JPH0974332A - Surface acoustic wave device and communication system using the same - Google Patents

Surface acoustic wave device and communication system using the same

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JPH0974332A
JPH0974332A JP22883695A JP22883695A JPH0974332A JP H0974332 A JPH0974332 A JP H0974332A JP 22883695 A JP22883695 A JP 22883695A JP 22883695 A JP22883695 A JP 22883695A JP H0974332 A JPH0974332 A JP H0974332A
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JP
Japan
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surface acoustic
acoustic wave
comb
electrode
piezoelectric substrate
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JP22883695A
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Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Hachisu
高弘 蜂巣
Kouichi Egara
光一 江柄
Akihiro Koyama
晃広 小山
Tadashi Eguchi
正 江口
Akira Torisawa
章 鳥沢
Akane Yokota
あかね 横田
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 櫛形入力電極から励振された弾性表面波の電
気機械結合係数K2 を上げ、さらに出力電極(導波路)
端面に弾性表面波を絞り、結合させることである。 【解決手段】 圧電性基板または非圧電物質上に圧電性
物質を形成した積層基板である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つの櫛
形入力電極と、上記圧電性基板の非線形効果を利用して
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
す出力電極とを有する弾性表面波素子において、上記櫛
形入力電極上、および上記櫛形入力電極と出力電極との
間の領域の上記基板上に絶縁性の絶縁膜が形成されてい
ることを特徴とする。
(57) 【Abstract】 PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the electromechanical coupling coefficient K 2 of a surface acoustic wave excited from a comb-shaped input electrode, and further to output electrode (waveguide).
This is to squeeze and couple surface acoustic waves on the end faces. At least two comb-shaped input electrodes for exciting first and second surface acoustic waves are formed on a main surface of a piezoelectric substrate which is a piezoelectric substrate or a laminated substrate in which a piezoelectric substance is formed on a non-piezoelectric substance. A surface acoustic wave device having an output electrode for taking out the convolution signal of the two surface acoustic waves by utilizing the non-linear effect of the piezoelectric substrate, on the comb-shaped input electrode, and the comb-shaped input electrode and the output electrode. An insulative insulating film is formed on the substrate in the region between.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【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及
びこ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 convolver and a communication system using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、弾性表面波(SAW:Surface Ac
oustic Wave)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(S
S)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 waves (SAW: Surface Ac)
Various applications and researches have been made on the oustic wave) element. Among them, the surface acoustic wave convolver is a spread spectrum (S) that has been attracting attention as a next-generation communication technology.
S) As a key device for communication, its importance is increasing more and more.

【0003】この弾性表面波(SAW)は、圧電性基板
等の伝搬媒質の表面或いは境界面に沿って伝搬する弾性
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 an acoustic wave that propagates along the surface or boundary surface of a propagation medium such as a piezoelectric substrate, and its energy is mostly contained within about one wavelength from the surface. High-density elastic energy can be easily obtained even with extremely small input power, and the nonlinear effect becomes larger than that of bulk waves, 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
ル拡散通信方式(SS:Spread Spectrum Communicatio
n)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).
In recent years, its importance has been increasing and is being actively studied for application to signal processing devices such as n).

【0005】図4は、従来知られている弾性表面波コン
ボルバを示す概略図である。図において、51はYカッ
ト(Z伝搬)ニオブ酸リチウムなどの圧電材基板、また
は非圧電物質上に圧電性物質を積層した積層基板の圧電
性基板、52は圧電性基板51の表面上に形成された正
規型櫛形入力電極(IDT:Interdigital Transduce
r)、53は圧電性基板51の表面上に形成された導波
路としての出力電極、54は正規型櫛形入力電極52と
出力電極53との間の領域に設けられたパラボリックホ
ーンである。
FIG. 4 is a schematic view showing a conventionally known surface acoustic wave convolver. In the figure, 51 is a piezoelectric material substrate such as a Y-cut (Z-propagation) lithium niobate or a laminated substrate in which a piezoelectric material is laminated on a non-piezoelectric material, and 52 is formed on the surface of the piezoelectric substrate 51. Standard comb-shaped input electrode (IDT: Interdigital Transduce
r) and 53 are output electrodes as waveguides formed on the surface of the piezoelectric substrate 51, and 54 is a parabolic horn provided in a region between the regular comb input electrode 52 and the output electrode 53.

【0006】これらの入出力電極及びパラボリックホー
ンは、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51の表面
上に直接形成される。
The input / output electrodes and the parabolic horn are made of a conductive material such as aluminum and are usually formed directly on the surface of the piezoelectric substrate 51 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52に搬送角周波数ωの電気信号を
入力すると、圧電性基板の圧電効果により弾性表面波が
励振される。
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 52, the surface acoustic wave is excited by the piezoelectric effect of the piezoelectric substrate.

【0008】これら2つの弾性表面波は、パラボリック
ホーン54によって弾性表面波が絞られ、出力電極53
の端面に結合させる。この出力電極53は導波路として
作用し、出力電極内に閉じこめられながら圧電性基板5
1上をお互い逆方向に伝搬する。
These two surface acoustic waves are narrowed down by the parabolic horn 54, and the output electrode 53
To the end face of. The output electrode 53 functions as a waveguide, and the piezoelectric substrate 5 is enclosed while being confined in the output electrode.
1 propagates in the opposite directions.

【0009】この様に出力電極53上でぶつかった2つ
の弾性表面波は、圧電性基板51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53より取り出され
る。
The two surface acoustic waves hitting the output electrode 53 in this way are output from the output electrode 53 as a convolution signal (carrier angular frequency 2ω) of two input signals due to the physical nonlinear effect of the piezoelectric substrate 51. Taken out.

【0010】すなわち、2つの弾性表面波を、That is, two surface acoustic waves are

【0011】[0011]

【数1】 とすると、圧電性基板51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 51, the product is obtained by nonlinear interaction.

【0012】[0012]

【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,

【0013】[0013]

【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、(3)式
は、
(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), then equation (3) becomes

【0014】[0014]

【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.

【0015】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 Device Technology Handbook” edited by Japan Society for the Promotion of Science 150th Committee, Ohmsha, Ltd., (1991), p. ~ P
205, p371-p374 and the like.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、弾
性表面波コンボルバのコンボリューション効率を上げる
ために、以下のような点を解決しなければならない。
However, in order to increase the convolution efficiency of the surface acoustic wave convolver, the following points must be solved.

【0017】弾性表面波コンボルバにおいて、コンボリ
ューション効率を上げるためにはいくつか方法がある
が、その中の一つに櫛形入力電極において電気機械結合
係数K 2 の値を大きくする方法がある。
In the surface acoustic wave convolver,
There are several ways to increase solution efficiency
But one of them is the electromechanical coupling at the comb-shaped input electrode.
Coefficient K 2There is a way to increase the value of.

【0018】しかし、通常この電気機械結合係数K2
圧電性基板そのものの性質に大きく依存するため、圧電
性基板が決められると電気機械結合係数K2 の値も一義
的に決まってしまう。
However, since the electromechanical coupling coefficient K 2 usually greatly depends on the properties of the piezoelectric substrate itself, the value of the electromechanical coupling coefficient K 2 is uniquely determined when the piezoelectric substrate is determined.

【0019】そのため上記従来例で記したように、正規
型櫛形電極から励振された弾性表面波をパラボリックホ
ーンによって圧縮し、弾性表面波のエネルギー密度を上
げて導波路端面に結合させてコンボリューション効率を
上げても、電気機械結合係数K2 の値は圧電性基板の材
料種類によって決められてしまうためこれ以上の効率の
向上は期待できない。
Therefore, as described in the above-mentioned conventional example, the surface acoustic wave excited from the normal type comb-shaped electrode is compressed by the parabolic horn, the energy density of the surface acoustic wave is increased and the surface acoustic wave is coupled to the end face of the waveguide, and the convolution efficiency is increased. Even if the value is increased, the value of the electromechanical coupling coefficient K 2 is determined by the material type of the piezoelectric substrate, so further improvement in efficiency cannot be expected.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、櫛形入
力電極を用いた弾性表面波コンボルバ素子において、櫛
形入力電極から励振された弾性表面波の電気機械結合係
数K2 を上げ、さらに出力電極(導波路)端面に弾性表
面波を絞り、結合させることである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to increase the electromechanical coupling coefficient K 2 of a surface acoustic wave excited from a comb-shaped input electrode in a surface acoustic wave convolver device using a comb-shaped input electrode, and further output A surface acoustic wave is squeezed and coupled to the end face of the electrode (waveguide).

【0021】本発明は、上記目的に鑑み、弾性表面波コ
ンボルバ素子の櫛形入力電極部上面にSiO2 (シリコ
ン酸化膜)などの絶縁膜を形成し、かつ櫛形入力電極と
出力電極との間の領域および出力電極(導波路)上にS
iO2 などの絶縁膜によるパラボリックホーンを形成す
ることを特徴とする。
In view of the above object, the present invention forms an insulating film such as SiO 2 (silicon oxide film) on the upper surface of the comb-shaped input electrode portion of the surface acoustic wave convolver element, and further provides a space between the comb-shaped input electrode and the output electrode. S on the area and output electrode (waveguide)
It is characterized in that a parabolic horn is formed by an insulating film such as iO 2 .

【0022】上記構成によれば、弾性表面波コンボルバ
素子において、櫛形入力電極部で励振される弾性表面波
の電気機械結合係数K2 が大きくなり、さらに櫛形入力
電極から励振された弾性表面波が圧縮され、エネルギー
密度を上げて導波路端面へと結合するので、コンボリュ
ーション効率の向上へつながる。
According to the above structure, in the surface acoustic wave convolver element, the electromechanical coupling coefficient K 2 of the surface acoustic wave excited by the comb-shaped input electrode portion is increased, and the surface acoustic wave excited by the comb-shaped input electrode is further increased. Since it is compressed, the energy density is increased and the energy is coupled to the end face of the waveguide, which leads to improvement in convolution efficiency.

【0023】また同時に入力電極及び出力電極のパター
ン表面の保護膜としての役割も果たすので、弾性表面波
コンボルバとしての性能、および信頼性が向上する。
At the same time, since it also serves as a protective film on the pattern surface of the input electrode and the output electrode, the performance and reliability as a surface acoustic wave convolver are improved.

【0024】また、本発明の構成として、上記弾性表面
波素子において、上記絶縁膜が形成される部位に、上記
出力電極上の領域を加えたことを特徴とする。また、上
記弾性表面波素子において、上記絶縁膜が、シリコン酸
化膜で形成されていることを特徴とする。更に、上記櫛
形入力電極と上記出力電極との間の領域に形成された上
記絶縁膜は、上記櫛形入力電極から励振された弾性表面
波を上記出力電極入口端面へ集束させる形状を有してい
ることを特徴とする。また、上記櫛形入力電極と上記出
力電極との間の領域に形成された上記絶縁膜の形状は、
パラボリックホーン形状を有していることを特徴とす
る。また、上記櫛形入力電極に円弧形状を用いたことを
特徴とする。また、上記圧電性基板に、YカットZ伝搬
のニオブ酸リチウムを用いたことを特徴とする。
Further, as a structure of the present invention, in the surface acoustic wave element, a region on the output electrode is added to a portion where the insulating film is formed. Further, in the surface acoustic wave device, the insulating film is formed of a silicon oxide film. Further, the insulating film formed in the region between the comb-shaped input electrode and the output electrode has a shape that focuses surface acoustic waves excited from the comb-shaped input electrode to the output electrode inlet end surface. It is characterized by The shape of the insulating film formed in the region between the comb-shaped input electrode and the output electrode is
It is characterized by having a parabolic horn shape. Further, it is characterized in that an arc shape is used for the comb-shaped input electrode. Further, Y-cut Z-propagation lithium niobate is used for the piezoelectric substrate.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

《第1実施例》以下本発明の実施例について説明する。 << First Embodiment >> An embodiment of the present invention will be described below.

【0026】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、1
1はYカット(Z伝搬)ニオブ酸リチウムなどの圧電性
基板、または非圧電物質上に圧電性物質を積層した積層
基板の圧電性基板、12は圧電性基板11の表面上に形
成された正規型櫛形入力電極、13は圧電性基板11の
表面上に形成された導波路としての出力電極、14はS
iO2 (シリコン酸化膜)などの絶縁膜である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a surface acoustic wave convolver according to the present invention. In the figure, 1
Reference numeral 1 denotes a piezoelectric substrate such as a Y-cut (Z propagation) lithium niobate or a laminated substrate in which a piezoelectric substance is laminated on a non-piezoelectric substance, and 12 is a regular substrate formed on the surface of the piezoelectric substrate 11. Type comb-shaped input electrode, 13 is an output electrode as a waveguide formed on the surface of the piezoelectric substrate 11, and 14 is an S electrode.
An insulating film such as iO 2 (silicon oxide film).

【0027】これらの正規型櫛形入力電極12及び出力
電極13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の表面上に直接形成される。
The normal comb-shaped input electrode 12 and the output electrode 13 are made of a conductive material such as aluminum, and are usually formed directly on the surface of the piezoelectric substrate 11 by using a photolithography technique.

【0028】また絶縁膜14もフォトリソグラフィー技
術を用いて、正規型櫛形入力電極12の上部および導波
路13端面までの領域に形成されており、その形状は正
規型櫛形入力電極12から励振された弾性表面波が導波
路13端面へと圧縮され、結合するような形状、例えば
ホーンのような形状である。
The insulating film 14 is also formed by photolithography in the region up to the upper end of the regular comb input electrode 12 and the end face of the waveguide 13, and its shape is excited from the regular comb input electrode 12. The surface acoustic wave has a shape such that it is compressed and coupled to the end face of the waveguide 13, for example, a shape like a horn.

【0029】この様な構成の弾性表面波素子において、
圧電性基板11の両端近傍に配置された櫛形入力電極1
2に搬送角周波数ωの電気信号を入力すると、圧電性基
板11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
路としての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角周波数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 element having such a structure,
Comb-shaped input electrodes 1 arranged near both ends of the piezoelectric substrate 11
When an electric signal of the carrier angular frequency ω is input to 2, surface acoustic waves are excited by the piezoelectric effect of the piezoelectric substrate 11, the output electrode 13 acts as a ΔV / V waveguide, and the output electrode as a waveguide While being confined, 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 taken out from the output electrode 13 as a convolution signal having an angular frequency 2ω due to the physical nonlinear effect of the piezoelectric substrate 11.

【0030】ここでΔV/V導波路は、圧電性基板の表
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て短絡部分に弾性表面波を
閉じこめたものである。
Here, the ΔV / V waveguide has a surface of the piezoelectric substrate electrically short-circuited to reduce the propagation velocity of the surface acoustic wave as compared with the free surface and confine the surface acoustic wave to the short-circuited portion. Is.

【0031】図2は、Yカット(Z伝搬)ニオブ酸リチ
ウム基板上のある1点での弾性表面波の時間変化に対す
る振幅強度の大きさを表したシミュレーションのグラフ
である。
FIG. 2 is a simulation graph showing the magnitude of the amplitude intensity with respect to the time change of a surface acoustic wave at a certain point on a Y-cut (Z-propagation) lithium niobate substrate.

【0032】横軸には時間をとり、縦軸には各時間での
弾性表面波の振幅の大きさを表している。このとき縦軸
の振幅の大きさの単位は、櫛形入力電極に入力する入力
信号の電圧の大きさに比例するため任意でよい。
The horizontal axis represents time and the vertical axis represents the amplitude of the surface acoustic wave at each time. At this time, the unit of the magnitude of the vertical axis is arbitrary because it is proportional to the magnitude of the voltage of the input signal input to the comb-shaped input electrode.

【0033】図中、21は、圧電性基板に絶縁性膜が形
成されていない自由表面のときの振幅の大きさを表して
おり、図中22は、圧電性基板上にSiO2 膜を厚さ1
μmを形成したときの振幅の大きさを表している。
In the figure, 21 indicates the magnitude of the amplitude when the insulating film is not formed on the piezoelectric substrate, and 22 indicates the thickness of the SiO 2 film on the piezoelectric substrate. 1
It represents the magnitude of the amplitude when μm is formed.

【0034】図中21,22から圧電性基板上に絶縁性
膜のSiO2 膜を1μm形成した場合、絶縁膜が形成さ
れていない自由表面のものに比べて、弾性表面波は時間
的に遅れて到達していることがわかる。
When an insulating film SiO 2 film of 1 μm is formed on the piezoelectric substrate from 21 and 22 in the figure, the surface acoustic wave is delayed in time as compared with a free surface without an insulating film. You can see that it has arrived.

【0035】これはSiO2 膜が弾性表面波素子の表面
上に形成されたために圧電性基板表面が自由表面のもの
に比べて、弾性表面波の速度は遅く変化していることを
表している。
This means that since the SiO 2 film is formed on the surface of the surface acoustic wave element, the velocity of the surface acoustic wave changes slower than that of the surface of the piezoelectric substrate which is a free surface. .

【0036】そのため図1において、SiO2 膜を櫛形
入力電極12と導波路13との間の領域に設け、さらに
その形状を導波路13の端面に結合させるような形状と
するとSiO2 膜が形成されている部分と、そうでない
自由表面とで弾性表面波の速度に差ができ、速度の遅い
領域つまりSiO2 膜が形成されている部分に弾性表面
波エネルギーを閉じこめることができるので、パラボリ
ックホーンとして利用することができる。
Therefore, in FIG. 1, if the SiO 2 film is provided in the region between the comb-shaped input electrode 12 and the waveguide 13, and the shape is such that it is coupled to the end face of the waveguide 13, the SiO 2 film is formed. Since there is a difference in the velocity of the surface acoustic wave between the free surface and the free surface, and the surface acoustic wave energy can be confined to the slow speed region, that is, the part where the SiO 2 film is formed, the parabolic horn Can be used as

【0037】また図2より、圧電性基板上にSiO2
を1μm形成した場合、絶縁膜が形成されていない自由
表面のものに比べて弾性表面波の振幅が大きくなってい
ることがわかる。つまり櫛形入力電極上部にSiO2
などの絶縁膜が形成されることによって電気機械結合係
数K2 が大きくなり、弾性表面波のエネルギーが増加す
る。
It is also seen from FIG. 2 that when the SiO 2 film is formed to a thickness of 1 μm on the piezoelectric substrate, the amplitude of the surface acoustic wave is larger than that of a free surface on which the insulating film is not formed. That is, by forming an insulating film such as a SiO 2 film on the upper part of the comb-shaped input electrode, the electromechanical coupling coefficient K 2 increases and the energy of the surface acoustic wave increases.

【0038】以上のことから、Yカット(Z伝搬)ニオ
ブ酸リチウム基板などの圧電性基板表面上に作製した正
規型櫛形入力電極および出力電極(導波路)をもつ弾性
表面波コンボルバにおいて、正規型櫛形入力電極の上部
および導波路端面までの領域にSiO2 膜などの絶縁膜
を形成することによって、正規型櫛形入力電極から励振
された弾性表面波の電気機械結合係数K2 が、正規型櫛
形入力電極上で向上し、振幅の大きい(弾性表面波エネ
ルギーの大きい)弾性表面波が得られる。さらにSiO
2 膜などの絶縁膜によって形成されたパラボリックホー
ンに閉じこめられ、弾性表面波エネルギー密度を上げ、
導波路端面へと結合する。
From the above, in the surface acoustic wave convolver having the normal type comb-shaped input electrode and the output electrode (waveguide) formed on the surface of the piezoelectric substrate such as the Y-cut (Z-propagation) lithium niobate substrate, the normal type By forming an insulating film such as a SiO 2 film on the upper part of the comb-shaped input electrode and the region up to the end face of the waveguide, the electromechanical coupling coefficient K 2 of the surface acoustic wave excited from the normal-shaped comb-shaped input electrode can be changed to the normal-shaped comb-shaped electrode. A surface acoustic wave which is improved on the input electrode and has a large amplitude (large surface acoustic wave energy) is obtained. Furthermore, SiO
Confined to a parabolic horn formed by an insulating film such as 2 films, increasing the surface acoustic wave energy density,
Coupling to the end face of the waveguide.

【0039】この結果、コンボリューション効率(一般
に、両側の入力電極に入力される電気入力パワーをP
1,P2とし、中央の出力電極から取り出せる出力パワー
をPOUTとすると、コンボリューション効率Fは、F=
(POUT/P1・P2)で表される。)は向上し、加えて
従来より周知のこととして用いられてきたパターン表面
の保護膜としての役割も果たすので、弾性表面波コンボ
ルバとしての性能だけではなく、信頼性をも上げること
となる。
As a result, the convolution efficiency (generally, the electric input power input to the input electrodes on both sides is P
If the output power that can be taken out from the central output electrode is POUT, the convolution efficiency F is F =
It is represented by (POUT / P1, P2). ) Is improved, and in addition, it also serves as a protective film for the pattern surface, which has been used as a conventionally well-known one, so that not only the performance as a surface acoustic wave convolver but also the reliability is improved.

【0040】《第2実施例》以下本発明の実施例につい
て説明する。
<< Second Embodiment >> An embodiment of the present invention will be described below.

【0041】図3は、本発明における弾性表面波コンボ
ルバの第2実施例を示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic view showing a second embodiment of the surface acoustic wave convolver according to the present invention.

【0042】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
に形成された正規型櫛形入力電極、33は圧電性基板3
1の表面上に形成された導波路としての出力電極、34
はSiO2 (シリコン酸化膜)などの絶縁膜である。
In the figure, 31 is a Y-cut (Z-propagation) lithium niobate piezoelectric substrate, 32 is a regular comb-shaped input electrode formed on the surface of the piezoelectric substrate 31, and 33 is the piezoelectric substrate 3.
An output electrode as a waveguide formed on the surface of 1.
Is an insulating film such as SiO 2 (silicon oxide film).

【0043】上記の正規型櫛形入力電極32、出力電極
33の電極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の表面上に直接形成される。
The electrodes of the normal type comb-shaped input electrode 32 and the output electrode 33 are made of a conductive material such as aluminum, and are usually formed directly on the surface of the piezoelectric substrate 31 by a photolithography technique.

【0044】また絶縁膜もフォトリソグラフィー技術を
用いて、正規型櫛形入力電極32の上部および出力電極
33の端面までの領域かつ出力電極33上に形成されて
おり、その形状は正規型櫛形入力電極32から励振され
た弾性表面波が出力電極33の端面へと圧縮され、結合
するような形状、例えばホーンのような形状である。
The insulating film is also formed by photolithography on the output electrode 33 and the region up to the end face of the regular comb input electrode 32 and the end face of the output electrode 33, and the shape thereof is the regular comb input electrode. The surface acoustic wave excited from 32 is compressed to the end surface of the output electrode 33 and is coupled, for example, a shape like a horn.

【0045】この様な構成の弾性表面波素子において、
両側の櫛形入力電極32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33がΔV/V導波路として作用
し、出力電極内(導波路)に閉じこめられながら圧電性
基板31上をお互いに逆方向に伝搬する。そして出力電
極33上で上記2つの波がぶつかり、圧電性基板31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33から取り出される。
In the surface acoustic wave device having such a structure,
When an electric signal of the carrier angular frequency ω is input to the comb-shaped input electrodes 32 on both sides, the surface acoustic waves are excited by the piezoelectric effect of the substrate, and the output electrode 33 acts as a ΔV / V waveguide, and the output electrode 33 (waveguide) ), They propagate in opposite directions on the piezoelectric substrate 31. Then, the above two waves collide with each other on the output electrode 33 and are extracted from the output electrode 33 as a 2ω convolution signal due to the physical nonlinear effect of the piezoelectric substrate 31.

【0046】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。
In the ΔV / V waveguide, the propagation speed of the surface acoustic wave is made lower than that of the free surface by electrically short-circuiting the surface of the substrate, and the surface acoustic wave is trapped in the short-circuited portion. .

【0047】図2において、上述したように、Yカット
(Z伝搬)ニオブ酸リチウム基板上のある1点での弾性
表面波の時間変化に対する振幅強度の大きさを表したシ
ミュレーションのグラフを示し、圧電性基板上にSiO
2 膜を伝搬する弾性表面波22は、圧電性基板上が自由
表面のもの21に比べて、時間的に遅れて到達している
ことを表している。
In FIG. 2, as described above, a simulation graph showing the magnitude of the amplitude intensity with respect to the time change of the surface acoustic wave at one point on the Y-cut (Z-propagation) lithium niobate substrate is shown. SiO on the piezoelectric substrate
The surface acoustic waves 22 propagating through the two films represent that the piezoelectric substrate arrives later than the one having a free surface on the piezoelectric substrate.

【0048】これは、圧電性基板上でSiO2 膜が形成
されている部分と、そうでない自由表面とで弾性表面波
の速度に差ができ、速度の遅い領域つまりSiO2 膜が
形成されている部分に弾性表面波エネルギーを閉じこめ
ることができるということを示している。
This is because there is a difference in the velocity of the surface acoustic wave between the portion where the SiO 2 film is formed on the piezoelectric substrate and the free surface which is not so that the slow velocity region, that is, the SiO 2 film is formed. It is shown that the surface acoustic wave energy can be confined in the existing part.

【0049】上記現象は、一種の閉じこめ効果でありい
わゆる導波路で用いられている薄膜リボン導波路、ΔV
/V導波路などと同様の現象と考えることができる。
The above phenomenon is a kind of confinement effect and is a thin film ribbon waveguide used in a so-called waveguide, ΔV.
It can be considered as a phenomenon similar to that of the / V waveguide.

【0050】そのため本実施例の図3で示すように、S
iO2 などの絶縁膜を出力電極(導波路)上に設けるこ
とによって、櫛形入力電極32から励振され導波路33
の端面に結合した弾性表面波は、導波路33上を閉じこ
め効果の大きい状態、つまり導波路の外へ弾性表面波エ
ネルギーを放射するという放射モードを小さく抑えなが
ら伝搬していく。
Therefore, as shown in FIG. 3 of this embodiment, S
By providing an insulating film such as iO 2 on the output electrode (waveguide), the waveguide 33 is excited by the comb-shaped input electrode 32.
The surface acoustic wave coupled to the end surface of the wave propagates while suppressing the radiation mode of confining the surface of the waveguide 33 and having a large effect, that is, radiating the surface acoustic wave energy to the outside of the waveguide.

【0051】さらに第1実施例で示したように、図1に
おいて、SiO2 膜を櫛形入力電極12と導波路13と
の間の領域に設け、さらにその形状を導波路13の端面
へと結合させるようなホーン形状とすると、SiO2
が形成されている部分と、そうでない自由表面とで弾性
表面波の速度に差ができ、速度の遅い領域つまりSiO
2 膜が形成されている部分に弾性表面波エネルギーを閉
じこめることができるので、パラボリックホーンとして
利用することができる。
Further, as shown in the first embodiment, in FIG. 1, a SiO 2 film is provided in a region between the comb-shaped input electrode 12 and the waveguide 13, and the shape is coupled to the end face of the waveguide 13. With such a horn shape, there is a difference in the velocity of the surface acoustic wave between the portion where the SiO 2 film is formed and the free surface where it is not formed, and the slow velocity region, that is, SiO
Since surface acoustic wave energy can be confined in the part where two films are formed, it can be used as a parabolic horn.

【0052】そして図2より、圧電性基板31上にSi
2 膜を1μm形成した場合、絶縁膜34が形成されて
いない自由表面のものに比べて弾性表面波の振幅が大き
くなっているため、櫛形入力電極32上部にSiO2
などの絶縁膜34が形成されることによって電気機械結
合係数K2 が大きくなり、弾性表面波のエネルギーが増
加する。
As shown in FIG. 2, Si is formed on the piezoelectric substrate 31.
When the O 2 film is formed to a thickness of 1 μm, the amplitude of the surface acoustic wave is larger than that of a free surface on which the insulating film 34 is not formed. Therefore, the insulating film 34 such as a SiO 2 film is formed on the upper portion of the comb-shaped input electrode 32. The electromechanical coupling coefficient K 2 is increased due to the formation of γ, and the energy of the surface acoustic wave increases.

【0053】以上のことから、Yカット(Z伝搬)ニオ
ブ酸リチウム基板などの圧電性基板31表面上に作製し
た正規型櫛形入力電極32および出力電極(導波路)3
3をもつ弾性表面波コンボルバにおいて、正規型櫛形入
力電極32の上部および導波路33の端面までの領域及
び出力電極33の上部にSiO2 膜などの絶縁膜34を
形成することによって、正規型櫛形入力電極32から励
振された弾性表面波の電気機械結合係数K2 が、正規型
櫛形入力電極32上で向上し、振幅の大きい(弾性表面
波エネルギーの大きい)弾性表面波が得られる。さらに
SiO2 膜などの絶縁膜34によって形成されたパラボ
リックホーンに閉じこめられ、弾性表面波エネルギー密
度を上げ、導波路33の端面へと結合する。そして導波
路33上では、弾性表面波の放射モードを低く抑えるこ
とで弾性表面波エネルギーが導波路33の外へ放射する
ことを防ぐ。
From the above, the regular comb input electrode 32 and the output electrode (waveguide) 3 formed on the surface of the piezoelectric substrate 31 such as the Y-cut (Z-propagation) lithium niobate substrate.
In the surface acoustic wave convolver having No. 3, by forming an insulating film 34 such as a SiO 2 film on the normal type comb-shaped input electrode 32 and the region up to the end face of the waveguide 33 and on the output electrode 33, The electromechanical coupling coefficient K 2 of the surface acoustic wave excited from the input electrode 32 is improved on the normal type comb-shaped input electrode 32, and a surface acoustic wave having a large amplitude (large surface acoustic wave energy) is obtained. Further, it is confined in a parabolic horn formed by an insulating film 34 such as a SiO 2 film to increase the surface acoustic wave energy density and couple it to the end face of the waveguide 33. On the waveguide 33, the surface acoustic wave energy is prevented from radiating to the outside of the waveguide 33 by keeping the radiation mode of the surface acoustic wave low.

【0054】この結果、コンボリューション効率は向上
し、加えて従来より用いられてきたパターン表面の保護
膜としての役割も果たすので、弾性表面波コンボルバと
しての性能だけではなく、信頼性をも上げることとな
る。
As a result, the convolution efficiency is improved and, in addition, it also serves as a protective film for the pattern surface which has been conventionally used. Therefore, not only the performance as a surface acoustic wave convolver but also the reliability is improved. Becomes

【0055】上記第1,第2実施例の説明で示した絶縁
膜は、SiO2 膜(シリコン酸化膜)を用いた例を示し
たが、本来はそれだけに限らず、Al2 3 膜(酸化ア
ルミ膜)やSi3 4 膜(シリコン窒化膜)、ZnO膜
(酸化亜鉛膜)などの膜を用いてもよい。
Although the insulating film shown in the description of the first and second embodiments is an example in which a SiO 2 film (silicon oxide film) is used, it is not limited to this and the Al 2 O 3 film (oxidation film is not limited to that. A film such as an aluminum film), a Si 3 N 4 film (silicon nitride film), or a ZnO film (zinc oxide film) may be used.

【0056】また、上記第1,第2実施例で説明した絶
縁膜であるSiO2 膜(シリコン酸化膜)の膜厚が1μ
mのときの例を示したが、本来それだけに限定するもの
ではなく、本実施例中で述べた効果を表すことのできる
膜厚であればよい。
The thickness of the SiO 2 film (silicon oxide film) which is the insulating film described in the first and second embodiments is 1 μm.
Although an example of the case of m is shown, the film thickness is not limited to this, and may be any film thickness capable of exhibiting the effects described in the present embodiment.

【0057】さらに、上記第1,第2実施例で示した櫛
形入力電極の形状は正規形状としたが、円弧形状や、弾
性表面波を出力電極(導波路)へ集束させる形状をもつ
櫛形入力電極を用いた弾性表面波コンボルバにおいて
も、本実施例で示したような効果を同様に奏し得る。
Further, although the shape of the comb-shaped input electrode shown in the first and second embodiments is a regular shape, a comb-shaped input having a circular arc shape or a shape for focusing the surface acoustic wave on the output electrode (waveguide). Also in the surface acoustic wave convolver using electrodes, the same effects as those shown in the present embodiment can be obtained.

【0058】また、上記第1,第2実施例で、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、その時、出力電極から得られ
る出力信号の角周波数成分は入力信号の搬送角周波数そ
れぞれの和の周波数成分となる。
In the first and second embodiments, an example in which the electric signals having 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 same frequency is required. Alternatively, electric signals having different carrier angular frequencies may be input, and at that time, the angular frequency component of the output signal obtained from the output electrode becomes the frequency component of the sum of the carrier angular frequencies of the input signal.

【0059】また、上記第1,第2実施例に示された圧
電性基板1はYカット(Z伝搬)ニオブ酸リチウムを用
いているが、他の圧電材料、他のカット方向の圧電材料
のものを用いてもよい。
The piezoelectric substrates 1 shown in the first and second embodiments use Y-cut (Z-propagation) lithium niobate, but other piezoelectric materials and piezoelectric materials in other cutting directions are used. You may use the thing.

【0060】また、上記第1,第2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 first and second embodiments, the example in which the elastic surface acoustic wave element uses the elastic type is shown, but it is not limited to this, and the AE type may be used.

【0061】加えて、上記第1,第2実施例で示した圧
電性基板は、本来はそれだけに限らず圧電性基板以外の
非圧電物質上に圧電性物質を形成した基板を用いてもよ
い。
In addition, the piezoelectric substrate shown in the first and second embodiments is not limited to this, and a substrate in which a piezoelectric substance is formed on a non-piezoelectric substance other than the piezoelectric substrate may be used.

【0062】《第3実施例》図5は、以上説明したよう
な弾性表面波装置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41で受信され、復調
される。受信装置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41
3に入力される。
<< Third Embodiment >> FIG. 5 is a block diagram showing an example of a communication system using the surface acoustic wave device as described above. 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 received by the receiving device 41 and demodulated. The receiving device 41 includes an antenna 411, a high frequency signal processing unit 412, a synchronization circuit 413, a code generator 414, a spread demodulation circuit 415, and 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 output from the synchronization circuit 41
Input to 3.

【0063】同期回路413は、本発明の上述の第1、
第2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413
1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413
2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41
32からの参照用拡散符号とが、弾性表面波素子413
1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 synchronization circuit 413 is the above-mentioned first and second circuits of the present invention.
The surface acoustic wave device 4131 shown in the second embodiment, the modulation circuit 4132 for modulating the reference spread code input from the code generator 414, and the signal output from the surface acoustic wave device 4131 are processed, The signal processing circuit 4133 outputs a spread code signal and a clock synchronization signal for the transmission signal to the code generator 414. Surface acoustic wave element 413
In 1, 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, the modulation circuit 413 from the code generator 414
Assuming that the reference spreading code input to 2 is a code obtained by time-reversing the spreading code transmitted from the transmitting side, the surface acoustic wave element 4131 using the surface acoustic wave convolver element spreads only the synchronization dedicated signal included in the received signal. Code component and modulation circuit 41
The reference spread code from 32 is the surface acoustic wave element 413.
When they coincide with each other on the waveguide of the No. 1 output electrode, the correlation peak is output.

【0064】この際、櫛形入力電極と出力電極の端面ま
での間を又は上述に加え出力電極を絶縁膜で被覆し、電
気機械結合係数K2 を大きくできるため、コンボリュー
ション効率が向上する。
In this case, the convolution efficiency is improved because the electromechanical coupling coefficient K 2 can be increased by covering the output electrode with an insulating film between the comb-shaped input electrode and the end surface of the output electrode or in addition to the above.

【0065】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.

【0066】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、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416により、データ復調がなされる。
After the synchronization is established, the code generator 414 generates a spreading code in which the clock and the spreading code phase match the spreading code on the transmitting 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.
The signal output from the spread modulation / demodulation circuit 415 is so-called frequency modulation or phase modulation (PSK: Phase Shift Keying).
Since the signal is modulated by a modulation method such as, the data is demodulated by the corresponding demodulation circuit 416.

【0067】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
状で絶縁膜を被覆し、弾性表面波の伝搬速度を遅くする
ことにより、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 the present configuration, has a large surface area by slowing down the propagation velocity of the surface acoustic wave by covering the piezoelectric substrate with an insulating film in a predetermined shape. The volume signal can be obtained.

【0068】《第4実施例》図6、図7は、上記第1、
第2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。
<Fourth Embodiment> FIGS. 6 and 7 show the first and second embodiments.
It is a block diagram which shows an example of a transmitter and a receiver of a communication system using the surface acoustic wave element described in the second embodiment.

【0069】送信装置のブロック図を示す図6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. 6 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.

【0070】また、受信装置のブロック図を示す図7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. 7 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 the 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.

【0071】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 configuration, on the transmission side, the input data is first converted by the serial-parallel converter 501 into n pieces of parallel data equal to the number of code division multiplexes. 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 multiplied and 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 high-frequency stage 505.
The baseband signal added to is output. 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.

【0072】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 synchronization circuit 603 outputs the signals output from the surface acoustic wave element 6031 described in the embodiment of the present invention, the modulation circuit 6032 that modulates the reference spread code input from the code generator 604, and the surface acoustic wave element 6031. The spread code generator 604 processes the spread code sync signal and the clock sync signal for the transmission signal.
, And a signal processing circuit 6033 for outputting the signal.

【0073】弾性表面波素子6031には、上記第1、
第2実施例で示したいずれかの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。
The surface acoustic wave element 6031 includes the first and
The signal from the high frequency signal processing unit 602 and the output signal from the modulation circuit 6032 are input using any one of the surface acoustic wave convolver elements shown in the second embodiment, and the convolution operation of the two input signals is performed.

【0074】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.

【0075】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発生し、拡散符号発生器6
04に出力される。
Next, in the signal processing circuit 6033, the correlation peak is detected by 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, the code synchronization signal and the clock signal are generated, and the spread code generator 6
It is output to 04.

【0076】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 spreading code generator 604 generates a spreading code group having the same clock and spreading code phase with respect to the transmitting side spreading code group. 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. .

【0077】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.

【0078】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.

【0079】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。
In this embodiment, binary modulation is used, but 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.

【0080】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、
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通信が可能であ
り、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.
It can be stored in the same package and used 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, the same carrier is used by differentiating the spreading code for synchronization, and it is possible to perform communication with the configuration of the communication device being almost the same, By using the above-mentioned surface acoustic wave element for the receiving device, the establishment of synchronization can be achieved at high speed and reliably, so that a highly reliable communication system is enabled.

【0081】[0081]

【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つの正規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(導波路)とを有した
弾性表面波素子において、該弾性表面波素子の表面の該
櫛形入力電極上にSiO2 膜(シリコン酸化膜)などの
絶縁膜を形成し、かつ該櫛形入力電極と該出力電極(導
波路)との間の領域にSiO2 膜などの絶縁膜が該出力
電極(導波路)の端面に集束するような形状つまりパラ
ボリックホーン形状で形成され、加えて該出力電極(導
波路)上にSiO2 膜などの絶縁膜が形成されることに
よって、該櫛形入力電極から励振された弾性表面波の電
気機械結合係数K2 が向上し、振幅の大きい(弾性表面
波エネルギーの大きい)弾性表面波が得られ、さらにパ
ラボリックホーンに閉じこめられることで弾性表面波
は、弾性表面波エネルギー密度を上げ該出力電極(導波
路)端面に結合する。そして出力電極(導波路)上で
は、弾性表面波の放射モードを低く抑えることで弾性表
面波エネルギーが出力電極(導波路)の外へ放射するこ
とを防ぐことができる。
As described above, according to the present invention, at least two normal type comb 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 element having an output electrode (waveguide) for taking out the convolution signal of the two surface acoustic waves by utilizing nonlinearity, SiO is formed on the comb-shaped input electrode on the surface of the surface acoustic wave element. An insulating film such as a 2 film (silicon oxide film) is formed, and an insulating film such as a SiO 2 film is formed in the region between the comb-shaped input electrode and the output electrode (waveguide). An elastic surface excited from the comb-shaped input electrode is formed by forming a shape converging on the end face, that is, a parabolic horn shape, and by additionally forming an insulating film such as a SiO 2 film on the output electrode (waveguide). electro-mechanical coupling coefficient K 2 of the wave By improving the surface acoustic wave with large amplitude (large surface acoustic wave energy), and confining it to the parabolic horn, the surface acoustic wave raises the surface acoustic wave energy density to the end face of the output electrode (waveguide). Join. On the output electrode (waveguide), the surface acoustic wave energy can be prevented from radiating to the outside of the output electrode (waveguide) by suppressing the radiation mode of the surface acoustic wave to a low level.

【0082】この結果、コンボリューション効率は向上
し、加えて従来より周知のこととして用いられてきたパ
ターン表面の保護膜としての役割も果たすので、弾性表
面波コンボルバとしての性能だけではなく、素子の劣化
を防止して信頼性をも上げることとなる。
As a result, the convolution efficiency is improved, and in addition, the convolution efficiency plays a role as a protective film for the pattern surface, which has been conventionally well known. Therefore, not only the performance as the surface acoustic wave convolver but also the element Deterioration is prevented and reliability is improved.

【0083】また、この弾性表面波素子を用いること
で、スペクトル拡散方式の通信システムにおいて、弾性
表面波コンボルバとしての高い相関ピークを検出でき、
相互通信の迅速な同期確立と通信システムの安定性、信
頼性を高めることができる。
By using this surface acoustic wave element, a high correlation peak as a surface acoustic wave convolver can be detected in a spread spectrum communication system.
It is possible to quickly establish mutual synchronization and improve the stability and reliability of the communication system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【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】Yカットニオブ酸リチウム圧電性基板上のある
1点での弾性表面波の時間変化に対する振幅強度の比を
表したグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the ratio of the amplitude intensity to the time change of the surface acoustic wave at one point on the Y-cut lithium niobate piezoelectric substrate.

【図3】本発明における弾性表面波コンボルバの第2実
施例を示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic view showing a second embodiment of the surface acoustic wave convolver 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】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. 5 is a block diagram showing an example of a communication system using the surface acoustic wave device of the present invention.

【図6】本発明の弾性表面波素子を用いた通信システム
の送信機及び受信機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 transmitter and a receiver 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
の送信機及び受信機の一例を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing an example of a transmitter and a receiver of a communication system using the surface acoustic wave device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,31,51 圧電性基板 12,32,52 入力電極 13,33,53 出力電極 14,34 SiO2 膜(シリコン酸化膜)などの絶縁
膜 54 導電性材料を用いて作製されたパラボリックホー
ン 21 圧電性基板上に絶縁性膜が形成されていない自由
表面のときの振幅の大きさ 22 圧電性基板上にSiO2 膜(シリコン酸化膜)を
1μm形成したときの振幅の大きさ 40 送信装置 401 送信用アンテナ 41 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, 51 Piezoelectric substrate 12, 32, 52 Input electrode 13, 33, 53 Output electrode 14, 34 Insulating film such as SiO 2 film (silicon oxide film) 54 Parabolic horn made of a conductive material 21 Magnitude of amplitude when free surface is formed without insulating film on piezoelectric substrate 22 Magnitude of amplitude when SiO 2 film (silicon oxide film) is formed to 1 μm on piezoelectric substrate 40 Transmitter 401 Transmitting antenna 41 Receiving device 411 Receiving antenna 412 High frequency signal processing unit 413 Synchronizing circuit 414 Code generator 415 Spreading demodulating circuit 416 Demodulating circuit 501 Serial-parallel converter 502 for converting data input in series into n parallel data 502 -1 to n multiplier group 503 spreading code generator 504 adder 505 high-frequency stage 506 transmission antenna 601 reception Antenna 602 high-frequency signal processing section 603 synchronizing circuit 604 spread code generator 605 carrier reproducing circuit 606 baseband demodulation circuit 607 serializer

───────────────────────────────────────────────────── 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 (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電性基板または非圧電物質上に圧電性
物質を形成した積層基板である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つの櫛
形入力電極と、前記圧電性基板の非線形効果を利用して
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、 前記櫛形入力電極上、および前記櫛形入力電極と前記出
力電極との間の領域の前記圧電性基板上に絶縁性の絶縁
膜が形成されていることを特徴とする弾性表面波素子。
1. At least two comb-shaped input electrodes for exciting first and second surface acoustic waves on a main surface of a piezoelectric substrate, which is a laminated substrate in which a piezoelectric substance is formed on a piezoelectric substrate or a non-piezoelectric substance. And a waveguide / output electrode for taking out the convolution signal of the two surface acoustic waves by utilizing the non-linear effect of the piezoelectric substrate, on the comb-shaped input electrode and the comb-shaped input. A surface acoustic wave element, wherein an insulating insulating film is formed on the piezoelectric substrate in a region between an electrode and the output electrode.
【請求項2】 前記絶縁膜が形成される部位において、
前記出力電極上の領域を加えたことを特徴とする請求項
1に記載の弾性表面波素子。
2. In a portion where the insulating film is formed,
The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein a region on the output electrode is added.
【請求項3】 前記絶縁膜が、シリコン酸化膜で形成さ
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。
3. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the insulating film is formed of a silicon oxide film.
【請求項4】 前記櫛形入力電極と前記出力電極との間
の領域に形成された前記絶縁膜は、前記櫛形入力電極か
ら励振された弾性表面波を前記出力電極入口端面へ集束
させる形状を有していることを特徴とする請求項1乃至
3のいずれか1項に記載の弾性表面波素子。
4. The insulating film formed in a region between the comb-shaped input electrode and the output electrode has a shape for focusing a surface acoustic wave excited from the comb-shaped input electrode to an inlet end face of the output electrode. The surface acoustic wave element according to any one of claims 1 to 3, wherein
【請求項5】 前記櫛形入力電極と前記出力電極との間
の領域に形成された前記絶縁膜の形状は、パラボリック
ホーン形状を有していることを特徴とする請求項4に記
載の弾性表面波素子。
5. The elastic surface according to claim 4, wherein the insulating film formed in the region between the comb-shaped input electrode and the output electrode has a parabolic horn shape. Wave element.
【請求項6】 前記櫛形入力電極に概略円弧形状を用い
たことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記
載の弾性表面波素子。
6. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the comb-shaped input electrode has a substantially arc shape.
【請求項7】 前記圧電性基板に、YカットZ伝搬のニ
オブ酸リチウムを用いたことを特徴とする請求項1乃至
6のいずれか1項に記載の弾性表面波素子。
7. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein Y-cut Z-propagation lithium niobate is used for the piezoelectric substrate.
【請求項8】 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の
弾性表面波素子を用いたことを特徴とする通信システ
ム。
8. A communication system using the surface acoustic wave device according to claim 1. Description:
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