JPH0946172A - 弾性表面波装置及びこれを用いた受信装置と通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弾性表面波装置のセルフコンボリューション
を抑制し、高Ｓ／Ｎの相関出力を得ることを課題とす
る。 【解決手段】 圧電体上に形成された２つのすだれ状電
極によって弾性表面波を励起し、２つの電極間に設けら
れた出力電極兼導波路における非線形効果によって２つ
のすだれ状電極に入力された信号のコンボリューション
を得る弾性表面波装置において、２つの上記出力電極兼
導波路を有し、上記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上記すだれ状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、
いわゆる２トラックコンボルバであって、上記２トラッ
クコンボルバの上記２つの出力電極兼導波路に同相で弾
性表面波を励起する上記すだれ状電極が１つのすだれ状
電極で構成され、反対側の上記２つの出力電極兼導波路
に逆相で弾性表面波を励起する上記すだれ状電極が１つ
のすだれ状電極で構成されてい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、物理的非線形効果
を利用して、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２トラック弾性表面波コンボルバ素
子、弾性表面波コンボルバ装置、及びそれを用いたスペ
クトラム拡散通信方式の受信装置及び通信システムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】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。

【０００３】この弾性表面波（ＳＡＷ）は、圧電性基板
等の伝搬媒質の表面或いは境界面に沿って伝搬する弾性
波であり、そのエネルギーは表面から約１波長以内にほ
とんどが含まれ、比較的小さな入力パワーでも容易に高
密度の弾性エネルギーを得ることができ、バルク波に比
べて非線形効果が大きくなり、通信用素子としての応用
が期待されている。

【０００４】この弾性表面波の非線形効果として、高調
波発生、パラメトリックミキシング効果、パラメトリッ
ク発振、直流効果、コンボリューション（Convolutio
n）効果等が知られており、特に弾性表面波を用いて２
つの入力信号のコンボリューション出力を取り出す弾性
表面波コンボルバを用いた弾性表面波装置は、高周波信
号で且つ広帯域周波数を用いるスペクトル拡散通信方式
（ＳＳ：Spread Spectrum Communication）などの信号
処理デバイスへの応用に、高帯域の周波数特性と位相特
性の安定性から、近年その重要性が認められつつある。

【０００５】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。１０２はＹカットＺ伝搬ニオブ酸リ
チウムなどの圧電基板、１２０，１２１は圧電基板１０
２の表面上に形成したすだれ状電極（Interdigital Tra
nsducer；ＩＤＴ）である。１３１は圧電基板１０２の
表面上に形成した出力電極、兼、導波路である。

【０００６】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。

【０００７】このような構成の弾性表面波素子におい
て、入力ＩＤＴ１２０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、ＩＤＴ１２１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２
ω）を出力電極から取り出すことができる。

【０００８】Ｚ伝搬の導波路を説明の都合上ｘ軸に置き
換えて、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

【０００９】

【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、

【００１０】

【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Ｌ領
域内で積分される。出力電極下の相互作用長±Ｌ／２内
で、

【００１１】

【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、（３）式は

【００１２】

【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。

【００１３】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。

【００１４】ところで、図６のようなコンボルバでは、
入力ＩＤＴ（例えば、１２０とする）で励起され、導波
路１３１を伝搬した弾性表面波が、反対側のＩＤＴ１２
１に達し、そこで一部の信号は反射し、一部の信号はＩ
ＤＴ１２１で電気信号に変換され、残りは透過する。こ
の反対側のＩＤＴ１２１で反射した信号は、導波路兼出
力電極１３１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ＩＤＴ１２０，１２１の電極指
はスプリット電極になっている。また、この反対側のＩ
ＤＴ１２１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）。

【００１５】また、再励起された信号と、後から出力電
極兼導波路１３１を伝搬してきた信号とのコンボリュー
ション（セルフコンボリューション）や、再励起された
信号どうしの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つの出力電極兼導波路１３１を有し、２
つの出力電極兼導波路１３１，１３２の両側に設けられ
たそれぞれのＩＤＴ１１１，１１２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（図７；２トラックコンボルバ）。同相のＩＤＴ７
２０，７２１で励起された弾性表面波は、反対側のＩＤ
Ｔ７２２，７２３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ＩＤ
Ｔ７２２，７２３で励起された弾性表面波は、同相のＩ
ＤＴ７２０，７２１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．ＩＥＥ
Ｅ）超音波シンポジウム（１９８０；ｐ３７〜４２［以
下、「文献１」という］、１９８１；ｐ１８１〜１８２
［以下、「文献２」という］）に記載されている。ま
た、米国電器電子学会会報（Ｐｒｏ．ＩＥＥＥ）超音波
シンポジウム（１９８０；ｐ４３〜４７［以下、「文献
３」という］、１９８１；ｐ１３０〜１３３［以下、
「文献４」という］）のように２つの導波路兼出力電極
の両側に１つずつＩＤＴがあり、マルチストリップカプ
ラによるビーム圧縮で弾性表面波を２つの導波路兼出力
電極に入力する構成も提案されている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＩＤＴ
で励起される弾性表面波の位相はＩＤＴの電極指の線幅
や膜圧などによるインピーダンス変化や、基板の音速の
ばらつきなどで変わるため、同じ圧電性の基板上に作ら
れたＩＤＴでも、２つ以上のＩＤＴが励起する弾性表面
波の位相関係を、常に一致させることは困難である。そ
のため、文献１や文献２に示される図７の構造の２トラ
ックコンボルバの場合、２つのＩＤＴ７２０，７２１が
励起する弾性表面波に位相差が生じ、また、反対側の２
つのＩＤＴ７２２，７２３が励起する弾性表面波の位相
差が１８０°からずれる。このため、理想的には完全に
キャンセルされる再励起によるセルフコンボリューショ
ンがなくならないという問題があった。

【００１７】また、文献３や文献４のようにマルチスト
リップカプラを用いたものでは、入力ＩＤＴでの位相ず
れの問題はないが、マルチストリップカプラを正確に制
作できないと２つの導波路兼出力電極に入力される弾性
表面波の励起強度や位相が変化するので、マルチストリ
ップカプラのパターンの短絡、開放、パターン線幅のば
らつきなどで、変換効率と位相条件を常に一致させるこ
とは困難である。

【００１８】

【課題を解決する手段】本発明は、上記課題を解決すべ
く、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
れたそれぞれの入力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つの出力電極兼導波路
の両側に配置された同相の入力ＩＤＴ、及び逆相の入力
ＩＤＴをそれぞれ１つの入力ＩＤＴで構成する。これに
より、入力のＩＤＴ間での位相ずれの問題はなくなる。
また、入力ＩＤＴの形状を円弧状にすることによって、
２つの出力電極兼導波路に弾性表面波を集中するため、
マルチストリップカプラを必要とせず、本装置の製造上
の歩留りの向上になる。

【００１９】また、本発明は、圧電基板上に２つの出力
電極兼導波路を挟んで両側にすだれ状入力電極を形成し
た２トラックコンボルバを備えた弾性表面波装置におい
て、前記両側のすだれ状入力電極の電極指はそれぞれ前
記２つの出力電極兼導波路に導出する弾性表面波を励起
し前記２トラックに対応する２つの電極指部と前記弾性
表面波を励起しない不感部とを有することを特徴とす
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明は、圧電体上に形成された
２つのすだれ状電極によって弾性表面波を励起し、２つ
の電極間に設けられた出力電極兼導波路における非線形
効果によって２つのすだれ状電極に入力された信号のコ
ンボリューションを得る弾性表面波装置において、２つ
の上記出力電極兼導波路を有し、上記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上記すだれ状電極
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、いわゆる２トラックコンボルバであっ
て、上記２トラックコンボルバの上記２つの出力電極兼
導波路に同相で弾性表面波を励起する上記すだれ状電極
が１つのすだれ状電極で構成され、反対側の上記２つの
出力電極兼導波路に逆相で弾性表面波を励起する上記す
だれ状電極が１つのすだれ状電極で構成されていること
を特徴とする。

【００２１】かかる構成によれば、２つの出力電極兼導
波路に対する入力電極にそれぞれ、受信信号を入力電極
の中心周波数である中間周波数に合わせた信号と、受信
信号に含まれる擬似信号（ＰＮ）の逆符号を中間周波数
に掛け合わせた信号を入力すれば、各出力電極兼導波路
にコンボリューション信号を得ることができ、またその
位相関係からセルフコンボリューション信号を抑圧する
ことを可能とする。

【００２２】また、上記弾性表面波装置において、上記
２トラックコンボルバの上記２つの出力電極兼導波路の
両側のすだれ状電極において、上記すだれ状電極の励起
モードが、上記２トラックコンボルバの上記２つの出力
電極兼導波路の弾性表面波の入力端において、一方の第
１のすだれ状電極では同相で、他方の第２のすだれ状電
極では逆相であることを特徴とする。さらに、上記２ト
ラックコンボルバの上記２つの出力電極兼導波路の両側
の第１，第２のすだれ状電極において、該第１，第２の
すだれ状電極は上記２つの出力電極兼導波路に弾性表面
波を集中させる形状であることを特徴とする。加えて、
上記２トラックコンボルバの上記２つの出力電極兼導波
路の両側の第１，第２のすだれ状電極において、該第
１，第２のすだれ状電極が一方向性を有することを特徴
とする。こうして、円弧状の入力電極とすることで、ま
たは、一方向性の入力電極とすることなどで、効率よく
出力電極兼導波路に導出することから、高いコンボリュ
ーション信号を得ることができる。

【００２３】さらに、上記弾性表面波装置において、上
記２トラックコンボルバの上記２つの出力電極兼導波路
の両側の第１，第２のすだれ状電極において、それぞれ
の上記すだれ状電極が上記２つの出力電極兼導波路に入
力する弾性表面波を励起する２つの電極指部分を有し、
上記２つの電極指部分を接続する第３の電極指部分が、
それぞれのＩＤＴに入力される電気信号の周波数帯域に
おいて弾性表面波を励起しない不感部分になっているこ
とを特徴とする。

【００２４】また、スペクトル拡散（ＳＳ）通信方式の
受信装置及び通信システムにおいて、上記弾性表面波装
置を同期検出装置として用い、また受信部の同期検出用
の同期回路に用いることを特徴とする。こうして、セル
フコンボリューション成分を抑制した高いコンボリュー
ション信号を得られることから、コンボリューション信
号を同期信号として用いる通信システムにおいては、高
いＳ／Ｎの同期信号がえられ、安定した、信頼性の高い
通信を可能とする。

【００２５】

【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、１２０，１２１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、１１３，１１４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。ＩＤＴ１２０は導波路兼出
力電極１３１に弾性表面波を入力するＩＤＴ部１２０
１、導波路兼出力電極１３２に導波路兼出力電極１３１
と同相の弾性表面波を入力するＩＤＴ部１２０２、及び
入力される電気信号の周波数帯では弾性表面波をほとん
ど励起しない不感部分１２０３からなる。一方ＩＤＴ１
２１は、導波路兼出力電極１３１に弾性表面波を入力す
るＩＤＴ部１２１１、導波路兼出力電極１３２に導波路
兼出力電極１３１と逆相の弾性表面波を入力するＩＤＴ
部１２１２、及び入力される電気信号の周波数帯では弾
性表面波をほとんど励起しない不感部分１２１３からな
る。

【００２６】また、導波路兼出力電極１３１はＩＤＴ部
１２０１，１２１１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、導波路兼出力電極１
３２はＩＤＴ部１２０２，１２１２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として
動作する。１１７，１１８はそれぞれ導波路兼出力電極
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
ドである。導波路兼出力電極１３１，１３２に発生する
コンボリューション出力は出力電極１３１，１３２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１３１，１３２が長い場合、出力電極１３
１，１３２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。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が１本の場合、図２に
示すように、出力電極１３１，１３２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。

【００２７】この弾性表面波装置において、アンテナ１
００１で受信されたスペクトル拡散された信号は、局部
発振器１００３の出力とミキサ１００２で掛け合わさ
れ、ＩＤＴ１２０が励起する弾性表面波の中心周波数に
合わせたＩＦ信号に変換される。入力ピン１５１に入力
されたＩＦ信号はブスバー１１１を介してＩＤＴ１２０
に供給され、ＩＤＴ部１２０１，１２０２から弾性表面
波が励起される。また、擬似ノイズ発生器１００４は、
アンテナ１００１で受信信号に含まれる擬似ノイズ信号
とは時間的に反転した擬似ノイズ信号を発生し、ＩＤＴ
１２０の中心周波数と等しい周波数の局部発振器１００
６の信号とミキサ１００６で掛け合わされ、入力ピン１
５２に供給される。この信号はスペクトル拡散された信
号を逆拡散するための信号で、以後、逆拡散信号と称す
る。つぎに、入力ピン１５２に入力された逆拡散信号は
ブスバー１１２を介してＩＤＴ１２１に供給され、ＩＤ
Ｔ部１２１１，１２１２から弾性表面波が励起される。
そうして、各出力電極兼導波路１３１，１３２でそれぞ
れ畳み込み積分演算され、受信ＩＦ信号と逆拡散信号の
符号が各出力電極兼導波路１３１，１３２で一致すると
き、相関ピーク出力をえることができる。各出力電極兼
導波路１３１，１３２の出力はボンディングパッド１１
７，１１８から出力ピン１５６，１５５に入力され、そ
の出力ピン１５６，１５５からバランス・アンバランス
・トランス（バルン）１６１に導出され、その和信号が
出力端子１７１に出力される。なお、ピン１５３，１５
４，１５７，１５８は基準電位である導電帯のパッケー
ジステム１０１に接地される。

【００２８】本発明においては、２つの導波路兼出力電
極１３１，１３２に入力される弾性表面波が、共通のＩ
ＤＴから出力されているので、位相ずれや伝搬特性の違
いによりセルフコンボリューションが除去されない問題
はほとんど起こらない。また、マルチストリップカプラ
を用いていないので、マルチストリップカプラのパター
ンの開放、短絡や、パターンの線幅、膜圧のばらつきに
よる位相ずれや、励起強度のずれが生じにくい。

【００２９】［実施例２］図２は本発明の弾性表面波装
置を弾性表面波コンボルバとする別の実施例の概略図で
ある。図中の番号で、図１と同じ機能のものは同一の符
号を付し、重複する説明を一部省略する。ここで、ＩＤ
Ｔ部１２０１，１２０２及びＩＤＴ部１２１１，１２１
２の形状は出力電極１３１，１３２に対して円弧状であ
り、１２０３，１２１３は入力される信号の周波数帯域
内で弾性表面波を励起しない不感部分である。

【００３０】コンボリューション出力信号は、出力電極
兼導波路１３１，１３２に入力される弾性表面波のエネ
ルギー密度に比例するため、導波モードが存在し、出力
電極兼導波路１３１，１３２の薄膜抵抗による損失がほ
とんど無視できる範囲において、導波路幅をなるべく狭
くした方がよい。本実施例においては、２つの出力電極
兼導波路１３１，１３２はそれぞれが、高次の導波モー
ドを伝搬しない幅で、しかもそれぞれが基本導波モード
を伝搬できる幅になっていて、圧電基板１０２がニオブ
酸リチウムの場合、それぞれの出力電極兼導波路１３
１，１３２の幅は概略λ〜３λである。ここでλは導波
路１３１，１３２内を伝搬する弾性表面波の波長であ
る。２つの出力電極兼導波路１３１，１３２間の距離
は、両者の導波モードがほとんど完全に分離できる距
離、例えば１０λ以上離れていることが理想であるが、
デバイスの幅に制限がある場合、ＩＤＴ１２０，１２１
は、電子情報通信学会技術研究報告ＭＷ８４−１４、ｐ
６７−７２［以下、「文献５」という］に示されるよう
な、２本の導波路１３１，１３２が存在する場合の導波
モード分布を２つの出力電極兼導波路１３１，１３２の
入力端面で実現するように設計されたＩＤＴで、ＩＤＴ
１２０は偶次モード（対称モード）、ＩＤＴ１２１は奇
数次モード（非対称モード）を励起するように設計する
ことによって弾性表面波を効率よく導波路に入力でき、
高いコンボリューション出力が実現できる。

【００３１】また、作用的には実施例１と同様に、出力
端子１７１にコンボリューション信号を得ることができ
る。

【００３２】［実施例３］図３は、以上説明したような
弾性表面波装置を、特に弾性表面波コンボルバとして用
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、３０は送信装置を示す。この送信装置３０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、アンテナ３０１より送信する。送信された信号は、
受信装置３１０で受信され、復調される。受信装置３１
０は、アンテナ３１１、高周波信号処理部３１２、同期
回路３１３、符号発生器３１４、拡散復調回路３１５、
復調回路３１６より構成される。アンテナ３１１におい
て受信された受信信号は、高周波信号処理部３１２にて
所定の帯域内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、も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３１３に入力され
る。

【００３３】同期回路３１３は、本発明の上述の実施例
１，２にて示した弾性表面波装置３１３１と、符号発生
器３１４より入力される参照用拡散符号を変調する変調
回路３１３２と、弾性表面波装置３１３１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信号および
クロック同期信号を符号発生器３１４に出力する信号処
理回路３１３３からなる。弾性表面波装置３１３１には
高周波信号処理部３１２からの出力信号と変調回路３１
３２からの出力信号が弾性表面波装置３１３１に入力さ
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３１４より変調回路３１３２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、弾性表面波コンボル
バ素子を用いた弾性表面波装置３１３１では、受信信号
に含まれる同期専用拡散符号成分と変調回路３１３２か
らの参照用拡散符号とが、弾性表面波装置３１３１の出
力電極の導波路上にて一致した時に相関ピークが出力さ
れる。

【００３４】この際、弾性表面波装置３１３１は、上述
の２トラックコンボルバであり、セルフコンボリューシ
ョン信号成分を効果的に抑制でき、Ｓ／Ｎの大きい相関
ピークが得られるため、同期信号を正確に検出でき、同
期捕捉を正確に、安定に、信頼性高く確保できる。

【００３５】また、信号処理回路３１３３では、弾性表
面波装置３１３１から入力される信号から、相関ピーク
を検出し、相関ピークの信号レベルに応じて、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３１４に出力される。

【００３６】同期確立後、符号発生器３１４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３１
５に入力され、高周波信号処理部３１２からの同期専用
拡散符号成分と乗積され、拡散変調される前の信号が復
元される。拡散変復調回路３１５から出力される信号
は、いわゆる振幅変調（ＡＳＫ：Amplitude Shift Keyi
ng）、周波数変調（ＦＳＫ：Frequency Shift Keying
）、位相変調（ＰＳＫ：Phase Shift Keying）などの
変調方式により変調されている信号なので、対応する復
調回路３１６により、例えば同期検波回路や包絡線検波
回路を用いて、データ復調がなされる。

【００３７】また、この弾性表面波装置３１３１はコン
ボルバであるため、積分長が同じ任意の拡散符号に対し
て相関を得ることができるため、本受信装置に限らず、
種々の信号処理に利用できる。

【００３８】［実施例４］図４、図５は、上記第１実施
例で説明した弾性表面波装置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。

【００３９】送信装置のブロック図を示す図４におい
て、４０１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、４０２−１〜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、４０３はｎ個のそれぞれ
異なる拡散符号ＰＮ1〜ＰＮnと同期専用の拡散符号ＰＮ
0を発生する拡散符号発生器、４０４は拡散符号発生器
４０３から出力される同期専用拡散符号ＰＮ0と乗算器
群４０２−１〜ｎのｎ個の出力を加算する加算器、４０
５は加算器４０４の出力を送信周波数信号に変換するた
めの高周波段、４０６は送信アンテナである。

【００４０】また、受信装置のブロック図を示す図５に
おいて、５０１は受信アンテナ、５０２は高周波信号処
理部、５０３は送信側の拡散符号とクロックに対する同
期を捕捉し同期追跡を維持する同期回路、５０４は同期
回路５０３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、５
０５は拡散符号発生器５０４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５０２の出力か
ら搬送波信号を再生するキャリア再生回路、５０６はキ
ャリア再生回路５０５の出力と高周波信号処理部５０２
の出力と拡散符号発生器５０４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の復調を行うベ
ースバンド復調回路、５０７はベースバンド復調回路５
０６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。

【００４１】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４０１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４０３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であり、上記
並列データによって変調されず、直接加算器４０４に入
力される。残りのｎ個の拡散符号ＰＮ1〜ＰＮnは乗算器
群４０２−１〜ｎにてｎ個の並列データにより乗算変調
され、それぞれ占有周波数帯域を拡散し、加算器４０４
に入力される。加算器４０４は入力されたｎ＋１個の信
号を線形に加算し、高周波段４０５に加算されたベース
バント信号を出力する。該ベースバンド信号は続いて高
周波段４０５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４０６より送信される。

【００４２】次に、受信側では、受信アンテナ５０１で
受信された信号は高周波信号処理部５０２に適当にフィ
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５０３に入力される。同期回路５０３は
本発明の実施例１，２に記載の弾性表面波装置５０３１
と、符号発生器５０４より入力される参照用拡散符号を
変調する変調回路５０３２と、弾性表面波装置５０３１
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
５０４に出力する信号処理回路５０３３からなる。

【００４３】弾性表面波装置５０３１には、上記実施例
１，２で示した弾性表面波コンボルバ素子を具備する弾
性表面波装置を用い、高周波信号処理部５０２からの信
号と変調回路５０３２からの信号が入力され、２つの入
力信号のコンボリューション演算が行われる。このコン
ボリューション演算が弾性表面波装置上の出力電極にて
行われ、この出力信号は両入力信号が角周波数ωで相互
に時間軸が反転しておれば、時間軸が１／２に圧縮され
た２つの入力信号の畳み込み積分（コンボリューショ
ン）を行ない、高Ｓ／Ｎの相関出力を得ることができ
る。

【００４４】ここで符号発生器５０４より変調回路５０
３２に入力される参照用拡散符号の符号列が、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列
とすると、弾性表面波装置５０３１では、受信信号に含
まれる同期専用拡散符号成分の符号列と参照用拡散符号
の符号列とが、弾性表面波装置５０３１の出力電極の導
波路上にて一致した時に相関ピークが出力される。

【００４５】次に、信号処理回路５０３３では、弾性表
面波装置５０３１から出力される信号により、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、そ
のずれ量に応じた出力レベルから、符号同期信号及びク
ロック信号を発生し、拡散符号発生器５０４に出力され
る。

【００４６】同期確立後、拡散符号発生器５０４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５０５に入
力される。キャリア再生回路５０５では同期専用拡散符
号ＰＮ0により高周波信号処理部５０２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。

【００４７】キャリア再生回路５０５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ＰＮ0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、該電圧制御発振器より帯域通過フィル
タを介して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。

【００４８】再生された搬送波はベースバンド復調回路
５０６に入力される。ベースバンド復調回路５０６では
該再生搬送波と高周波信号処理部５０２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５０４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５０７にて直列データに変
換され、送信装置に入力された信号を出力される。

【００４９】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。

【００５０】また、上記実施例では、送信装置と受信装
置とを別体として通信システムとする例を説明したが、
両装置を同一パッケージに格納して通信装置とすること
ができる。

【００５１】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれ
ば、スペクトル拡散通信の同期検出素子として弾性表面
波装置のコンボルバを用いるとき、その出力信号である
コンボリューション信号に、ノイズ成分となるセルフコ
ンボリューションがほとんど生じないため、Ｓ／Ｎ比の
高い同期信号が得られ、スペクトル拡散通信の受信装置
や通信装置及び通信システムで安定した、高信頼性の通
信を達成できる。

【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
略図である。

【図２】本発明の実施例２の弾性表面波コンボルバの概
略図である。

【図３】本発明の弾性表面波装置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４】本発明の弾性表面波装置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５】本発明の弾性表面波装置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６】従来のコンボルバの概略図である。

【図７】従来の２トラックコンボルバの概略図である。

【符号の説明】

１０１ コンボルバチップを固定するシステム １０２ ニオブ酸リチウムなどの圧電基板 １２０ 導波路兼出力電極に同相の弾性表面波を入力す
るＩＤＴ １２０１ 導波路兼出力電極１３１に弾性表面波を入力
するＩＤＴ部 １２０２ 導波路兼出力電極１３２に弾性表面波を入力
するＩＤＴ部 １２０３ 入力電気信号の周波数帯では弾性表面波を殆
ど励起しない不感部分 １２１ 導波路兼出力電極に逆相の弾性表面波を入力す
るＩＤＴ １２１１ 導波路兼出力電極１３１に弾性表面波を入力
するＩＤＴ部 １２１２ 導波路兼出力電極１３２に弾性表面波を入力
するＩＤＴ部 １２１３ 入力電気信号の周波数帯では弾性表面波を殆
ど励起しない不感部分 １３１，１３２ コンボルバの導波路兼出力電極 １１７，１１８ それぞれ導波路兼出力電極のボンディ
ングパッド １６１ バルン（平衡非平衡信号変換トランス） １７１ コンボリューション出力 ３０ 送信装置 ３０１ 送信用アンテナ ３１ 受信装置 ３１１ 受信用アンテナ ３１２ 高周波信号処理部 ３１３ 同期回路 ３１４ 符号発生器 ３１５ 拡散復調回路 ３１６ 復調回路 ４０１ 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 ４０２−１〜ｎ 乗算器群 ４０３ 拡散符号発生器 ４０４ 加算器 ４０５ 高周波段 ４０６ 送信アンテナ ５０１ 受信アンテナ ５０２ 高周波信号処理部 ５０３ 同期回路 ５０４ 拡散符号発生器 ５０５ キャリア再生回路 ５０６ ベースバンド復調回路 ５０７ 並直列変換器

フロントページの続き (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 (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電体上に形成された２つのすだれ状電
   極によって弾性表面波を励起し、前記２つのすだれ状電
   極間に設けられた出力電極兼導波路における非線形効果
   によって前記２つのすだれ状電極に入力された信号のコ
   ンボリューションを得る弾性表面波装置において、 ２つの前記出力電極兼導波路を有し、前記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前記すだれ状
   電極の一方は同相で、他方は逆相で弾性表面波を励起す
   る構造の２トラックコンボルバであって、前記２トラッ
   クコンボルバの前記２つの出力電極兼導波路に同相で弾
   性表面波を励起する上記すだれ状電極が１つのすだれ状
   電極で構成され、反対側の前記２つの出力電極兼導波路
   に逆相で弾性表面波を励起する前記すだれ状電極が１つ
   のすだれ状電極で構成されていることを特徴とする弾性
   表面波装置。
2. 【請求項２】 圧電基板上に２つの出力電極兼導波路を
   挟んで両側にすだれ状入力電極を形成した２トラックコ
   ンボルバを備えた弾性表面波装置において、 前記両側のすだれ状入力電極の電極指はそれぞれ前記２
   つの出力電極兼導波路に導出する弾性表面波を励起し前
   記２トラックに対応する２つの電極指部と前記弾性表面
   波を励起しない不感部とを有することを特徴とする弾性
   表面波装置。
3. 【請求項３】 前記２トラックコンボルバの前記２つの
   出力電極兼導波路の両側のすだれ状電極において、前記
   すだれ状電極の励起モードが、前記２トラックコンボル
   バの前記２つの出力電極兼導波路の弾性表面波の入力端
   において、一方の第１のすだれ状電極では同相で、他方
   の第２のすだれ状電極では逆相であ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装置。
4. 【請求項４】 前記２トラックコンボルバの前記２つの
   出力電極兼導波路の両側の第１，第２のすだれ状電極に
   おいて、該第１，第２のすだれ状電極は前記２つの出力
   電極兼導波路に弾性表面波を集中させる形状であること
   を特徴とする請求項１，２又は３に記載の弾性表面波装
   置。
5. 【請求項５】 前記２トラックコンボルバの前記２つの
   出力電極兼導波路の両側の第１，第２のすだれ状電極に
   おいて、該第１，第２のすだれ状電極が一方向性を有す
   ることを特徴とする請求項１，２，３又は４に記載の弾
   性表面波装置。
6. 【請求項６】 前記２トラックコンボルバの前記２つの
   出力電極兼導波路の両側の第１，第２のすだれ状電極に
   おいて、それぞれの前記すだれ状電極が前記２つの出力
   電極兼導波路に入力する弾性表面波を励起する２つの電
   極指部分を有し、前記２つの電極指部分を接続する第３
   の電極指部分が、それぞれのすだれ状電極に入力される
   電気信号の周波数帯域において弾性表面波を励起しない
   不感部分になってい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装置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の
   弾性表面波装置を同期検出装置として用いることを特徴
   とするスペクトル拡散（ＳＳ）通信方式の受信装置。
8. 【請求項８】 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の
   弾性表面波装置を受信部の同期検出用の同期回路に用い
   ることを特徴とするスペクトル拡散（ＳＳ）通信方式の
   通信システム。