JPH06314946A - Surface acoustic wave element, its design method and signal receiver and communication system using the same - Google Patents

Surface acoustic wave element, its design method and signal receiver and communication system using the same

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JPH06314946A
JPH06314946A JP6029648A JP2964894A JPH06314946A JP H06314946 A JPH06314946 A JP H06314946A JP 6029648 A JP6029648 A JP 6029648A JP 2964894 A JP2964894 A JP 2964894A JP H06314946 A JPH06314946 A JP H06314946A
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JP
Japan
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surface acoustic
acoustic wave
input electrode
waveguide
electrode
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Application number
JP6029648A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Eguchi
正 江口
Akihiro Koyama
晃広 小山
Akira Torisawa
章 鳥沢
Kouichi Egara
光一 江柄
Takahiro Hachisu
高弘 蜂巣
Norihiro Mochizuki
規弘 望月
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

PURPOSE:To obtain a high coupling efficiency by providing a shape corresponding to an angle dependency of a speed of a surface acoustic wave depending on a direction when the surface acoustic wave propagates on an isotropic piezoelectric substrate for an input electrode and to concentrate the surface acoustic wave to a narrow range. CONSTITUTION:A guide path 14 is an ideal path guiding a surface acoustic wave to a guide path end face (origin position) as if it were almost regarded as a point wave source. Part 12 of a wave front of a surface acoustic wave is outputted from an end face of the guide path 14. The shape of an interdigital input electrode 11 is obtained by calculating the behavior of the surface acoustic wave outputted from an end face of the guide path 14 and propagating on an isotropic piezoelectric substrate. Since the distance and angle of each observing point from a wave source are found out by setting observing points to be a mesh, the distance vector and the wave number vector are obtained and the complex amplitude is calculated. Contour lines of the complex amplitude indicate the wave front. Thus, the shape of the interdigital input electrode 11 is decided corresponding to the shape of the surface acoustic wave spread from a point wave source obtained in this way.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は弾性表面波素子に関する
ものであり、特にその効率改善を意図したものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface acoustic wave device, and particularly to improving its efficiency.

【0002】[0002]

【従来の技術】弾性表面波素子、特に2つの弾性表面波
信号のコンボリューション信号を取り出す弾性表面波コ
ンボルバは、スペクトラム拡散通信を行うにあたっての
キーデバイスとして、近年その重要性が増大しつつあ
り、盛んに研究されている。
2. Description of the Related Art A surface acoustic wave element, particularly a surface acoustic wave convolver for extracting a convolution signal of two surface acoustic wave signals, has recently been increasing in importance as a key device for performing spread spectrum communication. Has been actively studied.

【0003】図16は、この様な従来の弾性表面波素子
の一例を示す概略図である。図中、91はYカット(Z
伝搬)ニオブ酸リチウム等の圧電基板であり、92,9
3は該圧電基板91の表面上に形成した櫛形入力電極で
あり、94は圧電基板91の表面上に形成した出力電極
である。これらの電極は、アルミニウム等の導電性材料
からなり、通常フォトリソグラフィー技術を利用して形
成される。入力電極92には被検波信号入力回路96が
接続されており、入力電極93には参照信号発生器95
が接続されている。
FIG. 16 is a schematic view showing an example of such a conventional surface acoustic wave element. In the figure, 91 is a Y cut (Z
Propagation) A piezoelectric substrate such as lithium niobate, 92, 9
Reference numeral 3 is a comb-shaped input electrode formed on the surface of the piezoelectric substrate 91, and 94 is an output electrode formed on the surface of the piezoelectric substrate 91. These electrodes are made of a conductive material such as aluminum and are usually formed by using a photolithography technique. A test wave signal input circuit 96 is connected to the input electrode 92, and a reference signal generator 95 is connected to the input electrode 93.
Are connected.

【0004】この様な構成の弾性表面波素子において、
入力電極92に信号入力回路96から搬送角周波数ωの
電気信号を入力すると、基板の圧電効果により弾性表面
波が励振される。同様にして、入力電極93に参照信号
発生器95から搬送角周波数ωの電気信号を入力する
と、基板の圧電効果により弾性表面波が励振される。こ
れら2つの弾性表面波は、2つの入力電極92,93間
の圧電基板91上で互いに逆向きに伝搬し、該圧電基板
の物理的非線形効果によって、2つの入力信号の相関出
力たるコンボリューション信号(搬送角周波数2ω)を
出力電極94から取り出すことができる。
In the surface acoustic wave device having such a structure,
When an electric signal having the carrier angular frequency ω is input to the input electrode 92 from the signal input circuit 96, the surface acoustic wave is excited by the piezoelectric effect of the substrate. Similarly, when an electric signal having the carrier angular frequency ω is input to the input electrode 93 from the reference signal generator 95, the surface acoustic wave is excited by the piezoelectric effect of the substrate. These two surface acoustic waves propagate in opposite directions on the piezoelectric substrate 91 between the two input electrodes 92 and 93, and due to the physical nonlinear effect of the piezoelectric substrate, a convolution signal that is a correlation output of the two input signals. (Carrier angular frequency 2ω) can be taken out from the output electrode 94.

【0005】2つの入力電極92,93を結ぶ方向にx
軸をとり2つの入力電極92,93の中間に原点をと
り、2つの弾性表面波をF(t-x/v)exp{j(ωt-kx)}, G(t+
x/v)exp{j(ωt+kx)}とすると、圧電基板上91には、非
線形相互作用により、その積であるF(t-x/v)・G(t+x/v)
exp(2jωt)という場所に依存しない弾性表面波が発生す
る。この信号は、一様な出力電極94を設けることによ
り電極長領域内で積分される。この相互作用領域長をT
とすると、 S(t)=Kexp(2jωt)∫-T/2 T/2F(t-x/v)・G(t+x/v)dx ・・・・・・ (1) で表される信号として取り出される。ここで、積分範囲
は相互作用領域長Tが信号長より十分大きい時には実質
上−∞〜+∞としてよく、τ=t-x/vとすると、上記
(1)式は、 S(t)=-vKexp(2jωt)∫-I I F(τ)・ G(2t-τ)dτ ・・・・・・ (2) となり(ここで、積分範囲中のIは∞を示す)、前記信
号は2つの入力信号のコンボリューションとなる。この
様なコンボリューションのメカニズムは、例えば『柴
山、“弾性表面波の応用”、テレビジョン、30、45
7(1976)』等に詳細に記載されている。
X in the direction connecting the two input electrodes 92, 93
An axis is taken and the origin is located between the two input electrodes 92 and 93, and two surface acoustic waves are F (tx / v) exp {j (ωt-kx)}, G (t +
x / v) exp {j (ωt + kx)}, the product F (tx / v) · G (t + x / v) on the piezoelectric substrate 91 is the product of the nonlinear interaction.
A surface-independent surface wave exp (2jωt) is generated. This signal is integrated within the electrode length region by providing a uniform output electrode 94. This interaction region length is T
Then, S (t) = Kexp (2jωt) ∫ -T / 2 T / 2 F (tx / v) ・ G (t + x / v) dx ・ ・ ・ ・ ・ ・ (1) Is taken out as. Here, the integration range may be substantially −∞ to + ∞ when the interaction region length T is sufficiently larger than the signal length, and when τ = tx / v, the above equation (1) becomes S (t) =-vKexp (2jωt) ∫ -I I F (τ) ・ G (2t-τ) dτ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (2) (where I in the integration range indicates ∞), and the signal is input by two inputs. It becomes the convolution of the signal. Such a convolution mechanism is described in, for example, “Shibayama,“ Application of Surface Acoustic Wave ”, Television, 30, 45.
7 (1976) ”and the like.

【0006】以上の様に、弾性表面波コンボルバでは、
図16の様な構成で、被検波信号と参照信号とのコンボ
リューション出力信号を得ている。図16の出力電極9
4は導波路を兼ねている。即ち、圧電効果を有する素材
に金属薄膜を蒸着すると、その部分の弾性表面波の伝搬
速度が遅くなり弾性表面波がそこに集中する効果と、蒸
着した金属の質量負荷により弾性表面波が集中する効果
とを利用した導波路になっている。
As described above, in the surface acoustic wave convolver,
With the configuration shown in FIG. 16, a convolution output signal of the detected signal and the reference signal is obtained. Output electrode 9 of FIG.
4 also serves as a waveguide. That is, when a metal thin film is vapor-deposited on a material having a piezoelectric effect, the propagation velocity of the surface acoustic wave in that portion is slowed down and the surface acoustic wave is concentrated there, and the surface acoustic wave is concentrated due to the mass load of the deposited metal. It is a waveguide that utilizes the effect.

【0007】コンボリューション効率は、エネルギー密
度の2乗に比例するため、導波路として動作する出力電
極は、高次の伝搬横モードを防ぎエネルギー密度を高め
るため、コンボリューション出力を取出せる範囲でなる
べく狭くしたいという要求と、導波路幅が狭いと周波数
による速度変化が大きくなるという問題とから、伝搬す
る弾性表面波の波長をλとすると、Yカットのニオブ酸
リチウムのZ方向伝搬のコンボルバでは、1.5〜4λ
程度が適当であるとされている。
Since the convolution efficiency is proportional to the square of the energy density, the output electrode operating as a waveguide should prevent a higher-order propagation transverse mode and increase the energy density, so that the convolution output should be taken out as much as possible. If the wavelength of the propagating surface acoustic wave is λ, the convolver for propagating the Y-cut lithium niobate in the Z direction is given by the requirement that the wavelength of the propagating surface acoustic wave be λ. 1.5-4λ
It is said that the degree is appropriate.

【0008】一方、電気信号を弾性表面波信号に変換す
る櫛形入力電極は、そこで発生した弾性表面波のエネル
ギーが導波路に導かれる割合(結合効率)を高めるため
に、従来より入力電極の形状を円弧状にしたものが考案
されていた。
On the other hand, in the comb-shaped input electrode for converting an electric signal into a surface acoustic wave signal, in order to increase the ratio (coupling efficiency) of the energy of the surface acoustic wave generated there to the waveguide, the shape of the input electrode has been increased. A circular arc was devised.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ニオブ
酸リチウム等の様な異方性圧電基板では、弾性表面波の
伝搬速度が伝搬方向に依存するために、円弧形状の電極
ではエネルギーが1点に集中しにくく高い結合効率が得
られないという問題があった。即ち、YカットZ方向伝
搬のニオブ酸リチウムを例にとると、その伝搬方向と伝
搬速度との関係は図15の様になり、Z軸方向は相対的
に速度が速く、Z軸を基準として、約±22度までは徐
々に速度が遅くなる。従って、円の1部分の円弧を入力
電極の形状にした時には、電極のZ軸上付近即ち円弧の
中心付近から励振された波は、円弧の外側付近で励振さ
れた波よりも速く導波路に到達してしまい、波を狭い範
囲に集中させることができない。このため、導波路に多
くの波を導入させることが困難で、高い結合効率が得ら
れないという問題があった。
However, in an anisotropic piezoelectric substrate such as lithium niobate, the propagation velocity of a surface acoustic wave depends on the propagation direction, and therefore the energy of an arc-shaped electrode is limited to one point. There was a problem that it was difficult to concentrate and high coupling efficiency could not be obtained. That is, taking lithium niobate propagating in the Y-cut Z direction as an example, the relationship between the propagating direction and the propagating velocity is as shown in FIG. , The speed gradually decreases up to about ± 22 degrees. Therefore, when the arc of one part of the circle is made into the shape of the input electrode, the wave excited near the Z-axis of the electrode, that is, near the center of the arc is guided to the waveguide faster than the wave excited near the outside of the arc. It arrives and you can't concentrate the waves in a narrow area. Therefore, there is a problem that it is difficult to introduce many waves into the waveguide and high coupling efficiency cannot be obtained.

【0010】この問題解決のための1つの方法として、
USPNo.4649509には、周波数分散性の変換
器(櫛形入力電極)を導波路近傍に設置し、導波路の導
波モードの弾性表面波がこの櫛形電極上で等波面となる
様に電極形状を工夫した例があるが、導波路の近傍での
弾性表面波の位相や強度を広い周波数帯域に対し合わせ
ることは非常に困難である。
As one method for solving this problem,
USP No. In the 4649509, a frequency dispersive converter (comb-shaped input electrode) was installed in the vicinity of the waveguide, and the electrode shape was devised so that the surface acoustic waves in the waveguide mode of the waveguide would have equal wavefronts on the comb-shaped electrode. Although there are examples, it is very difficult to match the phase and intensity of surface acoustic waves in the vicinity of the waveguide with a wide frequency band.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、圧
電基板上を伝搬する弾性表面波の速度の角度依存性に対
応した形状の入力電極形状となすことにより、弾性表面
波を狭い範囲に集中させ高い結合効率を得ることを目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, according to the present invention, by forming an input electrode having a shape corresponding to the angular dependence of the velocity of a surface acoustic wave propagating on a piezoelectric substrate, the surface acoustic wave can be narrowed. The purpose is to concentrate and obtain high coupling efficiency.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、以上の
如き目的を達成するものとして、異方性圧電基板上に入
力電極を設けて弾性表面波を発生させ該弾性表面波を集
中させて導波路に結合させる弾性表面波素子において、
入力電極は、前記異方性圧電基板上を弾性表面波が伝搬
する時の伝搬方向による弾性表面波の速度の角度依存性
に対応した形状を有することを特徴とする弾性表面波素
子、が提供される。
According to the present invention, in order to achieve the above object, an input electrode is provided on an anisotropic piezoelectric substrate to generate a surface acoustic wave and concentrate the surface acoustic wave. In the surface acoustic wave element that is coupled to the waveguide by
The surface acoustic wave element is characterized in that the input electrode has a shape corresponding to the angular dependence of the velocity of the surface acoustic wave depending on the propagation direction when the surface acoustic wave propagates on the anisotropic piezoelectric substrate. To be done.

【0013】本発明の一態様においては、入力電極が、
導波路から放出された弾性表面波の等位相面に少なくと
も近似的に等しい形状を有する。
In one embodiment of the present invention, the input electrode is
It has a shape that is at least approximately equal to the equiphase surface of the surface acoustic wave emitted from the waveguide.

【0014】本発明の一態様においては、入力電極が、
導波モードの強度分布を有する弾性表面波が導波路より
放出される時の該弾性表面波の等位相面に少なくとも近
似的に等しい形状を有する。ここで、入力電極が、導波
モードの弾性表面波が導波路より放出される時に入力電
極上で示す強度分布に合わせてアポタイズされている態
様がある。
In one embodiment of the present invention, the input electrode is
The surface acoustic wave having the intensity distribution of the guided mode has a shape that is at least approximately equal to the equiphase surface of the surface acoustic wave when emitted from the waveguide. Here, there is a mode in which the input electrode is apodized according to the intensity distribution shown on the input electrode when the surface acoustic wave in the guided mode is emitted from the waveguide.

【0015】本発明の他の態様においては、入力電極の
インピーダンスが、該入力電極への入力回路のインピー
ダンスに整合している。
In another aspect of the invention, the impedance of the input electrode is matched to the impedance of the input circuit to the input electrode.

【0016】本発明の一態様においては、入力電極が櫛
形電極である。ここで、櫛形電極がダブル電極である態
様や、櫛形電極が1方向性を有する態様がある。
In one aspect of the present invention, the input electrode is a comb-shaped electrode. Here, there are a mode in which the comb-shaped electrode is a double electrode and a mode in which the comb-shaped electrode has unidirectionality.

【0017】また、本発明によれば、以上の如き目的を
達成するものとして、異方性圧電基板上に入力電極を設
けて弾性表面波を発生させ該弾性表面波を導波路に集中
して結合させる弾性表面波素子の入力電極を設計する方
法であって、前記異方性圧電基板上を弾性表面波が伝搬
するときの伝搬方向による該弾性表面波の速度の角度依
存性を算出し、該算出した角度依存性に対応して入力電
極の形状を決定することを特徴とする、弾性表面波素子
の入力電極の設計方法、が提供される。
According to the present invention, in order to achieve the above object, an input electrode is provided on an anisotropic piezoelectric substrate to generate a surface acoustic wave, and the surface acoustic wave is concentrated on a waveguide. A method of designing an input electrode of a surface acoustic wave element to be coupled, comprising calculating an angular dependence of a velocity of the surface acoustic wave depending on a propagation direction when the surface acoustic wave propagates on the anisotropic piezoelectric substrate, There is provided a method of designing an input electrode of a surface acoustic wave device, characterized in that the shape of the input electrode is determined according to the calculated angle dependency.

【0018】本発明の一態様においては、弾性表面波を
導波路より放出させた時の該弾性表面波の等位相面を算
出することにより前記角度依存性を算出する。
In one aspect of the present invention, the angle dependence is calculated by calculating the equiphase surface of the surface acoustic wave when the surface acoustic wave is emitted from the waveguide.

【0019】本発明の一態様においては、導波モードの
強度分布を有する弾性表面波を導波路より放出させた時
の該弾性表面波の等位相面を算出することにより前記角
度依存性を算出する。
In one aspect of the present invention, the angle dependence is calculated by calculating an equiphase surface of the surface acoustic wave when the surface acoustic wave having the intensity distribution of the guided mode is emitted from the waveguide. To do.

【0020】また、本発明によれば、以上の様な本発明
の弾性表面波素子を用いてコンボリューション信号を発
生する信号受信機及びそれを用いた通信システム、が提
供される。
Further, according to the present invention, there is provided a signal receiver for generating a convolution signal using the surface acoustic wave device of the present invention as described above and a communication system using the signal receiver.

【0021】[0021]

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の具体的実
施例を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0022】[実施例1]図1は、本発明によるコンボ
ルバ等の弾性表面波素子の第1の実施例の部分拡大図で
あり、特に櫛形入力電極を示す図である。図1におい
て、15−16は素子の中央線である。11は電気信号
を弾性表面波に変換する櫛形入力電極であり、13はワ
イヤボンディングのための電極パッドであり、14は導
波路端面(原点位置)に殆ど点波源と見なし得る弾性表
面波を導波させる理想的な導波路である。12は導波路
14の端面から出力された弾性表面波の波面の一部であ
る。
[Embodiment 1] FIG. 1 is a partially enlarged view of a first embodiment of a surface acoustic wave device such as a convolver according to the present invention, and particularly shows a comb-shaped input electrode. In FIG. 1, 15-16 is the center line of the element. Reference numeral 11 is a comb-shaped input electrode for converting an electric signal into a surface acoustic wave, reference numeral 13 is an electrode pad for wire bonding, and reference numeral 14 is a surface acoustic wave which can be almost regarded as a point wave source at the end face of the waveguide (origin position). It is an ideal waveguide to make waves. Reference numeral 12 is a part of the wavefront of the surface acoustic wave output from the end face of the waveguide 14.

【0023】櫛形入力電極11の形状は、弾性表面波が
導波路より出力され、異方性圧電基板上を伝搬する様子
を計算する計算手段により求められる。この様な計算
は、『弾性表面波工学;電子通信学会;柴山幹夫監修
第3章』に記載されている様に、以下の(3)及び
(4)の弾性方程式と(5)及び(6)のマクスウェル
の方程式とを、それぞれの条件に合わせて解くことによ
り求めることができる: ▽・=jω ・・・・・・ (3) ▽s =jω ・・・・・・ (4) ▽×=−jω ・・・・・・ (5) ▽×=jω ・・・・・・ (6) ここで、は応力、jは虚数単位、ωは角周波数、
運動量、は外力、は粒子速度、は歪、は電界、
は磁束密度、は磁界、は電束密度、は電流密度
である(尚、アンダーラインはベクトルであることを示
す:以下、同様)。
The shape of the comb-shaped input electrode 11 is obtained by calculation means for calculating how the surface acoustic wave is output from the waveguide and propagates on the anisotropic piezoelectric substrate. Such calculation is described in "Surface Acoustic Wave Engineering; The Institute of Electronics and Communication Engineers; Supervised by Mikio Shibayama.
As described in "Chapter 3", the elastic equations of (3) and (4) and Maxwell's equations of (5) and (6) below are solved by solving them according to the respective conditions. can: ▽ · T = jω p - F ······ (3) ▽ s v = jω S ······ (4) ▽ × E = -jω B ······ (5 ) ▽ H = jω D + J (6) where T is stress, j is imaginary unit, ω is angular frequency, p is momentum, F is external force, v is particle velocity, and S is Distortion, E is electric field,
B is the magnetic flux density, H is the magnetic field, D is the electric flux density, and J is the current density (note that the underline indicates a vector: the same applies below).

【0024】以上の式の厳密解を求めることは極めて困
難である。そこで、簡単には、例えば、「J.B.Green et
al.,IEEE Transactions on sonics and ultrasonics,
vol.30. No.1, January 1983, p 43- 」の様に、弾性表
面波のホイゲンスの定理を用いた波動理論に異方性を考
慮することで、以下の(7)式の様に近似できる: a=exp{j(ωt−)}/|1/2 ・・・・・・ (7) ここで、aは測定点における複素振幅、ωは弾性表面波
の角周波数、は波数ベクトル、は点波源から観測点
までの距離ベクトルである。
It is extremely difficult to find the exact solution of the above equation. So, for example, simply use "JBGreen et
al., IEEE Transactions on sonics and ultrasonics,
vol.30. No.1, January 1983, p 43- ", the anisotropy is taken into account in the wave theory using the Huygens theorem of surface acoustic waves. It can be approximated: a = exp {j (ωt− k · r )} / | r | 1/2 (7) where a is the complex amplitude at the measurement point and ω is the angle of the surface acoustic wave. Frequency, k is a wave number vector, r is a distance vector from the point source to the observation point.

【0025】観測点を網の目状に設定すれば、各観測点
の波源からの距離と角度とが分かるので、距離ベクトル
と、=2πf/で求められる波数ベクトルが求
められ、複素振幅aが算出できる。この複素振幅aの等
高線が波面を示している。Yカットのニオブ酸リチウム
の場合、Z軸方向の速度が約3488m/sであるのに
対し、最も速度が遅い±22°付近では、約3430m
/sであるので、実際の点波源からの弾性表面波の波面
は円に近いが、図1では、本発明の説明のために、伝搬
速度の角度依存性による波面の歪を強調して、描いてい
る。弾性表面波の伝搬は可逆的であるから、点波源から
広がった弾性表面波の波面全体から点波源側に弾性表面
波を励振すれば、中心付近に弾性表面波が集中するので
櫛形入力電極から導波路への結合効率が向上する。即
ち、以上の様にして求めた点波源から広がった弾性表面
波の波面の形状に対応させて、櫛形入力電極11の形状
が決定されているのである。
If the observation points are set in a mesh pattern, the distance and angle from each wave source of each observation point can be known.
r and the wave number vector k obtained by k = 2πf / v are obtained, and the complex amplitude a can be calculated. The contour line of this complex amplitude a shows the wavefront. In the case of Y-cut lithium niobate, the speed in the Z-axis direction is about 3488 m / s, whereas it is about 3430 m at the slowest speed of ± 22 °.
/ S, the wavefront of the surface acoustic wave from the actual point source is close to a circle, but in FIG. 1, the wavefront distortion due to the angular dependence of the propagation velocity is emphasized to explain the present invention. I am drawing. Since the propagation of surface acoustic waves is reversible, if surface acoustic waves are excited toward the point source from the entire surface of the surface acoustic wave spreading from the point source, the surface acoustic waves will concentrate near the center. The coupling efficiency with the waveguide is improved. That is, the shape of the comb-shaped input electrode 11 is determined corresponding to the shape of the surface of the surface acoustic wave spreading from the point wave source obtained as described above.

【0026】[実施例2]図2は、本発明による弾性表
面波素子の第2の実施例の部分拡大図であり、特に櫛形
入力電極を示す図である。本実施例の上記実施例1と異
なる点は、本実施例においては導波路と同じ幅を持った
波源を想定したことである。図2において、15−16
は素子の中央線である。11は電気信号を弾性表面波に
変換する櫛形入力電極であり、13はワイヤボンディン
グのための電極パッドであり、24は波源が導波路幅と
等しく、波源の強度がこの幅内で一定である線状弾性表
面波を伝搬させる理想的な導波路である。22は導波路
24の端面から出力された弾性表面波の波面の一部であ
る。この場合、波面22を求めるための網の目状の観測
点の複素振幅は(7)式を波源の大きさ(導波路24の
幅)で積分することで、以下の(8)式の様に得られ
る: a=∫[exp{j(ωt−)}/|1/2 ]dσ・・・・・・(8) ここで、dσは波源の微小区間である。
[Embodiment 2] FIG. 2 is a partially enlarged view of a second embodiment of a surface acoustic wave element according to the present invention, and particularly shows a comb-shaped input electrode. The difference between this embodiment and the first embodiment is that a wave source having the same width as the waveguide is assumed in this embodiment. In FIG. 2, 15-16
Is the centerline of the device. Reference numeral 11 is a comb-shaped input electrode that converts an electric signal into a surface acoustic wave, 13 is an electrode pad for wire bonding, and 24 is a wave source whose waveguide width is equal to the waveguide width, and the intensity of the wave source is constant within this width. This is an ideal waveguide for propagating a linear surface acoustic wave. Reference numeral 22 is a part of the wavefront of the surface acoustic wave output from the end face of the waveguide 24. In this case, the complex amplitude of the mesh-shaped observation points for obtaining the wavefront 22 is expressed by the following equation (8) by integrating the equation (7) with the size of the wave source (width of the waveguide 24). Is obtained: a = ∫ [exp {j (ωt− k · r )} / | r | 1/2 ] dσ ··· (8) where dσ is a minute section of the wave source.

【0027】この様にして求められた波面の形状に対応
する形状の櫛形入力電極で励振された弾性表面波は、所
定の幅の有限の大きさの導波路への結合効率が高くな
る。
The surface acoustic wave excited by the comb-shaped input electrode having a shape corresponding to the shape of the wavefront thus obtained has a high coupling efficiency with the waveguide of a predetermined width and a finite size.

【0028】[実施例3]次に、第3の実施例について
述べる。本実施例の上記実施例2と異なる点は、導波路
を伝搬する弾性表面波の導波モードを考慮したことであ
る。
[Embodiment 3] Next, a third embodiment will be described. The difference of this embodiment from the second embodiment is that the guided mode of the surface acoustic wave propagating in the waveguide is taken into consideration.

【0029】金属薄膜を圧電基板に蒸着した導波路を伝
搬する弾性表面波の固有モードは、金属蒸着面(電気的
短絡面)と何も蒸着していない面(電気的開放面)との
境界条件から導き出され、図5の様な振幅強度分布とな
る。この導波路を伝搬する弾性表面波の固有モードは、
「小柴、鈴木、信学論(B)、J61−B,p689
(1978)」等で精密に計算されている。また、YZ
−ニオブ酸リチウムについては、「R.V. Schmidt & L.
A. Coldren, IEEE Transactions on sonics and ultras
onics, vol.su-22. No.2, March 1975, p115-」の様に
スカラーポテンシャル近似による計算でもよい。
The eigenmode of the surface acoustic wave propagating in the waveguide in which the metal thin film is deposited on the piezoelectric substrate is the boundary between the metal deposition surface (electrically short-circuited surface) and the surface on which nothing is deposited (electrically open surface). It is derived from the conditions, and the amplitude intensity distribution as shown in FIG. 5 is obtained. The eigenmode of the surface acoustic wave propagating in this waveguide is
"Koshiba, Suzuki, Theology (B), J61-B, p689
(1978) ”and the like. Also, YZ
-For lithium niobate, see `` RV Schmidt & L.
A. Coldren, IEEE Transactions on sonics and ultras
onics, vol.su-22. No.2, March 1975, p115- ".

【0030】この導波モードをもつ弾性表面波が導波路
より出力され、圧電基板上を伝搬する様子は、(8)式
と同様な積分方法で各波源の微小区間が導波路入口に導
波モードと同じ強度をもつときに、各測定点での弾性表
面波の速度、位相を計算することで得られる。図3は、
この様にして求められた弾性表面波の位相面に合わせた
入力電極を有する本発明の弾性表面波素子の部分拡大図
であり、特に櫛形入力電極を示す図である。図3におい
て、上記図1及び図2におけると同様の機能を有する部
材には同一の符号が付されているものもある。本実施例
では、中心周波数200MHzにおいて、幅2λの導波
路から出力された弾性表面波の等位相面が曲率半径r=
171λ、中心角θ=6.0°の円弧からどれ位ずれる
かを算出して補正することにより、入力電極11の形状
を決定した。
The surface acoustic wave having this waveguide mode is output from the waveguide and propagates on the piezoelectric substrate. A small section of each wave source is guided to the waveguide entrance by the integration method similar to the equation (8). It can be obtained by calculating the velocity and phase of the surface acoustic wave at each measurement point when it has the same intensity as the mode. Figure 3
FIG. 3 is a partially enlarged view of a surface acoustic wave device of the present invention having an input electrode matched to a phase surface of a surface acoustic wave thus obtained, and particularly a comb-shaped input electrode. In FIG. 3, members having the same functions as those in FIGS. 1 and 2 may be designated by the same reference numerals. In this embodiment, the isophase surface of the surface acoustic wave output from the waveguide having a width of 2λ at the center frequency of 200 MHz has a radius of curvature r =
The shape of the input electrode 11 was determined by calculating and correcting how much it deviated from the arc of 171 λ and the central angle θ = 6.0 °.

【0031】ところで、櫛形入力電極の電気的なインピ
ーダンスは、対になっている電極の交差している部分の
長さに比例し、電極の対数は帯域幅に反比例する。実施
例1〜実施例3で述べた様にして波面が計算できるの
で、電極の長さは一義的に決まる。例えば、YZ−ニオ
ブ酸リチウムにおいては、中心周波数200MHz、帯
域幅40MHz、インピーダンス50Ωとすると、電極
長(交差幅)約0.8mm、対数3.5程度となる。
By the way, the electric impedance of the comb-shaped input electrode is proportional to the length of the intersecting portion of the paired electrodes, and the number of pairs of electrodes is inversely proportional to the bandwidth. Since the wavefront can be calculated as described in Examples 1 to 3, the length of the electrode is uniquely determined. For example, in YZ-lithium niobate, when the center frequency is 200 MHz, the bandwidth is 40 MHz, and the impedance is 50Ω, the electrode length (intersection width) is about 0.8 mm and the logarithm is about 3.5.

【0032】実施例1〜実施例3の櫛形入力電極は、こ
の様にして決まる電極長にあわせて作製されている。図
7は、実施例3で設計された櫛形入力電極で励振された
弾性表面波の強度を示す3次元グラフである。同図にお
いて、11は、本発明の櫛形入力電極である。比較のた
め、本発明を適用しない単純な円弧形櫛形電極61(r
=83.3λ、θ=14°)で励振された弾性表面波の
強度を図6に示す。同図に示す例では、振幅が大きい場
所が1点に集中しないまま弾性表面波が広がってしまう
が、本発明の櫛形入力電極では、弾性表面波が中心付近
に集中し、櫛形入力電極から導波路への結合効率が向上
している。
The comb-shaped input electrodes of Examples 1 to 3 are manufactured according to the electrode length thus determined. FIG. 7 is a three-dimensional graph showing the intensity of surface acoustic waves excited by the comb-shaped input electrode designed in Example 3. In the figure, 11 is a comb-shaped input electrode of the present invention. For comparison, a simple arc-shaped comb-shaped electrode 61 (r
= 83.3λ, θ = 14 °), the intensity of the surface acoustic wave excited is shown in FIG. In the example shown in the figure, the surface acoustic wave spreads without concentrating on one point where the amplitude is large. However, in the comb input electrode of the present invention, the surface acoustic wave concentrates near the center and is guided from the comb input electrode. The coupling efficiency with the waveguide is improved.

【0033】[実施例4]図4は、本発明による弾性表
面波素子の第4の実施例の部分拡大図であり、特に櫛形
入力電極を示す図である。図4において、15−16は
素子の中央線である。41は電気信号を弾性表面波に変
換する櫛形入力電極であり、該電極41の電極指は複数
の異なる交差幅を有している。
[Embodiment 4] FIG. 4 is a partially enlarged view of a surface acoustic wave device according to a fourth embodiment of the present invention, particularly showing a comb-shaped input electrode. In FIG. 4, reference numeral 15-16 is the center line of the element. Reference numeral 41 is a comb-shaped input electrode for converting an electric signal into a surface acoustic wave, and the electrode fingers of the electrode 41 have a plurality of different intersecting widths.

【0034】櫛形入力電極41では、電極指の交差して
いる部分のみで弾性表面波が励振される。上記実施例1
乃至3の様な櫛形入力電極では、入力電極各部の角度に
よって電気機械結合係数が異なるため、図9(a)の様
な振幅強度の弾性表面波が励振される。一方、導波路よ
り出力される弾性表面波の振幅強度は櫛形入力電極上で
図9(b)の様な分布となる。
In the comb-shaped input electrode 41, surface acoustic waves are excited only at the intersecting portions of the electrode fingers. Example 1 above
In the comb-shaped input electrodes as shown in FIGS. 3 to 3, since the electromechanical coupling coefficient differs depending on the angle of each part of the input electrode, the surface acoustic wave having the amplitude intensity as shown in FIG. 9A is excited. On the other hand, the amplitude intensity of the surface acoustic wave output from the waveguide has a distribution as shown in FIG. 9B on the comb-shaped input electrode.

【0035】本実施例では、櫛形入力電極は、導波路の
固有モードの振幅強度を持つ弾性表面波が導波路端面か
ら発せられ、入力電極部分でもつ強度分布(図9
(a))が、櫛形電極の各部分が角度に依存する電気機
械結合係数に比例した弾性表面波を発生した時に、上記
の強度分布(図9(b))と合わない部分をなるべく補
償する様にアポタイズされている。本発明の図4の電極
近傍では、図9(c)の様な振幅強度分布の弾性表面波
が励振され、図8に示す強度分布で弾性表面波が伝搬さ
れる。本実施例の様に導波モードが櫛形電極上で示す強
度分布に合わせて電極指の交差幅を変えることにより、
実施例3より更に結合効率が改善される。
In this embodiment, in the comb-shaped input electrode, the surface acoustic wave having the amplitude intensity of the eigenmode of the waveguide is emitted from the end face of the waveguide, and the intensity distribution in the input electrode portion (see FIG. 9).
(A)) When parts of the comb-shaped electrode generate surface acoustic waves proportional to the angle-dependent electromechanical coupling coefficient, the parts that do not match the above intensity distribution (FIG. 9B) are compensated as much as possible. Are apodized. In the vicinity of the electrode of FIG. 4 of the present invention, a surface acoustic wave having an amplitude intensity distribution as shown in FIG. 9C is excited, and the surface acoustic wave propagates with the intensity distribution shown in FIG. By changing the crossing width of the electrode fingers in accordance with the intensity distribution in which the waveguide mode is shown on the comb-shaped electrode as in this embodiment,
The coupling efficiency is further improved as compared with the third embodiment.

【0036】以上の実施例での櫛形入力電極の中心周波
数、帯域幅、電気的インピーダンスは具体的な数値を示
したが、これらは本発明を限定するものではない。
Although the center frequency, the bandwidth and the electric impedance of the comb-shaped input electrode in the above-described embodiments have concrete numerical values, these do not limit the present invention.

【0037】また、本発明において、櫛形入力電極を図
10に示す様なダブル電極とし、電極での弾性表面波の
反射を抑制することも可能である。図10において、1
11はダブル櫛形入力電極であり、113は電極パッド
であり、114は導波路である。
Further, in the present invention, the comb-shaped input electrode may be a double electrode as shown in FIG. 10 to suppress reflection of surface acoustic waves at the electrode. In FIG. 10, 1
Reference numeral 11 is a double comb-shaped input electrode, 113 is an electrode pad, and 114 is a waveguide.

【0038】更に、本発明の櫛形入力電極において、例
えば、図11に示す様に、3相以上の電気信号を入力
し、弾性表面波を一方向性にのみ励起する、いわゆる一
方向性櫛形電極とすることも可能である。図11におい
て、121は櫛形入力電極であり、123は電極パッド
であり、124は導波路である。この様にして一方向に
のみ弾性表面波を励振させることで、更に効率を向上さ
せることができる。
Further, in the comb-shaped input electrode of the present invention, for example, as shown in FIG. 11, a so-called unidirectional comb-shaped electrode for inputting electric signals of three or more phases and exciting surface acoustic waves unidirectionally. It is also possible to In FIG. 11, 121 is a comb-shaped input electrode, 123 is an electrode pad, and 124 is a waveguide. By thus exciting the surface acoustic wave only in one direction, the efficiency can be further improved.

【0039】以上の本発明実施例では、簡単のため、導
波モードの導波路端面における変化や、導波路から弾性
表面波が出力される時の位相変化を考慮していない計算
方法で説明したが、上記(3)〜(6)式と境界条件を
満たす有限要素法や境界要素法を用いた計算方法を用い
ることもできる。
In the above embodiments of the present invention, for simplification, the calculation method which does not take into consideration the change in the waveguide end face of the waveguide mode and the phase change when the surface acoustic wave is output from the waveguide has been described. However, it is also possible to use a calculation method using the finite element method or the boundary element method satisfying the boundary conditions satisfying the above expressions (3) to (6).

【0040】[実施例5]図12は、以上説明した様な
弾性表面波素子を用いた通信システムの一例を示すブロ
ック図である。図において、120は送信機を示す。こ
の送信機は送信すべき信号を、拡散符号を用いてスペク
トラム拡散変調して、アンテナ1201より送信する。
送信された信号は、受信機121で受信され、復調され
る。受信機121は、アンテナ1211、高周波信号処
理部1212、同期回路1213、符号発生器121
4、拡散復調回路1215、復調回路1216により構
成される。アンテナ1211にて受信された受信信号は
高周波信号処理部1212にて適当にフィルタリング及
び増幅され、送信周波数帯信号のまま若しくは適当な中
間周波数帯信号に変換され出力される。該信号は、同期
回路1213に入力される。
[Embodiment 5] FIG. 12 is a block diagram showing an example of a communication system using the surface acoustic wave device as described above. In the figure, 120 indicates a transmitter. This transmitter spread-spectrum-modulates a signal to be transmitted using a spread code and transmits the signal from an antenna 1201.
The transmitted signal is received by the receiver 121 and demodulated. The receiver 121 includes an antenna 1211, a high frequency signal processing unit 1212, a synchronization circuit 1213, and a code generator 121.
4, a spread demodulation circuit 1215 and a demodulation circuit 1216. The reception signal received by the antenna 1211 is appropriately filtered and amplified by the high frequency signal processing unit 1212, and is output as it is as the transmission frequency band signal or converted into an appropriate intermediate frequency band signal. The signal is input to the synchronization circuit 1213.

【0041】同期回路1213は、本発明の実施例に記
載の弾性表面波素子(弾性表面波装置)12131と、
符号発生器1214より入力される参照用拡散符号を変
調する変調回路と12132と、弾性表面波装置121
31から出力された信号を処理して送信信号に対する拡
散符号同期信号およびクロック同期信号を符号発生器1
214に出力する信号処理回路12133とを含んでな
る。
The synchronizing circuit 1213 includes the surface acoustic wave element (surface acoustic wave device) 12131 described in the embodiment of the present invention.
A modulation circuit 12132 for modulating the reference spread code input from the code generator 1214, and a surface acoustic wave device 121.
The code generator 1 processes the signal output from 31 to generate a spread code synchronization signal and a clock synchronization signal for the transmission signal.
And a signal processing circuit 12133 for outputting to 214.

【0042】弾性表面波素子12131には高周波信号
処理部1212からの出力信号と変調回路12132か
らの出力信号とが入力され、2つの入力信号のコンボリ
ューション演算が行われる。ここで、符号発生器121
4より変調回路12132に入力される参照用拡散符号
が送信側から送信される拡散符号を時間反転させた符号
であるとすると、弾性表面波装置12131では、受信
信号に含まれる同期専用拡散符号成分と参照用拡散符号
とが弾性表面波装置12131の導波路上にて一致した
時に、相関ピークが出力される。
An output signal from the high frequency signal processing unit 1212 and an output signal from the modulation circuit 12132 are input to the surface acoustic wave element 12131, and a convolution operation of the two input signals is performed. Here, the code generator 121
4 that the reference spreading code input to the modulation circuit 12132 is a code obtained by time-reversing the spreading code transmitted from the transmitting side, the surface acoustic wave device 12131 has the synchronization dedicated spreading code component included in the reception signal. And the reference diffusion code match on the waveguide of the surface acoustic wave device 12131, the correlation peak is output.

【0043】信号処理回路12133では、弾性表面波
装置12131より入力される信号から相関ピークを検
出し、参照用拡散符号の符号開始から相関ピーク出力ま
での時間から符号同期のずれ量を割り出し、符号同期信
号及びクロック信号が符号発生器1214に出力され
る。同期確立後、符号発生器1214は送信側の拡散符
号に対しクロック及び拡散符号位相が一致した拡散符号
を発生する。この拡散符号は、拡散復調回路1215に
入力され、拡散変調される前の信号が復元される。
In the signal processing circuit 12133, the correlation peak is detected from the signal input from the surface acoustic wave device 12131, the shift amount of the code synchronization is calculated from the time from the code start of the reference spread code to the output of the correlation peak, and the code is calculated. The sync signal and the clock signal are output to the code generator 1214. After the synchronization is established, the code generator 1214 generates a spread code having the same clock and spread code phase as the spread code on the transmitting side. This spread code is input to the spread demodulation circuit 1215, and the signal before spread modulation is restored.

【0044】拡散復調回路1215から出力される信号
は、いわゆる周波数変調、位相変調等の一般に使用され
ている変調方式により変調されている信号なので、当業
者に周知の復調回路1216により、データ復調がなさ
れる。
Since the signal output from the spread demodulation circuit 1215 is a signal modulated by a generally used modulation method such as so-called frequency modulation or phase modulation, data demodulation is performed by the demodulation circuit 1216 well known to those skilled in the art. Done.

【0045】[実施例6]図13及び図14は、以上説
明した様な弾性表面波素子を用いた通信システムのそれ
ぞれ送信機及び受信機の一例を示すブロック図である。
本実施例では、通信方式としてCDM(Code Di
vision Multiplexing)方式を用い
ている。詳細を以下に述べる。
[Embodiment 6] FIGS. 13 and 14 are block diagrams showing an example of a transmitter and a receiver of a communication system using the surface acoustic wave device as described above, respectively.
In this embodiment, the communication method is CDM (Code Di).
The vision multiplexing method is used. The details will be described below.

【0046】図13において、1301は直列に入力さ
れるデータをn個の並列データに変換する直並列変換
器、1302−1〜1302−nは並列化された各デー
タと拡散符号発生器から出力されるn個の拡散符号とを
乗算する乗算器群、1303はn個のそれぞれ異なる拡
散符号と同期専用の拡散符号とを発生する拡散符号発生
器、1304は拡散符号発生器1303から出力される
同期専用拡散符号と乗算器群1302−1〜1302−
nのn個の出力とを加算する加算器、1305は加算器
1304の出力を送信周波数に変換するための高周波
段、1306は送信アンテナである。
In FIG. 13, reference numeral 1301 is a serial-parallel converter for converting serially input data into n pieces of parallel data, and 1302-1 to 1302-n are parallelized data and outputs from the spread code generator. A spreader code group for multiplying n spread codes generated by the spread code generator 1303, a spread code generator for generating n different spread codes and a spread code dedicated for synchronization, and 1304 for output from the spread code generator 1303. Synchronous spreading code and multiplier groups 1302-1 to 1302-
An adder for adding the n outputs of n, a high-frequency stage 1305 for converting the output of the adder 1304 into a transmission frequency, and a transmission antenna 1306.

【0047】また、図14において、1401は受信ア
ンテナ、1402は高周波信号処理部、1403は送信
側の拡散符号とクロックに対する同期を補足し維持する
同期回路、1404は同期回路1403より入力される
符号同期信号及びクロック信号により送信側の拡散符号
群と同一の(n+1)個の拡散符号及び参照用拡散符号
を発生する拡散符号発生器、1405は拡散符号発生器
1404より出力されるキャリア再生用拡散符号と高周
波処理信号部1402の出力から搬送波信号を再生する
キャリア再生回路、1406はキャリア再生回路140
5の出力と高周波信号処理部1402の出力と拡散符号
発生器1404の出力であるn個の拡散符号を用いてベ
ースバンドで復調を行うベースバンド復調回路、140
7はベースバンド復調回路1406の出力であるn個の
並列復調データを並直列変換するための並直列変換器で
ある。
In FIG. 14, reference numeral 1401 is a receiving antenna, 1402 is a high frequency signal processing section, 1403 is a synchronizing circuit for supplementing and maintaining synchronization with the spread code and clock on the transmitting side, 1404 is a code input from the synchronizing circuit 1403. A spreading code generator that generates (n + 1) spreading codes and reference spreading codes that are the same as the spreading code group on the transmission side according to the synchronization signal and the clock signal, and 1405 is a carrier reproduction spreading output from the spreading code generator 1404. A carrier reproducing circuit for reproducing a carrier signal from the code and the output of the high-frequency processed signal section 1402, 1406 is a carrier reproducing circuit 140.
5, a baseband demodulation circuit for performing demodulation in the baseband using the n spread codes output from the high-frequency signal processing unit 1402 and the spread code generator 1404, 140
Reference numeral 7 is a parallel-serial converter for parallel-serial converting the n pieces of parallel demodulated data output from the baseband demodulation circuit 1406.

【0048】上記構成において、送信側では、先ず、入
力されたデータが直並列変換器1301によって符号分
割多重数に等しいn個の並列データに変換される。一
方、拡散符号発生器の1303は、(n+1)個の符号
同期が同一でそれぞれ異なる拡散符号PN0〜PNnを
発生している。このうち、PN0は同期及びキャリア再
生専用であり、前記並列データによって変調されず直接
加算器1304に入力される。残りのn個の拡散符号
は、乗算器群1302−1〜1302−nにてn個の並
列データにより変調され加算器1304に入力される。
加算器1304は、入力された(n+1)個の信号を線
形に加算し、加算されたベースバンド信号を高周波段1
305に出力する。該ベースバンド信号は、続いて高周
波段1305にて適当な中心周波数を持つ高周波信号に
変換され、送信アンテナ1306より送信される。
In the above configuration, on the transmission side, first, the input data is converted by the serial / parallel converter 1301 into n parallel data equal to the number of code division multiplexes. On the other hand, the spread code generator 1303 generates (n + 1) spread codes PN0 to PNn having the same code synchronization but different from each other. Of these, PN0 is dedicated to synchronization and carrier reproduction, and is directly input to the adder 1304 without being modulated by the parallel data. The remaining n spread codes are modulated by n parallel data in the multiplier groups 1302-1 to 1302-n and input to the adder 1304.
The adder 1304 linearly adds the (n + 1) input signals and adds the added baseband signals to the high frequency stage 1
Output to 305. The baseband signal is subsequently converted into a high frequency signal having an appropriate center frequency in the high frequency stage 1305 and transmitted from the transmission antenna 1306.

【0049】受信側では、受信アンテナ1401で受信
された信号は、高周波信号処理部1402にて適当にフ
ィルタリング及び増幅され、送信周波数帯信号のまま若
しくは適当な中間周波数帯信号に変換され、出力され
る。該信号は、同期回路1403に入力される。同期回
路1403は、本発明の実施例に記載の弾性表面波素子
(弾性表面波装置)14031と、符号発生器1404
より入力される参照用拡散符号を変調する変調回路14
032と、弾性表面波装置14031から出力された信
号を処理し送信信号に対する拡散符号同期信号およびク
ロック同期信号を符号発生器1404に出力する信号処
理回路14033とを含んでなる。弾性表面波素子14
031には高周波信号処理部1402からの出力信号と
変調回路14032からの出力信号とが入力され、2つ
の入力信号のコンボリューション演算が行われる。ここ
で、符号発生器1404より変調回路14032に入力
される参照用拡散符号が送信側から送信される同期専用
拡散符号を時間反転させた符号であるとすると、弾性表
面波装置14031では、受信信号に含まれる同期専用
拡散符号成分と参照用拡散符号とが弾性表面波装置14
031の導波路上にて一致した時に相関ピークが出力さ
れる。信号処理回路14033では、弾性表面波装置1
4031より入力される信号から相関ピークを検出し、
参照用拡散符号の符号開始から相関ピーク出力までの時
間から符号同期のずれ量を割り出し、符号同期信号及び
クロック信号が拡散符号発生器1404に出力される。
同期確立後、拡散符号発生器1404は送信側の拡散符
号群に対しクロック及び拡散符号位相が一致した拡散符
号群を発生する。これらの符号群のうち同期専用の拡散
符号PN0はキャリア再生回路1405に入力される。
キャリア再生回路1405では同期専用拡散符号PN0
により高周波信号処理部1402の出力である送信周波
数帯若しくは中間周波数帯に変換された受信信号を逆拡
散し送信周波数帯若しくは中間周波数帯の搬送波を再生
する。キャリア再生回路1405の構成には、例えば位
相ロックループを利用した回路が用いられる。受信信号
と同期専用拡散符号PN0は乗算器にて乗算される。同
期確立後は、受信信号中の同期専用拡散符号と参照用の
同期専用拡散符号のクロック及び符号位相は一致してお
り、送信側の同期専用拡散符号はデータで変調されてい
ないため、乗算器で逆拡散されその出力には搬送波の成
分が現れる。該出力は続いて帯域通過フィルタに入力さ
れ、搬送波成分のみが取り出され出力される。該出力
は、次に位相検出器、ループ・フィルタ及び電圧制御発
振器にて構成されるよく知られた位相ロックループに入
力され、電圧制御発振器より帯域通過フィルタより出力
される搬送波成分に位相のロックした信号が再生搬送波
として出力される。再生された搬送波は、ベースバンド
復調回路1406に入力される。ベースバンド復調回路
では該再生搬送波と高周波信号処理部1402の出力よ
りベースバンド信号が生成される。該ベースバンド信号
はn個に分配され拡散符号発生器1404の出力である
拡散符号群のPN1〜PNnにより各符号分割チャネル
毎に逆拡散され、続いてデータ復調がなされる。復調さ
れたn個の並列復調データは並直列変換器1407にて
直列データに変換され出力される。
On the receiving side, the signal received by the receiving antenna 1401 is appropriately filtered and amplified by the high frequency signal processing section 1402 and is output as it is as it is as a transmission frequency band signal or as an appropriate intermediate frequency band signal. It The signal is input to the synchronization circuit 1403. The synchronization circuit 1403 includes a surface acoustic wave element (surface acoustic wave device) 14031 described in the embodiment of the present invention, and a code generator 1404.
Modulation circuit 14 for modulating the reference spread code input from
032 and a signal processing circuit 14033 which processes the signal output from the surface acoustic wave device 14031 and outputs a spread code synchronization signal and a clock synchronization signal for the transmission signal to the code generator 1404. Surface acoustic wave element 14
An output signal from the high-frequency signal processing unit 1402 and an output signal from the modulation circuit 14032 are input to 031, and convolution calculation of two input signals is performed. Here, assuming that the reference spreading code input from the code generator 1404 to the modulation circuit 14032 is a code obtained by time-reversing the synchronization dedicated spreading code transmitted from the transmitting side, the surface acoustic wave device 14031 receives the received signal. Of the synchronization-dedicated spreading code component and the reference spreading code included in the surface acoustic wave device 14
When they coincide with each other on the waveguide 031, the correlation peak is output. In the signal processing circuit 14033, the surface acoustic wave device 1
The correlation peak is detected from the signal input from 4031,
The shift amount of code synchronization is calculated from the time from the code start of the reference spread code to the output of the correlation peak, and the code synchronization signal and the clock signal are output to the spread code generator 1404.
After the synchronization is established, the spread code generator 1404 generates a spread code group having the same clock and spread code phase as the spread code group on the transmission side. The spreading code PN0 dedicated to synchronization of these code groups is input to the carrier reproducing circuit 1405.
The carrier reproduction circuit 1405 uses the synchronization-dedicated spreading code PN0.
Then, the received signal converted to the transmission frequency band or the intermediate frequency band, which is the output of the high frequency signal processing unit 1402, is despread and the carrier wave in the transmission frequency band or the intermediate frequency band is reproduced. For the configuration of the carrier reproduction circuit 1405, for example, a circuit using a phase locked loop is used. The received signal and the spread code for synchronization PN0 are multiplied by the multiplier. After synchronization is established, the clock and code phase of the synchronization dedicated spreading code in the received signal and the reference synchronization dedicated spreading code match, and the synchronization dedicated spreading code on the transmission side is not modulated with data. Is despread and the carrier component appears in its output. The output is then input to a bandpass filter, and only the carrier component is extracted and output. The output is then input to a well-known phase locked loop consisting of a phase detector, a loop filter and a voltage controlled oscillator, and the phase is locked to the carrier component output from the band pass filter from the voltage controlled oscillator. The generated signal is output as a reproduced carrier wave. The reproduced carrier wave is input to the baseband demodulation circuit 1406. In the baseband demodulation circuit, a baseband signal is generated from the reproduced carrier wave and the output of the high frequency signal processing section 1402. The baseband signal is divided into n pieces and despreaded for each code division channel by PN1 to PNn of the spread code group which is the output of the spread code generator 1404, and then data demodulation is performed. The parallel demodulated n demodulated data are converted into serial data by the parallel-serial converter 1407 and output.

【0050】通信方式としてCDM方式を用いることに
より、複数のデータを束ねて伝送することができ、伝送
容量を大きくすることができる。
By using the CDM method as the communication method, a plurality of data can be bundled and transmitted, and the transmission capacity can be increased.

【0051】また、本実施例は2値変調の場合である
が、直交変調等の他の変調方式でもよい。
Although the present embodiment is a case of binary modulation, other modulation methods such as quadrature modulation may be used.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上述べた様に、本発明によれば、圧電
基板上を伝搬する弾性表面波の速度の角度依存性に対応
した形状の入力電極形状となすことにより、弾性表面波
を狭い範囲に集中させ高い結合効率を得ることができ
る。特に、物理的非線形効果を利用したコンボルバで
は、出力が2つの弾性表面波の積に比例し、出力効率は
導波路(出力電極)の両端と入力電極との間の結合効率
の2乗に比例しているので、導波路と入力電極との間の
結合効率の改善の影響は大きい。
As described above, according to the present invention, the surface acoustic wave is narrowed by forming the input electrode into a shape corresponding to the angular dependence of the velocity of the surface acoustic wave propagating on the piezoelectric substrate. High coupling efficiency can be obtained by concentrating on the range. In particular, in a convolver that uses the physical nonlinear effect, the output is proportional to the product of two surface acoustic waves, and the output efficiency is proportional to the square of the coupling efficiency between both ends of the waveguide (output electrode) and the input electrode. Therefore, the improvement of the coupling efficiency between the waveguide and the input electrode has a great influence.

【0053】また、本発明の弾性表面波素子を信号受信
機もしくは通信システムに用いることにより、効率よく
通信を行うことが可能となる。
By using the surface acoustic wave device of the present invention in a signal receiver or a communication system, efficient communication can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1の弾性表面波素子の部分拡大図であ
る。
FIG. 1 is a partially enlarged view of a surface acoustic wave device according to a first exemplary embodiment.

【図2】実施例2の弾性表面波素子の部分拡大図であ
る。
FIG. 2 is a partially enlarged view of a surface acoustic wave device according to a second embodiment.

【図3】実施例3の弾性表面波素子の部分拡大図であ
る。
FIG. 3 is a partially enlarged view of a surface acoustic wave device according to a third embodiment.

【図4】実施例4の弾性表面波素子の部分拡大図であ
る。
FIG. 4 is a partial enlarged view of a surface acoustic wave device according to a fourth exemplary embodiment.

【図5】金属薄膜を圧電基板に蒸着した導波路を伝搬す
る弾性表面波の固有モードを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing eigenmodes of surface acoustic waves propagating in a waveguide in which a metal thin film is deposited on a piezoelectric substrate.

【図6】櫛形入力電極で励振された弾性表面波の強度を
示す3次元グラフである。
FIG. 6 is a three-dimensional graph showing the intensity of surface acoustic waves excited by a comb-shaped input electrode.

【図7】櫛形入力電極で励振された弾性表面波の強度を
示す3次元グラフである。
FIG. 7 is a three-dimensional graph showing the intensity of surface acoustic waves excited by a comb-shaped input electrode.

【図8】櫛形入力電極で励振された弾性表面波の強度を
示す3次元グラフである。
FIG. 8 is a three-dimensional graph showing the intensity of a surface acoustic wave excited by a comb-shaped input electrode.

【図9】櫛形入力電極で励振される弾性表面波の振幅強
度を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing the amplitude intensity of a surface acoustic wave excited by a comb-shaped input electrode.

【図10】実施例3の入力電極をダブル電極とした部分
拡大図である。
FIG. 10 is a partially enlarged view in which the input electrode of Example 3 is a double electrode.

【図11】実施例3の入力電極を一方向性電極とした部
分拡大図である。
FIG. 11 is a partially enlarged view in which the input electrode of Example 3 is a unidirectional electrode.

【図12】本発明の弾性表面波素子を用いた信号受信機
及び通信システムの構成図である。
FIG. 12 is a configuration diagram of a signal receiver and a communication system using the surface acoustic wave device of the present invention.

【図13】実施例6の通信システムの送信機の構成図で
ある。
FIG. 13 is a configuration diagram of a transmitter of the communication system according to the sixth embodiment.

【図14】実施例6の通信システムの受信機の構成図で
ある。
FIG. 14 is a configuration diagram of a receiver of the communication system according to the sixth embodiment.

【図15】YカットZ方向伝搬のニオブ酸リチウムの伝
搬方向と伝搬速度との関係を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a relationship between a propagation direction and a propagation velocity of Y-cut Z-direction propagating lithium niobate.

【図16】従来の弾性表面波素子の一例を示す概略図で
ある。
FIG. 16 is a schematic view showing an example of a conventional surface acoustic wave element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,41 櫛形入力電極 12,22,32 波面 13 電極パッド 14,24,34 導波路(出力電極) 11, 41 Comb-shaped input electrodes 12, 22, 32 Wavefront 13 Electrode pad 14, 24, 34 Waveguide (output electrode)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江柄 光一 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 蜂巣 高弘 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 望月 規弘 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Koichi Egara 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Takahiro Hachisu 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Kya Non Inc. (72) Inventor Norihiro Mochizuki 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 異方性圧電基板上に入力電極を設けて弾
性表面波を発生させ該弾性表面波を集中させて導波路に
結合させる弾性表面波素子において、入力電極は、前記
異方性圧電基板上を弾性表面波が伝搬するときの伝搬方
向による弾性表面波の速度の角度依存性に対応した形状
を有することを特徴とする弾性表面波素子。
1. A surface acoustic wave device in which an input electrode is provided on an anisotropic piezoelectric substrate to generate a surface acoustic wave, and the surface acoustic wave is concentrated and coupled to a waveguide. A surface acoustic wave element having a shape corresponding to the angular dependence of the velocity of the surface acoustic wave depending on the propagation direction when the surface acoustic wave propagates on a piezoelectric substrate.
【請求項2】 入力電極が、導波路から放出された弾性
表面波の等位相面に少なくとも近似的に等しい形状を有
することを特徴とする、請求項1に記載の弾性表面波素
子。
2. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the input electrode has a shape that is at least approximately equal to an equiphase surface of the surface acoustic wave emitted from the waveguide.
【請求項3】 入力電極が、導波モードの強度分布を有
する弾性表面波が導波路より放出される時の該弾性表面
波の等位相面に少なくとも近似的に等しい形状を有する
ことを特徴とする、請求項1に記載の弾性表面波素子。
3. The input electrode has a shape at least approximately equal to an equiphase surface of a surface acoustic wave having a waveguide mode intensity distribution when the surface acoustic wave is emitted from the waveguide. The surface acoustic wave element according to claim 1.
【請求項4】 入力電極が、導波モードの弾性表面波が
導波路より放出された時に入力電極上で示す強度分布に
合わせてアポタイズされていることを特徴とする、請求
項3に記載の弾性表面波素子。
4. The input electrode according to claim 3, wherein the input electrode is apodized according to the intensity distribution shown on the input electrode when the surface acoustic wave of the guided mode is emitted from the waveguide. Surface acoustic wave device.
【請求項5】 入力電極のインピーダンスが、該入力電
極への入力回路のインピーダンスに整合していることを
特徴とする、請求項1乃至4のいずれかに記載の弾性表
面波素子。
5. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the impedance of the input electrode is matched with the impedance of the input circuit to the input electrode.
【請求項6】 入力電極が櫛形電極であることを特徴と
する、請求項1乃至5のいずれかに記載の弾性表面波素
子。
6. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the input electrode is a comb-shaped electrode.
【請求項7】 櫛形電極がダブル電極であることを特徴
とする、請求項6に記載の弾性表面波素子。
7. The surface acoustic wave device according to claim 6, wherein the comb-shaped electrode is a double electrode.
【請求項8】 櫛形電極が1方向性を有することを特徴
とする、請求項6に記載の弾性表面波素子。
8. The surface acoustic wave device according to claim 6, wherein the comb-shaped electrode has unidirectionality.
【請求項9】 異方性圧電基板上に入力電極を設けて弾
性表面波を発生させ該弾性表面波を導波路に集中して結
合させる弾性表面波素子の入力電極の設計方法であっ
て、前記異方性圧電基板上を弾性表面波が伝搬するとき
の伝搬方向による該弾性表面波の速度の角度依存性を算
出し、該算出した角度依存性に対応して入力電極の形状
を決定することを特徴とする、弾性表面波素子の入力電
極の設計方法。
9. A method of designing an input electrode of a surface acoustic wave element, comprising: providing an input electrode on an anisotropic piezoelectric substrate to generate a surface acoustic wave; and concentrating and coupling the surface acoustic wave to a waveguide. The angular dependence of the velocity of the surface acoustic wave depending on the propagation direction when the surface acoustic wave propagates on the anisotropic piezoelectric substrate is calculated, and the shape of the input electrode is determined according to the calculated angular dependence. A method for designing an input electrode of a surface acoustic wave device, comprising:
【請求項10】 弾性表面波を導波路より放出させた時
の該弾性表面波の等位相面を算出することにより前記角
度依存性を算出することを特徴とする、請求項9に記載
の弾性表面波素子の入力電極の設計方法。
10. The elasticity according to claim 9, wherein the angle dependence is calculated by calculating an equiphase surface of the surface acoustic wave when the surface acoustic wave is emitted from the waveguide. Design method of input electrode of surface acoustic wave device.
【請求項11】 導波モードの強度分布を有する弾性表
面波を導波路より放出させた時の該弾性表面波の等位相
面を算出することにより前記角度依存性を算出すること
を特徴とする、請求項9に記載の弾性表面波素子の入力
電極の設計方法。
11. The angle dependence is calculated by calculating an equiphase surface of a surface acoustic wave having a waveguide mode intensity distribution when the surface acoustic wave is emitted from the waveguide. A method for designing an input electrode of a surface acoustic wave device according to claim 9.
【請求項12】 コンボリューション信号発生のために
請求項1乃至8のいずれかに記載の弾性表面波素子を用
いることを特徴とする信号受信機。
12. A signal receiver using the surface acoustic wave device according to claim 1 for generating a convolution signal.
【請求項13】 コンボリューション信号発生のために
請求項1乃至8のいずれかに記載の弾性表面波素子を用
いることを特徴とする通信システム。
13. A communication system using the surface acoustic wave device according to claim 1 for generating a convolution signal.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5477098A (en) * 1993-05-31 1995-12-19 Canon Kabushiki Kaisha Efficient surface acoustic wave device capable of excitation in plural frequency bands, and signal receiver and communication system utilizing the same
JPH08222993A (en) * 1994-12-15 1996-08-30 Kazuhiko Yamanouchi Surface acoustic wave convolver
JPH08222992A (en) * 1994-12-15 1996-08-30 Kazuhiko Yamanouchi Surface acoustic wave convolver
US6407650B1 (en) * 1999-08-27 2002-06-18 Board Of Regents The University Of Texas System Surface acoustic wave shaping system

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5477098A (en) * 1993-05-31 1995-12-19 Canon Kabushiki Kaisha Efficient surface acoustic wave device capable of excitation in plural frequency bands, and signal receiver and communication system utilizing the same
US5717274A (en) * 1993-05-31 1998-02-10 Canon Kabushiki Kaisha Efficient surface acoustic wave device capable of excitation in plural frequency bands, and signal receiver and communication system utilizing the same
JPH08222993A (en) * 1994-12-15 1996-08-30 Kazuhiko Yamanouchi Surface acoustic wave convolver
JPH08222992A (en) * 1994-12-15 1996-08-30 Kazuhiko Yamanouchi Surface acoustic wave convolver
US6407650B1 (en) * 1999-08-27 2002-06-18 Board Of Regents The University Of Texas System Surface acoustic wave shaping system

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