JPH08288780A - 弾性表面波素子とこれを用いた通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弾性表面波素子及びこれを用いた通信システ
ムにおいて、コンボリューション信号のＳ／Ｎを向上し
製造コストを削減することを目的とする。 【構成】 圧電体上に形成されたすだれ状電極（ＩＤ
Ｔ）によって弾性表面波を励起する弾性表面波素子にお
いて、ＩＤＴの電極指がスプリット電極とシングル電極
の組み合わせ形状であり、両電極指間の距離は一方は狭
く、他方は広いことを特徴とする。また、ＩＤＴにおい
て、ＩＤＴが励起する弾性表面波の中心周波数の圧電基
板上の波長をλとすると、すべての電極指の幅はλ／６
で、一方のスプリット電極とシングル電極の電極間距離
はλ／４とし、他方の両電極間距離を狭くし、スプリッ
ト電極の電極指間を広くすることを特徴とする。また、
この弾性表面波素子を２トラックコンボルバとして通信
システムに使用したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固体表面を伝播する表面
波を利用した弾性表面波（ＳＡＷ）素子及び弾性表面波
素子を用いた通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】弾性表面波（ＳＡＷ）素子はＬｉＮｂＯ
3、ＬｉＴａＯ3、水晶などの圧電基板上に形成した金属
電極（ＩＤＴ：Inter Digital Transducer）に電界を印
加することによって電歪効果や圧電効果を発生する。こ
の圧電変換器として用いた弾性表面波素子においては、
従来よりＩＤＴの双方向性による損失（−３ｄＢ）が大
きく、かかる損失を防ぐため、様々な一方向性ＩＤＴ
（ＵＤＴ）の研究がされてきている。特に、ＩＤＴ内部
に反射器（浮き電極）を有するタイプやＩＤＴの電極指
での反射特性によって、一方向性を得るものは、外部に
移相器（遅延回路）を必要としないため、構成上の簡素
化に役立つと考えられている。

【０００３】図９は一方向性ＩＤＴを有する弾性表面波
素子のＩＤＴの構成を示した図である。ＩＤＴの電極指
１１，１４，１６の間に浮き電極１２，１３，１５を設
け、電極がない部分と電極下の音響インピーダンスの違
いによって引き起こされる弾性表面波の反射と、隣り合
う電極指１１，１４の中間的な電位を持つ電極１２，１
３として作用することにより一方向性を得た例の１つで
ある。ここで、電極指幅（金属電極そのものの幅、）を
λ／１２とし、電極間隔（例えば、電極１１と電極１２
の間隔）をλ／１２とし、従って電極１１と次の電極１
６との間隔を信号の中心周波数の波長λとすれば、電極
指１１，１４の間隔はλ／２であり、短絡浮き電極指１
２の間隔もλ／２であり、開放浮き電極指１３，１５の
間隔もλ／２である。

【０００４】このような構成により、短絡浮き電極指１
２は弾性表面波の振動エネルギーの１部が圧電作用によ
り変化した電気的なエネルギーが再び弾性表面波に変化
すること（再励起）がない無反射電極として作用し、ま
た、開放浮き電極指１３，１５は弾性表面波の振動エネ
ルギーの一部が圧電作用により変化した電気的なエネル
ギーがすべて再び弾性表面波に変化（再励起）する反射
電極として作用することを利用したことにより、電極１
７，１８間に波長λの中心周波数信号を印加すれば、一
方向性ＩＤＴとして弾性表面波信号を得ることができ
る。

【０００５】また、図１０は同様に、一方向性ＩＤＴを
有する弾性表面波素子のＩＤＴの構成を示した図であ
る。ここで、電極指の幅をλ／８とし、電極間隔をλ／
８とし、電極２６，２７の電極指２１と２３の間隔がλ
／２となり、電極２６の電極指２１と２５の間隔がλと
いう構成を有している。こうして、スプリット電極２１
〜２５の一方の電極指２２，２４に金などの重い金属を
重ねて蒸着することによって、電極指に質量を付加し、
通常アルミニウムで形成されるもう一方の電極指２１，
２３，２５の音響インピーダンスや電気機械結合係数よ
りも、電極指２２，２４の音響インピーダンスや電気機
械結合係数を大きくすることによって、図上左から右方
向への弾性表面波の進行方向だけの一方向性を得て、右
側から左方向への弾性表面波を打ち消している。

【０００６】図９、図１０に示すこれらの一方向性ＩＤ
Ｔ（ＵＤＴ）については、弾性波素子技術ハンドブック
（日本学術振興会弾性波素子技術第１５０委員会編、オ
ーム社）ｐ１９２〜１９５に詳述されている。

【０００７】また、特開昭６１−６９１７号公報に記載
された一方向性の弾性表面波素子のＩＤＴの構成を図１
１に示す。図によれば、太い電極指３１，３３，３５の
幅を３λ／１６とし、細い電極指３２，３４の幅をλ／
１６とし、電極間隔は全てλ／８として、電極指３１と
３３の間隔はλ／２であり、電極指３１と３５の間隔は
λである。このＩＤＴの構成により、スプリット電極の
一方を太く、他方を細くして、励起中心と反射中心をず
らすことによって、図上左から右方向への弾性表面波の
進行方向だけの一方向性を得ることもできる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、２つの
入力電極への２信号から、出力電極に２入力周波数信号
の和周波数の信号成分を得るコンボルバの場合、入力さ
れる信号の中心周波数は通常１００ＭＨｚ以上であるた
め、例えば図１０に示すように、スプリット電極の一方
に金などの重い金属を重ねて蒸着し、通常アルミニウム
で形成される電極部分の音響インピーダンスや電気機械
結合係数よりも音響インピーダンスや電気機械結合係数
を大きくして一方向性を得るＩＤＴでは、サブミクロン
オーダの重ね合わせ技術が必要であり、コンボルバのよ
うに出力電極の大きい素子では、密着露光装置を用いる
場合が多く、この密着露光装置に高い重ね合わせ精度が
要求されることとなり、結局コスト高になるという問題
があった。

【０００９】また、図９に示すように、ＩＤＴ内の浮き
電極の反射条件を用いるタイプの弾性表面波素子では、
励起条件と反射条件の双方の周波数特性が合っているた
め、Ｑ値が高い反面周波数帯域幅が狭くなるという問題
があった。

【００１０】さらに、図１１のように、スプリット電極
の一方を太く、他方を細くして、励起中心と反射中心を
ずらすことによって一方向性を得るタイプでは、細い電
極指の電極幅が小さいため、電極形成における歩留まり
が悪いという問題があった。

【００１１】一方、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ＩＤＴ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ＩＤＴ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（１９８０；ｐ３７〜４２、１９８１；ｐ１８
１〜１８５）に記載されている。コンボリューション効
率は二つの入力の強度に比例するため、２つの出力電極
をもつコンボルバではそれぞれの入力が半分になり、２
つの出力は１／４になる。両出力は符号が反対の信号な
ので、両信号を差動で用いることができるが、出力はも
との半分になって損失が大きいという欠点を有してい
た。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点や
欠点を解消するべく成されたもので、圧電基板上に形成
されたＩＤＴにより弾性表面波を励起する弾性表面波素
子において、ＩＤＴの一方の電極指はスプリット電極に
なっていて、他方はシングル電極になっているＩＤＴ
で、ＩＤＴが励起する弾性表面波の中心周波数の圧電基
板上の波長をλとすると、ＩＤＴのすべての電極指の幅
はλ／６で、スプリット電極とシングル電極の電極間の
一方はλ／４で、残りのスペース（λ−３×λ／６−λ
／４＝λ／４）のうち、もう一方のスプリット電極とシ
ングル電極の電極間は狭く（例えば、λ／１２）、スプ
リット電極指間は広く（例えば、λ／４）することによ
って励起中心と反射中心をずらし一方向性を得る。ま
た、上記ＩＤＴを用いて２トラックコンボルバを構成す
る。またこのコンボルバを通信システム、特に拡散スペ
クトル方式の通信システムに用いる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明による各実施例について図を参
照しつつ詳細に説明する。

【００１４】（１）実施例１ 図１は本発明を弾性表面波コンボルバに応用したときの
概略図である。図において、１０１はニオブ酸リチウム
などの圧電基板、１２１，１２２はスプリット電極とシ
ングル電極の組み合わせで、励起中心と反射中心をずら
すことを利用して一方向性を有するＩＤＴ、１１１，１
１２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、１１３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、１１４は逆拡散信号をコンボルバの入力周波
数に合わせた信号を供給するためのブスバーである。１
３１はコンボルバの導波路兼出力電極であり、ＩＤＴ１
２１，１２２から発生した弾性表面波信号を畳み込み積
分演算をする電極である。

【００１５】また、図２は図１に示したＩＤＴ部分の一
方の拡大図である。図２に示すＩＤＴにおいて、ＩＤＴ
が励起する弾性表面波の中心周波数の圧電基板上の波長
をλとすると、ブスバー１１４に直結するスプリット電
極の２つの電極指１２３，１２４の幅はλ／６で、該２
つの電極指１２３と１２４の間隔はλ／６のスプリット
電極であり、他方の接地ブスバー１１２の電極指１２
２，１２５などの幅はλ／６で、電極指１２２と１２５
の間隔はλのシングル電極であり、両電極１２４と１２
５など間の距離はλ／１２、また電極１２２と１２３な
ど間の距離はλ／４になっている。

【００１６】上述の図１１のように、電極指３１，３２
及び３３，３４のように両方の電極ともスプリット電極
指になっている場合、圧電基板にＹＺ−ニオブ酸リチウ
ムを用いると、中心周波数を２５０ＭＨｚとすれば、細
い電極指３２，３４の幅はおよそ０．９μｍとなり、エ
ッチングの際に細い金属電極（ＩＤＴ）が切れやすくな
ってしまう。

【００１７】図２は、ＩＤＴの一方の電極指のみをスプ
リット電極にし、電極指の幅がすべてλ／６（中心周波
数２５０ＭＨｚで２．３μｍとなる）と幅広く、しかも
一方向性を持たせた電極である。本実施例の場合、電極
指の幅はおよそ２．３μｍになり、加工が容易で、エッ
チングの際に電極指が切れることが少なくなる。安価な
フォトリソグラフィによる金属薄膜の成膜ではウェット
エッチングが用いられるが、図２のように均一な電極指
幅であればエッチングの条件が決めやすく、歩留まりが
向上する。

【００１８】ここで、スペクトル拡散通信の同期検出素
子として上記のようなコンボルバを用いるとき、コンボ
ルバの入力電極への帯域幅は、極めて広帯域の拡散帯域
幅である。弾性表面波コンボルバをＹＺ−ニオブ酸リチ
ウム基板で構成した場合、出力電極（導波路）での減衰
が大きくなるため、ＩＤＴの中心周波数を３００ＭＨｚ
以上にするのは困難になる。例えば、ＩＤＴの中心周波
数を３００ＭＨｚ以下にしたとき、拡散帯域幅が２６Ｍ
Ｈｚの場合、ＩＤＴの電極指の対極数は１０対以下が望
ましい。ＩＤＴが１０対以下の場合、本実施例のＩＤＴ
では順方向（導波路方向）へ伝播する弾性表面波は１ｄ
Ｂ程度しか向上しない。一方逆方向へ伝播する弾性表面
波のエネルギーは、双方向のＩＤＴの弾性表面波のエネ
ルギの８割程度になる。しかしながら、上記弾性表面波
素子のコンボルバの出力は、両端の入力電極の両入力信
号の大きさに比例するため、コンボルバの出力としては
２ｄＢ向上する。

【００１９】ところで、コンボルバのノイズで大きいも
のの１つに、コンボルバチップの両端面における弾性表
面波の反射波が逆戻りして出力電極に達し、反対方向か
ら来る信号とのコンボリューションを起こす信号が挙げ
られる。本実施例のようにＩＤＴにある程度の一方向性
がある場合、チップ端面で反射する弾性表面波とメイン
の信号とのコンボリューションは、チップ端面で反射す
る弾性表面波が小さくなるため、メインの信号同士のコ
ンボリューションのように大きくならないため、ノイズ
成分として相対的には２ｄＢ以上小さくなり、双方向の
ＩＤＴと比較して相対的にはＳ／Ｎが向上する。

【００２０】（２）実施例２ 図３は本発明の他の実施例であり、図４は図３に示す片
方入力電極のＩＤＴ部分の拡大図である。コンボルバの
場合、コンボリューション効率は、出力電極の両側から
入力されるそれぞれの弾性波エネルギーの密度に比例す
るので、出力電極兼導波路幅を狭くして弾性波エネルギ
ーの密度を高め、且つ、弾性表面波信号を導波路に伝播
させる部分での変換損失を減らす必要がある。

【００２１】図３において、１０１はニオブ酸リチウム
基板、１３１は出力電極兼導波路、３２１，３２２は実
施例１のＩＤＴを円弧状にした入力電極のＩＤＴであ
る。ここで、ＩＤＴ３２１，３２２の電極指は円弧状で
はあるが、信号の中心周波数の圧電基板上の波長をλと
すると、各電極指幅は全てλ／６であり、ブスバー３１
４の２つのスプリット電極指３３１同士及び３３３同士
の間隔はλ／６で、スプリット電極指３３１と接地ブス
バー３１２の電極指３３２の間隔はλ／４であり，電極
指３３２とスプリット電極指３３３の間隔はλ／１２で
ある。なお、出力電極兼導波路１３１に対するグランド
電極は、圧電体１０１の裏側に配置されている。

【００２２】本発明による実施例１で示した一方向性の
弾性表面波に対して、図３，４に示すＩＤＴ３２１，３
２２の形状構造は円弧状であり、ＩＤＴ３２１，３２２
で励起された弾性表面波は、該圧電基板１０１の両端側
より、導波路１３１側に多く伝播し、さらにＩＤＴ３２
１，３２２からの弾性表面波が導波路１３１に集中する
形状（本実施例では導波路側に凹な円弧形状）であるた
め、ＩＤＴ３２１，３２２で発生した弾性表面波のエネ
ルギーの多くは導波路１３１に集中し、高いコンボリュ
ーション効率を得ることができる。また、圧電基板の両
端への弾性表面波は、円弧形状であるためエネルギー密
度が小さくなり、また該両端での反射波は円弧形状の外
側に向かうため、入力電極で励起されることもなく出力
電極に導入される成分はほとんどなくなり、ノイズとし
て作用する成分が極めて小さくなる。

【００２３】本実施例では圧電基板１０１はＹＺカット
伝搬のニオブ酸リチウム基板であり、導波路１３１の両
端の位置は、圧電基板１０１の結晶方位に弾性表面波の
伝搬速度が角度依存性を有するため、ＩＤＴ３２１，３
２２の曲率中心Ｏ，Ｏ´ではなく、曲率中心Ｏ，Ｏ´よ
り若干離れた位置の弾性表面波の伝搬効率が最大となる
位置になっている。 このＩＤＴ３２１，３２２により
電気エネルギーから弾性波エネルギーに変換された信号
は、ほとんど損失なく出力電極兼導波路１３１に伝播さ
れるため、コンボリューション効率は大きく改善でき
る。

【００２４】本実施例では円弧型電極を用いて、高いコ
ンボリューション効率を得る例を示したが、導波路１３
１の導波モードや圧電基板の異方性を考慮した形状でも
よい。

【００２５】（３）実施例３ 上述のとおり、本コンボルバのＩＤＴと導波路（出力電
極）との結合効率が、発明のように高いと、ＩＤＴから
出力され、導波路（出力電極）を伝播した弾性表面波の
ほとんどは、反対側のＩＤＴに達する。反対側のＩＤＴ
に達した弾性表面波の一部は、一度電気信号に変換さ
れ、さらに弾性表面波信号に再変換される（これを、再
励起と称する）。再励起された信号が出力電極兼導波路
に再び戻ると、後からきた信号との間でコンボリューシ
ョンを起こす（これを、セルフコンボリューションと称
する）。このセルフコンボリューションと、再励起され
た信号どうしのコンボリューションは、ＩＤＴと導波路
との結合効率の改善により、本来必要なコンボリューシ
ョン信号の効率改善の２倍の比率で大きくなる。

【００２６】図５は導波路を伝播し、反対側のＩＤＴに
到達した弾性表面波が再励起されないように、米国電器
電子学会会報（Ｐｒｏ．ＩＥＥＥ）超音波シンポジウム
（１９８０；ｐ３７〜４２、１９８１；ｐ１８１〜１８
５）に発表された２トラック（出力電極）のコンボルバ
に、本発明を組み合わせた実施例を示している。

【００２７】図５において、１０１はニオブ酸リチウム
基板で、１３１，１３２は出力電極兼導波路であり、こ
の出力電極兼導波路１３１，１３２の対向グランド電極
がニオブ酸リチウム基板１０１の裏側にそれぞれ配置さ
れている。また１２１〜１２４は実施例１と同様の構成
を有する一方向性のＩＤＴである。弾性表面波はＩＤＴ
１２１，１２２において同相で、ＩＤＴ１２３，１２４
において逆相で励起される。ＩＤＴ１２１，１２２で同
相で励起された弾性表面波は出力電極兼導波路１３１，
１３２を伝播し、ＩＤＴ１２３，１２４において一部が
電気信号に変換されるが、このとき、ＩＤＴ１２３，１
２４において逆相で電気信号に変換されるため、それぞ
れのＩＤＴ１２３，１２４で電気信号に変換された信号
は該入力電極１２３，１２４内で打ち消し合い、弾性表
面波の再励起は起きない。一方、ＩＤＴ１２３，１２４
で逆相で励起された弾性表面波は導波路１３１，１３２
を伝播し、ＩＤＴ１２１，１２２において一部が電気信
号に変換されるが、このとき、ＩＤＴ１２１，１２２に
おいて逆相のまま電気信号に変換されるため、それぞれ
のＩＤＴ１２１，１２２で電気信号に変換された信号は
該入力電極１２１，１２２内で打ち消し合い弾性表面波
の再励起は起きない。

【００２８】通常、２トラックコンボルバはそれぞれの
ＩＤＴの入力エネルギーが半減するため、それぞれの２
つの入力エネルギーの積に比例する出力パワーは１／４
になる。２トラックの出力は位相が反転した同一信号
で、これを差動出力として用いても１トラックのコンボ
ルバに比べ、出力は半減する。しかしながら、ＩＤＴ１
２１〜１２４の一方向性により信号効率が向上すること
と、コンボルバのノイズであるセルフコンボリューショ
ン信号がほとんどなくなることと、２つの出力電極１３
１，１３２の出力を差動回路に通すことにより電界ノイ
ズを抑えられて、Ｓ／Ｎ比が向上する。

【００２９】本実施例では直線の電極指のＩＤＴの例で
説明したが、ＩＤＴの形状は実施例２に示したような円
弧形状や、他の弾性表面波を導波路に集中させる形状を
用いてもよい。また、出力電極兼導波路の形状や両入力
電極との配置は実験的に出力効率のよいものとしてよ
く、ＩＤＴと導波路の間にホーンや音響レンズなどの弾
性表面波を集中させる手段を挿入してもよく、２トラッ
ク間の弾性表面波の絶縁性を高めるために接地電極を配
置してもよい。

【００３０】（４）実施例４ 図６は、以上説明したような弾性表面波素子を用いたス
ペクトラム拡散の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ＰＮを乗算して伝送帯域を
広げ、周波数再利用率を高めてシステム容量を増加する
ために、スペクトラム拡散変調して、アンテナ６０１よ
り送信する。

【００３１】送信された信号は、受信機６１で受信さ
れ、逆拡散して復調される。受信機６１は、アンテナ６
１１、高周波信号処理部６１２、同期回路６１３、符号
発生器６１４、拡散復調回路６１５、復調回路６１６よ
り構成される。 受信機６１において、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。送信周波数帯信号又は中間周波数帯信号の高周
波信号は同期回路６１３に入力される。

【００３２】同期回路６１３は本発明の実施例１〜３に
記載の弾性表面波素子装置６１３１と符号発生器６１４
より入力される参照用拡散符号ＰＮ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及びクロ
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。弾性表面波素子装置６１３１には
高周波信号処理部６１２からの出力信号と変調回路６１
３２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６１
４より変調回路６１３２に入力される参照用拡散符号Ｐ
Ｎ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、弾性表面波素子装置６１３１では、受信信
号に含まれる高周波信号処理部６１２からの同期専用拡
散符号成分と変調回路６１３２からの参照用拡散符号Ｐ
Ｎとが、弾性表面波素子装置６１３１の導波路上にて一
致した時に相関ピークが出力される。

【００３３】信号処理回路６１３３では、弾性表面波素
子装置６１３１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ＰＮ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。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６１５に
入力され、拡散変調される前の信号が復元される。拡散
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、復調回路６１６によ
り、データ復調がなされる。

【００３４】本発明では、相関ピークの信号ノイズとな
るセルフコンボリューションが２トラックコンボルバの
構成によって効果的に除去でき、しかも、入力ＩＤＴが
一方向性を有することで高い相関ピークを維持できるた
め、相関ピークを高くして送信された同期信号と参照用
拡散符号とをＳ／Ｎ良く、正確に得ることができ、復調
時での信号処理も誤動作なく高品位の信号を得ることが
できる。

【００３５】（５）実施例５ 図７、図８は、以上説明したような弾性表面波素子を用
いたスペクトラム拡散による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。送信機側のブロ
ック図を示す図７において、７０１は直列に入力される
信号データをｎ個の並列データに変換する直並列変換
器、７０２−１〜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ＰＮ1〜ＰＮn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ＰＮと同期専用の拡散符号ＰＮ0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ＰＮ0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
スペクトラム的に広帯域周波数信号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、受信側のブロック図を示す図８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ＰＮ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８０
３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Ｐ
Ｎ1〜ＰＮn及び参照用拡散符号ＰＮ0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ＰＮ0と高周波信号処理部８
０２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ＰＮ1〜ＰＮn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８０６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
れたシリアル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の参
照用拡散符号であり、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７０
５に加算されたベースバンド信号を出力する。該ベース
バンド信号はスペクトラム拡散信号として極めて広帯域
にスペクトラムを有する信号であり、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。該送信
周波数帯信号又は中間周波数帯信号は同期回路８０３に
入力される。同期回路８０３は本発明の実施例に記載の
弾性表面波素子装置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
弾性表面波素子装置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及びクロック同
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。弾性表面波素子装置８０３１には高
周波信号処理部８０２からのスペクトラム拡散信号の高
周波出力信号と変調回路８０３２からの変調された参照
用拡散符号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。この両信号から高い
相関ピークを得ることができる。

【００３９】ここで、符号発生器８０４より変調回路８
０３２に入力される参照用拡散符号が送信機側から送信
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、弾性表面波素子装置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拡散符号とが、弾性表
面波素子装置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。本発明によれば、２つの入力信号
によるコンボリューション出力信号が、セルフコンボリ
ューションや端面反射による信号のような不要な信号に
対して、高レベルの相関ピーク出力信号を得られるの
で、この後段での誤動作を防止でき、正確な同期を取る
上で効果的である。

【００４０】次の信号処理回路８０３３では、弾性表面
波素子装置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。同期回路８０３と符号発生器８０４とで構
成するループ回路の安定化によって、受信信号に同期し
た拡散符号を得ることができる。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ＰＮ0〜ＰＮnを発生
する。これらの符号群ＰＮ0〜ＰＮn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。

【００４１】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。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、搬送波の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。

【００４２】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８０６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８０７にて直列データに
変換され出力される。

【００４３】本実施例は２値変調の場合について説明し
たが、スペクトラム拡散（ＳＳ）方式による受信機のコ
ンボリューション用ばかりでなく、直交変調など、他の
変調方式でもコンボリューションに用いる場合は、本弾
性表面波素子を用いてよいのは勿論である。特に、入力
データを疑似拡散符号を乗算して広帯域のスペクトラム
拡散信号を扱うので、広帯域で位相特性の平坦な弾性表
面波のコンボリューション演算を行なうコンボルバを適
用できることは、送受信システムの信頼性を強力に維持
することができる。

【００４４】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれば
電極指を細くすることなく、一方向性を有するＩＤＴが
でき、損失の小さい、セルフコンボリューションや反射
波の影響の小さい弾性表面波素子が実現できる。またこ
の弾性表面波素子をスペクトラム拡散通信に用いた場
合、受信側の同期信号と拡散符号とを送信信号と同期さ
せて復調する際に、広帯域周波数で位相の一定なコンボ
ルバとすることができ、極めて高い相関ピーク信号を得
ることができるので、システム的に安定な、信頼性の高
い送受信システムを形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による弾性表面波コンボルバに応用した
ときの概略図である。

【図２】本発明を説明するための弾性表面波素子の圧電
変換器部分の図１の拡大図である。

【図３】本発明を弾性表面波コンボルバに応用した一実
施例の概略図である。

【図４】図３に示すＩＤＴ部分の拡大図である。

【図５】本発明を弾性表面コンボルバに応用した一実施
例の概略図である。

【図６】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である。

【図７】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である。

【図８】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である。

【図９】ＩＤＴの電極指の間に浮き電極を設け、短絡さ
れた浮き電極指と、開放電極指の反射特性を利用した一
方向性ＩＤＴの図である。

【図１０】スプリット電極の一方に重い金属を重ねて蒸
着し、軽金属で形成される電極部分の音響インピーダン
スや電気機械結合係数より音響インピーダンスや電気機
械結合係数を大きくすることによって一方向性を得るＩ
ＤＴの図である。

【図１１】スプリット電極の一方を太く、一方を細くし
励起中心と反射中心をずらすことによって一方向性を得
るＩＤＴの図である。

【符号の説明】

１０１ ニオブ酸リチウムなどの圧電基板 １２１〜１２４ スプリット電極とシングル電極の組
み合わせで励起中心と反射中心をずらすことを利用して
一方向性を有するＩＤＴ １１１，１１２ 電位の基準となる接地電極を接続す
るためのブスバー １１３ 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 １１４ 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 １３１，１３２ コンボルバの導波路兼出力電極 ３２１，３２２ スプリット電極とシングル電極の組
み合わせで励起中心と反射中心をずらすことを利用して
一方向性を有する円弧型ＩＤＴ 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ータを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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (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

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電体上に形成されたすだれ状電極（Ｉ
   ＤＴ）によって弾性表面波を励起する弾性表面波素子に
   おいて、 前記ＩＤＴの電極指がスプリット電極とシングル電極の
   組み合わせ形状を有し、前記スプリット電極とシングル
   電極の両電極指間の距離は一方は狭く、他方は広いこと
   を特徴とする弾性表面波素子。
2. 【請求項２】 前記ＩＤＴが励起する弾性表面波の中心
   周波数の圧電基板上の波長をλとすると、前記電極指の
   幅はλ／６で、一方のスプリット電極とシングル電極の
   電極指間距離はλ／４とし、他方の前記両電極間距離を
   狭くし、スプリット電極の電極指間を広くすることを特
   徴とする請求項１に記載の弾性表面波素子。
3. 【請求項３】 前記弾性表面波素子は２つの出力電極を
   有するコンボルバであり、前記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成になっていることを特徴
   とする請求項１又は２に記載の弾性表面波素子。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の弾性表面波素子を用い
   て、前記コンボルバをスペクトル拡散通信の同期検出手
   段として用いることを特徴とした通信システム。
5. 【請求項５】 請求項１又は２に記載の弾性表面波素子
   を用いてスペクトラム拡散信号から同期信号を検出する
   ことを特徴とする通信システム。