CN102326330B - Saw滤波器 - Google Patents

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Abstract

为了对频带相同的两个彼此相邻的信道进行滤波，本发明建议使用带有两个通带(PB1、PB2)的SAW滤波器，所述SAW滤波器能够通过四个DMS轨道(DMS1-DMS4)的相应连接获得。各个DMS轨道的设计参数这样调整，使得两个DMS轨道的每两个主谐振(H1-H6)相加成一个通带并且由每两个DMS轨道构成的部分滤波器的寄生谐振(N1-N6)(TF1-TF2)在频率相同情况下与其他的部分滤波器的主谐振重合。

Description

SAW滤波器
技术领域
世界范围内，低输出功率和有效距离的传输系统在不同的频带上工作。在欧洲，其、例如ISM频带(工业科学医学)围绕433.92MHz并且短距离装置(SRD)频带在869MHz和870MHz之间。与此相反，在美国许多情况下使用围绕915MHz的相当宽的频带和ISM频带。另外的频带尤其有围绕315MHz的和围绕390MHz的。
背景技术
许多应用，例如对于例如轮胎压力测量系统(TPMS)或远程无钥匙进入(RKE)的遥测技术能够在那里的频带上无需许可证地运行。然而，相应仪器的一些生产商经常仅使用窄带的频率范围，所述频率范围专门用于相应的应用。
对于这种窄的频率范围，能够使用带有窄带滤波器的接收器，例如基于石英滤波器的接收器。如果例如当前在机动车中使用了多个如下应用，所述应用利用了所述频带的彼此离得很近、但不同的信道，因此，对于这些应用中的每个应用可能需要合适的接收滤波器，对于各个信道，所述接收滤波器又设计成是相应地窄带的。然后能够使用开关来分离信道。
然而，如果想要在接收器中省去开关，则需要有前端滤波器，所述前端滤波器的通带覆盖了所有所期望的信道。由于各个信道的带宽以及需要注意的容差可能需要如下接收滤波器，所述接收滤波器的带宽利用石英滤波器不能够实现或仅能够以特性差的方式实现。基于石英的SAW滤波器的阻抗随着增大的带宽而增加，其中，适配稳定性也经受较高阻抗的影响。
发明内容
因此，本发明的目的是给出一种滤波器，借助所述滤波器能够接收至少两个彼此离得很近的窄带信道并且所述滤波器具有高的阻带抑制。
该目的利用根据权利要求1所述的滤波器实现。有利的构造从其他权利要求出发。
本发明给出一种新型的滤波器方案并且为所期望的频率范围提供的不是宽带的滤波器，而是提供带有两个彼此分开的优化通带范围(Durchlassbereich)的滤波器。两个通带范围的特征在于低的插入衰减(Einfuegedaempfung)并且此外具有直到阻带的陡的边缘。在两个通带范围之间，也就是说对于不属于两个信道的频率，此外实现阻带衰减，所述阻带衰减借助两个信道的增加的距离达到更高的值。
这种双信道滤波器经由四个DMS轨道的电连接实现。所述DMS轨道的每两个DMS轨道反向并联成部分滤波器。在此，其中每个部分滤波器利用已知的用于拓宽在低耦合的衬底上的DMS滤波器的通带的方案。每个部分滤波器的两个DMS轨道分别具有两个主谐振，所述主谐振在轨道间彼此这样相对移动，使得第一轨道的高的主谐振与第二轨道的低的主谐振重叠。这两个轨道的反向并联为共同的主谐振范围内的信号引起相位校正(phasenkorrkt)的重叠。
当前，这种已知的部分滤波器能够拓宽到特定的带宽，然而超过该带宽会出故障，因为所述部分滤波器否则可能产生太高的阻抗，并且在阻带内的抑制可能太差。两个这种部分滤波器的简单连接通常也会导致令人不满意的电气性能，因为每个轨道除了两个主谐振外还具有大量另外的模式，所述模式分别处于相应的主谐振的下面。通常，这些用于由两个轨道组成的部分滤波器的模式不会有干扰，因为它们处于滤波器抑制带(Filterstoppband)中并且仅减少滤波器的附近范围的抑制。然而，如果当前分开两个部分滤波器的谐振频率直到达到所期望的带覆盖范围或较大的滤波器带宽，则一个部分滤波器的这些寄生模式能够处于另一部分滤波器的通带内并且在那里导致通带中的陷落并且由此导致高的插入衰减以及波状的通带。两者都是令人不满意的。
本发明现在避免了这些，其方式是通过调整所述两个部分滤波器中每个部分滤波器的寄生模式和主模式之间的距离，使得寄生模式在通带的给定的偏移情况下分别设置成与相应的另一部分滤波器的主谐振相位相同。由此获得如下滤波器，所述滤波器具有带有低的插入衰减的两个通带并且在适配后具有平滑的通带。通常，部分滤波器的干扰的寄生模式当前处于分别相邻的通带中并且在那里因为相位校正地重叠而不再导致传输的失真。
对于按照本发明的滤波器能够使用任意的DMS轨道，只要所述DMS轨道具有对于DMS滤波器典型的两个主谐振。四个彼此连接的DMS轨道能够在带有低的耦合常数的共同衬底上构成，以及尤其是在石英上构成。低的耦合常数确保了通带的陡的边缘。
按照本发明的滤波器能够具有如下通带宽度，所述通带宽度与两个通带的带间隙处于相同的数量级。对于彼此较紧密布置的通带，每个部分滤波器的可获得的带宽会减少，而对于彼此较宽地分开的通带插入衰减又会恶化。因此，该滤波器尤其是能够用于两个窄带的信道，所述信道共用相同的频带并且大约彼此具有与所述通带宽度相应的距离。
每个DMS轨道至少具有两个设置在两个反射器之间的叉指式换能器。至少各一个叉指式换能器与输入端相连接并且至少一个另外的换能器与滤波器的输出端相连接。取决于叉指换能器到反射器的距离和叉指换能器彼此间的距离，在每个DMS轨道中构成至少两个谐振腔，在所述谐振腔内能够分别构成静止的波且因此能够产生DMS轨道各自的谐振。
但是，在每个DMS轨道中也形成寄生谐振，所述寄生谐振能够归因于寄生模式，所述寄生模式在谐振腔内是能够振荡的或能够传播的。按照本发明，寄生模式的影响和尤其是主模式和寄生模式的距离的影响通过合适地选择每个叉指换能器的电极指条(Elektrodenfinger)数目以及与此匹配地调整叉指换能器和反射器之间的距离和/或叉指换能器彼此之间的距离来实现。仅仅通过这些参数的变化能够将部分滤波器的寄生模式恰好移到相邻的部分滤波器的主谐振的频率上。每个DMS轨道的其余设计参数保持不受其影响并且能够独立地优化。
原则上可能的是，每个部分滤波器的两个DMS轨道构成为同种类型并且仅具有一个相应的不同的电极指条距离或一个不同的指条周期，以便实现这两个DMS轨道之间的所期望的频率偏移。这例如能够仅通过DMS轨道的定标进行。然而也可能的是，由于特殊的优化要求，部分滤波器的两个DMS轨道彼此显著不同。
这对于能够彼此相同、类似或不同地构成的两个部分滤波器同样适用。在任何情况下原则上可能的是：构成带有四个几乎相同、然而频率偏移的DMS轨道的按照本发明的双信道滤波器。
各个DMS轨道之间的区别能够尤其是叉指式换能器的电极指条的数目、换能器和反射器之间的距离且尤其是叉指式换能器的数目。其余的参数优选在所有的DMS轨道上保持恒定，因为它们是对于滤波器的其他重要特性经过优化的并且不需要为了调整寄生模式和主模式的所期望的谐振距离而改变。这些在整个滤波器上保持相同的特性尤其是敷金属(Metallisierung)高度和敷金属比率。
在本发明的一个实施方式中，DMS轨道具有两个设置在两个反射器之间的叉指式换能器。至少是能够部分穿透的一个另外的声学反射器设置在两个叉指换能器之间。通过能够部分穿透的反射器的反射带(Reflektorstreifen)数目，能够调整另外的滤波器特性和尤其是两个叉指换能器或分配给它们的谐振腔的耦合。
利用按照本发明的滤波器例如能够布置如下接收器，所述接收器能够在汽车应用中服务于两个无线电信道，所述无线电信道应用于不同的无线应用或系统。例如，RKE系统的中间频率为315MHZ，而能够无线电查询的轮胎压力测量系统的频率为313.85MHz。在按照本发明的滤波器中，通带当前能够优化到这两个中间频率上。对于这些应用，在0.03％和0.1％之间的相对信道宽度是足够的。由于待考虑的生产和温度容差，然而，部分滤波器的相对宽度也可以在0.03％和0.25％之间。相对宽度在0.1％和0.25％之间时是优选的。
为了实现按照本发明的双信道滤波器，各带有一个DMS轨道的四个声学轨道是足够的。然而也可能的是，为了减少滤波器阻抗，还相同地使每个轨道或每个部分滤波器增加到双倍或三倍，使得在滤波器内则总共彼此连接有四个、八个或十二个DMS轨道。
在张成(aufspannen)每个部分滤波器的通带的总共三个主谐振之间，滤波器的传递特性能够通过相应的适配和与适配元件或适配网络的连接这样优化，使得每个部分滤波器具有没有干扰的陷落的平滑通带。
附图说明
以下根据实施例和所属附图详细阐述本发明。这些图仅是示意地而且并非按照比例画出。为了更好的理解，各个尺寸能够变形地示出，因而从图中不能获得相对的尺寸。
图1示出了已知的成双DMS滤波器(Twin-DMS-Filter)的两个DMS轨道的传递曲线；
图2示出了按照本发明的滤波器的四个DMS轨道的传递曲线；
图3示出了按照本发明的滤波器的通过适配变平滑的传递曲线；
图4示出了按照本发明的滤波器的示意电路图；
图5示出了DMS轨道的变化形式。
具体实施方式
根据图1阐述了成双DMS滤波器的已知原理。根据两个DMS轨道的传递曲线A和B在示意图中示出了，两个DMS轨道的各两个主谐振能够如何组合成带有合成的传递曲线R的成双DMS滤波器。两个传递曲线A、B中每一个传递曲线具有两个谐振，所述谐振处在不同的相位+，-。按照频率，两个传递曲线A、B彼此这样偏移，使得传递曲线A的高的谐振大约处于与第二DMS轨道的传递曲线B的低的谐振相同的频率并且两个单独谐振共同形成部分滤波器的中间的主谐振H2。其他主谐振H1和H3在主谐振H1之上以及主谐振H1之下加入。它们共同形成成双DMS滤波器的通带。
在此，可能的是，通过第一DMS轨道的定标获得第二DMS轨道，使得达到相应的频率移动。当例如可通过定标相互转化的(ineinander ueberfuehrbar)DMS轨道A、B反向并联时，对应于两个部分滤波器的传递曲线能够相位相同地相加。然而也可能的是，两个DMS轨道并联并且其中一个轨道的相位通过相应的叉指换能器围着滤波器的纵轴线翻转相应地进行反转。当两个叉指换能器中的一个相对于另一叉指换能器移动半波长时，也能够获得相位的改变。
图2示出了按照本发明的滤波器的传递曲线R并且示出了所述滤波器如何由四个按照本发明连接的DMS轨道的传递曲线A、B、C和D得到。带有通带PB1的第一部分滤波器与图1中示出的图示相应地由带有传递曲线A、B的两个DMS轨道组成。所述部分滤波器具有归因于DMS轨道A、B的各个谐振的主最大值H1、H2和H3。分别利用+和-给出了它们的交替相位。
第二部分滤波器以相同的方式由带有传递曲线C和D的两个另外的DMS轨道组成。该部分滤波器也具有三个带有交替的相位的主谐振H4、H5和H6。这三个主谐振H4、H5和H6一起张成该部分滤波器的通带。
来自第一部分滤波器和第二部分滤波器的通带在频率方面相对彼此偏移。由各个DMS滤波器的传递曲线得出，在部分滤波器的相应通带之下仍分别出现一个或多个寄生谐振N1、N2和N3。按照本发明，在所述滤波器中，当前通过指条数目、叉指换能器到反射器的距离以及当前在主模式和寄生模式之间的叉指换能器彼此之间的距离的合适的变化调整这种频率距离，使得一个部分滤波器的全部寄生模式与另一部分滤波器的主模式相位相同地并且在相同的频率情况下出现。由此，主谐振和寄生谐振的相长性(konstruktive)重叠阻止了较低部分滤波器的通带的失真。用R表示得出的在这里由四个DMS轨道组成的按照本发明的滤波器的总传递曲线。
该不匹配的并且在通带范围内仍是波状的传递函数能够通过与相应适配元件的连接变平滑。图3示出了按照本发明的滤波器，所述滤波器的传递函数借助适配元件变平滑。在通带范围仅能够观察到小的波度。传递曲线在两个通带PB1和PB2之间陷落；作为结果，在该频率范围内会形成所期望的阻带抑制。到阻带、在第一通带PB1之下和第二通道PB2之上有足够的带有陡地下降的通带边缘的衰减
图4根据示意示出的DMS轨道示出了一种到按照本发明的带有两个用于两个相邻信道的通带的滤波器的可能连接。DMS轨道DMS1至DMS4中的每一个轨道具有两个叉指换能器，所述叉指换能器设置在两个反射器之间。反射器具有位于半波长的栅格间距(Rasterabstand)上的反射带，所述反射带能够在反射器中经由相应的汇流排彼此短接。反射器接地也是可能的。
为了简单起见，在附图中示出了带有相同的结构和相同的方向的所有四个DMS轨道DMS1至DMS4。然而在实际中，各个DMS轨道一般在指条数目上有所不同，这尤其是为了如图2示出的一样按照本发明移动寄生谐振所必需的。同样地，DMS轨道的两个叉指换能器之间的距离或叉指换能器和相邻的反射器之间的距离这样调整，使得获得两个所述的主谐振并且寄生谐振同时设置成与主谐振有合适的距离。在图4示出的实施方式中，第一DMS轨道和第二DMS轨道DMS1、DMS2在输入端IN(输入)和输出端OUT(输出)之间反向并联成第一部分滤波器TF1。通过两个DMS轨道的谐振频率的偏移和该反向并联对于来自两个滤波器的所有频率分量得出相长性(因为同相)的重叠。
包括反向并联的DMS轨道DMS3和DMS4的第二部分滤波器TF2是与第一部分滤波器TF1并联的。除了该实施方式之外，能够获得同相的连接或者如果需要的话，自然也能够通过换能器沿着DMS轨道的纵轴线的镜像形成(Spiegelung)来获得所期望的相位反转。如果例如第二部分滤波器的每个轨道围绕纵轴线进行镜像形成，这样，第一部分滤波器和第二部分滤波器能够彼此反向并联，这得出的结果为带有正重叠的相同的相位。
在图4中示出的结构的另一变型中，来自每两个部分滤波器的两个或更多的这种结构能够彼此并联，其中，滤波器特性且尤其是全部滤波器的阻抗能够得到进一步改善。
图5示出了DMS轨道的另一变型，所述变型能够在按照本发明的滤波器内使用。这种DMS轨道也包括两个叉指换能器IDT1和IDT2，所述叉指换能器设置在声学轨道内部的两个反射器RE1和RE2之间。与图4示出的不同，而是在第一叉指换能器IDT1和第二叉指换能器IDT2之间设置中间反射器RZ。它具有单独的或连成栅格的反射带。然而，在中间反射器RZ中的反射带数目要比外部反射器RE1、RE2的数目要小，使得该中间反射器RZ是声音可穿透的。第一叉指换能器IDT1的母线与输入端相连并且第二叉指换能器IDT2的相反的母线与输出端相连。此处在图中浮动地示出的相应另一母线通常情况下是接地的，反射器和中间反射器同样如此。然而，反射器和中间反射器也能够用于叉指换能器的电接触。然后，它们处在电位上。对于图4中示出的布置同样适用。
一个滤波器的全部DMS轨道优选设置在相同的衬底上并且优选设置在一个石英衬底上。然而，也可能使用其它衬底材料，然而其中能够采用不太陡地下降的滤波器边缘。由于较高耦合，对于在另一衬底材料、例如钽酸锂或铌酸锂上的SAW滤波器必须相应地适配全部设计参数。
本发明并不限于实施例和所属附图中示出的实施方式。另外的变化可能性尤其是由连接的类型、指条电极的数目、中间反射器的大小以及甚至每个DMS轨道的叉指换能器得出。每个DMS轨道能够具有多于两个的叉指换能器，所述叉指换能器分别连接在滤波器的输入端和输出端之间。然而，尤其是对于在石英衬底上的滤波器，带有两个叉指换能器(优选带有中间反射器)的实施方式是完全足以获得如图3示出的带有良好的附近范围衰减的平滑的通带。

Claims (10)

1.构成为双信道滤波器的SAW滤波器
→ 带有至少四个彼此电连接的DMS轨道；
→ 其中，所述DMS轨道中的每两个DMS轨道反向并联成一个部分滤波器；
→ 其中，所述两个反向并联DMS轨道各具有两个谐振频率；
→ 其中，一个部分滤波器内部的不同轨道的谐振频率彼此这样偏移，使得所述谐振频率张成共同的通带，其方式是通过第一轨道的处于较低频率的谐振在与第二轨道的处于较高频率的谐振相同的频率下是相位相同的；
→ 在所述SAW滤波器中，所述两个部分滤波器的通带彼此偏移并且各包括所述双信道滤波器的两个信道中的一个；
→ 在所述SAW滤波器中，在所述两个部分滤波器中的寄生模式和主模式之间的距离这样调整，使得一个部分滤波器的寄生模式在通带的给定偏移的情况下分别设置成与相应的另一部分滤波器的主谐振相位相同。
2.根据权利要求1所述的滤波器，在所述滤波器中，所述DMS轨道在具有较低耦合常数的共同衬底上构成。
3.根据权利要求1或2之一项所述的滤波器，在所述滤波器中，通带的带宽与所述两个通带的带间隙处于相同的数量级。
4.根据权利要求1至2之一项所述的滤波器，在所述滤波器中所述两个信道窄带式地构成且共用相同的频带。
5.根据权利要求1至2之一项所述的滤波器，在所述滤波器中，每个DMS轨道的输入端和输出端与至少各一个不同的叉指换能器相连接，其中，所述至少两个叉指换能器设置在两个反射器之间。
6.根据权利要求5所述的滤波器，在所述滤波器中，在所述DMS轨道中的至少一个DMS轨道中在所述两个叉指换能器之间设置声音可穿透的反射器。
7.根据权利要求4所述的滤波器，在所述滤波器中，第一信道的中间频率为313.85 MHz而第二信道的中间频率为315.0 MHz。
8.根据权利要求4所述的滤波器，在所述滤波器中，所述两个信道中的每个信道的相对信道宽度在0.1%和0.25%之间。
9.根据权利要求1至2之一项所述的滤波器，安装到用于在远程无钥匙进入系统-RKE和能够无线电查询的轮胎压力控制系统-TPMS中同时接收的无线电接收器内。
10.根据权利要求2所述的滤波器，在所述滤波器中，所述DMS轨道在由石英制成的衬底上构成。
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