JPH0983289A - 弾性表面波装置及びこれを用いた受信装置と通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＳＡＷの双方向性により信号の半分のエネル
ギーの喪失、３相型一方向性ＩＤＴの場合の移相器での
損失が大きいことなどを解決すること、 【解決手段】 圧電基板上に形成された入力ＩＤＴによ
って入力符号列信号をＳＡＷ信号として励起し、所定の
符号列に合わせて配置された出力ＩＤＴの電極指対でＳ
ＡＷ信号を受け取ることによって符号列に一致した符号
列の信号を検出するＳＡＷマッチドフィルタに用いる弾
性表面波装置であって、２つの出力ＩＤＴと、入力ＩＤ
Ｔは、ある時点で入力ＩＤＴから発生したＳＡＷ信号が
第１の出力ＩＤＴのＳＡＷが入力される側の端の電極指
対に最初に入力され、符号列の１チップ長の時間の後、
第２の出力ＩＤＴの入力側の端の電極指対に入力され、
その後符号列１チップ長の時間毎に交互に第１の出力Ｉ
ＤＴ、第２の出力ＩＤＴの入力側に近い方の電極指対か
ら順次入力されるように配置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】本発明は圧電素子を用いた弾
性表面波を利用したＳＡＷマッチドフィルタに用いる弾
性表面波装置及びそれを用いたスペクトラム拡散受信装
置と通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Ac
oustic Wave）を用いたエレクトロメカニカル機能素子
が、フィルタ、共振子、遅延線など各方面で活発に取り
上げられているが、それは弾性波の音速が電磁波に比べ
て１／１０^ー5という数ｋｍ／ｓであるので、機器の小型
化が可能で、波のエネルギーが伝搬媒質の表面付近に集
中していて、弾性表面波の発生、検出、制御を固体表面
上で処理できるという期待と、ＩＣ製造技術を適用でき
ることが大きいからである。

【０００３】このような特質を有する弾性表面波の信号
処理への一応用例として、スペクトラム拡散（ＳＳ）方
式の通信方式があり、送りたい信号を本来もっている帯
域幅よりもはるかに広い周波数帯域をもつ符号化信号列
に拡散・変換した後に送信し、その符号化信号列にのみ
応答する又はその符号化信号列に高い相関ピークを得る
受信装置によって検出し、圧縮・逆変換してもとの信号
に再生する際に、符号化信号列にのみ応答する素子とし
て、この弾性表面波素子のマッチングフィルタが用いら
れる。

【０００４】この、ＳＡＷマッチドフィルタ、特に弾性
表面波を用いたマッチドフィルタはスペクトラム拡散
（ＳＳ：Spectrum Spread）通信を行うにあたって、同
期捕捉・同期追跡する同期確立のためのデバイスとして
も、近年その重要性が増大しつつある。

【０００５】図１０はこのような従来の弾性表面波素子
を用いたＳＡＷマッチドフィルタを示す概念図である。
図において、１０１はマッチドフィルタチップを固定す
るステム、１０２はステム１０１上に固定されたＳＴカ
ット水晶などの圧電基板、１１１は入力電気信号を弾性
表面波信号に変換する入力櫛形電極（ＩＤＴ；InterDig
ital Transducer ）、１２１はスペクトル拡散された信
号をマッチドフィルタの入力中心周波数に合わせた入力
ＩＦ信号を供給するためのピン、１２２は出力信号を取
り出すためのピンである。１３１は出力用ＩＤＴであ
り、一方の電極はピン１２２から出力を取り出し、他方
の電極は接地電位としてのステム１０１に接続され、１
３１１、１３１２、１３１３、・・・１３１Ｘは出力Ｉ
ＤＴの電極指対である。この電極指対１３１１、１３１
２、１３１３、・・・１３１ｘの電極方向、すなわち、
どちらの電極につながっている電極指を入力ＩＤＴ側に
配置するかは、入力ＩＤＴに入力される擬似雑音（Ｐ
Ｎ：Pseudo Noise）符号信号の符号列に合わせて決めら
れている。

【０００６】例えば図１０の場合には、出力電極指対が
１１０１……０１（最後の１が入力された符号列の最先
の符号となる。）の符号列であるとすると、入力符号列
が１１０１……０１（最後の１が最先の符号を示す。）
毎に入力される場合に相関関係が一致し、大きな相関ピ
ークを得ることができる。また、これらの電極指対の間
隔は、入力ＩＤＴ１１１から発生したＳＡＷ信号が、Ｐ
Ｎ符号列の１チップ長の時間で伝搬する距離に相当して
いる。

【０００７】これらの電極はアルミニウムなどの導電性
材料からなり、圧電基板上に蒸着、塗装等の金属材料を
装着し、ＩＣ製造技術と同様に、例えばフォトリソグラ
フィー技術などを用いて形成される。

【０００８】このような構成の弾性表面波素子におい
て、入力ＩＤＴ１１１にＰＮ拡散符号を掛け合わせた搬
送角周波数ωの電気信号を入力すると、基板の圧電効果
により電気信号からＳＡＷ信号に変換される。たとえ
ば、ＰＮ拡散符号が２値信号の場合、符号値が変わる毎
に位相が反転するＳＡＷ信号が、入力ＩＤＴ１１１より
出力され、両側に伝搬する。出力ＩＤＴ１３１では、Ｉ
ＤＴを構成している電極指対１３１１、１３１２、１３
１３、・・・、１３１ｘの電極方向は、ＰＮ符号列に用
いる符号に合わせて決められていて、また、これらの電
極指対の間隔は、入力ＩＤＴ１１１から発生したＳＡＷ
信号が、ＰＮ符号列の１チップ長の時間で伝搬する距離
に相当しているため、入力ＩＤＴ１１１より出力された
ＳＡＷ信号が全符号長の時間だけ伝搬したときのみ、入
力ＩＤＴ１１１より出力用ＩＤＴ１３１へ伝搬してきた
ＳＡＷ信号と出力電極指対１３１１、１３１２、１３１
３、・・・、１３１ｘのすべての位相が一致して、大き
な出力電気信号が得られる。この信号は１つのＰＮ符号
列が出力ＩＤＴ１３１を伝搬し終わる毎に出力されるた
め、符号の同期信号が得られることとなる。このような
ＳＡＷマッチドフィルタのしくみは「弾性表面波工学；
電子情報通信学会、柴山幹夫監修」などに詳述されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなＳＡＷマッチドフィルタの場合、入力ＩＤＴ１１１
では双方向にＳＡＷが励起され、しかも、出力ＩＤＴ１
３１においても再励起されるＳＡＷの双方向性により信
号の半分のエネルギーは失われるため、両方で６ｄＢの
損失となる。この損失を避けるため、入出力ＩＤＴを一
方向性ＩＤＴにする方法が考えられるが、マッチドフィ
ルタのように入出力のＩＤＴの対数（出力ＩＤＴの場合
は一符号あたりの電極指対の対数）を増やすことができ
ないＳＡＷフィルタにおいては、ＳＡＷの反射条件を利
用する一方向性ＩＤＴは一方向性が十分得られず、ま
た、３相型一方向性ＩＤＴの場合、入力ＩＤＴのインピ
ーダンスが高いため、移相器の製作が困難で、しかも移
相器が作成できても移相器での損失が大きいという問題
があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題を解
決するために成されたもので、圧電基板上に形成された
入力櫛形電極（以下、入力ＩＤＴと称する。）によって
入力符号列信号を弾性表面波（以下、ＳＡＷと称す
る。）信号として励起し、所定の符号列に合わせて配置
された出力櫛形電極（以下、出力ＩＤＴと称する。）の
電極指対で上記ＳＡＷ信号を受け取ることによって上記
符号列に一致した符号列の信号を検出するＳＡＷマッチ
ドフィルタに用いる弾性表面波装置であって、上記出力
ＩＤＴを少なくとも２つ有しており、該２つの出力ＩＤ
Ｔと、上記入力ＩＤＴは、ある時点で上記入力ＩＤＴか
ら発生したＳＡＷ信号が第１の出力ＩＤＴのＳＡＷが入
力される側（以下、入力側と称する。）の端の電極指対
に最初に入力され、上記符号列の１チップ長の時間の
後、第２の出力ＩＤＴの入力側の端の電極指対に入力さ
れ、その後符号列１チップ長の時間毎に交互に第１の出
力ＩＤＴ、第２の出力ＩＤＴの入力側に近い方の電極指
対から順次入力されるように配置されていることを特徴
とする。

【００１１】また、本発明は、圧電基板上に形成された
入力櫛形電極（以下、入力ＩＤＴと称する。）によって
入力符号列信号を弾性表面波（以下、ＳＡＷと称す
る。）信号として励起し、所定の符号列に合わせて配置
された出力櫛形電極（以下、出力ＩＤＴと称する。）の
電極指対で上記ＳＡＷ信号を受け取ることによって上記
符号列に一致した符号列の信号を検出するＳＡＷマッチ
ドフィルタに用いる弾性表面波装置であって、上記出力
ＩＤＴを少なくとも２つ有しており、該２つの出力ＩＤ
Ｔと、上記入力ＩＤＴは、ある時点で上記入力ＩＤＴか
ら発生したＳＡＷ信号が第２の出力ＩＤＴのＳＡＷが入
力される側（以下、入力側と称する。）の端の電極指対
に最初に入力され、その後上記符号列の１チップ長の時
間毎に上記第２の出力ＩＤＴの入力側に近い方の電極指
対から順次入力され、上記第２の出力ＩＤＴの電極指対
のうち最後に入力される電極指対に入力されてから符号
列１チップ長の時間の後に、第１の出力ＩＤＴの入力側
の端の電極指対に入力され、その後符号列１チップ長の
時間毎に第１の出力ＩＤＴの入力ＩＤＴの入力側に近い
方の電極指対から順次入力されるように配置されている
ことを特徴とする。

【００１２】こうして、入力ＩＤＴから発生する両方向
の弾性表面波を有効に伝送できることから、効率的に高
いレベルのマッチドフィルタ出力を得ることができる。
また、インピーダンスが小さい出力ＩＤＴのみ、３相型
一方向性ＩＤＴにする。それによって、入力ＩＤＴで双
方向に励起されるＳＡＷエネルギーを両方利用できるの
で入力ＩＤＴでの損失を３ｄＢ改善できる。また、出力
ＩＤＴはインピーダンスが低く、移相器を作成しやす
く、移相器での損失はほとんどないため、出力ＩＤＴを
一方向性ＩＤＴにすることによってさらに３ｄＢの損失
改善ができる。かかる弾性表面波装置をスペクトラム拡
散通信方式の受信装置及び通信システムに用いること
で、送信された拡散信号を効果的に確保できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、各実施例とともに図面を参照しつつ詳細に説明す
る。

【００１４】（実施例１）図１は本発明の弾性表面波
（ＳＡＷ）マッチドフィルタの概略図である。図におい
て、１０１はマッチドフィルタチップを固定するステ
ム、１０２はニオブ酸リチウム、ＳＴカット水晶などの
圧電基板、１１１は電気信号を弾性表面波信号に変換す
る入力用ＩＤＴ、１２１はスペクトル拡散された符号列
信号をマッチドフィルタの入力中心周波数に合わせたＩ
Ｆ信号を供給するための入力ピン、１２２は出力信号を
取り出すための出力ピンであり、入力用電極１１１の対
極及び出力用電極１３１の対極は接地レベルのステムに
接続される。また、１３１、１３２はそれぞれ出力ＩＤ
Ｔであり、１３１１、１３１２、１３１３、・・・、１
３１ｘは出力ＩＤＴ１３１の電極指対、１３２１、１３
２２、１３２３、・・・、１３２ｘは出力ＩＤＴ１３２
の電極指対である。これらの電極指対は、入力ＩＤＴ１
１１から発生したＳＡＷ信号が、符号列の１チップ長の
時間で伝搬する距離の２倍に相当する間隔に配置され、
２つの出力ＩＤＴ１３１、１３２の電極指対は入力ＩＤ
Ｔ１１１から発生したＳＡＷが、符号列の１チップ長の
時間で伝搬する距離に相当する距離だけ入力ＩＤＴから
の距離がずれて配置されている。即ち、入力ＩＤＴ１１
１と出力ＩＤＴ１３１，１３２は、入力ＩＤＴ１１１か
らある時点で発生したＳＡＷ信号が出力ＩＤＴ１３１の
ＳＡＷ信号が入力される側（入力側）の端の電極指対１
３１１に最初に入力され、符号列の１チップ長の時間毎
に交互に出力ＩＤＴ１３１，１３２の入力側に近い方の
電極指対から順次入力されるように配置されている。な
お、各電極指毎の間隔はλ／２であり、各電極指の線幅
はλ／４である。

【００１５】すなわち、図１において、入力用ＩＤＴか
ら発生するＳＡＷ信号は電極指対１３１１で検出された
後、符号列の１チップ長に相当する時間毎に、電極指対
１３２１、１３１２、１３２２、１３１３、・・・で検
出される。この電極指対１３１１、１３２１、１３１
２、１３２２、１３１３、・・・、１３１ｘ、１３２ｘ
の電極方向、すなわち、どちらの電極につながっている
電極指を入力ＩＤＴ側に配置するかは、入力ＩＤＴに入
力される信号のＰＮ符号に合わせて決められている。電
極指対１３１１、１３２１、１３１２、１３２２、１３
１３、・・・、１３１ｘ、１３２ｘで検出される信号は
電極内で加算され、入力ＩＤＴから入力されたＰＮ信号
がＳＡＷ信号として伝搬し、すべての電極指対の電極方
向と一致したときのみ大きな信号が得られる。

【００１６】この点をより具体的に、図１の各出力電極
指対の構成から説明すれば、電極指対１３１１、１３２
１、１３１２、１３２２、１３１３、・・・、１３１
ｘ、１３２ｘは、例えば１１０１００１１……００１１
（最後の１が入力された符号列の最先の符号となる。）
の符号列で表され、入力用ＩＤＴから励起される符号列
が１１０１００１１……００１１（最後の１が最先の符
号を示す。）であれば、相関ピークの高い信号レベルを
得ることができる。従って、通信システムにおいて送信
側と受信側とが上記関係で出力・入力すれば、上記符号
列が一致するように受信側で復調でき、送信側でのベー
スバンド信号が受信側で確実に、信頼性高く復調でき
る。この場合、入力用ＩＤＴに対して、両方向の出力用
ＩＤＴは交互に入力符号列に合致する構造の電極指対で
あることになり、一方向の出力ＩＤＴに対して半分の出
力ＩＤＴの距離でよいことになる。

【００１７】また、ＳＡＷマッチドフィルタに用いる圧
電基板は、圧電体そのものか、若しくは非圧電体に圧電
体膜を設けたものでもよく、圧電性を有していればよ
い。またその圧電基板は、温度によるＳＡＷの伝搬速度
変化が概略０であるか、または圧電基板上に薄膜を付け
ることによって温度によるＳＡＷの伝搬速度変化が概略
０であれば、環境変化にも安定した相関ピークを得るこ
とができるので、圧電基板の材料を例えばニオブ酸リチ
ウムのＹＺカット面を用いることで、温度による特性変
化を抑えることができる。

【００１８】上述の構成の場合、入力用ＩＤＴの双方向
に進行するＳＡＷを利用しているので、従来のＳＡＷマ
ッチドフィルタに比べ、２倍レベルの信号が得られ、
［出力相関ピークレベル／入力信号レベル］の効率が３
ｄＢ向上する。また、入力ＩＤＴから伝搬するＳＡＷ信
号は出力ＩＤＴの電極指対を通過する毎にその１部が電
気信号に変換されるため、ＳＡＷ信号は徐々に小さくな
り、入力ＩＤＴから離れた出力ＩＤＴの電極指対では電
気信号に変換されるエネルギーが小さくなるが、本発明
によれば、それぞれの出力ＩＤＴの電極指対は従来の半
分になるため、入力ＩＤＴから離れたそれぞれの電極指
対に到達するＳＡＷ信号が大きくなり、その結果、上記
効率もさらに向上する。

【００１９】ＳＡＷマッチドフィルタ全体としては、両
方向の内一方の出力ＩＤＴと入力ＩＤＴとの間の距離分
だけ大きくなるが、上述のように、少なくとも３ｄＢ以
上効率の向上が、通信システムに使用した場合のＳＡＷ
マッチドフィルタの後段のデコーダなどでの信号処理に
大きく役に立つ。

【００２０】（実施例２）図２は本発明の別の実施例を
示す構成図である。図において、図１と同一符号は同様
な機能・形状を有し、詳細な説明は省略する。図２にお
いて、出力ＩＤＴ１３１は、ＰＮ信号の前半の符号を検
出するためのＩＤＴ、出力ＩＤＴ１３２は、ＰＮ信号の
後半の符号を検出するためのＩＤＴである。１３１１、
１３１２、１３１３、・・・、１３１ｘ、及び、１３２
１、１３２２、１３２３、・・・、１３２ｘの出力用Ｉ
ＤＴの電極指対は、入力ＩＤＴ１１１から励起・発生し
たＳＡＷ信号が、符号列の１チップ長の時間で伝搬する
距離に相当する間隔に配置され、電極指対１３１１と１
３２ｘは入力ＩＤＴ１１１から発生したＳＡＷが、符号
列の１チップ長の時間で伝搬する距離に相当する距離だ
け入力ＩＤＴ１１１からの距離がずれて配置されてい
る。

【００２１】すなわち、入力ＩＤＴ１１１と出力ＩＤＴ
１３１，１３２は、入力ＩＤＴ１１１からある時点で発
生したＳＡＷ信号が出力ＩＤＴ１３２のＳＡＷ信号が入
力される側（入力側）の端の電極指対１３２１に最初に
入力され、符号列の１チップ長の時間の後、出力ＩＤＴ
１３２の入力側から２番目の電極指対１３２２に入力さ
れ、その後符号列１チップ長の時間毎に出力ＩＤＴ１３
２の電極指対のうち最後に入力される電極指対１３２Ｘ
に入力され、続いて符号列１チップ長の時間の後に、出
力ＩＤＴ１３１の入力側の端の電極指対１３１１に入力
され、その後符号列の１チップ長の時間毎に出力ＩＤＴ
１３１の入力側に近い方の電極指対から順次入力される
ように配置されている。本実施例では出力ＩＤＴ１３１
で符号の前半の相関ピークを出力すると同時に出力ＩＤ
Ｔ１３２で符号の後半の相関ピークを出力するものであ
るが、上記の如き配置により、２つの出力ＩＤＴに入力
する信号の少なくとも一方を遅延させる回路等を用いる
必要がない。

【００２２】本構成により、入力ＩＤＴから励起・出力
された信号の符号の先頭が出力ＩＤＴ１３１に到達した
後に、入力ＩＤＴから出力された信号の符号の後半が出
力ＩＤＴに到達し、符号の前半が出力ＩＤＴ１３１上で
重なり、相関ピークを出力するのと同時に、符号の後半
が出力ＩＤＴ１３２上で重なり、相関ピークを出力する
ことになり、結局全出力ＩＤＴ１３１，１３２の電極指
対が入力符号列と一致したときに、その各電極指対の加
算出力がピークを持つことになる。

【００２３】上述のような配置になっている場合、出力
ＩＤＴ１３２は入力ＩＤＴ１１１の近傍にのみ電極指対
を有するため、実施例１に比べ小さくできる。

【００２４】本実施例の場合でも、入力符号列の１チッ
プ長が到達したときに相関ピークを得ることができ、１
チップ長に至らない期間及び１チップ長を越えて次の１
チップ長に至る期間は相関関係がずれているので、相関
ピークの高レベルを得ることが出来ない。こうして、強
い相関関係に応じた相関ピークを得ることができる。

【００２５】（実施例３）図３は本発明の実施例１、ま
たは実施例２の弾性表面波（ＳＡＷ）マッチドフィルタ
の入力ＩＤＴ及び出力ＩＤＴの電極指をスプリット電極
にしたときの概略図である。マッチドフィルタの場合、
出力電極の電極指対を通過するＳＡＷが次の電極指対に
到達するまでの時間と、同じ電極指対で反射するＳＡＷ
が前の電極指対、または入力ＩＤＴに到達する時間が等
しいのでノイズ源となる反射波の影響をなくす必要があ
る。図３（Ｂ）は図３（Ａ）の出力ＩＤＴの電極指対の
拡大図である。図３（Ｂ）に示したスプリット電極は、
ＳＡＷデバイスにおける反射波を抑制する手段として、
電極指の線幅をλ／８とし、電極指の間隔λ／８とする
ことにより、入力ＩＤＴに励起されたＳＡＷは両方向の
みに進行し、各一方向性の形状ＳＡＷを得ることができ
る。従って、両方向へのＳＡＷの進行により、各出力Ｉ
ＤＴ１３１，１３２の各電極指対から、ノイズ成分の少
ない高Ｓ／Ｎの相関ピークの信号レベルを得ることがで
き、本発明によるＳＡＷマッチドフィルタにおいても、
本実施例を用いることは有効な手段である。

【００２６】（実施例４）図４は実施例１で示した本発
明の弾性表面波（ＳＡＷ）マッチドフィルタの出力ＩＤ
Ｔを、３相型の一方向性ＩＤＴに置き換えた実施例の概
略図である。同図における符号は図１と同様の機能のも
のは同一符号で示し、詳細な説明を省略する。ここで、
入力ＩＤＴ１１１はその電極指対の両端に進行するＳＡ
Ｗを励振する。また、位相の違う２つの出力電極に接続
されているピン１２２、１２３の間には、６０°移相器
２００が挿入され、もう一つの電極は接地電位に保持さ
れている。このように接続、構成することによって、ピ
ン１２２と接続されている出力電極指と接地電極に接続
されている電極指との間の位相差を０°とすると、ピン
１２２に接続されている出力電極指とピン１２３に接続
されている出力電極指の間の位相差が（180-60= ）１２
０°になり、３相型の一方向性ＩＤＴとして機能する。

【００２７】通常、マッチドフィルタの出力ＩＤＴはＰ
Ｎ符号の１符号あたり、１〜２対の電極指対を有するた
め、長いＰＮ符号をもつシステムにおいては出力ＩＤＴ
の電極指対が多くなり、出力ＩＤＴのインピーダンスは
低くなる。ここで、出力ＩＤＴの３つの電極のインピー
ダンスをＺとすれば、６０°移相器のインピーダンスＺ
ｏは Ｚｏ＝Ｚ（１−ＥＸＰ（ｊπ／６）） となり、電極のインピーダンスＺに比例して移相器のイ
ンピーダンスを小さくできる。一般に、ＩＤＴのインピ
ーダンスは容量性であり、移相器２００には誘導性のイ
ンピーダンスが求められるため、移相器２００のインピ
ーダンスが小さいと小さいコイルで移相器２００が構成
できるため、損失が少ない移相器２００が構成できる。

【００２８】こうして、本実施例による３相型の一方向
性ＩＤＴが構成され、出力ＩＤＴの各電極指対には、電
極指対１３１１，１３２１，１３１２，１３２２，１３
１３，１３２３，……１３１Ｘ，１３２Ｘに対応する符
号列が入力ＩＤＴから励起された符号列と一致したと
き、１２０°の位相差で得られる出力ピン１２２，１２
３の信号から相関ピークを得ることができ、この信号を
３相／２相変換器を通して２相信号に変換すれば、一方
向性というメリットと、出力インピーダンスを低くでき
ることと、３相電極指対とにより相関ピークを高く得ら
れて相関関係がないときと相関ピークとの比が大きく取
れことなどの効果が得られ、Ｓ／Ｎの大きな信号を得る
ことができる。

【００２９】（実施例５）図５は、本発明において入力
ＩＤＴと出力ＩＤＴの間にＳＡＷを集中させる手段を挿
入した実施例の概略図である。ＳＡＷマッチドフィルタ
においては、１符号あたりの出力ＩＤＴの電極指対の対
数は１〜２対と少ないため、入力ＩＤＴ１１１の電極指
の対数によって周波数帯域を決定される。スペクトル拡
散通信にマッチドフィルタを用いる場合、同期専用符号
であっても拡散符号となり、広い周波数帯域を必要とす
るため、入力ＩＤＴの対数は周波数帯域幅で上限が決定
される。一方、ＩＤＴのインピーダンスはＩＤＴの対数
と交差幅で決まるため、対数を少なくすると入力インピ
ーダンスが大きくなり、インピーダンス整合をとりにく
くなる。これに対し、出力ＩＤＴは電極指の対数が多い
ので、インピーダンスが小さくなり、やはりインピーダ
ンス整合をとりにくくなる。

【００３０】本実施例はこれを解決するための手段で、
入力ＩＤＴの交差幅を広く、出力ＩＤＴの交差幅を狭く
し、双方の間にＳＡＷを集中する手段を設けている。図
５においては、ＳＡＷを集中する手段としてホーンを用
いた例を示している。これは、ホーンを形成するメタル
蒸着部分はメタルを蒸着していない部分に比べ、ＳＡＷ
の伝搬速度が遅くなり、ホーンに到達するＳＡＷの伝搬
方向によっては全反射条件が成立する。この条件を利用
して台形の傾斜部分を前反射面にしてＳＡＷを両方向の
出力ＩＤＴ側に集中する。こうして、入出力のインピー
ダンスをマッチしながら、両出力ＩＤＴの電極指対に集
中するので、高い相関ピークを得ることができる。図５
の本実施例においても、入力ＩＤＴから励起される信号
の符号列は、左右の両出力ＩＤＴの電極指対の符号が図
上右左右左と交互に配列された符号列に一致することで
相関ピークを得ることができる。

【００３１】なお、このＳＡＷマッチドフィルタの場
合、集められたＳＡＷを長い距離伝搬させなくてならな
いため、ホーン型でなくて、光学のビーム圧縮レンズの
ような構成の音響レンズでもよい。

【００３２】（実施例６）ＳＡＷを数十波長以上伝搬さ
せる場合、ＳＡＷは入力ＩＤＴの交差幅を開口とした平
面波として伝搬するため、電極指の交差している端の部
分では回析が起こり、ＳＡＷが広がっていく。回析によ
るＳＡＷの広がりを抑えるためにはＩＤＴの交差部分の
端の方でＳＡＷの励起を少なく、中央部分での励起を多
くすればよい。このような発想で、各電極指の交差幅を
変え、中央部分では多くの電極指が交差し、端の方では
交差する電極指数を少なくしたのがアボダイズ電極であ
る。図６は、本発明において入力ＩＤＴをアボダイズ電
極とした実施例の概略図である。本発明のマッチドフィ
ルタの入力ＩＤＴにアダボイズ電極を採用することによ
り、さらに高効率なマッチドフィルタを構成することが
できる。

【００３３】従って、上述の実施例による入力ＩＤＴの
構成よりも交差電極指の数を増加し、外側の交差幅を小
さくしたアボダイズ電極とすることで、正確に大きなＳ
ＡＷを励起でき、且つ伝送領域を両出力ＩＤＴ方向のみ
として拡散ＳＡＷを防止することで、両出力ＩＤＴの各
電極指対に出現する電気信号を高くでき、相関したとき
の相関ピークを高出力レベルで得ることができる。

【００３４】上記閣実施例では、１つの入力ＩＤＴに対
して２つの出力ＩＤＴの例を示したが、出力ＩＤＴは少
なくとも２つあればよく、１面状に３つ以上の方向に所
定の間隔と符号を有する出力ＩＤＴが配置されていても
よい。

【００３５】（実施例７）図７は、以上説明したよう
な、入力ＩＤＴの両方向に伝搬するＳＡＷを受ける両端
の出力ＩＤＴから構成されるＳＡＷマッチドフィルタを
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、上段の４０は送信装置を示す。この送信装置
は送信すべき信号を拡散符号を用いて、スペクトラム拡
散変調して、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４１
５、復調回路４１６より構成される。

【００３６】アンテナ４１１に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若しくは適当な中間
周波数帯（ＩＦ）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。

【００３７】同期回路４１３は本発明の上記実施例に記
載の弾性表面波（ＳＡＷ）素子を用いた弾性表面波装置
のＳＡＷマッチドフィルタ４１３１と、弾性表面波装置
４１３１から出力された信号を処理し、送信信号に対す
る拡散符号同期信号とクロック同期信号を符号発生器４
１４に出力する信号処理回路４１３３からなる。ＳＡＷ
マッチドフィルタである弾性表面波装置４１３１には高
周波信号処理部４１２からの出力信号が入力され、受信
信号に含まれる同期専用拡散符号成分とＳＡＷマッチド
フィルタ４１３１の出力ＩＤＴの各電極指対の符号配列
の極性とが一致した時に相関ピークが出力される。従っ
て、上記各実施例で説明したＳＡＷマッチドフィルタに
よって、ノイズに干渉されない、相関ピークの高い、Ｓ
／Ｎのよい同期信号を得ることができる。

【００３８】信号処理回路４１３３では、ＳＡＷマッチ
ドフィルタ４１３１から入力される同期信号から、相関
ピークを検出し、クロック信号を再生し、拡散符号同期
信号及びクロック信号が符号発生器４１４に出力され
る。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４１５に出力さ
れ、拡散復調回路４１５では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、位相変調などの一般に使用さ
れている変調方式により変調されている信号であり、そ
の変調回路に対応する復調回路４１６により、データ復
調がなされる。

【００３９】本実施例に入力ＩＤＴに対応する両側出力
ＩＤＴのＳＡＷマッチドフィルタを用いることで、高い
相関ピークを得ることができるので、広帯域の拡散信号
に同期した同期信号を高速に同期捕捉でき且つ同期追従
できるので、信頼性の高い安定した通信を可能とし、ま
た小型で携帯可能な構造にも寄与することができる。

【００４０】また、同期捕捉に関し、一例としてＳＡＷ
コンボルバを用いる例があるが、この場合はＳＡＷコン
ボルバから信号処理回路を介して拡散符号を出力して符
号発生器に入力し、この符号発生器の出力をこのＳＡＷ
コンボルバに負帰還して入力信号と同期をとるという構
成を必要としたが、本実施例で示したＳＡＷマッチドフ
ィルタでは、ＳＡＷマッチドフィルタそのものに入力符
号列にマッチした出力ＩＤＴの電極指対を持たせている
ので、負帰還ループを用いなくても、入力から所定の符
号列が入力された場合には、本ＳＡＷマッチドフィルタ
から直接高い相関ピークを出力することができることか
ら、回路構成が簡単となり、且つ高速な応答が達成でき
ることとなる。特に、入力ＩＤＴの両側に配置された出
力ＩＤＴの各電極指対からの加算出力は極めて効率が良
く、高Ｓ／Ｎの相関ピークを得ることができる。

【００４１】（実施例８）図８、図９は、以上説明した
ような弾性表面波素子を用いたＣＤＭ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。図
８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５０３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，ＰＮ２，……Ｐ
Ｎnと同期専用の拡散符号ＰＮ0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
専用拡散符号と乗算器群５０２−１〜ｎのｎ個の出力を
加算する加算器、５０５は加算器５０４の出力を送信周
波数信号に変換するための高周波段、５０６は送信アン
テナである。

【００４２】また、図９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追従・維持する上
記実施例で説明したＳＡＷマッチドフィルタを用いた同
期回路、６０４は同期回路６０３より入力される符号同
期信号及びクロック信号により、送信側の拡散符号群と
同一のｎ＋１個の拡散符号ＰＮ及び参照用拡散符号ＰＮ
0を発生する拡散符号発生器、６０５は拡散符号発生器
６０４より出力されるキャリア再生用拡散符号ＰＮ0と
高周波信号処理部６０２の出力から搬送波信号を再生す
るキャリア再生回路、６０６はキャリア再生回路６０５
の出力と高周波信号処理部６０２の出力と拡散符号発生
器６０４の出力であるｎ個の拡散符号ＰＮを用いてベー
スバンドで復調を行うベースバンド復調回路、６０７は
ベースバンド復調回路６０６の出力であるｎ個の並列復
調データを並直列変換する並直列変換器である。

【００４３】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
うち拡散符号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５０
４に入力される。残りのｎ個の拡散符号ＰＮ1〜n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。乗算器群５０２
−１〜ｎにて得られたｎ個の並列データはそれぞれ広帯
域の周波数スペクトラムを有する拡散信号である。各並
列データの加算器５０４は、入力されたｎ＋１個の信号
を線形に加算し、高周波段５０５に加算されたベースバ
ンド信号を出力する。該ベースバンド信号は続いて高周
波段５０５にて適当な中心周波数を持つ高周波信号に変
換され、送信アンテナ５０６より送信される。

【００４４】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若しくは
適当な中間周波数帯（ＩＦ）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６
０３は本発明の上記実施例で説明したＳＡＷマッチドフ
ィルタである弾性表面波装置６０３１と、弾性表面波装
置６０３１から出力された信号を処理し、送信信号に対
する拡散符号同期信号およびクロック同期信号を拡散符
号発生器６０４に出力する信号処理回路６０３３からな
る。

【００４５】ＳＡＷマッチドフィルタである弾性表面波
装置６０３１には高周波信号処理部６０２からの出力信
号が入力される。ここで弾性表面波装置６０３１では、
受信信号に含まれる同期専用拡散符号成分と、弾性表面
波装置６０３１の出力電極指対の符号に合わせた電極指
の配列極性とが弾性表面波装置６０３１の出力電極指対
配列上にて一致した時に高い相関ピークが出力され、こ
れにより高Ｓ／Ｎの同期信号を得ることが出来る。また
一致しないときは電極指対配列の出力レベルは低く、同
期信号を得ることはできない。信号処理回路６０３３で
は、弾性表面波装置６０３１から入力される信号から相
関ピークを検出し、送信された拡散符号ＰＮ0のクロッ
ク信号を再生し、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。

【００４６】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。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のクロック及び符号位相は一致し
ており、送信側の同期専用拡散符号ＰＮ0はデータで変
調されていないため、乗算器で逆拡散され、その出力に
は搬送波の成分が現れる。該出力は続いて帯域通過フィ
ルタに入力され、搬送波成分のみが取り出され出力され
る。該出力は次に位相検出器、ループ・フィルタ及び電
圧制御発振器にて構成されるよく知られた位相ロックル
ープに入力され、電圧制御発振器より帯域通過フィルタ
より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。

【００４７】再生された搬送波はベースバンド復調回路
６０６に入力される。ベースバンド復調回路６０６では
キャリア再生回路６０５からの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、続いて並列信号と
してデータ復調がなされる。復調されたｎ個の並列復調
データは並直列変換器６０７にて直列データに変換され
出力される。

【００４８】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、本通信システ
ムに上記ＳＡＷマッチドフィルタを用いることにより、
従来の同期追従のためにＰＬＬ回路のようなフィードバ
ックループを構成する場合に比較して、フィードバック
のための引込み時間が不要となり、回路的な動作ばかり
でなく簡単な構成となることから、小型化を要求される
移動体通信システムに極めて有効である。

【００４９】特に、入力ＩＤＴの両側にＳＡＷを励起
し、両側に配置された出力ＩＤＴの電極指対によって、
また一方向性としたり３相の一方向性、ホーン型、アボ
ダイズ電極等のＳＡＷマッチドフィルタなどとして、高
レベルの相関ピークを得ることができ、高Ｓ／Ｎとなる
ので、ノイズによるジッタを抑えることができ、同期捕
捉及び引き続く同期追従の同期の安定性が増し、通信シ
ステムの信頼性の向上を図ることが可能となる。

【００５０】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれ
ば、高効率のＳＡＷマッチドフィルタが構成でき、小型
化が可能で、これを用いた通信システムの同期信号のＳ
Ｎ比が向上し、信頼性の高い通信が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のＳＡＷマッチドフィルタの
概略図である。

【図２】本発明の実施例２のＳＡＷマッチドフィルタの
概略図である。

【図３】本発明のＳＡＷマッチドフィルタにおいてスプ
リット電極を用いた場合の概念図である。

【図４】本発明のＳＡＷマッチドフィルタの出力ＩＤＴ
において３相型一方向性ＩＤＴを用いた場合の概念図で
ある。

【図５】本発明のＳＡＷマッチドフィルタの入力ＩＤＴ
と出力ＩＤＴの間にホーンを用いた場合の概念図であ
る。

【図６】本発明のＳＡＷマッチドフィルタの入力ＩＤＴ
においてアボダイズ電極を用いた場合の概念図である。

【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
の送信装置の一例を示すブロック図である。

【図９】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。

【図１０】従来のＳＡＷマッチドフィルタの概略図であ
る。

【符号の説明】

１０１ マッチドフィルタチップを固定するステム １０２ ＳＴカット水晶などの圧電基板 １１１ 電気信号を弾性表面波信号に変換する入力ＩＤ
Ｔ １２１ スペクトル拡散された信号をマッチドフィルタ
の入力中心周波数に合わせたＩＦ信号を供給するための
ピン １２２、１２３ 出力信号を取り出すためのピン １３１、１３２ 出力ＩＤＴ １３１１、１３１２、１３１３、・・・、１３１ｘ 出
力ＩＤＴ１３１の電極指対 １３２１、１３２２、１３２３、・・・、１３２ｘ 出
力ＩＤＴ１３２の電極指対 ２００ ６０°移相器 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

フロントページの続き (72)発明者 江柄 光一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 小山 晃広 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 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

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電基板上に形成された入力櫛形電極
   （以下、入力ＩＤＴと称する。）によって入力符号列信
   号を弾性表面波（以下、ＳＡＷと称する。）信号として
   励起し、所定の符号列に合わせて配置された出力櫛形電
   極（以下、出力ＩＤＴと称する。）の電極指対で前記Ｓ
   ＡＷ信号を受け取ることによって上記符号列に一致した
   符号列の信号を検出するＳＡＷマッチドフィルタに用い
   る弾性表面波装置であって、 前記出力ＩＤＴを少なくとも２つ有しており、該２つの
   出力ＩＤＴと前記入力ＩＤＴは、ある時点で前記入力Ｉ
   ＤＴから発生したＳＡＷ信号が第１の出力ＩＤＴのＳＡ
   Ｗが入力される側（以下、入力側と称する。）の端の電
   極指対に最初に入力され、前記符号列の１チップ長の時
   間の後、第２の出力ＩＤＴの入力側の端の電極指対に入
   力され、その後前記符号列１チップ長の時間毎に交互に
   前記第１の出力ＩＤＴと前記第２の出力ＩＤＴの入力側
   に近い方の電極指対から順次入力されるように配置され
   ていることを特徴とする弾性表面波装置。
2. 【請求項２】 前記入力ＩＤＴ及び２つの出力ＩＤＴの
   配置は、前記２つの出力ＩＤＴそれぞれの電極指対を前
   記入力ＩＤＴから発生する前記ＳＡＷ信号が前記符号列
   の１チップ長の時間で伝搬する距離の２倍に相当する間
   隔で配置し、前記第２の出力ＩＤＴの入力側の端の電極
   指対と前記入力ＩＤＴの距離を、前記第１の出力ＩＤＴ
   の入力側の端の電極指対と前記入力ＩＤＴの距離よりも
   前記入力ＩＤＴから発生する前記ＳＡＷ信号が前記符号
   列の１チップ長の時間で伝搬する距離ぶん離して配置す
   ることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。
3. 【請求項３】 圧電基板上に形成された入力櫛形電極
   （以下、入力ＩＤＴと称する。）によって入力符号列信
   号を弾性表面波（以下、ＳＡＷと称する。）信号として
   励起し、所定の符号列に合わせて配置された出力櫛形電
   極（以下、出力ＩＤＴと称する。）の電極指対で前記Ｓ
   ＡＷ信号を受け取ることによって上記符号列に一致した
   符号列の信号を検出するＳＡＷマッチドフィルタに用い
   る弾性表面波装置であって、 前記出力ＩＤＴを少なくとも２つ有しており、該２つの
   前記出力ＩＤＴと前記入力ＩＤＴは、ある時点で前記入
   力ＩＤＴから発生したＳＡＷ信号が第２の出力ＩＤＴの
   ＳＡＷが入力される側（以下、入力側と称する。）の端
   の電極指対に最初に入力され、その後前記符号列の１チ
   ップ長の時間毎に前記第２の出力ＩＤＴの入力側に近い
   方の電極指対から順次入力され、前記第２の出力ＩＤＴ
   の電極指対のうち最後に入力される電極指対に入力され
   てから前記符号列１チップ長の時間の後に、第１の出力
   ＩＤＴの入力側の端の電極指対に入力され、その後前記
   符号列１チップ長の時間毎に前記第１の出力ＩＤＴの前
   記入力ＩＤＴの入力側に近い方の電極指対から順次入力
   されるように配置されていることを特徴とする弾性表面
   波装置。
4. 【請求項４】 前記入力ＩＤＴ及び前記２つの出力ＩＤ
   Ｔの配置は、前記２つの出力ＩＤＴそれぞれの電極指対
   を前記入力ＩＤＴから発生する前記ＳＡＷ信号が前記符
   号列の１チップ長の時間で伝搬する距離に相当する間隔
   で配置し、前記第１の出力ＩＤＴの入力側の端の電極指
   対と前記入力ＩＤＴの距離を、前記第２の出力ＩＤＴの
   入力側とは反対側の端の電極指対と前記入力ＩＤＴの距
   離よりも前記入力ＩＤＴから発生するＳＡＷ信号が前記
   符号列の１チップ長の時間で伝搬する距離ぶん離して配
   置することを特徴とする請求項３に記載の弾性表面波装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
   弾性表面波装置において、前記入力用ＩＤＴと前記出力
   用ＩＤＴのどちらか一方、または両方のインピーダンス
   が所望のインピーダンスに整合されていることを特徴と
   する弾性表面波装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
   弾性表面波装置において、前記ＳＡＷマッチドフィルタ
   に用いる前記圧電基板は温度による前記ＳＡＷの伝搬速
   度変化が概略０であるか、または前記圧電基板上に薄膜
   を付けることによって温度による前記ＳＡＷの伝搬速度
   変化が概略０であることを特徴とする弾性表面波装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の弾性表面波装置におい
   て、前記圧電基板はＳＴカット水晶基板であることを特
   徴とする弾性表面波装置。
8. 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の
   弾性表面波装置の前記ＳＡＷマッチドフィルタを同期検
   出手段として用いることを特徴とした受信装置。
9. 【請求項９】 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の
   弾性表面波装置を用いた通信システムにおいて、所定の
   拡散符号列による送信信号に対して、受信信号から前記
   ＳＡＷマッチドフィルタを同期検出装置として同期をと
   ることを特徴とした通信システム。