JPH0621752A - 弾性表面波素子およびそれを用いた復調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 遅延回路機能を持たせた弾性表面波素子を実
現し、これを用いて復調回路を作製することにより、従
来必要とされた遅延回路や乗算器等を省略し、回路を小
型化し、信号品質の劣化の少ない復調回路を提供する。 【構成】 圧電基板上に、弾性表面波を励振する入力電
極と、該弾性表面波を電気信号に変換する出力電極を備
え、該電極（１２又は１３）のうち、一方の電極は複数
のタップ（１〜Ｎ）を有して構成され、他方の電極は２
つのタップ（ｐ１，ｐ２）から構成され、該２つのタッ
プ（ｐ１，ｐ２）の中心線間距離をＬ〔ｍ〕、前記入力
電極に入力される入力信号の伝送速度をＡ〔ビット／
秒〕、前記弾性表面波の伝搬速度をＶ〔ｍ／秒〕、ｎを
正の整数として、Ｌ＝ｎＶ／Ａを実質的に満足するよう
に構成されていることを特徴とする弾性表面波素子、及
び、この弾性表面波素子を用いた復調装置である。

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素子に関し、
特に入出力電極の一方が複数のタップから構成されてい
る弾性表面波タップ付遅延線、および、それを用いた復
調装置に関する。

【０００２】

【従来技術】弾性表面波は基板表面近傍にエネルギーを
集中して伝搬する波であり、基板表面において容易に信
号の入出力が可能であり、信号処理用素子として注目さ
れている。

【０００３】図６は従来の弾性表面波素子を示す図であ
る。以下、図６を用いて動作原理を説明する。

【０００４】図において、圧電基板１１上に、弾性表面
波を励振する入力電極１２と該弾性表面波を電気信号に
変換する出力電極１３が配置形成されている。入力電極
１２は弾性表面波伝搬路上に等間隔に設けられた複数の
タップにより構成されている。各タップはいわゆる櫛型
電極で構成され、それぞれ１対または複数対の電極指か
らなる。

【０００５】ここで、入力電極１２に信号を印加すると
各タップにて弾性表面波が励振される。各タップにて励
振された弾性表面波は合成されて出力電極１３に向かっ
て伝搬する。出力電極１３では合成された弾性表面波を
電気信号に変換するので、出力は入力信号を時間サンプ
リングした合成出力となる。

【０００６】各タップは電極指の配置によって弾性表面
波の極性を入れ替えることができ、結果として、入力信
号を一定時間間隔でサンプリングして各タップの極性を
付加した値の総和が出力として取り出される。したがっ
て、各タップの極性を適当に設定することにより相関器
として動作し、入力信号と入力電極１２のタップのパタ
ーンが一致すると出力が最大となる。

【０００７】なお、この弾性表面波素子は入力電極と出
力電極を入れ替えても同様に機能し、その場合には入力
信号と弾性表面波素子の出力電極のタップパターンが一
致すると出力が最大となる。

【０００８】図７は、図６に示す従来の弾性表面波素子
を用いた従来の復調装置を示す図である。同図におい
て、受信信号は不図示のアンプ、フィルタ、周波数変換
器などを通して従来の弾性表面波素子２０に入力され
る。弾性表面波素子２０の出力は２分され、その一方は
直接、乗算器２５に入力され、他方は遅延回路２６を通
した後に、乗算器２５に入力される。所定の符号系列で
変調された信号が受信され、弾性表面波素子２０のタッ
プパターンと一致すると弾性表面波素子の出力として、
相関ピークが現れる。

【０００９】ここで、弾性表面波素子２０のタップパタ
ーンは信号１ビットの符号系列に一致している。そこ
で、弾性表面波素子２０からは信号１ビットごとに相関
ピークが現れ、この相関ピークには信号の変調情報が保
存されている。すなわち、位相変調信号の場合には相関
ピークの搬送波に位相変調情報が保存されている。

【００１０】この弾性表面波素子の出力を２分して、一
方を直接乗算器２５に入力し、他方を信号ｎビット分遅
延して、乗算器２５に入力することにより、ｎビット遅
延検波を行って、信号を復調する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
の弾性表面波素子には、遅延回路機能を積極的に持たせ
た素子はなかったため、この弾性表面波素子を用いて復
調回路を作製しようとすると、前述した従来例に示した
ような遅延回路を特に備える必要があった。

【００１２】しかしながら、遅延回路は一般に損失が大
きく、そのため遅延回路の前段そして／または後段に増
幅器を挿入しなければならず、また乗算器という非線形
素子を使用しなければならないため、全体の回路規模が
大きくなり、また、信号品質が劣化するという問題点が
あった。

【００１３】（発明の目的）本発明の目的は、遅延回路
機能を持たせた弾性表面波素子を実現し、これを用いて
復調回路を作製することにより、従来必要とされた遅延
回路や乗算器等を省略し、回路を小型化し、信号品質の
劣化の少ない復調回路を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の弾性表面波素子は、圧電基板上に弾性表面
波を励振する入力電極と、該弾性表面波を電気信号に変
換する出力電極を備え、該入力電極または出力電極のう
ち一方が複数のタップから構成されており、他方の電極
が２つのタップから構成され、該２つのタップの中心線
間距離Ｌ〔ｍ〕が該入力電極に入力される入力信号の伝
送速度をＡ〔ビット／秒〕、該弾性表面の伝搬速度をＶ
〔ｍ／秒〕、ｎを正の整数として、Ｌ＝ｎＶ／Ａを実質
的に満足するように構成する。

【００１５】また、上述した弾性表面波素子を用いた復
調装置により、前記課題を解決しようとするものであ
る。

【００１６】

【作用】本発明によれば、２つのタップをＬ＝ｎＶ／Ａ
だけ離して配置した電極を入力電極又は出力電極として
構成した弾性表面波素子の出力レベルを検出することに
より、容易にｎ−１ビット離れた２データが同符号か異
符号か判定できる。このため、本発明の弾性表面波素子
を用いて復調回路を構成する場合、遅延回路および乗算
器が不要となり、回路規模を小さくするとともに、信号
品質の劣化を抑えることができる。

【００１７】

【実施例】〔第１実施例〕図１は本発明による弾性表面
波素子の第１実施例を示す概略図である。

【００１８】図１において、１１は圧電基板である。該
圧電基板１１としては例えば水晶、ニオブ酸リチウム等
の圧電材料を用いることができる。

【００１９】１２は前記基板１１の表面上に配置され形
成されている入力電極である。該入力電極１２は櫛型電
極であり、例えばアルミニウム、銀、金等の導電体から
成る。該入力電極１２は弾性表面波伝搬路上に等間隔で
配置されたＮ個のタップで構成される。

【００２０】１３は前記基板１１の表面上に入力電極１
２と対向して配置され形成されている出力電極である。
該出力電極１３は櫛型電極であり、例えばアルミニウ
ム、銀、金等の導電体から成る。該出力電極１３は弾性
表面波伝搬路上に適宜距離隔てて配置された２個のタッ
プｐ１，ｐ２で構成される。ここでタップの中心線間距
離Ｌ〔ｍ〕は、該入力電極に入力される入力信号の伝送
速度をＡ〔ビット／秒〕、該弾性表面波の伝搬速度をＶ
〔ｍ／秒〕として、Ｌ＝Ｖ／Ａを実質的に満足するよう
に構成されている。タップｐ１とタップｐ２は同じ形状
であり、極性は同じである。従って無変調の弾性表面波
に対して、同位相で電気信号が取り出されるように構成
されている。

【００２１】以下、本実施例について詳しく説明する。

【００２２】入力電極１２に信号を印加すると弾性表面
波が励振され、出力電極１３に向かって伝搬する。ここ
で、入力電極１２はＮ個のタップを有し、全体で信号１
ビット分の長さを有する。各タップにて発生した弾性表
面波は重ね合わされて出力電極１３に向かって伝搬す
る。そこで、タップ１〜タップＮに信号１ビットが一致
すると、重ね合わされた弾性表面波は、相関ピーク信号
として伝搬する。出力電極１３では各タップにて弾性表
面波が電気信号に変換されて、２つのタップにて合成さ
れて取り出される。ここで、２つのタップの中心線間距
離Ｌが、Ｌ＝Ｖ／Ａを実質的に満足するので、入力電極
１２に近いタップｐ１からの出力に対して、タップｐ２
からの出力は１／Ａ 〔秒〕前の信号、すなわち、１ビ
ット前の信号となる。出力電極１３からの出力はタップ
ｐ１の出力とタップｐ２の出力の合成出力となる。そこ
で、タップｐ１からの出力とタップｐ２からの出力が同
位相なら出力は加算され、逆位相なら打ち消される。

【００２３】したがって、本実施例の弾性表面波素子に
入力される信号の連続する２ビットが同位相の場合には
大きい相関ピークが得られ、逆位相の場合には相関ピー
クが得られないので、該弾性表面波素子の出力レベルを
検出するだけで容易にデータ復調することができる。

【００２４】特に、信号がＤＰＳＫ信号の場合には該弾
性表面波素子の出力レベルの大小がそのままデータの
「１」，「０」に対応するので、更に容易に復調でき
る。

【００２５】また、２つのタップの距離Ｌを、Ｌ＝ｎＶ
／Ａ（ｎは正の整数）を満足するように構成すれば、ｎ
ビット遅延検波することができる。

【００２６】〔第２実施例〕図２は本発明による弾性表
面波素子の第２実施例を示す概略図である。

【００２７】本実施例は、出力電極１４の２個のタップ
ｐ１、ｐ２は形状が異なり極性は逆になっている。従っ
て、無変調の弾性表面波信号に対して、逆位相で信号が
取り出されるように構成されている点のみ前記第１実施
例と異なる。

【００２８】本実施例においても、第１実施例と同様の
作用効果が得られるが、本実施例では、弾性表面波素子
に入力される信号の連続する２ビットが逆位相の場合、
出力に大きな相関ピークが現れ、同位相の場合には出力
が打ち消される。

【００２９】〔第３実施例〕図３は本発明による弾性表
面波素子の第３実施例を示す概略図である。

【００３０】本実施例は前記第１の実施例の弾性表面波
素子と前記第２の実施例の弾性表面波素子を同一基板上
に配置形成し、入力電極１２を２つの弾性表面波素子で
共通にしている。

【００３１】本実施例では、２素子を同一基板上に形成
しているので、機能の多様化が図れると共に、２素子を
使用する場合の全体規模が縮小される。

【００３２】なお、本実施例では入力電極１２を２つの
弾性表面波素子で共通にしているが、それぞれに対して
別々に設けても同様の作用効果があることは言うまでも
ない。

【００３３】前記第１および第２実施例において、入力
電極１２と出力電極１３、１４を入れ替えても同様の効
果があることは言うまでもない。

【００３４】また前記第１および第２、第３実施例にお
いて、入力電極１２、出力電極１３、１４をそれぞれダ
ブル電極（ストリップ電極）とすることにより、該入力
電極１２および出力電極１３、１４における弾性表面波
の反射を抑圧できる。

【００３５】さらに、前記第１および第２、第３実施例
において、圧電基板１１は水晶、ニオブ酸リチウムなど
の圧電結晶に限定されるものではなく、例えば半導体や
ガラス基板に圧電膜を付加した構造でもよい。

【００３６】〔第４実施例〕図４は、本発明の第４実施
例として、前記本発明の弾性表面波素子を用いた復調装
置のブロック図である。

【００３７】同図において、２０は本発明の弾性表面波
素子、２１は弾性表面波素子２０の出力を包絡線検波す
る検波回路、２２は検波回路２１からの出力によってデ
ータの「１」，「０」を判定するデータ判定回路であ
る。なお、同図では、簡単の為に増幅器、フィルタなど
を省略してあるが、必要によっては各回路の前段そして
／または後段に挿入される。

【００３８】同図を用いて、本実施例を詳しく説明す
る。受信信号は、不図示の増幅器、フィルタ、周波数変
換回路などを通して、弾性表面波素子２０に入力され
る。該弾性表面波素子２０は本発明の弾性表面波素子で
あり、特に、図１に示すような出力電極のタップのうち
入力電極に近い半分の領域にあるタップと入力電極から
遠い半分の領域にあるタップとが同じタップ系列で構成
されている弾性表面波素子である（該弾性表面波素子の
入力電極と出力電極は入れ替えて良い）。

【００３９】ここで、受信信号は位相変調信号を所定の
符号系列でさらに変調した信号、いわゆるスペクトラム
拡散信号であり、この信号の連続する２ビットが同位相
の場合に、弾性表面波素子２０から大きい相関ピークが
出力され、逆位相の場合には出力が得られない。そこ
で、該弾性表面波素子２０の出力を検波回路２１に入力
して、包絡線を取り出し、データ判定回路２２によって
信号レベルが所定の閾値を超えているか否か判定するこ
とによってデータ復調が行なわれる。

【００４０】ここで、弾性表面波素子２０は、図２に示
すような弾性表面波素子、すなわち、出力電極の２つの
タップが、無変調の弾性表面波に対して逆位相で電気信
号に変換されるように構成されている弾性表面波素子で
あってもよい（該弾性表面波素子の入力電極と出力電極
は入れ替えても良い）。この場合には、弾性表面波素子
２０に入力される信号の連続する２ビットが同位相の場
合には出力が得られず、逆位相の場合に大きな相関ピー
クが得られる。

【００４１】〔第５実施例〕図５は、本発明の第５実施
例として、前記本発明の弾性表面波素子を用いた復調装
置の他の実施例を示すブロック図である。

【００４２】同図において、２０１、２０２はそれぞれ
本発明の第１および第２の弾性表面波素子、２１１、２
１２はそれぞれ第１の弾性表面波素子２０１および第２
の弾性表面波素子２０２からの出力を包絡線検波する検
波回路、２３は検波回路２１１と検波回路２１２の出力
レベルを比較する比較回路、２４は分波器である。な
お、同図では、簡単にするために、増幅器、フィルタな
どを省略してあるが、必要に応じて各回路の前段および
／または後段に挿入する。

【００４３】同図を用いて、本実施例を詳しく説明す
る。受信信号は、不図示の増幅器、フィルタ、周波数変
換回路などを通して、分波器２４に入力されて２分さ
れ、一方は第１の弾性表面波素子２０１に入力され、他
方は第２の弾性表面波素子２０２に入力される。

【００４４】第１の弾性表面波素子２０１は本発明の弾
性表面波素子であり、特に、図１に示すような出力電極
のタップのうち入力電極に近い半分の領域にあるタップ
と入力電極から遠い半分の領域にあるタップとが同じタ
ップ系列で構成されている弾性表面波素子である（該弾
性表面波素子の入力電極と出力電極は入れ替えても良
い）。

【００４５】第２の弾性表面波素子２０２は、図２に示
すような弾性表面波素子、すなわち、出力電極のタップ
のうち入力電極から遠い半分の領域にあるタップ系列
が、入力電極に近い半分の領域にあるタップ系列の位相
を逆相にした系列で構成されている弾性表面波素子であ
る（該弾性表面波素子の入力電極と出力電極は入れ替え
ても良い）。

【００４６】ここで、受信信号が所定の符号で変調され
た信号、所謂スペクトラム拡散信号であると、信号の連
続する２ビットが同位相の場合には第１の弾性表面波素
子２０１の出力に大きい相関ピークが現われ、逆位相の
場合には第２の弾性表面波素子２０２の出力に大きい相
関ピークが現われる。そこで、第１の弾性表面波素子２
０１および第２の弾性表面波素子２０２の出力をそれぞ
れ検波回路２１１および２１２に入力して、包絡線を取
り出し、両者のレベルを比較することにより、データ復
調を行なうことができる。

【００４７】本実施例では２つの弾性表面波素子２０１
および２０２の出力レベルを比較してデータを判定する
ため、第４実施例の復調装置に比べて、受信信号のレベ
ル変動に強い。

【００４８】また、本実施例の第１および第２の弾性表
面波素子２０１、２０２は、図３に示すように１つにま
とめてもよい。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の弾性表面
波素子によれば、素子の出力レベルを検出するだけで、
連続する２ビットまたはｎビット離れた信号が同位相か
逆位相か判定できるという効果が得られる。このため、
これを用いて復調回路を構成した場合、遅延回路や乗算
器を省略することができるため、回路規模を小さくで
き、また、信号品質の劣化を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による弾性表面波素子の第１実施例を示
す概略図

【図２】本発明による弾性表面波素子の第２実施例を示
す概略図

【図３】本発明による弾性表面波素子の第３実施例を示
す概略図

【図４】本発明による復調装置の第１実施例を示すブロ
ック図

【図５】本発明による復調装置の第２実施例を示すブロ
ック図

【図６】従来の弾性表面波素子を示す概略図

【図７】従来の復調装置を示すブロック図

【符号の説明】

１１ 基板 １２ 入力電極 １３、１４ 出力電極 ２０、２０１、２０２ 本発明の弾性表面波素子 ２１、２１１、２１２ 検波回路 ２２ データ判定回路 ２３ 比較回路 ２４ 分波器 ｐ１，ｐ２ タップ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電基板上に、弾性表面波を励振する入
   力電極と、該弾性表面波を電気信号に変換する出力電極
   を備え、 該入力電極または出力電極のうち、一方の電極は複数の
   タップを有して構成され、他方の電極は２つのタップか
   ら構成され、該２つのタップの中心線間距離をＬ
   〔ｍ〕、前記入力電極に入力される入力信号の伝送速度
   をＡ〔ビット／秒〕、前記弾性表面波の伝搬速度をＶ
   〔ｍ／秒〕、ｎを正の整数として、 Ｌ＝ｎＶ／Ａ を実質的に満足するように構成されていることを特徴と
   する弾性表面波素子。
2. 【請求項２】 前記入力電極が前記複数のタップを有す
   る電極であり、前記出力電極が極性が同じ前記２つのタ
   ップから成る電極であり、前記入力電極に無変調信号を
   入力した場合、前記出力電極から出力される電気信号
   が、同位相とな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】 前記入力電極が前記複数のタップを有す
   る電極であり、前記出力電極が極性が逆の前記２つのタ
   ップから成る電極であり、前記入力電極に無変調信号を
   入力した場合、前記出力電極から出力される電気信号
   が、逆位相となることを特徴とする請求項１に記載の弾
   性表面波素子。
4. 【請求項４】 前記入力電極が、極性が同じ前記２つの
   タップから成る電極であり、前記出力電極が前記複数の
   タップを有する電極であり、入力信号として無変調信号
   を入力した場合、出力される電気信号が同位相で重なる
   ことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波素子。
5. 【請求項５】 前記入力電極が、極性が逆の前記２つの
   タップから成る電極であり、前記出力電極が前記複数の
   タップを有する電極であり、入力信号として無変調信号
   を入力した場合、出力される電気信号が逆位相で重なる
   ことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波素子。
6. 【請求項６】 圧電基板上に、弾性表面波を励振する入
   力電極と、該弾性表面波を電気信号に変換する出力電極
   を備え、 該入力電極または出力電極のうち、一方の電極は複数の
   タップを有して構成され、他方の電極は２つのタップか
   ら構成され、該２つのタップの中心線間距離をＬ
   〔ｍ〕、前記入力電極に入力される入力信号の伝送速度
   をＡ〔ビット／秒〕、前記弾性表面波の伝搬速度をＶ
   〔ｍ／秒〕、ｎを正の整数として、 Ｌ＝ｎＶ／Ａ を実質的に満足するように構成されている弾性表面波素
   子を用いたことを特徴とする復調装置。
7. 【請求項７】 前記弾性表面波素子として、前記入力電
   極が前記複数のタップを有する電極であり、前記出力電
   極が極性が同じ前記２つのタップから成る電極であり、
   前記入力電極に無変調信号を入力した場合、前記出力電
   極から出力される電気信号が、同位相となることを特徴
   とする請求項６に記載の復調装置。
8. 【請求項８】 前記弾性表面波素子として、前記入力電
   極が前記複数のタップを有する電極であり、前記出力電
   極が極性が逆の前記２つのタップから成る電極であり、
   前記入力電極に無変調信号を入力した場合、前記出力電
   極から出力される電気信号が、逆位相となることを特徴
   とする請求項６に記載の復調装置。
9. 【請求項９】 前記弾性表面波素子として、前記入力電
   極が、極性が同じ前記２つのタップから成る電極であ
   り、前記出力電極が前記複数のタップを有する電極であ
   り、入力信号として無変調信号を入力した場合、出力さ
   れる電気信号が同位相で重なることを特徴とする請求項
   ６に記載の復調装置。
10. 【請求項１０】 前記弾性表面波素子として、前記入力
    電極が、極性が逆の前記２つのタップから成る電極であ
    り、前記出力電極が前記複数のタップを有する電極であ
    り、入力信号として無変調信号を入力した場合、出力さ
    れる電気信号が逆位相で重なることを特徴とする請求項
    ６に記載の復調装置。
11. 【請求項１１】 受信信号を少なくとも２つに分波する
    分波器と、 第１および第２の前記弾性表面波素子と、 該第１および第２の弾性表面波素子の出力をそれぞれ検
    波する第１および第２の検波回路と、 該第１および第２の検波回路の出力のレベルを比較する
    比較回路と、を少なくとも備え、 前記第１の弾性表面波素子は、入力電極としての、前記
    複数のタップを有する電極と、出力電極としての、極性
    の同じ前記２つのタップから成る電極とを有し、入力信
    号として無変調信号を入力した時、出力される電気信号
    が同位相となるように構成されており、 前記第２の弾性表面波素子は、入力電極としての、前記
    複数のタップを有する電極と、出力電極としての、極性
    が逆の前記２つのタップから成る電極とを有し、入力信
    号として無変調信号を入力した時、出力される電気信号
    が逆位相となるように構成されていることを特徴とする
    請求項６に記載の復調装置。
12. 【請求項１２】 前記第１の弾性表面波素子は、出力電
    極としての、前記複数のタップを有する電極と、入力電
    極としての、極性の同じ前記２つのタップから成る電極
    とを有し、入力信号として無変調信号を入力した時、出
    力される電気信号が同位相で重なるように構成されてお
    り、 前記第２の弾性表面波素子は、出力電極としての、前記
    複数のタップを有する電極と、入力電極としての、極性
    が逆の前記２つのタップから成る電極とを有し、入力信
    号として無変調信号を入力した時、出力される電気信号
    が逆位相で重なるように構成されていることを特徴とす
    る請求項１１に記載の復調装置。
13. 【請求項１３】 前記入力信号がスペクトラム拡散信号
    であることを特徴とする請求項６〜１２のいずれか１項
    に記載の復調装置。