JPH0974331A - 弾性表面波素子及びこれを用いた通信システム - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【０００９】すなわち、２つの弾性表面波を、

【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、

【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、

【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、

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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）。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【図４】従来の弾性表面波コンボルバを示す概略図であ
る。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、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。
2. 【請求項２】 前記円弧型櫛形入力電極の電極指の交差
   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。
3. 【請求項３】 前記音響レンズの形状は、凹状に形成さ
   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。
4. 【請求項４】 前記音響レンズの形状は、前記円弧型櫛
   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。
5. 【請求項５】 前記圧電性基板に、Ｙカットニオブ酸リ
   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。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
   弾性表面波素子を用いた通信システム。