JPH08181567A - 弾性表面波装置及びそれを用いた通信システム - Google Patents

弾性表面波装置及びそれを用いた通信システム

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JPH08181567A
JPH08181567A JP6318239A JP31823994A JPH08181567A JP H08181567 A JPH08181567 A JP H08181567A JP 6318239 A JP6318239 A JP 6318239A JP 31823994 A JP31823994 A JP 31823994A JP H08181567 A JPH08181567 A JP H08181567A
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surface acoustic
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acoustic wave
signal
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JP6318239A
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Tadashi Eguchi
正 江口
Akira Torisawa
章 鳥沢
Kouichi Egara
光一 江柄
Takahiro Hachisu
高弘 蜂巣
Akihiro Koyama
晃広 小山
Akane Yokota
あかね 横田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 2トラック弾性表面波コンボルバの、出力の
ボンディングワイヤに入る誘導ノイズを、より少なくす
る。 【構成】 圧電基体102上に設けられた、導波路を兼
ねる2つの出力電極131,132と、前記2つの出力
電極の両側にそれぞれ設けられた入力電極121,12
3,122,124とを有し、前記入力電極の一方は同
相で、他方は逆相で弾性表面波を励起する構造になって
いる2トラック弾性表面波コンボルバにおいて、前記2
つの出力電極131,132から出力信号を得るために
それぞれ設けられたボンディングパッド117,118
に接続されたそれぞれのボンディングワイヤ141,1
42が、概略等しい長さで、かつ概略平行になっている
ことを特徴とする弾性表面波装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、弾性表面波装置及びそ
れを用いた通信システムに関する。
【0002】
【従来の技術】コンボルバ、特に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
究がなされている。
【0003】図6はこのような従来の弾性表面波素子を
示す概念図である。91はYカット(Z伝搬)ニオブ酸
リチウムなどの圧電基板、92,93は圧電基板91の
表面上に形成した櫛型電極(Inter Digita
l Transducer;IDT)である。94は圧
電基板91の表面上に形成した出力電極、兼、導波路で
ある。
【0004】これらの電極はアルミニウムなどの導電性
材料からなり、通常フォトリソグラフィー技術を用いて
形成される。
【0005】このような構成の弾性表面波素子におい
て、入力IDT92に搬送角周波数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起され
る。同様にして、IDT93に搬送角周波数ωの電気信
号を入力すると弾性表面波が励起される。これら2つの
弾性表面波を圧電基板上で、互いに反対方向に伝搬させ
ると、圧電基板の物理的非線形効果によって、2つの入
力信号のコンボリューション信号(搬送角周波数2ω)
を出力電極からとりだすことができる。
【0006】導波路をx軸として、導波路の左端を原点
とする座標系において、2つの弾性表面波を
【0007】
【数1】 と表すと、圧電基板1上には非線形相互作用により、そ
の積である
【0008】
【数2】 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を設けることにより、電極長領域内
で積分される。出力電極下の相互作用長内で、
【0009】
【数3】 で表される信号として取り出される。ここで積分範囲は
相互作用長が信号長より十分大きいときは実質上±∞と
してよく、τ=t−x/vとすると、(1)式は
【0010】
【数4】 となり、前記信号は入力信号のコンボリューションとな
る。
【0011】このよう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、457(1976)」などに詳述されてい
る。
【0012】ところで、図6のようなコンボルバでは導
波路94を伝搬した弾性表面波が反対側のIDTに達
し、一部の信号は反射し、一部の信号はIDTで電気信
号に変換され、残りは透過する。IDTで反射した信号
は導波路、兼出力電極に戻りノイズとなるため、音響的
な無反射条件になるように、通常IDTの電極指はスプ
リット電極になっている。IDTで電気信号になったエ
ネルギーの一部は再び弾性表面波に変換される(再励
起)。
【0013】再励起された信号どうしのコンボリューシ
ョンやセルフコンボリューションによるノイズを抑える
構造として、2つの出力電極を有し、2つの出力電極の
両側に設けられたそれぞれのIDTの一方は同相で、他
方は逆相で弾性表面波を励起する構造のコンボルバがあ
る(2トラックコンボルバ)。同相のIDTで励起され
た弾性表面波は反対側では逆位相で電気信号に変換され
るため打ち消し合い、再励起されない。一方、逆相のI
DTで励起された弾性表面波は同相のIDTでは、打ち
消し合い再励起されない。この構成は米国電器電子学会
会報(Pro.IEEE)超音波シンポジウム(197
4;p224〜227、1981;p181〜185)
に記載され公知である。
【0014】一方、弾性表面波素子のノイズとしては弾
性表面波の反射等によるものだけでなく、電気的な誘導
によるノイズがある。素子のパッケージの外側における
誘導は素子を実装する電器基板の設計に、シールドを設
けるなどの工夫によって抑えられるが、特に、コンボル
バのように出力が入力に比べて非常に小さい場合、素子
のパッケージ内のボンディングワイヤの張り方や、電極
構造によっては入力信号が直接出力に入ってしまう直達
信号の影響が無視できない。
【0015】特開平1−220908号公報は、ボンデ
ィングワイヤからの誘導による入出力間の直達を、入力
のボンディングワイヤと出力のボンディングワイヤを直
交して張ることにより防いでいる。
【0016】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、出
力のボンディングワイヤに誘導ノイズとして入る信号は
入力のボンディングワイヤからの誘導だけでなく、入力
のボンディングワイヤを取り付けるピンヘッドや、ボン
ディングパッドからの誘導ノイズもあるため、入力から
の誘導ノイズを除去しきれないという問題があった。
【0017】[発明の目的]本発明の目的は、2トラッ
ク弾性表面波コンボルバの、出力のボンディングワイヤ
に入る誘導ノイズを、より少なくすることにある。
【0018】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
課題を解決するための手段として、弾性表面波コンボル
バにおいて、2つの出力電極、兼、導波路を有し、2つ
の出力電極、兼、導波路の両側に設けられたそれぞれの
IDTの一方は同相で、他方は逆相で弾性表面波を励起
する構造になっている、いわゆる2トラックコンボルバ
において、2つつの出力電極に接続されたボンディング
パッドに接続された2本のボンディングワイヤを概略等
しい長さで平行にする。
【0019】また、2つの出力電極、兼、導波路のそれ
ぞれに複数のボンディングパッドがある場合、それぞれ
の複数のボンディングパッドを接続するそれぞれのボン
ディングワイヤが、概略等しい長さで、平行になるよう
にする。
【0020】本発明によれば、差動で用いる2つの出力
電極の信号を取り出すためのボンディングワイヤをなる
べく同じ長さで、しかも平行にすることにより、入力信
号の誘導ノイズを軽減することができる。
【0021】
【実施例】
[実施例1]図1は本発明の弾性表面波コンボルバの概
略図である。図において101はコンボルバチップを固
定するステム、102はニオブ酸リチウムなどの圧電基
板、121〜124は電気信号を弾性表面波信号に変換
するIDT、111はスペクトル拡散された信号をコン
ボルバの入力中心周波数に合わせたIF信号を供給する
ためのブスバー、112は逆拡散信号をコンボルバの入
力中心周波数に合わせた信号を供給するためのブスバ
ー、113〜116は電位の基準となる接地電極を接続
するためのブスバーである。131,132はコンボル
バの導波路、兼、出力電極であり、131は121,1
23のIDTから発生した弾性表面波信号を畳み込み積
分演算をする電極、132は122,124のIDTか
ら発生した弾性表面波信号を畳み込み積分演算をする電
極、117,118はそれぞれ、131,132から発
生した電気信号を取り出すためのボンディングワイヤを
接続するためのボンディングパッド、1170,118
0は出力電極とボンディングパッドを接続するためのブ
スバーである。
【0022】出力電極131,132に発生するコンボ
リューション出力は、出力電極の場所に依存しない信号
であるが、圧電基板の誘電率が大きく、出力電極が長い
場合、出力電極を電気信号として伝搬する信号のディレ
イが無視できない。
【0023】図7は、従来のこのような、出力の取り出
し箇所が一カ所の場合、つまり出力を取り出すボンディ
ングパッドが1本の場合の装置を示す平面図であり、符
号は図1に説明したものと同じである。図7に示すよう
に、出力電極全体で発生する信号のディレイによる信号
の打ち消し合いが最も小さくなるように出力電極の中央
にボンディングパッドを設けるのが普通である。
【0024】本発明においては、差動で用いる2つの出
力電極の信号を取り出すためのボンディングワイヤをな
るべく同じ長さで、しかも平行にすることで、入力信号
の誘導ノイズを軽減するため、図1に示すように、出力
電極とボンディングパッドを接続するためのブスバー1
170,1180は、出力電極131,132の中央か
ら、パッケージの出力端子155,156に平行に配置
されたボンディングパッド117,118に斜めに接続
されている。
【0025】[実施例2]図2は本発明の弾性表面波コ
ンボルバの他の実施例の概略図である。
【0026】図2において、101はコンボルバチップ
を固定するステム、102はニオブ酸リチウムなどの圧
電基板、121〜124は電気信号を弾性表面波信号に
変換するIDT、111はスペクトル拡散された信号を
コンボルバの入力中心周波数に合わせたIF信号を供給
するためのブスバー、112は逆拡散信号をコンボルバ
の入力中心周波数に合わせた信号を供給するためのブス
バー、113〜116は電位の基準となる接地電極を接
続するためのブスバーである。131,132はコンボ
ルバの導波路、兼、出力電極であり、131は121,
123のIDTから発生した弾性表面波信号を畳み込み
積分演算をする電極、132は122,124のIDT
から発生した弾性表面波信号を畳み込み積分演算をする
電極、1171〜1174、1181〜1184はそれ
ぞれ、131,132から発生した電気信号を取り出す
ためのボンディングワイヤを接続するためのボンディン
グパッド、1411〜1414、1421〜1424は
それぞれ1171〜1174、1181〜1184のボ
ンディングパッドを接続するためのボンディングワイ
ヤ、1110,1420はボンディングパッドとパッケ
ージの出力端子を接続するボンディングワイヤである。
【0027】出力電極131,132に発生するコンボ
リューション出力のディレイが無視できない場合、US
P 4,388,599(告03−1847)のように
複数の取り出し電極を設け、圧電基板の誘電率の影響を
あまり受けないようにボンディングワイヤで接続すれ
ば、ほとんどディレイなしで出力電極全体の信号を取り
出すことができる。
【0028】図2はこのような複数の出力信号の取り出
し電極(ボンディングパッド)を有する2トラックコン
ボルバに本発明を応用した例で、出力電極131,13
2のボンディングパッドに接続されたボンディングワイ
ヤ1411〜1414、1421〜1424はそれぞれ
およそ同じ長さで、しかも概略平行になっている。さら
に、それぞれの出力電極のボンディングパッドとパッケ
ージの出力端子を接続するボンディングワイヤ141
0,1420もなるべく同じ長さでおよそ平行にするこ
とによって、2つの出力を差動で用いた場合、入力信号
の誘導による直達はほとんどキャンセルできる。
【0029】[実施例3]図3は、以上説明したような
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、60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601より送信する。
【0030】送信された信号は、受信機61で受信さ
れ、復調される。受信機61は、アンテナ611、高周
波信号処理部612、同期回路613、符号発生器61
4、拡散復調回路615、復調回路616より構成され
る。アンテナ611にて受信された受信信号は高周波信
号処理部612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613
に入力される。
【0031】同期回路613は本発明の実施例に記載の
弾性表面波装置6131と符号発生器614より入力さ
れる参照用拡散符号を変調する変調回路6132と弾性
表面波装置6131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614に出力する信号処理回路6133か
らなる。
【0032】弾性表面波素子6131には高周波信号処
理部612からの出力信号と変調回路6132からの出
力信号が入力され、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614より変調回
路6132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とすると、弾性
表面波装置6131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6
131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6133では、弾性表面波装置61
31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614に出力される。
【0033】同期確立後、符号発生器614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61
5に入力され、拡散変調される前の信号が復元される。
拡散変復調回路615から出力される信号は、いわゆる
周波数変調、位相変調など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、同業者が周知の
復調回路616により、データ復調がなされる。
【0034】[実施例4]図4、図5は、以上説明した
ような弾性表面波素子を用いた通信システムの送信機及
び受信機の一例を示すブロック図である。
【0035】図4において、701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、7
02−1〜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、
703はn個のそれぞれ異なる拡散符号と同期専用の拡
散符号を発生する拡散符号発生器、704は拡散符号発
生器703から出力される同期専用拡散符号と乗算器群
702−1〜nのn個の出力を加算する加算器、705
は加算器704の出力を送信周波数信号に変換するため
の高周波段、706は送信アンテナである。
【0036】また、図5において、801は受信アンテ
ナ、802は高周波信号処理部、803は送信側の拡散
符号とクロックに対する同期を捕捉し維持する同期回
路、804は同期回路803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、805は拡散符号発生器804より出力
されるキャリア再生用拡散符号と高周波信号処理部80
2の出力から搬送波信号を再生するキャリア再生回路、
806はキャリア再生回路805の出力と高周波信号処
理部802の出力と拡散符号発生器804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、807はベースバンド復調回路80
6の出力であるn個の並列復調データを並直列変換する
並直列変換器である。
【0037】上記構成において、送信側ではまず入力さ
れたデータが直並列変換器701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703はn+1個の符号周期が同一でそれぞ
れ異る拡散符号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704に入力され
る。残りのn個の拡散符号は乗算器群702−1〜nに
てn個の並列データにより変調され加算器704に入力
される。加算器704は入力されたn+1個の信号を線
形に加算し高周波段705に加算されたベースバンド信
号を出力する。該ベースバンド信号は続いて高周波段7
05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706より送信される。
【0038】受信側では、受信アンテナ801で受信さ
れた信号は高周波信号処理部802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803に入力される。同期回路803は本発
明の実施例に記載の弾性表面波装置8031と符号発生
器804より入力される参照用拡散符号を変調する変調
回路8032と弾性表面波装置8031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拡散符号発生器804に出力する
信号処理回路8033からなる。
【0039】弾性表面波装置8031には高周波信号処
理部802からの出力信号と変調回路8032からの出
力信号が入力され、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804より変調回
路8032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とする
と、弾性表面波装置8031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8031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8033では、弾性表面波
装置8031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804に出力さ
れる。
【0040】同期確立後、拡散符号発生器804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805に入力
される。キャリア再生回路805では同期専用拡散符号
PN0により高周波信号処理部802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。
【0041】キャリア再生回路805の構成は、たとえ
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。
【0042】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。
【0043】再生された搬送波はベースバンド復調回路
806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802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804の出力である拡散符号群PN
1〜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807にて直列データに変換さ
れ出力される。
【0044】本実施例は2値変調の場合であるが、直交
変調など、他の変調方式でも良い。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、差
動で用いる2つの出力電極の信号を取り出すためのボン
ディングワイヤをなるべく同じ長さで、しかも平行にす
ることにより、入力信号の誘導ノイズを軽減することが
できる。
【0046】即ち、本発明によれば、入力信号が直接コ
ンボリューション出力に誘導ノイズとして入らないの
で、出力につけるフィルタなどの帯域外の抑制量の規制
が厳しくならず、外部回路を安価に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の弾性表面波コンボルバの概
略図
【図2】本発明の実施例2の弾性表面波コンボルバの概
略図
【図3】本発明の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
【図4】本発明の弾性表面波素子を用いた通信システム
の送信機の一例を示すブロック図
【図5】本発明の弾性表面波素子を用いた通信システム
の受信機の一例を示すブロック図
【図6】従来のコンボルバの概略図
【図7】従来の2トラックコンボルバの概略図
【符号の説明】
101 コンボルバチップを固定するステム 102 ニオブ酸リチウムなどの圧電基板 121〜124 電気信号を弾性表面波信号に変換す
るIDT 131,132 コンボルバの導波路、兼、出力電極 117,118 それぞれ、131,132のボンデ
ィングパッド 1170,1180 出力電極とボンディングパッド
を接続するためのブスバー 1171〜1174、1181〜1184 ボンディ
ングパッド 1410〜1414、1420〜1424 ボンディ
ングワイヤ 161 平行、非平行信号変換トランス 171 コンボリューション出力 60 送信機 601 送信用アンテナ 61 受信機 611 受信用アンテナ 612 高周波信号処理部 613 同期回路 614 符号発生器 615 拡散復調回路 616 復調回路 701 直列に入力されるデターをn個の並列データ
に変換する直並列変換器 702−1〜n 乗算器群 703 拡散符号発生器 704 加算器 705 高周波段 706 送信アンテナ 801 受信アンテナ 802 高周波信号処理部 803 同期回路 804 拡散符号発生器 805 キャリア再生回路 806 ベースバンド復調回路 807 並直列変換器 91 Yカット(Z伝搬)ニオブ酸リチウムなどの圧
電基板 92,93 櫛型電極(Inter Digital
Transducer;IDT) 94 出力電極、兼、導波路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 小山 晃広 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 横田 あかね 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

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電基体上に設けられた、導波路を兼ね
    る2つの出力電極と、前記2つの出力電極の両側にそれ
    ぞれ設けられた入力電極とを有し、前記入力電極の一方
    は同相で、他方は逆相で弾性表面波を励起する構造にな
    っている2トラック弾性表面波コンボルバにおいて、 前記2つの出力電極から出力信号を得るためにそれぞれ
    設けられたボンディングパッドに接続されたそれぞれの
    ボンディングワイヤが、概略等しい長さで、かつ概略平
    行になっていることを特徴とする弾性表面波装置。
  2. 【請求項2】 前記入力電極は、すだれ状電極IDT
    (Inter Digital Transduce
    r)である請求項1に記載の弾性表面波装置。
  3. 【請求項3】 前記2つの出力電極の間に配置され、か
    つパッケージの出力端子列に平行に配置された前記ボン
    ディングパッドのそれぞれと、前記出力電極の中央と
    を、斜めに接続するブスバーを有する請求項1に記載の
    弾性表面波装置。
  4. 【請求項4】 前記2トラック弾性表面波コンボルバの
    2つの出力電極のそれぞれに複数のボンディングパッド
    が接続され、それぞれの複数のボンディングパッドを接
    続するそれぞれのボンディングワイヤが、概略等しい長
    さで概略平行になっていることを特徴とする請求項1に
    記載の弾性表面波装置。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項に記載の弾
    性表面波装置を同期検出素子として用いてスペクトル拡
    散(SS)通信を行うことを特徴とする通信システム。
JP6318239A 1994-12-21 1994-12-21 弾性表面波装置及びそれを用いた通信システム Pending JPH08181567A (ja)

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