(57)【要約】【課題】  各ＳＡＷ遅延線をバランス駆動することで、トランスデューサの対称性により大きさの等しい直達波を発生させ、それぞれを加算してキャンセルさせ、ダイナミックレンジを改善する。【解決手段】  複数の表面弾性波装置を用いて、データ判定の基準となる基準信号パルスと、データ信号パルスとを所定のタイミングで出力するＵＷＢ無線通信機において、上記複数の表面弾性波装置それぞれについて、入力トランスデューサ又は出力トランスデューサのいずれか一方のタップの向きを除いて、同一構造の一組のタップ付ＳＡＷ遅延線を線対称となるように上下に配置する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＵＷＢ無線通信機において、データ判定の基準となる基準信号パルスと、データ信号パルスとを出力する表面弾性波装置であって、
入力トランスデューサ又は出力トランスデューサのいずれか一方のタップの向きを除いて、それぞれ同一構造のタップ付ＳＡＷ遅延線を線対称となるように上下に配置したことを特徴とする表面弾性波装置。
【請求項２】
周期パルスを生成し、該周期パルスを第１の表面弾性波装置に入力するとともに、送信データが２値論理レベルの第１のレベルのとき、前記周期パルスを第２の表面弾性波装置に出力し、送信データが２値論理レベルの第２のレベルのとき、前記周期パルスを第３の表面弾性波装置に出力する遅延時間制御部と、前記周期パルスが入力されると、データ判定の基準となる基準信号パルスを出力する前記第１の表面弾性波装置と、前記周期パルスが入力されると、前記基準信号より所定の時間だけ早く第１のデータ信号パルスを出力する前記第２の表面弾性波装置と、前記周期パルスが入力されると、前記基準信号パルスより所定の時間だけ遅く第２のデータ信号パルスを出力する前記第３の表面弾性波装置と、前記第１から第３の表面弾性波装置の出力を加算する加算部と、該加算信号の入力を受けて、該加算信号を空中放射するアンテナ部とを具備するＵＷＢ無線通信機における表面弾性波装置であって、
入力トランスデューサ又は出力トランスデューサのいずれか一方のタップの向きを除いて、それぞれ同一構造のタップ付ＳＡＷ遅延線を線対称となるように上下に配置したことを特徴とする表面弾性波装置。
【請求項３】
前記タップ付ＳＡＷ遅延線に代えて、入力トランスデューサ又は出力トランスデューサのいずれか一方のタップの向きを除いて、それぞれ同一構造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上下に配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の表面弾性波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）通信システム用送受信機における弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表面弾性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。この発明によれば、入力トランスデューサ又は出力トランスデューサのいずれか一方のタップを除いて、同一構造のタップ付ＳＡＷ遅延線を線対称となるように上下に配置する。
具体的には、一組の入力トランスデューサ及び出力トランスデューサが他方の組の入力トランスデューサ及び出力トランスデューサに対して、タップ以外の引き回しパターンやワイヤーパッドは線対称となるように配置し、入力トランスデューサ又は出力トランスデューサのいずれか一方のタップについては、同じ向きとなるように配置する。
入力又は出力のいずれか一方のトランスデューサにおいてのみ、タップ部分をこのように構成することで、１の出力トランスデューサから得られる信号と他の出力トランスデューサから得られる信号の位相を１８０°反転させ、これらの信号の差動出力を取り出す。
【特許文献１】特開平１０−３３５９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【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、表面弾性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、表面弾性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】
表面弾性波装置は、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６は、タップ付きＳＡＷ遅延線の基本構造を示す。
【０００５】
ところが、このタップ付き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。
【０００６】
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、直進波の影響を改善し、ダイナミックレンジの大きなＵＷＢ通信用表面弾性波装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は上記の課題を解決すべくなされたもので、本発明は、ＵＷＢ無線通信機において、データ判定の基準となる基準信号パルスと、データ信号パルスとを出力する表面弾性波装置であって、それぞれ同一構造のタップ付ＳＡＷ遅延線を線対称となるように上下に配置したことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、周期パルスを生成し、該周期パルスを第１の表面弾性波装置に入力するとともに、送信データが２値論理レベルの第１のレベルのとき、前記周期パルスを第２の表面弾性波装置に出力し、送信データが２値論理レベルの第２のレベルのとき、前記周期パルスを第３の表面弾性波装置に出力する遅延時間制御部と、前記周期パルスが入力されると、データ判定の基準となる基準信号パルスを出力する前記第１の表面弾性波装置と、前記周期パルスが入力されると、前記基準信号より所定の時間だけ早く第１のデータ信号パルスを出力する前記第２の表面弾性波装置と、前記周期パルスが入力されると、前記基準信号パルスより所定の時間だけ遅く第２のデータ信号パルスを出力する前記第３の表面弾性波装置と、前記第１から第３の表面弾性波装置の出力を加算する加算部と、該加算信号の入力を受けて、該加算信号を空中放射するアンテナ部とを具備するＵＷＢ無線通信機における表面弾性波装置であって、それぞれ同一構造のタップ付ＳＡＷ遅延線を線対称となるように上下に配置したことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、前記タップ付ＳＡＷ遅延線に代えて、マルチパス型タップ付ＳＡＷ遅延線を線対称となるように上下に配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、複数の表面弾性波装置を用いて、データ判定の基準となる基準信号パルスと、データ信号パルスとを所定のタイミングで出力するＵＷＢ無線通信機において、上記複数の表面弾性波装置それぞれについて、一組の同一構造のタップ付ＳＡＷ遅延線を線対称となるように上下に配置して構成したため、入力トランスデューサ側の端子から出力トランスデューサ側の端子間の電気容量が等しくなる。
したがって、各ＳＡＷ遅延線をバランス駆動することで、トランスデューサの対称性により大きさの等しい直達波を発生させ、それぞれを加算してキャンセルさせることができ、ダイナミックレンジを改善することができる効果が得られる。
【００１１】
また、本発明によれば、タップ付ＳＡＷ遅延線に代えて、マルチパス型タップ付ＳＡＷ遅延線を線対称となるように上下に配置したため、入力トランスデューサ側の端子から出力トランスデューサ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ＳＡＷ遅延線を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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例１】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の表面弾性波装置を用いたＵＷＢ無線通信機の一実施形態について説明する。図１は、本実施形態のＵＷＢ無線通信機の構成図である。
本実施形態のＵＷＢ無線通信機は、複数の表面弾性波装置１〜３と、遅延時間制御部４と、加算部（図示せず）と、ＰＡ５と、アンテナ部６とから構成される。
遅延時間制御部４は、周期パルスを入力して表面弾性波装置１に出力するとともに、送信データを入力して、周期パルスを表面弾性波装置２又は３に出力する。例えば、遅延時間制御部４は、この送信データが２値論理レベルの第１のレベルの場合、周期パルスを表面弾性波装置２に出力し、送信データが２値論理レベルの第２のレベルの場合、周期パルスを表面弾性波装置３に出力する。
【００１４】
表面弾性波装置１〜３は、それぞれ図２に示すように、入力トランスデューサ又は出力トランスデューサのいずれか一方のタップを除いて、同一構造のタップ付ＳＡＷ遅延線を線対称となるように上下に配置する。
図２に示す例では、タップ以外の引き回しパターンやワイヤーパッドは線対称となるように配置し、出力トランスデューサのタップについてのみ、同じ向きとなるように配置する。具体的には、タップ付きＳＡＷ遅延線は、入力トランスデューサのタップについては、端子２〜５に対して線対称になるように逆向きに配置し、出力トランスデューサのタップについては、端子２〜５に対して非線対称となるように同一向きに配置し、タップ以外のその他の引き回しパターンやワイヤーパッドは線対称となるように配置する。
このように、タップ向きを除いて同一構造の２つのＳＡＷ遅延線を、線対称となるように上下に配置し、入力側は並列接続され、出力側は直列接続されている。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。
こ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、入力トランスデューサ側の端子から出力トランスデューサ側の端子間の電気容量がほぼ等しくなる、具体的には、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。
なお、図２においては、左側のトランスデューサを入力、右側を出力としたが、図１に示すように、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。以下、この前提の下で説明する。
【００１５】
すなわち、表面弾性波装置１〜３は、遅延時間制御部４から周期パルスが入力されると、不平衡−平衡変換器において、バランス駆動させ、入力トランスデューサ内において、端子２〜５に対して線対称に配置された２つのＳＡＷ遅延線から出力トランスデューサ内において、端子２〜５に対して線対称に配置された２つのＳＡＷ遅延線に表面弾性波が出力する。図２において、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ることから、Ｃ１とＣ２による直達波の大きさは等しく、かつ、位相が１８０°反転しているため、端子２（この場合は出力トランスデューサ）において加算されると、端子２〜５の上下を伝搬する直達波はキャンセルされることになる。
【００１６】
一方、表面弾性波装置１は、周期パルスが入力されると、直達波に遅れて、入力トランスデューサ内に設けられた複数のタップよりデータ判定の基準となる基準信号パルスを出力する。また、表面弾性波装置２は、周期パルスが入力されると、入力トランスデューサ内に設けられた複数のタップより、基準信号パルスより所定の時間だけ早くデータ信号パルスを出力する。同様に、表面弾性波装置３は、周期パルスが入力されると、入力トランスデューサ内に設けられた複数のタップより、基準信号パルスより所定の時間だけ遅くデータ信号パルスを出力する。
表面弾性波装置１と２、又は、表面弾性波装置１と３が出力する基準信号パルス及びデータ信号パルスは、加算部において加算される。
加算部が出力する加算信号は、ＰＡ５において増幅され、アンテナ部６において空中放射される。
【００１７】
ＵＷＢ無線通信機の受信機側においては、アンテナ部で電波信号を受信し、第１の表面弾性波装置及び第２の表面弾性波装置に出力する。第１の表面弾性波装置は、アンテナ部からの信号を受けて、データ判定の基準となる基準信号を検出すると、第１の出力信号を出力する。また、第２の表面弾性波装置は、アンテナ部からの信号を受けて、データ信号を検出すると、第２の出力信号を出力する。そして、遅延時間測定部において、第１、第２の表面弾性波装置から、第１の出力信号及び第２の出力信号のいずれが先に出力されたかを検出して、検出結果を出力する。データ判定部は、この検出結果を受けて、データ信号が２値論理レベルの第１のレベルか、第２のレベルかを判定する。
このようにして、ＵＷＢ無線通信機の送信側と受信側の間で表面弾性波装置を変調回路として利用した通信が行われる。
【００１８】
以上をまとめると、送信側において、遅延時間制御部４がパルスを生成し、表面弾性波装置１〜３に出力する。
表面弾性波装置１がデータ判定の基準となる基準信号を出力する。また、表面弾性波装置２が、基準信号より所定の時間だけ早く、また表面弾性波装置３が、所定の時間だけ遅くデータ信号を出力する。これを加算器が加算し、アンテナ６が放射する。
受信側において、アンテナが信号を受信する。この信号から１の表面弾性波装置が基準信号を、他の表面弾性波装置がデータ信号を検出すると第１、第２の出力信号をそれぞれ出力する。遅延時間測定部が、第１の出力信号及び第２の出力信号のいずれが先に入力されたかを検出する。そして、データ判定部が検出結果に基づいて、所定のデータ信号を出力する。
【００１９】
以上説明したように、本実施形態の表面弾性波装置によれば、複数の表面弾性波装置を用いて、データ判定の基準となる基準信号パルスと、データ信号パルスとを所定のタイミングで出力するＵＷＢ無線通信機において、上記複数の表面弾性波装置それぞれについて、一組の同一構造のタップ付ＳＡＷ遅延線を線対称となるように上下に配置して構成したため、入力トランスデューサ側の端子から出力トランスデューサ側の端子間の電気容量が等しくなる。
したがって、各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称性により大きさの等しい直達波を発生させ、バランス駆動側の端子に伝播する直達波それぞれを加算してキャンセルさせることができ、ダイナミックレンジを改善することができる効果が得られる。
【実施例２】
【００２０】
以下、本発明の表面弾性波装置の第２の実施形態について説明する。
図１のようなタップ付きＳＡＷ遅延線では、タップ間でのＳＡＷの多重反射が存在する。この多重反射により、スプリアス信号のレベルが増加し、結果としてダイナミックレンジが減少してしまうため、図３に示すような複数のＳＡＷ伝搬パスに分けて、タップを形成する方法がある。このマルチパス型タップ付きＳＡＷ遅延線は、各タップが別々の伝搬パス上に配置されているため、タップ間の多重反射が起こらず、良好な特性が得られる。
しかし、第1の実施形態と同様に、このマルチパス型タップ付き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、直達波によりダイナミックレンジが著しく劣化する。
すなわち、本実施形態の表面弾性波装置は、図３に示すマルチパス型タップ付きＳＡＷ遅延線の対称性を向上させた構造を採用して、ＳＡＷ遅延線をバランス駆動させ、入出力間の電気容量をキャンセルさせる。
【００２１】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
図４は、入力側がシングル駆動で出力側がバランス駆動させたときの従来構造のマルチパス型タップ付きＳＡＷ遅延線を示したものである。
マルチパス型タップ付きＳＡＷ遅延線は、トランスデューサ間を電気的に接続させるための配線パターンが大きな面積を必要とする。そのため、入出力間の電気容量は、トランスデューサ間の容量より引き回しによる配線パターン間やワイヤーパッド間によるものが支配的である。図４における従来構造では、入力−出力（＋）間容量Ｃ１と入カ−出力（−）間容量Ｃ２の値は等しくない。したがって、出力をバランス駆動させたとしても、Ｃ１とＣ２による直進波の大きさは同じにならないため、直達波によるスプリアス信号が出力されてしまう。
【００２２】
一方、図５は本実施形態におけるマルチパス型タップ付きＳＡＷ遅延線を示す。図５に示すように、本実施形態では、マルチパス型タップ付きＳＡＷ遅延線は、同一構造の２つのＳＡＷ遅延線を、線対称となるように上下に配置し、入力側は並列接続され、出力側は直列接続される。
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。
こ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。なお、以上の説明では、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。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態の表面弾性波装置によれば、タップ付ＳＡＷ遅延線に代えて、マルチパス型タップ付ＳＡＷ遅延線を線対称となるように上下に配置したため、入力トランスデューサ側の端子から出力トランスデューサ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。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ＵＷＢ無線通信機の構成図。
【図２】第1の実施形態の表面弾性波装置の構成図。
【図３】従来のマルチパス型タップ付ＳＡＷ遅延線を採用した表面弾性波装置の構成図。
【図４】従来のマルチパス型タップ付ＳＡＷ遅延線を採用した表面弾性波装置の構成図。
【図５】第２の実施形態の表面弾性波装置の構成図。
【図６】従来のタップ付ＳＡＷ遅延線を採用した表面弾性波装置の構成図。
【符号の説明】
【００２５】
１〜３…表面弾性波装置
４…遅延時間制御部
５…ＰＡ
６…アンテナ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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