JPH05316074A - 弾性表面波素子およびそれを用いた復調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 復調装置に用いた時、その回路規模を小さく
するとともに、信号品質の劣化を抑えることができる弾
性表面波素子及び、その復調装置を実現する。 【構成】 圧電基板１１上に弾性表面波を励振する入力
電極１２と、該弾性表面波を電気信号に変換する出力電
極１３とを備え、該入力電極または出力電極が複数のタ
ップから構成され、かつ、該入力電極または該出力電極
の該弾性表面波が伝搬する方向の長さをＬ［ｍ］、該入
力電極に入力される入力信号の伝送速度をＡ［ビット／
秒］、該弾性表面波の伝搬速度をＶ［ｍ／秒］、タップ
間スペースの長さをΔ１［ｍ］として、Ｌ＋Δ１＝２Ｖ
／Ａ …（１）を実質的に満足することを特徴とする弾
性表面波素子、及び該素子の出力を検出して復調を行な
う復調装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は弾性表面波素子に関し、
特に入出力電極の一方が複数のタップから構成されてい
る弾性表面波タップ付遅延線、および、それを用いた復
調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】弾性表面波は基板表面近傍にエネルギー
を集中して伝搬する波であり、基板表面において容易に
信号の入出力が可能であり、信号処理用素子として注目
されている。

【０００３】図６は従来の弾性表面波素子を示す図であ
る。以下、図６を用いて動作原理を説明する。図におい
て、圧電基板１１上に、弾性表面波を励振する入力電極
１２と該弾性表面波を電気信号に変換する出力電極１３
が配置形成されている。出力電極１３は弾性表面波伝搬
路上に等間隔に設けられた複数のタップにより構成され
ている。各タップはいわゆる櫛型電極で構成され、それ
ぞれ１対または複数対の電極指からなる。ここで、入力
電極１２に信号を印加すると弾性表面波となって出力電
極１３に向かって伝搬する。出力電極１３では各タップ
に弾性表面波が一定時間ごとに到達するので、出力は時
間サンプリングした合成出力となる。各タップは電極指
の配置によって極性を入れ替えることができ、結果とし
て、入力信号を一定時間間隔でサンプリングして各タッ
プの極性を付加した値の総和が出力として取り出され
る。したがって、各タップの極性を適当に設定すること
により相関器として動作し、入力信号と出力電極１３の
タップのパターンが一致すると出力が最大となる。

【０００４】なお、この弾性表面波素子は入力電極と出
力電極を入れ替えても同様に機能し、その場合には入力
信号と弾性表面波素子の入力電極のタップパターンが一
致すると出力が最大となる。

【０００５】図７は図６に示す従来の弾性表面波素子を
用いた従来の復調装置を示す図である。同図において、
受信信号は不図示のアンプ、フィルタ、周波数変換器な
どを通して従来の弾性表面波素子２０に入力される。弾
性表面波素子２０の出力は２分され、その一方は直接、
乗算器２５に入力され、他方は遅延回路２６を通した後
に、乗算器２５に入力される。所定の符号系列で変調さ
れた信号が受信され、弾性表面波素子２０のタップパタ
ーンと一致すると弾性表面波素子の出力として、相関ピ
ークが現れる。ここで、弾性表面波素子２０のタップパ
ターンは信号１ビットの符号系列に一致している。そこ
で、弾性表面波素子２０からは信号１ビットごとに相関
ピークが現れ、この相関ピークには信号の変調情報が保
存されている。すなわち、位相変調信号の場合には相関
ピークの搬送波に位相変調情報が保存されている。この
弾性表面波素子の出力を２分して、一方を直接乗算器２
５に入力し、他方を信号１ビット分遅延して、乗算器２
５に入力することにより、１ビット遅延検波を行って、
信号を復調する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示したような従来例の弾性表面波素子は、信号１ビット
分のタップパターンが設けられていて、隣接するビット
と比較する際には、外部に遅延回路等が必要であるとい
う問題があり、このような従来の弾性表面波素子を用い
た、図７に示したような従来の復調回路においては、遅
延回路は一般に損失が大きく、遅延回路の前段そして／
または後段に増幅器を挿入しなければならず、また、乗
算器という非線形素子を使用しなければならないため、
全体の回路規模が大きくなるという問題点があり、ま
た、信号品質が劣化するという問題点もあった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の弾性表面波素子は、圧電基板上に弾性表面
波を励振する入力電極と、該弾性表面波を電気信号に変
換する出力電極を備え、該入力電極または出力電極が複
数のタップで構成されており、該入力電極または該出力
電極の該弾性表面波が伝搬する方向の長さＬ［ｍ］が、
該入力電極に入力される入力信号の伝送速度をＡ［ビッ
ト／秒］、該弾性表面波の伝搬速度をＶ［ｍ／秒］、タ
ップ間スペースの長さをΔ１［ｍ］として、 Ｌ＋Δ１＝２Ｖ／Ａ …（１） を実質的に満足するよ
うに構成してある。

【０００８】また、本発明の弾性表面波素子と、その出
力を検出する検波回路とを含んで構成したことを特徴と
する復調回路により、上述した課題を解決しようとする
ものである。

【０００９】

【作用】本発明によれば、上述した（１）式を満足する
弾性表面波素子を構成することにより、従来、信号１ビ
ット分の信号処理しか行なえなかったところが、連続す
る信号２ビット分の信号処理を行なうことができるよう
になる。

【００１０】従って、本発明の弾性表面波素子を復調器
に用いた場合、弾性表面波素子の出力レベルを検出する
ことによって、容易に連続する２データが同符号か異符
号か判定できる。そのため、従来の復調回路にあった遅
延回路および乗算器が不要となり、回路規模を小さくす
るとともに、信号品質の劣化を抑えることができる。

【００１１】

【実施例】［第１実施例］図１は本発明による弾性表面
波素子の第１実施例を示す概略図である。

【００１２】図１において、１１は圧電基板である。該
圧電基板１１としては例えば水晶、ニオブ酸リチウム等
の圧電材料を用いることができる。

【００１３】１２は上記基板１１の表面上に配置され形
成されている入力電極である。該入力電極１２は櫛型電
極であり、例えばアルミニウム、銀、金等の導電体から
成る。

【００１４】１３は上記基板１１の表面上に入力電極１
２と対向して配置され形成されている出力電極である。
該出力電極１３は櫛型電極であり、例えばアルミニウ
ム、銀、金等の導電体から成る。該出力電極１３は弾性
表面波伝搬路上に等間隔で配置された２Ｎ個のタップで
構成されている。

【００１５】本発明の弾性表面波素子の特徴は、出力電
極１３の該弾性表面波が伝搬する方向の長さＬ［ｍ］が
該入力電極に入力される入力信号の伝送速度をＡ［ビッ
ト／秒］、該弾性表面波の伝搬速度をＶ［ｍ／秒］、タ
ップ間スペースの長さをΔ１［ｍ］として、Ｌ＋Δ１＝
２Ｖ／Ａ …（１）を実質的に満足するように構成され
ていることである。

【００１６】従来は、Ｌ≒Ｖ／Ａで信号１ビットを信号
処理するように構成されているが、本発明では、２ビッ
トを１度に信号処理できる構成とし、（１）式を導き出
すに至った。従って、（１）式を満たすようにして構成
することにより、連続する信号２ビットを１度に信号処
理できるような弾性表面波素子を得ることができる。

【００１７】また、上記の２Ｎ個のタップのうち入力電
極１２に近い半分のタップ（１〜Ｎ）と入力電極１２か
ら遠い半分のタップ（Ｎ+1〜２Ｎ）は同じ極性のタップ
系列である。すなわち、タップ１とタップＮ+1、タップ
２とタップＮ+2、タップ３とタップＮ+3、…、タップＮ
とタップ２Ｎはそれぞれ極性が同じである。

【００１８】以下、本実施例について更に詳しく説明す
る。

【００１９】入力電極１２に信号を印加すると弾性表面
波が励振され、出力電極１３に向かって伝搬する。ここ
で、出力電極１３は信号２ビット分の長さを有し、タッ
プ１〜タップＮおよびタップＮ+1〜タップ２Ｎにそれぞ
れ信号１ビットが入力され、タップＮ+1〜タップ２Ｎに
はタップ１〜タップＮより１ビット前の信号が入力され
る。そこで、タップ１〜タップＮに信号１ビットが一致
し、タップ１〜タップＮ側に相関ピークが発生している
時、タップＮ+1〜タップ２Ｎには１ビット前の信号が一
致していて、相関ピークが発生する。この時、タップ１
〜タップＮに入力された信号とタップＮ+1〜タップ２Ｎ
に入力された信号が同位相であれば、それぞれの相関ピ
ークは同位相で重ねあわされ、大きい相関ピークが得ら
れる。一方、この２信号が逆位相であれば、タップ１〜
Ｎにて発生する相関ピークとタップＮ+1〜タップ２Ｎに
て発生する相関ピークは逆位相で打ち消される。

【００２０】したがって、本実施例の弾性表面波素子に
入力される信号の連続する２ビットが同位相の場合には
大きい相関ピークが得られ、逆位相の場合には相関ピー
クが得られないので、該弾性表面波素子の出力レベルを
検出するだけで容易にデータ復調することができる。

【００２１】特に、信号がＤＰＳＫ信号の場合には該弾
性表面波素子の出力レベルの大小がそのままデータの
「１」，「０」に対応するので、更に容易に復調でき
る。

【００２２】［第２実施例］図２は本発明による弾性表
面波素子の第２実施例を示す概略図である。

【００２３】本実施例は、出力電極１４の２Ｎ個のタッ
プが、入力電極１２に近い半分のタップ（１〜Ｎ）と入
力電極１２から遠い半分のタップ（Ｎ+1〜２Ｎ）のタッ
プ系列の極性が逆、すなわち、タップ１とタップＮ+1、
タップ２とタップＮ+2、タップ３とタップＮ+3、…、タ
ップＮとタップ２Ｎはそれぞれ極性が逆である点のみ上
記第１実施例と異なる。

【００２４】本実施例においても、第１実施例と同様の
作用効果が得られるが、本実施例では、出力電極１４の
２Ｎ個のタップが、入力電極１２に近い半分のタップ
（１〜Ｎ）と入力電極１２から遠い半分のタップ（Ｎ+1
〜２Ｎ）のタップ系列の極性が逆となるように構成され
ているので、本実施例の弾性表面波素子に入力される信
号の連続する２ビットが逆位相の場合に出力に大きい相
関ピークが現れ、同位相の場合には出力が打ち消され
る。

【００２５】［第３実施例］図３は本発明による弾性表
面波素子の第３実施例を示す概略図である。

【００２６】本実施例は上記第１の実施例の弾性表面波
素子と上記第２の実施例の弾性表面波素子を同一基板上
に配置形成し、入力電極１２を２つの弾性表面波素子で
共通にしている。

【００２７】本実施例では、２素子を同一基板上に形成
しているので、機能の多様化が図れると共に、２素子を
使用する場合の全体規模が縮小される。

【００２８】なお、本実施例では入力電極１２を２つの
弾性表面波素子で共通にしているが、それぞれに対して
別々に設けても同様の作用効果があることは言うまでも
ない。

【００２９】上記第１および第２実施例において、入力
電極１２と出力電極１３，１４を入れ替えても同様の効
果があることは言うまでもない。

【００３０】また上記第１および第２、第３実施例にお
いて、入力電極１２、出力電極１３，１４をそれぞれダ
ブル電極（ストリップ電極）とすることにより、該入力
電極１２および出力電極１３，１４における弾性表面波
の反射を抑圧できる。

【００３１】さらに、上記第１および第２、第３実施例
において、圧電基板１１は水晶、ニオブ酸リチウムなど
の圧電単結晶に限定されるものではなく、例えば半導体
やガラス基板に圧電膜を付加した構造でもよい。

【００３２】［復調装置の第１実施例］図４は上記本発
明の弾性表面波素子を用いた復調装置の第１実施例を示
すブロック図である。図において、２０は本発明の弾性
表面波素子、２１は弾性表面波素子２０の出力を包絡線
検波する検波回路、２２は検波回路２１からの出力によ
ってデータの「１」，「０」を判定するデータ判定回路
である。なお、同図では、簡単の為に増幅器、フィルタ
などを省略してあるが、必要によっては各回路の前段そ
して／または後段に挿入される。

【００３３】同図を用いて、本実施例を詳しく説明す
る。受信信号は、不図示の増幅器、フィルタ、周波数変
換回路などを通して、弾性表面波素子２０に入力され
る。

【００３４】該弾性表面波素子２０は本発明の弾性表面
波素子であり、特に、図１に示すような出力電極のタッ
プのうち入力電極に近い半分の領域にあるタップと入力
電極から遠い半分の領域にあるタップとが同じタップ系
列で構成されている弾性表面波素子である（該弾性表面
波素子の入力電極と出力電極は入れ替えても良い）。こ
こで、受信信号は位相変調信号を所定の符号系列でさら
に変調した信号、いわゆるスペクトラム拡散信号であ
り、この信号の連続する２ビットが同位相の場合に、弾
性表面波素子２０から大きい相関ピークが出力され、逆
位相の場合には出力が得られない。そこで、該弾性表面
波素子２０の出力を検波回路２１に入力して、包絡線を
取り出し、データ判定回路２２によって信号レベルが所
定の閾値を越えているか否か判定することによってデー
タ復調が行なわれる。

【００３５】また、弾性表面波素子２０は、図２に示す
ような弾性表面波素子、すなわち、出力電極のタップの
うち入力電極から遠い半分の領域にあるタップ系列が、
入力電極に近い半分の領域にあるタップ系列の極性を逆
相にした系列で構成されている弾性表面波素子であって
もよい（該弾性表面波素子の入力電極と出力電極は入れ
替えても良い）。この場合には、弾性表面波素子２０に
入力される信号の連続する２ビットが同位相の場合には
出力が得られず、逆位相の場合には大きい相関ピークが
得られる。

【００３６】［復調装置の第２実施例］図５は、上記本
発明の弾性表面波素子を用いた復調装置の第２実施例を
示すブロック図である。同図において、２０１，２０２
はそれぞれ本発明の第１および第２の弾性表面波素子、
２１１，２１２はそれぞれ第１の弾性表面波素子２０１
および第２の弾性表面波素子２０２からの出力を包絡線
検波する検波回路、２３は検波回路２１１と検波回路２
１２の出力レベルを比較する比較回路、２４は分波器で
ある。なお、同図では、簡単にするために、増幅器、フ
ィルタなどを省略してあるが、必要に応じて各回路の前
段および／または後段に挿入する。

【００３７】同図を用いて、本実施例を詳しく説明す
る。受信信号は、不図示の増幅器、フィルタ、周波数変
換回路などを通して、分波器２４に入力されて２分さ
れ、一方は第１の弾性表面波素子２０１に入力され、他
方は第２の弾性表面波素子２０２に入力される。

【００３８】第１の弾性表面波素子２０１は本発明の弾
性表面波素子であり、特に、図１に示すような出力電極
のタップのうち入力電極に近い半分の領域にあるタップ
と入力電極から遠い半分の領域にあるタップとが同じタ
ップ系列で構成されている弾性表面波素子である（該弾
性表面波素子の入力電極と出力電極は入れ替えても良
い）。

【００３９】第２の弾性表面波素子２０２は、図２に示
すような弾性表面波素子、すなわち、出力電極のタップ
のうち入力電極から遠い半分の領域にあるタップ系列
が、入力電極に近い半分の領域にあるタップ系列の位相
を逆相にした系列で構成されている弾性表面波素子であ
る（該弾性表面波素子の入力電極と出力電極は入れ替え
ても良い）。

【００４０】ここで、受信信号が所定の符号で変調され
た信号、所謂スペクトラム拡散信号であると、信号の連
続する２ビットが同位相の場合には第１の弾性表面波素
子２０１の出力に大きい相関ピークが現われ、逆位相の
場合には第２の弾性表面波素子２０２の出力に大きい相
関ピークが現われる。そこで、第１の弾性表面波素子２
０１および第２の弾性表面波素子２０２の出力をそれぞ
れ検波回路２１１および２１２に入力して、包絡線を取
り出し、両者のレベルを比較することにより、データ復
調を行なうことができる。

【００４１】本実施例では２つの弾性表面波素子２０１
および２０２の出力レベルを比較してデータを判定する
ため、第１実施例に比べて、受信信号のレベル変動に強
い。

【００４２】また、本実施例の第１および第２の弾性表
面波素子２０１，２０２は、図３に示すように１つにま
とめてもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
上述した（１）式を満足する弾性表面波素子を構成する
ことにより、連続する２ビットの信号を１度に信号処理
することができるという効果が得られる。

【００４４】従って、本発明の弾性表面波素子を復調器
に用いた場合、弾性表面波素子の出力レベルを検出する
ことによって、容易に、連続する２ビットが同位相か逆
位相か判定できる。

【００４５】そのため、従来の復調回路にあった遅延回
路および乗算器が不要となり、回路規模を小さくすると
ともに、信号品質の劣化を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による弾性表面波素子の第１実施例を示
す概略図。

【図２】本発明による弾性表面波素子の第２実施例を示
す概略図。

【図３】本発明による弾性表面波素子の第３実施例を示
す概略図。

【図４】本発明による復調装置の第１実施例を示すブロ
ック図。

【図５】本発明による復調装置の第２実施例を示すブロ
ック図。

【図６】従来の弾性表面波素子を示す概略図。

【図７】従来の復調装置を示すブロック図。

【符号の説明】

１１ 基板 １２ 入力電極 １３，１４ 出力電極 ２０，２０１，２０２ 本発明の弾性表面波素子 ２１，２１１，２１２ 検波回路 ２２ データ判定回路 ２３ 比較回路 ２４ 分波器

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電基板上に弾性表面波を励振する入力
   電極と、 該弾性表面波を電気信号に変換する出力電極とを備え、 該入力電極または出力電極が複数のタップから構成さ
   れ、 かつ、該入力電極または該出力電極の該弾性表面波が伝
   搬する方向の長さをＬ［ｍ］、該入力電極に入力される
   入力信号の伝送速度をＡ［ビット／秒］、該弾性表面波
   の伝搬速度をＶ［ｍ／秒］、タップ間スペースの長さを
   Δ１［ｍ］として、 Ｌ＋Δ１＝２Ｖ／Ａ …（１） を実質的に満足することを特徴とする弾性表面波素子。
2. 【請求項２】 上記入力電極または出力電極のいずれか
   一方の電極が２Ｎ個（Ｎは自然数）のタップから構成さ
   れ、他方の電極に近い半分の領域と、該他方の電極から
   遠い半分の領域とで、それぞれ各領域を構成するＮ個の
   タップのうち、該他方の電極から近い方から数えて、同
   じ順番にあるタップが、該タップから取り出される信号
   の極性が等しくなるように構成されていることを特徴と
   する請求項１に記載の弾性表面波素子。
3. 【請求項３】 上記入力電極または出力電極のいずれか
   一方の電極が２Ｎ個（Ｎは自然数）のタップから構成さ
   れ、他方の電極に近い半分の領域と、該他方の電極から
   遠い半分の領域とで、それぞれ各領域を構成するＮ個の
   タップのうち、該他方の電極から近い方から数えて、同
   じ順番にあるタップが、該タップから取り出される信号
   の極性が逆になるように構成されていることを特徴とす
   る請求項１に記載の弾性表面波素子。
4. 【請求項４】 圧電基板上に弾性表面波を励振する入力
   電極と、該弾性表面波を電気信号に変換する出力電極と
   を備え、該入力電極または出力電極が複数のタップから
   構成されており、 かつ該入力電極または該出力電極の該弾性表面波が伝搬
   する方向の長さをＬ［ｍ］、該入力電極に入力される入
   力信号の伝送速度をＡ［ビット／秒］、該弾性表面波の
   伝搬速度をＶ［ｍ／秒］、タップ間スペースの長さをΔ
   １［ｍ］として、 Ｌ＋Δ１＝２Ｖ／Ａ を実質的に満足する弾性表面波素子と、該弾性表面波素
   子の出力を検出する手段とを含んで構成したことを特徴
   とする復調装置。
5. 【請求項５】 上記弾性表面波素子の入力電極または出
   力電極のいずれか一方の電極が２Ｎ個（Ｎは自然数）の
   タップから構成され、他方の電極に近い半分の領域と、
   該他方の電極から遠い半分の領域とで、それぞれ各領域
   を構成するＮ個のタップのうち、該他方の電極から近い
   方から数えて、同じ順番にあるタップが、該タップから
   取り出される信号の極性が等しくなるように構成されて
   いることを特徴とする請求項４に記載の復調装置。
6. 【請求項６】 上記弾性表面波素子の入力電極または出
   力電極のいずれか一方の電極が２Ｎ個（Ｎは自然数）の
   タップから構成され、他方の電極に近い半分の領域と、
   該他方の電極から遠い半分の領域とで、それぞれ各領域
   を構成するＮ個のタップのうち、該他方の電極から近い
   方から数えて、同じ順番にあるタップが、該タップから
   取り出される信号の極性が逆になるように構成されてい
   ることを特徴とする請求項４に記載の復調装置。
7. 【請求項７】 受信信号を少なくとも２つに分波する分
   波器と、第１および第２の弾性表面波素子と、該第１お
   よび第２の弾性表面波素子の出力をそれぞれ検波する第
   １および第２の検波回路と、該第１および第２の検波回
   路の出力のレベルを比較する比較回路とを少なくとも備
   え、 上記第１の弾性表面波素子は、入力電極または出力電極
   のいずれか一方の電極が２Ｎ個（Ｎは自然数）のタップ
   から構成され、他方の電極に近い半分の領域と、該他方
   の電極から遠い半分の領域とで、それぞれ各領域を構成
   するＮ個のタップのうち、該他方の電極から近い方から
   数えて、同じ順番にあるタップが、該タップから取り出
   される信号の極性が等しくなるように構成されており、 上記第２の弾性表面波素子は、入力電極または出力電極
   のいずれか一方の電極が２Ｎ個（Ｎは自然数）のタップ
   から構成され、他方の電極に近い半分の領域と、該他方
   の電極から遠い半分の領域とで、それぞれ各領域を構成
   するＮ個のタップのうち、該他方の電極から近い方から
   数えて、同じ順番にあるタップが、該タップから取り出
   される信号の極性が逆になるように構成されていること
   を特徴とする請求項４に記載の復調装置。
8. 【請求項８】 受信信号がスペクトラム拡散信号である
   ことを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の
   復調装置。