JPH09266432A - 弾性表面波マッチドフィルタ及びこれを用いた通信システムとこの受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 出力電極上を伝搬する弾性表面波が出力電極
の外部に拡散することを抑制し、損失の少ない弾性表面
波マッチドフィルタを提供する。 【解決手段】 圧電基板上に入力用すだれ状電極と出力
用すだれ状電極とを有し、上記入力用すだれ状電極によ
って弾性表面波を励起し、ある定められた符号列に合わ
せて配置された出力用すだれ状電極で信号を受け取るこ
とによって上記符号に一致した符号列の信号を検出する
弾性表面波マッチドフィルタにおいて、入力電極が励振
する弾性表面波の伝搬方向に導波路を設け、該導波路上
に出力電極指の交差部分を配置することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は弾性表面波マッチド
フィルタ及びこれを用いた通信システムと通信システム
の受信装置とに関する。

【０００２】

【従来例】近年、マッチドフィルタ、特に弾性表面波
（Surface Acoustic Wave；ＳＡＷ）マッチドフィルタ
は、スペクトラム拡散（Spread Spectrum ；ＳＳ）通信
を行うにあたって、同期確立のためのデバイスとして、
その重要性が増大しつつあり、その開発、研究が進んで
いる。

【０００３】ここで、マッチドフィルタは、所定の符号
列に従った信号に対して相関値を得るものであるが、一
般にＳＡＷ素子を利用し、アナログ信号用の遅延線とも
考えられ、入力電極により励振されたＳＡＷの伝搬路途
中に一定間隔で電極を取り付け、中間的な遅延量の信号
を中間タップとして多数取り出せる構造になっている。
それぞれのタップの間隔は丁度遅延量が所定の符号列、
例えばＰＮ系列のチップ幅に相当するように設定されて
いる。アナログ波形を扱うタップ付遅延線であるＳＡＷ
マッチドフィルタは、入力された信号が順次一方向にシ
フトされ、所定の符号列の信号分が到着し、その符号列
と同一のタップ列のときに相関関係が一致して相関ピー
クを得ることができる。この相関ピークは、各タップの
出力が全て加算され、空間積分を行うことによって得ら
れる。従って、積分による時間遅れがなく、高速相関動
作が可能である。

【０００４】図１３はこのような従来のＳＡＷマッチド
フィルタを示す概略図である。図において、１０１はＳ
Ｔカット水晶やニオブ酸リチウムなどの圧電基板、１２
１は入力ブスバー１２１１，１２１２を有する電気信号
を弾性表面波に変換する入力用すだれ状電極（InterDeg
ital Transducer；ＩＤＴ）、１３１は出力電極であ
る。図で示したＳＡＷマッチドフィルタでは入力電極の
電極指交差幅と出力電極の電極指の交差幅は等しく、入
力電極で励振された弾性表面波が効率良く出力電極に入
力される構成になっている。１３２１、１３２２は出力
信号用のブスバーで、通常一方を出力端子とし、他方は
接地電位に接続される。また、１３１１、１３１２、１
３１３…、１３１ｘは出力電極１３１の電極指対であ
る。各電極指対１３１１、１３１２、１３１３…、１３
１ｘを構成する電極指のうち、どちらの電極指をブスバ
ー１３２１に接続するかは、入力電極に入力される信号
のＰＮ符号に合わせて決められている。例えば図１３の
構成で、電極指対１３１１を１とすると、１１０１０１
１……０１の符号列を例示している。

【０００５】これらの出力電極の電極指対の間隔は、入
力電極１２１から発生した弾性表面波がＰＮ符号列の１
チップ長の時間で伝搬する距離に相当する。

【０００６】これらの入力電極１２１及び出力電極１３
１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圧電基板１０１上に直接
形成される。

【０００７】このような構成のＳＡＷマッチドフィルタ
において、入力電極１２１にＰＮ符号を掛け合わせた搬
送角周波数ωの電気信号を入力すると、基板の圧電効果
により電気信号から弾性表面波に変換される。たとえ
ば、ＰＮ符号が２値信号の場合、符号値が変わるごとに
位相が反転する弾性表面波が、入力電極１２１より励振
され、入力電極１２１の両側に伝搬する。出力電極１３
１では、構成している電極指対１３１１、１３１２、１
３１３…、１３１ｘの電極方向は、用いるＰＮ符号に合
わせて決められ、形成されている。電極指対の間隔は、
入力電極１２１から発生した弾性表面波が、ＰＮ符号列
の１チップ長の時間で伝搬する距離に相当しているた
め、入力電極１２１で励振された弾性表面波が１チップ
長（１ビット区間）の時間だけ伝搬したときのみ、入力
電極１２１より出力電極１３１へ伝搬してきた弾性表面
波と出力電極指対１３１１、１３１２、１３１３、…、
１３１ｘのすべての位相が一致し、大きな出力電気信号
が得られる。この出力信号は１つのＰＮ符号列が出力電
極１３１を伝搬し終わる毎に出力されるため、入力信号
の符号に同期した同期信号が得られることとなる。

【０００８】このような弾性表面波マッチドフィルタの
しくみは「弾性表面波工学；２００−２０５頁：電子通
信学会、柴山乾夫監修」などに詳述されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな弾性表面波マッチドフィルタでは、入力電極１２１
で励起された弾性表面波は出力電極１３１の電極指対１
３１１、１３１２、１３１３、…、１３１ｘを通過する
ごとに弾性表面波の一部が電気信号に変換されるので、
入力電極１２１から遠ざかる毎に弾性表面波の強度が徐
々に弱くなるという問題があった。また、入力電極１２
１で励起された弾性表面波は、出力電極１３１に入らず
に漏れ出ていったり、出力電極１３１の外部にバルク波
とともに拡散しながら伝搬していくので、入力電極１２
１から離れている出力電極指対では、入力電極１２１の
近くにある出力電極指対に比べ、伝搬してきた弾性表面
波の強度が弱くなる。

【００１０】例えば、圧電基板１０１としてＳＴカット
水晶基板など電気機械結合係数の小さい基板を用いる場
合では、電極指対１３１１、１３１２、１３１３、…、
１３１ｘを通過するごとに弾性表面波の一部が電気信号
に変換されてしまうことによる損失よりも、弾性表面波
が出力電極１３１の外部に拡散しながら伝搬していくこ
とによる損失の方が大きいので、出力電極１３１の外部
に弾性表面波が拡散するのを抑制する必要がある。上記
損失により、弾性表面波マッチドフィルタで得られる出
力電気信号は入力電極１２１の近くにある出力電極指対
から得られる信号ほど強度が強い信号となるので、早く
入力された信号ほど出力電極から得られる出力信号のレ
ベルが低下する。結果として、ＳＡＷマッチドフィルタ
の出力信号レベルが低下してしまうという問題があっ
た。さらに、該出力信号を同期信号として用いる通信シ
ステムや通信システムの受信装置では、同期が不安定と
なり、信頼性が低下するという問題があった。

【００１１】また、このような弾性表面波マッチドフィ
ルタでは、出力電極１３１の電極指対の総数は、ＰＮ符
号の符号長によって決定される。したがって、ＰＮ符号
の符号長が長い場合には出力電極１３１の電極指対の総
数が増え、出力電極１３１のインピーダンスが低くなっ
てしまうという問題があった。

【００１２】この場合、出力電極１３１の電極指対の総
数を一定とすると、出力電極の電極指の交差幅を狭める
ことで、出力電極１３１のインピーダンスを大きくする
ことができる。従来例で示したようなＳＡＷマッチドフ
ィルタでは、入力電極１２１の電極指の交差幅と出力電
極１３１の電極指の交差幅を等しくして、入力電極１２
１で励振された弾性表面波が効率良く出力電極１３１に
入力される構造となっている。従って、出力電極１３１
の電極指の交差幅を狭めた場合は、入力電極１２１の電
極指の交差幅も狭めて、出力電極１３１の入口端面での
弾性表面波の漏れを抑制する必要がある。しかし、出力
電極１３１の電極指の交差幅を狭めると、出力電極１３
１のインピーダンスは大きくなり、インピーダンス整合
が取りやすくなるが、弾性表面波は出力電極１３１の外
部に拡散しやすくなり損失が多くなるという問題があっ
た。また、出力電極１３１の交差幅に合せて入力電極１
２１の電極指の交差幅を狭めると、入力電極１２１のイ
ンピーダンスが高くなってしまい、外部回路のインピー
ダンス整合が困難になるという問題があった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の目的は、
弾性表面波が出力電極の外部に拡散することによる損失
を抑制し、出力電気信号レベルの高い弾性表面波マッチ
ドフィルタを提供することにある。

【００１４】本発明の第２の目的は、出力電極の出力イ
ンピーダンス整合が容易な弾性表面波マッチドフィルタ
を提供することにある。

【００１５】本発明の第３の目的は、入力電極のインピ
ーダンス整合が容易な弾性表面波マッチドフィルタを提
供することにある。

【００１６】本発明の第４の目的は、同期が確実に捕捉
できる信頼性の高い通信システムと通信システムの受信
装置を提供することにある。

【００１７】上記第１の目的は、圧電基板上に入力用す
だれ状電極と出力用すだれ状電極とを有し、上記入力用
すだれ状電極によって弾性表面波を励起し、ある定めら
れた符号列に合わせて配置された出力用すだれ状電極の
電極指対によって前記弾性表面波信号に一致した符号列
の信号のみを伝達する弾性表面波マッチドフィルタにお
いて、上記圧電基板の主面上に入力用すだれ状電極が励
振する弾性表面波の伝搬方向に沿って導波路を設け、該
導波路に少なくとも出力用すだれ状電極の電極指対の交
差部を設けたことで達成される。

【００１８】上記第２の目的は、導波路の幅を狭め、該
導波路に配置された出力電極の交差部分の幅を狭めた構
成とすることによって達成される。

【００１９】上記第３の目的は、入力電極の形状を、弾
性表面波が導波路の入口端面に集中するような形状と
し、入力電極の交差幅を広げる構成とすることによって
達成される。

【００２０】上記第４の目的は、通信システム及び通信
システムで用いる受信装置において、上記弾性表面波マ
ッチドフィルタを、受信側の同期信号検出素子として用
いることによって達成される。

【００２１】上記弾性表面波マッチドフィルタに用いる
上記圧電基板としては、温度による速度変化が概略０で
あるか、または、上記圧電基板上に薄膜を付けることに
よって温度による速度変化が概略０になるような圧電基
板を用いることが好ましい。

【００２２】

【作用】本発明の上記手段によれば、入力電極で励振さ
れた弾性表面波は圧電基板上に形成された導波路内にエ
ネルギーを集中して伝搬していくことが可能となる。し
たがって、拡散による損失が少なく、導波路上に配置さ
れた出力電極によって、相関ピークの高い出力電気信号
を取り出すことができる。

【００２３】また、入力電極で励振された弾性表面波は
圧電基板上に形成された導波路内にエネルギーを集中し
て伝搬していくので、導波路の幅を狭めても弾性表面波
は拡散することなく導波路内を伝搬していくことが可能
となる。したがって、導波路の幅を狭めることによって
導波路に配置された出力電極の電極指対の交差幅を狭
め、出力電極のインピーダンス整合が容易になる。

【００２４】さらに、入力電極を、入力電極で励振され
た弾性表面波が出力電極の入口端面に集中するような形
状とすることで交差幅を広げ、入力電極のインピーダン
ス整合が容易になる。

【００２５】また、温度特性を一定とすることで、環境
変化の大きな使用状態であっても、安定した出力信号が
得られる。

【００２６】また、スペクトラム拡散方式の通信システ
ムや該通信システムで用いる受信装置において、安定性
の高い同期信号を検出することで、同期捕捉の安定性及
び信頼性が向上し、正確な復調を行なうことができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しつつ詳細に説明する。

【００２８】［第１の実施形態］図１，図２は本発明に
よるＳＡＷマッチドフィルタの第１の実施形態を示すも
のである。図１は弾性表面波マッチドフィルタの概略
図、図２はこの弾性表面波装置の概略平面図である。図
１，図２において、１０１はＳＴカット水晶などの圧電
基板で、圧電基板１０１の一主面上に凸状部１０２を形
成してある。１２１は入力電極、１２１１、１２１２は
入力信号用のブスバー、１３１は出力電極、１３２１、
１３２２は出力信号用のブスバーである。また、１３１
１、１３１２、１３１３、…、１３１ｘは出力電極１３
１の電極指対である。各電極指対１３１１、１３１２、
１３１３、…、１３１ｘを構成する電極指のうち、どち
らの電極指をブスバー１３２１に接続するかは、入力電
極に入力される信号の例えばＰＮ符号の１ビット区間の
符号列に合わせて決められている。図２に示す電極指対
の場合、電極指対１３１１が例えば１の符号に対応する
とすれば、該出力電極１３１は１１０１０１１……０１
の符号に該当する。

【００２９】また、これらの電極指対の間隔は、入力電
極１２１から発生した弾性表面波が、符号列の１チップ
長の時間で伝搬する距離に相当している。入力電極１２
１および出力電極１３１の電極指対１３１１、１３１
２、１３１３、…、１３１ｘの交差部分は圧電基板１０
１に形成された凸状部１０２上に配置され、出力信号用
ブスバー１３２１、１３２２は圧電基板１０１上に配置
される。これらの電極は、例えば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
いて圧電基板上に直接形成される。また、凸状部１０２
は圧電基板１０１の表面を除去して形成する。

【００３０】本実施形態では圧電基板１０１上に形成さ
れた凸状部１０２がいわゆるトポグラフィック導波路と
して作用する。トポグラフィック導波路とは弾性表面波
が基板上の凸状部を導波路として伝搬することを利用し
たもので、弾性表面波の閉じ込め効果が大きい。したが
って、凸状部１０２と同一平面上にある入力電極１２１
で励振された弾性表面波は、出力電極１３１の外部に拡
散することなく凸状部１０２の表面を伝搬し、出力電極
１３１の各電極指対１３１１、１３１２、１３１３、
…、１３１ｘによって出力電気信号として取り出され
る。

【００３１】出力電極１３１の各電極指対で得られる出
力電気信号のレベルは入力ＩＤＴからの距離によらず、
ほぼ等しくなるので、出力電極から得られる出力電気信
号レベルが向上する。そして、この出力電気信号を用い
た同期信号は安定したものとなり、同期捕捉及び同期追
跡を確実なものとする相関ピークを継続して得ることが
できる。

【００３２】また、上記圧電基板として、温度による速
度変化が概略０であるか、または、圧電基板上に薄膜を
付けることによって温度による速度変化が概略０になる
ような圧電基板を用いることで、温度変化に対しても安
定した出力信号を得ることができる。

【００３３】なお、本実施形態においては、凸状部１０
２の側面と圧電基板１０１の表面がほぼ直角となってい
る例を示したが、凸状部１０２の側面と圧電基板１０１
の表面とが斜めになっていてもよい。

【００３４】［第２の実施形態］図３は本発明による弾
性表面波マッチドフィルタの第２の実施形態を示す概略
図である。同図において、図１に示した部材と同様な部
材には同一符号を付し、重複する説明を一部省略する。
図３において、入力電極１２１の各電極指の交差部分お
よび出力電極１３１の電極指対１３１１、１３１２、１
３１３、…、１３１ｘの交差部分を圧電基板１０１に形
成された凸状部１０２上に配置したことが、第１の実施
形態と異なる。

【００３５】かかる構造の弾性表面波マッチドフィルタ
は、入力電極１２１にて励振された弾性表面波は出力電
極１３１方向に進行し、凸状部１０２にＳＡＷエネルギ
ーを閉じこめられてその表面に沿って伝送し、各出力電
極１３１の電極指対で電気信号に変換されて出力され
る。この際、凸状部１０２に励振されたＳＡＷが入力部
分から閉じこめられて伝達するので、入力電極１２１で
励振された弾性表面波が出力電極１３１の電極指対の所
定の符号列に一致した場合に、高い信号レベルの出力信
号を得ることができる。

【００３６】［第３の実施形態］また、本実施形態で
は、入力電極１２１または出力電極１３１の少なくとも
どちらか一方の電極をダブル電極（スプリット電極）と
することで、該電極内での弾性表面波の反射を抑制し、
弾性表面波マッチドフィルタの特性を良好なものとする
ことができる。その一例として、出力電極１３１をダブ
ル電極とした場合を図４に示す。ここでは出力電極１３
１をダブル電極としているが、入力電極１２１をダブル
電極としてもよい。また、入力電極および出力電極の両
方をダブル電極としてもよい。

【００３７】この圧電基板の形状は第１の実施形態と同
様であるが、出力電極の各電極指をダブル電極とし、凸
状部１０２の上に出力電極指の交差部分を配置してもよ
い。出力電極指をダブル電極とすることによって、出力
電極内でのＳＡＷの反射が抑制されるので、入力電極１
２１から遠い終端までＳＡＷエネルギーの減衰を抑制
し、さらに高い相関ピークを得ることができる。

【００３８】［第４の実施形態］図５は本発明による弾
性表面波マッチドフィルタの他の実施形態を示す概略図
である。同図において、図２と同様な部材には同一符号
を付けて表している。図中、２１１は出力電極１３１側
に中心を有する概略円弧状の入力電極、２１２は圧電基
板１０１上に設けられた凸状部で、導波路として作用す
る。該凸状部２１２上には出力電極１３１の電極指の交
差部分である電極指対１３１１，１３１２，１３１３，
…，１３１Ｘおよび入力電極２１１が配置されている。
この場合、圧電基板の形状は第１の実施形態と同様であ
る。

【００３９】本実施形態の基本的な作用は図１で説明し
た第１の実施形態と同様である。加えて、入力電極２１
１の形状を概略円弧状とし、励振する弾性表面波を出力
電極１３１の入口端面に集中させることで、該弾性表面
波は外部に拡散することなく、凸状部２１２上に形成さ
れている出力電極１３１に入力される。ここで、凸状部
２１２は導波路として作用している。したがって、弾性
表面波は導波路内にエネルギーを集中して伝搬していく
ことが可能であり、損失の少ない弾性波マッチドフィル
タが得られる。

【００４０】また、入力電極２１１で励振された弾性表
面波は導波路内にエネルギーを集中して伝搬していくの
で、凸状部２１２上に形成されている出力電極１３１の
交差幅を狭めても弾性表面波は拡散することなく、出力
電極を伝搬していく。したがって、出力電極１３１の電
極指の交差路を狭くして出力電極１３１のインピーダン
スを大きくし、外部回路とのインピーダンス整合が容易
となる。

【００４１】また、入力電極２１１の形状を概略円弧と
することで、入力電極２１１の交差幅を広げてインピー
ダンスを小さくすることが可能となり、外部回路とのイ
ンピーダンス整合が容易となる。

【００４２】なお、本実施形態においては、凸状部２１
２の側面と圧電基板１０１の表面がほぼ直角となってい
る例を示したが、凸状部２１２の側面と圧電基板１０１
の表面とが斜めになっていてもよい。この点は第１の実
施形態と同様である。

【００４３】また、本実施形態では、入力電極２１１の
形状が概略円弧状のものを用いた場合を示したが、たと
えば、入力電極と出力電極との間に金属膜を概略台形状
に形成したホーンを用いた入力電極や、音響レンズを用
いた入力電極など、入力電極で励振された弾性表面波が
出力電極の入口端面に集中するような形状の入力電極で
あればよい。

【００４４】また、本実施形態における入力電極または
出力電極の少なくともどちらか一方の電極にダブル電極
を用いることで、該電極内での弾性表面波の反射を抑制
し、弾性表面波素子の特性を良好なものとすることがで
きる。

【００４５】［第５の実施形態］図６は本発明による弾
性表面波マッチドフィルタの他の実施形態を示す概略
図、図７はその概略平面図である。図６，図７におい
て、図１，図２と同様な部材は同一符号を付けて表して
いる。図中、２０２は弾性表面波の伝搬速度が上記圧電
基板より遅い薄膜を圧電基板上に形成し、薄膜２０２を
導波路として用いるもので、薄膜２０２は、いわゆる薄
膜リボン導波路として作用する。薄膜リボン導波路とは
弾性表面波の伝搬速度が上記圧電基板より遅い薄膜を用
いることで導波路を形成し、該導波路に弾性表面波を閉
じ込めるもので、弾性表面波の閉じ込め効果が大きい。
したがって、ブスバー１２１１，１２１２を有する入力
電極１２１で励振された弾性表面波は出力電極１３１の
外部に拡散することなく薄膜２０２上を伝搬し、出力電
極１３１の各電極指対１３１１、１３１２、１３１３、
…、１３１ｘによって出力電気信号に変換され、信号レ
ベルの高い出力信号を得ることができる。さらに、この
出力電気信号を用いた同期信号は安定したものとなり、
同期のタイミングを一定にすることが可能となる。

【００４６】また、本実施形態では出力電極１３１のみ
を薄膜２０２に配置した例を示したが、入力電極１２１
の各電極指の交差部分および出力電極１３１の電極指対
１３１１、１３１２、１３１３、…、１３１ｘの交差部
分を共に薄膜２０２に形成してもよい。こうすること
で、入力電極で励振された弾性表面波は、拡散すること
なく薄膜２０２上を伝達することができる。

【００４７】また、本実施形態における入力電極または
出力電極の少なくともどちらか一方の電極をダブル電極
とすることで、該電極内での弾性表面波の反射を抑制
し、素子の特性を良好なものとすることができる。ま
た、入力電極の形状を概略円弧状としてもよい。

【００４８】［第６の実施形態］図８は本発明による弾
性表面波マッチドフィルタの他の実施形態を示す概略
図、図９はその概略平面図である。図８，図９におい
て、図１，図２と同一部分は同一符号を付して表してい
る。図中、３０２は弾性表面波の伝搬速度が圧電基板１
０１より速い薄膜で、薄膜３０２で挟まれた部分２２２
が導波路として作用する。これはスロット導波路と呼ば
れ、スチフネス負荷効果により薄膜部の速度が基板部よ
りも速くなる薄膜３０２をガイド部たる導波路２２２の
両側に付けたもので、ガイド部２２２への弾性表面波の
閉じ込め効果が大きい。したがって、入力電極１２１で
励振された弾性表面波は、出力電極１３１の外部に拡散
することなく、導波路２２２の上を伝搬し、出力電極１
３１の各電極指対１３１１、１３１２、１３１３、…、
１３１ｘによって出力電気信号に変換され、レベルの高
い出力信号を得ることができる。さらに、この出力電気
信号を用いた同期信号の形状は安定したものとなり、同
期のタイミングを一定にすることが可能となる。

【００４９】また、本実施形態では、出力電極１３１の
みを導波路２２２に配置した例を示したが、入力電極１
２１の各電極指の交差部分および出力電極１３１の電極
指対１３１１、１３１２、１３１３、…、１３１ｘの交
差部分を共に導波路２２２に形成してもよい。

【００５０】また、本実施形態における入力電極または
出力電極の少なくともどちらか一方の電極をダブル電極
とすることで、該電極内での弾性表面波の反射を抑制
し、弾性表面波マッチドフィルタの特性をより良好なも
のとすることができる。更に、入力電極の形状を概略円
弧状として、ＳＡＷを出力電極の入力端部に集中してＳ
ＡＷエネルギーの拡散を防止してもよい。

【００５１】［第７の実施形態］図１０は、以上説明し
たような弾性表面波マッチドフィルタを用いた通信シス
テムの一例を示すブロック図である。図において、上段
の４０は送信装置を示す。この送信装置は送信すべき信
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４０１より送信する。送信された信号は、受信装
置４１で受信され、復調される。受信装置４１は、アン
テナ４１１、高周波信号処理部４１２、同期回路４１
３、符号発生器４１４、拡散復調回路４１５、復調回路
４１６より構成される。

【００５２】アンテナ４１１にて受信された受信信号は
高周波信号処理部４１２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（ＩＦ）信号に変換され出力される。該信号は
同期回路４１３に入力される。

【００５３】同期回路４１３は本発明の上記実施形態に
記載の弾性表面波（ＳＡＷ）マッチドフィルタである弾
性表面波素子４１３１と、弾性表面波素子４１３１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
期信号とクロック同期信号を符号発生器４１４に出力す
る信号処理回路４１３３からなる。弾性表面波素子４１
３１には高周波信号処理部４１２からの出力信号が入力
され、受信信号に含まれる同期専用拡散符号成分と弾性
表面波素子４１３１の出力電極の各電極指対の符号配列
の極性とが一致した時に相関ピークが出力される。従っ
て、上記各実施形態で説明した弾性表面波素子によっ
て、ノイズに干渉されない、相関ピークの高い、Ｓ／Ｎ
のよい同期信号を得ることができる。

【００５４】信号処理回路４１３３では、弾性表面波素
子４１３１から入力される同期信号から、相関ピークを
検出し、クロック信号を再生し、拡散符号同期信号及び
クロック信号が符号発生器４１４に出力される。同期確
立後、符号発生器４１４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４１５に出力され、拡散復
調回路４１５では拡散変調される前の信号が復元され
る。拡散変復調回路４１５から出力される信号は、いわ
ゆる周波数変調、位相変調などの変調方式により変調さ
れている信号であり、その変調回路に対応する復調回路
４１６により、データ復調がなされる。

【００５５】本実施形態に上記各導波路を構成したＳＡ
Ｗマッチドフィルタを用いることで、安定した同期信号
が得られるので、信頼性の高い安定した通信を可能とす
る。

【００５６】［第８の実施形態］図１１、図１２は、上
記各実施形態で説明したような弾性表面波マッチドフィ
ルタを用いた通信システムの送信装置及び受信装置の一
例を示すブロック図である。

【００５７】図１１において、５０１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、
５０２−１〜ｎは並列化された各データと拡散符号発生
器５０３から出力されるｎ個の拡散符号とを乗算する乗
算器群、５０３はｎ個のそれぞれ異なる拡散符号ＰＮ
1，ＰＮ２，……ＰＮnと同期専用の拡散符号ＰＮ0を発
生する拡散符号発生器、５０４は拡散符号発生器５０３
から出力される同期専用拡散符号と乗算器群５０２−１
〜ｎのｎ個の出力を加算する加算器、５０５は加算器５
０４の出力を送信周波数信号に変換するための高周波
段、５０６は送信アンテナである。

【００５８】また、図１２において、６０１は受信アン
テナ、６０２は高周波信号処理部、６０３は送信側の拡
散符号とクロックに対する同期を捕捉し追跡・維持する
上記実施形態で説明した弾性表面波マッチドフィルタを
用いた同期回路、６０４は同期回路６０３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、６０５は拡散符号発生器６
０４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６０２の出力から搬送波信号を再生するキャリ
ア再生回路、６０６はキャリア再生回路６０５の出力と
高周波信号処理部６０２の出力と拡散符号発生器６０４
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、６０７はベースバンド
復調回路６０６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。

【００５９】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５０１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５０３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
うち拡散符号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５０
４に入力される。残りのｎ個の拡散符号ＰＮ1〜nは乗算
器群５０２−１〜ｎにてｎ個の並列データにより乗算・
変調され、加算器５０４に入力される。各並列データの
加算器５０４は、入力されたｎ＋１個の信号を線形に加
算し、高周波段５０５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５０５
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５０６より送信される。

【００６０】受信側では、受信アンテナ６０１で受信さ
れた信号は高周波信号処理部６０２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（ＩＦ）信号に変換され出力され
る。該信号は同期回路６０３に入力される。同期回路６
０３は本発明の上記実施形態で説明したＳＡＷマッチド
フィルタを用いた弾性表面波素子６０３１と、弾性表面
波素子６０３１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６０４に出力する信号処理回路６０３３か
らなる。

【００６１】ＳＡＷマッチドフィルタを用いた弾性表面
波素子６０３１には高周波信号処理部６０２からの出力
信号が入力される。ここで弾性表面波素子６０３１で
は、受信信号に含まれる同期専用拡散符号成分と、弾性
表面波素子６０３１の出力電極指対の符号に合わせた電
極指の配列極性とが弾性表面波素子６０３１の出力電極
指対配列上にて一致した時に高い相関ピークが出力さ
れ、これにより高Ｓ／Ｎの同期信号を得ることが出来
る。信号処理回路６０３３では、弾性表面波素子６０３
１から入力される信号から相関ピークを検出し、送信さ
れた拡散符号ＰＮ0のクロック信号を再生し、符号同期
信号及びクロック信号が拡散符号発生器６０４に出力さ
れる。

【００６２】同期確立後、拡散符号発生器６０４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６０５に入力
される。キャリア再生回路６０５では同期専用拡散符号
ＰＮ0 により、高周波信号処理部６０２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６０５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ＰＮ0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。

【００６３】再生された搬送波はベースバンド復調回路
６０６に入力される。ベースバンド復調回路６０６では
キャリア再生回路６０５からの該再生搬送波と高周波信
号処理部６０２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６０４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、続いて並列信号と
し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６０７にて直列データに変換され
出力される。

【００６４】本実施形態は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。また、本通信シス
テムに上記ＳＡＷマッチドフィルタを用いることによ
り、従来の同期捕捉のためにＰＬＬ回路のようなフィー
ドバックループを構成する場合に比較して、フィードバ
ックのための引込み時間が不要となり、高速な同期信号
の検出を可能とし、また回路的な動作ばかりでなく簡単
な構成となることから、高速応答及び小型化を要求され
る移動体通信システムに極めて有効である。

【００６５】また、上記実施形態では送信装置と受信装
置とを別々に説明したが、通信システムとしては同一パ
ッケージ内に両者を格納したシステムとしてもよいこと
は勿論である。

【００６６】さらに、上記種々の導波路を有する弾性表
面波素子を適宜に通信システムに用いることで、高レベ
ルの相関ピークを得ることができ、同期信号の安定性が
増し、通信システムの信頼性の向上を図ることが可能と
なる。

【００６７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、圧
電基板の主面上に入力用すだれ状電極が励振する弾性表
面波の伝搬方向に沿って導波路を形成し、該導波路上に
少なくとも出力用すだれ状電極の電極指の交差部分を配
置することで、弾性表面波を導波路内に閉じ込め、出力
電極からの弾性表面波の漏れを抑制することができる。
したがって、導波路上に配置された出力電極によって、
該弾性表面波から出力信号レベルが高い出力電気信号を
取り出すことができ、効率のよい弾性表面波マッチドフ
ィルタが得られる。

【００６８】さらに入力電極を、入力電極で励振された
弾性表面波が出力電極の入口端面に集中するような形状
とすることによって、出力電極の交差幅を狭めても弾性
表面波を出力電極の入口端部に集中させることが可能と
なり、更に効率の良い弾性表面波マッチドフィルタが得
られる。

【００６９】また、各出力電極指対で得られる出力電気
信号のレベルがほぼ等しく、信号レベルの高い出力信号
が得られるので、この出力電気信号を同期信号として用
いることで、同期の安定性が増す。従って、通信システ
ムや通信システムで用いる受信装置に、かかる弾性表面
波マッチドフィルタを同期信号検出素子として用いるこ
とで、安定した同期信号を得て、正確な復調信号を得る
ことができ、安定で信頼性の高い通信システムや通信シ
ステムで用いる受信装置が得られる。

【００７０】また、導波路の幅を狭めることによって導
波路上に配置された出力電極の電極指対の交差幅を狭く
してインピーダンスを高くし、外部回路とのインピーダ
ンス整合が容易な弾性表面波マッチドフィルタが得られ
る。また、入力電極の形状を概略円弧状とすることで、
入力電極の交差幅を広げてインピーダンスを下げ、外部
回路とのインピーダンス整合が容易な弾性表面波マッチ
ドフィルタが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の弾性表面波素子の概略図
である。

【図２】本発明の一実施形態の弾性表面波素子の概略平
面図である。

【図３】本発明による一実施形態の弾性表面波素子の変
形例を示す概略図である。

【図４】本発明による一実施形態の弾性表面波素子の変
形例を示す概略平面図である。

【図５】本発明の一実施形態の弾性表面波素子の概略平
面図である。

【図６】本発明の一実施形態の弾性表面波素子の概略図
である。

【図７】本発明の一実施形態の弾性表面波素子の概略平
面図である。

【図８】本発明の一実施形態の弾性表面波素子の概略図
である。

【図９】本発明の一実施形態の弾性表面波素子の概略平
面図である。

【図１０】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１１】本発明の弾性表面波素子を用いた通信システ
ムの送信装置の一例を示すブロック図である。

【図１２】本発明の弾性表面波素子を用いた通信システ
ムの受信装置の一例を示すブロック図である。

【図１３】従来の弾性表面波マッチドフィルタの概略図
である。

【符号の説明】

１０１ ＳＴカット水晶などの圧電基板 １０２ 圧電基板１０１上に形成された導波路 １２１ 電気信号を弾性表面波に変換する入力電極 １２１１、１２１２ 入力信号用バスバー １３１ 出力電極 １３２１、１３２２ 出力信号用バスバー １３１１、１３１２、１３１３、…、１３１ｘ 出力電
極の電極指対 ２０２ 圧電基板１０１より弾性表面波の伝搬速度が遅
い薄膜 ２１２ 圧電基板１０１より弾性表面波の伝搬速度が速
い薄膜 ２２２ 導波路 ４０ 送信装置 ４０１ 送信用アンテナ ４１ 受信装置 ４１１ 受信用アンテナ ４１２ 高周波信号処理部 ４１３ 同期回路 ４１４ 符号発生器 ４１５ 拡散復調回路 ４１６ 復調回路 ５０１ 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 ５０２−1 〜ｎ 乗算器群 ５０３ 拡散符号発生器 ５０４ 加算器 ５０５ 高周波段 ５０６ 送信アンテナ ６０１ 受信アンテナ ６０２ 高周波信号処理部 ６０３ 同期回路 ６０４ 拡散符号発生器 ６０５ キャリア再生回路 ６０６ ベースバンド復調回路 ６０７ 並直列変換器

───────────────────────────────────────────────────── 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 鳥沢 章 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 (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電基板上に形成された入力用すだれ状
   電極によって弾性表面波を励起し、所定の符号列に合わ
   せて配置された複数の電極指対からなる出力用すだれ状
   電極で信号を受け取ることによって前記所定の符号列に
   一致した符号列の信号のみを伝達する弾性表面波マッチ
   ドフィルタにおいて、 前記圧電基板の主面上に前記入力用すだれ状電極が励振
   する前記弾性表面波の伝搬方向に沿って導波路を設け、
   該導波路に少なくとも前記出力用すだれ状電極の電極指
   対の交差部を設けることを特徴とする弾性表面波マッチ
   ドフィルタ。
2. 【請求項２】 前記導波路は、前記圧電基板の主面上に
   形成された凸状部であることを特徴とする請求項１に記
   載の弾性表面波マッチドフィルタ。
3. 【請求項３】 前記導波路として、前記圧電基板上に形
   成された薄膜を用いることを特徴とする請求項１に記載
   の弾性表面波マッチドフィルタ。
4. 【請求項４】 前記薄膜を、少なくとも出力用すだれ状
   電極の電極指対の交差部に形成することを特徴とする請
   求項３に記載の弾性表面波マッチドフィルタ。
5. 【請求項５】 前記薄膜を、少なくとも出力用すだれ状
   電極の電極指対の交差部を除く出力電極に形成したこと
   を特徴とする請求項３に記載の弾性表面波マッチドフィ
   ルタ。
6. 【請求項６】 前記入力用すだれ状電極の形状は、前記
   弾性表面波が前記出力電極の入口端面に集中する形状で
   あることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に
   記載の弾性表面波マッチドフィルタ。
7. 【請求項７】 前記入力用すだれ状電極の形状は、概略
   円弧状であることを特徴とする請求項６に記載の弾性表
   面波マッチドフィルタ。
8. 【請求項８】 前記入力用すだれ状電極もしくは前記出
   力用すだれ状電極の少なくとも一方のすだれ状電極のイ
   ンピーダンスが所望のインピーダンスに整合されている
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載
   の弾性表面波マッチドフィルタ。
9. 【請求項９】 上記弾性表面波素子に用いる前記圧電基
   板として、温度による速度変化が概略０であるか、また
   は、前記圧電基板上に薄膜を付けることによって温度に
   よる速度変化が概略０になるような圧電基板であること
   を特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の弾
   性表面波マッチドフィルタ。
10. 【請求項１０】 前記圧電基板としてＳＴカット水晶基
    板を用いることを特徴とする請求項１乃至９いずれか１
    項に記載の弾性表面波マッチドフィルタ。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至１０のいずれか１項に記
    載の弾性表面波マッチドフィルタを送信信号に含まれる
    同期信号に同期した相関ピークを検出する同期検出素子
    として用いることを特徴とする通信システム。
12. 【請求項１２】 請求項１乃至１０のいずれか１項に記
    載の弾性表面波マッチドフィルタを受信側の同期検出素
    子として用いることを特徴とする通信システムの受信装
    置。