(57)【要約】  【課題】  高速動作させても正確な相関ピーク値が得られるようにする。  【解決手段】  駆動信号φ１，φ２をキャンセルし信号電荷成分ＳＡ，ＳＢのみを検出するための抵抗加算回路の各抵抗Ｒ１ａ，Ｒ２ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ｂに並列に容量Ｃ３ａ，Ｃ４ａ，Ｃ３ｂ，Ｃ４ｂを接続し、その容量値を直流カット用容量Ｃ１ａ，Ｃ２ａ，Ｃ１ｂ，Ｃ２ｂの容量値よりも小さく設定する。【選択図】  図１
2005072533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ個（ｎは偶数）の駆動電極を１組として複数組が電荷転送方向に並べられたｎ相駆動型のＣＣＤを用いたマッチドフィルタであって、前記ＣＣＤの各組の駆動電極を３６０度／ｎの位相差をもつｎ個の駆動信号で駆動し、前記ＣＣＤの各組内の１８０度位相差をもって駆動される２個の駆動電極を検出電極とし、前記ＣＣＤの各組の検出電極を拡散符号の第１又は第２の論理値のいずれか一方に対応させ、前記ＣＣＤの前記第１の論理値に対応した前記各組の検出電極で検出された信号を同一抵抗値の第１および第２の抵抗からなる第１の加算手段で加算し、前記ＣＣＤの前記第２の論理値に対応した前記各組の検出電極で検出された信号を同一抵抗値の第３および第４の抵抗からなる第２の加算手段で加算し、前記第１および第２の加算手段で得られた信号の差分を検出信号とするＣＣＤマッチドフィルタにおいて、
前記第１および第２の抵抗に同一容量値の容量を並列にそれぞれ接続し、前記第３および第４の抵抗に同一容量値の容量を並列にそれぞれ接続したことを特徴とするＣＣＤマッチドフィルタ。
【請求項２】
前記駆動信号を前記駆動電極に印加するための直流カット用容量を具備し、前記並列接続した各容量の容量値を、該直流カット用容量の容量値よりも小さい値に設定したことを特徴とする請求項１に記載のＣＣＤマッチドフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スペクトラム拡散通信などに使用されるマッチドフィルタ（相関器）に関し、特に電荷結合素子（ＣＣＤ）を用いたＣＣＤマッチドフィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤを用いたトランスバーサルフィルタやマッチドフィルタなどでは、容量などで駆動信号源に対してフローティングにした駆動電極を検出電極と兼用させ、信号電荷による誘起電圧を検出する方法が用いられている。しかし、駆動電極には数Ｖの電圧が印加されるのに対して、信号電荷による誘起電圧は高々数１００ｍＶであるため、信号電荷による誘起電圧の差分を取り出すための差動増幅器には、信号電荷による誘起電圧の他に大きな駆動電圧が同相の形で入力することになり、非常に大きな同相入力範囲と同相信号除去比（ＣＭＲＲ）とを持つ差動増幅器が必要となる。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１に記載されているように、１８０度位相のずれた駆動信号で駆動される２個の駆動電極を検出電極とすると共に該２個の検出電極に同じ重み付け（同じ長さ）をし、これを１組として横方向（電荷転送方向）に複数組並べて配置し、各組の検出電極に誘起される信号を抵抗からなる加算手段で加算して駆動電圧を互いにキャンセルすることにより、信号電荷による誘起電圧のみを取り出す方法が知られている。
【０００４】
図４に特許文献１に記載されている方法により２相駆動型のＣＣＤを用いてマッチドフィルタを構成した例を示す。１相目の駆動電極１１と２相目の駆動電極１２を１組として、その複数組を横方向（電荷転送方向）に所定ピッチで並べることによりＣＣＤが形成されている。そして、２組の駆動電極を１単位として、各単位が拡散符号（一例として０，０，１，・・・・，０，１，１）に応じて図４において上側又は下側に引き出され、駆動電極１１は駆動信号φ１で駆動され、駆動電極１２は駆動信号φ１と１８０度位相がずれた駆動信号φ２で駆動されるようになっている。
【０００５】
そして、ここでは蓄積電荷の信号を検出するために、各組における駆動電極１１，１２を検出電極として兼用させている。また、各組の検出電極をフローティングにするための直流カット用容量Ｃ１ａ，Ｃ１ｂ，Ｃ２ａ，Ｃ２ｂを介してそれら駆動電極１１，１２に駆動信号φ１，φ２が印加されるようになっている。ＩＤは入力信号を取り込むための入力ダイオード、ＯＤは最終信号を廃棄するための出力ダイオード、ＯＧは出力ダイオードＯＤから電荷が逆流するのを防ぐための逆流防止電極である。また、１３は各組の検出電極１１，１２で検出された電荷の差分信号を取り出すための差動増幅器である。
【０００６】
拡散符号の論理値“１”に対応する各単位の検出電極は上側に引き出され、各組の検出電極１１の検出信号（駆動信号φ１と電荷信号）の総和信号Ｓ１ａと各組の検出電極１２の検出信号（駆動信号φ２と電荷信号）の総和信号Ｓ２ａは、抵抗Ｒ１ａ，Ｒ２ａからなる抵抗加算回路で加算されて差動増幅器１３の非反転入力端子（＋）に入力されている。
【０００７】
また、拡散符号の論理値“０”に対応する各単位の検出電極は下側に引き出され、各組の検出電極１１の検出信号（駆動信号φ１と電荷信号）の総和信号Ｓ１ｂと各組の検出電極１２の検出信号（駆動信号φ２と電荷信号）の総和信号Ｓ２ｂは、抵抗Ｒ１ｂ，Ｒ２ｂからなる抵抗加算回路で加算されて差動増幅器１３の反転入力端子（−）に入力されている。
【０００８】
更に、差動増幅器１３の非反転入力端子（＋）には抵抗Ｒａを介して電圧ＶＧが直流バイアスとして印加され、反転入力端子（−）には抵抗Ｒｂを介して電圧ＶＧが同様に直流バイアスとして印加されている。
【０００９】
ここで、Ｃ１ａ＝Ｃ２ａ，Ｃ１ｂ＝Ｃ２ｂ，Ｒ１ａ＝Ｒ２ａ，Ｒ１ｂ＝Ｒ２ｂとし、駆動信号φ１，φ２は振幅が同じで位相が１８０度ずれるように設定すると、図５に示すように、抵抗Ｒ１ａとＲ２ａの共通接続点（差動増幅器１３の非反転入力端子）の信号ＳＡには、駆動信号φ１とφ２が互いにキャンセルされて電荷Ａの信号のみが残る。また抵抗Ｒ１ｂとＲ２ｂの共通接続点（差動増幅器１３の反転入力端子）の信号ＳＢには、駆動信号φ１とφ２が互いにキャンセルされて電荷Ｂの信号のみが残る。よって、電荷Ａ，Ｂの信号の差分が差動増幅器１３から検出されることになる。そして、入力信号が拡散符号と一致した瞬間には、信号ＳＡは電荷最大値（もしくは電荷最小値）を、ＳＢは電荷最小値（もしくは電荷最大値）を示すので、差動増幅器１３から相関ピーク値を取り出すことができる。
【非特許文献１】特開２００１−０８５６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図４に示したＣＣＤマッチドフィルタは、抵抗加算回路における抵抗と差動増幅器の入力容量などの寄生容量によって低域通過フィルタ（ＬＰＦ）が形成され、ＣＣＤを動作させる駆動信号の周波数が高くなると、検出電極によって検出された信号が差動増幅器に伝達されなくなり、正確な相関ピーク値が出力されなくなるといった問題点があった。
【００１１】
本発明はこのような点に鑑みたもので、その目的は高速動作可能なＣＣＤマッチドフィルタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１にかかる発明は、ｎ個（ｎは偶数）の駆動電極を１組として複数組が電荷転送方向に並べられたｎ相駆動型のＣＣＤを用いたマッチドフィルタであって、前記ＣＣＤの各組の駆動電極を３６０度／ｎの位相差をもつｎ個の駆動信号で駆動し、前記ＣＣＤの各組内の１８０度位相差をもって駆動される２個の駆動電極を検出電極とし、前記ＣＣＤの各組の検出電極を拡散符号の第１又は第２の論理値のいずれか一方に対応させ、前記ＣＣＤの前記第１の論理値に対応した前記各組の検出電極で検出された信号を同一抵抗値の第１および第２の抵抗からなる第１の加算手段で加算し、前記ＣＣＤの前記第２の論理値に対応した前記各組の検出電極で検出された信号を同一抵抗値の第３および第４の抵抗からなる第２の加算手段で加算し、前記第１および第２の加算手段で得られた信号の差分を検出信号とするＣＣＤマッチドフィルタにおいて、前記第１および第２の抵抗に同一容量値の容量を並列にそれぞれ接続し、前記第３および第４の抵抗に同一容量値の容量を並列にそれぞれ接続したことを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のＣＣＤマッチドフィルタにおいて、前記駆動信号を前記駆動電極に印加するための直流カット用容量を具備し、前記並列接続した各容量の容量値を、該直流カット用容量の容量値よりも小さい値に設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＣＣＤの第１の論理値に対応した各組の検出電極で検出された信号を加算する第１および第２の抵抗に同一容量値の容量を並列にそれぞれ接続し、ＣＣＤの第２の論理値に対応した各組の検出電極で検出された信号を加算する第３および第４の抵抗に同一容量値の容量を並列にそれぞれ接続したので、検出電極からみた高周波における出力インピーダンスが低下して信号が減衰することが阻止され、駆動信号の周波数が高い場合においても、駆動信号の振幅を大きくすることなしに正確な相関ピーク値が得られるＣＣＤマッチドフィルタが構成できる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明では、駆動信号をキャンセルし信号電荷成分のみを検出するための抵抗加算回路の各抵抗に並列に容量を接続し、その値を直流カット用容量の容量値よりも小さく設定することによって、高速動作を可能にする。以下、詳しく説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は本発明の実施例１を示す図で、２相駆動型のＣＣＤを用いて構成したＣＣＤマッチドフィルタの構成を示す図である。駆動電極１１，１２を１組として、その複数組を横方向（電荷転送方向）に所定ピッチで並べることによりＣＣＤが形成されている。各組の駆動電極は、拡散符号（一例として０，０，１，・・・・，０，１，１）に応じて上側又は下側に引き出されている。また、各組の駆動電極１１は駆動信号φ１で駆動され、駆動電極１２は駆動信号φ１と１８０度位相がずれた駆動信号φ２で駆動される。駆動電極１１，１２は蓄積電荷検出用の検出電極としても機能する。
【００１６】
また、ＣＣＤにおいては、各組の駆動電極１１，１２を駆動源に対してフローティングにするための直流カット用容量Ｃ１ａ，Ｃ１ｂ，Ｃ２ａ，Ｃ２ｂを介して駆動信号φ１，φ２が印加されるようになっている。ＩＤは入力信号を取り込むための入力ダイオード、ＯＤは最終信号を廃棄するための出力ダイオード、ＯＧは出力ダイオードＯＤから電荷が逆流するのを防ぐための電極である。また、１３は差動増幅器であり、検出電極１１，１２のうち、拡散符号の論理値“１”に対応する電極で検出された電荷の総和と、拡散符号の論理値“０”に対応する電極で検出された電荷の総和の差分信号を取り出す動作を行う。
【００１７】
拡散符号の論理値“１”に対応する検出電極１１，１２の総和信号Ｓ１ａ，Ｓ２ａは、各々抵抗Ｒ１ａ，Ｒ２ａ、抵抗Ｒ１ａに並列に接続された容量Ｃ３ａ、抵抗Ｒ２ａに並列に接続された容量Ｃ４ａからなる加算回路で加算されて差動増幅器１３の非反転入力端子（＋）に入力されている。また、拡散符号の論理値“０”に対応する検出電極１１，１２の総和信号Ｓ１ｂ、Ｓ２ｂは、各々抵抗Ｒ１ｂ，Ｒ２ｂ、抵抗Ｒ１ｂに並列に接続された容量Ｃ３ｂ、抵抗Ｒ２ｂに並列に接続された容量Ｃ４ｂからなる加算回路で加算されて差動増幅器１３の反転入力端子（−）に入力されている。更に、差動増幅器１３の非反転入力端子には抵抗Ｒａを介して電圧ＶＧが直流バイアスとして印加され、反転入力端子には抵抗Ｒｂを介して電圧ＶＧが同様に直流バイアスとして印加されている。
【００１８】
ここで、Ｃ１ａ＝Ｃ２ａ，Ｃ１ｂ＝Ｃ２ｂ，Ｒ１ａ＝Ｒ２ａ、Ｒ１ｂ＝Ｒ２ｂ，Ｃ３ａ＝Ｃ４ａ、Ｃ３ｂ＝Ｃ４ｂとし、駆動信号φ１，φ２は振幅が同じで位相が１８０度ずれるように設定する。
【００１９】
このようにすると、図２に示すように、抵抗Ｒ１ａ，Ｒ２ａ、容量Ｃ３ａ，Ｃ４ａの共通接続点（差動増幅器１３の非反転入力端子）の信号ＳＡには、駆動信号φ１、φ２が互いにキャンセルされて電荷Ａの信号のみが残る。また抵抗Ｒ１ｂ，Ｒ２ｂ、容量Ｃ３ｂ，Ｃ４ｂの共通接続点（差動増幅器１３の反転入力端子）の信号ＳＢには、駆動信号φ１，φ２が互いにキャンセルされて電荷Ｂの信号のみが残る。よって、電荷Ａ，Ｂの信号の差分が差動増幅器１３から検出されることになる。そして、入力信号が拡散符号と一致した瞬間には、信号ＳＡは電荷最大値（もしくは電荷最小値）を、ＳＢは電荷最小値（もしくは電荷最大値）を示すので、差動増幅器１３から相関ピーク値が出力する。
【００２０】
この時、電荷Ａによる信号と電荷Ｂによる信号の変化が高速の場合には、容量Ｃ３ａ，Ｃ４ａ，Ｃ３ｂ，Ｃ４ｂによって検出電極１１，１２からみた差動増幅器１３への高周波におけるインピーダンスが下がることにより信号の減衰が阻止でき、さらには高速の信号変化にも追従できることになり、正確な相関ピーク値が出力されることになる。
【００２１】
しかしながら、検出電極１１，１２からみた差動増幅器１３への高周波におけるインピーダンスを下げるために容量Ｃ３ａ，Ｃ４ａ，Ｃ３ｂ，Ｃ４ｂの容量値を大きくしすぎると、該インピーダンスが小さくなりすぎ、ＣＣＤを駆動するための信号振幅が小さくなり、電荷の転送ができなくなってしまう。
【００２２】
図３に拡散符号の論理値“１”に対応する図１の簡略化された等価回路を示す（但し、差動増幅器１３は示されていない）。Ｃｇは拡散符号の論理値“１”に対応するＣＣＤの蓄積電荷までの全ゲート容量、Ｃsubは拡散符号の論理値“１”に対応するＣＣＤの蓄積電荷からの基板容量、Ｑsig1は駆動信号φ１がHighレベルの時に拡散符号の論理値“１”に対応するＣＣＤのゲート電極直下に蓄積される全電荷量、Ｑsig2は駆動信号φ２がHighレベルの時に拡散符号の論理値“１”に対応するＣＣＤのゲート電極直下に蓄積される全電荷量、Ｖφ１は駆動信号φ１の振幅電圧、Ｖφ２は駆動信号φ２の振幅電圧である。
【００２３】
この時、Ｄ点に誘起される電圧Ｖｄは、抵抗Ｒ１ａ，Ｒ２ａ、容量Ｃ３ａ，Ｃ４ａの共通接続点は仮想接地になるため
2005072533.tif 000003
となる。ここで、ωは角周波数である。
【００２４】
また、抵抗Ｒ１ａ，Ｒ２ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ｂの抵抗値を小さく設定すれば、検出電極１１，１２からみた差動増幅器１３へのインピーダンスも小さくできるが、抵抗Ｒ１ａ，Ｒ２ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ｂと容量Ｃ１ａ，Ｃ２ａ，Ｃ１ｂ，Ｃ２ｂで高域通過フィルタ（ＨＰＦ）を形成しており、駆動信号φ１，φ２の直流成分のみをカットしたいため抵抗Ｒ１ａ，Ｒ２ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ｂの抵抗値を小さくすることはできない。そのため上式(1)より容量Ｃ３ａが大きくなるとＣＣＤの駆動電圧Ｖｄが小さくなり電荷が転送できなくなる。転送動作を可能にするためには駆動信号φ１の信号振幅Ｖφ１を大きくしなければならず、高出力高性能の駆動装置が必要となる。
【００２５】
駆動信号φ１，φ２の周波数が高いときには、通常（ω・Ｃ３ａ・Ｒ１ａ）2 ＞＞１が成り立ち、上式(1)は次のようになる。
2005072533.tif 000004
このため、ＣＣＤの駆動電圧Ｖｄに対する容量Ｃ３ａの影響を少なくするためには、容量Ｃ３ａの容量値を容量Ｃ１ａの容量値よりも小さくする必要がある。
【００２６】
以上のように実施例１では、抵抗加算回路の抵抗に並列に容量を接続し、その容量値を駆動電極を検出電極として作用させるための直流カット用容量の容量値よりも小さく設定することにより、駆動信号の振幅を大きくすることなしに高速に正確な相関ピーク値を得ることができる。
【実施例２】
【００２７】
なお、上記では２相駆動型ＣＣＤを例にとって説明したが、４相、６相等のようにｎ相（ｎは偶数）駆動型ＣＣＤであれば同様な構成により同様な作用効果を得ることができる。この場合は、ｎ相の駆動信号に３６０度／ｎの位相差を持たせる。また、ｎ相の駆動電極を１組（ｎ個）とするときは、複数組を電荷転送方向に並べ、各組内の１８０度位相差をもって駆動される２個の駆動電極を検出電極とする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例１の２相駆動型ＣＣＤマッチドフィルタの構成図である。
【図２】図１の２相駆動型ＣＣＤマッチドフィルタの差動増幅器の入力側、出力側の信号波形図である。
【図３】図１の２相駆動型ＣＣＤマッチドフィルタの拡散符号の論理値“１”に対応する簡略化された等価回路である。
【図４】従来の２相駆動型ＣＣＤマッチドフィルタの構成図である。
【図５】図４に示した２相駆動型ＣＣＤマッチドフィルタの差動増幅器の入力側、出力側の信号波形図である。
【符号の説明】
【００２９】
１１，１２：駆動電極（検出電極）
１３：差動増幅器
ＩＤ：入力ダイオード
ＯＤ：出力ダイオード
ＯＧ：逆流防止電極
Ｑsig1，Ｑsig2：電荷量
【図１】
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【図２】
2005072533.tif 000006
【図３】
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【図４】
2005072533.tif 000008
【図５】
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