(57)【要約】【課題】  タップ付きＳＡＷ遅延線において、直達波の影響を改善し、ダイナミックレンジの向上を図る共に、超広帯域無線送信機及び受信機の回路構成を簡略化することを可能とする。【解決手段】  同一構造の２つのタップ付きＳＡＷ遅延線を、線対称となるように配置し、入力側は並列接続し、出力側は直列接続し、前記２つのタップ付ＳＡＷ遅延線が有するタップのうち少なくとも一つのタップについては、前記弾性表面波の伝搬距離が他の全タップとは異なる位置に、当該タップのタップ電極指を配置したことを特徴とする。【選択図】    図１
2006174255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力トランスデューサ及び出力トランスデューサが圧電基板上に形成され、入力信号に応じて前記入力トランスデューサが発生した弾性表面波を前記出力トランスデューサによって検出する弾性表面波装置において、
同一構造の２つのタップ付きＳＡＷ遅延線を、線対称となるように配置し、入力側は並列接続し、出力側は直列接続し、
前記２つのタップ付ＳＡＷ遅延線が有するタップのうち少なくとも一つのタップについては、前記弾性表面波の伝搬距離が他の全タップとは異なる位置に、当該タップのタップ電極指を配置したことを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】
１つの入力トランスデューサと２つの出力トランスデューサとを有し、該２つの出力トランスデューサを前記入力トランスデューサを境にして両側に対向して配置したことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の弾性表面波装置をマッチドフィルタに利用したことを特徴とする無線送信機。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の弾性表面波装置をマッチドフィルタに利用したことを特徴とする無線受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超広帯域（ＵＷＢ；Ultra Wide Band）通信システム等の無線送受信機に用いて好適な弾性表面波（ＳＡＷ；Surface Acoustic Wave）装置、無線送信機および無線受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、弾性表面波装置における直達波の影響を低減させるための技術が存在する。例えば、特許文献１には、入力用ボンディングワイヤから出力用ボンディングワイヤに直接到達するノイズ成分を削減し、相関ピーク信号を安定させることが開示されている。この従来発明によれば、２つの「出力ＩＤＴ（Inter Digital Transducer）」（出力トランスデューサ）と、同一の信号が入力される２つの入力ＩＤＴ（入力トランスデューサ）とを有した弾性表面波マッチドフィルタにおいて、第１の出力ＩＤＴは第１の入力ＩＤＴが励振する弾性表面波の伝搬方向にそって配置され、第２の出力ＩＤＴは第２の入力ＩＤＴが励振する弾性表面波の伝搬方向にそって配置されており、該２つの出力ＩＤＴを、第１の入力ＩＤＴに対する第１の出力ＩＤＴの位相関係と、第２の入力ＩＤＴに対する第２の出力ＩＤＴの位相関係とが１８０°ずれるように配置し、さらに第１の出力ＩＤＴからの出力ピーク信号と第２の出力ＩＤＴからの出力ピーク信号とを差動出力信号として取り出している。
【０００３】
ところで、ＵＷＢ通信システムとして、１データをＰＮ符号などで符号化した複数のパルス列に分解して伝送する方式が考えられる。これを実現する送受信機として、弾性表面波装置を相関器として使用する方法が考えられる。ＵＷＢ通信は３〜１０ＧＨｚの周波数で通信するシステムであるが、弾性表面波装置を用いた相関器を使用すれば、３〜１０ＧＨｚの超高速クロックを発生させるデジタル回路が必要ないため、低消費電力、回路の簡素化が図られるという特徴がある。
【０００４】
弾性表面波装置は、トランスデューサ内に設けられた数タップのタップ付きＳＡＷ遅延線で構成される。このようなタップ付きＳＡＷ遅延線は、電気回路におけるトランスバーサルフィルタと全く同等な動作をし、信号処理機能もあわせもったものである。ＳＡＷは基板表面にエネルギーを集中して伝搬することから、伝搬路の適当な位置にトランスデューサを配置すれば、信号を時間サンプリングして取り出すことができる。
すなわち、ＵＷＢ通信においては、受信したいパルス列に合わせてトランスデューサからなるタップを配置させることで、必要なパルス列が入力されたときに強い相関値が出力トランスデューサから出力されることになる。図８は、従来のタップ付きＳＡＷ遅延線の基本構造を示す図である。
【０００５】
そして、弾性表面波装置をマッチドフィルタに利用した超広帯域無線送信機および超広帯域無線受信機に係る技術が、例えば特許文献２に開示されている。図９は、従来の２次元パルス位置変調システムの送信部の構成を示すブロック図である。図９において、パルス発生器１０１が発生したパルス信号は、分配器１０２によってスイッチ１０３及び弾性表面波遅延線１０４ａに入力される。弾性表面波遅延線１０４ａは、該パルス信号に対して遅延時間ｔ１を与えた基準信号を合成器１０６に出力する。弾性表面波遅延線１０４ａは拡散符号ＰＮ０を規定する構造となっており、基準信号は拡散符号ＰＮ０で拡散された符号となる。弾性表面波遅延線１０４ｂは、スイッチ１０３を介して入力されたパルス信号に対して、遅延時間（ｔ１＋τ）を与えた信号をスイッチ１０５を介して合成器１０６に出力する。この出力信号は、基準信号から遅延時間τだけ遅れて出力される。弾性表面波遅延線１０４ｃは、スイッチ１０３を介して入力されたパルス信号に対して、遅延時間（ｔ１−τ）を与えた信号をスイッチ１０５を介して合成器１０６に出力する。この出力信号は、基準信号から遅延時間τだけ早く出力される。弾性表面波遅延線１０４ｂ及び１０４ｃは拡散符号ＰＮ１を規定する構造となっており、各弾性表面波遅延線１０４ｂ、１０４ｃからの出力信号は拡散符号ＰＮ１で拡散された符号となる。制御回路１０９は、送信データに応じて、弾性表面波遅延線１０４ｂ側或いは１０４ｃ側に、スイッチ１０３及び１０５を同期させて切替える。合成器１０６は、弾性表面波遅延線１０４ａからの基準信号と、弾性表面波遅延線１０４ｂ或いは１０４ｃからの出力信号とを合成して増幅器１０７に出力する。該合成された信号は、増幅器１０７による増幅後にアンテナ１０８から送信される。
【０００６】
図１０は、従来の２次元パルス位置変調システムの受信部の構成を示すブロック図である。図１０において、アンテナ２０１で受信された信号は、増幅器２０２による増幅後に、分配器２０３によって弾性表面波遅延線２０４ａ及び２０４ｂに入力される。弾性表面波遅延線２０４ａは、入力信号から遅延時間ｔ２の拡散符号ＰＮ０で拡散された拡散符号を検出し、出力信号を遅延時間測定部２０５に出力する。弾性表面波遅延線２０４ｂは、入力信号から遅延時間ｔ２の拡散符号ＰＮ１で拡散された拡散符号を検出し、出力信号を遅延時間測定部２０５に出力する。遅延時間測定部２０５は、それら２つの出力信号のいずれが先に入力されたかを検出する。データ判定器２０６は、遅延時間測定部２０５の検出結果に基づいて、受信データを復調する。
本願の出願時に未公開である弾性表面波装置に係る発明の先行出願として、特願２００３−４３４８２２がある。
【特許文献１】特開平１０−３３５９７５号公報
【特許文献２】特開２００４−１７３０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記したタップ付きＳＡＷ遅延線をＵＷＢ通信システムの送受信機に応用しようとした場合、周波数が３〜１０ＧＨｚと高周波で動作させなければならない。このような高周波になると、入出力間の電気容量性結合が大きくなり、入出端子間を直接伝播する電磁波（直達波）が増加し、結果的にダイナミックレンジを著しく劣化させてしまう。
この問題を解決する方法としては、バランス駆動させて、入出力間の電気容量をキャンセルさせるということが考えられる。しかしながら、タップ付きＳＡＷ遅延線は構造上の出力トランスデューサの対称性が悪いため、そのままバランス駆動させても直達波同士がキャンセルせず、ダイナミックレンジを改善することができなかった。
【０００８】
また、上記図９に示されるように、送信部では３個の弾性表面波遅延線が必要となり、また受信部では２個の弾性表面波遅延線が必要であるために、超広帯域無線送信機及び受信機の回路構成が複雑となる。これは、装置小型化を阻害する一要因になりうる。
【０００９】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、タップ付きＳＡＷ遅延線において、直達波の影響を改善し、ダイナミックレンジの向上を図ることができ、さらに超広帯域無線送信機及び受信機の回路構成を簡略化することができる弾性表面波装置を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、本発明の弾性表面波装置を備えた無線送信機及び受信機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明に係る弾性表面波装置は、入力トランスデューサ及び出力トランスデューサが圧電基板上に形成され、入力信号に応じて前記入力トランスデューサが発生した弾性表面波を前記出力トランスデューサによって検出する弾性表面波装置において、同一構造の２つのタップ付きＳＡＷ遅延線を、線対称となるように配置し、入力側は並列接続し、出力側は直列接続し、前記２つのタップ付ＳＡＷ遅延線が有するタップのうち少なくとも一つのタップについては、前記弾性表面波の伝搬距離が他の全タップとは異なる位置に、当該タップのタップ電極指を配置したことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る弾性表面波装置においては、１つの入力トランスデューサと２つの出力トランスデューサとを有し、該２つの出力トランスデューサを前記入力トランスデューサを境にして両側に対向して配置したことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る無線送信機は、前述した弾性表面波装置をマッチドフィルタに利用したことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る無線受信機は、前述した弾性表面波装置をマッチドフィルタに利用したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、タップ付きＳＡＷ遅延線において、直達波の影響を改善し、ダイナミックレンジの向上を図る共に、超広帯域無線送信機及び受信機の回路構成を簡略化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照し、本発明の各実施形態について説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る弾性表面波装置１１の構成図である。図２は、第１実施形態に係る弾性表面波装置１１の構成を説明するための説明図である。
図１において、入力トランスデューサ１２及び出力トランスデューサ１３は圧電基板上に形成されている。そして、図１及び図２に示すように、本実施形態では、弾性表面波装置１１は、同一構造の２つのマルチパス型タップ付きＳＡＷ遅延線を、線対称となるように配置し、入力側は並列接続され、出力側は直列接続される。一つのマルチパス型タップ付きＳＡＷ遅延線は、入力トランスデューサ１２に対向するタップ配列１４＿１を有する。もう一方のマルチパス型タップ付きＳＡＷ遅延線は、入力トランスデューサ１２に対向するタップ配列１４＿２を有する。なお、上記２つのマルチパス型タップ付きＳＡＷ遅延線は同じ構造であるが、これは実質的に同じ構造であってもよく、その効果は変わらない。具体的には、タップが有するタップ電極指の配置位置は各タップごとに異なっていてもよい。
【００１７】
図１及び図２の例では、出力トランスデューサ１３が有する２つのタップ配列１４＿１、１４＿２は、各々５個ずつのタップＴ１１〜Ｔ１５、Ｔ２１〜Ｔ２５を有している。そして、タップ配列１４＿１、１４＿２は、線対称となるようにに配置されている。なお、タップの個数は適宜変更することができる。入力トランスデューサ１２は、入力回路からの入力信号に応じた弾性表面波を発生する。この弾性表面波は、それぞれ異なる伝搬路を通って各タップＴ１１〜Ｔ１５、Ｔ２１〜Ｔ２５に到達する。
【００１８】
駆動方式は、入力がシングルで出力がバランスである。入力トランスデューサ１２は端子１および端子３はグランドに接続され、端子２に信号が入力される。出力トランスデューサ１３は、端子５がグランドに接続され、端子４および端子６からバランス出力される。
【００１９】
本実施形態のように構成することで、構造的に、入力端子（端子２）から見て、出力（＋）端子および出力（−）端子への対称性がよくなる。したがって、入カ−出力（＋）間容量Ｃ１と入カ−出力（−）間容量Ｃ２の値はほぼ等しくなり、Ｃ１とＣ２による直達波はキャンセルされることになる。
【００２０】
さらに本実施形態では、マルチパス型タップ付きＳＡＷ遅延線のタップ電極指を除いた構造部分（Bonding Pad、配線およびBusbar）については、図２に示されるように線対称とするが、タップ電極指についてはその配置位置に関して各タップ個別に変更可能とする。タップ電極指の配置位置は、弾性表面波の伝搬距離が、少なくとも一つのタップについては他の全タップとは異なるようにする。これにより、伝搬距離が異なるタップ同士では、入力トランスデューサ１２により発生された弾性表面波の伝搬時間がそれぞれ異なるので、該弾性表面波の到達時刻は異なる。
【００２１】
図１の例では、タップ電極指の配置位置は各タップごとに異なっている。具体的には、図１の例では、弾性表面波の所定の伝搬時間τに相当する距離ｄの間隔で、タップ配列１４＿１、１４＿２の各タップ電極指が配置されている。さらにはタップ配列１４＿１と１４＿２のタップ電極指が交互に距離ｄの間隔を保つように配置されている。この図１の例の場合、入力トランスデューサ１２により発生された弾性表面波は、各タップＴ１１〜Ｔ１５、Ｔ２１〜Ｔ２５に、各々異なる伝搬時間を持って到達するので、各タップへの該弾性表面波の到達時刻は全て異なる。
【００２２】
図３は、図１の弾性表面波装置１１に係る動作を説明するための図である。
図３において、時刻ｔ＝０に発生された弾性表面波は、先ず、時刻ｔ＝ｔ１にタップ配列１４＿１のタップＴ１１のタップ電極指に到達する。次いで、その時刻ｔ＝ｔ１から時間τ経過後（時刻ｔ＝ｔ１＋τ）に、タップ配列１４＿２のタップＴ２１のタップ電極指に到達する。次いで、その時刻ｔ＝ｔ１＋τから時間τ経過後（時刻ｔ＝ｔ１＋２τ）に、タップ配列１４＿１のタップＴ１２のタップ電極指に到達する。次いで、その時刻ｔ＝ｔ１＋２τから時間τ経過後（時刻ｔ＝ｔ１＋３τ）に、タップ配列１４＿１のタップＴ２２のタップ電極指に到達する。以降、タップ配列１４＿１と１４＿２を交互に双方のタップ電極指に順次、弾性表面波が到達する。
【００２３】
この結果、図３に示されるパルス列Ｐ１がタップ配列１４＿１により生成される。パルス列Ｐ１は、時刻ｔ＝ｔ１から時間２τ間隔で、同じパルス信号を５個有する。また、パルス列Ｐ２がタップ配列１４＿２により生成される。パルス列Ｐ２は、時刻ｔ＝ｔ１＋τから時間２τ間隔で、同じパルス信号を５個有する。それらのパルス列Ｐ１、Ｐ２は合成され、出力パルス列Ｐ３として出力回路から出力される。出力パルス列Ｐ３は、時刻ｔ＝ｔ１から時間τ間隔で、同じパルス信号を１０個有する。なお、直達波はキャンセルされている。
【００２４】
なお、上記伝搬時間τは一パルス幅以上とすることにより、出力パルス列に含まれるパルス信号同士の重なりを防止することができる。
【００２５】
また、上記したタップ電極指の配置位置は、出力パルス列に含めるパルス信号の個数および位置に応じて適宜変更すればよい。出力パルス列に含めるパルス信号の個数及び位置に応じて弾性表面波の伝搬距離の候補を決定し、該候補ごとの対応する位置にタップ電極指を配置すればよい。
【００２６】
なお、本実施形態では、左側のトランスデューサを入力、右側を出力としたが、反対に右側を入力とし、左側を出力としてもよく、同一の効果がある。
【００２７】
上述したように第１実施形態によれば、２つのマルチパス型タップ付ＳＡＷ遅延線を線対称となるように配置したため、入力トランスデューサ１２側の端子から出力トランスデューサ１３側の端子間の電気容量が等しくなるとともに、各タップが別々の伝送パス上に配置される。
したがって、各マルチパス型タップ付ＳＡＷ遅延線をシングル−バランス駆動することで、トランスデューサの対象性により直達波をキャンセルさせることができるとともに、タップ間の多重反射を防止することができるため、スプリアス信号を低下させることができる効果が得られる。
【００２８】
さらに、線対称となるように配置された２つのマルチパス型タップ付ＳＡＷ遅延線が有するタップのうち少なくとも一つのタップについては、弾性表面波の伝搬距離が他の全タップとは異なる位置に、当該タップのタップ電極指を配置したので、出力パルス列に含めるパルス信号の個数を適宜変更することができる。これにより、図３に示される例のように、最大で、２つのマルチパス型タップ付ＳＡＷ遅延線が有するタップ総数分のパルス信号を出力パルス列に含めることが可能となる。さらに、タップ電極指の配置を変更して弾性表面波の伝搬距離を調整することにより、出力パルス列に含めるパルス信号の位置を適宜変更することができる。
【００２９】
図４は、第１実施形態に係る弾性表面波装置１１を適用した２次元パルス位置変調システムの送信部の構成を示すブロック図である。図５は、第１実施形態に係る弾性表面波装置１１を適用した２次元パルス位置変調システムの受信部の構成を示すブロック図である。これら図４、図５において上記した図９、図１０の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。
【００３０】
図４の送信部の構成では、弾性表面波装置（弾性表面波遅延線）１１ａによって、入力パルス信号に対して遅延時間ｔ１を与えた基準信号と遅延時間（ｔ１＋τ）を与えた信号とを有する出力パルス信号を生成することができる。また、弾性表面波装置（弾性表面波遅延線）１１ｂによって、入力パルス信号に対して遅延時間ｔ１を与えた基準信号と遅延時間（ｔ１−τ）を与えた信号とを有する出力パルス信号を生成することができる。これにより、図９の従来の構成に比して、弾性表面波装置（弾性表面波遅延線）が一つと、分配器および合成器とが削減される。
【００３１】
図５の受信部の構成では、弾性表面波装置（弾性表面波遅延線）１１ｃによって、入力信号から遅延時間ｔ２の拡散符号ＰＮ０で拡散された拡散符号と遅延時間ｔ２の拡散符号ＰＮ１で拡散された拡散符号とを同時に検出し、それぞれの出力信号を遅延時間測定部２０５に出力することができる。これにより、図１０の従来の構成に比して、弾性表面波装置（弾性表面波遅延線）が一つと、分配器とが削減される。
【００３２】
［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態に係る弾性表面波装置２１の構成を説明するための説明図である。
図６に示すように、本実施形態では、１つの入力トランスデューサ１２と２つの出力トランスデューサ１３ａ、１３ｂとを有する。該２つの出力トランスデューサ１３ａ、１３ｂは、入力トランスデューサ１２を境にして両側に対向して配置される。各出力トランスデューサ１３ａ、１３ｂは、各々対応する出力回路に接続されている。
【００３３】
入力トランスデューサ１２は、入力回路からの入力信号に応じた弾性表面波を発生する。この弾性表面波は、出力トランスデューサ１３ａ及び１３ｂの双方の側に伝搬する。そして、それぞれ異なる伝搬路を通って、出力トランスデューサ１３ａ及び１３ｂの各タップに到達する。
【００３４】
この第２実施形態の構成によれば、一つの弾性表面波装置２１によって、一つの入力パルス信号から２系統の出力パルス列を生成することができる。
【００３５】
図７は、第２実施形態に係る弾性表面波装置２１を適用した２次元パルス位置変調システムの送信部の構成を示すブロック図である。この図７において上記した図９の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。
【００３６】
図７の送信部の構成では、弾性表面波装置（弾性表面波遅延線）２１によって、入力パルス信号に対して遅延時間ｔ１を与えた基準信号および遅延時間（ｔ１＋τ）を与えた信号を有する出力パルス信号、並びに、該同じ入力パルス信号に対して遅延時間ｔ１を与えた基準信号および遅延時間（ｔ１−τ）を与えた信号を有する出力パルス信号を同時に生成することができる。これにより、上記図４に示される第１の実施形態の構成からさらに、一つの弾性表面波遅延線と一つのスイッチとが削減される。
【００３７】
上述したように本発明に係る各実施形態によれば、タップ付きＳＡＷ遅延線において、直達波の影響を改善し、ダイナミックレンジの向上を図る共に、超広帯域無線送信機及び受信機の回路構成を簡略化することができる。これにより、ＵＷＢ通信システム等の無線通信システムにおいて、高性能化、小型化、低損失化および低コスト化などに貢献することが可能となる。
【００３８】
なお、本発明に係る弾性表面波装置は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）で、ＰＤＡや携帯電話、周辺機器等の接続に利用される超広帯域（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ）を用いた超広帯域無線送信機及び超広帯域無線受信機に適用可能である。具体的には、マッチドフィルタとして利用することができる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る弾性表面波装置１１の構成図である。
【図２】第１実施形態に係る弾性表面波装置の構成を説明するための説明図である。
【図３】図１の弾性表面波装置１１に係る動作を説明するための図である。
【図４】第１実施形態に係る２次元パルス位置変調システムの送信部の構成を示すブロック図である。
【図５】第１実施形態に係る２次元パルス位置変調システムの受信部の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る弾性表面波装置２１の構成を説明するための説明図である。
【図７】第２実施形態に係る２次元パルス位置変調システムの送信部の構成を示すブロック図である。
【図８】従来のタップ付きＳＡＷ遅延線の基本構造を示す図である。
【図９】従来の２次元パルス位置変調システムの送信部の構成を示すブロック図である。
【図１０】従来の２次元パルス位置変調システムの受信部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４１】
１１，２１…弾性表面波装置、１２…入力トランスデューサ、１３…出力トランスデューサ、１４…タップ配列、Ｔ１１〜Ｔ１５，Ｔ２１〜Ｔ２５…タップ、１０１…パルス発生器、１０３，１０５…スイッチ、１０７，２０２…増幅器、１０８，２０１…アンテナ、１０９…制御回路、２０５…遅延時間測定部、２０６…データ判定器。
【図１】
2006174255.tif 000003
【図２】
2006174255.tif 000004
【図３】
2006174255.tif 000005
【図４】
2006174255.tif 000006
【図５】
2006174255.tif 000007
【図６】
2006174255.tif 000008
【図７】
2006174255.tif 000009
【図８】
2006174255.tif 000010
【図９】
2006174255.tif 000011
【図１０】
2006174255.tif 000012