DE102007033233A1

DE102007033233A1 - High pass filter and use

Info

Publication number: DE102007033233A1
Application number: DE102007033233A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Przadka; Thomas Dr. Bauer
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: SnapTrack Inc
Priority date: 2007-07-17
Filing date: 2007-07-17
Publication date: 2009-01-22
Anticipated expiration: 2027-07-18
Also published as: DE102007033233B4; WO2009010537A1

Abstract

Es wird ein auf einem Trägersubstrat ausgebildetes Hochpassfilter mit breiten Sperrbereich, einem Durchlassbereich mit niedriger Einfügedämpfung und einem dazwischen angeordneten schmalen Übergangsbereich vorgeschlagen, welches in einem Signalpfad zumindest ein Serienelement und in einem parallel dazu gegen Masse geschalteten Querzweig ein Parallelelement umfasst. Ein Serienelement umfasst eine Serienschaltung eines akustischen Resonators und eines Kondensators, während ein Parallelelement eine Serienschaltung einer Spule und eines Kondensators umfasst. Das Bandpassfilter kann aus einer beliebigen Kombination gleicher oder unterschiedlicher Serien- und Parallelelemente aufgebaut sein.It becomes a high-pass filter formed on a support substrate with wide stopband, a passband with low insertion loss and a narrow transition region therebetween proposed, which in a signal path at least one series element and in a parallel thereto connected to ground shunt branch Includes parallel element. A series element comprises a series connection of a acoustic resonator and a capacitor while a parallel element is a series circuit of a coil and a capacitor includes. The bandpass filter can be of any combination be constructed the same or different series and parallel elements.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hochpassfilter für Endgeräte der mobilen Kommunikation, welches in einem Durchlassbereich eine niedrige Einfügedämpfung und in einem nahe benachbarten Sperrbereich eine ausreichend hohe Unterdrückung aufweist.The The invention relates to a high-pass filter for terminals Mobile communication, which in a passband a low insertion loss and in a close neighboring Barrier area has a sufficiently high suppression.

Ein Hochpassfilter wird in der Regel eingesetzt, wenn in einem Sperrbereich des Hochpassfilters entsprechenden und unterhalb des Durchlassbereichs liegenden Frequenzband niederfrequente Störungen auszufiltern sind. Gleichzeitig soll ein solches Hochpassfilter für im Durchlassbereich liegende Signale eine geringe Einfügedämpfung aufweisen.One High pass filter is usually used when in a restricted area of the high pass filter and below the passband lying frequency band to filter out low-frequency interference are. At the same time, such a high-pass filter for in the passband signals a low insertion loss exhibit.

Maßgebliche Design-Anforderungen, die auf eine bestimmte Anwendung bezogen an die Eigenschaften eines solchen Hochpassfilters gerichtet werden, betreffen insbesondere die Breite des Sperrbereichs bei einer gewünschten Unterdrückung, die Einfügedämpfung im Durchlassbereich sowie nicht zuletzt die Breite des Übergangsbereichs, innerhalb der sich die Übertragungsfunktion des Filters von minimaler Dämpfung im Durchlassbereich auf die erforderliche Dämpfung des Sperrbereichs ändern muss.authoritative Design requirements related to a specific application the properties of such a high-pass filter are addressed, in particular, the width of the stop band at a desired Suppression, the insertion loss in the Passband and not least the width of the transition area, within which is the transfer function of the filter from minimum attenuation in the passband to the required Attenuation of the stopband must change.

Eine Anwendung für ein Hochpassfilter mit breitem Sperrbereich und schmalem Übergangsbereich besteht z. B. in dem Problem, das für DVB-H-Systeme in Europa freigegebene Band von 470 bis 750 MHz vom Übersprechen durch den Betrieb des benachbarten Mobilfunkstandards GSM850/900 im selben Endgerät und in der Nähe befindlichen Endgeräten freizuhalten. Solche Störfrequenzen treten als Rauschen des Leistungsverstärkers des dazugehörigen Sendezweigs auf und müssen in den Endgeräten zur Entstörung des DVB-H-Systems mit einer Unterdrückung von mehr als 25 dB ausgefiltert werden, um einen gleichzeitigen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten. Da ein solches Hochpass-Filter gleichzeitig für die Frequenzen des Mobilfunkstandards GSM850/900 durchlässig sein soll, sollte es dort eine Einfügedämpfung im Bereich von ungefähr 1 dB oder weniger aufweisen. Die Entfernung der GSM850/900-Frequenzbänder (824 bis 960 MHz) zum DVB-H-Band beträgt nur 74 MHz, was einer Übergangsbandbreite zwischen Sperr- und Durchlassbereich von 9% entspricht.A Application for a high pass filter with a wide stopband and narrow transition area consists z. In the problem, the 470 band released for DVB-H systems in Europe up to 750 MHz from crosstalk due to the operation of the neighboring one Mobile radio standards GSM850 / 900 in the same terminal and in be kept close to nearby terminals. Such spurious frequencies occur as noise of the power amplifier of the associated transmission branch and must be in the terminal equipment for interference suppression of the DVB-H system filtered out with a suppression of more than 25 dB be a simultaneous trouble-free operation to ensure. Because such a high-pass filter at the same time permeable to the frequencies of the mobile radio standard GSM850 / 900 should it be, there should be an insertion loss in the range of about 1 dB or less. The Removal of the GSM850 / 900 frequency bands (824 to 960 MHz) to DVB-H band is only 74 MHz, which is a transition bandwidth between blocking and transmission range of 9%.

Aus der US2004/246077A1 ist ein Netzwerkfilter bekannt, welches in einem seriellen Zweig SAW-Resonatoren und in parallel dazu geschalteten Querzweigen nach Masse jeweils eine Serienschaltung einer Spule mit einem Kondensator, also einen Serienschwingkreis, aufweist. Ein solches Filter weist Hochpasscharakteristiken auf, besitzt jedoch nur eine relativ geringe Sperrbereichsbandbreite von ca. 10%. Eine solche ist für die oben genannte Anwendung nicht ausreichend.From the US2004 / 246077A1 a network filter is known, which in a serial branch SAW resonators and in parallel connected transverse branches to ground in each case a series connection of a coil with a capacitor, ie a series resonant circuit. Such a filter has high-pass characteristics, but has only a relatively small stopband bandwidth of about 10%. Such is not sufficient for the above application.

Aus der US2004/51601A1 ist ein weiteres Hochpassfilter bekannt, welches im seriellen Zweig BAW-Resonatoren (Bulk Acoustic Wave Resonator) aufweist. In dazu parallel geschalteten Querzweigen ist jeweils eine Spule angeordnet. Auch dieses Filter weist eine Hochpasscharakteristik auf. Mit diesem Filter ist es jedoch nicht möglich, die für die oben genannte Anwendung erforderliche geringe Übergangsbandbreite einzuhalten bzw. eine steile Flanke zwischen Sperrbereich und Durchlassbereich zu erzeugen.From the US2004 / 51601A1 is another high-pass filter is known, which has in the serial branch BAW resonators (Bulk Acoustic Wave Resonator). In parallel transverse branches in each case a coil is arranged. This filter also has a high-pass characteristic. With this filter, however, it is not possible to comply with the low transition bandwidth required for the above-mentioned application or to produce a steep edge between the stopband and the passband.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Filter mit ausreichend breitem Sperrbereich und steiler Flanke zwischen Sperrbereich und Durchlassbereich zur Verfügung zu stellen.task The present invention is therefore a filter with sufficient wide stopband and steep edge between stopband and passband to provide.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Hochpassfilter mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus weiteren Ansprüchen hervor.These Task is according to the invention with a high-pass filter solved with the features of claim 1. Advantageous embodiments The invention will become apparent from further claims.

Es wird ein Hochpassfilter vorgeschlagen, welches einen Sperrbereich, einen Durchlassbereich und einen dazwischen angeordneten Übergangsbereich aufweist. Das Hochpassfilter ist auf einem Trägersubstrat aufgebaut und umfasst zumindest ein Serienelement, das in einem Signalpfad zwischen einem Eingang und einem Ausgang in Serie geschaltet ist, sowie zumindest ein Parallelelement, das in einem Querzweig zwischen Signalpfad und Masse geschaltet ist. Jedes der Serienelemente umfasst eine Serienschaltung eines akustischen Resonators und eines ersten Kondensators. Die Parallelelemente umfassen eine Serienschaltung einer Spule und eines zweiten Kondensators.It a high-pass filter is proposed which has a stopband, a passband and a transition region therebetween having. The high pass filter is on a carrier substrate constructed and includes at least one series element, which in one Signal path is connected in series between an input and an output, and at least one parallel element, which in a transverse branch between Signal path and ground is connected. Each of the series elements includes a series circuit of an acoustic resonator and a first Capacitor. The parallel elements comprise a series connection a coil and a second capacitor.

Mit einem solchen Filter gelingt es, die Bandbreite des Sperrbereichs auf ca. 30% und mehr zu erhöhen. Gleichzeitig ist es möglich, mit dem Hochpassfilter die Flanke des Durchlassbereichs hin zum Sperrbereich so steil zu gestalten, dass eine geringe Bandbreite des Übergangsbereichs von beispielsweise nur 9% erhalten werden kann.With such a filter manages the bandwidth of the stopband to increase to about 30% and more. At the same time, it is possible with the high pass filter, the edge of the passband to the stopband so steep that a low bandwidth of the transition area For example, only 9% can be obtained.

Gegenüber einem bekannten Hochpassfilter, welches im Signalpfad ausschließlich Resonatoren aufweist und damit eine Bandbreite des Sperrbereichs von ca. 10% erzielt, wird die erweiterte Bandbreite im vorgeschlagenen Hochpassfilter mit den im Signalpfad zusätzlich angeordneten ersten Kondensatoren erreicht.Across from a known high-pass filter, which in the signal path exclusively Has resonators and thus a bandwidth of the stopband achieved by about 10%, the extended bandwidth is proposed in the High pass filter with the signal path additionally arranged reached first capacitors.

Mit einer optimierten Anzahl von Serienelementen kann auch ein Hochpassfilter erhalten werden, das eine niedrige Einfügedämpfung im Bereich von ca. 1 dB im Durchlassbereich aufweist, die bis zu sehr hohen Frequenzen gewährleistet werden kann.With An optimized number of series elements can also be a high-pass filter to be obtained, which has a low insertion loss in the range of about 1 dB in the passband, which up to very high frequencies can be guaranteed.

Daneben wird der Sperrbereich von dem zumindest einen Parallelelement bestimmt, welches einen Serienschwingkreis darstellt, der bei jeweils einer im Sperrband liegenden Resonanzfrequenz einen Kurzschluss gegen Masse herstellt. Dazu werden die Induktivität der Spule und die Kapazität des zweiten Kondensators jedes Parallelelements geeignet dimensioniert, um die Resonanzfrequenz an der gewünschten Stelle im Sperrbereich und vorzugsweise an dessen unteren Ende zu positionieren.In addition, the blocking area of the to determines at least one parallel element, which represents a series resonant circuit, which produces a short circuit to ground at each one lying in the stop band resonance frequency. For this purpose, the inductance of the coil and the capacitance of the second capacitor of each parallel element are suitably dimensioned to position the resonant frequency at the desired location in the stopband and preferably at its lower end.

Eine besonders steile Flanke des Durchlassbereichs bzw. ein besonders schmaler Übergangsbereich kann durch eine geeignete Frequenzlage des akustischen Resonators erhalten werden. Vorteilhaft wird dazu die Antiresonanz des akustischen Resonators in den Sperrbereich verschoben, wo sie an dessen oberem Ende angesiedelt ist. Im Ergebnis bedeutet dies, dass die Bandbreite des Übergangsbereichs durch die Kopplung des akustischen Resonators, also dem Maß für den Abstand zwischen Antiresonanzfrequenz und Resonanzfrequenz bestimmt ist.A particularly steep flank of the passband or a particular Narrow transition range can be achieved by a suitable frequency position of the acoustic resonator. It will be advantageous the antiresonance of the acoustic resonator in the stopband moved where it is located at its upper end. In the result This means that the bandwidth of the transition area by the coupling of the acoustic resonator, that is the measure of the distance between anti-resonant frequency and resonant frequency is determined.

Mit zunehmender Anzahl an Serienelementen im Signalpfad kann die Steilheit der Flanke verbessert werden. Ab einer bestimmten Anzahl von Serienelementen verschlechtert sich jedoch die Qualität des Durchlassbereichs und insbesondere dessen Einfügedämpfung, so dass die optimale Anzahl in einem Trade-off zwischen steiler Flanke und niedriger Einfügedämpfung ermittelt werden muss.With increasing number of serial elements in the signal path can be the steepness the flank can be improved. From a certain number of series elements However, the quality of the passband deteriorates and in particular its insertion loss, so that the optimal number in a trade-off between steep flank and low insertion loss must be determined.

Vorzugsweise werden mehrere Parallelelemente im Hochpassfilter vorgesehen. Die Parallelelemente können gleich oder unterschiedlich sein. Vorteilhaft ist es jedoch, die Resonanzfrequenzen der Parallelelemente voneinander unterschiedlich zu gestalten, um die Qualität des Sperrbereichs zu verbessern.Preferably Several parallel elements are provided in the high-pass filter. The Parallel elements can be the same or different. It is advantageous, however, the resonance frequencies of the parallel elements different from each other to the quality to improve the stopband.

Auch über die Variation der Serienelemente und insbesondere mittels über einen Frequenzbereich verteilter Resonanzfrequenzen kann die Qualität des Hochpassfilters verbessert werden. In einem Filter können aber prinzipiell gleiche oder unterschiedliche Serienelemente realisiert sein.Also over the variation of the series elements and in particular by means of a frequency range of distributed resonant frequencies can increase the quality of the high pass filter can be improved. In a filter can but realized in principle the same or different series elements be.

Die akustischen Resonatoren der Serienelemente können mit akustischen Oberflächenwellen arbeitende SAW-Resonatoren (Surface Acoustic Wave) oder mit akustischen Volumenwellen arbeitende Resonatoren, auch BAW (Bulk Acoustic Wave) umfassen. Beide Resonatortypen lassen sich mit hohen Güten und hoher Frequenzgenauigkeit bezüglich der Resonanzfrequenz realisieren.The acoustic resonators of the series elements can be combined with acoustic Surface acoustic wave SAW resonators (Surface Acoustic Wave) or with bulk acoustic waves resonators, too BAW (Bulk Acoustic Wave). Both resonator types can be with high quality and high frequency accuracy with respect to Realize resonant frequency.

Ein SAW-Resonator ist vorzugsweise ein Eintor-Resonator, bei dem auf einem piezoelektrischen Substrat ein Interdigitalwandler zwischen zwei akustischen Reflektoren angeordnet ist. Jedes der Serienelemente kann dabei einen solchen Eintor-Resonator umfassen. Möglich ist es jedoch auch, zwei oder mehrere der SAW-Resonatoren der Serienelemente mittels eines Mehrtor-Resonators zu realisieren. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die als SAW-Resonatoren ausgebildeten akustischen Resonatoren auf dem piezoelektrischen Substrat in-line, d. h. innerhalb einer einzigen akustischen Spur, anzuordnen und wahlweise zwischen jeweils zwei Interdigitalwandlern akustisch durchlässige Strukturen vorzusehen, beispielsweise einen nicht vollständig reflektierenden Reflektor. Auf diese Weise können die SAW-Resonatoren der verschiedenen Serienelemente miteinander akustisch gekoppelt werden.One SAW resonator is preferably a one-port resonator, in which a piezoelectric substrate an interdigital transducer between two acoustic reflectors is arranged. Each of the serial elements can include such a one-port resonator. Possible however, it is also two or more of the SAW resonators of the series elements to realize by means of a multi-port resonator. One more way consists in the trained as SAW resonators acoustic Resonators on the piezoelectric substrate in-line, d. H. within a single acoustic track to arrange and optionally between two interdigital transducers acoustically transparent Provide structures, such as a not complete reflective reflector. In this way, the SAW resonators the different series elements acoustically coupled together become.

Ein als BAW-Resonator ausgebildeter akustischer Resonator umfasst zumindest eine piezoelektrische Schicht, die zwischen zwei Elektrodenschichten angeordnet ist. Die Resonanzfrequenz des BAW-Resonators ist dann insbesondere durch seine Dicke bestimmt, zu der neben der piezoelektrischen Schicht im geringeren Umfang auch die Dicke der Elektrodenschichten hinzugerechnet wird. Der BAW Resonator kann vom Bridgetype sein, bei dem die akustische Volumenwelle durch einen Sprung der akustischen Impedanz gegen eine unter dem Resonator im Substrat vorgesehene Ausnehmung oder einen Hohlraum innerhalb des Resonators gehalten wird. Der BAW Resonator kann auch vom SMR Typ (solidly mounted resonator) sein, bei dem zwischen Substrat und Resonator ein akustischer Spiegel vorgesehen ist.One A BAW resonator constructed as an acoustic resonator comprises at least a piezoelectric layer sandwiched between two electrode layers is arranged. The resonant frequency of the BAW resonator is then determined in particular by its thickness, in addition to the piezoelectric layer to a lesser extent also the thickness of the electrode layers added becomes. The BAW resonator can be of the bridged type, where the acoustic Volume wave by a jump of the acoustic impedance against a under the resonator in the substrate provided recess or a Cavity is held within the resonator. The BAW resonator can also be of the SMR type (solidly mounted resonator) in which provided between the substrate and the resonator, an acoustic mirror is.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das Hochpassfilter auf einem Trägersubstrat angeordnet, welches ein Mehrlagensubstrat umfasst. Dabei sind zwischen dielektrischen Schichten strukturierte Metallisierungsebenen angeordnet, die Bauelementstrukturen von passiven Komponenten realisieren können. In dem Mehrlagensubstrat können daher einzelne passive Komponenten des Hochpassfilters oder alle passiven Komponenten eines Typs integriert sein, wobei die Typen ausgewählt sind als erster und zweiter Kondensator und Spule.In In another embodiment, the high-pass filter is on a carrier substrate arranged, which comprises a multi-layer substrate. There are between arranged dielectric layers structured metallization layers, can realize the component structures of passive components. In the multilayer substrate, therefore, individual passive Components of the high pass filter or all passive components of a high pass filter Be integrated type, the types are selected as first and second capacitor and coil.

Auf dem Trägersubstrat können dann die nicht in das Mehrlagensubstrat integrierten Komponenten als diskrete Bauelemente angeordnet und mit den passiven Komponenten im Mehrlagensubstrat elektrisch verschaltet sein. Die diskreten Bauelemente können Einzelbauelemente, z. B. einzelne Resonatoren sein. Möglich ist es jedoch auch, dass ein diskretes Bauelement auf dem Trägersubstrat mehrere akustische Resonatoren umfasst. Beispielsweise kann das diskrete Bauelement einen einzigen piezoelektrischen Chip umfassen, auf dem die für das Hochpassfilter erforderliche Anzahl von SAW-Resonatoren ausgebildet ist. Der Chip mit den SAW-Resonatoren kann gehäust sein und mit dem Gehäuse auf dem Trägersubstrat aufgebondet bzw. verlötet sein.On The carrier substrate can then not in the Multi-layer substrate integrated components as discrete components arranged and electrically connected to the passive components in the multilayer substrate be interconnected. The discrete components can be individual components, z. B. be individual resonators. It is possible, however also, that a discrete component on the carrier substrate includes a plurality of acoustic resonators. For example, that can discrete component comprise a single piezoelectric chip, on the number required for the high-pass filter is formed by SAW resonators. The chip with the SAW resonators can be housed and with the case on the Bonded or soldered carrier substrate.

Auch bei einem mit BAW-Resonatoren ausgerüsteten Hochpassfilter können die einzelnen Resonatoren als einzeln verpackte Bauelemente realisiert sein. Vorzugsweise sind jedoch auch hier sämtliche für das Hochpassfilter erforderlichen BAW-Resonatoren auf einem einzigen Substrat angeordnet. Dieses Substrat ist beispielsweise ein zweites Trägersubstrat, auf dem die Elektrodenschichten und die dazwischen angeordnete piezoelektrische Schicht, die den BAW-Resonator bilden, aufgebracht sind. Das zweite Trägersubstrat für die BAW-Resonatoren umfasst vorzugsweise ein mechanisch stabiles und kostengünstiges Substrat, insbesondere jedoch Silizium, Glas oder Keramik.Also in a high-pass filter equipped with BAW resonators The individual resonators can be packed individually Be realized components. Preferably, however, are also here all required for the high pass filter BAW resonators arranged on a single substrate. This substrate is, for example, a second carrier substrate on which the electrode layers and the interposed piezoelectric Layer, which form the BAW resonator, are applied. The second Carrier substrate for the BAW resonators comprises preferably a mechanically stable and inexpensive Substrate, but especially silicon, glass or ceramic.

Die diskreten Bauelemente sind vorzugsweise in Flip-Chip-Technik auf dem ersten Trägersubstrat aufgebracht. Als erstes Trägersubstrat ist ein Mehrlagensubstrat mit dielektrischen Schichten auf keramischer Basis bevorzugt, insbesondere ein LTCC-Mehrlagensubstrat mit integrierten passiven Komponenten. Die dielektrischen Schichten können jedoch auch auf organischer Basis, beispielsweise auf einem FR4-Material basieren. Das erste Trägersubstrat muss aber nicht ein Mehrlagensubstrat sein und kann beispielsweise einzelne Schichten aus Glas, Saphir, Keramik oder LCP (Liquid Crystal Polymer) umfassen.The discrete components are preferably in flip-chip technology applied to the first carrier substrate. As the first carrier substrate is a multilayer substrate with dielectric layers on ceramic Base preferred, in particular a LTCC multilayer substrate with integrated passive components. However, the dielectric layers can also on an organic basis, for example on an FR4 material based. But the first carrier substrate does not have to be Can be multi-layer substrate and, for example, individual layers glass, sapphire, ceramic or LCP (Liquid Crystal Polymer).

Die Spulen der Parallelzweige sind wegen deren hoher Güte vorzugsweise als diskrete Bauelemente und insbesondere als luftgewickelte Spulen realisiert. Mit deren hoher Güte Q bis zu ca. 85 kann eine entsprechend niedrige Einfügedämpfung erzielt werden. Auch erster und zweiter Kondensator können als diskrete SMD-Elemente ausgebildet sein. Aber auch in ein Mehrlagensubstrat und insbesondere in ein LTCC-Substrat integrierte Kondensatoren können hohe Güten von mehr als 150 besitzen, sodass auch mit integrierten Kondensatoren ein hochwertiges Hochpassfilter realisiert werden kann.The Coils of the parallel branches are preferred because of their high quality implemented as discrete components and in particular as air-wound coils. With their high quality Q up to about 85, a corresponding low insertion loss can be achieved. Also First and second capacitor can be used as discrete SMD elements be educated. But also in a multi-layer substrate and in particular capacitors integrated into an LTCC substrate can be high Have grades of more than 150, so even with integrated Capacitors a high-quality high-pass filter can be realized can.

SAW-Resonatoren sind vorzugsweise auf einem Substrat aus Lithiumtantalat oder Lithiumniobat ausgebildet. Die im Signalpfad angeordneten Resonatoren sind vorzugsweise mit einer erhöhten Leistungsfestigkeit ausgestattet, die sich durch eine besondere Metallisierung oder durch eine Kaskadierung der Resonatoren realisieren lässt. Eine hochwertige Metallisierung kann eine mehrschichtige, z. B. Aluminium und Kupfer umfassende Metallisierung sein oder kann epitaktisch aufgewachsene Elektrodenschichten umfassen, die ebenfalls eine hohe Leistungsverträglichkeit aufweisen.SAW resonators are preferably formed on a substrate of lithium tantalate or lithium niobate. The arranged in the signal path resonators are preferably with equipped with an increased power resistance by a special metallization or by a cascading the resonators can be realized. A high quality metallization can a multilayer, z. B. aluminum and copper comprehensive Be metallization or epitaxially grown electrode layers which also have a high power compatibility exhibit.

Eine Kaskadierung von SAW-Resonatoren wird durch Hintereinanderschaltung von zwei oder mehr Resonatoren erreicht. Die erhöhte Leistungsverträglichkeit kaskadierter Resonatoren ergibt sich dann sowohl aus der durch die Serienverschaltung bewirkte Spannungsteilung und der dadurch an jedem Teilresonator anliegenden reduzierten Spannung, als auch aus der vergrößerten Fläche jedes einzelnen Teilresonators.A Cascading of SAW resonators is done in series achieved by two or more resonators. The increased power compatibility cascaded resonators then results both from the through the Series connection caused voltage division and the thereby each subresonant applied reduced voltage, as well as off the enlarged area of each one Cavity part.

Ein vorgeschlagenes Hochpassfilter wird vorzugsweise in Endgeräten der mobilen Kommunikation und insbesondere in Handys eingesetzt. Dort kann es dazu dienen, in einem ersten Frequenzband niederfrequente Störungen auszufiltern und die Frequenzbänder eines nahe benachbarten frequenzmäßig höher angesiedelten Mobilfunksystems möglichst wenig gedämpft durchzulassen.One proposed high-pass filter is preferably in terminals used in mobile communications and especially in mobile phones. There it can serve to low-frequency in a first frequency band Filter out the interference and the frequency bands a near neighboring frequency higher settled as low as possible mobile radio system pass.

Vorteilhaft wird das Hochpassfilter in einem Handy eingesetzt, welches sowohl zum Sende-/Empfangsbetrieb in dem genannten Mobilfunkband als auch zum Empfang in einem frequenzmäßig darunter angesiedelten zweiten Band geeignet ist, insbesondere zum Betrieb in GSM850/900-Mobilfunkband und zum Empfang von DVB-H-Signalen zwischen 470 und 750 MHz. Mit dem vorgeschlagenen Filter ist es möglich, die gesamte Bandbreite des DVB-H-Systems zum Empfang zu nutzen, was mit bekannten Hochpassfiltern und deren geringer Sperrbereichsbandbreite oder zu großer Übergangsbandbreite nicht möglich war.Advantageous the high-pass filter is used in a cell phone, which both for transmitting / receiving operation in said mobile radio band as well to the reception in a frequenzmäßig settled second band is suitable, in particular for operation in GSM850 / 900 mobile band and for receiving DVB-H signals between 470 and 750 MHz. With the proposed filter, it is possible to use the entire Bandwidth of the DVB-H system to receive reception, what with known High pass filters and their low stopband bandwidth or too large transition bandwidth not possible was.

Im Front End eines Mobilfunkendgeräts kann das Bandpassfilter entweder direkt am Ausgang des Leistungsverstärkers für das genannte Mobilfunkband oder direkt an der Antenne des Mobilfunkteils angebracht sein. Auf diese Weise wird das Rauschen des Leistungsverstärkers im Bereich der DVB-H-Frequenzen unterdrückt. Damit ist es möglich, ein DVB-H-System und ein GSM850/900 Mobilfunksystem im gleichen Endgerät und zur gleichen Zeit zu betreiben, ohne dass deren Signale sich gegenseitig stören. Damit ist eine Interoperabilität gewährleistet.in the The front end of a mobile station may be the bandpass filter either directly at the output of the power amplifier for said mobile radio band or attached directly to the antenna of the mobile radio part be. In this way, the noise of the power amplifier suppressed in the range of DVB-H frequencies. This is it possible, a DVB-H system and a GSM850 / 900 mobile radio system to operate in the same terminal and at the same time without their signals interfering with each other. In order to ensures interoperability.

Die Integration dieses Filters in das Front End eines Mobilfunkgeräts kann in einem Modul erfolgen, wobei das genannte Trägersubstrat auch als Modulsubstrat für weitere Komponenten des Front-End-Moduls dienen kann. Möglich ist es jedoch auch, das vorgeschlagene Hochpassfilter auf einem weiteren Modulsubstrat aufzubringen.The Integration of this filter in the front end of a mobile device can be done in a module, said carrier substrate Also as a module substrate for other components of the front-end module can serve. It is also possible, however, the proposed Apply high-pass filter on another module substrate.

Vorteilhaft ist es, das Hochpassfilter mit einem Schalter und einer Überbrückung zu versehen. Diese dienen dazu, das Hochpassfilter durch entsprechende Schalterstellung zu überbrücken, um die Einfügedämpfung im Mobilfunkband bei nicht aktivem DVB-H Betrieb zu reduzieren.Advantageous it is the high pass filter with a switch and a bypass to provide. These serve the high-pass filter by appropriate Switch position to bridge the insertion loss in the mobile radio band with inactive DVB-H operation to reduce.

Weiterhin ist es möglich, das Hochpassfilter in Frontend-Module oder andere RF-Module zu integrieren, beispielsweise in Antennenschaltermodule, Front-End-Module, Power-Amplifier-Module, Power-Amplifier-Switch-Module, Single-Package-Radio-Module oder andere Integrationsstufen aufweisende Module einzubauen.Furthermore, it is possible to integrate the high-pass filter in front-end modules or other RF modules, for example in antenna switch modules, front-end modules, power amplifier modules, power amplifier switch modules, single-package Ra installing modules or other integration modules.

In allen Fällen ist es vorteilhaft, in das Modul Schutzvorrichtungen zu integrieren, mit denen z. B. Überspannungen, hochfrequente Störsignale oder niederfrequentes Rauschen, die alle durch ESD erzeugt sein können, unschädlich gegen Masse abgeleitet werden können. Eine solche Schutzvorrichtung kann z. B. eine nach Masse geschaltete Spule am antennenseitigen Anschluss des Moduls sein. Möglich ist es auch, dass die Schutzvorrichtung ein spannungsbegrenzendes Element und insbesondere einen Varistor, eine Funkenstrecke oder einen Ableiter umfasst. Solche Schutzvorrichtungen können mit zusätzlichen Parallelspulen kombiniert und in das Modul integriert sein.In In all cases, it is advantageous in the module protection devices to integrate with which z. B. overvoltages, high-frequency Noise or low frequency noise, all through ESD can be generated, harmless to earth can be derived. Such a protection device can z. As a grounded coil on the antenna-side connection be the module. It is also possible that the protection device a voltage-limiting element and in particular a varistor, a spark gap or arrester. Such protections can be combined with additional parallel coils and be integrated into the module.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und der dazugehörigen Figuren näher erläutert. Diese sind rein schematisch und daher nicht maßstabsgetreu ausgeführt.in the The invention is based on an embodiment and the associated figures explained in more detail. These are purely schematic and therefore not to scale executed.

1 zeigt ein Hochpassfilter, 1 shows a high pass filter,

2 zeigt verschiedene Ausführungen von Serienelement und Parallelelement, 2 shows different versions of series element and parallel element,

3 zeigt verschiedene mögliche Anordnungen von Serien- und Parallelelementen in einem Hochpassfilter, 3 shows various possible arrangements of series and parallel elements in a high-pass filter,

4 zeigt eine schematische Übertragungskurve des Filters, 4 shows a schematic transmission curve of the filter,

5 zeigt eine mögliche Verschaltung des Hochpassfilters in einem Front-End-Modul, 5 shows a possible interconnection of the high-pass filter in a front-end module,

6 und 7 zeigen weitere Verschaltung des Hochpassfilters und wahlweise Zu- und Abschaltung, 6 and 7 show further interconnection of the high-pass filter and optional connection and disconnection,

8 zeigt auf einem Mehrlagensubstrat angeordnete und teilweise in dieses integrierte Komponenten des Hochpassfilter. 8th shows arranged on a multi-layer substrate and partially integrated in this components of the high-pass filter.

1 zeigt die einfachste Ausführungsform des vorgeschlagenen Hochpassfilters, bestehend aus einem Serienelement SE, welches in einem zwischen einem Eingang IN und einem Ausgang OUT verlaufenden Signalpfad angeordnet ist. Parallel zum Signalpfad und diesen mit Masse verbindend ist ein Querzweig mit einem Parallelelement PE vorgesehen. Eingang IN und Ausgang OUT und damit die Reihenfolge der Elemente in der Schaltung des Hochpassfilters können auch vertauscht sein. 1 shows the simplest embodiment of the proposed high-pass filter, consisting of a series element SE, which is arranged in a signal path extending between an input IN and an output OUT. Parallel to the signal path and connecting them to ground, a shunt branch is provided with a parallel element PE. Input IN and output OUT and thus the order of the elements in the circuit of the high-pass filter can also be reversed.

2A zeigt die einfachste Möglichkeit, wie ein Serienelement SE ausgebildet ist. Dieses umfasst einen akustischen Resonator R, der in Serie mit einem ersten Kondensator C_S geschaltet ist. Auch für die Anordnung dieser beiden Elemente ist es ohne Belang, wenn deren Reihenfolge im Signalpfad vertauscht wird. 2A shows the simplest way how a series element SE is formed. This comprises an acoustic resonator R, which is connected in series with a first capacitor C _S. Also for the arrangement of these two elements, it does not matter if their order is reversed in the signal path.

2B zeigt die einfachste Ausführungsform eines Parallelelements PE, bestehend aus einem Serienschwingkreis mit einer Spule SP und einem zweiten Kondensators C_P. 2 B shows the simplest embodiment of a parallel element PE, consisting of a series resonant circuit with a coil SP and a second capacitor C _P.

Ein Serienelement SE kann auch einen kaskadierten Resonator umfassen, beispielsweise eine Zweierkaskade, wie in 2C dargestellt. Dieses Serienelement SE umfasst eine Serienschaltung eines ersten Teilresonators R1, eines zweiten Teilresonators R2 und eines ersten Kondensators C_S.A series element SE can also comprise a cascaded resonator, for example a two-cascade, as in FIG 2C shown. This series element SE comprises a series circuit of a first partial resonator R1, a second partial resonator R2 and a first capacitor C _S.

3 zeigt verschiedene Möglichkeiten, wie ein Hochpassfilter aus mehreren solcher Serien- und Parallelelemente SE, PE aufgebaut werden kann. Serien- und Parallelelemente können in beliebiger Anordnung und gegebenenfalls unter Wiederholung gleicher bzw. gleichartiger Elemente aufgebaut sein. 3A zeigt beispielsweise eine vorteilhafte Ausführung, umfassend ein erstes Serienelement SE1, ein erstes Parallelelement PE1, ein zweites Serienelement SE2, ein zweites Parallelelement PE2 und ein drittes Serienelement SE3. 3 shows various ways in which a high-pass filter can be built up from several such series and parallel elements SE, PE. Series and parallel elements can be constructed in any arrangement and optionally with repetition of the same or similar elements. 3A shows, for example, an advantageous embodiment, comprising a first series element SE1, a first parallel element PE1, a second series element SE2, a second parallel element PE2 and a third series element SE3.

Die Serienelemente können identisch sein, sind vorzugsweise aber mit leicht unterschiedlichen Resonanzfrequenzen des akustischen Resonators ausgebildet. Vorteilhaft liegen die Antiresonanzfrequenzen der akustischen Resonatoren der Serienelemente jedoch nahe beieinander, beispielsweise innerhalb von ±2% um die Sperrgrenzfrequenz. Auch die Parallelelemente PE1, PE2 können gleich oder identisch sein, wobei vorzugsweise die Resonanzfrequenzen des jeweiligen aus Spule und zweitem Kondensator gebildeten LC-Element unterschiedlich ausgebildet sind und nahe beieinander liegen. Das Hochpassfilter kann, wie angedeutet, weitere Serien- oder Parallelelemente umfassen. Die Dimensionierung der ersten Kondensatoren wird nach bekannten Regeln für die Konstruktion von Hochpassfiltern vorgenommen, wobei allein die sich ergebende Gesamtkapazität sämtlicher im Signalpfad des Hochpassfilters angeordneter erster Kondensatoren maßgeblich ist.The Series elements can be identical, are preferred but with slightly different resonance frequencies of the acoustic Resonator formed. The antiresonant frequencies are advantageous the acoustic resonators of the series elements, however, close to each other, for example, within ± 2% of the cut-off limit frequency. The parallel elements PE1, PE2 can be the same or identical be, wherein preferably the resonance frequencies of the respective Coil and second capacitor formed LC element different are formed and close together. The high pass filter can, as indicated, include more series or parallel elements. The dimensioning of the first capacitors is done according to known rules made for the construction of high-pass filters, wherein only the resulting total capacity of all in the signal path of the high-pass filter arranged first capacitors is decisive.

3B zeigt ausschnittsweise eine mögliche Unterstruktur eines Hochpassfilters, bei dem ein erstes und ein zweites Serienelement SE1, SE2 direkt in Serie hintereinander geschaltet sind, ohne dass dazwischen ein Querzweig mit einem Parallelelement PE vorgesehen ist. 3B shows a section of a possible substructure of a high-pass filter, in which a first and a second series element SE1, SE2 are connected directly in series one behind the other, without between a transverse branch is provided with a parallel element PE.

3C zeigt eine weitere mögliche Teilstruktur eines Hochpassfilters, umfassend im Signalpfad in Serie angeordnet ein erstes Serienelement SE1 und ein zweites Serienelement SE2. Zwischen den beiden Serienelementen SE ist ein Querzweig zur Masse geschaltet, in dem ein Parallelelement PE angeordnet ist. 3C shows a further possible substructure of a high-pass filter, comprising arranged in the signal path in series, a first series element SE1 and a second series element SE2. Between the two series elements SE a shunt branch is connected to ground, in which a parallel element PE is arranged.

3D zeigt eine weitere mögliche Teilstruktur eines Bandpassfilters, umfassend ein Serienelement SE im Signalpfad. Vor und hinter dem Serienelement SE ist jeweils ein Querzweig nach Masse geschaltet, in dem jeweils ein Parallelelement PE1 bzw. PE2 angeordnet ist. 3D shows a further possible partial structure of a bandpass filter, comprising a series element SE in the signal path. In front of and behind the series element SE in each case a shunt branch is connected to ground, in each of which a parallel element PE1 or PE2 is arranged.

3E zeigt eine weitere mögliche Teilstruktur mit zwei Parallelelementen PE1 und PE2, deren Verknüpfungspunkte an den Signalpfad direkt benachbart sind. Darüber hinaus ist im Signalpfad ein Serienelement SE angeordnet. 3E shows another possible substructure with two parallel elements PE1 and PE2, whose nodes are directly adjacent to the signal path. In addition, a series element SE is arranged in the signal path.

3F zeigt eine weitere mögliche Teilstruktur, bei der zwei Serienelemente SE1, SE2 parallel zueinander in dem den Eingang IN mit dem Ausgang OUT verbindenden Massepfad verschaltet sind. In einem Querzweig zur Masse ist ein Parallelelement PE vorgesehen. 3F shows a further possible partial structure in which two series elements SE1, SE2 are connected in parallel to each other in the input path IN to the output OUT ground path. In a transverse branch to the ground, a parallel element PE is provided.

Weitere mögliche Strukturen des erfindungsgemäßen Hochpassfilters können durch beliebige Kombination der in den 3B bis 3F dargestellten Grundstrukturen erhalten werden. Dabei ist es möglich, die Orientierung der Teilstrukturen (Grundstrukturen) durch Spiegelung um eine normal zum Signalpfad stehende Spiegelebene umzukehren, womit ein weiterer Freiheitsgrad bei der Zusammenstellung der Grundstrukturen zu einem einzigen Hochpassfilter erhalten wird.Other possible structures of the high-pass filter according to the invention can by any combination of the in the 3B to 3F basic structures are obtained. In this case, it is possible to invert the orientation of the partial structures (basic structures) by mirroring around a mirror plane that is normal to the signal path, thus providing a further degree of freedom in the composition of the basic structures into a single high-pass filter.

4 zeigt in schematischer Darstellung eine Durchlasskurve eines in 3A vorgeschlagenen Hochpassfilters. Das Filter erfüllt gewünschte Spezifikationen in einem Sperrbereich SB, in dem die Dämpfung zumindest –25 dB beträgt, sowie in einem Durchlassbereich DB, der durch eine maximale Einfügedämpfung von 1,5 dB gekennzeichnet ist. Zwischen Sperrbereich SB und Durchlassbereich DB ist der Übergangsbereich UB angeordnet, in dem die Durchlasskurve eine steile Flanke aufweist. Daher wird ein Übergangsbereich UB mit einer Bandbreite von maximal 9% erhalten, wobei beiderseits des Übergangsbereichs die Spezifikationen für Sperrbereich SB bzw. Durchlassbereich DB erfüllt werden. 4 shows a schematic representation of a transmission curve of a 3A proposed high-pass filter. The filter satisfies desired specifications in a stopband SB in which the attenuation is at least -25 dB, and in a passband DB characterized by a maximum insertion loss of 1.5 dB. Between the blocking region SB and the passband DB, the transition region UB is arranged, in which the transmission curve has a steep flank. Therefore, a transitional range UB with a maximum bandwidth of 9% is obtained, whereby the specifications for stopband SB and passband DB are met on both sides of the transitional range.

In der bereits erwähnten Anwendung des Hochpassfilters im Sendepfad eines GSM850/900-Systems zur Unterdrückung von Störfrequenzen, die im Bereich des DVB-H-Systems liegen, erfüllt dieses Hochpassfilter die für das DVB-H System geforderten Sperrbereichsspezifikationen zwischen 470 und 750 MHz, was einer Bandbreite des Sperrbereichs von mehr als 30% entspricht. Die Spezifikationen des Durchlassbereichs DB werden zwischen 824 und 960 MHz erfüllt, wo die Einfügedämpfung ca. 1 dB aufweist.In the already mentioned application of the high pass filter in Transmission path of a GSM850 / 900 suppression system Interference frequencies that are in the range of the DVB-H system, This high-pass filter meets the requirements for the DVB-H system required stop band specifications between 470 and 750 MHz, which corresponds to a bandwidth of the stop band of more than 30%. The specifications of the passband DB are between 824 and 960 MHz meets where the insertion loss about 1 dB.

Die in 4 schematisch dargestellte Durchlasskurve zeigt eine Welligkeit im Bereich des Sperrbereichs SB, deren Minima gezielt einzelnen Komponenten des Hochpassfilters zugeordnet werden können. Die scharfen Minima (Polstellen) im Bereich der rechten Kante des Sperrbereichs können den Antiresonanzfrequenzen der akustischen Resonatoren in den Serienelementen zugeordnet werden. Die Anzahl dieser Peaks entspricht dabei der Anzahl unterschiedlicher akustischer Resonatoren bzw. unterschiedlicher Resonanzfrequenzen der im Hochpassfilter verwendeten Resonatoren. Das breite Minimum der Durchlasskurve im Bereich der linken Kante des Sperrbereichs SB kann den Parallelelementen bzw. den Resonanzfrequenzen der Serienschwingkreise bildenden Parallelelemente (LC-Elemente) zugeordnet werden. Nicht zuletzt damit diese breiten Minima nicht die Flanke zum Durchlassbereich nachteilig beeinflussen, werden die Resonanzfrequenzen der Parallelelemente an das untere Ende des Sperrbereichs gelegt. Auch hier ist es möglich, die Breite dieses Minimums durch entsprechende Variation der Resonanzfrequenzen in den unterschiedlichen Parallelelementen zu verbreitern.In the 4 schematically shown passage curve shows a ripple in the region of the stopband SB, the minima can be specifically assigned to individual components of the high-pass filter. The sharp minima (poles) in the region of the right edge of the stop band can be assigned to the antiresonance frequencies of the acoustic resonators in the series elements. The number of these peaks corresponds to the number of different acoustic resonators or different resonance frequencies of the resonators used in the high-pass filter. The broad minimum of the transmission curve in the region of the left edge of the stopband SB can be assigned to the parallel elements or the resonance frequencies of the parallel resonant elements (LC elements) forming series resonant circuits. Not least so that these broad minima do not adversely affect the edge to the passband, the resonant frequencies of the parallel elements are applied to the lower end of the stopband. Again, it is possible to broaden the width of this minimum by corresponding variation of the resonance frequencies in the different parallel elements.

5 zeigt eine mögliche Verschaltung des Hochpassfilters im Front End eines Endgeräts für mobile Kommunikation, beispielsweise eines Handys. In dem Front End ist eine Antenne A mittels über ein Schaltmodul SM mit dem Sendepfad TX eines Mobilfunkstandards verbunden. Der Übersichtlichkeit wegen sind der RX Pfad und weitere mögliche TX- und RX Zweige anderer Mobilfunkbänder sowie deren Filter nicht eingezeichnet. Eine zweite so genannte Diversity Antenne AD für den DVB-H Empfang ist über das gleiche Schaltmodul SM oder einen separaten Schalter mit dem Empfangspfad eines DVB-H-Systems verbunden 5 shows a possible interconnection of the high-pass filter in the front end of a mobile communication terminal, such as a mobile phone. In the front end, an antenna A is connected via a switching module SM to the transmission path TX of a mobile radio standard. For the sake of clarity, the RX path and other possible TX and RX branches of other mobile radio bands and their filters are not shown. A second so-called diversity antenna AD for the DVB-H reception is connected via the same switching module SM or a separate switch to the receive path of a DVB-H system

Der Signalpfad für das DVB-H-System ist ein reiner Empfangspfad, bei dem die von der Antenne aufgenommenen Signale mittels eines Bandpassfilters BPF vorgefiltert und der weiteren Verarbeitung zugeführt werden. Im Sendepfad TX des Mobilfunksystems ist ein Leistungsverstärker PA angeordnet. In dieser Ausführung ist das vorgeschlagene Hochpassfilter HPF in den Sendepfad TX zwischen Schaltmodul SM und Leistungsverstärker PA geschaltet.Of the Signal path for the DVB-H system is a pure receive path, in which the signals recorded by the antenna by means of a Bandpass filter BPF pre-filtered and fed to further processing become. In the transmission path TX of the mobile radio system is a power amplifier PA arranged. In this embodiment, the proposed High pass filter HPF in the transmission path TX between switching module SM and Power amplifier PA switched.

Parallel zur Antenne A ist in einem Querzweig eine Schutzvorrichtung SV geschaltet, die störende ESD-Pulse unschädlich nach Masse ableiten kann. Die Schutzvorrichtung SV kann beispielsweise als Induktivität ausgeführt sein. Möglich ist es auch, als Schutzvorrichtungen nicht lineare Elemente wie Funkenstrecken oder Varistoren einzusetzen. Als Schutzvorrichtung für niederfrequente Störungen können auch Hochpassfilter, als Schutzvorrichtungen für hochfrequente Störungen Tiefpassfilter eingesetzt werden.Parallel to the antenna A, a protective device SV is connected in a shunt branch, which can divert disturbing ESD pulses harmless to ground. The protection device SV can be designed, for example, as an inductance. It is also possible to use non-linear elements such as spark gaps or varistors as protective devices. As a protective device for low-frequency interference can also be high-pass filter, used as protection devices for high-frequency interference low-pass filter.

Das Schaltmodul SM kann als Halbleiterschalter, beispielsweise auf Galliumarsenidbasis, ausgebildet sein. Er kann aber auch aus PIN-Dioden oder anderen Halbleiterschaltelementen ausgeführt sein. Das Schaltmodul SM kann eine Reihe von Einzelschaltern SW wahlweise einzeln oder in Kombination betätigen. Im vorliegenden Fall verbindet ein Schalter SW den Signalpfad des DVB-H-Systems mit der Antenne und ein Schalter SW' den TX-Pfad des GSM-Systems mit der Antenne. Möglich ist es auch, die Schalter SW und SW' gleichzeitig bzw. synchron zu betätigen, was einen Parallelempfang des DVB-H-Signals und einen Sende-/Empfangsbetrieb für das GSM-System ermöglicht. Das DVB-H-System ist dabei durch das Hochpassfilter HPF gegen niederfrequente Störungen des Leistungsverstärkers PA geschützt.The Switching module SM can be designed as a semiconductor switch, for example based on gallium arsenide be. But it can also be made of PIN diodes or other semiconductor switching elements be executed. The switching module SM can be a series of Single switches SW can be operated individually or in combination. In the present case, a switch SW connects the signal path of DVB-H system with the antenna and a switch SW 'the TX path of the GSM system with the antenna. It is also possible, the switches SW and SW 'simultaneously or synchronously to actuate what a Parallel reception of the DVB-H signal and a send / receive operation for the GSM system allows. The DVB-H system is through the high-pass filter HPF against low-frequency interference the power amplifier PA protected.

Das Schaltmodul SM kann wie in der Figur angedeutet weitere Schalter enthalten, die die Antennen mit Signalpfaden weiterer drahtloser Systeme und insbesondere mit den entsprechenden Übertragungsbändern von Mobilfunksystemen verbinden kann.The Switching module SM can, as indicated in the figure, further switches included the antennas with signal paths of more wireless Systems and in particular with the corresponding transmission bands from mobile systems.

6 und 7 zeigen zwei weitere mögliche Ausführungen, die ein wahlweises Zu- und Abschalten des Hochpassfilters HPF in den Signalpfad ermöglichen. 6 zeigt eine erste Möglichkeit, bei der der Signalpfad in zwei parallele Teilpfade aufgeteilt ist. Im ersten Teilpfad ist das Hochpassfilter HPF zwischen einem ersten Schalter SW1 und einem zweiten Schalter SW2 angeordnet. Der zweite Teilpfad umfasst zwei in Serie geschaltete Schalter SW3 und SW4. 6 and 7 show two further possible embodiments that allow an optional switching on and off of the high-pass filter HPF in the signal path. 6 shows a first possibility in which the signal path is divided into two parallel subpaths. In the first partial path, the high-pass filter HPF is arranged between a first switch SW1 and a second switch SW2. The second partial path comprises two series-connected switches SW3 and SW4.

Sowohl das Schalterpaar SW1 und SW3 als auch das Schalterpaar SW2 und SW4 können als SPDT-(= single pole double through) Schalter ausgeführt sein. Durch Schließen der Schalter SW1 und SW2 und öffnen der Schalter SW3 und SW4 ist das Hochpassfilter HPF in dem Signalpfad geschaltet. Bei jeweils umgekehrter Schalterstellung, also geöffneten Schaltern SW1 und SW2 und geschlossenen Schaltern SW3 und SW4, wird nur der zweite Teilpfad geschaltet, das Hochpassfilter also umgangen. Diese Schalterstellung ist dann von Vorteil, wenn wahlweise als Alternative kein gleichzeitiger Empfang eines DVB-H-Signals und ein Sende-/Empfangsbetrieb im GSM-Band gewünscht ist. Durch das Überbrücken des Hochpassfilters wird eine niedrigere Einfügedämpfung im TX-Band des GSM-Systems möglich.Either the switch pair SW1 and SW3 as well as the switch pair SW2 and SW4 can as SPDT - (= single pole double through) switch be executed. By closing the switch SW1 and SW2 and open switches SW3 and SW4 is the high-pass filter HPF switched in the signal path. With each reversed switch position, ie open switches SW1 and SW2 and closed switches SW3 and SW4, only the second partial path is switched, the high-pass filter so bypassed. This switch position is advantageous if alternatively, as an alternative, no simultaneous reception of a DVB-H signal and a transmission / reception operation in the GSM band is desired. By bypassing the high pass filter is a lower insertion loss in the TX band of the GSM system possible.

7 zeigt eine vereinfachte Möglichkeit, bei der der erste Teilpfad mit dem Hochpassfilter HPF wie der erste Teilpfad der Schaltung nach 6 ausgebildet ist. Im zweiten Teilpfad ist nur noch ein Schalter SW3 angeordnet. Das Hochpassfilter wird hier zugeschaltet durch Schließen der Schalter SW1 und SW2 und öffnen des Schalters SW3. Bei umgekehrter Schaltung wird nur der zweite Teilpfad freigeschaltet, sodass das Hochpassfilter HPF überbrückt wird. Das Schalterpaar SW1/SW3 kann als SPDT-Schalter ausgeführt sein, während der Schalter SW2 als SPST-Schalter (single pole single through) ausgebildet sein kann. Diese Schaltung hat den Vorteil, dass ein Schalter eingespart ist und das ganze System mit einem geringeren Verlust durch eine begrenzte Isolation des Schalters behaftet ist als die Schaltung nach 6. Auch für dieses System gilt, dass die Gesamt-Einfügedämpfung im Sendepfad TX des GMS-Systems bei überbrücktem Hochpassfilter HPF geringer ist als bei zugeschaltetem Hochpassfilter. 7 shows a simplified possibility, in which the first partial path with the high-pass filter HPF as the first partial path of the circuit after 6 is trained. In the second partial path, only one switch SW3 is arranged. The high-pass filter is switched on here by closing the switches SW1 and SW2 and opening the switch SW3. With reverse switching, only the second partial path is enabled, so that the high-pass filter HPF is bypassed. The switch pair SW1 / SW3 can be designed as an SPDT switch, while the switch SW2 can be designed as a SPST switch (single pole single through). This circuit has the advantage that a switch is saved and the whole system is subject to a lower loss due to a limited isolation of the switch than the circuit according to 6 , For this system as well, the total insertion loss in the transmission path TX of the GMS system is lower when the high-pass filter HPF is bypassed than when the high-pass filter is switched on.

Die beiden in den 6 und 7 dargestellten Teilschaltungen können anstelle des reinen Hochpassfilters in eine Schaltung nach 5 integriert werden, sodass auch in dieser Schaltung ein wahlweises Zu- und Abschalten des Hochpassfilters möglich ist.The two in the 6 and 7 shown sub-circuits can instead of the pure high-pass filter in a circuit according to 5 be integrated, so that even in this circuit an optional switching on and off of the high-pass filter is possible.

8 zeigt eine Möglichkeit, wie die Komponenten des vorgeschlagenen Hochpassfilters auf einem Mehrlagensubstrat 20 angeordnet bzw. teilweise in dieses integriert werden können. Das Mehrlagensubstrat 20 umfasst hier vier dielektrische Schichten, wobei zwischen je zwei dielektrischen Schichten eine Metallisierungsebene mit darin angeordneten strukturierten Metallisierungsstrukturen vorgesehen sind. 8th shows one way, as the components of the proposed high-pass filter on a multi-layer substrate 20 can be arranged or partially integrated in this. The multi-layer substrate 20 here comprises four dielectric layers, wherein between each two dielectric layers a metallization plane are provided with structured metallization arranged therein.

Auf der Oberseite des Mehrlagensubstrats 20, welches das Trägersubstrat für das Bauelement darstellt, sind diskrete Bauelemente 10, 11 und 12 montiert und elektrisch leitend mit den Metallisierungsstrukturen innerhalb des Mehrschichtsubstrats 20 verbunden.On top of the multi-layer substrate 20 , which is the carrier substrate for the device, are discrete devices 10 . 11 and 12 mounted and electrically conductive with the metallization structures within the multilayer substrate 20 connected.

Die Montage der diskreten Bauelemente 10 bis 12 erfolgt beispielsweise in Flip-Chip-Technik. Zumindest eines der diskreten Bauelemente 10 bis 12 trägt den oder die akustischen Resonatoren der Serienelemente SE. Dies sind entweder Chips aus piezoelektrischem Material mit darauf angeordneten SAW-Resonatoren oder zweite Träger mit darauf angeordneten BAW-Resonatoren, wobei beide Arten von akustischen Resonatoren in Flip-Chip-Technik verarbeitbar sind.The assembly of discrete components 10 to 12 takes place, for example, in flip-chip technology. At least one of the discrete components 10 to 12 carries the acoustic resonator (s) of the series elements SE. These are either chips made of piezoelectric material with SAW resonators arranged thereon or second carriers with BAW resonators arranged thereon, wherein both types of acoustic resonators can be processed in flip-chip technology.

Die anderen diskreten Bauelemente können insbesondere eine oder mehrere Luftspulen umfassen, die als Spule SP in den Parallelelementen PE dienen. Für ein Mehrlagensubstrat auf LTCC- oder FR4-Basis werden beispielsweise luftgewickelte Spulen in einer Größe zwischen 0,4 × 0,8 mm² und 0,5 × 1,0 mm² verwendet, um eine entsprechend niedrige Einfügedämpfung zu erzielen. Derartige Spulen weisen eine Güte Q von bis zu ca. 80 auf. Ein Teil der diskreten Bauelemente 11 bis 13 kann auch jeweils als in SMD-Technik verarbeitbarer Kondensator ausgebildet und dementsprechend als diskretes Element auf dem Mehrlagensubstrat 20 montiert sein. Möglich ist es jedoch auch, erste und/oder zweite Kondensatoren CS, CP in Form von Metallisierungsstrukturen innerhalb des Mehrlagensubstrats auszubilden, beispielsweise in Form zweier im Mehrlagenstapel übereinander angeordneter Metallisierungsflächen. In LTCC weisen solche Kondensatoren eine hohe Güte von mehr als 150 auf und können durchaus einen SMD-Kondensator ersetzen.The other discrete components may in particular comprise one or more air coils which serve as a coil SP in the parallel elements PE. For an LTCC or FR4 based multi-layer substrate, for example, air-wound coils ranging in size between 0.4 × 0.8 mm ² and 0.5 × 1.0 mm ² used to achieve a correspondingly low insertion loss. Such coils have a quality Q of up to about 80. Part of the discrete components 11 to 13 can also be designed in each case as a capacitor which can be processed in SMD technology and accordingly as a discrete element on the multilayer substrate 20 be mounted. However, it is also possible to form first and / or second capacitors CS, CP in the form of metallization structures within the multilayer substrate, for example in the form of two metallization surfaces arranged one above the other in the multilayer stack. In LTCC, such capacitors have a high quality of more than 150 and may well replace an SMD capacitor.

Möglich ist es jedoch auch, selbst die Spulen SP in den Mehrlagenstapel zu integrieren und in Form entsprechend geformter und vorteilhaft sich über mehrere Metallisierungsebenen erstreckender Metallisierungsstrukturen auszubilden und sie beispielsweise einer dreidimensional geführten Wicklung nachzuempfinden.Possible but it is also, even the coils SP in the multilayer stack to integrate and shape appropriately shaped and advantageous extending over several metallization levels extending metallization train them and, for example, a three-dimensional guided To mimic winding.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Sie umfasst vielmehr eine Vielzahl weiterer möglicher Strukturen von Serien- und Parallelelementen sowie Modulkombinationen mit solchen Hochpassfiltern. Das Hochpassfilter ist auch nicht auf die vorgeschlagene Anwendung beschränkt und kann als Hochpassfilter für beliebige Anwendungen eingesetzt werden, die einen breiten Sperrbereich und eine schmale Bandbreite des Übergangsbereichs erfordern.The The invention is not limited to the embodiments shown in the figures limited. It rather includes a multitude of others possible structures of series and parallel elements as well as module combinations with such high-pass filters. The high pass filter is also not limited to the proposed application and can be used as a high-pass filter for any application which have a wide stopband and a narrow bandwidth of the transition area.

ININ: Eingangentrance
OUTOUT: Ausgangoutput
SESE: Serienelementseries element
PEPE: Parallelelementparallel element
RR: akustischer Resonatoracoustic resonator
CSCS: erster Kondensatorfirst capacitor
CPCP: zweiter Kondensatorsecond capacitor
SPSP: SpuleKitchen sink
SBSB: Sperrbereichstopband
UBUB: ÜbergangsbereichTransition area
DBDB: DurchlassbereichPassband
SVSV: Schutzvorrichtungguard
HPFHPF: HochpassfilterHigh Pass Filter
BPFBPF: BandpassfilterBandpass filter
A, A_D A, A _D: Antennenantennas
TXTX: Sendepfadtransmission path
SWSW: Schalterswitch
SMSM: Schaltmodulswitching module
PAPA: Leistungsverstärkerpower amplifier
2020: Trägersubstratcarrier substrate
10, 11, 1210 11, 12: Diskrete Bauelementediscrete components
MSMS: Metallisierungsstrukturenmetallization

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2004/246077 A1 [0005]
US 2004/51601 A1 [0006]

Claims

High-pass filter, formed on a carrier substrate ( 20 ), - having a blocking region (SB), a passage region (DB) and a transition region (UB) arranged therebetween, - having at least one series element (SE) and at least one parallel element (PE) - in which the series elements between one input ( IN) and an output (OUT) connecting signal path and are connected to each other in series - in which the at least one parallel element between the signal path and ground is connected - in which each series element is a series circuit of an acoustic resonator (R) and a first capacitor ( C _S ) - in which each parallel element comprises a series connection of a coil (SP) and a second capacitor (C _P ).

A high pass filter according to claim 1, wherein the anti-resonant frequency of the acoustic resonator (R) in the stopband (SB) at its upper End is provided.

High-pass filter according to claim 1 or 2, wherein the Resonant frequency of the parallel element (PE) in the stopband (SB) is provided in the lower half.

High pass filter according to one of the claims 1-3, in which the acoustic resonators (R) of the series elements (SE) a surface acoustic wave resonator - SAW resonator - or a resonant bulk acoustic wave BAW Resonator - include.

High-pass filter according to one of claims 1-4, - in which the carrier substrate ( 20 ) comprises a multilayer substrate comprising structured metallization levels arranged between dielectric layers, in which at least one of the elements selected from first and second capacitors (C _s , C _p ) and coil (SP) is integrated in the multilayer substrate and by correspondingly structured Sections of one or more metallization levels is formed.

High-pass filter according to one of claims 1-5, wherein the acoustic resonator (R) comprises at least one piezoelectric layer, wherein at least one of the first and second capacitors (C _S , C _P ) is formed as an interdigital structure directly on the piezoelectric layer is arranged.

High-pass filter according to one of claims 1-6, wherein at least one of the elements selected from first and second capacitor (C _S , C _P ) and coil (SP) as discrete on the carrier substrate ( 20 ) arranged component is formed.

High-pass filter according to one of Claims 1-7, in which the carrier substrate ( 20 ) is a multi-layer substrate with ceramic-based dielectric layers and in particular LTCC-based.

High-pass filter according to one of Claims 1-7, in which the carrier substrate ( 20 ) is a multi-layer substrate with organic-based dielectric layers.

High-pass filter according to one of Claims 1-7, in which the carrier substrate ( 20 ) comprises at least one layer of glass, semiconductors or sapphire.

High-pass filter according to one of claims 1-10, in which the coil (SP) is designed as an air-wound coil.

High-pass filter according to one of claims 1-11, in which the resonators (R) as SAW resonators on a substrate are formed of lithium tantalate or lithium niobate.

A high pass filter according to claim 12, wherein the SAW Resonators (R) comprise cascaded one-port resonators.

High-pass filter according to claim 12 or 13, wherein all resonators (R) of the signal path are arranged in-line and acoustically coupled together.

High-pass filter according to claim 12-14, - in which the resonators (R) are installed in one or more housings together with the coils (SP) of the parallel elements (PE) on the carrier substrate ( 20 ), in which the carrier substrate is multilayer substrate based on an LTCC, in which all the first and second capacitors (C _s , C _p ) are integrated into the multilayer substrate.

High pass filter according to claims 1-15, at the carrier substrate at the same time as a substrate of a module functions, with the module next to the high-pass filter even more Includes components of front end modules of mobile communication, selected from antenna switch, power amplifier, duplexer, Diplexer, bandpass filter, coupler, balun and electrostatic protection device includes.

High-pass filter according to one of claims 1-16, with a stopband width dimensioned relative to the passband cutoff frequency of at least 25% with a width of the transition region of a maximum of 9%.

Using a high pass filter according to one of Claims 1-17 in a terminal of mobile communication, which parallel to the reception of a DVB-H Signal between 470 and 750 MHz and to operate at least in the GSM 850/900 tape is designed as an additional filter to Protection of the DVB-H signal from the noise of the power amplifier during operation in the GSM 850/900 band or in the band one other mobile system.