(57)【要約】【課題】移動体通信分野での使用できるＳＡＷチャープＺ変換器を実現すること。【解決手段】本発明のチャープＺ変換器は、圧電体基板の一方の主面にコリレータとして機能するダウンチャープＳＡＷ分散型遅延線を他方の主面にチャープ信号発生用分散型遅延線として機能する二つのアップチャープＳＡＷ分散型遅延線を配置し、これらのＳＡＷコリレータとＳＡＷ分散型遅延線からの各々の出力信号を混合器にミキシングしてチャープＺ変換器を構成してなる。【効果】 以上のとおり、本発明のＳＡＷチャープＺ変換器は、レーダ分野に限定されることもなく、しかもチャープ信号処理によるＦＤＭ／ＴＤＭ変換は衛星通信や無線基地局などの多数の端末局からの信号処理や測位に応用でき、その工業的価値は極めて高い。【選択図】    図１
2010060405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体基板の一方主面と他方主面にＳＡＷ分散型遅延線を配置してなるＳＡＷチャープＺ変換器において、一方の主面にコリレータとして機能するＳＡＷ分散型遅延線を他方の主面にチャープ信号発生用分散型遅延線として機能する二つのＳＡＷ分散型遅延線を配置し前記ＳＡＷ分散型遅延線からの各々の出力信号を混合器にミキシングしてチャープＺ変換器を構成してなることを特徴とするＳＡＷチャープＺ変換器。
【請求項２】
混合器がダブルバランス型ミキサであることを特徴とする請求項１記載のＳＡＷチャープＺ変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波をもちいてフリーエ変換を行うための目的で一枚の圧電基板の対向する一方主面と他方主面にＳＡＷ分散型遅延線を形成しミキサと組合せて、移動体通信分野の信号処理や測位に応用できるチャープＺ変換器を実現するＳＡＷチャープＺ変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性表面波をもちいてフリーエ変換を行うためのチャープフィルタを用いる方法は高速で機能性にも優れている。チャープフィルタとは周波数により遅延時間が異なる分散型遅延線のことで、その構成は、可変ピッチをもったすだれ状電極によるものと、可変ピッチの反射格子によるＲＡＣ型（Ｒｅｆｅｃｔｉｖｅ  Ａｒｒａｙ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）が使われている。非特許文献１と非特許文献２には、ＳＡＷチャープＺ変換器が示されている。
【０００３】
【非特許文献１】テレビジョン学会誌、Ｖｏｌ.36，Ｎｏ．６，Ｐ４９８（１９８２）
【非特許文献２】日本音響学会誌、３６巻１号、Ｐ２9（１９８０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のＳＡＷチャープＺ変換器では、複数のＳＡＷ分散型遅延線とミキサを組合せ、それぞれ所定の結線を行ってＳＡＷチャープＺ変換器を構成することから、複数個の分散型遅延線からなり必然的にＳＡＷチャープＺ変換器の占有面積は大きくならざるを得ない。
また、ＳＡＷチャープフィルタに使用される圧電材料であるＢｉ１２ＧｅＯ２０基板は、１３０ｐｐｍ／℃の温度係数を有するが、弾性表面波の伝搬速度は１６２０m／sとＬｉＮｂＯ３基板の３９９２ｍ／ｓの半分であることからサイズは約半分でＳＡＷチャープフィルタが実現できる。ＳＡＷチャープＺ変換器を移動体通信分野で使用するには、厳しい位相制御を要求されることになる。このため、同一圧電基板上にＳＡＷチャープフィルタからなるＳＡＷチャープＺ変換器を構成することは温度特性からは望ましい。
【０００５】
本発明は、弾性表面波をもちいてフリーエ変換を行うための目的で一枚の圧電基板の対向する一方の主面にコリレータとして機能するＳＡＷ分散型遅延線と他方の主面にＳＡＷ分散型遅延線を形成し、その出力をミキシングして、信号処理用チャープＺ変換器を実現するＳＡＷチャープＺ変換器に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のチャープＺ変換器は、圧電体基板の一方の主面にコリレータとして機能するダウンチャープＳＡＷ分散型遅延線を他方の主面にチャープ信号発生用分散型遅延線として機能する二つのアップチャープＳＡＷ分散型遅延線を配置し、これらのＳＡＷコリレータとＳＡＷ分散型遅延線からの各々の出力信号を混合器にミキシングしてチャープＺ変換器を構成してなる。
【０００７】
圧電基板のＳＡＷコリレータとＳＡＷ分散型遅延線からなるＳＡＷチャープＺ変換器は、帯域幅Ｂと遅延時間Ｔの積であるＢＴが１００以下の対向型の傾斜構造の可変ピッチをもったすだれ状電極でも、ＢＴ積が１００以上のＲＡＣタイプのものでもＳＡＷチャープＺ変換器を構成できる。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように本発明のＳＡＷチャープＺ変換器は、一枚の圧電体基板の一方の主面にコリレータとして機能するＳＡＷ分散型遅延線を他方の主面にチャープ信号発生用分散型遅延線として機能する二つのＳＡＷ分散型遅延線を配置し、これらのＳＡＷコリレータとＳＡＷ分散型遅延線からの各々の出力信号を混合器にミキシングしてチャープＺ変換器を構成することでコンパクトなＳＡＷチャープＺ変換器を実現することができる。本発明のＳＡＷチャープＺ変換器は、レーダ分野に限定されることなく、チャープ信号処理によるＦＤＭ／ＴＤＭ変換に使用すると衛星通信や無線基地局などの多数の端末局からの信号処理や測位に応用でき、その工業的価値は極めて高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明のＳＡＷチャープＺ変換器は、圧電体基板の一方の主面にコリレータとして機能するＳＡＷ分散型遅延線を他方の主面にチャープ信号発生用分散型遅延線として機能する二つのＳＡＷ分散型遅延線を配置しこれらのＳＡＷコリレータとＳＡＷ分散型遅延線からの各々の出力信号を二つの混合器にミキシングしてチャープＺ変換器を構成してなる。
【実施例１】
【００１０】
以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。図１は、上段は本発明のＳＡＷチャープＺ変換器を形成する中心周波数９０ＭＨｚで帯域幅２０ＭＨｚ、遅延時間４０μｓのダウンチャープＳＡＷ分散型遅延線からなるＳＡＷコリレータをＢｉ１２ＧｅＯ２０基板の一方の主面に配置してなる。中段は本発明を構成する中心周波数９０ＭＨｚで帯域幅１０ＭＨｚ、遅延時間２０μｓのアップチャープ性能を有する二つのＳＡＷ分散型遅延線をＢｉ１２ＧｅＯ２０基板の他方の主面に配置してなる。下段は本発明の構成するチャープＺ変換器のＢｉ１２ＧｅＯ２０基板の断面図である。Ｂｉ１２ＧｅＯ２０基板１００の一方の主面に設けられているＲＡＣ型のＳＡＷ分散型遅延線である。交差指状電極１０３から発射された弾性表面は４５°に配置された分散型金属反射格子１０５で反射され、対向する位置に配置された分散型金属反射格子１０６で反射され交差状電極１０４で受信され、ダウンチャープ特性を有するＳＡＷコリレータとして動作する。中段のアップチャープ性能を有する二つＳＡＷ分散型遅延線はＢｉ１２ＧｅＯ２０基板１００の他方の主面１０２に設けられている。図中の左側のＳＡＷ分散型遅延線は、交差指状電極１０７から発射された弾性表面が４５°に配置された分散型金属反射格子１０９で反射され、対向する位置に配置された分散型金属反射格子１１０反射され交差指状電極１０８で受信され、アップチャープ特性を有するＳＡＷ分散型遅延線として動作する。図中の右側のＳＡＷ分散型遅延線は、交差状電極１１１から発射された弾性表面が４５°に配置された分散型金属反射格子１１３で反射され、対向する位置に配置された分散型金属反射格子１１４反射され交差指状電極１１２で受信され、アップチャープ特性を有するＳＡＷ分散型遅延線として動作する。左右の分散型反射格子からの弾性表面波の漏れによる相互干渉を避けるため音響吸収層１１５が形成されている。ＳＡＷコリレータの入力部１０３と出力部１０４は、二つのアップチャープ特性を有するＳＡＷ分散型遅延線の出力部とともに二つダブルバランス型ミキサに接続され、ＳＡＷチャープＺ変換器を構成する。Ｂｉ１２ＧｅＯ２０基板１００の表１０１と裏１０２にＳＡＷ分散型遅延線が形成されている。チップサイズは３８ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍでＢｉ１２ＧｅＯ２０基板１００の表１０１と裏１０２にＳＡＷパターンを各々フォトリソグラフィ技術でパターンニング作製する。両面一括フォトグラフィクマシンで作製してもよい。交差指状電極と分散型金属反射格子は耐電力性を配慮し、下地Ｃｒ２０ｎｍ、Ａｌ電極はハフニウムを重量比２％ドープした複合膜とし、トータルの電極膜厚は１５０ｎｍである。
【００１１】
図２は、本発明のチャープＺ変換器の構成である。ＳＡＷ分散型遅延線２００はコリレータとして動作するダウンチャープ特性を有するＳＡＷ分散型遅延線であり、アップチャープ特性を有するＳＡＷ分散型遅延線２０１、２０２は各々の出力をダブルバランス型ミキサ２０３、２０４にミキシングしてＳＡＷチャープＺ変換器を構成している。ＳＡＷ分散型遅延線２０２がアップチャープＳＡＷ分散型遅延線であることでチャープＺ変換による位相情報を得ることができるため、タイミングの同期補正が可能となる。アップチャープＳＡＷ分散型遅延線は帯域幅と遅延時間は、ダウンチャープＳＡＷ分散型遅延線２００の半分の値であるが、チープ率は同じである。ダブルバランス型ミキサは、ＳＡＷチャープＺ変換器がＧＨｚでの動作ではＭＭＩＣの薄膜構造のダブルバランス型ミキサが使用できるので、ＳＡＷチャープＺ変換器の超小型化に寄与できる。
【００１２】
図３は、本発明の他のチャープＺ変換器の構成である。ＳＡＷ分散型遅延線３００はコリレータとして動作するダウンチャープ特性を有するＳＡＷ分散型遅延線であり、アップチャープ特性を有するＳＡＷ分散型遅延線３０１、３０２で各々の出力をダブルバランス型ミキサ３０３にミキシングしてＳＡＷチャープＺ変換器を構成している。ＳＡＷ分散型遅延線３０２がアップチャープＳＡＷ分散型遅延線であることでチャープＺ変換による位相情報を得ることができるため、タイミングの同期補正が可能となる。アップチャープＳＡＷ分散型遅延線は帯域幅と遅延時間は、ダウンチャープＳＡＷ分散型遅延線３００の半分の値であるが、チープ率は同じである。この回路構成では、ダブルバランス型ミキサは１個ですむ。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のＳＡＷチャープＺ変換器を形成する圧電基板の対向する両主面に設けられた分散型遅延線の基本図である。
【図２】本発明のＳＡＷチャープＺ変換器の構成図である。
【図３】本発明の他のＳＡＷチャープＺ変換器の構成図である。
【符号の説明】
【００１４】
１００            圧電基板
１０１            圧電基板の表面
１０２            圧電基板の裏面
１０３            交差指状電極
１０４            交差指状電極
１０５            格子型金属反射格子
１０６            格子型金属反射格子
１０７            交差指状電極
１０８            交差指状電極
１０９            格子型金属反射格子
１１０            格子型金属反射格子
１１１            交差指状電極
１１２            交差指状電極
１１３            格子型金属反射格子
１１４            格子型金属反射格子
１１５            音響吸収体
２００            ダウンチャープＳＡＷチャープフィルタ
２０１            アップチャープＳＡＷチャープフィルタ
２０２            アップチャープＳＡＷチャープフィルタ
２０３            ダブルバランス型ミキサ
２０４            ダブルバランス型ミキサ
３００            ダウンチャープＳＡＷチャープフィルタ
３０１            アップチャープＳＡＷチャープフィルタ
３０２            アップチャープＳＡＷチャープフィルタ
３０３            ダブルバランス型ミキサ
【図１】
2010060405.tif 000003
【図２】
2010060405.tif 000004
【図３】
2010060405.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成21年3月19日(2009.3.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
圧電体基板の一方主面と他方主面にＳＡＷ分散型遅延線を配置してなるＳＡＷチャープＺ変換器において、一方の主面にコリレータとして機能するＳＡＷ分散型遅延線を他方の主面にチャープ信号発生用分散型遅延線として機能する二つのＳＡＷ分散型遅延線を配置しこれらの間には左右の分散型反射格子からの弾性表面波の漏れによる相互干渉を避けるため音響吸収層が形成され前記ＳＡＷ分散型遅延線からの各々の出力信号を混合器にミキシングしてチャープＺ変換器を構成してなることを特徴とするＳＡＷチャープＺ変換器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。図１は、上段は本発明のＳＡＷチャープＺ変換器を形成する中心周波数９０ＭＨｚで帯域幅２０ＭＨｚ、遅延時間４０μｓのダウンチャープＳＡＷ分散型遅延線からなるＳＡＷコリレータをＢｉ１２ＧｅＯ２０基板の一方の主面に配置してなる。中段は本発明を構成する中心周波数９０ＭＨｚで帯域幅１０ＭＨｚ、遅延時間２０μｓのアップチャープ性能を有する二つのＳＡＷ分散型遅延線をＢｉ１２ＧｅＯ２０基板の他方の主面に配置してなる。下段は本発明の構成するチャープＺ変換器のＢｉ１２ＧｅＯ２０基板の断面図である。Ｂｉ１２ＧｅＯ２０基板１００の一方の主面に設けられているＲＡＣ型のＳＡＷ分散型遅延線である。交差指状電極１０３から発射された弾性表面波は４５°に配置された分散型金属反射格子１０５で反射され、対向する位置に配置された分散型金属反射格子１０６で反射され交差指状電極１０４で受信され、ダウンチャープ特性を有するＳＡＷコリレータとして動作する。中段のアップチャープ性能を有する二つのＳＡＷ分散型遅延線はＢｉ１２ＧｅＯ２０基板１００の他方の主面１０２に設けられている。図中の左側のＳＡＷ分散型遅延線は、交差指状電極１０７から発射された弾性表面波が４５°に配置された分散型金属反射格子１０９で反射され、対向する位置に配置された分散型金属反射格子１１０で反射され交差指状電極１０８で受信され、アップチャープ特性を有するＳＡＷ分散型遅延線として動作する。図中の右側のＳＡＷ分散型遅延線は、交差指状電極１１１から発射された弾性表面波が４５°に配置された分散型金属反射格子１１３で反射され、対向する位置に配置された分散型金属反射格子１１４で反射され交差指状電極１１２で受信され、アップチャープ特性を有するＳＡＷ分散型遅延線として動作する。左右の分散型反射格子からの弾性表面波の漏れによる相互干渉を避けるため音響吸収層１１５が形成されている。ＳＡＷコリレータの入力部１０３と出力部１０４は、二つのアップチャープ特性を有するＳＡＷ分散型遅延線の出力部とともに二つのダブルバランス型ミキサに接続され、ＳＡＷチャープＺ変換器を構成する。Ｂｉ１２ＧｅＯ２０基板１００の表１０１と裏１０２にＳＡＷ分散型遅延線が形成されている。チップサイズは３８ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍでＢｉ１２ＧｅＯ２０基板１００の表１０１と裏１０２にＳＡＷパターンを各々フォトリソグラフィ技術でパターンニング作製する。両面一括フォトリソグラフィクマシンで作製してもよい。交差指状電極と分散型金属反射格子は耐電力性を配慮し、下地Ｃｒ２０ｎｍ、Ａｌ電極はハフニウムを重量比２％をドープした複合膜とし、トータルの電極膜厚は１５０ｎｍである。