JP3346869B2 - Ｓａｗスペクトル拡散変復調器、これを用いた通信装置及びシステム並びにｓａｗスペクトル拡散変復調器の構成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面弾性波（ＳＡＷ）
マッチドフィルタを用いてスペクトル拡散変調信号を復
調するＳＡＷスペクトル拡散復調器に関し、特にこれを
改良して得られるＳＡＷスペクトル拡散変復調器に関す
る。本発明は、さらに、このＳＡＷスペクトル拡散変復
調器を用いて構成されるスペクトル拡散通信装置や、こ
のスペクトル拡散通信装置を用いて構成されるスペクト
ル拡散通信システムに関する。そして、本発明は、本発
明のＳＡＷスペクトル拡散変復調器の構成方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】スペクトル拡散方式は、信号の秘匿性が
高くかつ他の信号源からの干渉に強い無線通信方式であ
る。スペクトル拡散方式としてはいくつかの方式が知ら
れているが、例えば直接変調方式においては、送信機に
搭載される符号変調器により送信信号が位相変調され、
受信機に搭載される符号復調器により受信信号が復調さ
れる。この変復調（スペクトル拡散変復調）の際に用い
られる符号は擬似雑音（ＰＮ）符号と呼ばれ、この符号
により変調を行うことで送信信号のスペクトル分布が拡
散する。従って、スペクトル拡散変調を施された送信信
号を他者が受信したとしても、この変調の際に用いたＰ
Ｎ符号を知らない限り復調することができない（信号の
秘匿性）。また、他の信号源から近接した帯域の無線信
号が発せられていても、スペクトルが拡散しているため
その干渉を受けにくい。

【０００３】スペクトル拡散方式の特質のうち信号の秘
匿性は、特に、情報の秘匿が重要な軍事関連通信機器に
おいて重視されている。さらに、この秘匿性に加え、干
渉に強いという特質は、各種民生機器において重視され
ている。第１に、近年では無線システムの高周波化が進
行しており、マルチパス干渉による受信信号品質の劣化
が大きな問題となっている。この問題は、干渉に対して
強いスペクトル拡散方式により緩和乃至解決することが
できる。第２に、周波数資源を有効利用するため他の無
線システムとの無線周波数共用化を実現しようとする場
合、送信信号のスペクトルを拡散させるスペクトル拡散
方式が有効である。

【０００４】スペクトル拡散方式を実施するためには、
送信機に符号変調器（スペクトル拡散変調器）を、受信
機に符号復調器（スペクトル拡散復調器）を、それぞれ
搭載する必要がある。また、このスペクトル拡散変調器
における変調速度は送信すべき信号（データ）の伝送レ
ートに比べ高くしなければならない。さらに、受信機の
スペクトル拡散復調器による復調の速度は、送信機にお
ける変調速度同様、高速でなくてはならない。このよう
な高速処理が必要とされるため、スペクトル拡散変復調
に関連する部品については、データ変復調に関連する部
品以上の配慮が、設計者等に対して求められる。

【０００５】さらに、スペクトル拡散復調器において
は、送信機において使用した符号との同期を獲得する必
要がある。同期を獲得する方法としては、例えば、同期
するまで復調を繰り返す方法や、同期獲得及びスペクト
ル拡散復調を並行して実行する方法がある。しかし、こ
れらの方法においては、同期獲得に時間を必要とすると
いう問題点や、受信機の構成が複雑となるという問題点
がある。

【０００６】この種の問題を発生させないスペクトル拡
散復調器としては、ＳＡＷコンボルバを用いた構成があ
る。すなわち、スペクトル拡散変調器において使用した
符号と同一の符号を時間反転してＳＡＷコンボルバに入
力し、受信した信号との相関を求め、相関値がピークと
なったときにデータを復調する方法により、上述した問
題を発生させずにスペクトル拡散復調することができ
る。しかし、このような構成を使用する場合、スペクト
ル拡散変調器において使用した符号を時間反転した符号
が必要になる。また、ＳＡＷコンボルバの効率はさほど
よくなく、挿入損失が大きい。

【０００７】スペクトル拡散復調器の他の構成として
は、ＳＡＷマッチドフィルタを用いた構成がある。すな
わち、スペクトル拡散変調された送信信号の周波数スペ
クトルに対して複素共役の周波数応答を有するフィルタ
（マッチドフィルタ）をＳＡＷ遅延線を用いて実現し、
このフィルタに受信信号を入力してスペクトル拡散復調
することができる。このような構成を用いた場合、ＳＡ
Ｗコンボルバのように時間反転した符号は必要でなく、
また挿入損失も比較的良好である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＳＡＷマッチ
ドフィルタを用いてスペクトル拡散復調を行う場合、こ
のフィルタを、スペクトル拡散変調された送信信号の周
波数スペクトルに応じて設計しなければならない。すな
わち、ＳＡＷマッチドフィルタの特性は、スペクトル拡
散変調器で使用した符号に応じて設計しなければならな
い。

【０００９】また、ＳＡＷマッチドフィルタの温度特性
は、そのシステムが使用される温度範囲内全域に亘って
安定でなければならず、この安定性は環境温度基準で絶
対的に得られなければならない。

【００１０】さらに、事務所内に配設されるローカルエ
リアネットワーク（ＬＡＮ）のように双方向通信が必要
となる場合、例えばサーバとクライアントの間でスペク
トル拡散通信を行おうとすると、各機器にスペクトル拡
散変調器とスペクトル拡散復調器を共に搭載しなければ
ならなくなり、装置構成の大型化や複雑化、ひいてはコ
ストデメリットが生じてしまう。

【００１１】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、第１に、送信機に
搭載されるスペクトル拡散変調器と受信機に搭載される
スペクトル拡散復調器を全く同一の構成とすることを可
能にし、これにより、スペクトル拡散復調器の特性をス
ペクトル拡散変調器の特性と容易に適合させることを目
的とする。第２に、温度特性の安定性を環境温度基準で
絶対的に確保する必要をなくし送信機と受信機の温度差
（相対温度）を基準として確保するのみでよくすること
により、より広い温度範囲で使用可能にすることを目的
とする。第３に、スペクトル拡散変調器及びスペクトル
拡散復調器を単一の部品として構成することにより、例
えばスペクトル拡散を伴う双方向通信を行うシステムの
ように単一の機器にスペクトル拡散変調器及びスペクト
ル拡散復調器を共に搭載しなければならないアプリケー
ションであっても、当該機器を小形軽量化可能にするこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のＳＡＷスペクトル拡散変復調器は、
その表面においてＳＡＷを伝搬可能な圧電基板と、上記
表面に構成された入力電極及び出力電極を有し、スペク
トル拡散変調された信号が入力電極に入力された場合に
この信号をスペクトル拡散復調して出力電極から出力す
る第１のＳＡＷフィルタと、上記表面に構成された入力
電極及び出力電極を有し、インパルスが入力電極に入力
された場合にこの信号を第１のフィルタと同一の符号に
よりスペクトル拡散変調して出力電極から出力する第２
のＳＡＷフィルタと、を備え、第１のＳＡＷフィルタの
入力電極及び出力電極のいずれか一方と第２のＳＡＷフ
ィルタの入力電極及び出力電極のいずれか一方を共通の
電極として構成すると共に、第２のＳＡＷフィルタの入
力電極及び出力電極のうち他方が第１のＳＡＷフィルタ
の入力電極及び出力電極のうち他方を上記表面上で平行
移動した構成を有することを特徴とする。

【００１３】また、本発明のＳＡＷスペクトル拡散変復
調器は、その表面においてＳＡＷを伝搬可能な圧電基板
と、上記表面に形成され、電気信号の入力に応じＳＡＷ
を発生させ圧電基板上の所定方向にこのＳＡＷを送波す
る一方で、この所定方向と逆の方向からＳＡＷを受波し
た場合にこれを電気信号に変換して出力する第１の電極
と、上記表面において第１の電極から見て上記所定方向
に所定距離隔てて形成され、第１の電極によって送波さ
れたＳＡＷを受波した場合にこれを電気信号に変換して
出力する第２の電極と、上記表面において第１の電極か
ら見て上記逆の方向に所定距離隔てて形成され、電気信
号の入力に応じＳＡＷを発生させ第１の電極に送波する
第３の電極と、を備え、スペクトル拡散変調された信号
が第１の電極又は第２の電極に入力された場合に第２の
電極又は第１の電極からこの信号をスペクトル拡散復調
した信号が出力されるよう、第１の電極及び第２の電極
のパターン及びその間隔が設定されており、インパルス
が第３の電極又は第１の電極に入力された場合に第１の
電極又は第３の電極からこのインパルスをスペクトル拡
散変調した信号が出力されるよう、第３の電極が第２の
電極とほぼ同一のパターンを有することを特徴とする。

【００１４】本発明のスペクトル拡散通信装置は、送信
機として構成する場合、本発明のＳＡＷスペクトル拡散
変復調器と、送信すべきデータによって変調されたイン
パルスを第３の電極又は第１の電極に入力する手段と、
第１の電極又は第３の電極から出力されるスペクトル拡
散変調された信号を、送信出力する手段と、を備えるこ
とを特徴とする。

【００１５】本発明のスペクトル拡散通信装置は、受信
機として構成する場合、本発明のＳＡＷスペクトル拡散
変復調器と、データを搬送しておりスペクトル拡散変調
されている信号を受信し、第１の電極又は第２の電極に
入力する手段と、第２の電極又は第１の電極から出力さ
れるスペクトル拡散復調された信号に基づき、データを
再生する手段と、を備えることを特徴とする。

【００１６】本発明のスペクトル拡散通信装置は、送受
信機として構成する場合、本発明のＳＡＷスペクトル拡
散変復調器と、送信すべきデータによって変調されたイ
ンパルスを第３の電極又は第１の電極に入力する手段
と、第１の電極又は第３の電極から出力されるスペクト
ル拡散変調された信号を、送信出力する手段と、データ
を搬送しておりスペクトル拡散変調されている信号を受
信し、第１の電極又は第２の電極に入力する手段と、第
２の電極又は第１の電極から出力されるスペクトル拡散
復調された信号に基づき、データを再生する手段と、を
備えることを特徴とする。

【００１７】本発明のスペクトル拡散通信システムは、
スペクトル拡散変調された信号を送信する本発明のスペ
クトル拡散通信装置と、スペクトル拡散変調された信号
を受信する本発明のスペクトル拡散通信装置と、を有す
ることを特徴とする。

【００１８】そして、本発明のＳＡＷスペクトル拡散変
復調器の第１の構成方法は、第１の電極から送波された
ＳＡＷが第２の電極によって受波された場合に、第１の
電極を励振した電気信号に施されているスペクトル拡散
変調が復調されて第２の電極から電気信号として出力さ
れるよう、第１の電極及び第２の電極のパターン及び両
者の配置間隔を定め、第３の電極から送波されたＳＡＷ
が第１の電極によって受波された場合に、第３の電極を
励振した電気信号にスペクトル拡散変調を施した信号が
第１の電極から電気信号として出力されるよう、第３の
電極のパターン及び第１の電極に対する配置間隔を定
め、その表面においてＳＡＷを伝搬可能な圧電基板の当
該表面に、第１の電極を定められたパターンで形成し、
第１の電極から送波されたＳＡＷが伝搬する２個の方向
それぞれに、定められた配置間隔だけ第１の電極から間
隔してかつ定められたパターンで第２の電極及び第３の
電極を配置することにより、単一の圧電基板の表面にス
ペクトル拡散変調器及びスペクトル拡散復調器を構成す
ると共に、スペクトル拡散変調器の出力電極及びスペク
トル拡散復調器の入力電極を第１の電極として兼用構成
したことを特徴とする。

【００１９】本発明のＳＡＷスペクトル拡散変復調器の
第２の構成方法は、第１の電極から送波されたＳＡＷが
第２の電極によって受波された場合に、第１の電極を励
振した電気信号に施されているスペクトル拡散変調が復
調されて第２の電極から電気信号として出力されるよ
う、第１の電極及び第２の電極のパターン及び両者の配
置間隔を定め、第１の電極から送波されたＳＡＷが第３
の電極によって受波された場合に、第１の電極を励振し
た電気信号にスペクトル拡散変調を施した信号が第３の
電極から電気信号として出力されるよう、第３の電極の
パターン及び第１の電極に対する配置間隔を定め、その
表面においてＳＡＷを伝搬可能な圧電基板の当該表面
に、第１の電極を定められたパターンで形成し、第１の
電極からＳＡＷを送波する場合にこのＳＡＷが伝搬する
２個の方向それぞれに、定められた配置間隔だけ第１の
電極から間隔してかつ定められたパターンで第２の電極
及び第３の電極を配置することにより、単一の圧電基板
の表面にスペクトル拡散変調器及びスペクトル拡散復調
器を構成すると共に、スペクトル拡散変調器の入力電極
及びスペクトル拡散復調器の入力電極を第１の電極とし
て兼用構成したことを特徴とする。

【００２０】本発明のＳＡＷスペクトル拡散変復調器の
第３の構成方法は、第２の電極から送波されたＳＡＷが
第１の電極によって受波された場合に、第２の電極を励
振した電気信号に施されているスペクトル拡散変調が復
調されて第１の電極から電気信号として出力されるよ
う、第１の電極及び第２の電極のパターン及び両者の配
置間隔を定め、第３の電極から送波されたＳＡＷが第１
の電極によって受波された場合に、第３の電極を励振し
た電気信号にスペクトル拡散変調を施した信号が第１の
電極から電気信号として出力されるよう、第３の電極の
パターン及び第１の電極に対する配置間隔を定め、その
表面においてＳＡＷを伝搬可能な圧電基板の当該表面
に、第１の電極を定められたパターンで形成し、第１の
電極からＳＡＷを送波する場合にこのＳＡＷが伝搬する
２個の方向それぞれに、定められた配置間隔だけ第１の
電極から間隔してかつ定められたパターンで第２の電極
及び第３の電極を配置することにより、単一の圧電基板
の表面にスペクトル拡散変調器及びスペクトル拡散復調
器を構成すると共に、スペクトル拡散変調器の出力電極
及びスペクトル拡散復調器の出力電極を第１の電極とし
て兼用構成したことを特徴とする。

【００２１】本発明のＳＡＷスペクトル拡散変復調器の
第４の構成方法は、第２の電極から送波されたＳＡＷが
第１の電極によって受波された場合に、第２の電極を励
振した電気信号に施されているスペクトル拡散変調が復
調されて第１の電極から電気信号として出力されるよ
う、第１の電極及び第２の電極のパターン及び両者の配
置間隔を定め、第１の電極から送波されたＳＡＷが第３
の電極によって受波された場合に、第１の電極を励振し
た電気信号にスペクトル拡散変調を施した信号が第３の
電極から電気信号として出力されるよう、第３の電極の
パターン及び第１の電極に対する配置間隔を定め、その
表面においてＳＡＷを伝搬可能な圧電基板の当該表面
に、第１の電極を定められたパターンで形成し、第１の
電極からＳＡＷを送波する場合にこのＳＡＷが伝搬する
２個の方向それぞれに、定められた配置間隔だけ第１の
電極から間隔してかつ定められたパターンで第２の電極
及び第３の電極を配置することにより、単一の圧電基板
の表面にスペクトル拡散変調器及びスペクトル拡散復調
器を構成すると共に、スペクトル拡散変調器の入力電極
及びスペクトル拡散復調器の出力電極を第１の電極とし
て兼用構成したことを特徴とする。

【００２２】

【作用】本発明のＳＡＷスペクトル拡散変復調器におい
ては、単一の圧電基板上に第１及び第２のＳＡＷフィル
タが構成される。そのうち第１のＳＡＷフィルタは、ス
ペクトル拡散復調のためのフィルタ（通常はマッチドフ
ィルタ）であり、第２のＳＡＷフィルタは、スペクトル
拡散変調のためのフィルタである。すなわち、第１のＳ
ＡＷフィルタの入力電極にスペクトル拡散変調された信
号（スペクトル拡散変調信号）が入力されると、このフ
ィルタの出力電極からは、スペクトル拡散復調された信
号（スペクトル拡散復調信号）が出力される。また、第
２のＳＡＷフィルタの入力電極にスペクトル拡散復調信
号が入力されると、このフィルタの出力電極からは、ス
ペクトル拡散変調信号が出力される。第２のフィルタに
よって施されるスペクトル拡散変調に係る符号は、第１
のフィルタによって復調されるスペクトル拡散変調信号
の変調符号と同じである。

【００２３】本発明においては、第１のＳＡＷフィルタ
の入力電極及び出力電極のうちいずれか一方と第２のＳ
ＡＷフィルタの入力電極及び出力電極のうちいずれか一
方が、共通の電極として構成される。ここで、共通の電
極として構成される電極を第１の電極と呼び、残りの２
種類の電極のうち第１のＳＡＷフィルタを構成する電極
及び第２のＳＡＷフィルタを構成する電極をそれぞれ第
２又は第３の電極と呼ぶこととする。本発明において
は、第３の電極が第２の電極を圧電基板の表面上で平行
移動した電極として構成される。これにより、単一の圧
電基板上に、従って同一特性で、スペクトル拡散変調機
能とスペクトル拡散復調機能とがその一部構成を兼用し
つつコンパクトに構成される。

【００２４】このように、本発明においては、単一の圧
電基板上にスペクトル拡散変調器とスペクトル拡散復調
器が構成される。従って、本発明のスペクトル拡散変復
調器を搭載したスペクトル拡散通信装置によれば、スペ
クトル拡散を伴う双方向通信を行う通信機のようにスペ
クトル拡散変調器及びスペクトル拡散復調器を共に搭載
しなければならない通信機が、より小形軽量になる。

【００２５】さらに、ある通信機（スペクトル拡散通信
装置）に搭載されるスペクトル拡散変復調器と他のスペ
クトル拡散通信装置に搭載されるスペクトル拡散変復調
器とを共に本発明に係る同一の構成とした場合、両スペ
クトル拡散通信装置のいずれにおいても同一原理でかつ
同一特性の変復調が行われることになるから、スペクト
ル拡散変調器の特性を考慮してスペクトル拡散復調器の
特性を決定するといった設計を従来に比べ厳密に行わな
くてもよくなる。

【００２６】加えて、相互に無線通信する複数のスペク
トル拡散通信装置のいずれにおいても同一原理でかつ同
一特性の変復調が行われるため、スペクトル拡散復調器
の温度安定性を環境温度基準で絶対的に確保する必要が
なくなる。すなわち、各スペクトル拡散通信装置の温度
安定性の規格は相互の使用温度の差に対して定めればよ
くなる。一般に、通信システムにおける通信装置相互の
使用温度差は、各通信装置が使用される温度の範囲より
小さいため、本発明を使用することによりスペクトル拡
散通信装置の使用可能温度範囲が広がる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。

【００２８】（１）ＳＡＷスペクトル拡散変復調器構成 図１には、本発明の一実施例に係るＳＡＷスペクトル拡
散変復調器１０１の構成が示されている。この図に示さ
れるＳＡＷスペクトル拡散変復調器１０１は圧電基板１
の同一表面に３種類の電極２〜４を形成した構成を有し
ている。

【００２９】これらの電極のうちマッチドフィルタ電極
３及び復調信号出力電極４は、スペクトル拡散変調信号
を復調するためのＳＡＷマッチドフィルタを構成してい
る。すなわち、端子６を介して電極３に信号が入力され
ると、この信号によって電極３が励振され、基板１の表
面にＳＡＷが発生する。このＳＡＷは電極３から見て図
中右方向と左方向に伝搬する。そのうち、右方向に伝搬
したＳＡＷは電極４によって受波され、電気信号に変換
される。ここに、電極３及び４の電極パターン（例えば
電極幅、電極ピッチ、電極長等のパターン）や、電極３
と電極４の間隔Ｘ_０は、電極３にスペクトル拡散変調信
号（スペクトル拡散変調が施された信号）が入力された
場合に当該信号と電極パターンとの相関がピークとなる
よう、設計されている。従って、電極３にスペクトル拡
散変調信号を入力した場合に電極４から端子７を介して
出力される信号に基づき、スペクトル拡散変調信号によ
って搬送されているデータを再生することができる。端
子６及び７は、従って、この図の素子を通信装置に搭載
する際、それぞれ、スペクトル拡散変調信号入力端子又
はスペクトル拡散復調信号出力端子として用いられる。

【００３０】また、インパルス入力電極２及びマッチド
フィルタ電極３は、スペクトル拡散変調信号を発生させ
るＳＡＷフィルタとして構成されている。すなわち、端
子５を介して電極２にインパルスが入力されると、この
インパルスによって電極２が励振され、基板１の表面に
ＳＡＷが発生する。このＳＡＷは電極２から見て図中右
方向と左方向に伝搬する。そのうち、右方向に伝搬した
ＳＡＷは電極３によって受波され、電気信号に変換され
る。ここに、電極３の電極パターンが上述のように設計
されているのに加え、電極２は電極４を圧電基板１上で
平行移動したほぼ同一の電極構成（パターン）を有して
いる。従って、電極２にインパルスを入力した場合に電
極３から端子６を介して出力される信号は、電極３及び
４から構成されるマッチドフィルタの復調符号と同一の
符号で、インパルスをスペクトル拡散変調した信号とな
る。インパルスとしてデータにより変調されているイン
パルスを入力することにより、データを搬送するスペク
トル拡散変調信号が、端子６から出力される。端子５及
び６は、従って、この図の素子を通信装置に搭載する
際、それぞれ、データによって変調されたインパルスの
入力端子又はスペクトル拡散変調信号出力端子として用
いられる。

【００３１】作用効果 このように、本実施例によれば、単一の圧電基板１上に
形成した３種類の電極２〜４のうち電極３及び４により
マッチドフィルタが構成されるため、スペクトル拡散変
調信号をこのフィルタによって復調することができる。
さらに、電極２の構成を電極４のそれとほぼ同一の構成
としたため、電極２にインパルスを入力することにより
当該マッチドフィルタに対応した符号に係るスペクトル
拡散変調信号を発生させることができる。すなわち、単
一の圧電基板１上に、スペクトル拡散変調器とスペクト
ル拡散復調器を構成できる。また、その構成は一部共用
化されており、従って小形軽量となる。

【００３２】（２）スペクトル拡散通信装置構成 図２には、図１に示されるＳＡＷスペクトル変復調器１
０１を用いて構成したスペクトル拡散通信装置２０１の
構成が示されている。この図に示されるスペクトル拡散
通信装置２０１は、ＳＡＷスペクトル変復調器１０１の
他に、インパルス発生装置１０２、送受信切替器１０
３、送信用ミキサ１０４ａ、受信用ミキサ１０４ｂ、局
部発振器１０５、高周波パワーアンプ１０６、分配器１
０７、アンテナ１０８、ローノイズアンプ１０９及びデ
ータ再生器１１０を有している。

【００３３】インパルス発生装置１０２は、送信すべき
データにより変調されたインパルスを発生させ、ＳＡＷ
スペクトル変復調器１０１の端子５を介して電極２に入
力する。電極２はこのインパルスによって励振され、圧
電基板１の表面にＳＡＷが発生する。発生したＳＡＷは
電極３によって時間Ｔ_０´＝Ｘ_０´／ｖ（但し、Ｘ
_０´：電極２と電極３の間隔、ｖ：ＳＡＷの伝搬速度）
経過後に受波される。電極３は、受波したＳＡＷを電気
信号に変換する。得られた信号は、インパルスをスペク
トル拡散変調した信号である。このスペクトル拡散変調
信号は、端子６を介して送受信切替器１０３に入力さ
れ、さらに送信用ミキサ１０４ａに入力される。送信用
ミキサ１０４ａは、局部発振器１０５によって生成され
る局部発振信号とスペクトル拡散変調信号とを混合し、
無線周波数（ＲＦ）に変換する。高周波パワーアンプ１
０６は、ＲＦに変換された信号を電力増幅し、分配器１
０７を介してアンテナ１０８に供給する。これにより、
データを搬送しておりかつスペクトル拡散変調されてい
る信号が、無線送信される。

【００３４】逆に、データを搬送しているスペクトル拡
散変調信号を他の通信装置から受信した場合、まず分配
器１０７を介してローノイズアンプ１０９にこの信号が
供給され、ローノイズアンプ１０９により低雑音増幅さ
れる。低雑音増幅された信号は、受信用ミキサ１０４ｂ
によって局部発振信号と混合され、ＲＦから中間周波数
（ＩＦ）に変換される。ＩＦに変換された信号は、送受
信切替器１０３及び端子６を介して電極３に入力され
る。電極３はこの信号によって励振され、圧電基板１の
表面にＳＡＷが発生する。発生したＳＡＷは電極４によ
って時間Ｔ_０＝Ｘ_０／ｖ経過後に受波される。電極４
は、受波したＳＡＷを電気信号に変換する。受信した信
号に施されているスペクトル拡散変調に係る符号が電極
３及び４のパターンと一致している場合、電極４から得
られる信号に基づきデータを再生することができる。こ
の再生は、データ再生器１１０が行う。

【００３５】作用効果 従って、本実施例に係るＳＡＷスペクトル拡散変復調器
１０１を搭載することにより、事務所内のＬＡＮ等、ス
ペクトル拡散を伴う双方向通信を行うスペクトル拡散変
復調装置２０１を、より小形軽量にすることができる。

【００３６】（３）スペクトル拡散通信システム 図３には、図２のスペクトル拡散通信装置２０１と、こ
れと同一の構成を有するスペクトル拡散通信装置２０１
´とを有するスペクトル拡散通信システムの構成が示さ
れている。この図に示されるようにシステムを構成した
場合、各スペクトル拡散通信装置２０１及び２０１´に
搭載されるスペクトル拡散変復調器１０１が同一原理、
同一特性に係る構成とすることができるため、同一原理
でかつ同一特性の変復調を各スペクトル拡散通信装置２
０１及び２０１´において実現できる。その際、電極２
の構造を、第４の電極を平行移動させたほぼ同一の構造
とするため、スペクトル拡散変調器の特性を考慮してス
ペクトル拡散復調器の特性を決定するといった設計が不
要になる。さらには、スペクトル拡散通信装置２０１及
び２０１´のいずれにおいても同一原理でかつ同一特性
の変復調が行われるため、スペクトル拡散復調器の温度
安定性を環境温度基準で絶対的に確保する必要がなくな
る。すなわち、スペクトル拡散通信装置２０１の使用温
度とスペクトル拡散通信装置２０１´の使用温度の差に
対して、温度特性が安定であればよい。一般に、スペク
トル拡散通信装置２０１及び２０１´の使用温度範囲と
両者の使用温度差を比較すると後者の方が小さいから、
これにより、スペクトル拡散通信装置２０１及び２０１
´の使用可能温度範囲が広がる。

【００３７】（４）ＳＡＷスペクトル拡散変復調器の構
成方法 次に、図１に示されるＳＡＷスペクトル拡散変復調器１
０１の構成方法に関してより詳細に説明する。

【００３８】復調機能の構成方法 まず、復調すべきスペクトル拡散変調信号の周波数スペ
クトルをＨ（ω）（但し、ω：角周波数）とする。この
信号をスペクトル拡散復調するマッチドフィルタの周波
数応答は、周波数スペクトルＨ（ω）の複素共役Ｈ
^＊（ω）にする必要がある。しかし、周波数応答Ｈ
^＊（ω）は負の時間を含むため、実現することができな
い。これを避けるためには、この負の時間に比べて十分
に大きな遅延Ｔ_０を与えるようにすればよい。すなわ
ち、遅延を表す項ｅｘｐ（−ｊωＴ_０）（但し、ｊ：虚
数単位）を含む周波数応答Ｈ^＊（ω）・ｅｘｐ（−ｊω
Ｔ_０）であれば、実現することができる。圧電基板上の
ＳＡＷ伝搬遅延を利用したＳＡＷ遅延線は、この遅延Ｔ
_０を与える上で有効であり、ＳＡＷマッチドフィルタは
ＳＡＷ遅延線を利用して構成される。具体的には、２個
の電極の間隔Ｘ_０を、必要な遅延Ｔ_０にＳＡＷ伝搬速度
ｖを乗じた値にすればよい。

【００３９】図１においては、このようなマッチドフィ
ルタが、電極３及び４によって構成されている。まず、
電気信号をＳＡＷに変換する電極３の周波数応答をＳ
_ＩＮ（ω）、ＳＡＷを電気信号に変換する電極４の周波
数応答をＳ_ＯＵＴ（ω）、電極３と電極４の間隔をＸ_０
＝Ｔ_０・ｖとすると、電極３及び４によって構成される
ＳＡＷフィルタの周波数応答Ｓ（ω）を、次のように表
すことができる。

【００４０】

【数１】 Ｓ（ω）＝Ｓ_ＩＮ（ω）・Ｓ_ＯＵＴ（ω）・ｅｘｐ（−ｊωＴ_０） … （１） 本実施例においては、電極３及び４によって構成される
ＳＡＷフィルタの周波数応答Ｓ（ω）がマッチドフィル
タに要求される周波数応答Ｈ^＊（ω）・ｅｘｐ（−ｊω
Ｔ_０）となるよう、電極３及び４のパターンが設計され
る。従って、本実施例においては、式（１）は次のよう
に変形される。

【００４１】

【数２】 Ｈ^＊（ω）＝Ｓ_ＩＮ（ω）・Ｓ_ＯＵＴ（ω） … （２） すなわち、本実施例においては、遅延Ｔ_０を用いて負の
時間に対処しつつ、電極３及び４のパターンにより決定
される周波数応答Ｓ_ＩＮ（ω）及びＳ_ＯＵＴ（ω）によ
り、マッチドフィルタに要求される周波数応答Ｈ
^＊（ω）が実現されている。このような方法でマッチド
フィルタを構成しスペクトル拡散変調信号から原信号を
復調することは、ＳＡＷスペクトル拡散復調器において
一般に行われている。

【００４２】変調機能の構成方法 本発明の最大の特徴は、このような方法で実現されるＳ
ＡＷスペクトル拡散復調器の圧電基板上にさらに電極を
追加することにより、スペクトル拡散変調機能を実現し
ている点である。実施例においては、そのための電極と
してインパルス入力電極２が設けられている。

【００４３】 ＳＡＷの伝搬遅延 上述のように、電極３から送波されたＳＡＷは電極４に
よって受波される。しかし、一般に、ＳＡＷは一方向で
はなく二方向に伝搬する。従って、電極２に電気信号を
入力し圧電基板１の表面を励振した場合、発生するＳＡ
Ｗは図１中右方向のみならず左方向にも伝搬する。左方
向に伝搬したＳＡＷは、この実施例では電極２によって
受波される。電極３から電極２までの距離をＸ_０´とす
ると、図中左方向に伝搬したＳＡＷが電極３から電極２
に伝搬するため発生する遅延はＴ_０´＝Ｘ_０´／ｖとな
り、この遅延を表す周波数応答はｅｘｐ（−ｊωＴ
_０´）となる。

【００４４】 電極３から左方向に送波されるＳＡＷ
の時間特性 また、電極３は、式（２）を満たすよう構成されてい
る。言い換えれば、電極３にインパルスを入力した場合
の応答（インパルス応答）が周波数領域では

【数３】 Ｓ_ＩＮ（ω）＝Ｈ^＊（ω）／Ｓ_ＯＵＴ（ω） … （３） となり、時間領域ではその逆フーリエ変換ｓ_ＩＮ（ｔ）
＝ｓ_ＩＮ（Ｘ／ｖ）となるよう、構成されている。な
お、Ｘは、電極３を基準とし図１中右方向を正とする位
置座標である。従って、この電極３にインパルスを入力
した場合には、図１中右方向には時間領域でｓ_ＩＮ（Ｘ
／ｖ）＝ｓ_ＩＮ ^＊（ｔ）（但し、ｔ：時刻）と表される
ＳＡＷが伝搬し、図１中左方向には時間領域でｓ_ＩＮ ^＊
（−Ｘ／ｖ）＝ｓ_ＩＮ ^＊（−ｔ）と表されるＳＡＷが伝
搬する。

【００４５】 電極３から左方向に送波されるＳＡＷ
の周波数特性 さらに、フーリエ変換の一般式は、

【数４】 であるから、電極３にインパルスを入力した場合に図１
中左方向に伝搬するＳＡＷの周波数特性は、次のよう
に、Ｓ_ＩＮ ^＊（ω）と表される。

【００４６】

【数５】 電極２が電極３から受波するＳＡＷの周波数特性 従って、電極２が電極３から受波するＳＡＷの周波数特
性は、このＳ_ＩＮ ^＊（ω）に遅延項ｅｘｐ（−ｊωＴ_０
´）を乗じた特性Ｓ_ＩＮ ^＊（ω）ｅｘｐ（−ｊωＴ
_０´）となる。

【００４７】 電極２及び３から構成されるＳＡＷフ
ィルタの周波数応答 一方で、式（３）の両辺の複素共役を求めると、

【数６】 Ｓ_ＩＮ ^＊（ω）＝Ｈ（ω）／Ｓ_ＯＵＴ ^＊（ω） … （６） となる。電極３及び２により構成されるＳＡＷフィルタ
の周波数応答は、式（１）と同様、次のように

【数７】 Ｓ^＊（ω）＝Ｓ_ＩＮ ^＊（ω）・Ｓ_ＯＵＴ ^＊（ω）・ｅｘｐ（−ｊωＴ_０´） … （７） と表すことができる。この式に、式（６）を代入する
と、

【数８】 Ｓ^＊（ω）＝｛Ｈ（ω）／Ｓ_ＯＵＴ ^＊（ω）｝・Ｓ_ＯＵＴ ^＊（ω） ・ｅｘｐ（−ｊωＴ_０´） ＝Ｈ（ω）・ｅｘｐ（−ｊωＴ_０´） … （８） となる。

【００４８】この式は、電極３にインパルスを入力した
とき、遅延時間Ｔ_０´経過後に、周波数特性がＨ（ω）
の電気信号が電極２から得られることを示している。Ｓ
ＡＷフィルタは入出力を入れ替えても同一の特性となる
という性質を有しているから、この式は、同時に、電極
２にインパルスを入力したとき、遅延時間Ｔ_０´経過後
に、周波数特性がＨ（ω）の電気信号が電極３から得ら
れることを示している。Ｈ（ω）は、先に定義したよう
に、電極３及び４から構成されるマッチドフィルタによ
って復調可能なスペクトル拡散変調信号の周波数スペク
トルである。従って、図１の実施例においては、電極４
とほぼ同一の構成の電極を圧電基板１の表面に沿って平
行移動させ電極２とすることにより、同一符号に係るＳ
ＡＷスペクトル拡散変調器と復調器が得られ、またこれ
らを構成する電極のうち一つが電極３として実現される
ことになる。

【００４９】（５）その他 なお、電極３及び４から構成されるフィルタの特性は、
電極３及び電極４のいずれを入力電極としても変わらな
い。同様に、電極２及び３から構成されるフィルタの特
性は、電極２及び電極３のいずれを入力電極としても変
わらない。従って、本発明の構成は、電極２及び３を入
力電極として用い電極３及び４を出力電極として用いる
構成に限定されるものではない。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
単一の圧電基板上に形成した３種類の電極のうち第１及
び第２の電極によりマッチドフィルタを構成し、スペク
トル拡散変調された信号をこのフィルタによって復調す
ると共に、第３の電極の構成を第２の電極のそれとほぼ
同一の構成とするようにしたため、第３の電極又は第１
の電極にインパルスを入力することにより上記マッチド
フィルタに対応した符号でスペクトル拡散変調された信
号を発生させることができ、単一の圧電基板上に、その
構成が一部共用化されたスペクトル拡散変調器とスペク
トル拡散復調器を構成できる。

【００５１】従って、本発明のＳＡＷスペクトル拡散変
復調器を搭載することにより、事務所内のＬＡＮ等、ス
ペクトル拡散を伴う双方向通信を行うスペクトル拡散変
復調装置を、より小形軽量にすることができる。

【００５２】さらに、本発明によれば、複数のスペクト
ル拡散通信装置に搭載されるＳＡＷスペクトル拡散変復
調器を本発明に係る同一の構成とすることができるた
め、同一原理でかつ同一特性の変復調を各スペクトル拡
散通信装置において実現できる。すなわち、第３の電極
の構造を、第２の電極を平行移動させたほぼ同一の構造
とするため、スペクトル拡散変調器の特性を考慮してス
ペクトル拡散復調器の特性を決定するといった設計が不
要になる。

【００５３】加えて、本発明によれば、相互に無線通信
する複数のスペクトル拡散通信装置のいずれにおいても
同一原理でかつ同一特性の変復調が行われるため、ＳＡ
Ｗスペクトル拡散復調器の温度安定性を環境温度基準で
絶対的に確保する必要がなくなる。これにより、スペク
トル拡散通信装置の使用可能温度範囲が広がる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るＳＡＷスペクトル拡散
変復調器の構成を示す斜視図である。

【図２】この実施例を応用して実現したスペクトル拡散
通信装置の構成を示すブロック図である。

【図３】図２に示されるスペクトル拡散通信装置から構
成されるスペクトル拡散通信システムの構成を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１ 圧電基板 ２ インパルス入力電極 ３ マッチドフィルタ電極 ４ 復調信号出力電極 ５ インパルス入力端子 ６ スペクトル拡散変調信号出力及びスペクトル拡散変
調信号入力端子 ７ スペクトル拡散復調信号出力端子 １０１ ＳＡＷスペクトル拡散変復調器 １０２ インパルス発生装置 １０３ 送受信切替器 １０４ａ 送信用ミキサ １０４ｂ 受信用ミキサ １０５ 局部発振器 １０６ 高周波パワーアンプ １０７ 分配器 １０８ アンテナ １０９ ローノイズアンプ ２０１，２０１´ スペクトル拡散通信装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04J 13/00 - 13/06 H04B 1/69 - 1/713 H03H 9/42 H03H 9/72 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 その表面において弾性表面波を伝搬可能
   な圧電基板と、 上記表面に構成された入力電極及び出力電極を有し、ス
   ペクトル拡散変調された信号が入力電極に入力された場
   合にこの信号をスペクトル拡散復調して出力電極から出
   力する第１のＳＡＷフィルタと、 上記表面に構成された入力電極及び出力電極を有し、イ
   ンパルスが入力電極に入力された場合にこの信号を第１
   のフィルタと同一の符号によりスペクトル拡散変調して
   出力電極から出力する第２のＳＡＷフィルタと、 を備え、 第１のＳＡＷフィルタの入力電極及び出力電極のいずれ
   か一方を第２のＳＡＷフィルタの入力電極及び出力電極
   のいずれか一方と共通の電極として構成すると共に、第
   ２のＳＡＷフィルタの入力電極及び出力電極の他方が第
   １のＳＡＷフィルタの入力電極及び出力電極の他方を上
   記表面上で平行移動した構成を有することを特徴とする
   ＳＡＷスペクトル拡散変復調器。
2. 【請求項２】 その表面において弾性表面波を伝搬可能
   な圧電基板と、 上記表面に形成され、電気信号の入力に応じ弾性表面波
   を発生させ圧電基板上の所定方向にこの弾性表面波を送
   波する一方で、この所定方向と逆の方向から弾性表面波
   を受波した場合にこれを電気信号に変換して出力する第
   １の電極と、 上記表面において第１の電極から見て上記所定方向に所
   定距離隔てて形成され、第１の電極によって送波された
   弾性表面波を受波した場合にこれを電気信号に変換して
   出力する第２の電極と、 上記表面において第１の電極から見て上記逆の方向に所
   定距離隔てて形成され、電気信号の入力に応じ弾性表面
   波を発生させ第１の電極に送波する第３の電極と、 を備え、 スペクトル拡散変調された信号が第１の電極又は第２の
   電極に入力された場合に第２の電極又は第１の電極から
   この信号をスペクトル拡散復調した信号が出力されるよ
   う、第１の電極及び第２の電極のパターン及びその間隔
   が設定されており、 インパルスが第３の電極又は第１の電極に入力された場
   合に第１の電極又は第３の電極からこのインパルスをス
   ペクトル拡散変調した信号が出力されるよう、第３の電
   極が第２の電極とほぼ同一のパターンを有することを特
   徴とするＳＡＷスペクトル拡散変復調器。
3. 【請求項３】 請求項２記載のＳＡＷスペクトル拡散変
   復調器と、 送信すべきデータによって変調されたインパルスを第３
   の電極又は第１の電極に入力する手段と、 第１の電極又は第３の電極から出力されるスペクトル拡
   散変調された信号を、送信出力する手段と、 を備えることを特徴とするスペクトル拡散通信装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載のＳＡＷスペクトル拡散変
   復調器と、 データを搬送しておりスペクトル拡散変調されている信
   号を受信し、第１の電極又は第２の電極に入力する手段
   と、 第２の電極又は第１の電極から出力されるスペクトル拡
   散復調された信号に基づき、データを再生する手段と、 を備えることを特徴とするスペクトル拡散通信装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載のスペクトル拡散通信装置
   において、 データを搬送しておりスペクトル拡散変調されている信
   号を受信し、第１の電極又は第２の電極に入力する手段
   と、 第２の電極又は第１の電極から出力されるスペクトル拡
   散復調された信号に基づき、データを再生する手段と、 を備えることを特徴とするスペクトル拡散通信装置。
6. 【請求項６】 スペクトル拡散変調された信号を送信す
   る請求項３又は５記載のスペクトル拡散通信装置と、 スペクトル拡散変調された信号を受信する請求項４又は
   ５記載のスペクトル拡散通信装置と、 を有することを特徴とするスペクトル拡散通信システ
   ム。
7. 【請求項７】 第１の電極から送波された弾性表面波が
   第２の電極によって受波された場合に、第１の電極を励
   振した電気信号に施されているスペクトル拡散変調が復
   調されて第２の電極から電気信号として出力されるよ
   う、第１の電極及び第２の電極のパターン及び両者の配
   置間隔を定め、 第３の電極から送波された弾性表面波が第１の電極によ
   って受波された場合に、第３の電極を励振した電気信号
   にスペクトル拡散変調を施した信号が第１の電極から電
   気信号として出力されるよう、第３の電極のパターン及
   び第１の電極に対する配置間隔を定め、 その表面において弾性表面波を伝搬可能な圧電基板の当
   該表面に、第１の電極を定められたパターンで形成し、 第１の電極から弾性表面波を送波する場合にこの弾性表
   面波が伝搬する２個の方向それぞれに、定められた配置
   間隔だけ第１の電極から間隔してかつ定められたパター
   ンで第２の電極及び第３の電極を配置することにより、 単一の圧電基板の表面にスペクトル拡散変調器及びスペ
   クトル拡散復調器を構成すると共に、スペクトル拡散変
   調器の出力電極及びスペクトル拡散復調器の入力電極を
   第１の電極として兼用構成したことを特徴とするＳＡＷ
   スペクトル拡散変復調器の構成方法。
8. 【請求項８】 第１の電極から送波された弾性表面波が
   第２の電極によって受波された場合に、第１の電極を励
   振した電気信号に施されているスペクトル拡散変調が復
   調されて第２の電極から電気信号として出力されるよ
   う、第１の電極及び第２の電極のパターン及び両者の配
   置間隔を定め、 第１の電極から送波された弾性表面波が第３の電極によ
   って受波された場合に、第１の電極を励振した電気信号
   にスペクトル拡散変調を施した信号が第３の電極から電
   気信号として出力されるよう、第３の電極のパターン及
   び第１の電極に対する配置間隔を定め、 その表面において弾性表面波を伝搬可能な圧電基板の当
   該表面に、第１の電極を定められたパターンで形成し、 第１の電極から弾性表面波を送波する場合にこの弾性表
   面波が伝搬する２個の方向それぞれに、定められた配置
   間隔だけ第１の電極から間隔してかつ定められたパター
   ンで第２の電極及び第３の電極を配置することにより、 単一の圧電基板の表面にスペクトル拡散変調器及びスペ
   クトル拡散復調器を構成すると共に、スペクトル拡散変
   調器の入力電極及びスペクトル拡散復調器の入力電極を
   第１の電極として兼用構成したことを特徴とするＳＡＷ
   スペクトル拡散変復調器の構成方法。
9. 【請求項９】 第２の電極から送波された弾性表面波が
   第１の電極によって受波された場合に、第２の電極を励
   振した電気信号に施されているスペクトル拡散変調が復
   調されて第１の電極から電気信号として出力されるよ
   う、第１の電極及び第２の電極のパターン及び両者の配
   置間隔を定め、 第３の電極から送波された弾性表面波が第１の電極によ
   って受波された場合に、第３の電極を励振した電気信号
   にスペクトル拡散変調を施した信号が第１の電極から電
   気信号として出力されるよう、第３の電極のパターン及
   び第１の電極に対する配置間隔を定め、 その表面において弾性表面波を伝搬可能な圧電基板の当
   該表面に、第１の電極を定められたパターンで形成し、 第１の電極から弾性表面波を送波する場合にこの弾性表
   面波が伝搬する２個の方向それぞれに、定められた配置
   間隔だけ第１の電極から間隔してかつ定められたパター
   ンで第２の電極及び第３の電極を配置することにより、 単一の圧電基板の表面にスペクトル拡散変調器及びスペ
   クトル拡散復調器を構成すると共に、スペクトル拡散変
   調器の出力電極及びスペクトル拡散復調器の出力電極を
   第１の電極として兼用構成したことを特徴とするＳＡＷ
   スペクトル拡散変復調器の構成方法。
10. 【請求項１０】 第２の電極から送波された弾性表面波
    が第１の電極によって受波された場合に、第２の電極を
    励振した電気信号に施されているスペクトル拡散変調が
    復調されて第１の電極から電気信号として出力されるよ
    う、第１の電極及び第２の電極のパターン及び両者の配
    置間隔を定め、 第１の電極から送波された弾性表面波が第３の電極によ
    って受波された場合に、第１の電極を励振した電気信号
    にスペクトル拡散変調を施した信号が第３の電極から電
    気信号として出力されるよう、第３の電極のパターン及
    び第１の電極に対する配置間隔を定め、 その表面において弾性表面波を伝搬可能な圧電基板の当
    該表面に、第１の電極を定められたパターンで形成し、 第１の電極から弾性表面波を送波する場合にこの弾性表
    面波が伝搬する２個の方向それぞれに、定められた配置
    間隔だけ第１の電極から間隔してかつ定められたパター
    ンで第２の電極及び第３の電極を配置することにより、 単一の圧電基板の表面にスペクトル拡散変調器及びスペ
    クトル拡散復調器を構成すると共に、スペクトル拡散変
    調器の入力電極及びスペクトル拡散復調器の出力電極を
    第１の電極として兼用構成したことを特徴とするＳＡＷ
    スペクトル拡散変復調器の構成方法。