(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ同一遅延時間をもつ複数の遅延線を互いに直列接続してなる遅延ユニットを２組用意し一方の遅延ユニットの各遅延線の入力信号と他方の遅延ユニットの入力信号とをそれぞれ前記遅延線の遅延時間を同一の処理時間を有する二つのＳＡＷコンボルバ素子に入力し各ＳＡＷコンボルバ素子の出力信号を加算して見かけ上単一のＳＡＷコンボルバ素子と同様の出力信号を得るＳＡＷコンボルバ装置において、ＳＡＷコンボルバ素子を同一の遅延時間をもつ遅延線の間に配置されて構成されるＳＡＷコンボルバ素子を圧電体基板の一方の主面と他方の主面に配置した前記ＳＡＷコンボルバ素子を構成する導波路パターンが圧電体基板の表面と裏面で重ならないよう圧電体基板の中央部に配置し、一方の主面の上側に配置された遅延線の入力部とＳＡＷコンボルバ素子の一方のIDT電極とは電気的に接続され且つ一方の主面の上側に配置された遅延線の出力部は他方の主面の上側に配置された遅延線の入力部と他方の主面に配置されたＳＡＷコンボルバ素子の一方のIDT電極と電気的に接続され且つ一方の主面のＳＡＷコンボルバ素子の他方のIDT電極は一方の主面の下側に配置された遅延線の出力部と他方の主面の下側に配置された遅延線の入力部と電気的に接続され且つ他方の主面の下側に配置された遅延線の出力部は他方の主面のＳＡＷコンボルバ素子の他方のIDT電極と電気的に接続され且つ２つのＳＡＷコンボルバ素子の出力は加算器に接続されてなることを特徴とするSAWコンボルバ装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一枚の圧電基板の表面と裏面に２組の遅延線ユニットと二つのＳＡＷコンボルバ素子とを組合せて、見かけ上の信号処理時間を長くするように構成したＳＡＷコンボルバ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＡＷコンボルバ素子は、二つの入力信号の積の積分値を得る非線形動作を行うもので、そのコンボリューション効果は、スプレッドスペクトラム通信方式、いわゆるＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）通信方式を採用する回路に利用される。ＧＰＳ（Ｇｒｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星に使用されているＰＮ（Ｐｓｅｕｄｏ  Ｎｏｉｓｅ）コードには、公開されているＣ／Ａ  ＰＮコードの帯域幅Ｂ＝１．０２３ＭＨｚ（信号処理時間Ｔ＝１０μｓ）と非公開のＲ  ＰＮコードのＢ＝１０．２３ＭＨｚ（Ｔ＝１００μｓ）がある。同期補足用としてＳＡＷコンボルバに要求されるＴは１００μｓであるが、通常ＳＡＷコンボルバで実現できるＴは〜２０μs程度である。現在、ＥＵ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｕｎｉｏｎ）が開発を進めているＧａｌｉｌｅｏ衛星ではＲ符号に相当するＢ×Ｔ＝１０００の相関器を必要とする。Ｂ＝１０ＭＨｚ狭帯域でＴが１００μsの相関器に関しては、ＳＡＷコンボルバの独壇場であり、信号処理用プロセサーであるＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）には、手も足も出ない。ＳＡＷコンボルバでは実現しようとする信号処理時間は、基板の長さに依存する。基板寸法制限と信号処理時間が長くなると、素子内部でのＳＡＷの伝搬に伴う損失が多くなるために、同一入力信号レベルに対する出力信号レベルは低下する傾向がある。このレベル低下を補うには、入力あるいは出力に増幅回路を設けることになるが、素子のプロセスゲイン（ＢＴ積）によるＳ／Ｎ比改善効果を有効に利用するためには、増幅回路を設けるよりも入力信号レベルを高くする方が有利である。しかしながらＳＡＷ励振用インターディジタルトランスジューサ電極への入力信号レベルは、電極破壊が起こらない物理的な限界が存在する。信号処理時間の長い素子では出力信号レベルの低下は避けられないが、レベル配分を適切に設計することにより出力信号レベルを実用的に問題のないレベルにすることができる。特許文献１、特許文献２に示される従来のＳＡＷコンボルバ装置は、複数の遅延線と複数のコンボルバ素子を組合せながらそれぞれ所定の結線を行って、見かけ上単一のＳＡＷコンボルバ装置を構成する方法がある。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−１５８６１７号
【特許文献２】特開平７−１９３４６１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のＳＡＷコンボルバ装置では、複数の遅延線と複数のコンボルバ素子を組合せ、それぞれ所定の結線を行って、見かけ上単一のＳＡＷコンボルバ素子を構成できる。温度特性改善の為、遅延線とコンボルバ素子を同一基板上に一元的に配置する方法を採用しているためＳＡＷデバイスの占有面積は大きくならざるを得ない。
【０００５】
本発明は、急速に進展しているＬＳＩ回路技術による加算器と、圧電基板の表裏両面に設けられた遅延線と信号処理時間の短いＳＡＷコンボルバと組合せて長時間の信号処理時間を実現するコンパクトなＳＡＷコンボルバを提供することを目的とするものである。複数の遅延線とＳＡＷコンボルバ素子からなるＳＡＷコンボルバ装置の温度特性は、同一基板上に設置することで温度特性を改善でき、さらにＳＡＷコンボルバ素子にデュアルトラック構造を採用することにより、自己相関によるスプリアスも抑圧できる。また、二つＳＡＷコンボルバの表裏両面の導波路パターンの配置が重ならないように形成することで、コンボルション出力で大きな問題となる導波路間での相互変調現象を避けることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のＳＡＷコンボルバ装置は、圧電基板の表裏両面に形成された遅延線とＳＡＷコンボルバ素子で構成する。圧電基板の表裏に形成された各々のＳＡＷコンボルバ素子の出力を外部の加算器で合成して、信号処理時間を長くすることで、見かけ上単一のＳＡＷコンボルバ素子と同一の出力信号を得ることができる。
【０００７】
圧電基板の表面のＳＡＷコンボルバ素子への入力信号と、圧電基板の裏面のＳＡＷコンボルバ素子への入力信号は、ＳＡＷコンボルバの伝搬処理時間だけ遅延した入力信号とする。各々のＳＡＷコンボルバ素子の出力は、加算器に送られ単一のＳＡＷコンボルバ装置として合成される。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように本発明のＳＡＷコンボルバ装置は、それぞれ同一の処理時間を有するコンボルバ素子と２組の遅延線を圧電基板の表面と裏面に各々配置し、各ＳＡＷコンボルバ素子の出力を加算器で合成することで所望の処理時間を有するコンパクトなＳＡＷコンボルバ装置を実現することができ、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コンボルバ装置は、それぞれ同一遅延時間をもつ複数の遅延線を互いに直列接続してなる遅延ユニットを２組用意し、一方の遅延ユニットの各遅延線の入力信号と、他方の遅延ユニットの入力信号とを、それぞれの遅延線の遅延時間を同一の処理時間を有する二つのＳＡＷコンボルバ素子に入力し、各ＳＡＷコンボルバ素子の出力信号を加算して見かけ上単一のＳＡＷコンボルバ素子と同様の出力信号を得るＳＡＷコンボルバ装置であり、具体的にはＳＡＷコンボルバ素子と同一の入力信号を受け入れる遅延線を圧電体基板の表面と裏面に配置してなることで見かけ上単一のＳＡＷコンボルバ装置と同一の出力信号を得ることができる。
【実施例１】
【００１０】
以下、本発明の実施例は図面を用いて詳細に説明する。図１は、上段は本発明のＳＡＷコンボルバ装置であり、圧電基板の表裏に配置されたＳＡＷコンボルバ素子からの出力を外部の加算器に接続されてなる。中段は本発明を構成する二組の遅延線とＳＡＷコンボルバ素子を圧電基板の表に配置を示す平面図である。下段は本発明を構成する２組の遅延線とＳＡＷコンボルバ素子を圧電基板の裏に配置を示す透視図である。圧電板１００の表面に設けられているＳＡＷコンボルバ素子１０２はデュアルトラック構造を採用することにより、自己相関によるスプリアスを抑圧できるようになっている。ＳＡＷコンボルバ素子１０２の出力部１１２は圧電基板の端部に電気的に接続されている。二つの対向する遅延線１０４、１０５と遅延線１０６、１０７は、ＳＡＷコンボルバの遅延時間と同じである。１１３は第１入力端子である。１１８は第２入力端子である。１１５はＳＡＷコンボルバ素子１０２の出力端子である。１１６は圧電基板の裏面１０１に設けられたＳＡＷコンボルバ素子１０３の出力端子である。二つのＳＡＷコンボルバ素子からの出力である１１５と１１６は、加算器１２０に接続されて、ＳＡＷコンボルバの出力１２１が得られる。相関時間が５０μsを得るために、設計は余裕をみて５０．８μsとしている。Ｂｉ１２ＧｅＯ２０基板の表面１００と裏面１０１に各々デュアルトラック構成のＳＡＷコンボルバがＢｉ１２ＧｅＯ２０基板の中心から表裏両面のパターンを各々５０μｍずらして表裏両面の導波路パターンの配置が重ならないように形成し、導波路間で相互変調が起こらないようにしている。チップサイズは１０５ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍでＢｉ１２ＧｅＯ２０基板の表面１００と裏面１０１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。デュアルトラックは、導波路と参照用ＩＤＴと信号用ＩＤＴから構成される。ＩＤＴは非分散性を持たせ、広帯域コンケーブ・チャープ電極とした。＋３０ｄＢｍの耐電力性を配慮し、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２００ｎｍであった。
【００１１】
図２は、ＳＡＷコンボルバで得られた性能である。参照入力周波数、信号入力周波数の各々の中心周波数は３００ＭＨｚで同じである。帯域巾（３ｄＢ）は３４．７ＭＨｚ、相関時間は５０．８μs、ＢＴ積は１７６２、Ｆ値は−６７．５ｄＢｍである。パルス圧縮波形の実測値からの相関ロスは０．５ｄＢである。
【００１２】
図３は、入力信号Ｍ系列ＰＮコードの場合の出力圧縮パルス波形を示す。１００μｓの相関時間は、図１の上段で示されたブロック図で得られた。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のＳＡＷコンボルバ装置の基本構成図である。
【図２】本発明のＳＡＷコンボルバ素子の性能である。
【図３】本発明のＳＡＷコンボルバ装置のパルス圧縮波形である。
【符号の説明】
【００１４】
１００            圧電基板（表）
１０１            圧電基板（裏）
１０２            コンボルバ素子の出力
１０３            コンボルバ素子の出力
１０４            遅延線
１０５            遅延線
１０６            遅延線
１０７            遅延線
１０８            遅延線
１０９            遅延線
１１０            遅延線
１１１            遅延線
１１２            接続端子
１１３            入力端子
１１４            入力端子
１１５            コンボルバ素子出力端子
１１６            コンボルバ素子出力端子
１１７            入力端子
１１８            入力端子
１１９            入力端子
１２０            加算器
１２１            コンボルバ出力
【要約】
【課題】複数の信号処理時間の短いＳＡＷコンボルバを組合せて長時間の信号処
理時間を実現する。
【解決手段】図１は、圧電板１００の表面には、ＳＡＷコンボルバ素子１０２の出力部１１２は圧電基板の端部に電気的に接続されている。１１６は圧電基板の裏面１０１に設けられたＳＡＷコンボルバ素子１０３の出力端子である。二つのＳＡＷコンボルバ素子からの出力である１１５と１１６は、加算器１２０に接続されて、ＳＡＷコンボルバの出力１２１が得られる。
【効果】
以上のとおり、本発明のＳＡＷコンボルバ装置は、それぞれ同一の処理時間を有するコンボルバ素子と２組の遅延線とを圧電基板の表裏両面に配置し、各SAWコンボルバ素子の出力を加算器で処理し、所望の処理時間を有するＳＡＷコンボルバ装置を実現でき、その工業的価値は極めて高い。
【選択図】    図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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