专利名称：声表面波程控相关器的制作方法
技术领域：
本发明涉及声学技术中的一种声表面波程控相关器。
背景技术：
声表面波相关器用来对直接序列扩频信号进行快速的匹配滤波处理，常规的声表面波相关器如附图1所示，它是由压电基片上的输入换能器1和输出换能器构成，其中输出换能器的不同位置的叉指有2和3两种不同的连接方式，分别对应数字信号1和0。因此由叉指的不同的连接方式而形成一组编码。当扩频信号的编码和声表面波相关器的编码完全相同时，就可以完成编码的相关卷积运算。
但是，常规的声表面波相关器由于编码固定，只能对一种编码的扩频信号进行匹配处理，当扩频信号的编码改变时，它就无能为力了。而目前的军事通信由于保密性的要求，其扩频信号的编码随时在改变，因此要求声表面波相关器的编码也能相应地改变。
发明内容
为了克服常规声表面波相关器编码固定的不足，本发明提供一种表面波程控相关器，该器件可以根据需要，随时地任意改变叉指的编码。
为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是一种声表面波程控相关器，其结构包括声表面波抽头延迟线、控制器和信号合成器，所述声表面波抽头延迟线的输入端用于输入扩频信号，其输出端设置有多组带有叉指的抽头，且每组抽头均与控制器相连接；所述控制器用于输入本地参考码，并产生相应编码信号输出到声表面波抽头延迟线的抽头上，从而对声表面波抽头延迟线内抽头的叉指进行编码；所述信号合成器与控制器相连接，所述扩频信号在声表面波抽头延迟线内的叉指上产生的相位调制信号经控制器输出到信号合成器，所述信号合成器产生并输出码型与编码相同的扩频信号的相关峰。
所述控制器可以由寄存器阵列、锁存器阵列、射频开关阵列和射频开关驱动器构成，所述寄存器阵列的数据输入端输入本地参考码，所述锁存器阵列锁存来自寄存器阵列的数据，并通过射频开关驱动器接通射频开关阵列，从而输出编码信号。
所述寄存器阵列可以为32位串行移位寄存器，所述锁存器阵列为32位锁存器，所述射频开关驱动器为32位双电平驱动器，所述射频开关阵列为32位桥式二极管单刀双掷开关，它们通过二次集成在陶瓷基片上。
所述声表面波抽头延迟线可以制作在声表面波压电基片上，并包括输入换能器和32个抽头，其输入端为输入换能器的输入端，所述输入换能器和抽头之间设置有金属屏蔽条。
所述各抽头之间距离即抽头阵列的周期可以等于输入换能器的长度。
所述输入换能器可以由若干对均匀分布在声表面波压电基片上的不加权叉指换能器构成。
所述声表面波压电基片可以采用一阶温度系数为零的ST切X向传播的石英晶片，其膜厚的设计值为1800。
其结构还可以包括匹配器，所述匹配器与声表面波抽头延迟线的输入换能器连接。
所述本地参考码可以采用32位M序列，所述扩频信号采用在输入声表面波抽头延迟线前已被时间反序的码序列调制过的BPSK信号。
所述信号合成器可以为可根据抽头的极性对信号进行反向求和的差分求和电路。
在上述技术方案中，本发明由于将微电子电路技术和声表面波技术有效结合，用微电子数字可编程电路和开关阵列电路控制声表面波抽头延迟线的每个抽头，用声表面波抽头延迟线进行扩频信号的存储、相关，从而实现了声表面波程控相关器的功能，又具有快速可编程能力。使用该器件后，系统可以根据某种算法随时改变扩频码，使得系统的保密性大大提高，同时系统的复杂性、功耗等都大大降低。
附图1为现有技术中声表面波相关器的结构原理图；附图2为本发明声表面波程控相关器的结构原理图；附图3为本发明声表面波程控相关器的控制器的电路原理方框图；附图4为本发明声表面波程控相关器的声表面波抽头延迟线的结构原理图。
具体实施例方式
下面将结合说明书附图及具体实施例对本发明声表面波程控相关器作进一步详细说明。
参考附图2，一种声表面波程控相关器，由声表面波抽头延迟线、控制器、信号合成器和匹配器构成。所述声表面波抽头延迟线的输入端用于输入扩频信号，其输出端设置有多组带有叉指的抽头，且每组抽头均与控制器相连接；所述控制器用于输入本地参考码，并产生相应编码信号输出到声表面波抽头延迟线的抽头上，从而对声表面波抽头延迟线内抽头的叉指进行编码；所述信号合成器与控制器相连接，所述扩频信号在声表面波抽头延迟线内的叉指上产生的相位调制信号经控制器输出到信号合成器，所述信号合成器产生并输出码型与编码相同的扩频信号的相关峰。
参考附图2、4，所述控制器由寄存器阵列、锁存器阵列、射频开关阵列和射频开关驱动器构成，所述寄存器阵列的数据输入端输入本地参考码，所述锁存器阵列锁存来自寄存器阵列的数据，并通过射频开关驱动器接通射频开关阵列，从而输出编码信号。
所述匹配器与声表面波抽头延迟线的输入换能器连接，用于匹配用户端阻抗。所述信号合成器为可根据抽头的极性对信号进行反向求和的差分求和电路。
参考附图3，所述声表面波抽头延迟线制作在声表面波压电基片上，并包括输入换能器4。其输入端为输入换能器4的输入端，其输出端设置有多组带有叉指7的抽头6，且每组抽头6均与控制器中射频开关阵列相连接，使其信号相位由数字电路部分控制。所述输入换能器4和抽头6之间设置有金属屏蔽条5，它接地后可减少输入换能器4对输出抽头6的直通干扰。
下面给出本发明的一个具体实施例。
一种声表面波程控相关器，其中心频率69.632MHz，工作温度范围-45℃～+85℃，输入本地参考码采用32位M序列，其速率为6MHz。选取的声表面波抽头延迟线由于温度范围的要求，其声表面波压电基片采用一阶温度系数为零的ST切X向传播的石英晶片，单面抛光，背面打毛。在抛光面经过清洗、镀膜、匀胶、光刻、腐蚀、去胶、划片、键合等声表面波工艺制作成器件，其膜厚的设计值为1800。其输入换能器4由17对叉指7构成，指宽由器件的中心频率决定。其抽头6共32个，每个抽头6带有1.5对叉指7，其孔径取为80λ，λ为波长。整个抽头6可以看成是一个横向滤波器，可以对每个抽头6可以单独进行幅度和相位的加权。各抽头6之间的延迟时间等于码元的宽度，即各抽头6之间的距离即抽头6阵列的周期等于输入换能器4的长度，如果此时令幅度加权的系数等于1，而相位加权因子等于0或π，那么就可以实现信号的双向编码和相关运算。这样制作出来的器件性能如下3dB带宽150KHz，插损25dB，主副瓣比与理论值之差1dB。
所述控制器由32位移位寄存器、32位锁存器、32位双电平驱动器和32位桥式二极管单刀双掷开关组成。其中，移位寄存器型号为CD54HC574(8位)，锁存器型号为CD54HC164(8位)，因此每种器件采用4片。射频开关阵列选取PIN二极管，型号为MA4P160，需用64片。整个ASIC电路由四级组成，每级的数字电路和模拟二极管开关阵列单独集成，采用SOS材料，由CMOS工艺制作。四级独立电路芯片通过二次集成在陶瓷基片上，再与声表面波抽头6延迟线相连。
所述扩频信号采用在输入声表面波抽头6延迟线前已被时间反序的码序列调制过的BPSK信号(Binary Phase Shift Keying二进制相移键控信号)。则，参考附图2、3，所述声表面波程控相关器的工作流程为一条32位的M序列在时序脉冲的支持下，串行移入移位寄存器。然后在锁存信号的允许下，并行锁存于锁存器阵列中，再通过射频开关驱动器，接通射频开关阵列，输出排列和输入码序列有一一对应的关系的编码信号至声表面波抽头6延迟线的抽头6上。来自发送端的已被时间反序的码序列调制过的BPSK信号进入声表面波抽头6延迟线的输入换能器4，转换成声表面波在压电基片表面传播，通过抽头6部分时，由于叉指7已经由编码信号进行编码，将产生对应的相位调制信号，当BPSK信号全部进入之后，通过射频开关阵列将相位调制信号输入信号合成器，进行差分求和后，输出此码序列的相关峰，而对其它不是同一码型的码序列则不会造成信号叠加产生相关峰，紧接着本地另一条码序列又可串行进入移位寄存器，等待着对应码序列调制的BPSK信号的到来，这样不断下去，声表面波程控相关器就能对快速变化的码序列进行相关检测。
权利要求
1.一种声表面波程控相关器，其特征在于其结构包括声表面波抽头延迟线、控制器和信号合成器，所述声表面波抽头延迟线的输入端用于输入扩频信号，其输出端设置有多组带有叉指的抽头，且每组抽头均与控制器相连接；所述控制器用于输入本地参考码，并产生相应编码信号输出到声表面波抽头延迟线的抽头上，从而对声表面波抽头延迟线内抽头的叉指进行编码；所述信号合成器与控制器相连接，所述扩频信号在声表面波抽头延迟线内的叉指上产生的相位调制信号经控制器输出到信号合成器，所述信号合成器产生并输出码型与编码相同的扩频信号的相关峰。
2.如权利要求1所述声表面波程控相关器，其特征在于所述控制器由寄存器阵列、锁存器阵列、射频开关阵列和射频开关驱动器构成，所述寄存器阵列的数据输入端输入本地参考码，所述锁存器阵列锁存来自寄存器阵列的数据，并通过射频开关驱动器接通射频开关阵列，从而输出编码信号。
3.如权利要求2所述声表面波程控相关器，其特征在于所述寄存器阵列为32位串行移位寄存器，所述锁存器阵列为32位锁存器，所述射频开关驱动器为32位双电平驱动器，所述射频开关阵列为32位桥式二极管单刀双掷开关，它们通过二次集成在陶瓷基片上。
4.如权利要求1、2或3所述声表面波程控相关器，其特征在于所述声表面波抽头延迟线制作在声表面波压电基片上，并包括输入换能器和32个抽头，其输入端为输入换能器的输入端，所述输入换能器和抽头之间设置有金属屏蔽条。
5.如权利要求4所述声表面波程控相关器，其特征在于所述各抽头之间距离即抽头阵列的周期等于输入换能器的长度。
6.如权利要求4所述声表面波程控相关器，其特征在于所述输入换能器由若干对均匀分布在声表面波压电基片上的不加权叉指换能器构成。
7.如权利要求4所述声表面波程控相关器，其特征在于所述声表面波压电基片采用一阶温度系数为零的ST切X向传播的石英晶片，其膜厚的设计值为1800。
8.如权利要求1所述声表面波程控相关器，其特征在于其结构还包括匹配器，所述匹配器与声表面波抽头延迟线的输入换能器连接。
9.如权利要求3所述声表面波程控相关器，其特征在于所述本地参考码采用32位M序列，所述扩频信号采用在输入声表面波抽头延迟线前已被时间反序的码序列调制过的BPSK信号。
10.如权利要求1所述声表面波程控相关器，其特征在于所述信号合成器为可根据抽头的极性对信号进行反向求和的差分求和电路。
全文摘要
本发明公开了一种声表面波程控相关器，其结构包括声表面波抽头延迟线、控制器和信号合成器，所述声表面波抽头延迟线的输入端用于输入扩频信号，其输出端设置有多组带有叉指的抽头，且每组抽头均与控制器相连接；所述控制器用于输入本地参考码，并产生相应编码信号输出到所述抽头上，从而对抽头的叉指进行编码；所述信号合成器与控制器相连接，所述扩频信号在叉指上产生的相位调制信号经控制器输出到信号合成器，从而产生并输出码型与编码相同的扩频信号的相关峰。本发明实现了声表面波程控相关器的功能，又具有快速可编程能力，可以根据某种算法随时改变扩频码，使得其保密性大大提高，同时也可降低结构复杂性和功耗。
文档编号H03H9/00GK1555131SQ20031011293
公开日2004年12月15日 申请日期2003年12月26日 优先权日2003年12月26日
发明者李继良, 黄歆 申请人:北京中科飞鸿科技有限公司