JPH06314946A

JPH06314946A - 弾性表面波素子、及びその設計方法、及びそれを用いた信号受信機及び通信システム

Info

Publication number: JPH06314946A
Application number: JP6029648A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Eguchi; 正江口; Akihiro Koyama; 晃広小山; Akira Torisawa; 章鳥沢; Kouichi Egara; 光一江柄; Takahiro Hachisu; 高弘蜂巣; Norihiro Mochizuki; 規弘望月
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-03-03
Filing date: 1994-02-28
Publication date: 1994-11-08

Abstract

(57)【要約】【目的】異方性圧電基板上に櫛形電極を設けて弾性表
面波を発生させ該弾性表面波を導波路へと導く弾性表面
波素子において、弾性表面波を狭い範囲に集中させ高い
結合効率を得る。【構成】圧電基板上を弾性表面波が伝搬する時の伝搬
方向による該弾性表面波の速度の角度依存性を考慮し
て、導波モードの強度分布を有する弾性表面波を導波路
１４より放出させた時の該弾性表面波の等位相面１２を
算出し、櫛形電極１１を該等位相面１２に少なくとも近
似的に等しい形状に設定する。

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する
ものであり、特にその効率改善を意図したものである。

【０００２】

【従来の技術】弾性表面波素子、特に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】図１６は、この様な従来の弾性表面波素子
の一例を示す概略図である。図中、９１はＹカット（Ｚ
伝搬）ニオブ酸リチウム等の圧電基板であり、９２，９
３は該圧電基板９１の表面上に形成した櫛形入力電極で
あり、９４は圧電基板９１の表面上に形成した出力電極
である。これらの電極は、アルミニウム等の導電性材料
からなり、通常フォトリソグラフィー技術を利用して形
成される。入力電極９２には被検波信号入力回路９６が
接続されており、入力電極９３には参照信号発生器９５
が接続されている。

【０００４】この様な構成の弾性表面波素子において、
入力電極９２に信号入力回路９６から搬送角周波数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
波が励振される。同様にして、入力電極９３に参照信号
発生器９５から搬送角周波数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振される。こ
れら２つの弾性表面波は、２つの入力電極９２，９３間
の圧電基板９１上で互いに逆向きに伝搬し、該圧電基板
の物理的非線形効果によって、２つの入力信号の相関出
力たるコンボリューション信号（搬送角周波数２ω）を
出力電極９４から取り出すことができる。

【０００５】２つの入力電極９２，９３を結ぶ方向にｘ
軸をとり２つの入力電極９２，９３の中間に原点をと
り、２つの弾性表面波をF(t-x/v)exp{j(ωt-kx)}, G(t+
x/v)exp{j(ωt+kx)}とすると、圧電基板上９１には、非
線形相互作用により、その積であるF(t-x/v)・G(t+x/v)
exp(2jωt)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９４を設けることによ
り電極長領域内で積分される。この相互作用領域長をＴ
とすると、 S(t)=Kexp(2jωt)∫_-T/2 ^T/2F(t-x/v)・G(t+x/v)dx ・・・・・・ (1) で表される信号として取り出される。ここで、積分範囲
は相互作用領域長Ｔが信号長より十分大きい時には実質
上−∞〜＋∞としてよく、τ=t-x/vとすると、上記
（１）式は、 S(t)=-vKexp(2jωt)∫_-I ^I F(τ)・ G(2t-τ)dτ ・・・・・・ (2) となり（ここで、積分範囲中のＩは∞を示す）、前記信
号は２つの入力信号のコンボリューションとなる。この
様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、４５
７（１９７６）』等に詳細に記載されている。

【０００６】以上の様に、弾性表面波コンボルバでは、
図１６の様な構成で、被検波信号と参照信号とのコンボ
リューション出力信号を得ている。図１６の出力電極９
４は導波路を兼ねている。即ち、圧電効果を有する素材
に金属薄膜を蒸着すると、その部分の弾性表面波の伝搬
速度が遅くなり弾性表面波がそこに集中する効果と、蒸
着した金属の質量負荷により弾性表面波が集中する効果
とを利用した導波路になっている。

【０００７】コンボリューション効率は、エネルギー密
度の２乗に比例するため、導波路として動作する出力電
極は、高次の伝搬横モードを防ぎエネルギー密度を高め
るため、コンボリューション出力を取出せる範囲でなる
べく狭くしたいという要求と、導波路幅が狭いと周波数
による速度変化が大きくなるという問題とから、伝搬す
る弾性表面波の波長をλとすると、Ｙカットのニオブ酸
リチウムのＺ方向伝搬のコンボルバでは、１．５〜４λ
程度が適当であるとされている。

【０００８】一方、電気信号を弾性表面波信号に変換す
る櫛形入力電極は、そこで発生した弾性表面波のエネル
ギーが導波路に導かれる割合（結合効率）を高めるため
に、従来より入力電極の形状を円弧状にしたものが考案
されていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ニオブ
酸リチウム等の様な異方性圧電基板では、弾性表面波の
伝搬速度が伝搬方向に依存するために、円弧形状の電極
ではエネルギーが１点に集中しにくく高い結合効率が得
られないという問題があった。即ち、ＹカットＺ方向伝
搬のニオブ酸リチウムを例にとると、その伝搬方向と伝
搬速度との関係は図１５の様になり、Ｚ軸方向は相対的
に速度が速く、Ｚ軸を基準として、約±２２度までは徐
々に速度が遅くなる。従って、円の１部分の円弧を入力
電極の形状にした時には、電極のＺ軸上付近即ち円弧の
中心付近から励振された波は、円弧の外側付近で励振さ
れた波よりも速く導波路に到達してしまい、波を狭い範
囲に集中させることができない。このため、導波路に多
くの波を導入させることが困難で、高い結合効率が得ら
れないという問題があった。

【００１０】この問題解決のための１つの方法として、
ＵＳＰＮｏ．４６４９５０９には、周波数分散性の変換
器（櫛形入力電極）を導波路近傍に設置し、導波路の導
波モードの弾性表面波がこの櫛形電極上で等波面となる
様に電極形状を工夫した例があるが、導波路の近傍での
弾性表面波の位相や強度を広い周波数帯域に対し合わせ
ることは非常に困難である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、圧
電基板上を伝搬する弾性表面波の速度の角度依存性に対
応した形状の入力電極形状となすことにより、弾性表面
波を狭い範囲に集中させ高い結合効率を得ることを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、以上の
如き目的を達成するものとして、異方性圧電基板上に入
力電極を設けて弾性表面波を発生させ該弾性表面波を集
中させて導波路に結合させる弾性表面波素子において、
入力電極は、前記異方性圧電基板上を弾性表面波が伝搬
する時の伝搬方向による弾性表面波の速度の角度依存性
に対応した形状を有することを特徴とする弾性表面波素
子、が提供される。

【００１３】本発明の一態様においては、入力電極が、
導波路から放出された弾性表面波の等位相面に少なくと
も近似的に等しい形状を有する。

【００１４】本発明の一態様においては、入力電極が、
導波モードの強度分布を有する弾性表面波が導波路より
放出される時の該弾性表面波の等位相面に少なくとも近
似的に等しい形状を有する。ここで、入力電極が、導波
モードの弾性表面波が導波路より放出される時に入力電
極上で示す強度分布に合わせてアポタイズされている態
様がある。

【００１５】本発明の他の態様においては、入力電極の
インピーダンスが、該入力電極への入力回路のインピー
ダンスに整合している。

【００１６】本発明の一態様においては、入力電極が櫛
形電極である。ここで、櫛形電極がダブル電極である態
様や、櫛形電極が１方向性を有する態様がある。

【００１７】また、本発明によれば、以上の如き目的を
達成するものとして、異方性圧電基板上に入力電極を設
けて弾性表面波を発生させ該弾性表面波を導波路に集中
して結合させる弾性表面波素子の入力電極を設計する方
法であって、前記異方性圧電基板上を弾性表面波が伝搬
するときの伝搬方向による該弾性表面波の速度の角度依
存性を算出し、該算出した角度依存性に対応して入力電
極の形状を決定することを特徴とする、弾性表面波素子
の入力電極の設計方法、が提供される。

【００１８】本発明の一態様においては、弾性表面波を
導波路より放出させた時の該弾性表面波の等位相面を算
出することにより前記角度依存性を算出する。

【００１９】本発明の一態様においては、導波モードの
強度分布を有する弾性表面波を導波路より放出させた時
の該弾性表面波の等位相面を算出することにより前記角
度依存性を算出する。

【００２０】また、本発明によれば、以上の様な本発明
の弾性表面波素子を用いてコンボリューション信号を発
生する信号受信機及びそれを用いた通信システム、が提
供される。

【００２１】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の具体的実
施例を説明する。

【００２２】［実施例１］図１は、本発明によるコンボ
ルバ等の弾性表面波素子の第１の実施例の部分拡大図で
あり、特に櫛形入力電極を示す図である。図１におい
て、１５−１６は素子の中央線である。１１は電気信号
を弾性表面波に変換する櫛形入力電極であり、１３はワ
イヤボンディングのための電極パッドであり、１４は導
波路端面（原点位置）に殆ど点波源と見なし得る弾性表
面波を導波させる理想的な導波路である。１２は導波路
１４の端面から出力された弾性表面波の波面の一部であ
る。

【００２３】櫛形入力電極１１の形状は、弾性表面波が
導波路より出力され、異方性圧電基板上を伝搬する様子
を計算する計算手段により求められる。この様な計算
は、『弾性表面波工学；電子通信学会；柴山幹夫監修
第３章』に記載されている様に、以下の（３）及び
（４）の弾性方程式と（５）及び（６）のマクスウェル
の方程式とを、それぞれの条件に合わせて解くことによ
り求めることができる： ▽・Ｔ＝ｊωｐ−Ｆ・・・・・・（３） ▽_s ｖ＝ｊωＳ・・・・・・（４） ▽×Ｅ＝−ｊωＢ・・・・・・（５） ▽×Ｈ＝ｊωＤ＋Ｊ・・・・・・（６）ここで、Ｔは応力、ｊは虚数単位、ωは角周波数、ｐは
運動量、Ｆは外力、ｖは粒子速度、Ｓは歪、Ｅは電界、
Ｂは磁束密度、Ｈは磁界、Ｄは電束密度、Ｊは電流密度
である（尚、アンダーラインはベクトルであることを示
す：以下、同様）。

【００２４】以上の式の厳密解を求めることは極めて困
難である。そこで、簡単には、例えば、「J.B.Green et
al.,IEEE Transactions on sonics and ultrasonics,
vol.30. No.1, January 1983, p 43- 」の様に、弾性表
面波のホイゲンスの定理を用いた波動理論に異方性を考
慮することで、以下の（７）式の様に近似できる：ａ＝ｅｘｐ｛ｊ（ωｔ−ｋ・ｒ）｝／｜ｒ｜^1/2 ・・・・・・（７）ここで、ａは測定点における複素振幅、ωは弾性表面波
の角周波数、ｋは波数ベクトル、ｒは点波源から観測点
までの距離ベクトルである。

【００２５】観測点を網の目状に設定すれば、各観測点
の波源からの距離と角度とが分かるので、距離ベクトル
ｒと、ｋ＝２πｆ／ｖで求められる波数ベクトルｋが求
められ、複素振幅ａが算出できる。この複素振幅ａの等
高線が波面を示している。Ｙカットのニオブ酸リチウム
の場合、Ｚ軸方向の速度が約３４８８ｍ／ｓであるのに
対し、最も速度が遅い±２２°付近では、約３４３０ｍ
／ｓであるので、実際の点波源からの弾性表面波の波面
は円に近いが、図１では、本発明の説明のために、伝搬
速度の角度依存性による波面の歪を強調して、描いてい
る。弾性表面波の伝搬は可逆的であるから、点波源から
広がった弾性表面波の波面全体から点波源側に弾性表面
波を励振すれば、中心付近に弾性表面波が集中するので
櫛形入力電極から導波路への結合効率が向上する。即
ち、以上の様にして求めた点波源から広がった弾性表面
波の波面の形状に対応させて、櫛形入力電極１１の形状
が決定されているのである。

【００２６】［実施例２］図２は、本発明による弾性表
面波素子の第２の実施例の部分拡大図であり、特に櫛形
入力電極を示す図である。本実施例の上記実施例１と異
なる点は、本実施例においては導波路と同じ幅を持った
波源を想定したことである。図２において、１５−１６
は素子の中央線である。１１は電気信号を弾性表面波に
変換する櫛形入力電極であり、１３はワイヤボンディン
グのための電極パッドであり、２４は波源が導波路幅と
等しく、波源の強度がこの幅内で一定である線状弾性表
面波を伝搬させる理想的な導波路である。２２は導波路
２４の端面から出力された弾性表面波の波面の一部であ
る。この場合、波面２２を求めるための網の目状の観測
点の複素振幅は（７）式を波源の大きさ（導波路２４の
幅）で積分することで、以下の（８）式の様に得られ
る：ａ＝∫［ｅｘｐ｛ｊ（ωｔ−ｋ・ｒ）｝／｜ｒ｜^1/2 ］ｄσ・・・・・・（８）ここで、ｄσは波源の微小区間である。

【００２７】この様にして求められた波面の形状に対応
する形状の櫛形入力電極で励振された弾性表面波は、所
定の幅の有限の大きさの導波路への結合効率が高くな
る。

【００２８】［実施例３］次に、第３の実施例について
述べる。本実施例の上記実施例２と異なる点は、導波路
を伝搬する弾性表面波の導波モードを考慮したことであ
る。

【００２９】金属薄膜を圧電基板に蒸着した導波路を伝
搬する弾性表面波の固有モードは、金属蒸着面（電気的
短絡面）と何も蒸着していない面（電気的開放面）との
境界条件から導き出され、図５の様な振幅強度分布とな
る。この導波路を伝搬する弾性表面波の固有モードは、
「小柴、鈴木、信学論（Ｂ）、Ｊ６１−Ｂ，ｐ６８９
（１９７８）」等で精密に計算されている。また、ＹＺ
−ニオブ酸リチウムについては、「R.V. Schmidt & L.
A. Coldren, IEEE Transactions on sonics and ultras
onics, vol.su-22. No.2, March 1975, p115-」の様に
スカラーポテンシャル近似による計算でもよい。

【００３０】この導波モードをもつ弾性表面波が導波路
より出力され、圧電基板上を伝搬する様子は、（８）式
と同様な積分方法で各波源の微小区間が導波路入口に導
波モードと同じ強度をもつときに、各測定点での弾性表
面波の速度、位相を計算することで得られる。図３は、
この様にして求められた弾性表面波の位相面に合わせた
入力電極を有する本発明の弾性表面波素子の部分拡大図
であり、特に櫛形入力電極を示す図である。図３におい
て、上記図１及び図２におけると同様の機能を有する部
材には同一の符号が付されているものもある。本実施例
では、中心周波数２００ＭＨｚにおいて、幅２λの導波
路から出力された弾性表面波の等位相面が曲率半径ｒ＝
１７１λ、中心角θ＝６．０°の円弧からどれ位ずれる
かを算出して補正することにより、入力電極１１の形状
を決定した。

【００３１】ところで、櫛形入力電極の電気的なインピ
ーダンスは、対になっている電極の交差している部分の
長さに比例し、電極の対数は帯域幅に反比例する。実施
例１〜実施例３で述べた様にして波面が計算できるの
で、電極の長さは一義的に決まる。例えば、ＹＺ−ニオ
ブ酸リチウムにおいては、中心周波数２００ＭＨｚ、帯
域幅４０ＭＨｚ、インピーダンス５０Ωとすると、電極
長（交差幅）約０．８ｍｍ、対数３．５程度となる。

【００３２】実施例１〜実施例３の櫛形入力電極は、こ
の様にして決まる電極長にあわせて作製されている。図
７は、実施例３で設計された櫛形入力電極で励振された
弾性表面波の強度を示す３次元グラフである。同図にお
いて、１１は、本発明の櫛形入力電極である。比較のた
め、本発明を適用しない単純な円弧形櫛形電極６１（ｒ
＝８３．３λ、θ＝１４°）で励振された弾性表面波の
強度を図６に示す。同図に示す例では、振幅が大きい場
所が１点に集中しないまま弾性表面波が広がってしまう
が、本発明の櫛形入力電極では、弾性表面波が中心付近
に集中し、櫛形入力電極から導波路への結合効率が向上
している。

【００３３】［実施例４］図４は、本発明による弾性表
面波素子の第４の実施例の部分拡大図であり、特に櫛形
入力電極を示す図である。図４において、１５−１６は
素子の中央線である。４１は電気信号を弾性表面波に変
換する櫛形入力電極であり、該電極４１の電極指は複数
の異なる交差幅を有している。

【００３４】櫛形入力電極４１では、電極指の交差して
いる部分のみで弾性表面波が励振される。上記実施例１
乃至３の様な櫛形入力電極では、入力電極各部の角度に
よって電気機械結合係数が異なるため、図９（ａ）の様
な振幅強度の弾性表面波が励振される。一方、導波路よ
り出力される弾性表面波の振幅強度は櫛形入力電極上で
図９（ｂ）の様な分布となる。

【００３５】本実施例では、櫛形入力電極は、導波路の
固有モードの振幅強度を持つ弾性表面波が導波路端面か
ら発せられ、入力電極部分でもつ強度分布（図９
（ａ））が、櫛形電極の各部分が角度に依存する電気機
械結合係数に比例した弾性表面波を発生した時に、上記
の強度分布（図９（ｂ））と合わない部分をなるべく補
償する様にアポタイズされている。本発明の図４の電極
近傍では、図９（ｃ）の様な振幅強度分布の弾性表面波
が励振され、図８に示す強度分布で弾性表面波が伝搬さ
れる。本実施例の様に導波モードが櫛形電極上で示す強
度分布に合わせて電極指の交差幅を変えることにより、
実施例３より更に結合効率が改善される。

【００３６】以上の実施例での櫛形入力電極の中心周波
数、帯域幅、電気的インピーダンスは具体的な数値を示
したが、これらは本発明を限定するものではない。

【００３７】また、本発明において、櫛形入力電極を図
１０に示す様なダブル電極とし、電極での弾性表面波の
反射を抑制することも可能である。図１０において、１
１１はダブル櫛形入力電極であり、１１３は電極パッド
であり、１１４は導波路である。

【００３８】更に、本発明の櫛形入力電極において、例
えば、図１１に示す様に、３相以上の電気信号を入力
し、弾性表面波を一方向性にのみ励起する、いわゆる一
方向性櫛形電極とすることも可能である。図１１におい
て、１２１は櫛形入力電極であり、１２３は電極パッド
であり、１２４は導波路である。この様にして一方向に
のみ弾性表面波を励振させることで、更に効率を向上さ
せることができる。

【００３９】以上の本発明実施例では、簡単のため、導
波モードの導波路端面における変化や、導波路から弾性
表面波が出力される時の位相変化を考慮していない計算
方法で説明したが、上記（３）〜（６）式と境界条件を
満たす有限要素法や境界要素法を用いた計算方法を用い
ることもできる。

【００４０】［実施例５］図１２は、以上説明した様な
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、１２０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１２０１より送信する。
送信された信号は、受信機１２１で受信され、復調され
る。受信機１２１は、アンテナ１２１１、高周波信号処
理部１２１２、同期回路１２１３、符号発生器１２１
４、拡散復調回路１２１５、復調回路１２１６により構
成される。アンテナ１２１１にて受信された受信信号は
高周波信号処理部１２１２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１２１３に入力される。

【００４１】同期回路１２１３は、本発明の実施例に記
載の弾性表面波素子（弾性表面波装置）１２１３１と、
符号発生器１２１４より入力される参照用拡散符号を変
調する変調回路と１２１３２と、弾性表面波装置１２１
３１から出力された信号を処理して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１
２１４に出力する信号処理回路１２１３３とを含んでな
る。

【００４２】弾性表面波素子１２１３１には高周波信号
処理部１２１２からの出力信号と変調回路１２１３２か
らの出力信号とが入力され、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１２１
４より変調回路１２１３２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
であるとすると、弾性表面波装置１２１３１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１２１３１の導波路上にて一致した
時に、相関ピークが出力される。

【００４３】信号処理回路１２１３３では、弾性表面波
装置１２１３１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１２１４に出力され
る。同期確立後、符号発生器１２１４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１２１５に
入力され、拡散変調される前の信号が復元される。

【００４４】拡散復調回路１２１５から出力される信号
は、いわゆる周波数変調、位相変調等の一般に使用され
ている変調方式により変調されている信号なので、当業
者に周知の復調回路１２１６により、データ復調がなさ
れる。

【００４５】［実施例６］図１３及び図１４は、以上説
明した様な弾性表面波素子を用いた通信システムのそれ
ぞれ送信機及び受信機の一例を示すブロック図である。
本実施例では、通信方式としてＣＤＭ（ＣｏｄｅＤｉ
ｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式を用い
ている。詳細を以下に述べる。

【００４６】図１３において、１３０１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、１３０２−１〜１３０２−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、１３０３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とを発生する拡散符号発生
器、１３０４は拡散符号発生器１３０３から出力される
同期専用拡散符号と乗算器群１３０２−１〜１３０２−
ｎのｎ個の出力とを加算する加算器、１３０５は加算器
１３０４の出力を送信周波数に変換するための高周波
段、１３０６は送信アンテナである。

【００４７】また、図１４において、１４０１は受信ア
ンテナ、１４０２は高周波信号処理部、１４０３は送信
側の拡散符号とクロックに対する同期を補足し維持する
同期回路、１４０４は同期回路１４０３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、１４０５は拡散符号発生器
１４０４より出力されるキャリア再生用拡散符号と高周
波処理信号部１４０２の出力から搬送波信号を再生する
キャリア再生回路、１４０６はキャリア再生回路１４０
５の出力と高周波信号処理部１４０２の出力と拡散符号
発生器１４０４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、１４０
７はベースバンド復調回路１４０６の出力であるｎ個の
並列復調データを並直列変換するための並直列変換器で
ある。

【００４８】上記構成において、送信側では、先ず、入
力されたデータが直並列変換器１３０１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、拡散符号発生器の１３０３は、（ｎ＋１）個の符号
同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、前記並列データによって変調されず直接
加算器１３０４に入力される。残りのｎ個の拡散符号
は、乗算器群１３０２−１〜１３０２−ｎにてｎ個の並
列データにより変調され加算器１３０４に入力される。
加算器１３０４は、入力された（ｎ＋１）個の信号を線
形に加算し、加算されたベースバンド信号を高周波段１
３０５に出力する。該ベースバンド信号は、続いて高周
波段１３０５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１３０６より送信される。

【００４９】受信側では、受信アンテナ１４０１で受信
された信号は、高周波信号処理部１４０２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１４０３に入力される。同期回
路１４０３は、本発明の実施例に記載の弾性表面波素子
（弾性表面波装置）１４０３１と、符号発生器１４０４
より入力される参照用拡散符号を変調する変調回路１４
０３２と、弾性表面波装置１４０３１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１４０４に出力する信号処
理回路１４０３３とを含んでなる。弾性表面波素子１４
０３１には高周波信号処理部１４０２からの出力信号と
変調回路１４０３２からの出力信号とが入力され、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１４０４より変調回路１４０３２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であるとすると、弾性表
面波装置１４０３１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１４
０３１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１４０３３では、弾性表面波装置１
４０３１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１４０４に出力される。
同期確立後、拡散符号発生器１４０４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１４０５に入力される。
キャリア再生回路１４０５では同期専用拡散符号ＰＮ０
により高周波信号処理部１４０２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１４０５の構成には、例えば位
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。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。再生された搬送波は、ベースバンド
復調回路１４０６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１４０２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１４０４の出力である
拡散符号群の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１４０７にて
直列データに変換され出力される。

【００５０】通信方式としてＣＤＭ方式を用いることに
より、複数のデータを束ねて伝送することができ、伝送
容量を大きくすることができる。

【００５１】また、本実施例は２値変調の場合である
が、直交変調等の他の変調方式でもよい。

【００５２】

【発明の効果】以上述べた様に、本発明によれば、圧電
基板上を伝搬する弾性表面波の速度の角度依存性に対応
した形状の入力電極形状となすことにより、弾性表面波
を狭い範囲に集中させ高い結合効率を得ることができ
る。特に、物理的非線形効果を利用したコンボルバで
は、出力が２つの弾性表面波の積に比例し、出力効率は
導波路（出力電極）の両端と入力電極との間の結合効率
の２乗に比例しているので、導波路と入力電極との間の
結合効率の改善の影響は大きい。

【００５３】また、本発明の弾性表面波素子を信号受信
機もしくは通信システムに用いることにより、効率よく
通信を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の弾性表面波素子の部分拡大図であ
る。

【図２】実施例２の弾性表面波素子の部分拡大図であ
る。

【図３】実施例３の弾性表面波素子の部分拡大図であ
る。

【図４】実施例４の弾性表面波素子の部分拡大図であ
る。

【図５】金属薄膜を圧電基板に蒸着した導波路を伝搬す
る弾性表面波の固有モードを示す図である。

【図６】櫛形入力電極で励振された弾性表面波の強度を
示す３次元グラフである。

【図７】櫛形入力電極で励振された弾性表面波の強度を
示す３次元グラフである。

【図８】櫛形入力電極で励振された弾性表面波の強度を
示す３次元グラフである。

【図９】櫛形入力電極で励振される弾性表面波の振幅強
度を示す図である。

【図１０】実施例３の入力電極をダブル電極とした部分
拡大図である。

【図１１】実施例３の入力電極を一方向性電極とした部
分拡大図である。

【図１２】本発明の弾性表面波素子を用いた信号受信機
及び通信システムの構成図である。

【図１３】実施例６の通信システムの送信機の構成図で
ある。

【図１４】実施例６の通信システムの受信機の構成図で
ある。

【図１５】ＹカットＺ方向伝搬のニオブ酸リチウムの伝
搬方向と伝搬速度との関係を示す図である。

【図１６】従来の弾性表面波素子の一例を示す概略図で
ある。

【符号の説明】

１１，４１櫛形入力電極１２，２２，３２波面１３電極パッド１４，２４，３４導波路（出力電極）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者望月規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

【特許請求の範囲】

【請求項１】異方性圧電基板上に入力電極を設けて弾
性表面波を発生させ該弾性表面波を集中させて導波路に
結合させる弾性表面波素子において、入力電極は、前記
異方性圧電基板上を弾性表面波が伝搬するときの伝搬方
向による弾性表面波の速度の角度依存性に対応した形状
を有することを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項２】入力電極が、導波路から放出された弾性
表面波の等位相面に少なくとも近似的に等しい形状を有
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。
【請求項３】入力電極が、導波モードの強度分布を有
する弾性表面波が導波路より放出される時の該弾性表面
波の等位相面に少なくとも近似的に等しい形状を有する
ことを特徴とする、請求項１に記載の弾性表面波素子。
【請求項４】入力電極が、導波モードの弾性表面波が
導波路より放出された時に入力電極上で示す強度分布に
合わせてアポタイズされていることを特徴とする、請求
項３に記載の弾性表面波素子。
【請求項５】入力電極のインピーダンスが、該入力電
極への入力回路のインピーダンスに整合していることを
特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の弾性表
面波素子。
【請求項６】入力電極が櫛形電極であることを特徴と
する、請求項１乃至５のいずれかに記載の弾性表面波素
子。
【請求項７】櫛形電極がダブル電極であることを特徴
とする、請求項６に記載の弾性表面波素子。
【請求項８】櫛形電極が１方向性を有することを特徴
とする、請求項６に記載の弾性表面波素子。
【請求項９】異方性圧電基板上に入力電極を設けて弾
性表面波を発生させ該弾性表面波を導波路に集中して結
合させる弾性表面波素子の入力電極の設計方法であっ
て、前記異方性圧電基板上を弾性表面波が伝搬するとき
の伝搬方向による該弾性表面波の速度の角度依存性を算
出し、該算出した角度依存性に対応して入力電極の形状
を決定することを特徴とする、弾性表面波素子の入力電
極の設計方法。
【請求項１０】弾性表面波を導波路より放出させた時
の該弾性表面波の等位相面を算出することにより前記角
度依存性を算出することを特徴とする、請求項９に記載
の弾性表面波素子の入力電極の設計方法。
【請求項１１】導波モードの強度分布を有する弾性表
面波を導波路より放出させた時の該弾性表面波の等位相
面を算出することにより前記角度依存性を算出すること
を特徴とする、請求項９に記載の弾性表面波素子の入力
電極の設計方法。
【請求項１２】コンボリューション信号発生のために
請求項１乃至８のいずれかに記載の弾性表面波素子を用
いることを特徴とする信号受信機。
【請求項１３】コンボリューション信号発生のために
請求項１乃至８のいずれかに記載の弾性表面波素子を用
いることを特徴とする通信システム。