JPH11168351A - 表面弾性波素子及びスペクトラム拡散通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 デ−タ転送レ−トが大きくなって電極間の距
離が短くなっても所望の特性が得られる表面弾性波素子
及びスペクトラム拡散通信装置を提供することを目的と
する。 【解決手段】 圧電性基板１上に少なくとも１つの符号
化電極２と少なくとも２つの重み付き電極３、４を備え
た表面弾性波素子であって、重み付き電極は重み付き電
極上に形成されるサイドロ−ブの数がメインロ−ブを中
心に左右で異なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スペクトラム拡散
復調部に用いられる表面弾性波素子及び表面弾性波素子
をスペクトラム拡散復調部に用いたスペクトラム拡散通
信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、雑音に強く、秘話性、秘匿性に優
れたスペクトラム拡散通信方式（ＳＳ通信方式）が民生
用の通信方式として注目されている。ＳＳ通信方式で
は、伝送すべき情報をキャリア信号で変調した搬送波に
対して、あらかじめ決められたチップレートの高い所定
の符号系列でスペクトラム拡散変調（ＳＳ変調）をかけ
ることにより、送信信号となるスペクトラム拡散信号
（ＳＳ信号）が得られる。この場合、上述の符号系列と
して、疑似雑音符号系列（ＰＮ符号系列）やバーカ符号
系列（Ｂａｒｋｅｒ符号系列）があり、ＳＳ変調方式と
して、直接拡散方式（ＤＳ方式）や周波数ホッピング方
式（ＦＨ方式）がある。

【０００３】このようなＳＳ通信方式においては、送信
されてきたＳＳ信号を復調するための復調装置が受信機
側に必要になる。例えばＰＮ符号系列を用いてＤＳ方式
によりＳＳ変調を行った場合、受信機側では送信機側と
同一のＰＮ符号系列を用いて復調を行う。このとき使用
する復調装置は、ＩＣを用いた復調装置と表面弾性波素
子を用いた復調装置とに大別される。復調装置に使用さ
れる表面弾性波素子は、フォトリソグラフィ技術を用い
ることにより、安価に、しかも簡単な構成で復調装置が
できることから、注目されている。

【０００４】表面弾性波素子はその構成から、表面弾性
波マッチドフィルタと表面弾性波コンボルバとに区別さ
れる。表面弾性波コンボルバは、復調するためのＰＮ符
号系列が選択できるため、特に秘話性や秘匿性が求めら
れる用途に適している。表面弾性波マッチドフィルタ
は、復調に用いるＰＮ符号系列が固定であるが、そのぶ
ん周辺回路が簡単に構成でき、システム全体として低価
格にできることから、小規模なＳＳ通信システム、例え
ば構内無線ＬＡＮなどに用いる復調装置として注目され
ている。

【０００５】図７は、一般的なＤＳ方式用である従来の
スペクトラム拡散復調回路を示すブロック図である。図
７において、１３はＳＳ信号ｓを入力して相関信号を出
力する表面弾性波マッチドフィルタ、１４は表面弾性波
マッチドフィルタ１３からの相関信号ｍを所定の遅延量
だけ遅延する表面弾性波遅延線等で構成される遅延回
路、１５は表面弾性波マッチドフィルタ１３からの相関
信号ｍと表面弾性波遅延回路１４からの所定の遅延量だ
け遅延した相関信号ｎとを積算する積算回路、Ｌ１、Ｌ
２は信号線（ライン）である。

【０００６】図７のスペクトラム拡散復調回路の動作に
ついて簡単に説明する。表面弾性波マッチドフィルタ１
３に入力されたＳＳ信号ｓは、表面弾性波マッチドフィ
ルタ１３により相関信号ｍに変換された後、ラインＬ
１、Ｌ２の２系統に分割される。ラインＬ１の相関信号
ｍは直接積算回路１５に入力される。もう一方のライン
Ｌ２の相関信号ｍは、遅延回路１４に入力され、所定の
遅延量だけ遅延された相関信号ｎとなって積算回路１５
に入力される。積算回路１５では、相関信号ｍと所定の
遅延量だけ遅延された相関信号ｎとの積算が行われ、復
調信号が得られる。

【０００７】図８は、従来の表面弾性波素子を示すパタ
ーン図である。図８の複合型表面弾性波マッチドフィル
は、図７の表面弾性波マッチドフィルタ１３と遅延回路
１４として用いることができ、図７のスペクトラム拡散
復調回路に適用されるデータ転送レート１Ｍｂｐｓに対
応するものである。図８において、１６は水晶、ＬｉＮ
ｂＯ₃等から成る圧電性基板、１７は信号入力用符号化
電極、１８はマッチドフィルタ出力用重み付き電極、１
９は遅延線出力用重み付き電極、２０はノイズを低減す
るためのアースパターン、２１は不要表面弾性波を吸収
するための吸音材である。図９は図８の表面弾性波素子
の入出力用電極の拡大図である。

【０００８】次に、図８のパターンについて、図４、図
５を用いて説明する。図４、図５は従来の表面弾性波素
子の周波数特性を示すグラフ図であり、図４はサイドロ
ーブ数が４個の場合を示し、図５はサイドローブ数が２
個の場合を示す。

【０００９】圧電性基板１６上に、電気信号を表面弾性
波に変換する信号入力用符号化電極１７と、信号入力用
符号化電極１７から所定間隔はなれて表面弾性波を電気
信号に変換する櫛形のマッチドフィルタ出力用重み付き
電極１８とが設けられ、表面弾性波マッチドフィルタが
構成されており、更にマッチドフィルタ出力用重み付き
電極１８から所定の間隔「Ｔ２」だけ離れて表面弾性波
を電気信号に変換する櫛形の遅延線出力用重み付き電極
１９とが設けられ、表面弾性波遅延線が構成されてい
る。ここで、「Ｔ２」とはマッチドフィルタ出力に対し
て、データの１周期分となる遅延時間だけ時間的に遅れ
た遅延線信号出力を与えるための距離である。このマッ
チドフィルタ出力用重み付き電極１８と遅延線出力用重
み付き電極１９は電極指の交差幅が規則的に変化し、図
示したようなメインローブの包絡線２２とサイドローブ
の包絡線２３を描き、所望の周波数特性を得るためにサ
イドローブ数と電極対数を適切に設計した左右対称の重
み付き電極構造となっている。尚、簡略化のために総て
の電極は図示していない。

【００１０】このとき、符号系列としてｎビットのＰＮ
符号系列を用いた場合、入力用符号化電極１７はＰＮ符
号系列に対応してｎ個の櫛形電極対を持ち、各櫛形電極
対はチップレートに対応した間隔だけ離れて形成され
る。また、入出力用電極１７、１８、１９の回りにはノ
イズを低減するためのアースパターン２０が必要に応じ
て形成されている。更に、入出力用電極１７、１９の外
側には不要表面弾性波を吸収する目的で吸音材２１が必
要に応じて形成されている。この場合、信号入力用電極
１７に重み付き電極を用い、マッチドフィルタ出力用重
み付き電極１８と遅延線出力用重み付き電極１９とに符
号化電極を用いても構わない。

【００１１】このような表面弾性波素子は、ＳＳ通信に
おける２相位相変調方式や４相位相変調方式といった変
調方式の違いや、多チャンネル化等のための符号多重化
といったそれぞれの目的に応じて、マッチドフィルタや
遅延線が同一基板上に複数個配置された構造のものが使
用されている。

【００１２】またこのような表面弾性波素子は、その性
質上基板表面に異物が付着することによって表面弾性波
の伝搬速度の変化や余計な反射、櫛形電極のショート等
の不具合を生じやすい為に、メタルパッケージやセラミ
ックパッケージ等で密封する必要があり、表面弾性波素
子の各電極パターンとパッケージ側の外部取り出し電極
とはワイヤボンディング等により接続されて使用されて
いる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成の表面弾性波素子において、所望の周波数特性
を得るためには、マッチドフィルタ出力用電極と遅延線
出力用電極に用いる重み付き電極のサイドローブの数と
電極指対数を適切に設計する必要がある。またこの２つ
の電極間の距離はデータ１周期分と所定の遅延分の和と
して、遅延検波するために必要な遅延量を決定する距離
となっているものである。そのためデータ転送レートが
１Ｍｂｐｓから２Ｍｂｐｓ、３Ｍｂｐｓと大きくなる
と、２つの電極間の距離を略１／２、１／３と短くする
必要があり、例えば１Ｍｂｐｓの時にメインローブの左
右に各サイドローブ数４個の重み付き電極を使えば図４
の周波数特性が得られるのであるが、データ転送レート
が３Ｍｂｐｓになると電極間の距離が略１／３に短くな
るために、重み付き電極のサイドローブ数が２個に制限
されて図５の周波数特性しか得られず、帯域内のリップ
ルが大きく角形比が悪い特性となってしまうという問題
点を有していた。

【００１４】この表面弾性波素子では、データ転送レー
トが大きくなって電極間の距離が短くなっても所望の特
性が得られることが要求されている。

【００１５】本発明は、データ転送レートが大きくなっ
て電極間の距離が短くなっても所望の特性が得られる表
面弾性波素子、および、この表面弾性波素子を用いたス
ペクトラム拡散復調部を有するスペクトラム拡散通信装
置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の表面弾性波素子は、圧電性基板上に少なくと
も１つの符号化電極と少なくとも２つの重み付き電極を
備えた表面弾性波素子であって、重み付き電極は重み付
き電極上に形成されるサイドローブの数がメインローブ
を中心に左右で異なる構成を備えている。

【００１７】これにより、データ転送レートが大きくな
って電極間の距離が短くなっても所望の特性が得られる
表面弾性波素子が得られる。

【００１８】この課題を解決するための本発明のスペク
トラム拡散通信装置は、スペクトラム拡散変調された信
号を復調するスペクトラム拡散復調部を少なくとも有す
るスペクトラム拡散通信装置であって、スペクトラム拡
散復調部は上記表面弾性波素子を有する構成を備えてい
る。

【００１９】これにより、上記表面弾性波素子を用いた
スペクトラム拡散復調部を有するスペクトラム拡散通信
装置が得られる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、圧電性基板上に少なくとも１つの符号化電極と少な
くとも２つの重み付き電極を備えた表面弾性波素子であ
って、重み付き電極は重み付き電極上に形成されるサイ
ドローブの数がメインローブを中心に左右で異なること
としたものであり、左右非対称にしてサイドローブ数を
増やしたことによりリップルの振幅が小さくなり、例え
ばマッチドフィルタ出力用重み付き電極と遅延線出力用
重み付き電極間の距離が短くても重み付き電極を用いて
所望の周波数特性が得られるという作用を有する。

【００２１】請求項２に記載の発明は、スペクトラム拡
散変調された信号を復調するスペクトラム拡散復調部を
少なくとも有するスペクトラム拡散通信装置であって、
スペクトラム拡散復調部が請求項１に記載の表面弾性波
素子を有することとしたものであり、スペクトラム拡散
復調部において適切な周波数特性を持つ表面弾性波素子
出力が得られ、Ｓ／Ｎの良いエラーレートの小さいスペ
クトラム拡散通信装置が得られるという作用を有する。

【００２２】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図６を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１による
表面弾性波素子を示すパターン図であり、表面弾性波マ
ッチドフィルタと表面弾性波遅延線を同一基板上に形成
した複合型表面弾性波マッチドフィルタを示す。図１の
表面弾性波素子の構成はスペクトラム拡散復調部におい
てデータレート３Ｍｂｐｓに対応するものである。図１
において、１は水晶、ＬｉＮｂＯ₃等から成る圧電性基
板、２は信号入力用符号化電極、３はマッチドフィルタ
出力用重み付き電極、４は遅延線出力用重み付き電極、
５はノイズを低減するためのアースパターン、６は不要
表面弾性波を吸収するための吸音材である。図２は図１
の表面弾性波素子の符号化電極の拡大図である。

【００２３】次に、図１のパターンについて図３〜図５
を用いて説明する。図３は図１の表面弾性波素子の周波
数特性を示すグラフ図である。

【００２４】圧電性基板１上に、電気信号を表面弾性波
に変換する信号入力用符号化電極２と、信号入力用符号
化電極２から所定間隔離れて表面弾性波を電気信号に変
換する櫛形のマッチドフィルタ出力用重み付き電極３と
が設けられて表面弾性波マッチドフィルタが構成されて
おり、更にマッチドフィルタ出力用重み付き電極３から
所定の遅延量に対応する間隔「Ｔ１」だけ離れて表面弾
性波を電気信号に変換する櫛形の遅延線出力用重み付き
電極４が設けられ、表面弾性波遅延線が構成されてい
る。尚、簡略化のために総ての電極指は図示していな
い。この時、符号系列としてｎビットのＰＮ符号系列を
用いた場合、符号化電極２はＰＮ符号系列に対応してｎ
個の櫛形電極対を持ち、各櫛形電極対はチップレートに
対応した間隔離れて形成され、符号化電極の各ビットに
対応する櫛形電極対の電極指対の数を１対より多くかつ
キャリア周波数とチップレートとの比（キャリア周波数
／チップレート）以下の数に設定している。本実施の形
態の場合キャリア周波数２００ＭＨｚ、チップレート１
１ＭＨｚとしたので２対以上１８対以下となる。このよ
うな構成にすることにより電気信号を表面弾性波に変換
する効率を高くすることができる。

【００２５】また従来例では所望の周波数特性を得るた
めに出力電極がサイドローブ数と電極対数を適切に設計
した左右対称の重み付き電極構造となっていたのである
が、本実施の形態においては従来例に比べデータ伝送レ
ートが３倍に大きくなったために、マッチドフィルタ出
力用重み付き電極３に対する遅延線出力用重み付き電極
４の遅延時間を決定する距離「Ｔ１」を従来例の「Ｔ
２」に比べ略１／３に短くする必要があり、従来例同様
の左右対称な重み付き電極を形成して所望の周波数特性
を得ようとすると、マッチドフィルタ出力用重み付き電
極３と遅延線出力用重み付き電極４との間に適切なサイ
ドローブ数が入るだけの距離がなく、サイドローブが片
側２個の構成の重み付き電極となってしまい、図５に示
すような周波数特性しか得られなかった。そのため従来
例構成のサイドローブが片側４個で構成した場合の周波
数特性である図４と比べて帯域内のリップルが大きく角
形比が劣化しており、所望の表面弾性波素子の出力が得
られないと言う問題があった。

【００２６】そこで本実施の形態においては、マッチド
フィルタ出力用重み付き電極３のサイドローブの数を符
号化電極２側に４個、遅延線出力用重み付き電極５側に
２個の左右非対称とし、遅延線出力用重み付き電極４の
サイドローブの数をマッチドフィルタ出力用重み付き電
極４側に２個、吸音材６側に４個の左右非対称とし、更
にそれに応じて電極対数を適切に設計したことによっ
て、「Ｔ２」に比べ略１／３に短くなった「Ｔ１」にお
いてもマッチドフィルタ出力用重み付き電極３と遅延線
出力用重み付き電極４とにより図３に示す周波数特性が
得られ、図５の周波数特性と比べ帯域内リップルと角形
比が改善されたために、左右対称にサイドローブ数４個
で構成した出力電極と同等の表面弾性波素子出力が得ら
れるものである。

【００２７】尚、本実施の形態においてはサイドローブ
数４個と２個の左右非対称の重み付き電極３、４を用い
たが、左右のサイドローブの数は周波数特性及び素子寸
法に応じて電極対数と共に適切に設計されるべきもので
あって、本実施の形態で説明したサイドローブ数に規定
されるものではない。また、「Ｔ１」で示した電極間距
離はデータ転送レートと使用した圧電性基板の表面弾性
波速度に応じて変化するものであり、３Ｍｂｐｓ以外の
転送レートや使用した圧電性基板に対して適切に設計し
なければならない。

【００２８】また、上記の説明では入力用電極が１個、
出力用電極が２個のデータレート３Ｍｂｐｓの場合につ
いて説明してきたが、このような表面弾性波素子は任意
のデータレートでＳＳ通信における２相位相変調方式や
４相位相変調方式といった変調方式の違いや、多チャン
ネル化等のための符号多重化といったそれぞれの目的に
応じてマッチドフィルタや遅延線が同一基板上に複数個
配置された構造のものが使用されており、それらについ
ても同様に実施可能であることは言うまでもない。

【００２９】以上のように本実施の形態によれば、重み
付き電極３、４は重み付き電極３、４上に形成されるサ
イドローブの数がメインローブを中心に左右で異なる
（左右非対称となる）ようにしたことにより、左右非対
称にしてサイドローブ数を増やしたことによりリップル
の振幅が小さくなり、マッチドフィルタ出力用重み付き
電極３と遅延線出力用重み付き電極４の間の距離が短く
なっても所望の周波数特性の出力を得ることができるも
のである。

【００３０】（実施の形態２）図６は、本発明の実施の
形態２によるスペクトラム拡散通信装置を示すブロック
図であり、実施の形態１による表面弾性波素子をスペク
トラム拡散復調部に用いたスペクトラム拡散通信装置を
示す。図６において、９は送信すべき情報信号を所定の
符号系列でスペクトラム拡散信号に変換するためのスペ
クトラム拡散変調部、１０はスペクトラム拡散信号と送
受信信号の周波数を変換する送受信周波数変換部、１１
は本実施の形態におけるスペクトラム拡散復調回路（つ
まり、実施の形態１による表面弾性波素子を図７の表面
弾性波マッチドフィルタ１３、遅延回路１４として用い
たスペクトラム拡散復調回路）を搭載し、スペクトラム
拡散信号を送信されてきた元の情報信号に復調するため
のスペクトラム拡散復調部、１２は信号を送受信するた
めのアンテナである。

【００３１】尚、上記の説明では送受信周波数変換部１
０を１個用いた一つの送受信器の構成について説明した
が、その回路構成に規定されるものではなく、例えば送
受信周波数変換部を送受信用それぞれに分けた構成や、
送信機と受信機を分離した構成等スペクトラム拡散復調
部を含む必要に応じたスペクトラム拡散通信装置におい
て実施可能である。

【００３２】以上のように本実施の形態によれば、実施
の形態１による表面弾性波素子を有するスペクトラム拡
散復調部１１を用いたことによって、スペクトラム拡散
復調部１１において適切な周波数特性を持つ表面弾性波
素子出力を得ることができるので、Ｓ／Ｎの良いエラー
レートの小さいスペクトラム拡散通信装置を得ることが
できる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明の請求項１に記載の
表面弾性波素子によれば、圧電性基板上に少なくとも１
つの符号化電極と少なくとも２つの重み付き電極を備え
た表面弾性波素子であって、重み付き電極は重み付き電
極上に形成されるサイドローブの数がメインローブを中
心に左右で異なることにより、左右非対称にしてサイド
ローブ数が増えてリップルの振幅が小さくなり、例えば
マッチドフィルタ出力用重み付き電極と遅延線出力用重
み付き電極との間の距離が短くても重み付き電極を用い
て所望の周波数特性を得ることができるという有利な効
果が得られる。

【００３４】本発明の請求項２に記載のスペクトラム拡
散通信装置によれば、スペクトラム拡散変調された信号
を復調するスペクトラム拡散復調部を少なくとも有する
スペクトラム拡散通信装置であって、スペクトラム拡散
復調部が請求項１に記載の表面弾性波素子を有すること
により、スペクトラム拡散復調部において適切な周波数
特性を持つ表面弾性波素子出力を得ることができるの
で、Ｓ／Ｎの良いエラーレートの小さいスペクトラム拡
散通信装置を得ることができるという有利な効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による表面弾性波素子を
示すパターン図

【図２】図１の表面弾性波素子の符号化電極の拡大図

【図３】図１の表面弾性波素子の周波数特性を示すグラ
フ

【図４】従来の表面弾性波素子の周波数特性を示すグラ
フ（サイドローブ数４個）

【図５】従来の表面弾性波素子の周波数特性を示すグラ
フ（サイドローブ数２個）

【図６】本発明の実施の形態２によるスペクトラム拡散
通信装置を示すブロック図

【図７】従来のスペクトラム拡散復調回路を示すブロッ
ク図

【図８】従来の表面弾性波素子を示すパターン図

【図９】図８の表面弾性波素子の入出力用電極の拡大図

【符号の説明】

１ 圧電性基板 ２ 符号化電極 ３ マッチドフィルタ出力用重み付き電極 ４ 遅延線出力用重み付き電極 ５ アースパターン ６ 吸音材 ７ メインローブの包絡線 ８ サイドローブの包絡線 ９ スペクトラム拡散変調部 １０ 送受信周波数変換部 １１ スペクトラム拡散復調部 １２ アンテナ １３ 表面弾性波マッチドフィルタ １４ 遅延回路 １５ 積算回路 Ｌ１、Ｌ２ 信号線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧電性基板上に少なくとも１つの符号化電
   極と少なくとも２つの重み付き電極を備えた表面弾性波
   素子であって、前記重み付き電極は前記重み付き電極上
   に形成されるサイドローブの数がメインローブを中心に
   左右で異なることを特徴とする表面弾性波素子。
2. 【請求項２】スペクトラム拡散変調された信号を復調す
   るスペクトラム拡散復調部を少なくとも有するスペクト
   ラム拡散通信装置であって、前記スペクトラム拡散復調
   部が請求項１に記載の表面弾性波素子を有することを特
   徴とするスペクトラム拡散通信装置。