説明

SAWチャープZ変換器

【課題】
移動体通信分野での使用できるSAWチャープZ変換器を実現すること。
【解決手段】
本発明のチャープZ変換器は、圧電体基板の一方の主面にコリレータとして機能するダウンチャープSAW分散型遅延線を他方の主面にチャープ信号発生用分散型遅延線として機能する二つのアップチャープSAW分散型遅延線を配置し、これらのSAWコリレータとSAW分散型遅延線からの各々の出力信号を混合器にミキシングしてチャープZ変換器を構成してなる。
【効果】 以上のとおり、本発明のSAWチャープZ変換器は、レーダ分野に限定されることもなく、しかもチャープ信号処理によるFDM/TDM変換は衛星通信や無線基地局などの多数の端末局からの信号処理や測位に応用でき、その工業的価値は極めて高い。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、弾性表面波をもちいてフリーエ変換を行うための目的で一枚の圧電基板の対向する一方主面と他方主面にSAW分散型遅延線を形成しミキサと組合せて、移動体通信分野の信号処理や測位に応用できるチャープZ変換器を実現するSAWチャープZ変換器に関する。
【背景技術】
【0002】
弾性表面波をもちいてフリーエ変換を行うためのチャープフィルタを用いる方法は高速で機能性にも優れている。チャープフィルタとは周波数により遅延時間が異なる分散型遅延線のことで、その構成は、可変ピッチをもったすだれ状電極によるものと、可変ピッチの反射格子によるRAC型(Refective Array Compressor)が使われている。非特許文献1と非特許文献2には、SAWチャープZ変換器が示されている。
【0003】
【非特許文献1】テレビジョン学会誌、Vol.36,No.6,P498(1982)
【非特許文献2】日本音響学会誌、36巻1号、P29(1980)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来のSAWチャープZ変換器では、複数のSAW分散型遅延線とミキサを組合せ、それぞれ所定の結線を行ってSAWチャープZ変換器を構成することから、複数個の分散型遅延線からなり必然的にSAWチャープZ変換器の占有面積は大きくならざるを得ない。
また、SAWチャープフィルタに使用される圧電材料であるBi12GeO20基板は、130ppm/℃の温度係数を有するが、弾性表面波の伝搬速度は1620m/sとLiNbO基板の3992m/sの半分であることからサイズは約半分でSAWチャープフィルタが実現できる。SAWチャープZ変換器を移動体通信分野で使用するには、厳しい位相制御を要求されることになる。このため、同一圧電基板上にSAWチャープフィルタからなるSAWチャープZ変換器を構成することは温度特性からは望ましい。
【0005】
本発明は、弾性表面波をもちいてフリーエ変換を行うための目的で一枚の圧電基板の対向する一方の主面にコリレータとして機能するSAW分散型遅延線と他方の主面にSAW分散型遅延線を形成し、その出力をミキシングして、信号処理用チャープZ変換器を実現するSAWチャープZ変換器に関する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のチャープZ変換器は、圧電体基板の一方の主面にコリレータとして機能するダウンチャープSAW分散型遅延線を他方の主面にチャープ信号発生用分散型遅延線として機能する二つのアップチャープSAW分散型遅延線を配置し、これらのSAWコリレータとSAW分散型遅延線からの各々の出力信号を混合器にミキシングしてチャープZ変換器を構成してなる。
【0007】
圧電基板のSAWコリレータとSAW分散型遅延線からなるSAWチャープZ変換器は、帯域幅Bと遅延時間Tの積であるBTが100以下の対向型の傾斜構造の可変ピッチをもったすだれ状電極でも、BT積が100以上のRACタイプのものでもSAWチャープZ変換器を構成できる。
【発明の効果】
【0008】
以上説明したように本発明のSAWチャープZ変換器は、一枚の圧電体基板の一方の主面にコリレータとして機能するSAW分散型遅延線を他方の主面にチャープ信号発生用分散型遅延線として機能する二つのSAW分散型遅延線を配置し、これらのSAWコリレータとSAW分散型遅延線からの各々の出力信号を混合器にミキシングしてチャープZ変換器を構成することでコンパクトなSAWチャープZ変換器を実現することができる。本発明のSAWチャープZ変換器は、レーダ分野に限定されることなく、チャープ信号処理によるFDM/TDM変換に使用すると衛星通信や無線基地局などの多数の端末局からの信号処理や測位に応用でき、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チャープZ変換器は、圧電体基板の一方の主面にコリレータとして機能するSAW分散型遅延線を他方の主面にチャープ信号発生用分散型遅延線として機能する二つのSAW分散型遅延線を配置しこれらのSAWコリレータとSAW分散型遅延線からの各々の出力信号を二つの混合器にミキシングしてチャープZ変換器を構成してなる。
【実施例1】
【0010】
以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。図1は、上段は本発明のSAWチャープZ変換器を形成する中心周波数90MHzで帯域幅20MHz、遅延時間40μsのダウンチャープSAW分散型遅延線からなるSAWコリレータをBi12GeO20基板の一方の主面に配置してなる。中段は本発明を構成する中心周波数90MHzで帯域幅10MHz、遅延時間20μsのアップチャープ性能を有する二つのSAW分散型遅延線をBi12GeO20基板の他方の主面に配置してなる。下段は本発明の構成するチャープZ変換器のBi12GeO20基板の断面図である。Bi12GeO20基板100の一方の主面に設けられているRAC型のSAW分散型遅延線である。交差指状電極103から発射された弾性表面は45°に配置された分散型金属反射格子105で反射され、対向する位置に配置された分散型金属反射格子106で反射され交差状電極104で受信され、ダウンチャープ特性を有するSAWコリレータとして動作する。中段のアップチャープ性能を有する二つSAW分散型遅延線はBi12GeO20基板100の他方の主面102に設けられている。図中の左側のSAW分散型遅延線は、交差指状電極107から発射された弾性表面が45°に配置された分散型金属反射格子109で反射され、対向する位置に配置された分散型金属反射格子110反射され交差指状電極108で受信され、アップチャープ特性を有するSAW分散型遅延線として動作する。図中の右側のSAW分散型遅延線は、交差状電極111から発射された弾性表面が45°に配置された分散型金属反射格子113で反射され、対向する位置に配置された分散型金属反射格子114反射され交差指状電極112で受信され、アップチャープ特性を有するSAW分散型遅延線として動作する。左右の分散型反射格子からの弾性表面波の漏れによる相互干渉を避けるため音響吸収層115が形成されている。SAWコリレータの入力部103と出力部104は、二つのアップチャープ特性を有するSAW分散型遅延線の出力部とともに二つダブルバランス型ミキサに接続され、SAWチャープZ変換器を構成する。Bi12GeO20基板100の表101と裏102にSAW分散型遅延線が形成されている。チップサイズは38mm×10mm×1mmでBi12GeO20基板100の表101と裏102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。交差指状電極と分散型金属反射格子は耐電力性を配慮し、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150nmである。
【0011】
図2は、本発明のチャープZ変換器の構成である。SAW分散型遅延線200はコリレータとして動作するダウンチャープ特性を有するSAW分散型遅延線であり、アップチャープ特性を有するSAW分散型遅延線201、202は各々の出力をダブルバランス型ミキサ203、204にミキシングしてSAWチャープZ変換器を構成している。SAW分散型遅延線202がアップチャープSAW分散型遅延線であることでチャープZ変換による位相情報を得ることができるため、タイミングの同期補正が可能となる。アップチャープSAW分散型遅延線は帯域幅と遅延時間は、ダウンチャープSAW分散型遅延線200の半分の値であるが、チープ率は同じである。ダブルバランス型ミキサは、SAWチャープZ変換器がGHzでの動作ではMMICの薄膜構造のダブルバランス型ミキサが使用できるので、SAWチャープZ変換器の超小型化に寄与できる。
【0012】
図3は、本発明の他のチャープZ変換器の構成である。SAW分散型遅延線300はコリレータとして動作するダウンチャープ特性を有するSAW分散型遅延線であり、アップチャープ特性を有するSAW分散型遅延線301、302で各々の出力をダブルバランス型ミキサ303にミキシングしてSAWチャープZ変換器を構成している。SAW分散型遅延線302がアップチャープSAW分散型遅延線であることでチャープZ変換による位相情報を得ることができるため、タイミングの同期補正が可能となる。アップチャープSAW分散型遅延線は帯域幅と遅延時間は、ダウンチャープSAW分散型遅延線300の半分の値であるが、チープ率は同じである。この回路構成では、ダブルバランス型ミキサは1個ですむ。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明のSAWチャープZ変換器を形成する圧電基板の対向する両主面に設けられた分散型遅延線の基本図である。
【図2】本発明のSAWチャープZ変換器の構成図である。
【図3】本発明の他のSAWチャープZ変換器の構成図である。
【符号の説明】
【0014】
100 圧電基板
101 圧電基板の表面
102 圧電基板の裏面
103 交差指状電極
104 交差指状電極
105 格子型金属反射格子
106 格子型金属反射格子
107 交差指状電極
108 交差指状電極
109 格子型金属反射格子
110 格子型金属反射格子
111 交差指状電極
112 交差指状電極
113 格子型金属反射格子
114 格子型金属反射格子
115 音響吸収体
200 ダウンチャープSAWチャープフィルタ
201 アップチャープSAWチャープフィルタ
202 アップチャープSAWチャープフィルタ
203 ダブルバランス型ミキサ
204 ダブルバランス型ミキサ
300 ダウンチャープSAWチャープフィルタ
301 アップチャープSAWチャープフィルタ
302 アップチャープSAWチャープフィルタ
303 ダブルバランス型ミキサ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧電体基板の一方主面と他方主面にSAW分散型遅延線を配置してなるSAWチャープZ変換器において、一方の主面にコリレータとして機能するSAW分散型遅延線を他方の主面にチャープ信号発生用分散型遅延線として機能する二つのSAW分散型遅延線を配置し前記SAW分散型遅延線からの各々の出力信号を混合器にミキシングしてチャープZ変換器を構成してなることを特徴とするSAWチャープZ変換器。
【請求項2】
混合器がダブルバランス型ミキサであることを特徴とする請求項1記載のSAWチャープZ変換器。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2010−60405(P2010−60405A)
【公開日】平成22年3月18日(2010.3.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−225614(P2008−225614)
【出願日】平成20年9月3日(2008.9.3)
【特許番号】特許第4320454号(P4320454)
【特許公報発行日】平成21年8月26日(2009.8.26)
【出願人】(595141982)
【Fターム(参考)】