JPH09153754A

JPH09153754A - 弾性表面波変換器及びそれを用いた弾性表面波コンボルバと受信機と通信システム

Info

Publication number: JPH09153754A
Application number: JP8250237A
Authority: JP
Inventors: Akane Yokota; あかね横田; Akira Torisawa; 章鳥沢; Kouichi Egara; 光一江柄; Takahiro Hachisu; 高弘蜂巣; Akihiro Koyama; 晃広小山; Tadashi Eguchi; 正江口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-09-27
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 1997-06-10
Also published as: US6020672A

Abstract

(57)【要約】【課題】電気信号ー弾性表面波の変換を行なう弾性表
面波変換器において周波数特性を改善する。【解決手段】同時に信号が入力される１つ以上の電極
指から成る電極グループを複数有し、１つの電極グルー
プにおいてある信号により励起された弾性表面波のうち
の少なくとも１つが他の電極グループの電極指の１つに
到達したときに前記信号を該他の電極グループにその電
極指の位置によって決定される時間遅延を持たせて入力
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、電気信号を弾性表
面波に変換する弾性表面波変換器に関する。特に周波数
帯域制限を低減した弾性表面波変換器に関する。また周
波数帯域制限を低減すると同時に励振した弾性表面波を
一方向に伝播させることができる一方向性を有する弾性
表面波変換器に関する。またそれらの弾性表面波変換器
を用いた弾性表面波コンボルバ、及びそれを用いた受信
機と通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、弾性表面波（ＳＡＷ）デバイス
はＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａＯ₃、水晶などの圧電性を有
する基板上に形成した交差指電極（ＩＤＴ：Interdigit
al transducer）に電界を印加して結晶がひずむ圧電効
果を利用した信号発生や、それとは逆の圧電効果を利用
した信号検出を行う。このＩＤＴの構成例を図８に示
す。図において、１は入力端子、２はアース電極、３は
圧電基板であり、圧電基板３は圧電物質そのものからな
る圧電基板でも、非圧電基板上に圧電物質を形成した圧
電基板でもよい。ここで入力端子１から入力される信号
によって弾性表面波が励起される。

【０００３】図８に記載のＩＤＴでは、ＩＤＴの両方向
（図における右方向と左方向）に弾性表面波が進行する
ため、片方の弾性表面波のみを使う構成では、ロスが生
じてしまう。よってＩＤＴを入力側変換器や出力側変換
器として用いる弾性表面波デバイスでは、挿入損失をで
きるだけ小さくするために、入力側変換器や出力側変換
器に、一方向性変換器や反射器内蔵変換器、反射アレイ
等を用いる場合がある。“テレビジョン第３０巻第６号
（１９７６）第４５８頁から第４５９頁に一方向性変換
器の例が示されている。

【０００４】図７は９０度移相器を用いた一方向性変換
器の一例を示す図である。図において、３０，３１，３
２，３３それぞれは、信号が入力される電極指を３本含
んでおり、該各電極指の幅及び隣接アース電極とのスペ
ース幅がλ／４（λは中心動作周波数における弾性表面
波の波長）である電極グループであり、３４及び３６は
電極幅λ／２のアース電極であり、３５は電極幅λのア
ース電極であり、３７及び３８は各電極指に接続された
バスバーであり、３９は９０度移相器である。

【０００５】図７において、入力端子１から９０度移相
器３９を経てバスバー３８を介して電極グループ３１，
３３に入力される信号は、ＩＤＴが励起する弾性表面波
の中心周波数において、電極グループ３０，３２に入力
される信号と９０度位相差を持つ。したがって、図７に
おいて、右側に進行する弾性表面波は各電極グループに
おいて位相条件が合い、一方左側に進行する弾性表面波
は隣接する電極グループで位相が合わないため、一方向
性変換器を実現できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般にＩＤＴにおいて
は、位相条件を合わせる必要があるため、信号の周波数
帯域に制限を受ける。

【０００７】本発明は、弾性表面波変換器における周波
数帯域の制限を緩和することを目的とする。またこれに
より入力する信号として位相変調された信号を用いると
きに生じる高周波信号のなまりを低減することを目的と
する。また更に周波数制限を緩和すると同時に一方向性
を実現した弾性表面波変換器を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願発明の発明者は鋭意
努力の末、１つの入力信号（入力信号の１パルス）によ
って１つの電極指において励起される弾性表面波をここ
で単位弾性表面波として定義したとき、上記周波数帯域
の制限は、ある１つのパルスであるパルスＡによって、
同時、もしくはほぼ同時に励起される単位弾性表面波が
多数存在することによって生じるものであることに着目
し、その数を減らすことによって帯域制限を緩和できる
ことを見出した。

【０００９】本発明においては、ある１つのパルスによ
って励起される複数の単位弾性表面波が互いに重なるよ
うに、入力する信号に遅延を与える。すなわちあるパル
スＡが第１及び第２の２つの電極指に同時に入力される
とパルスＡに対応した２つの単位弾性表面波が、２つの
電極指の間隔による帯域制限を受けてしまうが、あるパ
ルスＡをまず第１の電極指に入力し、それにより励起さ
れた第１の単位弾性表面波が別の第２の電極指に到達し
たときに該第２の電極指にパルスＡを入力することによ
り、第１の単位弾性表面波と第２の単位弾性表面波は、
それぞれ第２及び第１の電極指による帯域制限を受ける
ことなく重なり合うため周波数特性は改善される。

【００１０】また入力する信号として位相変調された信
号（位相の反転により情報をあらわす信号）を用いる場
合において、あるパルスＡが同時に第１及び第２の２つ
の電極指に入力され、第１の電極指においてパルスＡに
より励起された第１の単位弾性表面波が第２の電極指に
到達したときにパルスＢが第２の電極指に入力される
（第１の電極指にも入力される）ことを考えると、パル
スＡとパルスＢの間で位相が反転していると第１の単位
弾性表面波は第２の電極指では打ち消されてしまい、そ
れにより信号がなまってしまう。それに対してあるパル
スＡをまず第１の電極指に入力し、それにより励起され
た第１の単位弾性表面波が別の第２の電極指に到達した
ときに該第２の電極指にパルスＡを入力することによ
り、第１及び第２の電極指で同じパルスＡで１つの単位
弾性表面波を励起することになり、信号のなまりは小さ
くなる。

【００１１】本発明の弾性表面波変換器は、上記の考え
に従って以下のように構成されている。

【００１２】圧電基板上に形成される弾性表面波変換器
であって、前記圧電基板上に設けられ、電気信号を弾性
表面波に変換する櫛形電極と、該櫛形電極に電気信号を
入力する入力手段とを有しており、前記櫛形電極は、ほ
ぼ同時に第１の信号が入力される１本以上の電極指をそ
れぞれ有する第１及び第２の電極グループを有してお
り、前記入力手段は、前記第１の電極グループの前記１
本以上の電極指に前記第１の信号を入力する第１の入力
手段と、前記第１の電極グループの前記１本以上の電極
指において前記第１の信号により励起された弾性表面波
の内の少なくとも１つが前記第２の電極グループの前記
１本以上の電極指のうちの１つに到達したときに前記第
２の電極グループの前記１本以上の電極指に前記第１の
信号を入力する第２の入力手段とを有していることを特
徴とする。

【００１３】また前記１本以上の電極指の数がｎ本であ
り、前記第１及び第２の電極グループそれぞれにおける
前記ｎ本の電極指の位置関係を同じにするときは、以下
の条件を満たすようにすればよい。

【００１４】前記第１及び第２の電極グループの中心間
距離はｍλであり、前記第２の入力手段は前記第１の入
力手段が前記第１の電極グループに入力した信号よりも
ｋＴ遅れた信号を前記第２の電極グループに入力するも
のである。

【００１５】ここで、ｎは１以上の整数、ｍはｎ以上の
整数もしくは半整数、λは前記櫛形電極が励起する弾性
表面波の中心周波数の波長、ｋは１以上ｍ以下の整数も
しくは半整数、Ｔは前記櫛形電極が励起する弾性表面波
の中心周波数の周期、である。

【００１６】以上の条件を満たすとき、更に、前記ｋが
ｍと等しい様にすることにより、第１の電極グループで
励起されたｎ個の単位弾性表面波が第２の電極グループ
のｎ本の電極指に到達したときに第２の電極グループに
該ｎ個の単位弾性表面波に対応した信号が入力されるた
め、最も好適である。

【００１７】また弾性表面波変換器に一方向性を持たせ
るためには、前記１本以上の電極指の数がｎ本であり、
前記第１及び第２の電極グループそれぞれにおける前記
ｎ本の電極指の位置関係を同じにし、以下の条件を満た
すようにすると簡便に設計でき好適である。

【００１８】前記第１及び第２の電極グループの中心間
距離は（ｍ＋１／４）λであり、前記第２の入力手段は
前記第１の入力手段が前記第１の電極グループに入力し
た信号よりも（ｋ＋１／４）遅れた信号を前記第２の電
極グループに入力するものである。この時もｋとｍを等
しくすると好適である。

【００１９】また、ａを自然数として、電極グループ間
の中心間距離を（ｍ＋１／ａ）λ、信号の遅延を（ｋ＋
１／ａ）Ｔとすることもできる。ただし、ａは４とする
のが最も好適である。

【００２０】また本発明において、電極指幅、電極指の
間隔であるスペース幅、アース電極の幅等は位相条件を
満たすように適宜設定できるものである。

【００２１】また上記櫛形電極は、入力される信号に対
して基準となる電位を与える基準電極を有する。基準電
極とは例えばアース電極である。この基準電極は、前記
１本以上の電極指の数が２本以上のとき、該２本以上の
電極指の間に配置されたり、前記第１及び第２の電極グ
ループの間に配置されたりする。また基準電極はミアン
ダライン状に配置されたりする。

【００２２】また前述したように本発明は位相変調され
た信号を弾性表面波に変換する際に特に好適である。

【００２３】また本発明の弾性表面波変換器は、種々の
弾性表面波デバイスに適用でき、良好な周波数特性を実
現できるが、特に本願の実施形態３では弾性表面波コン
ボルバに適用した構成を示している。本発明の弾性表面
波変換器を弾性表面波コンボルバに適用するときは、弾
性表面波コンボルバの２つの入力用電極として用いる。
コンボルバにおいては、その出力は２つの入力信号の大
きさに比例するため、２つの入力用電極のうちの１つが
一方向性を有していると、一方向性を有さない入力用電
極を用いるのに比べて、理想的には２倍の出力が得ら
れ、２つの入力用電極の両方に用いると、理想的には４
倍の出力が得られる。

【００２４】またこの弾性表面波コンボルバをスペクト
ラム拡散信号の同期検出に用いた受信機及びこの受信機
を用いた通信システムによって、同期検出を確保し、通
信の信頼性と安定性に寄与している。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、各実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。

【００２６】［実施形態１］本実施形態では、周波数特
性を改善すると同時に一方向性を実現した弾性表面波変
換器の例を示す。

【００２７】図１に本実施形態による弾性表面波変換器
の構成例を示す。図１において、１は入力端子、２は設
置するアース端子、３はＹカットＺ伝搬ニオブ酸リチウ
ムなどの圧電基板、４，５，６それぞれは電極グループ
である。ここで電極グループとは、ある１つの信号（パ
ルス）がほぼ同時に（電極パターン、配線の取り回し等
による信号経路長の違いなどによる無視できる遅延は許
容する）入力されるｎ個の電極指、及び該電極指に入力
される信号に対して基準となる電位を与える電極（アー
ス電極）から構成される。ｎは１以上の整数である。こ
こで位相条件により、ｎが２以上であるときは、前記ｎ
個の電極指は、ある電極指の中心から他の電極指の中心
までの距離が、この櫛形電極が励起する弾性表面波の中
心周波数の波長λもしくはその整数倍となるように設け
られる。本実施形態ではｎが３であり、電極指の幅はλ
／４であり、λ／４の幅のアース電極を、信号が入力さ
れる３本の電極指の間それぞれに設けている。電極指と
アース電極とのスペース幅はλ／４である。

【００２８】また、１２および１４は電極幅λ／４のア
ース電極、１３は電極幅３λ／４のアース電極であり、
ジグザグのミアンダライン形状に配置される。これらの
電極グループ４〜７やアース電極１２〜１４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３の表面上に直接形成され
る。圧電基板３は圧電物質その物で形成されたもので
も、非圧電物質の上に圧電物質を形成したものでもよ
い。

【００２９】また、９，１０，１１は該電極グループ４
〜７に入力する信号に遅延を与えるための遅延回路であ
る。遅延回路１１は電極グループ４に入力される信号対
して電極グループ５に入力する信号に遅延を与える回路
で、遅延時間（３＋１／４）Ｔ（Ｔは基本周波数におけ
る弾性表面波の周期）は、電極グループ４と電極グルー
プ５の中心間距離（３＋１／４）λを弾性表面波が伝搬
する時間に等しい。遅延回路９，及び１０の遅延時間も
同様にして決定される。

【００３０】電極グループ４，５及びアース電極１２で
構成される電極と、電極グループ６，７及びアース電極
１４で構成される電極の構造は同様なので、ここでは、
電極グループ４，５及びアース電極１２で構成される電
極を例にとって説明する。

【００３１】ここで便宜上、電極グループ４から電極グ
ループ５に向かう方向をｘ方向、電極グループ５から電
極グループ４に向かう方向を−ｘ方向とし、信号入力端
子１に入力される信号ｆを、ｆ＝ｓｉｎωｔとして、以下に説明する。なお、ωは伝搬する弾性表面
波の角周波数である。

【００３２】電極グループ４には、ｆ_a＝ｓｉｎωｔ＝ｆの信号が入力され、電極グループ５にはｆ_b＝ｓｉｎω｛ｔ−（３＋１／４）｝の信号が入力される。弾性表面波の伝搬速度をｖとする
と、ｘ方向では、電極グループ４の中心から弾性表面波
の伝搬方向に距離ｄだけ離れた位置Ｄでの弾性表面波の
振幅Ｆは、Ｆ＝ｓｉｎω（ｔ−ｄ／ｖ）＋ｓｉｎω［ｔ−（３＋１／４）Ｔ−｛ｄ／ｖ−（３＋１／４）Ｔ｝］＝２ｓｉｎω（ｔ−ｄ／ｖ）＝２ｆとなる。つまり、位置Ｄでは、振幅が入力信号の２倍
で、１つの電極グループから励起される弾性表面波の周
波数と同等の周波数をもった弾性表面波が観察される。

【００３３】一方、電極グループ４の中心から弾性表面
波の伝搬方向に距離ｄ’だけ離れた、−ｘ方向における
位置Ｄ’での弾性表面波の振幅Ｆ’は、Ｆ’＝ｓｉｎω（ｔ＋ｄ’／ｖ）＋ｓｉｎω［ｔ−（３＋１／４）Ｔ−｛−ｄ’／ｖ＋（３＋１／４）Ｔ｝］＝２ｓｉｎω｛ｔ＋ｄ’／ｖ−（３＋１／４）Ｔ｝ ×ｃｏｓω（３＋１／４）Ｔとなる。

【００３４】同様にして、電極グループ４と電極グルー
プ６、及び電極グループ５と電極グループ７の間には遅
延回路９及び１０によって電極グループ４と６、５と７
の間の中心間距離７λ（λ＝ｖ×Ｔ）を弾性表面波が伝
搬する時間と等しい時間遅延７Ｔが与えられているの
で、電極グループ４〜７で励振され、ｘ方向に進む弾性
表面波は位相が一致して強め合う。

【００３５】ここで、電極グループ４と電極グループ６
間の中心間距離７λは、電極グループ４の中心からアー
ス電極１２間での距離３λ／２と、アース電極１２の幅
λ／４とスペース幅λ／４と、電極グループ５の幅３λ
と、アース電極１３の幅３λ／４とスペース幅λ／４
と、スペースから電極グループ６の中心までの距離３λ
／２とから求められる。電極グループ５と電極グループ
７間の中心距離も同様に求められる。

【００３６】従って、ＩＤＴ全体、ｘ方向に進む弾性表
面波は位相が一致して強め合う。この時の周波数特性
は、一つの電極グループから励起される弾性表面波の周
波数特性に等しいので、広い周波数範囲に亘って良好な
一方向性を得ることができる。

【００３７】本実施形態では、３対の電極指対からなる
電極グループ４つを用いた弾性表面波変換器を示した
が、対数や電極グループの数は上記実施形態に限られる
ことはない。

【００３８】すなわち、本実施形態を一般化すれば、電
極グループ内で同時に信号を供給される電極指ｎ（ｎ≧
１）個からなる電極グループを基本単位として、２つの
電極グループの中心間距離が、（ｍ＋１／４）λ（λは
基本動作周波数における弾性表面波の波長、またｍは１
≦ｎ≦ｍである）となるよう配置し、電極グループに
は、２つの電極グループの中心間距離（ｍ＋１／４）λ
を弾性表面波が伝搬する時間に等しい時間遅延量を与え
ることで、一般化できる。

【００３９】また、電極指としてダブル電極をもちいて
もよい。電極指をダブルとすることで、電極内での弾性
表面波の反射を低減することができる。すなわち、上記
した電極グループ内で同時に信号を供給されるｎ個の電
極指とは、ｎ個の電極指それぞれがダブル電極となって
いる場合も含むんでいる。

【００４０】また、本発明に用いる圧電基板は、LiNbO₃
に限らず、例えば、LiTaO₃, Bi₁₂SiO₂, Bi₁₂GeO₂, 水
晶などの圧電基板や、非圧電基板上に ZnO 薄膜などを
形成した圧電性基板であってもよい。

【００４１】この実施形態では、最初の電極グループで
ある電極グループ４において、あるパルスＡによって３
つの電極指で励起された３つの単位弾性表面波Ａが、電
極グループ５の３つの電極指に到達したときに、電極グ
ループ５の３つの電極指に前記パルスＡを入力し、電極
グループ６，７においても同様に単位弾性表面波Ａが到
達したときにパルスＡが電極指に入力されるようにする
ことにより、各電極グループにおいて、パルスＡにより
励起される３つの単位弾性表面波は重なるので、帯域制
限は１つの電極グループによって受ける制限と同等であ
る。

【００４２】しかしながら、本発明の効果は、この構成
によってのみ得られるものではない。例えば、電極グル
ープ４において励起された３つの単位弾性表面波Ａの内
の１つが、電極グループ５の一番手前の電極指に到達し
たときに電極グループ５にパルスＡが供給されるように
すると、２つの電極指グループにおいてパルスＡにより
励起される単位弾性表面波の内の１つが重なり、従来例
の場合と比較すると周波数特性を改善できる。

【００４３】これを一般化すると以下のようになる。

【００４４】２つの電極グループの中心間距離が、（ｍ
＋１／４）λのとき、該２つの電極グループに供給する
信号の遅延量は、（ｋ＋１／４）Ｔであり、１≦ｋ≦ｍ
である。ｍ，ｋとしては整数に限らず、例えば0.5，1.
5，2.5，3.5，4.5，……などの半整数であってもよい。

【００４５】また上記実施形態では、各電極グループと
して同じ構造のもの、すなわち各電極グループ内でのｎ
個の電極指が同じ間隔で並んでいる例を示した。しかし
ながら本発明はその構成に限るものではない。すなわち
本発明においては、各電極グループ内で位相条件を満た
していればよく、かつある電極グループで励起された単
位弾性表面波のうちの少なくとも１つが他の電極グルー
プの電極指に到達したときに該電極グループに該単位弾
性表面波を励起したものと同じ信号が入力されるように
なっていればよい。

【００４６】また本発明の弾性表面波変換器における遅
延回路としては、弾性表面波デバイスによる遅延回路も
考えられるが、損失や周波数特性を考慮すると、コイル
による遅延回路を用いるのが好適である。

【００４７】［実施形態２］上記実施形態では、本発明
を適用するもっとも好適な例として一方向性を有する弾
性表面波変換器の構成を説明した。この実施形態では、
一方向性を有さない弾性表面波の構成例を示す。

【００４８】図３が本実施形態の弾性表面波変換器の該
略図である。図３においては、８４，８５，８６，８７
がそれぞれ信号が入力される３本の電極指を有する電極
グループである。電極指の幅はλ／４であり、λ／４の
幅のアース電極を、信号が入力される３本の電極指の間
にそれぞれに設けている。電極指とアース電極とのスペ
ース幅はλ／４である。実施形態１と同様に、アース電
極はミアンダライン状に配置される。実施形態１と比べ
て本実施形態では一方向性を与えるための位相差を考慮
する必要がないため、電極グループ間のアース電極の幅
もλ／４である。８１，８２，８３は各電極グループに
入力する信号に遅延を与えための遅延回路である。本実
施形態においては、ある電極グループで励起された３つ
の単位弾性表面波が隣接する電極グループの３本の電極
指と重なるのは３Ｔ後であり、その分の遅延を与えるた
め、８２は３Ｔ遅延回路、８１，８３は６Ｔ遅延回路と
なっている。

【００４９】これを実施形態１に倣い一般化すると以下
のようになる。２つの電極グループの中心間距離が、ｍ
λのとき、該２つの電極グループに供給する信号の遅延
量は、ｋＴであり、１≦ｎ≦ｍ、１≦ｋ≦ｍである。
ｍ，ｋとしては整数に限らず半整数でもよい。

【００５０】また実施形態１でも説明したように各電極
グループの構成として同一なものを用いる必要はなく、
各電極グループの構成が異なっているときでも、各電極
グループ内で位相条件を満たしており、かつある電極グ
ループで励起された単位弾性表面波のうちの少なくとも
１つが、他の電極グループの電極指に到達したときに該
電極グループに該単位弾性表面波を励起したものと同じ
信号が入力されるようになっていればよい。

【００５１】［実施形態３］図２は実施形態１の弾性表
面波変換器を弾性表面波デバイスの一つである弾性表面
波コンボルバに応用した例を示す該略図である。図２に
おいて、２０，２１は本発明による弾性表面波変換器
で、弾性表面波の伝搬方向が対向するよう配置され、入
力用電極として用いられる。２２，２３は信号入力端
子、２４は出力電極、２５は出力端子、３はたとえばＹ
カットＺ伝搬ニオブ酸リチウムからなる圧電基板であ
る。また、９，１０はグループ間のＩＤＴに遅延信号を
与えるための遅延時間７Ｔcの遅延回路、１１は該グル
ープ内のＩＤＴに遅延信号を与えるための遅延時間（３
＋１／４）Ｔの遅延回路である。これらの入出力電極
は、アルミニウムなどの金属導電性材料などを用いて作
製され、通常フォトリソグラフィー技術を用いて圧電基
板３の表面上に直接形成される。

【００５２】このような構成の弾性表面波装置におい
て、信号入力端子２２，２３に入力された搬送角周波数
ωの電気信号は、入力用電極２０，２１によって弾性表
面波に変換され、出力電極２４の方向にそれぞれ伝搬し
てゆく。そして、出力電極２４がΔＶ／Ｖ導波路として
作用するため、弾性表面波は出力電極２４内（導波路）
に閉じこめられながら圧電基板３上をお互いに逆方向に
伝搬する。そして出力電極２４上で上記２つの弾性表面
波がぶつかり、圧電基板３の物理的非線形効果により２
ωのコンボリューション信号として出力端子２５から取
り出される。

【００５３】ここでΔＶ／Ｖ導波路は、基板表面を電気
的に短絡することにより自由表面よりも弾性表面波の伝
搬速度を低下させ、短絡部分に弾性表面波を閉じこめよ
うとするものである。

【００５４】入力用電極に一方向性変換器を用いること
で、入力電気信号を効率よく弾性表面波に変換して出力
電極に集中させることにが可能となり、コンボリューシ
ョン効率を向上させることができる。

【００５５】さらに、本発明の一方向性変換器で励振さ
れる弾性表面波は広帯域な周波数特性を持っているの
で、この一方向性変換器を入力電極として用いること
で、広帯域な特性を持ったコンボルバが実現できる。

【００５６】本実施形態では、３対の電極指対からなる
電極グループ４つを用いた弾性表面波変換器を示した
が、対数や電極グループの数は上記実施形態と異なって
いてもよい。また、電極指としてダブル電極を用いても
よい。電極指をダブル電極とすることで、電極内での弾
性表面波の反射を低減することができる。

【００５７】また、概略円弧型ＩＤＴを用いて弾性表面
波変換器を構成してもよい。入力電極の形状を概略円弧
型とすることで、ＩＤＴで励起した弾性表面波をより効
率良く導波路に集中させることが可能となる。

【００５８】また、本発明に用いる圧電基板は、Ｙカッ
トＺ伝搬ニオブ酸リチウム圧電LiNbO₃ に限らず、例え
ば、LiTaO₃, Bi₁₂SiO₂, Bi₁₂GeO₂, 水晶などの圧電基板
や、非圧電基板上に ZnO 薄膜などを形成した圧電性基
板であってもよい。

【００５９】〔実施形態４〕図４は、以上説明したよう
な弾性表面波変換器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、４０は送信機を示す。
送信機４０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４０１より送信する。

【００６０】送信された信号は、受信機４１で受信され
復調される。受信機４１は、アンテナ４１１、高周波信
号処理部４１２、同期回路４１３、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。
アンテナ４１１で受信された受信信号は、高周波信号処
理部４１２で適当にフィルタリングおよび増幅され、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
号に変換されて出力される。該出力信号は同期回路４１
３に入力される。同期回路４１３は、本発明の上記実施
形態に記載した弾性表面波装置４１３１と符号発生器４
１４より入力される参照用拡散符号を変調する変調回路
４１３２と、弾性表面波装置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およびク
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。

【００６１】弾性表面波装置４１３１には高周波信号処
理部４１２からの出力信号と変調回路４１３２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４１４から変調回
路４１３２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
表面波装置４１３１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４
１３１の導波路上で一致した時に相関ピークが出力され
る。この弾性表面波装置４１３１に上記実施形態２で説
明した相互に一方向性の弾性表面波装置を用いること
で、希望信号の１つである相関ピークの大きな信号を得
ることができる。

【００６２】また、４１３１信号処理回路４１３３で
は、弾性表面波装置４１３１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４１４
に出力される。いわゆるＰＬＬループを組んだ符号発生
器４１４、変調回路４１３２、弾性表面波装置４１３
１、及び信号処理回路４１３３によって高周波信号処理
部４１２からの出力信号と同期を確立し、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。

【００６３】この拡散符号は拡散復調回路４１５に入力
され、送信側で拡散変調される前の信号が復元される。
拡散変調回路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、復調回路４１６によりデータ復調がなさ
れる。

【００６４】〔実施形態５〕図５、図６は、以上説明し
たような弾性表面波変換器及び弾性表面波装置を用いた
通信システムの送信機および受信機の一例を示すブロッ
ク図である。図５に示す送信機において、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、５０３はｎ個のそれぞれ異なる拡散符号ＰＮ
１〜ｎと同期専用の拡散符号ＰＮ０を発生する拡散符号
発生器、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ＰＮ１
〜ｎとを乗算する乗算器群、５０４は拡散符号発生器５
０３から出力される同期専用拡散符号ＰＮ０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５０４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。

【００６５】また、図６に示す受信機において、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維持
する同期回路、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ＰＮ１〜ｎ及び参照用
拡散符号ＰＮ０を発生する拡散符号発生器、６０５は拡
散符号発生器６０４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ＰＮ
１〜ｎ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。

【００６６】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は符号周期が同一で、ｎ＋１個のそれ
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５０４に入力さ
れる。残りのｎ個の拡散符号ＰＮ１〜ｎは乗算器群５０
２−１〜ｎにてｎ個の並列データによって乗算・変調さ
れ、加算器５０４に入力される。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。

【００６７】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で適当にフィルタリ
ングおよび増幅され、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。該出
力信号は同期回路６０３に入力される。同期回路６０３
は本発明の上記実施形態に記載の弾性表面波装置６０３
１と符号発生器６０４より入力される参照用拡散符号を
変調する変調回路６０３２と弾性表面波装置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。

【００６８】弾性表面波装置６０３１には上記第３の実
施形態で説明した弾性表面波装置が採用され、高周波信
号処理部６０２からの出力信号と変調回路６０３２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６０４から
変調回路６０３２に入力される参照用拡散符号ＰＮ０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
た符号とすると、弾性表面波装置６０３１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６０３１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６０３３で
は、弾性表面波装置６０３１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ＰＮ０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６０４に出力される。上記でいわゆるループ回路に
よって同期確立後、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ＰＮ０〜ｎを発生する。

【００６９】なお、本発明による上記弾性表面波装置６
０３１により高出力のコンボリューション出力を得るこ
とが可能となり、参照用拡散符号ＰＮ０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
り出す際、相関ピーク出力レベルと位相が明確であるの
で、同期を取る場合の収束時間を短縮し、また正確な復
調を可能とする。

【００７０】上記拡散符号発生器６０４の出力の符号群
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もしくは中間周波数帯に変換さ
れた受信信号を逆拡散し、送信周波数帯もしくは中間周
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ＰＮ０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
によって帯域通過フィルタから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。

【００７１】キャリア再生回路６０５で再生された搬送
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の再
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。

【００７２】本実施形態で、本発明による弾性表面波変
換装置を内蔵した弾性表面波装置を採用したことによ
り、同期回路６０３でのコンボリューション効率を高く
することができ、同期確立の時間も速くなり、確実な同
期信号を得ることができ、多大な利点を発揮することが
できる。

【００７３】なお、本実施形態は２値変調の場合につい
て説明したが、直交変調など、他の変調方式でもよい。

【００７４】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれ
ば、弾性表面波変換器を構成するＩＤＴに、ＩＤＴの位
置によって決定される時間遅延を持った信号をそれぞれ
のＩＤＴに与えることにより、広い周波数範囲で良好な
一方向性を持つ弾性表面波変換器を実現することができ
る。

【００７５】かかる弾性表面波変換器をコンボルバとし
てコンボリューション信号を得る弾性表面波装置に適用
することにより、ハイレベルのコンボリューション出力
信号を得ると共に、弾性表面波の反射波による影響を削
減できる。

【００７６】さらに、この弾性表面波装置を通信システ
ムに利用することで、信頼性の高い復調信号を得ること
ができると共に、特にスペクトラム拡散（ＳＳ）通信シ
ステムにその高周波信号と符号発生器からの参照用拡散
信号を変調した信号とから高レベルの相関ピークを有す
るコンボリューション信号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施形態１の弾性表面波変換器の
構成を示す図である。

【図２】本発明による実施形態２の弾性表面波デバイス
の構成を示す図である。

【図３】本発明による実施形態３の弾性表面波デバイス
の構成を示す図である。

【図４】本発明による実施形態４の通信システムの構成
を示すブロック図である。

【図５】本発明による実施形態５の通信システムの送信
機の構成を示すブロック図である。

【図６】本発明による実施形態５の通信システムの受信
機の構成を示すブロック図である。

【図７】従来例の弾性表面波変換器の構成を示す図であ
る。

【図８】従来例の弾性表面波変換器の構成を示す図であ
る。

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)発明者江口正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】圧電基板上に形成される弾性表面波変換
器であって、前記圧電基板上に設けられ、電気信号を弾
性表面波に変換する櫛形電極と、該櫛形電極に電気信号
を入力する入力手段とを有しており、前記櫛形電極は、ほぼ同時に第１の信号が入力される１
本以上の電極指をそれぞれ有する第１及び第２の電極グ
ループを有しており、前記入力手段は、前記第１の電極
グループの前記１本以上の電極指に前記第１の信号を入
力する第１の入力手段と、前記第１の電極グループの前
記１本以上の電極指において前記第１の信号により励起
された弾性表面波の内の少なくとも１つが前記第２の電
極グループの前記１本以上の電極指のうちの１つに到達
したときに前記第２の電極グループの前記１本以上の電
極指に前記第１の信号を入力する第２の入力手段とを有
していることを特徴とする弾性表面波変換器。
【請求項２】前記１本以上の電極指の数がｎ本であり
（ｎは１以上の整数）、前記第１及び第２の電極グルー
プそれぞれにおける前記ｎ本の電極指の位置関係は同じ
であり、前記第１及び第２の電極グループの中心間距離
はｍλであり（ｍはｎ以上の整数もしくは半整数であ
り、λは前記櫛形電極が励起する弾性表面波の中心周波
数の波長）、前記第２の入力手段は前記第１の入力手段
が前記第１の電極グループに入力した信号よりもｋＴ遅
れた信号を（ｋは１以上ｍ以下の整数もしくは半整数で
あり、Ｔは前記櫛形電極が励起する弾性表面波の中心周
波数の周期）前記第２の電極グループに入力することを
特徴とする請求項１に記載の弾性表面波変換器。
【請求項３】前記１本以上の電極指の数がｎ本であり
（ｎは１以上の整数）、前記第１及び第２の電極グルー
プそれぞれにおける前記ｎ本の電極指の位置関係は同じ
であり、前記第１及び第２の電極グループの中心間距離
は（ｍ＋１／４）λであり（ｍはｎ以上の整数もしくは
半整数、λは前記櫛形電極が励起する弾性表面波の中心
周波数の波長）、前記第２の入力手段は前記第１の入力
手段が前記第１の電極グループに入力した信号よりも
（ｋ＋１／４）Ｔ遅れた信号（ｋは１以上ｍ以下の整数
もしくは半整数、Ｔは前記櫛形電極が励起する弾性表面
波の中心周波数の周期）を前記第２の電極グループに入
力するものである請求項１に記載の弾性表面波変換器。
【請求項４】前記ｋがｍと等しい請求項２もしくは３
に記載の弾性表面波変換器。
【請求項５】前記第１及び第２の電極グループは、入
力された信号に対して基準となる電位を与える基準電極
を有する請求項１乃至４のいずれかに記載の弾性表面波
変換器。
【請求項６】前記基準電極は、前記１本以上の電極指
の数が２本以上のとき、該２本以上の電極指の間に配置
される請求項５に記載の弾性表面波変換器。
【請求項７】前記基準電極は前記第１及び第２の電極
グループの間に配置される請求項５もしくは６に記載の
弾性表面波変換器。
【請求項８】前記基準電極はミアンダライン状に配置
される請求項７記載の弾性表面波変換器。
【請求項９】前記櫛形電極に入力される前記電気信号
は位相変調された信号である請求項１乃至８のいずれか
に記載の弾性表面波変換器。
【請求項１０】圧電基板と、該圧電基板上に設けら
れ、電気信号を弾性表面波に変換する第１の弾性表面波
変換器と、前記圧電基板上に設けられ、電気信号を弾性
表面波に変換する第２の弾性表面波変換器と、前記第１
及び第２の弾性表面波変換器が励起する弾性表面波を互
いに逆方向に伝播させコンボリューション信号を生成す
る出力用電極とを有する弾性表面波コンボルバにおい
て、少なくとも前記第１もしくは第２の弾性表面波変換器の
うちの一方が請求項１乃至９いずれかに記載の弾性表面
波変換器であることを特徴とする弾性表面波コンボル
バ。
【請求項１１】スペクトラム拡散信号を受信する受信
機であって、前記スペクトラム拡散信号の復調回路と、
前記弾性表面波コンボルバにより前記スペクトル拡散信
号と参照信号との相関信号を生成することにより同期検
出を行う同期検出部とを有する復号部を有しており、前記弾性表面波コンボルバが請求項１０に記載の弾性表
面波コンボルバであることを特徴とする受信機。
【請求項１２】スペクトラム拡散信号を伝送する通信
システムであって、スペクトラム拡散信号を送信する送
信機と、請求項１１に記載の受信機とを有することを特
徴とする通信システム。