專利名稱：聲表面波程控相關(guān)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聲學(xué)技術(shù)中的一種聲表面波程控相關(guān)器。
背景技術(shù)：
聲表面波相關(guān)器用來對(duì)直接序列擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行快速的匹配濾波處理，常規(guī)的聲表面波相關(guān)器如附圖1所示，它是由壓電基片上的輸入換能器1和輸出換能器構(gòu)成，其中輸出換能器的不同位置的叉指有2和3兩種不同的連接方式，分別對(duì)應(yīng)數(shù)字信號(hào)1和0。因此由叉指的不同的連接方式而形成一組編碼。當(dāng)擴(kuò)頻信號(hào)的編碼和聲表面波相關(guān)器的編碼完全相同時(shí)，就可以完成編碼的相關(guān)卷積運(yùn)算。
但是，常規(guī)的聲表面波相關(guān)器由于編碼固定，只能對(duì)一種編碼的擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行匹配處理，當(dāng)擴(kuò)頻信號(hào)的編碼改變時(shí)，它就無能為力了。而目前的軍事通信由于保密性的要求，其擴(kuò)頻信號(hào)的編碼隨時(shí)在改變，因此要求聲表面波相關(guān)器的編碼也能相應(yīng)地改變。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服常規(guī)聲表面波相關(guān)器編碼固定的不足，本發(fā)明提供一種表面波程控相關(guān)器，該器件可以根據(jù)需要，隨時(shí)地任意改變叉指的編碼。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種聲表面波程控相關(guān)器，其結(jié)構(gòu)包括聲表面波抽頭延遲線、控制器和信號(hào)合成器，所述聲表面波抽頭延遲線的輸入端用于輸入擴(kuò)頻信號(hào)，其輸出端設(shè)置有多組帶有叉指的抽頭，且每組抽頭均與控制器相連接；所述控制器用于輸入本地參考碼，并產(chǎn)生相應(yīng)編碼信號(hào)輸出到聲表面波抽頭延遲線的抽頭上，從而對(duì)聲表面波抽頭延遲線內(nèi)抽頭的叉指進(jìn)行編碼；所述信號(hào)合成器與控制器相連接，所述擴(kuò)頻信號(hào)在聲表面波抽頭延遲線內(nèi)的叉指上產(chǎn)生的相位調(diào)制信號(hào)經(jīng)控制器輸出到信號(hào)合成器，所述信號(hào)合成器產(chǎn)生并輸出碼型與編碼相同的擴(kuò)頻信號(hào)的相關(guān)峰。
所述控制器可以由寄存器陣列、鎖存器陣列、射頻開關(guān)陣列和射頻開關(guān)驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成，所述寄存器陣列的數(shù)據(jù)輸入端輸入本地參考碼，所述鎖存器陣列鎖存來自寄存器陣列的數(shù)據(jù)，并通過射頻開關(guān)驅(qū)動(dòng)器接通射頻開關(guān)陣列，從而輸出編碼信號(hào)。
所述寄存器陣列可以為32位串行移位寄存器，所述鎖存器陣列為32位鎖存器，所述射頻開關(guān)驅(qū)動(dòng)器為32位雙電平驅(qū)動(dòng)器，所述射頻開關(guān)陣列為32位橋式二極管單刀雙擲開關(guān)，它們通過二次集成在陶瓷基片上。
所述聲表面波抽頭延遲線可以制作在聲表面波壓電基片上，并包括輸入換能器和32個(gè)抽頭，其輸入端為輸入換能器的輸入端，所述輸入換能器和抽頭之間設(shè)置有金屬屏蔽條。
所述各抽頭之間距離即抽頭陣列的周期可以等于輸入換能器的長(zhǎng)度。
所述輸入換能器可以由若干對(duì)均勻分布在聲表面波壓電基片上的不加權(quán)叉指換能器構(gòu)成。
所述聲表面波壓電基片可以采用一階溫度系數(shù)為零的ST切X向傳播的石英晶片，其膜厚的設(shè)計(jì)值為1800。
其結(jié)構(gòu)還可以包括匹配器，所述匹配器與聲表面波抽頭延遲線的輸入換能器連接。
所述本地參考碼可以采用32位M序列，所述擴(kuò)頻信號(hào)采用在輸入聲表面波抽頭延遲線前已被時(shí)間反序的碼序列調(diào)制過的BPSK信號(hào)。
所述信號(hào)合成器可以為可根據(jù)抽頭的極性對(duì)信號(hào)進(jìn)行反向求和的差分求和電路。
在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明由于將微電子電路技術(shù)和聲表面波技術(shù)有效結(jié)合，用微電子數(shù)字可編程電路和開關(guān)陣列電路控制聲表面波抽頭延遲線的每個(gè)抽頭，用聲表面波抽頭延遲線進(jìn)行擴(kuò)頻信號(hào)的存儲(chǔ)、相關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)了聲表面波程控相關(guān)器的功能，又具有快速可編程能力。使用該器件后，系統(tǒng)可以根據(jù)某種算法隨時(shí)改變擴(kuò)頻碼，使得系統(tǒng)的保密性大大提高，同時(shí)系統(tǒng)的復(fù)雜性、功耗等都大大降低。


附圖1為現(xiàn)有技術(shù)中聲表面波相關(guān)器的結(jié)構(gòu)原理圖；附圖2為本發(fā)明聲表面波程控相關(guān)器的結(jié)構(gòu)原理圖；附圖3為本發(fā)明聲表面波程控相關(guān)器的控制器的電路原理方框圖；附圖4為本發(fā)明聲表面波程控相關(guān)器的聲表面波抽頭延遲線的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合說明書附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明聲表面波程控相關(guān)器作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參考附圖2，一種聲表面波程控相關(guān)器，由聲表面波抽頭延遲線、控制器、信號(hào)合成器和匹配器構(gòu)成。所述聲表面波抽頭延遲線的輸入端用于輸入擴(kuò)頻信號(hào)，其輸出端設(shè)置有多組帶有叉指的抽頭，且每組抽頭均與控制器相連接；所述控制器用于輸入本地參考碼，并產(chǎn)生相應(yīng)編碼信號(hào)輸出到聲表面波抽頭延遲線的抽頭上，從而對(duì)聲表面波抽頭延遲線內(nèi)抽頭的叉指進(jìn)行編碼；所述信號(hào)合成器與控制器相連接，所述擴(kuò)頻信號(hào)在聲表面波抽頭延遲線內(nèi)的叉指上產(chǎn)生的相位調(diào)制信號(hào)經(jīng)控制器輸出到信號(hào)合成器，所述信號(hào)合成器產(chǎn)生并輸出碼型與編碼相同的擴(kuò)頻信號(hào)的相關(guān)峰。
參考附圖2、4，所述控制器由寄存器陣列、鎖存器陣列、射頻開關(guān)陣列和射頻開關(guān)驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成，所述寄存器陣列的數(shù)據(jù)輸入端輸入本地參考碼，所述鎖存器陣列鎖存來自寄存器陣列的數(shù)據(jù)，并通過射頻開關(guān)驅(qū)動(dòng)器接通射頻開關(guān)陣列，從而輸出編碼信號(hào)。
所述匹配器與聲表面波抽頭延遲線的輸入換能器連接，用于匹配用戶端阻抗。所述信號(hào)合成器為可根據(jù)抽頭的極性對(duì)信號(hào)進(jìn)行反向求和的差分求和電路。
參考附圖3，所述聲表面波抽頭延遲線制作在聲表面波壓電基片上，并包括輸入換能器4。其輸入端為輸入換能器4的輸入端，其輸出端設(shè)置有多組帶有叉指7的抽頭6，且每組抽頭6均與控制器中射頻開關(guān)陣列相連接，使其信號(hào)相位由數(shù)字電路部分控制。所述輸入換能器4和抽頭6之間設(shè)置有金屬屏蔽條5，它接地后可減少輸入換能器4對(duì)輸出抽頭6的直通干擾。
下面給出本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例。
一種聲表面波程控相關(guān)器，其中心頻率69.632MHz，工作溫度范圍-45℃～+85℃，輸入本地參考碼采用32位M序列，其速率為6MHz。選取的聲表面波抽頭延遲線由于溫度范圍的要求，其聲表面波壓電基片采用一階溫度系數(shù)為零的ST切X向傳播的石英晶片，單面拋光，背面打毛。在拋光面經(jīng)過清洗、鍍膜、勻膠、光刻、腐蝕、去膠、劃片、鍵合等聲表面波工藝制作成器件，其膜厚的設(shè)計(jì)值為1800。其輸入換能器4由17對(duì)叉指7構(gòu)成，指寬由器件的中心頻率決定。其抽頭6共32個(gè)，每個(gè)抽頭6帶有1.5對(duì)叉指7，其孔徑取為80λ，λ為波長(zhǎng)。整個(gè)抽頭6可以看成是一個(gè)橫向?yàn)V波器，可以對(duì)每個(gè)抽頭6可以單獨(dú)進(jìn)行幅度和相位的加權(quán)。各抽頭6之間的延遲時(shí)間等于碼元的寬度，即各抽頭6之間的距離即抽頭6陣列的周期等于輸入換能器4的長(zhǎng)度，如果此時(shí)令幅度加權(quán)的系數(shù)等于1，而相位加權(quán)因子等于0或π，那么就可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的雙向編碼和相關(guān)運(yùn)算。這樣制作出來的器件性能如下3dB帶寬150KHz，插損25dB，主副瓣比與理論值之差1dB。
所述控制器由32位移位寄存器、32位鎖存器、32位雙電平驅(qū)動(dòng)器和32位橋式二極管單刀雙擲開關(guān)組成。其中，移位寄存器型號(hào)為CD54HC574(8位)，鎖存器型號(hào)為CD54HC164(8位)，因此每種器件采用4片。射頻開關(guān)陣列選取PIN二極管，型號(hào)為MA4P160，需用64片。整個(gè)ASIC電路由四級(jí)組成，每級(jí)的數(shù)字電路和模擬二極管開關(guān)陣列單獨(dú)集成，采用SOS材料，由CMOS工藝制作。四級(jí)獨(dú)立電路芯片通過二次集成在陶瓷基片上，再與聲表面波抽頭6延遲線相連。
所述擴(kuò)頻信號(hào)采用在輸入聲表面波抽頭6延遲線前已被時(shí)間反序的碼序列調(diào)制過的BPSK信號(hào)(Binary Phase Shift Keying二進(jìn)制相移鍵控信號(hào))。則，參考附圖2、3，所述聲表面波程控相關(guān)器的工作流程為一條32位的M序列在時(shí)序脈沖的支持下，串行移入移位寄存器。然后在鎖存信號(hào)的允許下，并行鎖存于鎖存器陣列中，再通過射頻開關(guān)驅(qū)動(dòng)器，接通射頻開關(guān)陣列，輸出排列和輸入碼序列有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系的編碼信號(hào)至聲表面波抽頭6延遲線的抽頭6上。來自發(fā)送端的已被時(shí)間反序的碼序列調(diào)制過的BPSK信號(hào)進(jìn)入聲表面波抽頭6延遲線的輸入換能器4，轉(zhuǎn)換成聲表面波在壓電基片表面?zhèn)鞑?，通過抽頭6部分時(shí)，由于叉指7已經(jīng)由編碼信號(hào)進(jìn)行編碼，將產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的相位調(diào)制信號(hào)，當(dāng)BPSK信號(hào)全部進(jìn)入之后，通過射頻開關(guān)陣列將相位調(diào)制信號(hào)輸入信號(hào)合成器，進(jìn)行差分求和后，輸出此碼序列的相關(guān)峰，而對(duì)其它不是同一碼型的碼序列則不會(huì)造成信號(hào)疊加產(chǎn)生相關(guān)峰，緊接著本地另一條碼序列又可串行進(jìn)入移位寄存器，等待著對(duì)應(yīng)碼序列調(diào)制的BPSK信號(hào)的到來，這樣不斷下去，聲表面波程控相關(guān)器就能對(duì)快速變化的碼序列進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)。
權(quán)利要求
1.一種聲表面波程控相關(guān)器，其特征在于其結(jié)構(gòu)包括聲表面波抽頭延遲線、控制器和信號(hào)合成器，所述聲表面波抽頭延遲線的輸入端用于輸入擴(kuò)頻信號(hào)，其輸出端設(shè)置有多組帶有叉指的抽頭，且每組抽頭均與控制器相連接；所述控制器用于輸入本地參考碼，并產(chǎn)生相應(yīng)編碼信號(hào)輸出到聲表面波抽頭延遲線的抽頭上，從而對(duì)聲表面波抽頭延遲線內(nèi)抽頭的叉指進(jìn)行編碼；所述信號(hào)合成器與控制器相連接，所述擴(kuò)頻信號(hào)在聲表面波抽頭延遲線內(nèi)的叉指上產(chǎn)生的相位調(diào)制信號(hào)經(jīng)控制器輸出到信號(hào)合成器，所述信號(hào)合成器產(chǎn)生并輸出碼型與編碼相同的擴(kuò)頻信號(hào)的相關(guān)峰。
2.如權(quán)利要求1所述聲表面波程控相關(guān)器，其特征在于所述控制器由寄存器陣列、鎖存器陣列、射頻開關(guān)陣列和射頻開關(guān)驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成，所述寄存器陣列的數(shù)據(jù)輸入端輸入本地參考碼，所述鎖存器陣列鎖存來自寄存器陣列的數(shù)據(jù)，并通過射頻開關(guān)驅(qū)動(dòng)器接通射頻開關(guān)陣列，從而輸出編碼信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述聲表面波程控相關(guān)器，其特征在于所述寄存器陣列為32位串行移位寄存器，所述鎖存器陣列為32位鎖存器，所述射頻開關(guān)驅(qū)動(dòng)器為32位雙電平驅(qū)動(dòng)器，所述射頻開關(guān)陣列為32位橋式二極管單刀雙擲開關(guān)，它們通過二次集成在陶瓷基片上。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述聲表面波程控相關(guān)器，其特征在于所述聲表面波抽頭延遲線制作在聲表面波壓電基片上，并包括輸入換能器和32個(gè)抽頭，其輸入端為輸入換能器的輸入端，所述輸入換能器和抽頭之間設(shè)置有金屬屏蔽條。
5.如權(quán)利要求4所述聲表面波程控相關(guān)器，其特征在于所述各抽頭之間距離即抽頭陣列的周期等于輸入換能器的長(zhǎng)度。
6.如權(quán)利要求4所述聲表面波程控相關(guān)器，其特征在于所述輸入換能器由若干對(duì)均勻分布在聲表面波壓電基片上的不加權(quán)叉指換能器構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求4所述聲表面波程控相關(guān)器，其特征在于所述聲表面波壓電基片采用一階溫度系數(shù)為零的ST切X向傳播的石英晶片，其膜厚的設(shè)計(jì)值為1800。
8.如權(quán)利要求1所述聲表面波程控相關(guān)器，其特征在于其結(jié)構(gòu)還包括匹配器，所述匹配器與聲表面波抽頭延遲線的輸入換能器連接。
9.如權(quán)利要求3所述聲表面波程控相關(guān)器，其特征在于所述本地參考碼采用32位M序列，所述擴(kuò)頻信號(hào)采用在輸入聲表面波抽頭延遲線前已被時(shí)間反序的碼序列調(diào)制過的BPSK信號(hào)。
10.如權(quán)利要求1所述聲表面波程控相關(guān)器，其特征在于所述信號(hào)合成器為可根據(jù)抽頭的極性對(duì)信號(hào)進(jìn)行反向求和的差分求和電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聲表面波程控相關(guān)器，其結(jié)構(gòu)包括聲表面波抽頭延遲線、控制器和信號(hào)合成器，所述聲表面波抽頭延遲線的輸入端用于輸入擴(kuò)頻信號(hào)，其輸出端設(shè)置有多組帶有叉指的抽頭，且每組抽頭均與控制器相連接；所述控制器用于輸入本地參考碼，并產(chǎn)生相應(yīng)編碼信號(hào)輸出到所述抽頭上，從而對(duì)抽頭的叉指進(jìn)行編碼；所述信號(hào)合成器與控制器相連接，所述擴(kuò)頻信號(hào)在叉指上產(chǎn)生的相位調(diào)制信號(hào)經(jīng)控制器輸出到信號(hào)合成器，從而產(chǎn)生并輸出碼型與編碼相同的擴(kuò)頻信號(hào)的相關(guān)峰。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了聲表面波程控相關(guān)器的功能，又具有快速可編程能力，可以根據(jù)某種算法隨時(shí)改變擴(kuò)頻碼，使得其保密性大大提高，同時(shí)也可降低結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和功耗。
文檔編號(hào)H03H9/00GK1555131SQ20031011293
公開日2004年12月15日 申請(qǐng)日期2003年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月26日
發(fā)明者李繼良, 黃歆 申請(qǐng)人:北京中科飛鴻科技有限公司