(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信デバイスおよび受信デバイスから成るデジタル通信用超音波モデムであって、前記送信デバイスは、入力用端子、第１圧電基板、入力用すだれ状電極、第１中継用すだれ状電極、電極群、同期パルス発生器、包絡線検波器および出力用端子から成り、前記入力用すだれ状電極と、前記第１中継用すだれ状電極と、前記電極群は前記第１圧電基板に設けられており、前記入力用すだれ状電極は、少なくとも３つの電極対から成り、一定の符号パターンを有し、前記電極群は２つのすだれ状電極とそれらの間に位置する中央すだれ状電極から成り、前記同期パルス発生器は前記第１中継用すだれ状電極と、前記電極群の前記２つのすだれ状電極の１つとの間に接続されており、前記包絡線検波器は前記電極群の前記中央すだれ状電極に接続されており、前記受信デバイスは、受信用端子、第２圧電基板、第２中継用すだれ状電極、出力用すだれ状電極および検出用端子から成り、前記第２中継用すだれ状電極および前記出力用すだれ状電極は前記第２圧電基板に設けられており、前記出力用すだれ状電極は前記入力用すだれ状電極とは逆の符号パターンを有し、前記入力用すだれ状電極に前記入力用端子を介してメッセージデジタル信号のパルス（１）が印加されることにより、前記第１圧電基板に弾性表面波が励振され、前記弾性表面波に対応する符号化バースト信号が前記第１中継用すだれ状電極で検出され、前記電極群の前記２つのすだれ状電極に前記符号化バースト信号が同時に伝搬されることにより、前記電極群の前記２つのすだれ状電極に対応する２つの弾性表面波が前記第１圧電基板に励振され、前記２つの弾性表面波は、前記中央すだれ状電極を介して前記包絡線検波器で符号化デジタル信号に変換され、前記符号化デジタル信号は前記出力用端子を介してデジタルネットワーク中に放出され、前記受信用端子を介して前記デジタルネットワーク中から前記第２中継用すだれ状電極に前記符号化デジタル信号が印加されることにより、前記第２圧電基板に弾性表面波が励振され、もしも前記第２圧電基板に励振された前記弾性表面波が前記入力用すだれ状電極で前記第１圧電基板に励振された前記弾性表面波に対応する場合、復号化パルス（１）が前記出力用すだれ状電極で出力され、前記復号化パルス（１）と非検出パルス（０）から成る出力デジタル信号が前記検出用端子で検出され、前記出力デジタル信号は前記メッセージデジタル信号に対応するデジタル通信用超音波モデム。
【請求項２】
前記入力用および出力用すだれ状電極のそれぞれの前記符号パターンが一定の時間ごとに変化する手段を備えた請求項１に記載のデジタル通信用超音波モデム。
【請求項３】
前記第１圧電基板において、前記入力用すだれ状電極で励振された前記弾性表面波の伝搬方向が、前記電極群の前記２つのすだれ状電極に対応する前記２つの弾性表面波の伝搬方向と直交するように、前記入力用すだれ状電極と前記電極群が配置されている請求項１または２に記載のデジタル通信用超音波モデム。
【請求項４】
送信デバイスおよび受信デバイスから成るデジタル通信用超音波モデムであって、前記送信デバイスは、入力用端子、第１圧電基板、第１および第２入力用すだれ状電極、第１中継用すだれ状電極、電極群、同期パルス発生器、包絡線検波器および出力用端子から成り、前記第１および第２入力用すだれ状電極、前記第１中継用すだれ状電極および前記電極群は前記第１圧電基板に設けられており、前記第１および第２入力用すだれ状電極はそれぞれ少なくとも３つの電極対から成り、それぞれが別の符号パターンを有し、前記電極群は２つのすだれ状電極とそれらの間に位置する中央すだれ状電極から成り、前記同期パルス発生器は前記第１中継用すだれ状電極と、前記電極群の前記２つのすだれ状電極の１つとの間に接続されており、前記包絡線検波器は前記電極群の前記中央すだれ状電極に接続されており、前記受信デバイスは、受信用端子、第２圧電基板、第２中継用すだれ状電極、第１および第２出力用すだれ状電極および検出用端子から成り、前記第２中継用すだれ状電極、第１および第２出力用すだれ状電極は前記第２圧電基板に設けられており、前記第１および第２出力用すだれ状電極は前記第１および第２入力用すだれ状電極とはそれぞれ逆の符号パターンを有し、前記入力用端子を介してメッセージデジタル信号のパルス（０および１）が前記第１および第２入力用すだれ状電極にそれぞれ印加されることにより、前記第１圧電基板に第１および第２弾性表面波がそれぞれ励振され、前記第１および第２弾性表面波それぞれに対応する符号化バースト信号が前記第１中継用すだれ状電極で検出され、前記電極群の前記２つのすだれ状電極に前記符号化バースト信号の１つが同時に伝搬されることにより、前記第１圧電基板には前記電極群の前記２つのすだれ状電極に対応する第３および第４弾性表面波が励振され、前記第３および第４弾性表面波は、前記中央すだれ状電極を介して前記包絡線検波器で符号化デジタル信号に変換され、前記符号化デジタル信号は前記出力用端子を介してデジタルネットワーク中に放出され、前記受信用端子を介して前記デジタルネットワーク中から前記第２中継用すだれ状電極に前記符号化デジタル信号が印加されることにより、前記第２圧電基板に第５弾性表面波が励振され、もしも前記第５弾性表面波が前記第１および第２弾性表面波それぞれに対応する場合、復号化パルス（０および１）がそれぞれ前記第１および第２出力用すだれ状電極で出力され、前記復号化パルス（０および１）に基づく出力デジタル信号が前記検出用端子で検出され、前記出力デジタル信号は前記メッセージデジタル信号に対応するデジタル通信用超音波モデム。
【請求項５】
前記第１および第２入力用すだれ状電極のそれぞれの前記符号パターンが一定の時間ごとに変化する手段が備えられているとともに、前記第１および第２出力用すだれ状電極のそれぞれの前記符号パターンが一定の時間ごとに変化する手段が備えられている請求項４に記載のデジタル通信用超音波モデム。
【請求項６】
前記第１および第２弾性表面波の伝搬方向が、前記第３および第４弾性表面波の伝搬方向と直交するように、前記第１および第２入力用すだれ状電極と前記電極群が配置されている請求項４または５に記載のデジタル通信用超音波モデム。
【請求項７】
前記第１および第２入力用すだれ状電極の代わりに１つの入力用すだれ状電極が備えられるとともに、前記１つの入力用すだれ状電極に印加される前記メッセージデジタル信号のパルス（０および１）に応じて前記１つの入力用すだれ状電極の符号パターンが変換される手段が備えられている請求項４，５または６に記載のデジタル通信用超音波モデム。
【請求項８】
前記第１圧電基板および前記第２圧電基板が圧電セラミックで成り、前記圧電セラミックの分極軸の方向はその厚さ方向と平行である請求項１，２，３，４，５，６または７に記載のデジタル通信用超音波モデム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メッセージデジタル信号を符号化してデジタルネットワーク中に送信する送信デバイスと、その符号化されたデジタル信号を受信して復号化する受信デバイスから成るデジタル通信用超音波モデムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信の分野ではデジタル化が進んでいる。中でも、CDMA方式はスペクトラム拡散通信の一種として情報伝達の高速化への対応が可能で有力な方式とされている。このCDMA方式に弾性表面波マッチドフィルタを導入することにより、高速同期に優位性を見出すことができる。従来、この弾性表面波マッチドフィルタを導入したCDMA方式をベースバンドでのデジタル通信システムにおいて実現する場合、符号化した信号がPSKバースト信号の形態を取るということに大きな課題があった。すなわち、バースト信号列の符号化PSK信号をベースバンドのデジタルパルス信号へと高速変換することが必要であった。しかしながら、このことを実現するためには、複雑な回路構成が避けられない状態にあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ベースバンドでのデジタル通信システムを実現することが可能で、そのうえ、送信デバイスが送信するメッセージ信号の秘匿性に優れ、送受信デバイス間の相互認識機能に優れ、メッセージ信号自体を疑似雑音信号として送信することが可能なデジタル通信用超音波モデムを提供することにある。
さらに本発明の目的は、デバイス構成が簡便で、小型軽量で、耐久性に優れ、大量生産が可能で、低消費電力駆動が可能なデジタル通信用超音波モデムを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のデジタル通信用超音波モデムは、送信デバイスおよび受信デバイスから成るデジタル通信用超音波モデムであって、前記送信デバイスは、入力用端子、第１圧電基板、入力用すだれ状電極、第１中継用すだれ状電極、電極群、同期パルス発生器、包絡線検波器および出力用端子から成り、前記入力用すだれ状電極と、前記第１中継用すだれ状電極と、前記電極群は前記第１圧電基板に設けられており、前記入力用すだれ状電極は、少なくとも３つの電極対から成り、一定の符号パターンを有し、前記電極群は２つのすだれ状電極とそれらの間に位置する中央すだれ状電極から成り、前記同期パルス発生器は前記第１中継用すだれ状電極と、前記電極群の前記２つのすだれ状電極の１つとの間に接続されており、前記包絡線検波器は前記電極群の前記中央すだれ状電極に接続されており、前記受信デバイスは、受信用端子、第２圧電基板、第２中継用すだれ状電極、出力用すだれ状電極および検出用端子から成り、前記第２中継用すだれ状電極および前記出力用すだれ状電極は前記第２圧電基板に設けられており、前記出力用すだれ状電極は前記入力用すだれ状電極とは逆の符号パターンを有し、前記入力用すだれ状電極に前記入力用端子を介してメッセージデジタル信号のパルス（１）が印加されることにより、前記第１圧電基板に弾性表面波が励振され、前記弾性表面波に対応する符号化バースト信号が前記第１中継用すだれ状電極で検出され、前記電極群の前記２つのすだれ状電極に前記符号化バースト信号が同時に伝搬されることにより、前記電極群の前記２つのすだれ状電極に対応する２つの弾性表面波が前記第１圧電基板に励振され、前記２つの弾性表面波は、前記中央すだれ状電極を介して前記包絡線検波器で符号化デジタル信号に変換され、前記符号化デジタル信号は前記出力用端子を介してデジタルネットワーク中に放出され、前記受信用端子を介して前記デジタルネットワーク中から前記第２中継用すだれ状電極に前記符号化デジタル信号が印加されることにより、前記第２圧電基板に弾性表面波が励振され、もしも前記第２圧電基板に励振された前記弾性表面波が前記入力用すだれ状電極で前記第１圧電基板に励振された前記弾性表面波に対応する場合、復号化パルス（１）が前記出力用すだれ状電極で出力され、前記復号化パルス（１）と非検出パルス（０）から成る出力デジタル信号が前記検出用端子で検出され、前記出力デジタル信号は前記メッセージデジタル信号に対応する。
【０００５】
請求項２に記載のデジタル通信用超音波モデムでは、前記入力用および出力用すだれ状電極のそれぞれの前記符号パターンが一定の時間ごとに変化する手段を備えている。
【０００６】
請求項３に記載のデジタル通信用超音波モデムでは、前記第１圧電基板において、前記入力用すだれ状電極で励振された前記弾性表面波の伝搬方向が、前記電極群の前記２つのすだれ状電極に対応する前記２つの弾性表面波の伝搬方向と直交するように、前記入力用すだれ状電極と前記電極群が配置されている。
【０００７】
請求項４に記載のデジタル通信用超音波モデムは、送信デバイスおよび受信デバイスから成るデジタル通信用超音波モデムであって、前記送信デバイスは、入力用端子、第１圧電基板、第１および第２入力用すだれ状電極、第１中継用すだれ状電極、電極群、同期パルス発生器、包絡線検波器および出力用端子から成り、前記第１および第２入力用すだれ状電極、前記第１中継用すだれ状電極および前記電極群は前記第１圧電基板に設けられており、前記第１および第２入力用すだれ状電極はそれぞれ少なくとも３つの電極対から成り、それぞれが別の符号パターンを有し、前記電極群は２つのすだれ状電極とそれらの間に位置する中央すだれ状電極から成り、前記同期パルス発生器は前記第１中継用すだれ状電極と、前記電極群の前記２つのすだれ状電極の１つとの間に接続されており、前記包絡線検波器は前記電極群の前記中央すだれ状電極に接続されており、前記受信デバイスは、受信用端子、第２圧電基板、第２中継用すだれ状電極、第１および第２出力用すだれ状電極および検出用端子から成り、前記第２中継用すだれ状電極、第１および第２出力用すだれ状電極は前記第２圧電基板に設けられており、前記第１および第２出力用すだれ状電極は前記第１および第２入力用すだれ状電極とはそれぞれ逆の符号パターンを有し、前記入力用端子を介してメッセージデジタル信号のパルス（０および１）が前記第１および第２入力用すだれ状電極にそれぞれ印加されることにより、前記第１圧電基板に第１および第２弾性表面波がそれぞれ励振され、前記第１および第２弾性表面波それぞれに対応する符号化バースト信号が前記第１中継用すだれ状電極で検出され、前記電極群の前記２つのすだれ状電極に前記符号化バースト信号の１つが同時に伝搬されることにより、前記第１圧電基板には前記電極群の前記２つのすだれ状電極に対応する第３および第４弾性表面波が励振され、前記第３および第４弾性表面波は、前記中央すだれ状電極を介して前記包絡線検波器で符号化デジタル信号に変換され、前記符号化デジタル信号は前記出力用端子を介してデジタルネットワーク中に放出され、前記受信用端子を介して前記デジタルネットワーク中から前記第２中継用すだれ状電極に前記符号化デジタル信号が印加されることにより、前記第２圧電基板に第５弾性表面波が励振され、もしも前記第５弾性表面波が前記第１および第２弾性表面波それぞれに対応する場合、復号化パルス（０および１）がそれぞれ前記第１および第２出力用すだれ状電極で出力され、前記復号化パルス（０および１）に基づく出力デジタル信号が前記検出用端子で検出され、前記出力デジタル信号は前記メッセージデジタル信号に対応する。
【０００８】
請求項５に記載のデジタル通信用超音波モデムでは、前記第１および第２入力用すだれ状電極のそれぞれの前記符号パターンが一定の時間ごとに変化する手段が備えられているとともに、前記第１および第２出力用すだれ状電極のそれぞれの前記符号パターンが一定の時間ごとに変化する手段が備えられている。
【０００９】
請求項６に記載のデジタル通信用超音波モデムでは、前記第１および第２弾性表面波の伝搬方向が、前記第３および第４弾性表面波の伝搬方向と直交するように、前記第１および第２入力用すだれ状電極と前記電極群が配置されている。
【００１０】
請求項７に記載のデジタル通信用超音波モデムでは、前記第１および第２入力用すだれ状電極の代わりに１つの入力用すだれ状電極が備えられるとともに、前記１つの入力用すだれ状電極に印加される前記メッセージデジタル信号のパルス（０および１）に応じて前記１つの入力用すだれ状電極の符号パターンが変換される手段が備えられている。
【００１１】
請求項８に記載のデジタル通信用超音波モデムでは、前記第１圧電基板および前記第２圧電基板が圧電セラミックで成り、前記圧電セラミックの分極軸の方向はその厚さ方向と平行である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のデジタル通信用超音波モデムは、送信デバイスおよび受信デバイスから成る。送信デバイスは、入力用端子、第１圧電基板、入力用すだれ状電極、第１中継用すだれ状電極、電極群、同期パルス発生器、包絡線検波器および出力用端子から成る。入力用すだれ状電極、第１中継用すだれ状電極、電極群は第１圧電基板に設けられている。入力用すだれ状電極は、少なくとも３つの電極対から成り、一定の符号パターンを有している。電極群は２つのすだれ状電極とそれらの間に位置する中央すだれ状電極から成る。同期パルス発生器は第１中継用すだれ状電極と、電極群の２つのすだれ状電極の１つとの間に接続されている。包絡線検波器は電極群の中央すだれ状電極に接続されている。受信デバイスは、受信用端子、第２圧電基板、第２中継用すだれ状電極、出力用すだれ状電極および検出用端子から成る。第２中継用すだれ状電極および出力用すだれ状電極は第２圧電基板に設けられている。出力用すだれ状電極は入力用すだれ状電極とは逆の符号パターンを有している。このようにして、本発明のデジタル通信用超音波モデムは小型軽量で、デバイス構成が簡便で、回路構成も簡便にできる。従って、大量生産が可能である。また、耐久性に優れていることから使用頻度の多さにも対応しうる。
【００１３】
もしも、入力用すだれ状電極に入力用端子を介してメッセージデジタル信号のパルス（１）が印加されると、第１圧電基板に弾性表面波が励振される。この弾性表面波は第１中継用すだれ状電極において符号化バースト信号として検出される。この符号化バースト信号が電極群の２つのすだれ状電極に同時に伝搬されると、第１圧電基板にそれぞれ弾性表面波が励振される。これらの弾性表面波は、電極群の中央すだれ状電極を介して包絡線検波器で符号化デジタル信号に変換される。このようにして、符号化デジタル信号は出力用端子を介してデジタルネットワーク中に放出される。一方、デジタルネットワーク中から受信用端子を介して第２中継用すだれ状電極に符号化デジタル信号が印加されると、第２圧電基板に弾性表面波が励振される。このとき、もしもこの弾性表面波が、入力用すだれ状電極で第１圧電基板に励振された弾性表面波に対応する場合、復号化パルス（１）が出力用すだれ状電極で出力される。つまり、出力用すだれ状電極は弾性表面波マッチドフィルタとしての能力を有する。このようにして、検出用端子では、復号化パルス（１）と非検出パルス（０）から成る出力デジタル信号が検出される。この出力デジタル信号はメッセージデジタル信号に対応している。このようにして、本発明のデジタル通信用超音波モデムではベースバンドでのデジタル通信システムを実現することが可能である。そのうえ、送信するメッセージデジタル信号の秘匿性に優れ、送受信デバイス間の相互認識機能にも優れており、メッセージデジタル信号自体を疑似雑音信号として送信することが可能である。また、低消費電力駆動が可能である。本発明のデジタル通信用超音波モデムが弾性表面波マッチドフィルタを取り入れていることの利点は、実時間同期が可能であること、そして、簡易通信システムの構築が可能なことである。
【００１４】
本発明のデジタル通信用超音波モデムでは、入力用および出力用すだれ状電極のそれぞれの符号パターンが一定の時間ごとに変化する手段を備えた構造が可能である。このような構造を採用することにより、送信するメッセージデジタル信号の秘匿性をさらに向上させることができる。
【００１５】
本発明のデジタル通信用超音波モデムでは、第１圧電基板において、入力用すだれ状電極で励振された弾性表面波の伝搬方向が、電極群の２つのすだれ状電極に対応する２つの弾性表面波の伝搬方向と直交するように、入力用すだれ状電極と電極群が配置された構造が可能である。第１圧電基板として圧電セラミック板を採用する場合等にはこのような構造を採用することが可能である。
【００１６】
本発明のデジタル通信用超音波モデムでは、入力用すだれ状電極の代わりに第１および第２入力用すだれ状電極を用い、出力用すだれ状電極の代わりに第１および第２出力用すだれ状電極を用いる構造が可能である。この場合、第１および第２入力用すだれ状電極は、それぞれ少なくとも３つの電極対から成り、それぞれが別の符号パターンを有する。第１および第２出力用すだれ状電極は第１および第２入力用すだれ状電極とはそれぞれ逆の符号パターンを有する。
【００１７】
もしも、メッセージデジタル信号のパルス（０および１）が入力用端子を介して第１および第２入力用すだれ状電極にそれぞれ印加されると、第１圧電基板に第１および第２弾性表面波がそれぞれ励振される。第１および第２弾性表面波は第１中継用すだれ状電極において符号化バースト信号として検出される。この符号化バースト信号の１つが電極群の２つのすだれ状電極に同時に伝搬されると、第１圧電基板にそれぞれ第３および第４弾性表面波が励振される。第３および第４弾性表面波は、電極群の中央すだれ状電極を介して包絡線検波器で符号化デジタル信号に変換される。このようにして、符号化デジタル信号は出力用端子を介してデジタルネットワーク中に放出される。一方、デジタルネットワーク中から受信用端子を介して第２中継用すだれ状電極に符号化デジタル信号が印加されると、第２圧電基板に第５弾性表面波が励振される。このとき、もしも第５弾性表面波が、第１および第２入力用すだれ状電極で励振された第１および第２弾性表面波それぞれに対応する場合、復号化パルス（０および１）がそれぞれ第１および第２出力用すだれ状電極によって出力される。このようにして、検出用端子では復号化パルス（０および１）に基づく出力デジタル信号が検出される。この出力デジタル信号はメッセージデジタル信号に対応している。
【００１８】
本発明のデジタル通信用超音波モデムでは、第１および第２入力用すだれ状電極それぞれの符号パターンが一定の時間ごとに変化する手段を備えると同時に、第１および第２出力用すだれ状電極それぞれの符号パターンが一定の時間ごとに変化する手段を備えた構造が可能である。このような構造を採用することにより、送信するメッセージデジタル信号の秘匿性をさらに向上させることができる。
【００１９】
本発明のデジタル通信用超音波モデムでは、第１および第２弾性表面波の伝搬方向が、第３および第４弾性表面波の伝搬方向と直交するように、第１および第２入力用すだれ状電極と電極群が配置された構造が可能である。
【００２０】
本発明のデジタル通信用超音波モデムでは、第１および第２入力用すだれ状電極の代わりに１つの入力用すだれ状電極が備えられるとともに、その１つの入力用すだれ状電極に印加されるメッセージデジタル信号のパルス（０および１）に応じて、その１つの入力用すだれ状電極の符号パターンが変換される構造が可能である。
【００２１】
本発明のデジタル通信用超音波モデムでは、第１および第２圧電基板が圧電セラミックで成り、その圧電セラミックの分極軸の方向が厚さ方向と平行である構造が可能である。このような構造を採用することにより、電気信号および弾性表面波の相互の変換効率を向上させることができる。
【００２２】
【実施例】
図１は、本発明のデジタル通信用超音波モデムに含まれる送信デバイスの第１の実施例を示す構成図である。本実施例は入力用端子１、第１圧電基板２、入力用すだれ状電極３、第１中継用すだれ状電極４、すだれ状電極５、すだれ状電極６、中央すだれ状電極７、同期パルス発生器８、包絡線検波器９および出力用端子１０から成る。すだれ状電極５、すだれ状電極６および中央すだれ状電極７は電極群を形成する。同期パルス発生器８は第１中継用すだれ状電極４とすだれ状電極６の間に接続されており、包絡線検波器９は中央すだれ状電極７と出力用端子１０の間に接続されている。第１圧電基板２は厚さ２００μｍの圧電セラミック薄板で成り、その分極軸の方向は厚さ方向と平行である。入力用すだれ状電極３、第１中継用すだれ状電極４および電極群はアルミニウム薄膜で成り、第１圧電基板２に設けられている。第１中継用すだれ状電極４、すだれ状電極５、すだれ状電極６および中央すだれ状電極７はそれぞれ４０μｍの電極周期長を有する。
【００２３】
図２は入力用すだれ状電極３の平面図である。入力用すだれ状電極３は７つの電極対から成る。それぞれの電極対は４０μｍの電極周期長を有する。入力用すだれ状電極３はバーカーコードに基づく一定の符号パターンを有する。図２で示されるような７デジットコード（１，１，１，０，０，１，０）の他に、たとえば３デジットコード（１，１，０）や１１デジットコード（１，１，１，０，０，０，１，０，０，１，０）が利用できる。
【００２４】
図３は、本発明のデジタル通信用超音波モデムに含まれる受信デバイスの第１の実施例を示す構成図である。本実施例は受信用端子１１、第２圧電基板１２、第２中継用すだれ状電極１３、出力用すだれ状電極１４および検出用端子１５から成る。出力用すだれ状電極１４は入力用すだれ状電極３とは逆の符号パターンを有する。第２圧電基板１２は厚さ２００μｍの圧電セラミック薄板で成り、その分極軸の方向は厚さ方向と平行である。第２中継用すだれ状電極１３および出力用すだれ状電極１４はアルミニウム薄膜で成り、第２圧電基板１２に設けられている。第２中継用すだれ状電極１３は４０μｍの電極周期長を有する。出力用すだれ状電極１４の７つの電極対もまた４０μｍの電極周期長を有する。
【００２５】
図１の送信デバイスおよび図３の受信デバイスから成るデジタル通信用超音波モデムにおいて、もしもメッセージデジタル信号が入力用端子１に印加されると、メッセージデジタル信号のパルス（０および１）のうちパルス（１）のみが入力用すだれ状電極３に伝搬される。これは、パルス（０）はどんなすだれ状電極によっても検出することが不可能であることに因る。たとえば、パルス（１，１，０，１，０および１）から成るメッセージデジタル信号が入力用端子１に印加されると、入力用すだれ状電極３には第１のパルス（１）、続いて第２のパルス（１）が伝搬され、少し後に第３のパルス（１）、そして少し後に第４のパルス（１）が順次伝搬される。入力用すだれ状電極３にパルス（１）が到達すると、入力用すだれ状電極３の符号パターンに対応する弾性表面波が第１圧電基板２に励振される。入力用すだれ状電極３が７つの電極対を有することから、弾性表面波は第１中継用すだれ状電極４で符号化バースト信号として、すなわち７つのバーストから成る符号化列として検出される。符号化バースト信号がすだれ状電極５およびすだれ状電極６にそれぞれ伝搬されると、第１圧電基板２においてそれぞれ弾性表面波が励振される。これらの弾性表面波は中央すだれ状電極７を介して包絡線検波器９で符号化デジタル信号、すなわち７つのデジタルパルスから成る符号化列として検出される。このようにして、メッセージデジタル信号のパルス（１）は符号化デジタル信号に変換される。符号化デジタル信号は出力用端子１０を介してデジタルネットワーク中に放出される。結果として、メッセージデジタル信号を符号化デジタル信号として送信することが可能となる。
【００２６】
一方、第２中継用すだれ状電極１３が受信用端子１１を介してデジタルネットワーク中から符号化デジタル信号を受信すると、第２圧電基板１２には弾性表面波が励振される。弾性表面波が出力用すだれ状電極１４に到達したとき、もしもこの弾性表面波が送信デバイスの入力用すだれ状電極３で励振された弾性表面波に対応する場合には、復号化パルス（１）が出力用すだれ状電極１４で検出される。つまり、出力用すだれ状電極１４は弾性表面波マッチドフィルタとしての能力を有する。このようにして、符号化デジタル信号は復号化パルス（１）に変換される。検出用端子１５では、復号化パルス（１）と非検出パルス（０）から成る出力デジタル信号が検出される。このとき、この出力デジタル信号はメッセージデジタル信号に対応するものである。
【００２７】
図４は入力用すだれ状電極３の代わりに用いられるもう一つの入力用すだれ状電極１６の部分平面図である。入力用すだれ状電極１６は７つの電極対から成り、各電極対の電極周期長は４０μｍである。入力用すだれ状電極１６は一定の符号パターンを有し、その符号パターンは一定の時間ごとにスイッチ１７によって変化する。同時に、図３の出力用すだれ状電極１４もまた入力用すだれ状電極１６の符号パターンとともに変化する。このような符号パターンの変化はベースバンドでのデジタル通信の秘匿性をさらに高める。
【００２８】
図１の送信デバイスでは、入力用すだれ状電極３で励振された弾性表面波の伝搬方向はすだれ状電極５およびすだれ状電極６で励振されたそれぞれの弾性表面波の伝搬方向と直交している。しかしながら、入力用すだれ状電極３で励振された弾性表面波の伝搬方向がすだれ状電極５およびすだれ状電極６で励振されたそれぞれの弾性表面波の伝搬方向と平行になるように、すだれ状電極５、すだれ状電極６および中央すだれ状電極７を配置することも可能である。
【００２９】
図５は送信デバイスの第２の実施例を示す構成図である。本実施例は、図１の構造に新たにパルス発生器１８が加わるとともに、入力用すだれ状電極３の代わりに第１入力用すだれ状電極１９と第２入力用すだれ状電極２０が用いられた構造を有する。第１入力用すだれ状電極１９は７つの電極対を有し、図２に示されている符号パターンと同様な構造を有する。第２入力用すだれ状電極２０は７つの電極対を有し、第１入力用すだれ状電極１９とは別の符号パターンを有する。
【００３０】
図６は受信デバイスの第２の実施例を示す構成図である。本実施例は、図３の構造に新たにパルス発生器２１と検出器２２が加わるとともに、出力用すだれ状電極１４の代わりに第１出力用すだれ状電極２３と第２出力用すだれ状電極２４が用いられた構造を有する。第１出力用すだれ状電極２３は第１入力用すだれ状電極１９と逆の符号パターンを有し、第２出力用すだれ状電極２４は第２入力用すだれ状電極２０と逆の符号パターンを有する。
【００３１】
図５の送信デバイスおよび図６の受信デバイスから成るデジタル通信用超音波モデムにおいて、もしもメッセージデジタル信号が入力用端子１を介してパルス発生器１８に印加されると、メッセージデジタル信号のパルス（０および１）にそれぞれ対応する第１および第２タイミングパルスが発生する。メッセージデジタル信号のパルス（０）は本質的にどんなすだれ状電極によっても検出されないことから、パルス発生器１８が必要とされるのである。第１および第２タイミングパルスがそれぞれ第１入力用すだれ状電極１９および第２入力用すだれ状電極２０に印加されると、第１入力用すだれ状電極１９および第２入力用すだれ状電極２０それぞれの符号パターンに対応する第１および第２弾性表面波が第１圧電基板２に励振される。第１および第２弾性表面波は第１中継用すだれ状電極４でそれぞれ第１および第２符号化バースト信号として検出される。第１符号化バースト信号がすだれ状電極５およびすだれ状電極６にそれぞれ伝搬されると、第３および第４弾性表面波がそれぞれ第１圧電基板２において励振される。第３および第４弾性表面波は中央すだれ状電極７を介して包絡線検波器９で第１符号化デジタル信号として検出される。同様にして、第２符号化バースト信号がすだれ状電極５およびすだれ状電極６にそれぞれ伝搬されると、第３および第４弾性表面波がそれぞれ第１圧電基板２において励振される。第３および第４弾性表面波は中央すだれ状電極７を介して包絡線検波器９で第２符号化デジタル信号として検出される。第１および第２符号化デジタル信号は出力用端子１０を介してデジタルネットワーク中に放出される。結果として、メッセージデジタル信号を符号化デジタル信号として送信することが可能となる。
【００３２】
一方、デジタルネットワーク中から受信用端子１１を介して第１符号化デジタル信号、すなわち７つのデジタルパルスで成る符号化列がパルス発生器２１に印加されると、第３および第４タイミングパルスが発生する。この第３および第４タイミングパルスは第１符号化デジタル信号の符号化列のデジタルパルス（０および１）にそれぞれ対応するものである。同様にして、第２符号化デジタル信号がパルス発生器２１に印加されると、第２符号化デジタル信号の符号化列のデジタルパルス（０および１）にそれぞれ対応する第３および第４タイミングパルスが発生する。第３および第４タイミングパルスの列が第２中継用すだれ状電極１３に伝搬されると、第２圧電基板１２には第５弾性表面波が励振される。もしもこの第５弾性表面波が送信デバイスの第１入力用すだれ状電極１９で励振された第１弾性表面波に対応する場合には、復号化パルス（０）が第１出力用すだれ状電極２３で検出される。また、第５弾性表面波が送信デバイスの第２入力用すだれ状電極２０で励振された第２弾性表面波に対応する場合には、復号化パルス（１）が第２出力用すだれ状電極２４で検出される。このようにして、第１および第２符号化デジタル信号は、復号化パルス（０および１）にそれぞれ変換され、検出器２２に伝搬される。結果として、復号化パルス（０および１）から成る出力デジタル信号が検出用端子１５で検出される。このとき、この出力デジタル信号はメッセージデジタル信号に対応するものである。
【００３３】
図７は送信デバイスの第３の実施例を示す構成図である。本実施例は、図５の構造の第１入力用すだれ状電極１９および第２入力用すだれ状電極２０の代わりに入力用すだれ状電極２５が用いられた構造を有する。入力用すだれ状電極２５は７つの電極対を有し、２つの符号パターンに変換される。その２つの符号パターンは、入力されるメッセージデジタル信号のパルス（０および１）に対応して、図４に示されているスイッチ１７によって互いに変換する。
【００３４】
図７の送信デバイスおよび図６の受信デバイスから成るデジタル通信用超音波モデムにおいて、もしもメッセージデジタル信号が入力用端子１を介してパルス発生器１８に印加されると、メッセージデジタル信号のパルス（０および１）にそれぞれ対応する第１および第２タイミングパルスが発生する。第１および第２タイミングパルスのそれぞれが入力用すだれ状電極２５に到達すると、入力用すだれ状電極２５の電極対がスイッチ１７によって再編成され、２つの符号パターンが生じる。このようにして、入力用すだれ状電極２５は、到達するタイミングパルスの種類に応じて符号パターンを変換させた上でそれぞれのタイミングパルスを受けている。第１および第２タイミングパルスが入力用すだれ状電極２５に印加されると、第１および第２弾性表面波がそれぞれ第１圧電基板２に励振される。結果として、入力用すだれ状電極２５を使用することにより、第１入力用すだれ状電極１９および第２入力用すだれ状電極２０を使用したのと同様な効果が得られる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明のデジタル通信用超音波モデムは、送信デバイスおよび受信デバイスから成り、小型軽量で、デバイス構成が簡便で、回路構成も簡便である。従って、大量生産が可能である。また、耐久性に優れていることから使用頻度の多さや煩雑な使用にも対応しうる。
【００３６】
本発明のデジタル通信用超音波モデムでは、ベースバンドでのデジタル通信システムを実現することが可能である。そのうえ、送信するメッセージデジタル信号の秘匿性に優れ、送受信デバイス間の相互認識機能にも優れており、メッセージデジタル信号自体を疑似雑音信号として送信することが可能である。さらに、低消費電力駆動が可能である。本発明のデジタル通信用超音波モデムが弾性表面波マッチドフィルタを取り入れていることの利点は、実時間同期が可能であること、そして、簡易通信システムの構築が可能なことである。
【００３７】
本発明のデジタル通信用超音波モデムでは、入力用および出力用すだれ状電極のそれぞれの符号パターンが一定の時間ごとに変化する手段を備えた構造が可能である。このような構造を採用することにより、送信するメッセージデジタル信号の秘匿性をさらに向上させることができる。
【００３８】
本発明のデジタル通信用超音波モデムでは、第１圧電基板において、入力用すだれ状電極で励振された弾性表面波の伝搬方向が、電極群の２つのすだれ状電極に対応する２つの弾性表面波の伝搬方向と直交するように、入力用すだれ状電極と電極群が配置された構造が可能である。第１圧電基板として圧電セラミック板を採用する場合等にはこのような構造を採用することが可能である。
【００３９】
本発明のデジタル通信用超音波モデムでは、入力用すだれ状電極の代わりに第１および第２入力用すだれ状電極を用い、出力用すだれ状電極の代わりに第１および第２出力用すだれ状電極を用いる構造が可能である。この場合、第１および第２入力用すだれ状電極は別の符号パターンを有し、第１および第２出力用すだれ状電極は第１および第２入力用すだれ状電極とはそれぞれ逆の符号パターンを有する。このような構造を採用することによっても、秘匿性に優れたベースバンドでのデジタル通信システムを実現することが可能である。
【００４０】
本発明のデジタル通信用超音波モデムでは、第１および第２入力用すだれ状電極それぞれの符号パターンが一定の時間ごとに変化する手段を備えると同時に、第１および第２出力用すだれ状電極それぞれの符号パターンが一定の時間ごとに変化する手段を備えた構造が可能である。このような構造を採用することにより、送信するメッセージデジタル信号の秘匿性をさらに向上させることができる。
【００４１】
本発明のデジタル通信用超音波モデムでは、第１および第２弾性表面波の伝搬方向が、第３および第４弾性表面波の伝搬方向と直交するように、第１および第２入力用すだれ状電極と電極群が配置された構造が可能である。
【００４２】
本発明のデジタル通信用超音波モデムでは、第１および第２入力用すだれ状電極の代わりに１つの入力用すだれ状電極が備えられるとともに、その１つの入力用すだれ状電極に印加されるメッセージデジタル信号のパルス（０および１）に応じて、その１つの入力用すだれ状電極の符号パターンが変換される構造が可能である。
【００４３】
本発明のデジタル通信用超音波モデムでは、第１および第２圧電基板が圧電セラミックで成り、その圧電セラミックの分極軸の方向が厚さ方向と平行である構造が可能である。このような構造を採用することにより、電気信号と弾性表面波の相互の変換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のデジタル通信用超音波モデムに含まれる送信デバイスの第１の実施例を示す構成図。
【図２】入力用すだれ状電極３の平面図。
【図３】本発明のデジタル通信用超音波モデムに含まれる受信デバイスの第１の実施例を示す構成図。
【図４】入力用すだれ状電極３の代わりに用いられるもう一つの入力用すだれ状電極１６の部分平面図。
【図５】送信デバイスの第２の実施例を示す構成図。
【図６】受信デバイスの第２の実施例を示す構成図。
【図７】送信デバイスの第３の実施例を示す構成図。
【符号の説明】
１    入力用端子
２    第１圧電基板
３    入力用すだれ状電極
４    第１中継用すだれ状電極
５    すだれ状電極
６    すだれ状電極
７    中央すだれ状電極
８    同期パルス発生器
９    包絡線検波器
１０  出力用端子
１１  受信用端子
１２  第２圧電基板
１３  第２中継用すだれ状電極
１４  出力用すだれ状電極
１５  検出用端子
１６  入力用すだれ状電極
１７  スイッチ
１８  パルス発生器
１９  第１入力用すだれ状電極
２０  第２入力用すだれ状電極
２１  パルス発生器
２２  検出器
２３  第１出力用すだれ状電極
２４  第２出力用すだれ状電極
２５  入力用すだれ状電極電極
【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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【図７】
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