｃｔｒｕｍＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
ｓ”Ｊ、Ｒ，Ｓｍ１ｔｈ　、１９７７　Ｕｌｔｒａｓｏ
ｎｉｃｓＳｙｍｐｏｓｉｕｍ　Ｐｒｏｃｅｅｄｊ−ｎｇ
ｓ、　ｐ５２４−５２８に示されている。

ＭＳＫ波は文献［１］によれば（１）に示す式で表現で
きる。

πｔＳ　（ｔ）　＝　ａ　１（ｔ）ｃｏｓ（−）ｃｏｓ２　
ｘ　ｆ　（２ｔＴ πｔ＋　ａＱ（ｔ）ｓｉｎ（−）ｓｉｎ２πｆｏｔＴ・・・（１）ａ工（ｔ）：コードの偶数ビットａｏ（ｔ）：コードの奇数ビットＴ　：クロック周期ｆｏ：中心周波数文献［１］は（１）式を回路によって実現する方法であ
り、非常に複雑な構成になる欠点がある。

文献［２］および［３］の方法はインパルス発生器が必
要となる欠点がある。その点文献［４］による方法は構
成が非常に容易である長所がある。

文献［４コによるＭＳＫ波生酸生成用フィルタＳＫフィ
ルタと呼ぶ）の原理を第１３図を用いて説明する。

第１３図中、Ｅはベースバントコード、Ｔはクロック周
期、Ｍはミクサ、Ｆは中心周波数ｆ１の信号源、ＢはＭ
ＳＫフィルタ、Ａは圧電体基板、ＣはＭＳＫフィルタ入
力（ＢＰＳＫ）、Ｔ□は入力トランスデューサ、Ｔ、は
出カドランスデューサ、ＤはＭＳＫフィルタ出力、Ｇは
ＳＡＷ吸収体を表わす。

ＭＳＫフィルタ人力Ｃはクロック周期Ｔであるベースバ
ンド信号Ｅと中心周波数ｆ、の正弦波信号源Ｆの出力を
ミキシングして得られる。その結果、入力信号ＣはＢＰ
ＳＫ波となる。ＭＳＫフィルタは水晶、ニオブ酸リチウ
ム、等から成る圧電体基板上にアルミニウム等の金属を
形成することにより得られた入カドランスデューサＴ１
と出カドランスデューサＴ２から成っている。Ｇは入出
力トランスデューサＴユおよびＴ２に対して圧電体基板
端に形成した不要なＳＡＷを吸収するためのＳＡＷ吸収
体である。

入カドランスデューサＴ、は広帯域特性を持つように電
極対数は十分に小さく選ばれている。

出力トランスデューサＴ、は電極長が時間幅Ｔを持ち、
中心周波数がｆ、を持つトランスデューサであり、次の
関係を満足する（文献［４］参照のこと）。

Ｔ］− ｆ、−ｆ。−□　　　　　　　　・（４）Ｔｆｏ、Ｔは（１）式と同一の値である。

入力ＢＰＳＫ電気信号ＣがＭＳＫフィルタに入力される
と、入力１ランスデユーサＴユによりＳＡＷに変換され
、右方向に伝播しくＨ）、出カドランスデューサＴ２に
より出力電気信号りを得る。

ここで、条件（２）、（３）および（４）が満足される
場合、出力波りは（１）式に示されているＭＳＫ波にな
ることが示される。ここで重要なのは前述したように入
力トランスデューサＴ□は広帯域特性であり、出カドラ
ンスデューサＴ２は時間幅Ｔ、中心周波数ｆ２を持って
いることである。この特性のために出力は入力ＢＰＳＫ
波Ｃと出力トランスデューサＴ２とのコンボリューショ
ンの結果、目的の（１）式を得ることができる。

以上のようにこのＭＳＫフィルタは構成が容易である特
徴を持っている。

［発明が解決しようとする課題］しかし、ＳＳＣにおいてＭＳＫ変調を利用する場合、受
信側ではＳＡＷコンボルバと組合せて使うために、第１
４図に示すように、受信部ではＢＰＳＫを用いた場合と
比較してスペースおよびコストが増大する欠点がある。

第１４図において、■はＳＳＣにおける受信信号であり
、ＭＳＫ変調されている。ＪはＳＡＷコンボルバであり
、入力信号工と参照用信号りとのコンボリューション演
算を行う素子である。参照用信号りは、第１３図で示さ
れたように、ＭＳＫ変調波である。

ＢＰＳＫの場合には、入力信号工がＢＰＳＫ波であり、
第」４図の参照信号はＢＰＳＫてよいのて、第１４図の
ＭＳＫフィルタＢか無くてもよい。

したがって、ＭＳＫフィルタ部かスペースおよびコスト
の増大を招く。

［発明の目的］本発明の目的は、小型で安価なＭ、　Ｓ　Ｋ用ＳＡＷコ
ンボルバを提供することである。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、特許請求の範囲第１項に記
載された第１の発明によるＳＡＷ装置は、圧電体基板と
、該圧電体基板上に形成された第１の弾性表面波トラン
スデューサと、該圧電体基板−にに形成され、」二記載
１−の弾性表面波トランスデューサとは異なる帯域幅を
有する第２の弾性表面波トランスデユーサと、−に記載
１と第２のトランスデユーサの間に形成された出力ゲー
ト電極とを含み、」二記載１および第２のトランスデユ
ーサならびに」−配出力ゲート電極がＳＡＷの伝播方向
に配置されていることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載された第２の発明によるＳ
ＡＷ装置は、第１のＳＡＷ装置に加えて、さらに圧電体
基板上に形成された第３の弾性表面波トランスデューサ
を含み、上記第１、第２および第３のトランスデューサ
ならびに前記出力ゲート電極がＳＡＷの伝播方向に配置
されていることを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載された第３の発明によるＳ
ＡＷ装置は、３個の弾性表面波トランスデユーサを有し
、そのうち１個はＭＳＫトランスデューサであり、中央
に位置し、そのトランスデユーサと他の一方のトランス
デユーサ間に弾性表面波コンボルバ用の出力ゲート電極
を配置し、この出力ゲー１へ電極はトランスデユーサと
同様に金属膜から成っており、３個のトランスデューサ
のうちＭ　Ｓ　Ｋ　トランスデューサ以外の２個のトラ
ンスデユーサは広帯域トランスデユーサであり、上記Ｍ
ＳＫトランスデユーサは、ｆｌ　ユ　ｆｃ　−− Ｔｆ２さｆｃ＋−− Ｔを満足するＭＳＫトランスデューサであり、出力ゲート
電極に隣接するＭ、　Ｓ　Ｋ　トランスデューサにはＢ
ＰＳＫ信号が印加され、このＢＰＳＫ信号のコードはク
ロック周期′ｒ、中心周波数ｆ１を持っており、コンボ
ルバに対して参照用信号にあたり、このＭＳＫトランス
デューサは上記条件を満足する時間幅Ｔ、中心周波数ｆ
２．を待ったトランスデユーサであることを要旨とする
。

［作用］第１の発明のＳＡＷ装置において、例えばトランスデユ
ーサのうち一方は広帯域トランスデユーサであり、他方
は次の条件を満足するＭＳＫトランスデユーサである。

このＭＳＫ＋〜ランステユーサには、コードのり一１５
＝ロック周期がＴ、中心周波数ｆ１のＢＰＳＫ信号が入力
される。ＭＳＫトランスデューサの時間幅Ｔと中心周波
数ｆ２は　Ｔｆ２さ　ｆｃ＋□ Ｔとなる。

広帯域トランスデューサに印加された信号とＭＳＫトラ
ンスデユーサに印加された信号のコンボリューション出
力が出力ゲート電極から得られる。

第２のＳＡＷ装置において、例えば３個のトランスデユ
ーサのうち中央のトランスデユーサは広帯域トランスデ
ューサであり、他の一方はＴｆ２ユｆ。＋□ Ｔただし、ｆユニ入力信号の中心周波数ｆ２ニドランスデューサの中心周波数Ｔ：タロック周期、ｍ：正の整数を満足し、残りはｆ１′　　Σ　ｆｏ′−□ ４Ｔ’ ４Ｔ’ ただし、ｆ１′：入力信号の中心周波数ｆ、’　：　ト
ランスデユーサの中心周波数Ｔ′：クロック周期、ｍ：正の整数を満足する。

上記広帯域トランスデユーサにはＭＳＫ変調されたスペ
クトラム拡散信号が入力され、ゲート出力電極に隣接す
るＭＳＫトランスデユーサには参照用信号が印加され、
この両信号の間の相関出力がコンボルバ出力ゲートから
取り出される。広帯域トランスデューサにはコードのク
ロック周期がＴ′で中心周波数がｆ　％　　を持つＢＰ
ＳＫ信号が入力され、該ＢＰＳＫ信号はを満足し、またこの入力されたＢＰＳＫ信号をコンボル
バ出力ゲート電極に隣接していないＭＳＫトランスデュ
ーサから出力し、これを送信用信号として使うＭＳＫ変
調用に使用される。

本発明の有利な実施の態様においては、ｆニーｆ＋、’
＋　ｆｚ＝ｆｚ′、Ｔ＝Ｔ’、ｆｃ−ｆｏ′でもよい。

［実施例］以下に、図面を参照しながら、実施例を用いて本発明を
一層詳細に説明するが、それらは例示に過ぎず、本発明
の枠を越えることなしにいろいろな変形や改良があり得
ることは勿論である。

第１図は特許請求の範囲第１項に記載された第１の発明
による第１のＳＡＷ装置の一実施例の平面図で、図中、
■はコンボルバ入力ＭＳＫ信号、Ｎはコンボルバ用入力
トランスデューサ、Ｏはコンボルバ用量力ゲー１−１　
Ｐはコンボルバ参照用ＭＳＫトランスデューサ、Ｌはコ
ンボルバ参照用ＢＰＳＫ信号、Ｑはコンボルバ出力信号
、Ｍは圧電体基板、ＴはＩ・ランスデューサＰの時間幅
、ＧはＳＡＷ吸収体、ＲはＭＳＫコンボルバ、Ｈ□。

Ｊ−Ｉ　２は左右に伝播するＳＡ、Ｗを表わす。

ニオブ酸リチウム等から成る圧電体基板Ｍ」二にアルミ
ニウム等の金属から成る５ＡＷトランスデューサＮ、Ｐ
が形成される。そのＮとＰ間に同様に金属から成る矩形
のコンボルバ用量力ゲー１へ電極○を形成する。両トラ
ンスデユーサＮとＰのゲーＩ〜電極○とは反対の圧電体
基板端にＳＡＷ吸収吸収体形成する。

以下上記実施例の動作を説明する。

以」二の構成は文献［５］ ’Ｉｌｉｇｈ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｅｌａｓｔｊ
、ｃ　Ｃｏｎｖｏｌｖｅｒ　ＷｉｓｅＰａｒａｂｏｌｉ
ｃＨｏｒｎｓ″、Ｔ、Ｙａｏ、１９８０旧ｔｒａｓｏｎ
ｊ−ｃｓＳｙｍｐｏｓ」ｕｍ、　　ｐ　３７−４２に示
されているＳＡＷエラスティックコンボルバと基本的に
は同一動作を行う。しかし以下の点が異なっている。

通常エラスティックコンボルバでは、入カドランスデュ
ーサはゲー１〜を挿んで同等であるが、第１図では一方
は広帯域トランスデユーサＮであり。

他方のトランスデユーサＰは時間幅Ｔを持っている。こ
こで、ＴはＳＳＣにおけるコードのクロック周期と一致
する。ここでの説明はすべてＳＳＣにおいて直接拡散（
Ｄ　Ｓ　：　Ｄｊ、ｒｅｃｔ　５ｅｑｕｅｎｃｅ）方式
についてである。

第１図のＲはＭＳＫ波に対するＳＡＷコンボルバである
ために、ここではＭＳＫコンボルバと呼ぶ。

ＭＳＫコンボルバＲへの入力信号工はＳＳＣの受信機に
おける受信信号であり、ＭＳＫ変調波である。この信号
■が入力トランスデューサＮに印加されると、右方向へ
伝播する５ＡＷＨ７を発生させる。

この５ＡＷＴ（２はトランスデユーサＮが広帯域トラン
スデューサのために、ＭＳＫ変調されたＳＡＷである。

トランスデューサＮからは左方向へ伝播する５ＡＷＨ２
’も存在するが、吸収体Ｇにより吸収される。

ＭＳＫコンボルバＲへのもう一方の入力信号りはトラン
スデューサＰに印加される。入力信号りはタロツク周期
Ｔ、中心周波数ｆ□を持ったＢＰＳＫ信号であり、第１
３図のＣに対応する。この信号りが時間幅Ｔを持ったト
ランスデユーサＰに入力された場合、入力信号りとトラ
ンスデユーサＰのインパルス応答時間幅Ｔの間のコンボ
リューションの結果（１）式で示すＭＳＫ変調されたＳ
ＡＷ’ｌ（、が左方向へ伝播する。同様に右方向へ伝播
する５ＡＷＨ，、’　は吸収体Ｇにより吸収される。な
おトランスデユーサＰは中心周波数ｆ２　を持っており
、（２）、（３）および（４）式を満足する。

したがって、トランスデユーサＰをＭＳＫトランスデユ
ーサという。

このように第１図で示すＳＡＷ　Ｈ，、Ｈ，は両者とも
ＭＳＫ変調ＳＡＷであり、通常のＳＡＷコンボルバの動
作と同様にゲート０」二にコンポリューシ〕ン信号が発
生し、出力Ｑが得られる。

このように第１図のＭＳＫコンボルバには一方のトラン
スデューサでＢＰＳＫからＭＳＫへの変換を行い、他の
入カドランスデューサからの信号とのコンポリューシミ
ンを取ることができる。

すなわちＭＳＫコンボルバＲはＭＳＫフィルタとＳＡＷ
コンボルバの両者の機能を持っている。

文献［４］、第１３図と本発明の大きな違いは、次の点
にある。文献［４］、第１３図ではＭＳＫ波を生成する
ために一度ＢＰＳＫ波をトランスデユーサＴ１によりＳ
ＡＷに変換し、そのＳＡＷをトランスデューサＴ２で検
出し、電気出力信号りを得る。この出力電気信号りがＭ
ＳＫ波である。

それに反し、本発明では、ＭＳＫトランスデューサＰに
いきなり電気信号ＢＰＳＫ波りを入力し、ＭＳＫ変調さ
れたＳ　Ａ　Ｗ　Ｈ１’ｒ生成している。したがって、
本発明は、電気量からＳＡＷへ、またはその逆の変換が
従来法と比較して一回少ないので、損失がより小さいと
いう特徴がある。

故に第１４図で示したＭ　Ｓ　Ｋフィルタ部Ｂが不要と
なるので、第１図のＭＳＫコンボルバは小型化、低コス
１〜化の効果もある。

また入カドランスデューサＮ、Ｐは電極対数が異なるの
みで、正規形トランスデユーサでよいので、構成が容易
である特徴もある。

第１図に示した構造はエラスティック構造について説明
したが、文献［１コに示しである分離媒質形コンボルバ
や文献［６］ “Ｅｆｆ］ｃｊｅｎｔ　ＺｎＯ−５ｉＯ，、−５ｊ、　
Ｓｅｚａｗａ　Ｗａｖｅ　Ｃｏｎｖｏｌｖｅｒ”。

Ｓ、Ｍｊｍａｇａｗａ　ｅｔ　ａｌ、ＴＩＥＥＥ　Ｔｒ
ａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　５ｏｎｉｃｓ　ａｎｄＵ
］ｔｒａｓｏｎｊｃｓ、　Ｖｏ］、５ＬＩ−３２，Ｎ（
１５，１９８５，ｐ６７０−６７４に示す層状構造のＳ
ＡＷコンボルバに対しても同様に有効であることは明ら
かである。以上の説明で述べた広帯域トランスデューサ
はＭＳＫトランスデューサとは異なった帯域幅を持って
おり、またＭＳＫトランスデューサよりも広帯域特性を
示−２３＝すという意味で広帯域トランスデユーサとここでは言っ
ている。

第２図は層状構造に対する第１図に示す装置の断面図で
ある。

シリコン、等の半導体基板Ｍ３上に酸化亜鉛、等の圧電
体膜Ｍ２を形成する。圧電体膜Ｍ２」二にアルミニュウ
ム、等の金属膜によりトランスデューサＮ、Ｐおよび出
力ゲート電極○を形成する。

層状構造を用いた場合には、特に半導体基板Ｍ３として
はシリコン（１００）面でＳＡＷの伝播方向が［１，Ｏ
Ｏ］方向および［１１０］方向、シリコン（１１０）面
でＳＡＷの伝播方向が［１００］方向で、圧電体膜Ｍ２
としては酸化亜鉛を用いる。この構造では電気−機械結
合係数が大きく、また特にセザワ波を用いる場合が顕著
であるので、非常に有効なＳＡＷ装置となる。また、第
２図においてシリコンＭ３と酸化亜鉛Ｍ２の間に二酸化
シリコン等の絶縁体膜を形成してもよい。

今までの説明では条件（２）〜（４）が厳密に成立する
としたが、この関係はそれほど厳密ではなく、近似的に
成立すれば良い。

第１図および第２図のＭＳＫ電極は使用するコーＩ〜の
クロック周期Ｔと同一の時間幅を持つようになっている
。したかって、他のクロック周期には対応できない。こ
れを解決するためには第３図に示すようにＭＳＫ電極を
作製後レーザ等による１〜リミングを行って、第３図の
点線部を切断し、当初のＭＳＫ電極幅ｌ゛。からＴ。″
へ変更できる。

ここで切断する領域Ａは第１゜図において素子端部、す
なわち吸収体Ｇに近い端のＭＳＫ電極部を切断した方が
よい。

第３図では切断後残った領域Ａは不要部であり、この部
分でＳＡＷが反射する場合がある。これを抑圧するため
には、第４図の構造にすればよい。

ただし、第４図は第２図で示した層状構造上に第４図の
パターンがあるとする。なぜ層状構造を使うかは次の特
性を利用するためである。第２゜４図の構造は基本的に
はＭ　Ｉ　Ｓ　（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓ
ｅｍｊｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）構造をしている。ＭＩＳ構
造において金属部に直流電源によりバイアス電圧を印加
すれば、その大きさおよび、極性によりシリコン表面状
態が変化する。すなわち、蓄積、空乏、反転状態になる
。　このシリコン表面状態によりＳＡＷの伝播損失は大
きく変化する。この現象については文献［６］および文献［７］ “Ａ　Ｄｅｔａｉｌｅｄ　Ｔｈｅｏｒｙ　ｏｆ　ｔｈｅ
　Ｍｏｎｏｌｊｔｈｉｃ　ＺｊｎｃＯｘｊｄｅ　ｏｎ　
５ｉｌｊｃｏｎ　Ｃｏｎｖｏｌｖｅｒ”、Ｂ、Ｔ、Ｋｈ
ｕｒｉ−Ｙａｋｕｂ。

Ｇ、Ｓ、Ｋｉｎｏ、ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ
ｓ　ｏｎ　５ｏｎｉｃｓ　ａｎｄＵｌｔｒａｓｏｎｊｃ
ｓ＋Ｖｏ１．５Ｕ−２４，Ｎｎｌ、１９７７、　ｐ　３
４−４３を参照のこと。

第４図は第３図のＭＳＫトランスデューサと同一のピッ
チを持ったトランスデユーサであるが、上下の櫛形部の
間に斜線で示したメアンダラインが存在している。第３
図と同様に点線部を切断し、またメアンダライン部も切
断する。

不要部の領域Ａに存在するメアンダラインに直流電源Ｚ
３によりバイアスを印加してＳＡＷの伝播損失を大きく
し、有効な領域（第４図では右側）には直流電源ｚ４に
よりバイアスを印加してＳＡＷの伝播損失を小さくする
。

このようにすることにより不要部の領域ＡにおいてはＳ
ＡＷが大きく減衰するので、ＳＡＷの反射が抑圧できる
。また、櫛形部にもバイアス電圧を印加してもよい。

第３図および第４図においては、レーザ等を使用する１
−リミングにより電極を切断してＭＳＫ電極幅を変化さ
せたか、第５図に示すように切断部分を半導体スイッチ
に置き換えて切換えを行えば、非破壊と成り、柔軟性が
ある。第５図は第３図に対応し、Ｗｌ、Ｗ、は半導体ス
イッチアレイである。

第３図の切断部ではスイッチがオフになり、他の部分で
はスイッチがオンの状態に対応している。

また、第４図も同様に半導体スイッチアレイで構成でき
ることは明らかである。

この実施の態様では、ＭＳＫ電極の時間幅を変化させる
ことかできるので、使用するコードのタロツク周期を変
化させることができる。したがって、柔軟性のあるＭＳ
Ｋ用コンボルバが実現できる。

第６図は特許請求の範囲第４項記載の第２の発明による
第２のＳＡＷ装置の実施例の平面図で、図中、第１図と
共通する引用記号は第１−図におけるものと同しか、ま
たはそれに対応する部分を表わし、Ｓはトランスデユー
サＰと類似するＭＳＫトランスデユーサ、Ｘはトランス
デユーサＳからの出力信号である。

トランスデューサＳが存在しない場合の動作は第１図に
示す装置と同じである。

トランスデユーサＳが存在する場合の動作を以下に説明
する。

トランスデユーサＳは今まで述べてきたＭＳＫトランス
デューサＰと形状においては類似しているが、時間幅Ｔ
′を持ち、中心周波数がｆ、のＭＳ　Ｋ　トランスデュ
ーサである。トランスデユーサＳは、第６図に示すよう
に、トランスデユーサＮ。

Ｐ、出力ゲート○と同様に圧電体基板Ｍにアルミニュウ
ムなどの金属から形成されている。また、トランスデユ
ーサＳはトランスデューサＮに対して出力ゲーｌ−０と
は反対方向に配置されている。

−２８＝このＭＳＫトランスデユーサＳの使い方を次に示す。

第６図において、トランスデューサＮは広帯域トランス
デューサであり、トランスデユーサＳはＭ　Ｓ　Ｋ　ト
ランスデューサであるので、形式的には第１３図のＭＳ
ＫフィルタＢを形成していることになる。

したがって、第６図においてトランスデューサＮへの入
力信号■は第１３図のＣで示したＢＰＳＫ信号が対応し
、トランスデューサＳからの出力信号Ｘは第１３図のＭ
ＳＫ出力りに対応する。

故にトランスデユーサＮとＳの組はＭＳＫ波を生成する
ＭＳＫフィルタとして動作させることが可能である。た
だし、その時のＭＳＫ波５（ｔ）は（１）〜（４）式か
ら次の関係を持つ。

πｔＳ　（ｔ）　＝　ａ　７（ｔ）ｃｏｓ（−）ＣＯ３２７
Ｃｆ　ｃ’ｔ２　Ｔ’ πｔ＋　ａ　ｇ（ｔ）ｓｉｎ（−）ｓｊ、ｎ２　πｆ　Ｃ’
　ｔ２　Ｔ’ −・　（５）４　Ｔ′ ４　Ｔ′ ・・・・・　（８）ただし、Ｔ′はペースパントコ−１−のクロック周期で
あり、ＭＳＫトランスデューサの時間幅に等しい。

以」二から第６図の構成では、前の実施例で説明したよ
うにＭＳＫコンボルバとして動作し、既に説明したトラ
ンスデユーサＳを考慮することにより、ＭＳＫ波を生成
できるＭＳＫフィルタとして動作する。

この機能を利用することで次の動作が可能である。

第７図においてＭＳＫコンボルバＲは第６図と全く同一
であり、■′はＳＳＣ受信信号であり、■は受信信号■
′に対して相関を取ろうとするコ−１−である。Ｗはス
イッチであり（イ）の状態のときにはトランスデユーサ
Ｎへは受信信号が入力され、トランスデユーサＰには参
照用ＢＰＳＫ波りが入力される。その結果、出力ゲート
○」二からコンボリューション信号Ｑが得られる。すな
わち、ＭＳＫコンボルバとして動作する。スイッチＷが
（ロ）の状態では、トランスデユーサＮには送信用コー
ドＵによるＢＰＳＫ波Ｌ′が入力され、トランスデュー
サＳからは（５）〜（８）に示すＭＳＫ波Ｘが得られる
。そしてこのＭＳＫ信号Ｘは送信される。

つまり、ＭＳＫコンボルバによる受信機として、またＭ
ＳＫ変調された送信機としての両方の機能を持たせるこ
とが可能である。受信用ＭＳＫ波と送信用ＭＳＫ波が同
一ならば（ただしコー１く種は異なっても良い）、図の
Ｕ、Ｍ、Ｖ、ｆ、、ｆ、’は同一となり、一系統あれば
十分であることは明らかである。今までの説明は条件（
２）〜（４）および（５）〜（８）が厳密に成立すると
したが、この関係はそれほど厳密ではなく、近似的に成
立すればよい。

第６図に示した構造はエラスティック構造について説明
したが、この実施の態様においても、文献［１］に示し
である分離媒質形コンボルバや文献［６］に示す層状構
造のＳＡＷコンボルバに対しても同様に有効であること
は明らかである。

第６図において、例えばコンボルバの動作をしている場
合に必要な信号は５ＡＷＨ１と５ＡＷＨ２である。上述
した説明では、トランスデユーサＮから左方向へ伝播す
る５ＡＷＨ２″は吸収体Ｇで吸収されるとした。しかし
、トランスデューサＮと吸収体Ｇの間にトランスデユー
サＳが存在するために、左方向へ伝播したＳ　Ａ　Ｗ　
Ｈ２’の一部はトランスデユーサＳにより反射して、再
び右方向へ伝播する。このＳＡＷ成分は５ＡＷＩ−Ｉ２
と同様に出力ゲー１へＯ方向へ伝播するので、不要波と
なる。また同様に、ＭＳＫ変調を行う場合には、必要な
トランスデユーサはＮとＳである。トランスデユーサＮ
にＢＰＳＫ信号工信号力されたときには、有効なＳＡＷ
は左方向へ伝播するＳＡＷＨ２’である。トランスデユ
ーサＮからは右方向へ伝播する５ＡＷＨ２も存在し、こ
の５ＡＷＨ２はトランスデユーサＰで反射し、再び左方
向へ伝播する成分が存在する。この成分はトランスデユ
ーサＳへ伝播するので同様に不要波と成る。

このような不要波を抑圧する手段を以下に説明する。こ
の手段は文献［６］に示した層状構造が有効であり、原
理を第８図および第９図を使って説明する。

第８図は平面図、第９図は断面図を示す。第９図に示す
ように、シリコン等の半導体基板Ｍ３上に酸化亜鉛等の
圧電体膜Ｍ、を形成する。そしてその圧電体膜Ｍ２」二
に第６図で示すと同様に金属から成るトランスデューサ
Ｓ、Ｎ、Ｐおよび出力ゲー１−〇、制御電極Ｙを形成す
る。ただし、第８図は第６図と異なり、トランスデユー
サＳとＮの間に矩形の制御用電極Ｙが存在している。

第９図から、電極ＯとＹの直下はＭ　Ｉ　Ｓ　（Ｍｅｔ
ａｌ−：Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−５ｅｍ］、ｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒ）構造と成っている。

制御用電極Ｙは外部の直流電源Ｚユに接続されている。

出力ゲートＯは交流カット用インダクタンスＬユを介し
て直流電源Ｚ２に接続され、また直流カッ１〜用コンデ
ンサＣ□を介してコンボリューション出力Ｑが得られる
。

制御用電極Ｙに直流電源Ｚ１によりバイアスをＭＩＳ構
造に印加した場合、シリコンＭ３の表面状態はバイアス
電圧に依存して、蓄積、空乏、反転状態になる。これら
のシリコンの表面状態によりＳＡＷの伝播損失は大きく
変化する（この現象については文献［６］および文献［
７］を参照のこと）。

例えば第８図でコンボルバとして動作させるためには、
トランスデューサＮにより左方向へ伝播するＳ　Ａ　Ｗ
　Ｈ２’は未使用のために、電源Ｚ□から制御電極Ｙに
バイアスを印加することにより、Ｓ−ＡＷＨ，’の伝播
損失を大きくする。したがって、トランスデユーサＳに
到達するＳＡＷ　Ｈ２’の成分は非常に小さくなり、こ
のトランスデユーサから反射して右方向へ伝播する成分
も非常に小さい。

故に、上述した不要波に対する問題点は大きく抑圧でき
る。ＭＳＫ変調する場合についても同様であり、電源Ｚ
２により出力電極○にバイアスを印加してコンボルバ領
域の伝播損失を大きくすることにより、不要波を大きく
抑圧できる。

第９図ではシリコンＭ３の表面状態を制御するために圧
電体膜Ｍ２１に形成した電極を介して行ったが、表面状
態を変化させる手段はこれに限ったことでは無いことは
明らかである。

例えば第１０図および第」１図に示すように、シリコン
基板Ｍ　３　」二に二酸化シリコン等の絶縁体膜Ｍ４を
形成し、その」二にストリップ形状の金属膜Ｙ′を形成
する。その上に圧電体膜Ｍ２を形成する。Ｙ’　、Ｍ４
．Ｍ３は同様にＭＩＳ構造であるために、上述と同様な
効果があることは明らかである。

第７図においてトランスデューサについては１個の広帯
域トランスデユーサと２個のＭ　Ｓ　Ｋ　＋−ランステ
ユーサから成っている。第７図の説明のところで述べた
送信用と受信用ＭＳＫ波のコードの種類は異なってはい
るが、他の条件が同一ならば一３５＝ＭＳＫトランスデューサは１個でよい。

このような場合には、第１２図に示す特許請求の範囲第
３項に記載した第３の発明によるＳＡＷ装置の実施例が
有効である。すなわち、第１２図ニ示スヨうに、２個の
広帯域トランスデユーサＮ。

Ｎ′と１個のＭＳＫトランスデューサＰがら構成し、Ｓ
ＡＷの伝播方向に沿って広帯域トランスデユーサＮ、コ
ンボルバ出力ゲート○、ＭＳＫトランステユーサＰ、広
帯域トランスデユーサＮ′を順次並べた構造においても
前述と同様な効果を得ることができる。なお、上記ＭＳ
ＫトランスデューサＰは（２）、（３）、（４）式を満
足するものであること勿論である。

第１２図において工は受信信号であり、■は受信信号■
と相関を取ろうとするクロック周期Ｔのコードであり、
ＭＳＫトランスデユーサＰにＢＰＳＫ信号として印加さ
れる。そして５ＡＷＨ工。

Ｈ２による相関出力がコンボルバ出力ゲートＯに発生し
、出力としてＱが得られる。

また、送信として利用する場合には、■は送信しようと
するコードであり、ＭＳＫトランスデューサＰからＳＡ
Ｗ　Ｈ１’　に変換し、広帯域トランスデユーサＮ′か
らＭＳＫ波Ｘが得られ、このＭＳＫ波Ｘが送信される。

今までの説明では、送信および受信部において、フィル
タ、増幅器、アンテナ、等については省略されている。

［発明の効果］以上説明した通り、本発明によれば、小型で安価なＭＳ
Ｋ用ＳＡＷコンボルバを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明による第１−のＳＡＷ装置の平面図、
第２図は層状構造に対する第１図に示す装置の断面図、
第３図、第４図および第５図はクロック周期の変化に対
応する櫛形電極の平面図、第６図および第７図は第２の
発明による第２のＳＡＷ装置の平面図、第８図は層状構
造ＳＡＷ装置の原理を説明するための平面図、第９図は
第８図に示す装置の断面図、第１０図および第１１図は
他の実施の態様によるＳＡＷ装置の一部のそれぞれ平面
図および断面図、第１２図は第３の発明による第３のＳ
ＡＷ装置の動作を説明するための概念図、第１３図は従
来のＳＡＷ装置の概念図、第１４図はＳＳＣにおける受
信部の構成を示すブロック図である。 ■　　　・コンボルバ入力ＭＳＫ信号、Ｎ・・・・・・
・コンボルバ用人カドランスデューサ、Ｏ・・・・　コ
ンボルバ用量力ゲーｌ〜、Ｐ・・・・・・コンボルバ参
照用ＭＳＫトランスデューサ、Ｌ・・・　・コンボルバ
参照用ＢＰＳＫ信号、Ｑ・・　・・コンボルバ出力信号
、Ｍ・・・・・・・圧電体基板、Ｔ・・　・・・トラン
スデユーサＰの時間幅、Ｇ・・・　　ＳＡＷ吸収体、Ｒ
・・・・・ＭＳＫコンボルバ、Ｈｌ、Ｈ２・・　　左右
に伝播するＳＡＷ、Ｓ・・・・・・・・トランスデュー
サＰと類似するＭＳＫトランスデユーサ、Ｘ・・・・　
トランスデユーサＳからの出力信号。特許出願人　　　　クラリオン株式会社代理人　弁理士
　永　１）武　三　部 −３９＝

Claims

【特許請求の範囲】

（１）圧電体基板と、該圧電体基板上に形成された第１の弾性表面波トランス
デューサと、該圧電体基板上に形成され、上記第１の弾性表面波トラ
ンスデューサとは異なる帯域幅を有する第２の弾性表面
波トランスデューサと、上記第１と第２のトランスデューサとの間に形成された
出力ゲート電極とを含む弾性表面波コンボルバであって
、上記第１及び第２のトランスデューサならびに上記出
力ゲート電極が弾性表面波の伝播方向に沿って配置され
ていることを特徴とする弾性表面波装置。
（２）上記第１および第２のトランスデューサのうち、
一方は広帯域トランスデューサであり、他方はＭＳＫト
ランスデューサであって、コードのクロック周期がＴ、
中心周波数がｆ＿１のＢＰＳＫ信号が入力され、前記Ｍ
ＳＫトランスデューサの時間幅はクロック周期Ｔにほぼ
等しく中心周波数ｆ＿２を持ち、ｆ＿１■ｆ＿ｃ−１／４Ｔｆ＿２■ｆ＿ｃ＋１／４Ｔｆ＿ｃ■（２ｍ＋１）／４Ｔただし、ｍ：正の整数を満足することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の弾性表面波装置。
（３）上記圧電体基板が半導体基板上に形成された圧電
体膜から成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の弾性表面波装置。
（４）圧電体基板と、該圧電体基板上に形成された第１の弾性表面波トランス
デューサと、該圧電体基板上に形成され、上記第１の弾性表面波トラ
ンスデューサとは異なる帯域幅を有する第２の弾性表面
波トランスデューサと、上記第１と第２のトランスデューサの間に形成された出
力ゲート電極と、圧電体基板上に形成された第３の弾性表面波トランスデ
ューサとを含み、上記第１、第２および第３の弾性表面
波トランスデューサならびに上記出力ゲート電極が弾性
表面波の伝播方向に沿って配置されていることを特徴と
する弾性表面波装置。
（５）３個のトランスデューサのうち中央のトランスデ
ューサは広帯域トランスデューサであり、他のトランス
デューサのうち出力ゲート電極に隣接するトランスデュ
ーサにはコードクロック周期Ｔ、中心周波数ｆ＿１を持
つＢＰＳＫ信号が入力され、このトランスデューサの時
間幅はクロック周期Ｔにほぼ等しく中心周波数ｆ＿２を
持つＭＳＫトランスデューサであり、ｆ＿１■ｆ＿ｃ−１／４Ｔｆ＿２■ｆ＿ｃ＋１／４Ｔｆ＿ｃ■（２ｍ＋１）／４Ｔただし、ｍ：正の整数を満足し、残りのトランスデューサの時間幅はクロック
周期Ｔ’にほぼ等しく、中心周波数Ｆ＿２’を持つＭＳ
Ｋトランスデューサであり、Ｆ＿２’■ｆ＿ｃ’＋１／４Ｔ’ ｆ＿ｃ’■（２ｍ’＋１）／４Ｔ’ ただし、ｍ’：正の整数を満足することを特徴とする特許請求の範囲第４項記載
の弾性表面波装置。
（６）上記広帯域トランスデューサにはＭＳＫ変調され
たスペクトラム拡散信号が入力され、ゲート出力電極に
隣接するＭＳＫトランスデューサには参照用信号が印加
され、この両信号の間の相関出力がコンボルバ出力ゲー
トから取り出されることを特徴とする特許請求の範囲第
５項記載の弾性表面波装置。
（７）広帯域トランスデューサにはコードのクロック周
期がＴ’で中心周波数がｆ＿１’を持つＢＰＳＫ信号が
入力され、該ＢＰＳＫ信号はｆ＿１’■ｆ＿ｃ’−１／４Ｔ’ を満足し、またこの入力されたＢＰＳＫ信号をコンボル
バ出力ゲート電極に隣接していないＭＳＫトランスデュ
ーサから出力し、これを送信用信号として使うＭＳＫ変
調用に使用されることを特徴とする特許請求の範囲第５
項記載の弾性表面波装置。
（８）ｆ＿１＝ｆ＿１’ ｆ＿２＝ｆ＿２’ Ｔ＝Ｔ’ Ｆ＿ｃ＝Ｆ＿ｃ’ を満足することを特徴とする特許請求の範囲第６項また
は第７項記載の弾性表面波装置。
（９）３個の弾性表面波トランスデューサを有しそのう
ち１個はＭＳＫトランスデューサであり、中央に位置し
、そのトランスデューサと他の一方のトランスデューサ
間に弾性表面波コンボルバ用の出力ゲート電極を配置し
、この出力ゲート電極は金属膜から成っており、上記３
個のトランスデューサのうちＭＳＫトランスデューサ以
外の２個のトランスデューサは広帯域トランスデューサ
であり、上記ＭＳＫトランスデューサは、ｆ＿１■ｆ＿ｃ−１／４Ｔｆ＿２■ｆ＿ｃ＋１／４Ｔｆ＿ｃ■（２ｍ＋１）／４Ｔ（ｍは正の整数）を満足す
るＭＳＫトランスデューサであり、出力ゲート電極に隣
接するＭＳＫトランスデューサにはＢＰＳＫ信号が印加
され、このＢＰＳＫ信号のコードはクロック周期Ｔ、中
心周波数ｆ＿１を持っており、コンボルバに対して参照
用信号にあたり、このＭＳＫトランスデューサは上記条
件を満足する時間幅Ｔ、中心周波数ｆ＿２を持ったトラ
ンスデューサであることを特徴とする弾性表面波装置。
（１０）半導体基板上に圧電体膜を形成し、その上に金
属膜から成るトランスデューサおよび出力ゲート電極を
形成した層状構造であることを特徴とする特許請求の範
囲第５項から第９項までのいずれか一つに記載の弾性表
面波装置。