JPH09181702A - 弾性表面波素子及びスペクトル拡散通信用復調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 相関ピーク信号の出力を十分に得られるよう
にすると共に、タイミングパルス生成用のタイミング信
号も精度良く得られるようにする。 【解決手段】 弾性表面波素子１１に、入力電極１５、
タイミング信号用電極１６、中間出力電極１７及び遅延
出力電極１８を形成し、タイミング信号用電極１６の交
差指電極の電極対数を中間出力電極１７及び遅延出力電
極１８の交差指電極の電極対数よりも少なく設定する。
ＳＳ信号が入力電極１５に与えられると、タイミング信
号用電極１６から中間出力電極１７及び遅延出力電極１
８から出力される相関ピーク信号よりも短い出力時間の
タイミング信号が出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マッチドフィルタ
及び遅延手段を一体に備える構成の弾性表面波素子及び
この弾性表面波素子を備えてなるスペクトル拡散通信用
復調装置に関するものである。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】近年、雑音に強く秘匿
性に優れたスペクトル拡散（Spread Spectrum ，以下Ｓ
Ｓと略称する）通信方式が注目され始め、これに伴な
い、その送受信装置の開発が進められている。

【０００３】一般に、ＳＳ通信方式において、送信信号
となるＳＳ信号は、予め決められているビットレートの
高い所定の符号系列を情報信号で一次変調し、この後、
その変調した信号で搬送波を二次変調することにより広
い周波数帯域のＳＳ信号として生成するものである。

【０００４】この場合、上述の符号系列には、例えば、
擬似雑音（Pseudo Random Noise ，以下ＰＮと略称す
る）系列などがあり、ＳＳ変調には直接変調方式（Dire
ct Sequense ，以下ＤＳ方式と略称する）或いは周波数
ホッピング方式（Frequency Hopping ，以下ＦＨ方式と
略称する）などがある。

【０００５】このようなＳＳ通信方式において、例えば
ＰＮ符号系列を用いてＤＳ方式によりＳＳ変調を行った
場合に、受信機においてそのＳＳ信号を復調するための
復調装置は、送信機でＳＳ変調するときに用いたＰＮ符
号と同じＰＮ符号を用い、受信したＳＳ信号がこのＰＮ
符号パターンと一致したときに情報信号として取り出さ
れるように構成されている。

【０００６】そして、ＳＳ通信装置の復調装置として
は、比較的簡単な構成で実現できるという理由から、弾
性表面波素子（Surface Acoustic Wave Device，以下Ｓ
ＡＷ素子と略称する）によりマッチドフィルタ及び遅延
手段を構成し、これらマッチドフィルタ及び遅延手段か
ら出力される相関ピーク信号に基づいて送信データを復
調するものが供されており、その全体のブロック構成の
一例を図３に示す。

【０００７】図３において、マッチドフィルタ１は、Ｓ
ＡＷ素子からなるもので、そのＳＳ信号が入力される入
力端子はＳＳ変調時と同じＰＮ符号に応じた交差指電極
パターンに形成された入力電極に接続されており、相関
ピーク信号を出力する出力電極は出力端子を介して演算
回路２、増幅器３及びタイミングパルス発生回路４の入
力端子に接続されている。

【０００８】増幅器３は、マッチドフィルタ１から与え
られる相関ピーク信号を増幅して遅延線５に出力する。
遅延線５は、マッチドフィルタ１と同様にＳＡＷ素子か
らなるもので、増幅器３を介してマッチドフィルタ１か
ら与えられる信号をＰＮ符号の１周期分だけ遅延させて
遅延信号として演算回路２に出力する。演算回路２は、
マッチドフィルタ１から与えられる情報信号と、遅延線
５から与えられる遅延信号との積を演算し、その演算結
果を識別再生回路６に出力する。

【０００９】識別再生回路６は、演算回路２から与えら
れる演算結果の信号に対してタイミングパルス発生回路
４から与えられるタイミングパルスに基づいて送信デー
タの識別再生を行う。タイミングパルス発生回路４は、
識別再生回路６での送信データの再生処理に際して必要
となるタイミングパルスをマッチドフィルタ１から与え
られる相関ピーク信号に基づいて生成して識別再生回路
６へ出力する。

【００１０】ところで、一般に、ＳＡＷ素子の変換効率
は低いために、上述の構成のように、マッチドフィルタ
１と遅延線５を接続する場合には、増幅器３を介在させ
る必要があると共に、Ｓ／Ｎ比が劣化するという不具合
がある。そこで、このような不具合を回避すべく、図４
に示すように、マッチドフィルタ１と遅延線５とを一体
に設ける構成のものが考えられている。

【００１１】このものは、圧電基板７に、交差指電極パ
ターンがＳＳ変調時と同じＰＮ符号に応じたパターンに
形成された入力電極８、交差指電極パターンが正規形に
形成された中間出力電極９及び遅延出力電極１０を所定
間隔を存して構成したものである。そして、入力電極８
と中間出力電極９とで挟まれた部分をマッチドフィルタ
とし、中間出力電極９と遅延出力電極１０とで挟まれた
部分を遅延線としており、その遅延線の間隔はマッチド
フィルタから周期的に出力される信号の１周期分の時間
だけかかってＳＡＷが伝達する距離に設定されている。

【００１２】上記の構成としたことにより、マッチドフ
ィルタ１の出力端子に相当する中間出力電極９から情報
信号が出力され、遅延線５の出力端子に相当する遅延出
力電極１０から遅延信号が出力される。このものによれ
ば、中間出力電極９からの出力信号がＳＡＷの状態のま
ま直接遅延線に入力されるので、図３に示す構成とは異
なって、増幅器３を設ける必要がなくなり、挿入損失に
よる悪影響を大幅に低減し得ると共に、装置の小形化を
図ることができる。

【００１３】ところで、ＳＡＷ素子においては、中間出
力電極９や遅延出力電極１０の交差指電極の電極対数を
多く設定するほど、出力信号の出力時間を長くできるよ
うになる。例えば、図５に示すように交差指電極の電極
対数を５対とした中間出力電極９ａや遅延出力電極１０
ａを設ける構成では、図７に示すように、出力信号の出
力時間が長くなり、中間出力電極９や遅延出力電極１０
の交差指電極の電極対数を１対とした図４の構成では、
図６に示すように、出力信号の出力時間が短くなる。そ
のため、図５の構成のものの方が図４の構成のものより
も復調処理に対しては安定した信号が得られるようにな
る。これは、相関ピーク信号の出力時間が短いと、演算
回路２における演算処理が精度良く行えなくなる場合が
あるからである。

【００１４】一方、タイミングパルスを生成するという
点から見ると、相関ピーク信号や遅延信号に基づいてタ
イミング信号を生成しているので、図５のような交差指
電極の電極対数が多く形成された中間出力電極９ａや遅
延出力電極１０ａを用いる場合には、出力信号の出力時
間が長くなることが、逆にタイミング信号を確立する際
の精度を低下させる要因となる。したがって、タイミン
グ信号を精度良く生成するためには、図４に示したよう
な交差指電極の電極対数が少ない構成の中間出力電極９
や遅延出力電極１０を用いる構成の方が良いものとな
る。これは、出力信号の出力時間が短くなることによ
り、急峻なピークを得ることができるからである。

【００１５】即ち、上記のようにマッチドフィルタ１と
遅延線５とを１つのＳＡＷ素子として構成するもので
は、交差指電極の電極対数を設定する条件として、タイ
ミングパルス発生回路４から識別再生回路６へタイミン
グパルスを正確なタイミングで出力させる条件と、演算
回路２において正確な演算処理させるための条件とがト
レードオフの関係になっている。そのために、従来構成
のものでは、中間出力電極９及び遅延出力電極１０の電
極対数の設定に対して、両者の条件を考慮した実用上問
題のない中間的な値に設定せざるを得ず、結果的に特性
面をある程度犠牲にしているのが現状である。

【００１６】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、マッチドフィルタ及び遅延手段と
を一体に備える構成としながら、相関ピーク信号の出力
を十分に得ることができると共に、タイミングパルス生
成用のタイミング信号も精度良く出力することができる
弾性表面波素子及びその弾性表面波素子を用いて構成し
たスペクトル拡散通信用復調装置を提供することにあ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の弾性表面波素子
は、弾性表面波の伝播経路となる圧電基板と、この圧電
基板上の所定位置に形成された複数対の交差指電極から
なりスペクトル拡散信号が入力される入力電極と、この
入力電極とマッチドフィルタを構成するように前記伝播
経路上の所定間隔を存した位置に形成された複数対の交
差指電極からなる中間出力電極と、この中間出力電極と
遅延手段を構成するように前記伝播経路上の所定間隔を
存した位置に形成された複数対の交差指電極からなる遅
延出力電極と、前記圧電基板の伝播経路上に形成され前
記中間出力電極及び遅延出力電極よりも少ない電極対数
の交差指電極を有するタイミング信号用電極とを備えて
なるところに特徴を有する。

【００１８】上記の弾性表面波素子によれば、スペクト
ル拡散信号が入力電極に入力されると、マッチドフィル
タを構成している中間出力電極から相関ピーク信号が出
力され、遅延出力電極からその相関ピーク信号よりも１
周期分遅れた信号が出力されるようになり、さらに、タ
イミング信号用電極からも所定のタイミングで相関ピー
ク信号に対応した信号を得ることができるようになる。
そして、この場合において、タイミング信号用電極は、
中間出力電極よりも交差指電極の電極対数が少なく設定
されているので、相関ピーク信号よりも短い出力時間の
信号として得ることができるので、タイミング信号の生
成に際してその精度が向上するようになる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の弾性表面波素子を
スペクトル拡散通信用復調装置に適用した一実施例につ
いて、図１及び図２を参照しながら説明する。弾性表面
波素子（以下ＳＡＷ素子と略称する）１１は、マッチド
フィルタ１２及び遅延手段たる遅延線１３とを構成する
もので、次のように構成されている。即ち、長尺状に形
成され、弾性表面波が伝播可能な圧電基板１４は、例え
ば水晶の単結晶やセラミックの材料などから構成される
もので、その上面には入力電極１５、タイミング信号用
電極１６、中間出力電極１７及び遅延出力電極１８が形
成されている。

【００２０】入力電極１５は、圧電基板１４の一方の端
部側に配置されているもので、対向する複数対の交差指
電極により構成されており、その交差指電極のパターン
は、ＳＳ変調時のＰＮ符号のビットパターンに一致する
ように形成されている。タイミング信号用電極１６は、
入力電極１５に対して弾性表面波の進行方向に沿って所
定間隔を存した位置に配置されたもので、交差指電極の
電極対数が２対とされた正規形のパターンに形成されて
いる。

【００２１】中間出力電極１７は、タイミング信号用電
極１６を挟んで入力電極１５に対して弾性表面波の進行
方向に沿って所定間隔を存した位置に配置されており、
交差指電極の電極対数が８対とされた正規形のパターン
に形成されている。この中間出力電極１７は、入力電極
１５と共にマッチドフィルタ１２を構成するもので、入
力電極１５の交差指電極パターンに一致するＳＳ信号が
入力されると圧電基板１４を伝播する弾性表面波から変
換された信号を相関ピーク信号として出力するようにな
っている。

【００２２】遅延出力電極１８は、中間出力電極１７か
ら弾性表面波の進行方向に沿ってＳＳ信号の１周期分の
伝播距離に対応する間隔を存した位置に配置されてお
り、交差指電極の電極対数が８対とされた正規形のパタ
ーンに形成されている。そして、この遅延出力電極１８
は、中間出力電極１７と共に遅延線１３を構成するもの
で、中間出力電極１７から相関ピーク信号が出力された
タイミングから１周期分だけ遅延した後に、同様の相関
ピーク信号を遅延信号として出力するようになってい
る。

【００２３】タイミングパルス発生回路１９は、タイミ
ング信号用電極１６から与えられる信号に基づいてＳＳ
信号の周期に同期したタイミングパルスを出力する。演
算回路２０は、中間出力電極１７及び遅延出力電極１８
から入力される信号を演算し、その演算結果を識別再生
回路２１へ出力する。

【００２４】識別再生回路２１は、演算回路２０から与
えられる演算結果の信号に対して、タイミングパルス発
生回路１９から与えられるタイミングパルスに基づいて
送信データを識別再生する。尚、これら演算回路２０及
び識別再生回路２１により、本発明でいう復調手段が構
成されている。

【００２５】次に、上記構成の作用について、図２も参
照しながら説明する。まず、ＳＡＷ素子１１において
は、ＳＳ信号が入力電極１５に与えられると、そのＳＳ
信号が入力電極１５の交差指電極のパターンに一致した
ときに、大きいＳＡＷ信号として伝播経路であるタイミ
ング信号用電極１６に向かって伝播する。このＳＡＷ信
号は、タイミング信号用電極１６に到達すると、ここで
一部が電気信号に変換されて、タイミング信号用電極１
６からタイミング信号として出力され（図２（ａ）参
照）、変換に寄与しないＳＡＷ信号の成分は中間出力電
極１７に向かって伝播する。

【００２６】そして、上記ＳＡＷ信号が中間出力電極１
７に到達すると、その一部が中間出力電極１７において
電気信号に変換されて中間出力電極１７から相関ピーク
信号として出力され（同図（ｂ）参照）、残りのＳＡＷ
信号の成分は遅延出力電極１８に向かって伝播する。

【００２７】さらに、ＳＡＷ信号が遅延出力電極１８に
到達すると、その一部が遅延出力電極１８において電気
信号に変換されて遅延出力電極１８から遅延信号として
出力されるようになる（同図（ｃ）参照）。この場合、
遅延信号は、相関ピーク信号から１周期分だけ遅延され
たタイミングで出力される。

【００２８】さて、この場合、ＳＡＷ素子１１において
は、圧電基板１４を伝播するＳＡＷ信号を電気信号に変
換する場合に、検出しようとする電極の交差指電極の電
極対数が多いほど、出力時間が長くなる。したがって、
タイミング信号用電極１６の交差指電極の電極対数は、
中間出力電極１７及び遅延出力電極１８の交差指電極の
電極対数よりも少なく設定されているので、タイミング
信号用電極１６から出力される信号、即ちタイミング信
号は、中間出力電極１７及び遅延出力電極１８から出力
される信号よりも短い出力時間となる。これにより、タ
イミング信号用電極１６から出力時間幅が狭くタイミン
グパルスとしての精度の高い信号を得ることができる。

【００２９】タイミングパルス発生回路１９において
は、内部に設けられた図示しないタイミング調整回路に
よって中間出力電極１７から出力される相関ピーク信号
の出力タイミングに一致するように遅延され、図示しな
い同期回路によって相関ピーク信号に同期した信号を生
成してタイミングパルスとして出力する。

【００３０】演算回路２０においては、中間出力電極１
７から出力された情報信号及び遅延出力電極１８から出
力された遅延信号の両者に演算処理を行って、その演算
結果を識別再生回路２１に出力する。

【００３１】そして、識別再生回路２１においては、演
算回路２０から与えられた演算結果の信号を、タイミン
グパルス発生回路１９から与えられるタイミングパルス
により正確なデータ識別点が与えられることで送信デー
タとして再生する。

【００３２】このように本実施例のＳＳ通信用復調装置
によれば、ＳＡＷ素子１１にタイミング信号を得るため
のタイミング信号用電極１６を独立して設ける構成とし
たので、タイミング信号を独立して出力できるようにな
り、さらに、タイミング信号用電極１６の交差指電極の
電極対数を２対に設定し、中間出力電極１７及び遅延出
力電極１８の交差指電極の電極対数を８対に設定する構
成としたので、中間出力電極１７及び遅延出力電極１８
を演算処理を行うのに十分な出力が得られる条件に設定
した構成としながら、タイミング信号用電極１６をタイ
ミング信号の適切な条件である少ない交差指電極の電極
対数に設定することができるようになり、両者の条件を
最適に設定した構成とすることができる。

【００３３】本発明は、上記実施例にのみ限定されるも
のではなく、次のように変形または拡張できる。即ち、
本実施例においては、タイミング信号用電極１６を入力
電極１５と中間出力電極１７との間に形成したが、これ
に限らず、ＳＡＷの伝播経路であれば、中間出力電極１
７と遅延出力電極１８との間或いは遅延出力電極１８の
外側のいずれの位置に形成しても良い。

【００３４】また、タイミング信号用電極１６の交差指
電極の電極対数は、１対でも良いし、或いは３対以上で
も良く、中間出力電極１７や遅延出力電極１８の交差指
電極の電極対数よりも少ない設定であれば良い。尚、タ
イミングパルスとして精度を向上するためには１対とす
ることが好ましいが、検出できる信号のレベルに応じて
１対では足りない場合には複数対に設定することが好ま
しい。

【００３５】さらに、中間出力電極１７及び遅延出力電
極１８の交差指電極の電極対数は、設定し得る限り多く
する方が、出力を大きく取ることができるので、耐ノイ
ズ特性を向上させることができる。尚、この場合におい
て、設定できる交差指電極の電極対数は、圧電基板１４
上での両者の間の定められた距離の間に形成可能な数と
なる。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、請
求項１記載の弾性表面波素子によれば、弾性表面波の伝
播経路に中間出力電極及び遅延出力電極とは独立してタ
イミング信号用電極を形成する構成としたので、タイミ
ング信号を独立して得ることができ、さらに、タイミン
グ信号用電極の交差指電極の電極対数を中間出力電極及
び遅延出力電極の交差指電極の電極対数よりも少なく形
成する構成としたので、中間出力電極及び遅延出力電極
を演算処理を行うのに十分な出力が得られると共に、タ
イミング信号を精度良く出力することができる。

【００３７】請求項２記載のスペクトル拡散通信用復調
装置によれば、タイミング信号生成手段において、タイ
ミング信号用電極から得られる出力信号に基づいて復調
用タイミング信号を生成し、復調手段において、その復
調用タイミング信号に基づいて中間出力電極及び遅延出
力電極から得られる信号を演算し復調出力する構成とし
たので、正確なデータ識別点を復調手段に与えることが
でき、正確な演算処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電気的構成を示す概略図

【図２】各電極からの出力信号の波形を示す図

【図３】従来例を示すブロック構成図

【図４】他の従来例の弾性表面波素子を示す図

【図５】さらに他の従来例を示す図４相当図

【図６】図４における図２相当図

【図７】図５における図２相当図

【符号の説明】

図面中、１１は弾性表面波素子、１２はマッチドフィル
タ、１３は遅延線（遅延手段）、１４は圧電基板、１５
は入力電極、１６はタイミング信号用電極、１７は中間
出力電極、１８は遅延出力電極、１９はタイミングパル
ス発生回路（タイミング信号生成手段）、２０は演算回
路（復調手段）、２１は識別再生回路（復調手段）であ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾性表面波の伝播経路となる圧電基板
   と、 この圧電基板上の所定位置に形成された複数対の交差指
   電極からなりスペクトル拡散信号が入力される入力電極
   と、 この入力電極とマッチドフィルタを構成するように前記
   伝播経路上の所定間隔を存した位置に形成された複数対
   の交差指電極からなる中間出力電極と、 この中間出力電極と遅延手段を構成するように前記伝播
   経路上の所定間隔を存した位置に形成された複数対の交
   差指電極からなる遅延出力電極と、 前記圧電基板の伝播経路上に形成され前記中間出力電極
   及び遅延出力電極よりも少ない電極対数の交差指電極を
   有するタイミング信号用電極とを備えたことを特徴とす
   る弾性表面波素子。
2. 【請求項２】 請求項１記載の弾性表面波素子と、 この弾性表面波素子に設けられた前記タイミング信号用
   電極から得られる出力信号に基づいて復調用タイミング
   信号を生成するタイミング信号生成手段と、 このタイミング信号生成手段から出力される復調用タイ
   ミング信号に基づいて前記弾性表面波素子の中間出力電
   極及び遅延出力電極の双方から得られる信号を演算して
   復調出力を得る復調手段とを備えたことを特徴とするス
   ペクトル拡散通信用復調装置。