JPH0974331A - Surface acoustic wave device and communication system using the same - Google Patents
Surface acoustic wave device and communication system using the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 円弧型櫛形入力電極から励振された弾性表面
波が集まる焦点付近で、円弧型櫛形入力電極の励起強度
における高次の横モード成分を抑えることによってコン
ボリューション効率を向上させることを目的とする。
【解決手段】 圧電性基板の主面上に弾性表面波を励振
する少なくとも1つの概略円弧型櫛形入力電極と少なく
とも1つの出力電極を有する弾性表面波素子において、
円弧型櫛形入力電極と出力電極との間の領域に音響レン
ズを設けたことを特徴とする。さらに、円弧型櫛形入力
電極の電極指の交差幅は、導波路幅によって決まる開口
角で表される交差幅よりも広く形成されていることを特
徴とする。加えて、上記音響レンズの形状は、円弧型櫛
形入力電極に対して凹上に形成されていることを特徴と
する。
(57) 【Abstract】 PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the convolution efficiency by suppressing a higher-order transverse mode component in the excitation intensity of an arc-shaped comb-shaped input electrode near the focus where surface acoustic waves excited from the arc-shaped comb-shaped input electrode are gathered. The purpose is to improve. A surface acoustic wave device having at least one substantially arc-shaped comb-shaped input electrode for exciting a surface acoustic wave on a main surface of a piezoelectric substrate and at least one output electrode,
An acoustic lens is provided in a region between the arc-shaped comb-shaped input electrode and the output electrode. Further, the crossing width of the electrode fingers of the arc-shaped comb-shaped input electrode is formed wider than the crossing width represented by the opening angle determined by the waveguide width. In addition, the shape of the acoustic lens is characterized in that it is formed in a concave shape with respect to the arc-shaped comb-shaped input electrode.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電性基板、また
は非圧電物質上に圧電性物質を形成した基板の物理的非
線形性効果を利用し、2つの入力信号のコンボリューシ
ョンを出力信号として取り出す弾性表面波コンボルバに
おいて、特性を効果的に向上させた弾性表面波素子に関
するもの、及びそれを用いた通信システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention utilizes the physical non-linearity effect of a piezoelectric substrate or a substrate in which a piezoelectric material is formed on a non-piezoelectric material to extract the convolution of two input signals as an output signal. The present invention relates to a surface acoustic wave element in which characteristics are effectively improved in a surface acoustic wave convolver, and a communication system using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】現在、弾性表面波(SAW)素子は、様
々な応用及び研究がなされているが、その中でも弾性表
面波コンボルバは、次世代の通信技術として注目を集め
ているスペクトラム拡散(SS)通信を行うためのキー
デバイスとしてその重要性がますます増大してきてい
る。2. Description of the Related Art Currently, surface acoustic wave (SAW) devices have been variously applied and researched. Among them, the surface acoustic wave convolver is a spread spectrum (SS) which has been attracting attention as a next-generation communication technology. ) It is becoming more and more important as a key device for communication.
【0003】この弾性表面波(SAW)は、圧電性基板
等の伝搬媒質の表面を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。This surface acoustic wave (SAW) is a surface acoustic wave that propagates on the surface of a propagation medium such as a piezoelectric substrate, and its energy is mostly contained within about one wavelength from the surface, and even with a relatively small input power. High-density elastic energy can be easily obtained, and the nonlinear effect becomes larger than that of the bulk wave, and its application as a communication device is expected.
【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、スペクト
ラム拡散通信方式(SS:Spread Spectrum Communicat
ion)などの信号処理デバイスへの応用に、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。As the nonlinear effect of this surface acoustic wave, harmonic generation, parametric mixing effect, parametric oscillation, direct current effect, convolution (Convolutio)
n) Effects and others are known, especially using surface acoustic waves
A surface acoustic wave device using a surface acoustic wave convolver for extracting convolution outputs of two input signals is a spread spectrum communication system (SS: Spread Spectrum Communicat
In recent years, its importance has been increasing and is being actively studied for application to signal processing devices such as ion).
【0005】図4は、従来の弾性表面波コンボルバを示
す概略図である。図において、41はYカット(Z伝
搬)ニオブ酸リチウムなどの圧電性基板、42は圧電性
基板41の表面上に形成された円弧型櫛形入力電極(I
DT:Interdigital Transducer)、43は圧電性基板
41の表面上に形成された導波路(出力電極)である。FIG. 4 is a schematic view showing a conventional surface acoustic wave convolver. In the figure, 41 is a piezoelectric substrate made of Y-cut (Z-propagation) lithium niobate or the like, and 42 is an arc-shaped comb-shaped input electrode (I) formed on the surface of the piezoelectric substrate 41.
DT: Interdigital Transducer) 43 is a waveguide (output electrode) formed on the surface of the piezoelectric substrate 41.
【0006】これらの円弧型櫛形入力電極42、導波路
43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圧電性基板
41の表面上に直接形成される。The arc-shaped comb-shaped input electrode 42 and the electrode of the waveguide 43 are made of a conductive material such as aluminum, and are usually formed directly on the surface of the piezoelectric substrate 41 by using a photolithography technique.
【0007】この様な構成の弾性表面波素子において、
2つの櫛形入力電極42に搬送角周波数ωの電気信号を
入力すると、圧電性基板41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、出力電極
43が導波路として作用し、出力電極43内に閉じこめ
られながら圧電性基板41上をお互い逆方向に伝搬す
る。In the surface acoustic wave device having such a structure,
When an electric signal having the carrier angular frequency ω is input to the two comb-shaped input electrodes 42, the surface acoustic wave is excited by the piezoelectric effect of the piezoelectric substrate 41. These two surface acoustic waves propagate in opposite directions on the piezoelectric substrate 41 while being confined in the output electrode 43 by the output electrode 43 acting as a waveguide.
【0008】このように閉じこめられて伝搬し、導波路
43上でぶつかった2つの弾性表面波は、圧電性基板4
1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2ω)として出力電
極43より取り出される。The two surface acoustic waves thus propagating while being confined and colliding with each other on the waveguide 43 are the piezoelectric substrate 4.
Due to the physical nonlinear effect of 1, a convolution signal (carrier angular frequency 2ω) of two input signals is taken out from the output electrode 43.
【0009】すなわち、2つの弾性表面波を、That is, two surface acoustic waves are
【0010】[0010]
【数1】 とすると、圧電性基板41上には非線形相互作用によ
り、その積である、[Equation 1] Then, on the piezoelectric substrate 41, the product is obtained by nonlinear interaction.
【0011】[0011]
【数2】 の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、出力電極長領域Lで積分され、[Equation 2] Surface acoustic wave is generated. This signal is integrated in the output electrode length region L by providing a uniform output electrode,
【0012】[0012]
【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
L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、(Equation 3) Is taken out as a signal represented by. Here, the integration range L is substantially ± when the interaction length is sufficiently larger than the signal length.
If ∞, and τ = t- (x / v),
【0013】[0013]
【数4】 となり、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。(Equation 4) And the signal is a convolution of two input signals.
【0014】以上の様なコンボリューションおよびバル
ク波のメカニズムは、例えば、「日本学術振興会弾性波
素子技術第150委員会 編、“弾性表面波素子技術ハ
ンドブック”、オーム社、(1991)」p145〜p
205,p371〜p374などに詳述されている。The mechanism of convolution and bulk wave as described above is described, for example, in "Surface acoustic wave element technology handbook" edited by Japan Society for the Promotion of Science, 150th Committee, Surface acoustic wave element technology, Ohmsha, Ltd., (1991), p145. ~ P
205, p371-p374 and the like.
【0015】また上記従来例で用いている円弧型櫛形入
力電極42は、励振された弾性表面波を導波路43端面
へ集束させることができ、正規型の櫛形入力電極形状を
もつものと比べると、弾性表面波エネルギー密度を高め
ることができる。このためコンボリューション効率(入
力信号のパワーP1,P2と出力信号POUTとの比=POUT
/P1・P2)を高めることができるという効果がある。Further, the arc-shaped comb-shaped input electrode 42 used in the above-mentioned conventional example can focus the excited surface acoustic wave on the end face of the waveguide 43, and is compared with the one having a regular comb-shaped input electrode shape. The surface acoustic wave energy density can be increased. Therefore, convolution efficiency (ratio between power P1 and P2 of input signal and output signal POUT = POUT
/ P1 · P2) can be increased.
【0016】このように櫛形入力電極42が円弧形状に
形成されていることは、そこで励振された弾性表面波は
導波路43の端面へ集束し、弾性表面波エネルギー密度
を高めることができるという反面、弾性表面波が集まる
焦点位置において弾性表面波の励起分布は焦点位置にお
けるピークだけでなく、その両側にも弾性表面波の励起
強度の高いピークが生じてしまう。The fact that the comb-shaped input electrode 42 is formed in an arc shape in this way means that the surface acoustic waves excited there are focused on the end face of the waveguide 43, and the surface acoustic wave energy density can be increased. At the focal position where the surface acoustic waves gather, the excitation distribution of the surface acoustic wave has not only the peak at the focal position but also the peaks having high excitation intensity of the surface acoustic waves on both sides thereof.
【0017】図5は、出力電極端面における弾性表面波
の励起分布を示したシミュレーション結果である。弾性
表面波は例えば円弧状の櫛形入力電極によって励起さ
れ、弾性表面波が集束する位置での励起強度のレベルを
観測できる。FIG. 5 is a simulation result showing the excitation distribution of the surface acoustic wave on the end face of the output electrode. The surface acoustic wave is excited by, for example, an arcuate comb-shaped input electrode, and the level of excitation intensity can be observed at the position where the surface acoustic wave is focused.
【0018】中央部分に0次モード(基本モード)が励
起されており、その左右両側に櫛形電極の励起強度にお
ける高次の横モードが励起されているのがわかる。It can be seen that the 0th-order mode (fundamental mode) is excited in the central portion, and the higher-order transverse modes at the excitation intensity of the comb electrodes are excited on the left and right sides thereof.
【0019】[0019]
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例で示したような円弧型櫛形入力電極を用いた弾
性表面波コンボルバにおいて、以下のような問題点を含
んでいるためそれらを解決する必要がある。However, the surface acoustic wave convolver using the arc-shaped comb-shaped input electrodes as shown in the above-mentioned conventional example has the following problems, and it is necessary to solve them. is there.
【0020】即ち、弾性表面波が集まる焦点位置におい
て、弾性表面波の励起分布は焦点位置におけるピークだ
けでなく、その両側にも弾性表面波の励起強度の高いピ
ークが生じてしまう。これは、円弧型櫛形入力電極の電
極指の交差部分で強度分布の等しい弾性表面波が励起さ
れるため、円弧型櫛形入力電極により集められた弾性表
面波は、その焦点位置付近においてステップ関数のフー
リエ像の強度分布を示すことによるものである。That is, at the focal position where the surface acoustic waves gather, the excitation distribution of the surface acoustic waves not only has a peak at the focal position, but also has a peak having a high surface acoustic wave excitation intensity on both sides thereof. This is because surface acoustic waves with the same intensity distribution are excited at the intersections of the electrode fingers of the arc-shaped comb-shaped input electrode, so that the surface acoustic waves collected by the arc-shaped comb-shaped input electrode have a step function of near the focal position. This is because the intensity distribution of the Fourier image is shown.
【0021】そしてこのフーリエ像の高次の横モード
が、導波路(出力電極)の導波モードと結合せず、コン
ボリューション効率を低下させる原因となっている。The higher-order transverse mode of the Fourier image is not coupled with the waveguide mode of the waveguide (output electrode), which causes the convolution efficiency to decrease.
【0022】上記のような問題点に対して、従来円弧型
櫛形入力電極の電極指部分において弾性表面波の励起分
布を変えるため、円弧型櫛形入力電極の交差部分におい
て外側(端)の方での弾性表面波の励起強度を弱くし、
逆に円弧型櫛形入力電極の交差部分の中央部分での励起
強度を強めるというようなアポタイズ(重みづけ)をす
る方法が本発明の発明者らによって考案されている(特
開平7−142956)。In order to solve the above problems, since the excitation distribution of the surface acoustic wave is changed in the electrode finger portion of the conventional arc-shaped comb-shaped input electrode, the outer side (end) is formed at the intersection of the arc-shaped comb-shaped input electrodes. Weakens the excitation intensity of the surface acoustic wave of
On the contrary, the inventors of the present invention have devised a method of apotizing (weighting) such as increasing the excitation intensity at the central portion of the intersection of the arc-shaped comb-shaped input electrodes (JP-A-7-142956).
【0023】しかし、周波数特性において帯域を広くと
るためには、円弧型櫛形入力電極の電極指の対数を増や
すことができず、そのためアポタイズする効果というの
はあまり得られなかった。However, in order to widen the band in the frequency characteristic, the number of pairs of electrode fingers of the arc-shaped comb-shaped input electrode cannot be increased, so that the effect of apodization was not obtained so much.
【0024】他の方法として、円弧型櫛形入力電極にお
ける電極指の交差幅を広くとることによって、弾性表面
波が集まる焦点位置における弾性表面波の励起分布は、
焦点位置におけるピークだけとなり、その両側に発生す
る弾性表面波の励起強度の高いピーク、つまり円弧型櫛
形入力電極の励起強度における高次の横モード成分は発
生しにくくなるというものが従来からあった。しかし、
焦点位置における0次モード(基本モード)は、導波路
上での導波モードと結合しないため、導波路に入っても
外へでてしまっていた。As another method, the excitation distribution of the surface acoustic wave at the focus position where the surface acoustic waves gather can be obtained by increasing the width of intersection of the electrode fingers in the arc-shaped comb-shaped input electrode.
Conventionally, there was only a peak at the focal position, and a peak with a high excitation intensity of surface acoustic waves generated on both sides of it, that is, a higher-order transverse mode component in the excitation intensity of the arc-shaped comb input electrode, was less likely to occur. . But,
The 0th-order mode (fundamental mode) at the focus position does not couple with the guided mode on the waveguide, and therefore, even if it enters the waveguide, it goes out.
【0025】また別の方法として、周波数分散性の櫛形
入力電極(変換器)を導波路端面の近傍に設け、導波路
内に励起する弾性表面波の導波モードに合わせるように
櫛形入力電極の形状を工夫し、櫛形入力電極から励振さ
れた弾性表面波の焦点位置での励起強度における高次の
横モードを抑えた例があるが(特開昭60−6538
1,USP No.4649509)、この問題点とし
てまず第1に、出力電極端面の近傍における弾性表面波
の位相や強度を広い周波数帯域に対して合わせることは
難しく、特に異方性を有している圧電性基板を用いた場
合などは、櫛形入力電極の設計を行うことは非常に困難
である。As another method, a frequency-dispersive comb-shaped input electrode (transducer) is provided in the vicinity of the end face of the waveguide, and the comb-shaped input electrode is arranged so as to match the waveguide mode of the surface acoustic wave excited in the waveguide. There is an example in which a higher-order transverse mode in the excitation intensity at the focus position of a surface acoustic wave excited from a comb-shaped input electrode is suppressed by devising the shape (JP-A-60-6538).
1, USP No. First, it is difficult to match the phase and intensity of the surface acoustic wave in the vicinity of the output electrode end face with respect to a wide frequency band. In particular, a piezoelectric substrate having anisotropy is used. When used, it is very difficult to design a comb-shaped input electrode.
【0026】また第2に、櫛形入力電極を導波路端面の
近傍に設けるということは、櫛形電極の交差幅を小さく
しなければならず、そのためインピーダンスが高くなり
マッチングの調整等に困難を要してしまう。Secondly, the provision of the comb-shaped input electrode near the end face of the waveguide requires that the cross width of the comb-shaped electrodes be made small, which increases the impedance and makes it difficult to adjust the matching. Will end up.
【0027】[0027]
【問題を解決するための手段】本発明の目的は、円弧型
櫛形入力電極を用いた弾性表面波コンボルバにおいて、
円弧型櫛形入力電極から励振された弾性表面波が集まる
焦点付近で、円弧型櫛形入力電極の励起強度における高
次の横モード成分を抑えることによってコンボリューシ
ョン効率を向上させることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a surface acoustic wave convolver using arcuate comb-shaped input electrodes.
An object of the present invention is to improve the convolution efficiency by suppressing higher-order transverse mode components in the excitation intensity of the arc-shaped comb-shaped input electrode near the focal point where surface acoustic waves excited from the arc-shaped comb-shaped input electrode are gathered.
【0028】本発明は、円弧型櫛形入力電極を用いた弾
性表面波コンボルバにおいて、円弧型櫛形入力電極の電
極指の交差幅を広くとり、かつ導波路端面と円弧型櫛形
入力電極との間の領域に音響レンズを設けることによっ
て達成できる。According to the present invention, in a surface acoustic wave convolver using an arc-shaped comb-shaped input electrode, the crossing width of the electrode fingers of the arc-shaped comb-shaped input electrode is widened, and the end face between the waveguide and the arc-shaped comb-shaped input electrode is widened. This can be achieved by providing an acoustic lens in the area.
【0029】具体的には、圧電性基板、又は非圧電物質
上に圧電性物質を形成した基板の主面上に第1及び第2
の弾性表面波を励振する少なくとも2つの概略円弧型櫛
形入力電極と、上記基板の非線形効果を利用して上記2
つの弾性表面波のコンボリューション信号を取り出す導
波路兼出力電極とを有する弾性表面波素子において、上
記円弧型櫛形入力電極と上記出力電極との間の領域に音
響レンズを設けたことを特徴とする。Specifically, the first and second layers are formed on the main surface of a piezoelectric substrate or a substrate in which a piezoelectric substance is formed on a non-piezoelectric substance.
At least two substantially arcuate comb-shaped input electrodes that excite the surface acoustic wave of
In a surface acoustic wave device having a waveguide and an output electrode for taking out convolution signals of two surface acoustic waves, an acoustic lens is provided in a region between the arc-shaped comb-shaped input electrode and the output electrode. .
【0030】上記構成によれば、電極指の交差幅を広く
とった円弧型櫛形入力電極を用いた弾性表面波コンボル
バにおいて、円弧型櫛形入力電極から励振された弾性表
面波は、音響レンズによって弾性表面波の集まる焦点位
置で、励起強度における高次の横モード成分を抑えるこ
とができ、かつ円弧型櫛形入力電極の電極指の交差幅
が、従来の導波路幅によって決められる開口角で表され
た交差幅より広くとった場合でも0次モード(基本モー
ド)が導波路上で導波モードと結合し、導波路の外へ出
てしまうことはないため、コンボリューション効率を向
上することができる。According to the above structure, in the surface acoustic wave convolver using the arcuate comb-shaped input electrodes having the wide crossing width of the electrode fingers, the surface acoustic waves excited from the arcuate comb-shaped input electrodes are elastically deformed by the acoustic lens. At the focal position where the surface waves gather, the higher-order transverse mode components in the excitation intensity can be suppressed, and the crossing width of the electrode fingers of the arc-shaped comb-shaped input electrode is expressed by the aperture angle determined by the conventional waveguide width. Even if the width is wider than the crossing width, the 0th-order mode (fundamental mode) is not coupled with the waveguide mode on the waveguide and does not go out of the waveguide, so that the convolution efficiency can be improved. .
【0031】[0031]
【発明の実施例の形態】以下、本発明による各実施例の
形態とともに作用・動作について図面を参照しつつ詳細
に説明する。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings along with the operation of each embodiment according to the present invention.
【0032】《第一実施例》図1は、本発明における弾
性表面波コンボルバの第1実施例を示す概略図である。
図において、11はYカット(Z伝搬)ニオブ酸リチウ
ムの圧電性基板、12は圧電性基板11の表面上に形成
された円弧型櫛形入力電極、13は圧電性基板11の表
面上に形成された導波路(出力電極)、14は円弧型櫛
形入力電極12と導波路13の端面との間の領域に設け
られた音響レンズである。<< First Embodiment >> FIG. 1 is a schematic view showing a first embodiment of a surface acoustic wave convolver according to the present invention.
In the figure, 11 is a Y-cut (Z-propagation) lithium niobate piezoelectric substrate, 12 is an arc-shaped comb-shaped input electrode formed on the surface of the piezoelectric substrate 11, and 13 is formed on the surface of the piezoelectric substrate 11. The waveguides (output electrodes) 14 are acoustic lenses provided in a region between the arcuate comb-shaped input electrode 12 and the end face of the waveguide 13.
【0033】これらの円弧型櫛形入力電極12,導波路
13の電極および音響レンズは、アルミニウムなどの導
電性材料を用いて作製され、通常フォトリソグラフィー
技術を用いて圧電性基板11の表面上に、蒸着、スパッ
タリングなどで直接形成される。The arc-shaped comb-shaped input electrode 12, the electrode of the waveguide 13 and the acoustic lens are made of a conductive material such as aluminum, and are usually formed on the surface of the piezoelectric substrate 11 by photolithography. It is directly formed by vapor deposition, sputtering or the like.
【0034】また本実施例において、上記円弧型櫛形入
力電極12の電極指の交差幅は、従来の導波路幅によっ
て決められる開口角で表された交差幅よりも広く形成さ
れている。また円弧型櫛形入力電極12と導波路13の
端面との間に設けられている音響レンズ14は、円弧型
櫛形入力電極12に対して凹状に形成されている。Further, in this embodiment, the cross width of the electrode fingers of the arc-shaped comb-shaped input electrode 12 is formed wider than the cross width represented by the opening angle determined by the conventional waveguide width. The acoustic lens 14 provided between the arc-shaped comb-shaped input electrode 12 and the end face of the waveguide 13 is formed in a concave shape with respect to the arc-shaped comb-shaped input electrode 12.
【0035】この様な構成の弾性表面波素子において、
円弧型櫛形入力電極12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それぞ
れ励振され、出力電極13がΔV/V導波路として作用
し、導波路(出力電極)内に閉じこめられながら圧電性
基板11上をお互いに逆方向に伝搬する。そして出力電
極13上で上記2つの波がぶつかり、圧電性基板11の
物理的非線形効果により2ωのコンボリューション信号
として出力電極13から取り出される。In the surface acoustic wave device having such a structure,
When an electric signal having a carrier angular frequency ω is input to the arc-shaped comb-shaped input electrode 12, surface acoustic waves are excited by the piezoelectric effect of the substrate, and the output electrode 13 acts as a ΔV / V waveguide, and the waveguide (output electrode). While being confined inside, they propagate in opposite directions on the piezoelectric substrate 11. Then, the two waves collide with each other on the output electrode 13 and are extracted from the output electrode 13 as a 2ω convolution signal due to the physical nonlinear effect of the piezoelectric substrate 11.
【0036】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。Here, the ΔV / V waveguide is intended to confine the surface acoustic wave to the short-circuited portion by lowering the propagation velocity of the surface acoustic wave as compared with the free surface by electrically short-circuiting the substrate surface. .
【0037】図2は、本発明における交差幅の広い円弧
型櫛形入力電極の励起強度分布を示したシミュレーショ
ン結果である。図中、中央部分の励起強度が一番高いも
のが0次モード(基本モード)である。FIG. 2 is a simulation result showing an excitation intensity distribution of an arc-shaped comb-shaped input electrode having a wide intersection width in the present invention. In the figure, the one having the highest excitation intensity in the central portion is the 0th mode (basic mode).
【0038】図2のシミュレーションの結果から、従来
0次モード(基本モード)の両側に発生していた櫛形電
極の励起強度における高次の横モードが抑えられ、0次
モードの成分のみとなっていることがわかる。From the results of the simulation shown in FIG. 2, the higher-order transverse modes in the excitation intensity of the comb-shaped electrode, which were conventionally generated on both sides of the 0th-order mode (fundamental mode), are suppressed, and only the 0th-order mode component is left. You can see that
【0039】このことから、弾性表面波が導波路の導波
モードと結合するような従来の導波路幅によって決めら
れる開口角よりも大きい開口角をもつ(電極指の交差幅
が広い)円弧型櫛形入力電極を用いても、櫛形電極の励
起強度における高次の横モード成分を抑えることができ
る。From this fact, an arc type having an opening angle larger than the opening angle determined by the conventional waveguide width such that the surface acoustic wave is coupled with the waveguide mode of the waveguide (wide crossing width of the electrode fingers). Even if the comb-shaped input electrode is used, it is possible to suppress higher-order transverse mode components in the excitation intensity of the comb-shaped electrode.
【0040】図3は、円弧型櫛形入力電極と音響レンズ
の関係を表した図1の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of FIG. 1 showing the relationship between the arcuate comb-shaped input electrode and the acoustic lens.
【0041】図中31はYカット(Z伝搬)ニオブ酸リ
チウムの圧電性基板、32は圧電性基板31の表面上に
形成された円弧型櫛形入力電極、33は圧電性基板31
の表面上に形成された導波路(出力電極)の一端部分、
34は円弧型櫛形入力電極32と導波路33の端面との
間の領域に設けられた音響レンズである。In the figure, 31 is a Y-cut (Z-propagation) lithium niobate piezoelectric substrate, 32 is an arcuate comb-shaped input electrode formed on the surface of the piezoelectric substrate 31, and 33 is the piezoelectric substrate 31.
One end of the waveguide (output electrode) formed on the surface of
Reference numeral 34 is an acoustic lens provided in a region between the arc-shaped comb-shaped input electrode 32 and the end face of the waveguide 33.
【0042】上述のように、円弧型櫛形入力電極32,
導波路33の電極および音響レンズ34は、アルミニウ
ムなどの導電性材料を用いて作製され、通常フォトリソ
グラフィー技術を用いて圧電性基板31の表面上に、蒸
着、スパッタリングなどで直接形成される。点Oは、円
弧型櫛形入力電極32の円弧の中心であり、音響レンズ
34は点Oと導波路33との間の領域に配置されてい
る。As described above, the arc-shaped comb-shaped input electrodes 32,
The electrodes of the waveguide 33 and the acoustic lens 34 are made of a conductive material such as aluminum, and are usually formed directly on the surface of the piezoelectric substrate 31 by vapor deposition, sputtering or the like using a photolithography technique. The point O is the center of the arc of the arc-shaped comb-shaped input electrode 32, and the acoustic lens 34 is arranged in the region between the point O and the waveguide 33.
【0043】図3より、円弧型櫛形入力電極32から励
振された弾性表面波は、円弧型櫛形入力電極32に対し
て凹状に形成されている音響レンズ34へと伝搬してい
き、音響レンズ34は、光学的な光波用レンズに相当す
る機能を有し、弾性表面波の伝搬に関して、図3中鎖線
で示すように、その凹面において屈折し、導波路33の
端面で焦点を結ぶ。From FIG. 3, the surface acoustic wave excited from the arc-shaped comb-shaped input electrode 32 propagates to the acoustic lens 34 formed in a concave shape with respect to the arc-shaped comb-shaped input electrode 32, and the acoustic lens 34. Has a function corresponding to an optical light wave lens, and with respect to the propagation of a surface acoustic wave, as shown by the chain line in FIG. 3, it is refracted at its concave surface and focused at the end surface of the waveguide 33.
【0044】これによって、導波路33へと弾性表面波
の0次モード(基本モード)が伝搬し、かつ弾性表面波
が導波路33の導波モードと結合するような従来の導波
路幅によって決められる開口角で表される電極指の交差
幅より広い交差幅をもつ円弧型入力電極32を用いた場
合においても、弾性表面波の0次モード(基本モード)
が導波路33上で導波モードと結合することができ、導
波路33の外へと出ていくことはない。As a result, the 0th-order mode (fundamental mode) of the surface acoustic wave propagates to the waveguide 33, and the conventional waveguide width determines that the surface acoustic wave is coupled to the waveguide mode of the waveguide 33. The zero-order mode (basic mode) of the surface acoustic wave is obtained even when the arc-shaped input electrode 32 having a crossing width wider than the crossing width of the electrode fingers represented by the aperture angle is used.
Can be coupled with the guided mode on the waveguide 33 and does not go out of the waveguide 33.
【0045】以上のように、導波路33へと弾性表面波
の0次モード(基本モード)が伝搬し、かつ弾性表面波
が導波路33の導波モードと結合するような従来の導波
路幅によって決められる開口角で表される電極指の交差
幅より広い交差幅をもつ円弧型入力電極32を用い、ま
た円弧型入力電極32と導波路33の端面との間の領域
に音響レンズ34を設けることによって、櫛形電極の励
起強度における高次の横モード成分を抑えることがで
き、音響レンズ34によって導波路端面33へと弾性表
面波が伝搬し、弾性表面波の0次モード(基本モード)
が導波路33上で導波モードと結合するため、コンボリ
ューション効率向上などの効果を得ることができる。As described above, the conventional waveguide width in which the 0th order mode (fundamental mode) of the surface acoustic wave propagates to the waveguide 33 and the surface acoustic wave is coupled to the waveguide mode of the waveguide 33. The arc-shaped input electrode 32 having a crossing width wider than the crossing width of the electrode fingers represented by the opening angle determined by is used, and the acoustic lens 34 is provided in the region between the arc-shaped input electrode 32 and the end face of the waveguide 33. By providing the high-order transverse mode component in the excitation intensity of the comb-shaped electrode, the acoustic lens 34 propagates the surface acoustic wave to the end facet 33 of the waveguide, and the 0th-order mode (basic mode) of the surface acoustic wave.
Is coupled with the guided mode on the waveguide 33, so that effects such as convolution efficiency improvement can be obtained.
【0046】またこの場合、円弧型櫛形入力電極32の
対数を従来のものと比べて増やす必要がないため、コン
ボルバの周波数特性における帯域を広くとることがで
き、円弧型櫛形入力電極32の電極指の交差幅が広くな
った分、インピーダンスを低く抑えることができるの
で、インピーダンスマッチングが合わせやすくなる。そ
して円弧型櫛形入力電極32の設計も、従来と全く変わ
らないため設計の容易性という点においても好ましい。Further, in this case, since it is not necessary to increase the number of pairs of the arc-shaped comb-shaped input electrodes 32 as compared with the conventional one, the band in the frequency characteristic of the convolver can be widened and the electrode fingers of the arc-shaped comb-shaped input electrode 32 can be widened. The impedance can be suppressed to a low level as much as the width of intersection of .times. Becomes wider, so that impedance matching becomes easier. The design of the arc-shaped comb-shaped input electrode 32 is also the same as that of the conventional one, and is therefore preferable from the viewpoint of ease of design.
【0047】上記実施例中で用いた音響レンズ34の凹
形状は本来これに限ることはなく、櫛形入力電極から励
振された弾性表面波が導波路端面に焦点を結ぶような形
状であればよい。The concave shape of the acoustic lens 34 used in the above embodiments is not limited to this, and may be any shape as long as the surface acoustic wave excited from the comb-shaped input electrode focuses on the end face of the waveguide. .
【0048】上記実施例中で用いた音響レンズは導電性
材料を用いて形成されたが、これ以外にも櫛形入力電極
から励振された弾性表面波が導波路端面に焦点を結ぶよ
うな音響レンズとしての役割を果たす材質であればよ
い。The acoustic lens used in the above embodiments is formed of a conductive material. However, an acoustic lens in which a surface acoustic wave excited from a comb-shaped input electrode focuses on the end face of the waveguide is also used. Any material can be used so long as it plays a role of.
【0049】上記実施例中で交差幅の広い円弧型櫛形入
力電極を用いたが、交差幅が狭くても本実施例中で示す
ような効果を得ることができる。Although the arc-shaped comb-shaped input electrode having a wide crossing width is used in the above-mentioned embodiment, the effect as shown in this embodiment can be obtained even if the crossing width is narrow.
【0050】上記実施例では、弾性表面波コンボルバの
それぞれの櫛形入力電極には同一の搬送角周波数ωの電
気信号を入力する例を示したが、同一周波数である必要
はなくそれぞれ異なる搬送角周波数の電気信号を入力し
てもよく、そのとき出力電極から得られる出力信号は、
入力信号の搬送角周波数それぞれの和となる。たとえ
ば、それぞれの入力角周波数をω1,ω2とすると、出力
角周波数は(ω1+ω2)の成分が発生する。In the above embodiment, an example in which electric signals of the same carrier angular frequency ω are input to the respective comb-shaped input electrodes of the surface acoustic wave convolver has been shown, but the carrier frequencies do not have to be the same and different carrier angular frequencies are used. May be input, the output signal obtained from the output electrode at that time is
It is the sum of the carrier angular frequencies of the input signal. For example, when the respective input angular frequencies are ω1 and ω2, the output angular frequency has a component of (ω1 + ω2).
【0051】実施例の中では、弾性表面波コンボルバを
用いて例を挙げたが、円弧型櫛形電極を用いていれば、
他の弾性表面波素子たとえば弾性表面波フィルター、共
振器、マッチドフィルターなどに関しても、入力インピ
ーダンスを従来通りに保持し、弾性表面波エネルギーの
ロスが少ない、上記と同様の効果を得ることができる。In the examples, the surface acoustic wave convolver is used as an example, but if an arc-shaped comb electrode is used,
With respect to other surface acoustic wave elements such as a surface acoustic wave filter, a resonator, a matched filter, etc., it is possible to maintain the input impedance as usual and to obtain the same effect as described above with a small loss of surface acoustic wave energy.
【0052】上記実施例中では円弧型櫛形電極にシング
ル電極を用いた例を示しているが、一方向性を得られる
ダブル電極や、付加質量を用いたダブル電極、浮き電
極、アポダイズ電極などを用いてもよく、また他の一方
向性を有する電極を用いても実施例中で示すのと同様の
効果を得ることができる。Although a single electrode is used as the arc-shaped comb-shaped electrode in the above-described embodiments, a unidirectional double electrode, a double electrode using additional mass, a floating electrode, an apodized electrode, etc. may be used. The same effects as those shown in the examples can be obtained by using other unidirectional electrodes.
【0053】上記実施例中に示された圧電性基板はYカ
ット(Z伝搬)ニオブ酸リチウムを用いているが、水
晶、タンタル酸リチウム、硼素酸リチウム等の他の圧電
材料、及び他のカット方向の圧電材料のものを用いても
よい。Although the piezoelectric substrate shown in the above embodiment uses Y-cut (Z-propagation) lithium niobate, other piezoelectric materials such as quartz, lithium tantalate, lithium borate, and other cuts. Oriented piezoelectric material may be used.
【0054】また、上記実施例において弾性表面波素子
は、エラスティック型を用いた例を示したが、本来はそ
れだけに限らずAE型を用いてもよい。Further, in the above-mentioned embodiment, the surface acoustic wave element is of the elastic type, but the AE type is not limited to the elastic type.
【0055】上記実施例中で示した圧電性基板は、本来
はそれだけに限らず圧電性基板以外の非圧電性物質上に
圧電性物質を形成した基板を用いてもよい。The piezoelectric substrate shown in the above embodiments is not limited to that originally, but a substrate in which a piezoelectric substance is formed on a non-piezoelectric substance other than the piezoelectric substrate may be used.
【0056】《第2実施例》図6は、以上説明したよう
な弾性表面波素子、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、40は送信装置を示す。この送信装置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。送信された信号は、
受信装置410で受信され、復調される。受信装置41
0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におい
て受信された受信信号は、高周波信号処理部412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、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413に入力される。<Second Embodiment> FIG. 6 is a block diagram showing an example of a communication system used as a surface acoustic wave element as described above, particularly as a surface acoustic wave convolver. In the figure, reference numeral 40 denotes a transmitting device. The transmitter 40 spread-spectrum modulates a signal to be transmitted using a spread code and transmits the signal from an antenna 401. The transmitted signal is
The signal is received by the receiving device 410 and demodulated. Receiver 41
0 is an antenna 411, a high frequency signal processing unit 412, a synchronization circuit 413, a code generator 414, a spread demodulation circuit 415,
It is composed of a demodulation circuit 416. The reception signal received by the antenna 411 is appropriately filtered and amplified by the high frequency signal processing unit 412, and is output as it is as a transmission frequency band signal or as an appropriate intermediate frequency band signal. The signal is input to the synchronizing circuit 413.
【0057】同期回路413は、本発明の上述の第1の
実施例にて示した弾性表面波素子4131と、符号発生
器414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、弾性表面波素子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。弾性表面波素子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からの出力信号が弾性表面波素子4131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414より変調回路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、弾性表面波コン
ボルバ素子を用いた弾性表面波素子4131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413
2からの参照用拡散符号とが、弾性表面波素子4131
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。The synchronizing circuit 413 includes the surface acoustic wave element 4131 shown in the first embodiment of the present invention, a modulation circuit 4132 for modulating the reference spread code input from the code generator 414, and an elastic circuit. The signal processing circuit 4133 processes the signal output from the surface acoustic wave element 4131 and outputs a spread code synchronization signal and a clock synchronization signal for the transmission signal to the code generator 414. Surface acoustic wave element 4131
The output signal from the high frequency signal processing unit 412 and the output signal from the modulation circuit 4132 are input to the surface acoustic wave element 4131, and the convolution operation of the two input signals is performed. Here, from the code generator 414, the modulation circuit 4132
Assuming that the reference spreading code input to is a code obtained by time-reversing the spreading code transmitted from the transmitting side, in the surface acoustic wave element 4131 using the surface acoustic wave convolver element, the synchronization dedicated spreading code included in the received signal is used. Component and modulation circuit 413
The reference spreading code from 2 is the surface acoustic wave element 4131.
When they coincide with each other on the waveguide of the output electrode, the correlation peak is output.
【0058】この際、弾性表面波素子4131は、圧電
性基板上で円弧型櫛形入力電極に音響レンズを付加して
いるので、弾性表面波のロスがなく集中して出力電極に
伝搬して、出力電極で発生するコンボリューション効率
を極めて向上し、相関ピークの高い出力レベルを得るこ
とができ、しかも両入力電極部分のインピーダンスが保
持されているので、電力損失も少なく、電力効率を向上
できる。At this time, in the surface acoustic wave element 4131, since the acoustic lens is added to the arc-shaped comb-shaped input electrode on the piezoelectric substrate, the surface acoustic wave propagates to the output electrode in a concentrated manner without loss. The convolution efficiency generated in the output electrodes can be remarkably improved, a high correlation peak output level can be obtained, and the impedances of both input electrode portions are held, so that the power loss is small and the power efficiency can be improved.
【0059】次に、信号処理回路4133では、弾性表
面波素子4131から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
力までの時間で、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。Next, the signal processing circuit 4133 detects the correlation peak from the signal input from the surface acoustic wave element 4131, and shifts the code synchronization in the time from the code start of the reference spreading code to the correlation peak output. The amount is calculated, and the code synchronization signal and the clock signal are output to the code generator 414.
【0060】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。この拡散符号は拡散復調回路41
5に入力され、拡散変調される前の信号が復元される。
拡散変復調回路415から出力される信号は、いわゆる
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41
6により、データ復調がなされる。After the synchronization is established, the code generator 414 generates a spread code in which the clock and the spread code phase match the spread code on the transmission side. This spreading code is a spreading demodulation circuit 41.
The signal before being input to the signal 5 and subjected to spread modulation is restored.
Since the signal output from the spread modulation / demodulation circuit 415 is a signal that has been modulated by a modulation method such as so-called frequency modulation (FSK: Frequency Shift Keying) or phase modulation (PSK: Phase Shift Keying), the corresponding demodulation circuit 41
6, data demodulation is performed.
【0061】本構成に用いた弾性表面波素子4131で
ある弾性表面波コンボルバは、圧電性基板上に所定の形
状で音響レンズを用いて、圧電性基板上で伝搬する弾性
表面波のエネルギーを効率よく出力電極に伝搬できるの
で、大きなコンボリューション信号を得ることができ
る。The surface acoustic wave convolver, which is the surface acoustic wave element 4131 used in this configuration, uses an acoustic lens having a predetermined shape on the piezoelectric substrate to efficiently transfer the energy of the surface acoustic wave propagating on the piezoelectric substrate. Since it can be well propagated to the output electrode, a large convolution signal can be obtained.
【0062】《第3実施例》図7、図8は、上記第1実
施例で説明した弾性表面波素子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。<Third Embodiment> FIGS. 7 and 8 are block diagrams showing an example of a transmitter and a receiver of a communication system using the surface acoustic wave device described in the first embodiment.
【0063】送信装置のブロック図を示す図7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、502−1〜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、503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、504は拡散符号発生器
503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、50
5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。In FIG. 7 showing a block diagram of the transmitting apparatus, 501 is a serial-parallel converter for converting serially input data into n parallel data, and 502-1 to n are parallelized data and spread. A multiplier group for multiplying n spread codes output from the code generator, 503 is n different spread codes PN1 to PNn and a spread code PN dedicated to synchronization.
A spreading code generator for generating 0, 504 is an adder for adding the synchronization dedicated spreading code PN0 output from the spreading code generator 503 and n outputs of the multiplier groups 502-1 to 502-n, 50
Reference numeral 5 is a high frequency stage for converting the output of the adder 504 into a transmission frequency signal, and 506 is a transmission antenna.
【0064】また、受信装置のブロック図を示す図8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
期を捕捉して維持する同期回路、604は同期回路60
3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、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P
N1〜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、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。In FIG. 8 showing a block diagram of the receiving apparatus, 601 is a receiving antenna, 602 is a high frequency signal processing section, 603 is a synchronizing circuit for capturing and maintaining synchronization with the spreading code and clock on the transmitting side, and 604 is Synchronization circuit 60
A spreading code generator for generating n + 1 spreading codes and a reference spreading code, which are the same as the spreading code group on the transmission side, according to the code synchronization signal and the clock signal input from the reference numeral 3, and 605 is output from the spreading code generator 604. A carrier reproducing circuit for reproducing a carrier signal from the carrier reproducing spread code PN0 and the output of the high frequency signal processing unit 602, and 606 is an output of the carrier reproducing circuit 605, an output of the high frequency signal processing unit 602 and an output of the spread code generator 604. Some n spreading codes P
A baseband demodulation circuit that demodulates the baseband using N1 to PNn, and a parallel-serial converter 607 that parallel-serial converts n parallel demodulated data output from the baseband demodulation circuit 606.
【0065】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504に入
力される。残りのn個の拡散符号PN1〜PNnは乗算器
群502−1〜nにてn個の並列データにより変調さ
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。In the above structure, on the transmission side, the input data is first converted into n parallel data equal to the number of code division multiplexes by the serial-parallel converter 501. On the other hand, the spreading code generator 503 generates n + 1 pieces of spreading codes PN0 to PNn having the same code period but different from each other. Of these, PN0 is dedicated to synchronization and carrier reproduction, is not modulated by the parallel data, and is directly input to the adder 504. The remaining n spread codes PN1 to PNn are modulated by n parallel data in the multiplier groups 502-1 to 50n and input to the adder 504. The adder 504 linearly adds the input n + 1 signals and outputs the added baseband signal to the high frequency stage 505. Subsequently, the baseband signal is converted into a high-frequency signal having an appropriate center frequency in the high-frequency stage 505 and transmitted from the transmission antenna 506.
【0066】次に、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603に入力される。同期回路603は
本発明の第1実施例に記載の弾性表面波素子6031
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、弾性表面波素子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。Next, on the receiving side, the signal received by the receiving antenna 601 is appropriately filtered and amplified by the high frequency signal processing section 602, and is output as it is as a transmission frequency band signal or as an appropriate intermediate frequency band signal. It The signal is input to the synchronization circuit 603. The synchronizing circuit 603 is the surface acoustic wave device 6031 described in the first embodiment of the present invention.
A modulation circuit 6032 for modulating the reference spread code input from the code generator 604, and a surface acoustic wave element 6031.
The signal processing circuit 6033 processes the signal output from the signal processing unit and outputs the spread code synchronization signal and the clock synchronization signal for the transmission signal to the spread code generator 604.
【0067】弾性表面波素子6031には、上記第1実
施例で示した弾性表面波コンボルバ素子を用い、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。As the surface acoustic wave element 6031, the surface acoustic wave convolver element shown in the first embodiment is used, and the output signal from the high frequency signal processing section 602 and the signal from the modulation circuit 6032 are input to the two input terminals. A signal convolution operation is performed.
【0068】ここで符号発生器604より変調回路60
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、弾性表面波素子6031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、弾性表面波素子6031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。Here, the modulation circuit 60 is supplied from the code generator 604.
If the code string of the reference spreading code input to 32 is a code string obtained by time-reversing the synchronization-dedicated spreading code transmitted from the transmission side, the surface acoustic wave element 6031 has the synchronization-dedicated spreading code included in the reception signal. A correlation peak is output when the code string of the component and the code string of the reference spreading code match on the waveguide of the output electrode of the surface acoustic wave element 6031.
【0069】次に、信号処理回路6033では、弾性表
面波素子6031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
出力までの時間で、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。Next, in the signal processing circuit 6033, the correlation peak is detected from the signal output from the surface acoustic wave element 6031, and the code synchronization shifts in the time from the code start of the reference spreading code to the correlation peak output. The amount is calculated, and the code synchronization signal and the clock signal are output to the spread code generator 604.
【0070】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。After the synchronization is established, the spread code generator 604 generates a spread code group in which the clock and the spread code phase match with the spread code group on the transmission side. Of these code groups, the spread code PN0 dedicated to synchronization is input to the carrier reproduction circuit 605. The carrier reproduction circuit 605 despreads the reception signal converted to the transmission frequency band or the intermediate frequency band which is the output of the high frequency signal processing unit 602 by the synchronization-dedicated spreading code PN0, and reproduces the carrier wave in the transmission frequency band or the intermediate frequency band. .
【0071】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。The carrier reproducing circuit 605 has a structure using a phase locked loop, for example. The received signal and the synchronization-dedicated spreading code PN0 are multiplied by the multiplier. After the synchronization is established, the clock and code phase of the synchronization-specific spreading code in the received signal and the reference-specific synchronization-specific spreading code PN0 match, and the transmission-side synchronization-specific spreading code is not modulated with data. Is despread at, and a carrier component appears at the output. The output is then input to a bandpass filter, and only the carrier component is extracted and output. The output is then input to a well-known phase-locked loop consisting of a phase detector, a loop filter and a voltage controlled oscillator, and a phase is applied to a carrier component output from the voltage controlled oscillator through a bandpass filter. The locked signal is output as a reproduced carrier wave.
【0072】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
該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、送信装置に入力された信号を出力される。The reproduced carrier wave is input to the baseband demodulation circuit 606. The baseband demodulation circuit 606 generates a baseband signal from the reproduced carrier wave and the output of the high frequency signal processing unit 602. The baseband signal is divided into n pieces and despreaded for each code division channel by the spreading code groups PN1 to PNn output from the spreading code generator 604, and subsequently data demodulation is performed. The parallel demodulated n demodulated data is converted into serial data by the parallel-serial converter 607, and the signal input to the transmission device is output.
【0073】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。またスペクトラム拡
散方式通信システム中DS(直接拡散)方式、FH(周
波数ホッピング)方式、TH(時間ホッピング)方式の
いずれの方式にも適用できるものである。Although the present embodiment is a case of binary modulation, other modulation methods such as quadrature modulation may be used. Further, the present invention can be applied to any of the DS (direct spread) method, the FH (frequency hopping) method, and the TH (time hopping) method in a spread spectrum communication system.
【0074】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。また、通信装置の場合、使用符号列の符号を
異ならせて、相互通信を行うことができる。その場合、
同一パッケージ内に送信装置と受信装置とを備え、その
同期用拡散符号を異ならせることで同様な搬送キャリア
を用いて、通信装置の構成がほぼ同一の構成で他の通信
装置と通信画架能である。また、その受信装置には、上
述の弾性表面波素子を用いて、同期確立を高速確実に達
成できるので、信頼性の高い通信システムを可能とす
る。Further, in the above embodiment, an example in which the transmission device and the reception device are separated into a communication system has been described.
Both devices can be stored in the same package as a communication device. Further, in the case of the communication device, mutual communication can be performed by changing the codes of the used code strings. In that case,
A transmitter and a receiver are provided in the same package, and the same carrier is used by differentiating the spreading code for synchronization, and the communication device has almost the same configuration and is capable of communicating with other communication devices. is there. Further, since the above-mentioned surface acoustic wave element is used for the receiving device, the establishment of synchronization can be achieved at high speed and reliably, which enables a highly reliable communication system.
【0075】[0075]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、圧電
性基板の主面上に第1及び第2の弾性表面波を励振する
少なくとも2つの円弧型櫛形入力電極と該圧電性基板の
非線形性を利用して、該2つの弾性表面波のコンボリュ
ーション信号を取り出す出力電極とを有した弾性表面波
素子において、導波路へと弾性表面波の0次モード(基
本モード)が伝搬し、かつ弾性表面波が導波路の導波モ
ードと結合する従来の導波路幅によって決められる開口
角で表される電極指の交差幅より広い交差幅をもつ円弧
型入力電極を用いることで、櫛形電極の励起強度におけ
る高次の横モード成分を抑えることができ、また円弧型
入力電極と導波路端面との間の領域に音響レンズを設け
ることで、導波路端面へと弾性表面波が伝搬し、弾性表
面波の0次モード(基本モード)が導波路上で導波モー
ドと結合するのでコンボリューション効率の向上などの
効果を得ることができる。As described above, according to the present invention, at least two arc-shaped comb-shaped input electrodes for exciting the first and second surface acoustic waves are provided on the main surface of the piezoelectric substrate and the piezoelectric substrate. In a surface acoustic wave device having an output electrode for taking out the convolution signal of the two surface acoustic waves by utilizing nonlinearity, a 0th-order mode (fundamental mode) of the surface acoustic wave propagates to the waveguide, In addition, by using the arc-shaped input electrode having a crossing width wider than the crossing width of the electrode fingers, which is represented by the opening angle determined by the conventional waveguide width in which the surface acoustic wave is coupled with the waveguide mode of the waveguide, the comb-shaped electrode It is possible to suppress higher-order transverse mode components in the excitation intensity of, and by providing an acoustic lens in the region between the arc-shaped input electrode and the waveguide end face, the surface acoustic wave propagates to the waveguide end face, Zero-order mode of surface acoustic waves It can be obtained effects such as improvement of the convolution efficiency because the fundamental mode) is bonded to the waveguide mode in the waveguide path.
【0076】そして円弧型櫛形入力電極の対数を増やす
必要がないため、コンボルバの周波数特性における帯域
を広くとることができ、円弧型櫛形入力電極の電極指の
交差幅が広くなった分インピーダンスを低く抑えること
ができるのでインピーダンスマッチングが合わせやすく
なる。Since it is not necessary to increase the number of pairs of arc-shaped comb-shaped input electrodes, the band in the frequency characteristic of the convolver can be widened, and the impedance can be lowered by the increase in the cross width of the electrode fingers of the arc-shaped comb-shaped input electrode. Since it can be suppressed, impedance matching becomes easy.
【0077】更に、上記弾性表面波素子を受信装置及び
通信装置更に通信システムに用いることで、特に、スペ
クトラム拡散通信方式における拡散符号に同期した同期
信号を得る際に、コンボリューション出力レベルの高い
相関ピーク信号を得ることができるので、同期捕捉に素
早く対応できて、安定した、信頼性の高い通信を行うこ
とができる。Further, by using the above-mentioned surface acoustic wave element in a receiving device, a communication device, and a communication system, a correlation with a high convolution output level is obtained especially when a synchronization signal synchronized with a spread code in a spread spectrum communication system is obtained. Since the peak signal can be obtained, it is possible to quickly cope with the synchronization acquisition and perform stable and reliable communication.
【図1】本発明における弾性表面波コンボルバの第1実
施例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing a first embodiment of a surface acoustic wave convolver according to the present invention.
【図2】本発明における交差幅の広い円弧型櫛形入力電
極の励起強度分布を示したシミュレーションである。FIG. 2 is a simulation showing an excitation intensity distribution of an arc-shaped comb-shaped input electrode having a wide crossing width according to the present invention.
【図3】本発明における円弧型櫛形入力電極と音響レン
ズの関係を表した図1の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of FIG. 1 showing a relationship between an arc-shaped comb-shaped input electrode and an acoustic lens according to the present invention.
【図4】従来の弾性表面波コンボルバを示す概略図であ
る。FIG. 4 is a schematic view showing a conventional surface acoustic wave convolver.
【図5】従来の円弧型櫛形入力電極の励起強度分布を示
したシミュレーションである。FIG. 5 is a simulation showing an excitation intensity distribution of a conventional arc-shaped comb-shaped input electrode.
【図6】本発明の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。FIG. 6 is a block diagram showing an example of a communication system using the surface acoustic wave device of the present invention.
【図7】本発明の弾性表面波素子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。FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a transmission device of a communication system using the surface acoustic wave device of the present invention.
【図8】本発明の弾性表面波素子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。FIG. 8 is a block diagram illustrating an example of a receiving device of a communication system using the surface acoustic wave device of the present invention.
11,31,41 圧電性基板 12,32,42 円弧型櫛形入力電極 13,33,43 導波路(出力電極) 14,34 音響レンズ 40 送信装置 401 送信用アンテナ 410 受信装置 411 受信用アンテナ 412 高周波信号処理部 413 同期回路 414 符号発生器 415 拡散復調回路 416 復調回路 501 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 502−1〜n 乗算器群 503 拡散符号発生器 504 加算器 505 高周波段 506 送信アンテナ 601 受信アンテナ 602 高周波信号処理部 603 同期回路 604 拡散符号発生器 605 キャリア再生回路 606 ベースバンド復調回路 607 並直列変換器11, 31, 41 Piezoelectric substrate 12, 32, 42 Arc-shaped comb-shaped input electrode 13, 33, 43 Waveguide (output electrode) 14, 34 Acoustic lens 40 Transmitter 401 Transmitter antenna 410 Receiving device 411 Receiving antenna 412 High frequency Signal processing unit 413 Synchronization circuit 414 Code generator 415 Spreading demodulation circuit 416 Demodulation circuit 501 Serial / parallel converter 502-1 to n for converting data input in series into n parallel data 503 Spreading code generator 504 adder 505 high-frequency stage 506 transmission antenna 601 reception antenna 602 high-frequency signal processing unit 603 synchronization circuit 604 spreading code generator 605 carrier recovery circuit 606 baseband demodulation circuit 607 parallel-serial converter
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者 鳥沢 章 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Tadashi Eguchi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Akira Torizawa 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Incorporated (72) Inventor Akane Yokota 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.
Claims (6)
物質を形成した基板の主面上に第1及び第2の弾性表面
波を励振する少なくとも2つの概略円弧型櫛形入力電極
と、前記基板の非線形効果を利用して前記2つの弾性表
面波のコンボリューション信号を取り出す導波路兼出力
電極とを有する弾性表面波素子において、 前記円弧型櫛形入力電極と前記出力電極との間の領域に
音響レンズを設けたことを特徴とする弾性表面波素子。1. A piezoelectric substrate or at least two substantially arc-shaped comb-shaped input electrodes for exciting first and second surface acoustic waves on a main surface of a substrate in which a piezoelectric substance is formed on a non-piezoelectric substance. A surface acoustic wave device having a waveguide and an output electrode for taking out convolution signals of the two surface acoustic waves by utilizing a nonlinear effect of the substrate, wherein a region between the arc-shaped comb-shaped input electrode and the output electrode A surface acoustic wave device characterized in that an acoustic lens is provided on the surface.
幅は、前記導波路の導波路幅によって決まる開口角で表
される交差幅よりも広く形成されていることを特徴とす
る請求項1に記載の弾性表面波素子。2. The intersecting width of the electrode fingers of the arc-shaped comb-shaped input electrode is formed wider than the intersecting width represented by the opening angle determined by the waveguide width of the waveguide. 1. The surface acoustic wave device according to item 1.
れていることを特徴とする請求項1又は2に記載の弾性
表面波素子。3. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the acoustic lens has a concave shape.
形入力電極に対して凹状に形成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。4. The surface acoustic wave device according to claim 3, wherein the acoustic lens has a concave shape with respect to the arc-shaped comb-shaped input electrode.
チウムの圧電性基板を用いたことを特徴とする請求項1
乃至4のいずれか1項に記載の弾性表面波素子。5. The Y-cut lithium niobate piezoelectric substrate is used as the piezoelectric substrate.
5. The surface acoustic wave device according to any one of items 4 to 4.
弾性表面波素子を用いた通信システム。6. A communication system using the surface acoustic wave device according to claim 1. Description:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22883595A JPH0974331A (en) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | Surface acoustic wave device and communication system using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22883595A JPH0974331A (en) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | Surface acoustic wave device and communication system using the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0974331A true JPH0974331A (en) | 1997-03-18 |
Family
ID=16882611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22883595A Pending JPH0974331A (en) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | Surface acoustic wave device and communication system using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0974331A (en) |
-
1995
- 1995-09-06 JP JP22883595A patent/JPH0974331A/en active Pending
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