JPH1127091A - 非同期型弾性表面波マッチドフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 搬送波とチップレートが非同期であるスペク
トラム拡散通信システムに対応して、同期、相関信号の
検出ができるＳＡＷマッチドフィルタを提供する。 【解決手段】 圧電基板１上に入力すだれ状電極２と、
符号付けされたタップ出力すだれ状電極３が形成され、
チップレートとキャリア周波数が非同期である拡散信号
の相関処理に使用される非同期型弾性表面波マッチドフ
ィルタにおいて、タップ出力すだれ状電極３のうちの１
つのタップ出力電極３ａの位置を基準位置として、その
基準位置における搬送波の位相を０としたとき、その基
準位置から数えて任意番目のタップ出力電極３ａが、前
記チップレートにより決まるそのタップ出力電極３ａが
位置すべき近傍における搬送波の位相または＋ｎπ（ｎ
は整数）または−ｎπ（ｎは整数）の位置に配置され、
かつ、そのタップ出力電極３ａの位置における相関処理
すべき拡散信号の符号によって決まる搬送波の位相に合
致するように、そのタップ出力電極３ａの位相が設定さ
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、スペクトラム拡散
通信において、同期、相関復調などの信号処理に使用さ
れる弾性表面波を使用したマッチドフィルタに係り、特
に搬送波とチップレートの同期がとれていない通信シス
テムなどに適用される非同期型弾性表面波マッチドフィ
ルタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】弾性表面波装置は、小型、軽量で量産性
に優れていることから、様々な通信機器の高周波フィル
タとして広く使用されている。従来、このフィルタは、
特定の周波数領域の信号だけを取り出す帯域通過型のフ
ィルタとして主に使用されていた。ところが無線ＬＡＮ
や携帯電話などの民生用通信分野において、干渉や妨害
に対する強さや周波数資源の有効利用の点からスペクト
ラム拡散通信方式が注目されており、この通信方式の相
関信号処理の１つの方法として、弾性表面波（ＳＡＷ）
マッチドフィルタが使用され初めている。

【０００３】このスペクトラム拡散通信方式に使用され
るＳＡＷマッチドフィルタの従来例として、例えば特開
平２−１３２９３８号公報、特開平３−７７４４５号公
報ならびに特開平４−３４６５２８号公報に記載されて
いる。

【０００４】これら従来例のＳＡＷマッチドフィルタ
は、圧電基板上に形成された入力すだれ状電極とタップ
出力すだれ状電極を有している。このタップ出力すだれ
状電極は、疑似雑音符号と呼ばれる符号を使用して拡散
変調された、あるチップレートで特定の符号化された信
号列のみを検出するために、それに対応するようタップ
付けがなされていた。

【０００５】従来の場合、搬送波とチップレートは同期
がとれており、符号に１対１に対応して搬送波の位相は
決まっていた。すなわちＳＡＷマッチドフィルタにおい
ては図５に示すように、疑似雑音符号の「１」と「０」
の符号列に対応して、それぞれタップ出力電極の正負の
向き、すなわち位相が設定されていた。同図において１
は圧電基板、２は入力すだれ状電極、３は多数のタップ
出力電極３ａを有するタップ出力すだれ状電極、４は吸
音材である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のスペ
クトラム拡散通信では、搬送波とチップレートは同期が
とれていた。ところが最近では搬送波とチップレートは
同期がとれていない通信システムが使用される場合もあ
り、このシステムでは従来のＳＡＷマッチドフィルタで
は信号の検出を行なうことができないという問題があ
る。

【０００７】本発明の目的はこのような従来技術の欠点
を解消し、搬送波とチップレートが非同期であるスペク
トラム拡散通信システムに対応して、同期、相関信号の
検出ができるＳＡＷマッチドフィルタを提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、圧電基板上に入力すだれ状電極と、多数
のタップ出力電極を有し符号付けされたタップ出力すだ
れ状電極が形成され、チップレートとキャリア周波数が
非同期である拡散信号の相関処理に使用される非同期型
弾性表面波マッチドフィルタを対象とするものである。

【０００９】そして前記タップ出力すだれ状電極のうち
の１つの、例えば前記入力すだれ状電極と最も近いタッ
プ出力電極の位置を基準位置として、その基準位置にお
ける搬送波の位相を０としたとき、その基準位置から数
えて任意盤目のタップ出力電極が、前記チップレートに
より決まるそのタップ出力電極が位置すべき近傍におけ
る搬送波の位相０、または＋ｎπ（ｎは１，２などの整
数）、または−ｎπ（ｎは１，２などの整数）の位置に
配置され、かつ、そのタップ出力電極の位置における相
関処理すべき拡散信号の符号によって決まる搬送波の位
相に合致するように、そのタップ出力電極の位相が設定
されていることを特徴とするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は前述のような構成になっ
ているから、搬送波とチップレートが非同期であるスペ
クトラム拡散通信システムに対応して、同期、相関信号
の検出ができるＳＡＷマッチドフィルタを提供すること
が可能となる。

【００１１】次に本発明の実施の形態を図とともに説明
する。図１は、第１の実施の形態に係るＳＡＷマッチド
フィルタの基本構成を示す平面図である。同図において
１は圧電基板、２は入力すだれ状電極、３は多数のタッ
プ出力電極３ａを有するタップ出力すだれ状電極、４は
吸音材である。

【００１２】例えば水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ
酸リチウム、リチウムテトラボレイトなどからなる圧電
基板１上に、入力すだれ状電極２とタップ出力すだれ状
電極３が所定の間隔をおいて設けられており、この入，
出力すだれ状電極２，３はアルミニウムなどの薄膜によ
って形成されている。入，出力すだれ状電極２，３を挟
むようにして圧電基板１の両端部に、端面反射波を吸収
するための例えばブタジエン系レジン等からなる吸音材
４がそれぞれ設けられている。

【００１３】前記出力すだれ状電極３は、チップレート
に相当する間隔で、信号の符号化数に等しい数の多数の
タップ出力電極３ａが、搬送波の位相に合致する位置関
係で配置されている。各タップ出力電極３ａの位相は後
述のように、そのタップ位置における検出すべき疑似雑
音符号の値と、前記搬送波の位相の両方を考慮して決め
られる。

【００１４】本実施の形態に係るＳＡＷマッチドフィル
タは、キャリア周波数３７５ＭＨｚで拡散周波数140.39
5112ＭＨｚのＭ系列の相関信号を処理し、２５６チップ
の出力すだれ状電極３を有し、衛星放送用スペクトラム
拡散通信の復調回路に適用することができる。

【００１５】次に各タップ出力電極３ａの配置と位相の
決め方について、従来のＳＡＷマッチドフィルタと比較
しながら説明する。図２は、拡散変調された信号の一部
を、時間軸上に模式的に示した従来の信号波形を示した
図である。搬送波は、チップレートごとに符号「１」あ
るいは符号「０」に対応して位相が逆転した信号波形と
なっている。搬送波とチップレートが同期しているの
で、同じ符号付けがされた１チップレートの信号は別の
位置の波形と位相が一致する。従って、仮に時間軸上を
シフトすると波形を完全に重ね合わせることができる。

【００１６】ここで符号化信号は、図３に示すような時
間軸上の矩形波で表せ、チップレートＴｃで拡散変調さ
れることで、図４に示すように元の信号は周波数軸上で
帯域幅Ｂｓに拡散された信号となる。ＳＡＷマッチドフ
ィルタのタップ出力電極における音速をＶｔとすると、
隣り合うタップ出力電極との間隔ＬｃはＬｃ＝Ｖｔ×Ｔ
ｃとなる。

【００１７】以上説明したように従来のＳＡＷマッチド
フィルタは、タップ出力電極の位相が１対１に対応し、
タップ出力電極の間隔Ｌｃは一定であるので、先に説明
したように図５の構成となる。

【００１８】ところが搬送波とチップレートの同期がと
れていない通信システムの場合、拡散変調された信号は
図６に示すような波形となり、図２の波形図と比較する
と符号の切り替わり位置（符号「１」から符号「０」、
あるいは符号「０」から符号「１」）で位相のずれが生
じている。このためタップ出力電極の位相は、符号だけ
では決めることができない。

【００１９】図７は、タップ出力すだれ状電極のうちで
入力すだれ状電極に最も近いタップ出力電極における搬
送波の位相を基準位置（０）として、タップ数に対応し
て順次、位相がどの程度変化するかを調べた一例であ
る。この例の場合位相は、タップ位置により＋πから−
πの範囲で約０．６８πの位相差で順次変化している。
タップ出力電極の位相は搬送波に対して＋πまたは−π
のいずれかしかとらないので、前述の基準位置を０とし
た場合、任意のタップ出力電極は同図において搬送波の
位相が０または±πとなる位置に配置しなければならな
い。さらに、タップ出力電極の位相は、そのタップ出力
電極の位置における搬送波の位相に合うように決める必
要がある。

【００２０】そこで符号の切り替わり位置（符号「１」
から符号「０」、あるいは符号「０」から符号「１」）
で搬送波の位相が０や±π以外の値になる場合、タップ
出力電極の位置の決定として、次の２つの方法がある。

【００２１】第１の方法として、図７に示す各タップに
おける搬送波の位相φが−π≦φ＜−π／２では隣接す
るキャリア位相が−πの位置に、また−π／２≦φ＜π
／２では位相０の位置に、さらにπ／２≦φ＜πでは位
相πの位置に、それぞれタップ出力電極を配置する方法
である。

【００２２】第２の方法として、搬送波の位相φが−π
＜φ≦０では隣接する位相０の位置に、また０＜φ≦π
では位相πの位置に、それぞれタップ出力電極を配置す
る方法である。

【００２３】このような方法によつて各タップ出力電極
の配置位置が設定されるから、本発明の実施の形態に係
るＳＡＷマッチドフィルタは図１に示すように、従来と
同じ符号列を使用してタップ出力すだれ状電極を構成し
ても、各タップ出力電極３ａは「１」，「０」の符号に
対して１対１に対応しておらず、かつタップ出力電極３
ａの間隔も位置によりＬｃ１、Ｌｃ２のように異なって
いる。

【００２４】図８は、本発明の第２の実施の形態に係る
ＳＡＷマッチドフィルタの構成を示す平面図である。こ
の実施の形態の場合、前記第１の実施の形態に係るＳＡ
Ｗマッチドフィルタのタップ出力すだれ状電極と同一に
タップ付けされた２つのタップ出力すだれ状電極３−
１，３−２が直列に接続されている。

【００２５】タップ出力すだれ状電極が多数のタップ出
力電極３ａで構成されている場合、インピーダンスが小
さくなり、そのために入出電極におけるインピーダンス
差が大きくなるという不都合がある。この場合、ＳＡＷ
マッチドフィルタの電極開口長と損失の関係を示せば図
９のようになる。この図から明らかなように、タップ出
力すだれ状電極が直列接続されていない１段のものに比
較して、前記第２の実施の形態のように２つのタップ出
力すだれ状電極３−１，３−２を直列接続した２段の方
が、損失の電極開口長に対する余裕度が増す。

【００２６】図１０は、本発明の第３の実施の形態に係
るＳＡＷマッチドフィルタの構成を示す平面図である。
この実施の形態の場合も２つのタップ出力すだれ状電極
３−１，３−２’が直列に接続されているが、両電極３
−１，３−２’のタップ出力電極３ａの配置が異なって
いる。

【００２７】つまり前述したように本発明の構成では、
タップ出力電極３ａは基準位置での位相を０として搬送
波の位相が０または±ｎπ（ｎは１，２などの整数）と
なる位置に配置し、かつ拡散変調された搬送波の位相に
合うように決められているので、複数の電極構成が存在
する。従って本実施の形態のように２つのタップ出力す
だれ状電極３−１，３−２’でタップ出力電極３ａの配
置が異なっていても、同様に相関信号の検出ができる。

【００２８】なお、前記第２，３の実施の形態では２つ
のタップ出力すだれ状電極を直列接続する場合について
説明したが、３つ以上のタップ出力すだれ状電極を直列
接続することも可能である。

【００２９】本発明の非同期型弾性表面波マッチドフィ
ルタは、スペクトラム拡散通信方式を利用した無線ＬＡ
ＮやＣＤＭＡセルラなどの情報通信分野への応用だけで
なく、ホームセキュリティーや測距システムなど各分野
への応用も可能である。

【００３０】

【発明の効果】図１１は本発明の実施の形態に係る非同
期型弾性表面波マッチドフィルタの搬送波とチップレー
トの非同期信号に対する信号応答波形を示す図、図１２
は図５に示した従来の同期型弾性表面波マッチドフィル
タの搬送波とチップレートの非同期信号に対する信号応
答波形を示す図である。

【００３１】これらの図から明らかなように、従来の同
期型弾性表面波マッチドフィルタでは、拡散変調された
搬送波の位相と各タップ出力電極の位相が一致しないの
で、相関信号は検出されないが（図１２参照）、本発明
の実施の形態に係る非同期型弾性表面波マッチドフィル
タでは相関信号の検出が可能であることが確認された
（図１１参照）。

【００３２】また本発明の実施の形態に係る非同期型弾
性表面波マッチドフィルタを衛星放送用スペクトラム拡
散通信の復調回路に組み込んで特性評価を行なった結
果、相関出力信号のＤ／Ｕとして１８ｄＢの出力を得て
おり、マッチドフィルタとして優れた特性を有してい
る。

【００３３】本発明は前述のような構成になっており、
搬送波とチップレートが非同期であるスペクトラム拡散
通信システムに対応して、同期、相関信号の検出ができ
るＳＡＷマッチドフィルタを提供することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る弾性表面波マ
ッチドフィルタの基本構成を示す平面図である。

【図２】従来のスペクトラム拡散通信システムにおいて
拡散変調された搬送波の時間軸上の波形を示す模式図で
ある。

【図３】時間軸上の符号化信号の波形を示す図である。

【図４】時間幅がＴｃである矩形波の周波数成分を示す
図である。

【図５】従来の弾性表面波マッチドフィルタの構成を示
す平面図である。

【図６】スペクトラム拡散通信システムにおいて搬送波
とチップレートが非同期の場合の拡散変調された搬送波
の時間軸上の波形を示す模式図である。

【図７】搬送波とチップレートが非同期の場合の拡散変
調された搬送波について、入力電極に最も近いタップ出
力電極における搬送波の位相を基準位置（０）とした場
合の、各タップ出力電極の位相を示す図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態に係る弾性表面波マ
ッチドフィルタを示す平面図である。

【図９】本発明に係る弾性表面波マッチドフィルタにお
いて、損失の電極開口長の依存性を示す特性図である。

【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る弾性表面波
マッチドフィルタを示す平面図である。

【図１１】本発明の実施の形態に係る非同期型弾性表面
波マッチドフィルタの搬送波とチップレートの非同期信
号に対する信号応答波形を示す図である。

【図１２】図５に示した従来の同期型弾性表面波マッチ
ドフィルタの搬送波とチップレートの非同期信号に対す
る信号応答波形を示す図である。

【符号の説明】

１ 圧電基板 ２ 入力すだれ状電極 ３，３−１，３−２，３−２’ タップ出力すだれ状電
極 ３ａ タップ出力電極 ４ 吸音材 Ｔｃ チップレート Ｂｓ 帯域幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 誠一 岩手県水沢市真城字北野１番地 株式会社 日立メディアエレクトロニクス内 (72)発明者 茂木 稔 岩手県水沢市真城字北野１番地 株式会社 日立メディアエレクトロニクス内 (72)発明者 小田 幸司 岩手県水沢市真城字北野１番地 株式会社 日立メディアエレクトロニクス内 (72)発明者 濱住 啓之 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 渋谷 一彦 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電基板上に入力すだれ状電極と、多数
   のタップ出力電極を有し符号付けされたタップ出力すだ
   れ状電極が形成され、チップレートとキャリア周波数が
   非同期である拡散信号の相関処理に使用される非同期型
   弾性表面波マッチドフィルタにおいて、 前記タップ出力すだれ状電極のうちの１つのタップ出力
   電極の位置を基準位置として、 その基準位置における搬送波の位相を０としたとき、そ
   の基準位置から数えて任意番目のタップ出力電極が、 前記チップレートにより決まるそのタップ出力電極が位
   置すべき近傍における搬送波の位相０、または＋ｎπ
   （ｎは整数）、または−ｎπ（ｎは整数）の位置に配置
   され、 かつ、そのタップ出力電極の位置における相関処理すべ
   き拡散信号の符号によって決まる搬送波の位相に合致す
   るように、そのタップ出力電極の位相が設定されている
   ことを特徴とする非同期型弾性表面波マッチドフィル
   タ。
2. 【請求項２】 請求項１記載において、前記搬送波の位
   相φが−π≦φ＜−π／２では隣接するキャリア位相が
   −πの位置に、また−π／２≦φ＜π／２では位相０の
   位置に、さらにπ／２≦φ＜πでは位相πの位置に、そ
   れぞれ前記タップ出力電極を配置することを特徴とする
   非同期型弾性表面波マッチドフィルタ。
3. 【請求項３】 請求項１記載において、前記搬送波の位
   相φが−π＜φ≦０では隣接する位相０の位置に、また
   ０＜φ≦πでは位相πの位置に、それぞれ前記タップ出
   力電極を配置することを特徴とする非同期型弾性表面波
   マッチドフィルタ。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかの記載にお
   いて、前記タップ出力電極の配置状態が同一の複数のタ
   ップ出力すだれ状電極が複数直列に接続されて出力電極
   を構成していることを特徴とする非同期型弾性表面波マ
   ッチドフィルタ。
5. 【請求項５】 請求項１ないし３のいずれかの記載にお
   いて、前記タップ出力電極の配置状態が異なる複数のタ
   ップ出力すだれ状電極が複数直列に接続されて出力電極
   を構成していることを特徴とする非同期型弾性表面波マ
   ッチドフィルタ。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかの記載にお
   いて、前記非同期型弾性表面波マッチドフィルタを衛星
   放送用スペクトラム拡散通信の復調回路に適用したこと
   を特徴とする非同期型弾性表面波マッチドフィルタ。