DE102011101756A1

DE102011101756A1 - Oberflächenwellenfilterbauelement

Info

Publication number: DE102011101756A1
Application number: DE102011101756A
Authority: DE
Inventors: Dr. Telgmann Thomas; Guenther Schlegel; Wilfried Schott
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: SnapTrack Inc
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2012-11-22
Anticipated expiration: 2031-05-18
Also published as: JP3177250U; CN202841077U; DE102011101756B4

Abstract

Ein Oberflächenwellenfilterbauelement (100) umfasst mindestens einen externen Eingangsanschluss (E, E1, E2, E3) zum Anlegen eines Eingangssignals an das Oberflächenwellenfilterbauelement, mehrere externe Ausgangsanschlüsse (A1, A2, A3) zum Ausgeben von Ausgangssignalen aus dem Oberflächenwellenfilterbauelement und mehrere Filter (1, 2, 3). Zwischen den mindestens einen externen Eingangsanschluss (E, E1, E2, E3) und jeden der externen Ausgangsanschlüsse (A1, A2, A3) ist eines der Filter (1, 2, 3), das mindestens eine DMS-Spur (1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B) aufweist, geschaltet. Es werden Topologien vorgeschlagen, durch die Diplexer/Triplexer und 2-in-1-/3-in-1-Filter mit DMS-Filtern realisiert werden können.

Description

Die Erfindung betrifft ein Oberflächenwellenfilterbauelement mit einer Filtercharakteristik, die mehrere Durchlassbereiche aufweist.
Aufgrund der hohen Dichte von Funksignalen besteht in einem Empfängersystem oftmals ein Risiko, dass Störsignale, die im Übertragungsband eines Nutzsignals liegen, den Empfang des Nutzsignals beeinträchtigen. Beispielsweise können automobile Empfängersysteme für Funkschlüssel, so genannte RKE(Remote Keyless Entry)-Systeme, sowie funkbasierte Reifendruckmesssysteme, die auch als TPMS(Tire Pressure Monitoring System) bezeichnet werden, durch Störsignale, welche innerhalb des Übertragungsbandes des Nutzsignals liegen, gestört beziehungsweise völlig blockiert werden.
Um die Zuverlässigkeit der Funkübertragung zu erhöhen, werden in modernen Empfängern häufig zwei oder mehrere Frequenzkanäle genutzt. Wenn das Nutzsignal auf einer Frequenz durch ein starkes Störsignal blockiert wird, kann es dennoch über einen weiteren redundanten Kanal, in dem keine Störer vorliegen, empfangen werden. Die Verwendung von unterschiedlichen Frequenzbändern für verschiedene Anwendungen, wie beispielsweise RKE-Systeme oder TPMS, führt ebenfalls zu einer Mehrzahl verwendeter Frequenzkanäle. In der Praxis kommen meist zwei oder drei Frequenzkanäle zur Anwendung.
Zur Filterung störender Signale, die im Frequenzbereich von Nachbarbändern eines Nutzbandes liegen, können schmalbandige Filter verwendet werden. Derartige schmalbandige Filter lassen sich beispielsweise durch Oberflächenwellenfilter (SAW-Filter) realisieren. Ein solches Oberflächenwellenfilter umfasst ein Substrat, beispielsweise aus einem Quarz, Lithiumtantalat oder Lithiumniobat, auf dessen Oberfläche eine metallische Struktur aufgebracht ist. Die metallische Struktur kann zwei Wandler, die jeweils ein Paar kammförmig ineinandergreifende Elektrodenfinger umfassen, aufweisen. Beim Anlegen einer Spannung an eine der Wandlerstrukturen wird in den oberflächennahen Schichten des Substrats eine akustische Welle angeregt. Die erzeugte Oberflächenwelle wird von der zweiten Wandlerstruktur wieder in ein elektrisches Signal umgewandelt. Ein derartiges Oberflächenwellenfilterbauelement stellt einen Bandpass dar, der einen Durchlassbereich (Passband) mit einer niedrigen Einfügedämpfung und einen Sperrbereich (Stoppband) mit einer hohen Einfügedämpfung aufweist.
Zur Realisierung eines Mehrkanalempfängers können beispielsweise mehrere dieser Oberflächenwellenfilterbauelemente eingangsseitig über Schalter mit einer Antenne und ausgangsseitig über weitere Schalter mit einer Empfängereinheit verbunden werden. Mit einem derartigen Empfängersystem können zwar Nutzsignale in unterschiedlichen Frequenzbändern empfangen werden, jedoch weisen die Systeme aufgrund der Vielzahl der notwendigen separaten Filterbauelemente einen großen Platzbedarf auf.
Es ist wünschenswert, ein Oberflächenwellenfilterbauelement, mit dem es ermöglicht wird, Nutzsignale aus verschiedenen Frequenzkanälen herauszufiltern und das einen geringen Platzbedarf erfordert, anzugeben.
Mögliche Ausführungsformen eines derartigen Oberflächenwellenfilterbauelements werden in den Patentansprüchen angegeben.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform umfasst ein Oberflächenwellenfilterbauelement mindestens einen externen Eingangsanschluss zum Anlegen eines Eingangssignals an das Oberflächenwellenfilterbauelement, mehrere externe Ausgangsanschlüsse zum Ausgeben von Ausgangssignalen aus dem Oberflächenwellenfilterbauelement, wobei an jedem der externen Ausgangsanschlüsse jeweils eines der Ausgangssignale ausgebbar ist und mehrere Filter. Zwischen den mindestens einen externen Eingangsanschluss und jeden der externen Ausgangsanschlüsse ist eines der Filter geschaltet. Jedes der Filter wird durch mindestens eine DMS-Spur gebildet. Die jeweilige mindestens eine DMS-Spur der Filter ist derart ausgebildet ist, dass die Filter jeweils verschiedene Durchlassbereiche aufweisen.
Mittels der DMS-Filter-Designtechnik lassen sich schmalbandige Filter mit einer sehr geringen Einfügedämpfung und mit steilen Flanken realisieren. Indem bei einem Oberflächenwellenfilterbauelement mehrere DMS-Filter mit jeweils mindestens einer DMS-Spur auf einem Substrat angeordnet und in einem einzigen Gehäuse integriert werden, wird ein Oberflächenwellenfilterbauelement erhalten, das zwischen dem mindestens einem externen Eingangsanschluss und den mehreren externen Ausgangsanschlüssen unterschiedliche Filtercharakteristiken, insbesondere Filter-Übertragungskurven mit verschiedenen Durchlassbereichen, aufweist.
Die DMS-Filter weisen jeweils mindestens eine DMS-Spur, die auf einem Substrat angeordnet ist, auf. Die Verbindung der DMS-Filter mit dem mindestens einen Eingangsanschluss und den Ausgangsanschlüssen kann über Bondkontakte (Bondpads), die ebenfalls auf dem Substrat angeordnet sind, und über Bonddrähte, die die Bondkontakte mit dem mindestens einen externen Eingangsanschluss/den externen Ausgangsanschlüssen verbinden, erfolgen. Die mindestens eine DMS-Spur der verschiedenen Filter weist einen Eingangs- und Ausgangswandler auf, die jeweils zwischen Reflektoren der mindestens einen DMS-Spur angeordnet sind. Die Eingangs- und Ausgangswandler weisen jeweils eine Elektrode und eine weitere Elektrode auf.
Die jeweilige Elektrode des Eingangswandlers der mindestens einen DMS-Spur der Filter kann mit einem einzigen Bondkontakt zum Anlegen eines Eingangssignals an die DMS-Spur verbunden sein. Die Elektroden der Eingangswandler der mindestens einen DMS-Spur der Filter können auch jeweils mit verschiedenen Bondkontakten zum Anlegen unterschiedlicher Eingangssignale verbunden sein. Die Elektrode der Eingangswandler der mindestens einen DMS-Spur der Filter kann dabei mit einem ersten der Reflektoren der jeweiligen DMS-Spur verbunden sein und über diesen ersten Reflektor mit dem mindestens einen Bondkontakt zum Anlegen des Eingangssignals beziehungsweise mit einem der mehreren Bondkontakten zum Anlegen der Eingangssignale verbunden sein. Eine weitere Elektrode der Einganswandler der mindestens einen DMS-Spur der Filter ist unmittelbar oder über einen zweiten der Reflektoren mit einem Bondkontakt zum Anlegen eines Bezugspotentials, beispielsweise eines Massepotentials, verbunden.
Eine Elektrode des Ausgangswandlers jeder DMS-Spur ist an einen der Bondkontakte zum Ausgeben eines jeweiligen Ausgangssignals aus der DMS-Spur angeschlossen. Die Elektrode des Ausgangswandlers jeder DMS-Spur kann beispielsweise unmittelbar mit einem der Bondkontakte zum Ausgeben des Ausgangssignals verbunden sein. Die Elektrode des Ausgangswandlers der DMS-Spuren kann bei einer anderen Ausführungsform mit einem dritten der Reflektoren verbunden sein und über den dritten Reflektor mit einem der Bondkontakte zum Ausgeben des Ausgangssignals verbunden sein. Die andere Elektrode der Ausgangswandler der DMS-Spuren kann mit einem vierten der Reflektoren verbunden sein und über den vierten Reflektor mit einem Bondkontakt zum Anlegen des Bezugspotentials verbunden sein.
Die Bondkontakte können in einer Bondkontakt-Leiste zwischen den akustischen DMS-Spuren angeordnet sein. Auf einer Seite der Bondpad-Leiste befinden sich erste der DMS-Spuren und auf einer zweiten Seite der Bondpad-Leiste sind zweite der DMS-Spuren angeordnet. Die ersten und zweiten der DMS-Spuren können Filter mit verschiedener Filtercharakteristik sein. Wenn ein Filter durch zwei DMS-Spuren realisiert ist, wie beispielsweise bei einem Single-DMS-Filter-Design mit parallel geschalteten identischen oder nahezu identischen Spuren oder bei einem Twin-DMS-Filter-Design mit zueinander frequenzversetzten Spuren, kann eine der Spuren auf einer Seite der Bondpad-Leiste und eine weitere der Spuren auf einer anderen Seite der Bondpad-Leiste angeordnet sein. Durch eine derartige Anordnung der Bondkontakte auf dem Substrat in der Mitte zwischen den Spuren weist die Konfiguration des Oberflächenwellenfilterbauelements einen geringen Platzbedarf auf.
Die jeweils auf einer Seite der Bondkontakte angeordneten ersten, zweiten, dritten und vierten Reflektoren sind jeweils untereinander verbunden. Die äußeren Reflektoren jeder Spur können beispielsweise mit der einen der Elektroden der Eingangswandler und dem mindestens einen Bondpad zum Anlegen des Eingangssignals oder mit der einen der Elektroden der Ausgangswandler und mit den Bondpads zum Ausgeben der Ausgangssignale verbunden sein.
Durch die Anordnung der Bondkontakte in der Mitte zwischen den Spuren sowie der Nutzung der inneren und äußeren Reflektoren der jeweiligen Spuren zur Kontaktierung der Wandler kann erreicht werden, dass die einzelnen Teilfilter des Oberflächenwellenfilterbauelements in einer Konfiguration als Duplexer oder Triplexer zumindest an einem Anschluss, beispielsweise am Ausgang, eine separate elektrische Kontaktierung erhalten oder aber in einer Konfiguration als 2-in-1/3-in-1 Filter sowohl eine separate elektrische Kontaktierung am Eingang als auch am Ausgang erhalten. Des Weiteren kann eine kreuzungsfreie Anbindung aller Wandler an die Bondkontakte der Bondpad-Leiste erreicht werden.
Um ein Übersprechen zwischen den Teilfiltern zu vermeiden, kann ein zusätzlicher Reflektor als Abschirmbalken zwischen einem der Wandler und einem der Reflektoren, insbesondere einem der äußeren Reflektoren, angeordnet werden. Der zusätzliche Reflektor kann ohne zusätzlichen Bondkontakt auf das Bezugspotential gelegt werden. Des Weiteren kann optional zwischen dem zweiten und vierten Reflektor jeder DMS-Spur ein Abschirmelement, das beispielsweise als Reflektor ausgebildet sein kann, angeordnet sein.
Wenn das Oberfächenwellenfilterbauelement einen externen Eingangsanschluss und mehrere externe Ausgangsanschlüsse aufweist und die DMS-Teilfilter zwischen den einen Eingangsanschluss und jeweils einen der Ausgangsanschlüsse geschaltet sind, lässt sich beispielsweise ein Oberflächenwellenfilterbauelement als Diplexer oder Triplexer realisieren. Wenn das Oberfächenwellenfilterbauelement mehrere externe Eingangsanschlüsse und mehrere externe Ausgangsanschlüsse aufweist und die DMS-Teilfilter zwischen jeweils einen der Eingangsanschlüsse und einen der Ausgangsanschlüsse geschaltet sind, lässt sich beispielsweise ein Oberflächenwellenfilterbauelement als 2-in-1-Filter oder als 3-in-1-Filter realisieren. Die verschiedenen Ausführungen können am Eingang und Ausgang auch miteinander kombiniert werden, um insbesondere hinsichtlich der Unterdrückung des elektrischen Übersprechens eine optimale Lösung zu finden.
Die einzelnen Teilfilter können verschiedene Bandbreiten aufweisen, um je nach Anwendung in einzelnen Frequenzkanälen der benötigten Übertragungsbandbreite Rechnung zu tragen. Die DMS-Teilfilter können als so genannte Single-DMS-Filter oder Twin-DMS-Filter ausgebildet sein. Bei einem Single-DMS-Filter weist das Filter lediglich eine Spur oder aber zwei beziehungsweise mehrere identische oder nahezu identische Spuren auf, die parallel geschaltet sind, um die Filterimpedanz zu reduzieren und eine stabilere Anpassung zu erreichen. Das Passband wird zwischen den sich ergebenden zwei Resonanzmoden aufgespannt. Im Twin-DMS-Design können die Teilfilter ausgeführt werden, um die Nutzbandbreite zu erhöhen und die Stoppband-Unterdrückung zu verbessern. Es werden dazu zwei akustische DMS-Spuren, die in der Frequenz geringfügig gegeneinander verstimmt sind, parallel verschaltet. Die Verstimmung der Spuren erfolgt derart, dass die höherfrequente Resonanzfrequenz der einen Spur mit der niederfrequenten Resonanzfrequenz der anderen Spur übereinstimmt und die gleiche Phase hat.
Für die einzelnen Teilfilter des Oberflächenwellenfilterbauelements können jeweils verschiedene Design-Techniken verwendet werden. So können beispielsweise bei einem Triplexer zwei Teilfilter als Twin-DMS und ein Teilfilter als Single-DMS ausgeführt werden, um die bestmögliche Konfiguration für die gegebene Anwendung zu erzielen.
Ausführungsbeispiele des Oberflächenwellenfilterbauelements werden im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1A ein Empfänger-/Sendesystem mit zwei Frequenzkanälen,
1B ein Empfänger-/Sendesystem mit drei Frequenzkanälen,
2A eine Ausführungsform einer akustischen Spur eines DMS-Filters im Single-DMS-Design,
2B eine Übertragungsfunktion einer akustischen Spur eines DMS-Filters im Single-DMS-Design im unangepassten Zustand,
3A eine Ausführungsform zweier akustischer Spuren eines DMS-Filters im Twin-DMS-Design,
3B eine Übertragungsfunktion der akustischen Spuren eines DMS-Filters im Twin-DMS-Design im unangepassten Zustand,
4A ein Empfänger-/Sendesystem mit einer Ausführungsform eines Oberflächenwellenfilterbauelements als Diplexer,
4B ein Empfänger-/Sendesystem mit einer Ausführungsform eines Oberflächenwellenfilterbauelements als Triplexer,
5A ein Empfänger-/Sendesystem mit einer Ausführungsform eines Oberflächenwellenfilterbauelements als 2-in-1-Filter,
5B ein Empfänger-/Sendesystem mit einer Ausführungsform eines Oberflächenwellenfilterbauelements als 3-in-1-Filter,
6A eine Ausführungsform einer Topologie eines Oberflächenwellenfilterbauelements als Diplexer,
6B eine weitere Ausführungsform einer Topologie eines Oberflächenwellenfilterbauelements als Diplexers,
7 eine Übertragungsfunktion eines Diplexers im Frequenzbereich von 434 MHz,
8A eine Ausführungsform einer Topologie eines Oberflächenwellenfilterbauelements als Triplexer,
8B eine weitere Ausführungsform einer Topologie eines Oberflächenwellenfilterbauelements als Triplexer,
8C eine weitere Ausführungsform einer Topologie eines Oberflächenwellenfilterbauelements als Triplexer,
9 eine Übertragungsfunktion eines Triplexers im Frequenzbereich von 314 MHz,
10A eine Ausführungsform einer Topologie eines Oberflächenwellenfilterbauelements als 2-in-1-Filter,
10B eine weitere Ausführungsform einer Topologie eines Oberflächenwellenfilterbauelements als 2-in-1-Filter,
11 eine Ausführungsform einer Topologie eines Oberflächenwellenfilterbauelements als 3-in-1-Filter.
1A zeigt ein Empfänger-/Sendesystem mit zwei Frequenzkanälen. Zwischen einer Antenne 200 und einer Empfänger-/Sendeeinheit 300 ist ein erster Signalpfad angeordnet, der ein Filterbauelement 100a umfasst. In einem zweiten zwischen der Antenne 200 und der Empfänger-/Sendeeinheit 300 angeordneten Signalpfad ist ein Filterbauelement 100b angeordnet. Zwischen der Empfänger-/Sendeeinheit 300 und den einzelnen Signalpfaden kann ein Schalter 400 vorgesehen sein, durch den die Empfänger-/Sendeeinheit 300 mit einem der Filterbauelemente verbunden wird. Ebenso ist zwischen der Antenne 200 und den Filterbauelementen ein Schalter 500 vorgesehen. Durch den Schalter 500 kann die Antenne 200 mit einem der Filterbauelemente verbunden werden.
1B zeigt ein Empfänger-/Sendesystem mit drei Frequenzkanälen. Im Unterschied zu der in 1A gezeigten Ausführungsform ist zwischen die Antenne 200 und die Empfänger-/Sendeeinheit 300 zusätzlich ein dritter Signalpfad mit einem Filterbauelement 100c geschaltet.
Bei beiden in den 1A und 1B gezeigten Ausführungsformen sind die Filterbauelemente als separate Bauelemente in den jeweiligen Signalpfaden angeordnet. Die Filterbauelemente 100a, 100b beziehungsweise 100c können als Oberflächenwellenfilterbauelemente ausgebildet sein. Die Oberflächenwellenfilterbauelemente können insbesondere als Dual-Mode-Filter (DMS-Filter) ausgeführt sein.
2A zeigt einen Aufbau einer akustischen Spur A eines DMS-Filters im so genannten Single-DMS-Design, wie er vor allem auf Quarz-Substraten verwendet wird. Die akustische DMS-Spur A umfasst zwei in Serie geschaltete Interdigitalwandler T1 und T2, welche zur Reduzierung akustischer Verluste an ihren Enden durch je einen Reflektor R1 und R3 abgeschlossen werden. Zwischen den beiden Wandlern T1 und T2 können optional weitere Elemente R2, R4 und R5, die beispielsweise als Reflektoren ausgeführt sein können, platziert werden. Die Wandler und Reflektoren sind auf der Oberfläche eines piezoelektrischen Substrats 4 angeordnet.
Einer der Wandler T1 kann als Eingangswandler ausgeführt sein, indem eine der Elektroden ET11 mit einem Anschluss IN zum Anlegen eines Eingangssignals verbunden ist. Die andere Elektrode ET12 des Eingangswandlers T1 kann mit einem Bezugspotential GND verbunden sein. Der Wandler T2 kann als Ausgangswandler ausgeführt sein, indem eine seiner Elektroden ET21 mit einem Anschluss OUT zum Abgreifen eines Ausgangssignals und die andere seiner Elektroden ET22 mit einem Anschluss GND zum Anlegen des Bezugspotentials verbunden ist. Der zwischen den Reflektoren R2 und R4 angeordnete Reflektor R5 dient als Abschirmelement zur Verringerung des elektrischen Übersprechens. Die Reflektoren R1, R2, R3, R4 und R5 können beispielsweise ebenfalls mit einem Anschluss zum Anlegen eines Bezugspotentials verbunden sein. Das Bezugspotential kann beispielsweise ein Massepotential sein.
Im unangepassten Zustand weist die akustische DMS-Spur A das in 2B gezeigte Übertragungsverhalten auf. Der Durchlassbereich des Filters wird zwischen zwei Resonanzmoden, einer niederfrequenten Hauptresonanz AR1 und einer höherfrequenten Hauptresonanz AR2 aufgespannt. Neben dem in 2A gezeigten Design, das lediglich eine DMS-Spur aufweist, können auch mehrere identische oder nahezu identische DMS-Spuren parallel geschaltet werden, um die Filterimpedanz zu reduzieren und eine stabilere Anpassung zu erreichen.
Im Unterschied zu der anhand der 2A und 2B erläuterten Single-DMS-Technik ist in den 3A und 3B ein DMS-Filter in der so genanntes Twin-DMS-Design-Technik gezeigt. Das Filter umfasst zwei akustische DMS-Spuren A und B, die beide wie die in 2A gezeigte einzelne DMS-Spur jeweils einen Eingangswandler T1 und einen Ausgangswandler T2 umfassen, wobei die Eingangs- und Ausgangswandler zwischen Reflektoren R1 und R3 angeordnet sind. Zwischen dem Eingangswandler T1 und dem Ausgangswandler T2 können bei Verwendung von lediglich zwei Spuren für das Design optional weitere Elemente, beispielsweise die Reflektoren R2, R4 und R5, angeordnet sein. Bei Verwendung weiterer Spuren, beispielsweise von vier oder mehr Spuren, ist lediglich das Vorsehen des Reflektors R5 optional, während die Reflektoren R2 und R4 zur elektrischen Kontaktierung benötigt werden. Die Wandler und Reflektoren sind auf der Oberfläche eines piezoelektrischen Substrats angeordnet. Bei den Eingangswandlern sind die Elektroden ET11 an den Eingangsanschluss IN zum Anlegen des Eingangssignals angeschlossen und die Elektroden ET12 sind mit dem Bezugspotential verbunden. Bei den Ausgangswandlern sind die Elektroden ET21 mit dem Ausgangsanschluss OUT verschaltet und die Elektroden ET22 sind an das Bezugspotential angeschlossen.
Bei dem Twin-DMS-Filter-Design sind die beiden in 3A gezeigten DMS-Spuren A und B parallel verschaltet und in der Frequenz geringfügig gegeneinander verstimmt. 3B zeigt die Übertragungsfunktion der beiden DMS-Spuren A und B im unangepassten Zustand. Die niederfrequentere DMS-Spur A weist eine niederfrequente Resonanz AR1 und eine höherfrequente Resonanz AR2 auf. Die höherfrequentere DMS-Spur B weist eine niederfrequente Resonanzfrequenz BR1 und eine höherfrequente Resonanzfrequenz BR2 auf. Die beiden DMS-Spuren A und B sind derart gegeneinander frequenzverschoben, dass die höherfrequente Resonanz AR2 der niederfrequenteren DMS-Spur A mit der niederfrequenteren Resonanzfrequenz BR1 der höherfrequentere DMS-Spur B übereinstimmt und beide Resonanzfrequenzen die gleiche Phase haben. Somit entsteht eine resultierende Übertragungsfunktion mit Resonanzspitzen H1, H2 und H3, zwischen denen der Durchlassbereich (Passband) des Twin-DMS-Filters aufgespannt wird.
Jedes der in den 1A und 1B gezeigten Filterbauelemente 100a, 100b und 100c kann ein Oberflächenwellenfilter in Single-DMS-Design-Technik oder Twin-DMS-Design-Technik enthalten. Jedes der Filter ist in einem separaten Gehäuse integriert, sodass jedes der Filterbauelemente 100a, 100b und 100c als ein separates, diskretes Bauelement ausgeführt ist.
Eine platzsparende und kostengünstige Lösung ergibt sich, wenn anstelle von den zwei Einzelfiltern 100a, 100b der 1A beziehungsweise den drei Einzelfiltern 100a, 100b und 100c der 1B mehrere Filter mit unterschiedlichem Bandpassverhalten in einem einzigen Bauteilgehäuse integriert werden.
4A zeigt ein Empfänger-/Sendesystem mit zwei Frequenzkanälen. Zwischen einer Antenne 200 und einer Empfänger-/Sendereinheit 300 ist ein einziges Oberflächenwellenfilterbauelement 100 angeordnet. Das Oberflächenwellenfilterbauelement 100 ist als ein SAW-Diplexer 10 ausgeführt. Der SAW-Diplexer 10 weist einen Eingangsanschluss E, der mit der Antenne 200 verbunden ist und einen Ausgangsanschluss A1 sowie einen Ausgangsanschluss A2 auf. Zwischen den Eingangsanschluss E und den Ausgangsanschluss A1 ist ein DMS-Filter mit mindestens einer DMS-Spur geschaltet. Ebenso ist zwischen dem Eingangsanschluss E und dem Ausgangsanschluss A2 ein DMS-Filter mit mindestens einer DMS-Spur angeordnet. Die Ausgangsanschlüsse A1 und A2 sind über einen Schalter 400 mit der Empfänger-/Sendereinheit 300 verbunden.
4B zeigt ein im Vergleich zur 4A modifiziertes Empfänger-/Sendesystem mit drei Frequenzkanälen. Im Unterschied zu der in 4A gezeigten Ausführungsform wird anstelle des Oberflächenwellenfilter-Diplexers 10 ein Oberflächenwellenfilterbauelement 100 in Ausgestaltung eines SAW-Triplexers verwendet. Der SAW-Triplexer 20 weist einen Eingangsanschluss E, der mit der Antenne 200 verbunden ist, und Ausgangsanschlüsse A1, A2 und A3 auf. Die Ausgangsanschlüsse A1, A2 und A3 sind über einen Schalter 400 mit der Empfänger-/Sendereinheit 300 verbunden.
Das Oberflächenwellenfilterbauelement 20 weist im Inneren seines Gehäuses drei DMS-Filter, die mindestens eine DMS-Spur umfassen, auf. Ein erstes Filter ist zwischen den Eingangsanschluss E und den Ausgangsanschluss A1 geschaltet. Ein zweites Filter ist zwischen den Eingangsanschluss E und den Ausgangsanschluss A2 geschaltet und ein drittes Filter ist zwischen dem Eingangsanschluss E und dem Ausgangsanschluss A3 angeordnet. Die drei Filter weisen jeweils verschiedene Durchlassbereiche (Passbänder) mit unterschiedlicher Mittenfrequenz auf.
5A zeigt eine weitere Ausführungsform eines Empfänger-/Sendersystems mit zwei Frequenzkanälen. Zwischen einer Antenne 200 und einer Empfänger-/Sendereinheit 300 ist ein Oberflächenwellenfilterbauelement 100 geschaltet. Das Oberflächenwellenfilterbauelement 100 ist als ein 2-in-1-Filter 30 ausgebildet. Es umfasst einen Eingangsanschluss E1 und einen Eingangsanschluss E2, die über einen Schalter 500 mit der Antenne 200 verbunden sind. Des Weiteren weist das 2-in-1-Filter 30 einen Eingangsanschluss A1 und einen Ausgangsanschluss A2 auf, die über einen Schalter 400 mit der Empfänger-/Sendereinheit 300 verbunden sind. Das Oberflächenwellenfilterbauelement 30 weist ein erstes DMS-Filter, das mindestens eine DMS-Spur umfasst, auf. Das erste Filter ist zwischen den Eingangsanschluss E1 und den Ausgangsanschluss A1 des Oberflächenwellenfilterbauelements geschaltet. Ein zweites DMS-Filter mit mindestens einer DMS-Spur ist zwischen dem Eingangsanschluss E2 und dem Ausgangsanschluss A2 angeordnet.
5B zeigt eine weitere Ausführungsform eines Empfänger-/Sendersystems mit drei Frequenzkanälen. Im Unterschied zu der in 5A gezeigten Ausführungsform ist zwischen dem Schalter 400 und dem Schalter 500 ein Oberflächenwellenfilterbauelement 100 angeordnet, das als ein 3-in-1-Filter 40 ausgebildet. Das 3-in-1-Oberflächenwellenfilterbauelement umfasst drei Eingangsanschlüsse E1, E2 und E3 sowie drei Ausgangsanschlüsse A1, A2 und A3. Die Eingangsanschlüsse E1, E2 und E3 sind jeweils über den Schalter 500 mit der Antenne 200 verbunden. Die Ausgangsanschlüsse A1, A2 und A3 sind über den Schalter 400 mit der Empfänger-/Sendereinheit 300 gekoppelt. Das Oberflächenwellenfilterbauelement 40 weist im Inneren seines Gehäuses drei DMS-Filter, die jeweils mindestens eine DMS-Spur umfassen, auf. Ein erstes Filter ist zwischen den Eingangsanschluss E1 und den Ausgangsanschluss A1 geschaltet. Ein zweites Filter ist zwischen dem Eingangsanschluss E2 und dem Ausgangsanschluss A2 angeordnet. Der Eingangsanschluss E3 und der Ausgangsanschluss A3 sind über ein drittes Filter miteinander verbunden.
Bei den in den 4A, 4B, 5A und 5B gezeigten Ausführungsformen eines Oberflächenwellenfilterbauelements 100 sind mehrere DMS-Filter mit verschiedenen Filterübertragungsfunktionen mit unterschiedlichen Durchlassbereichen, die verschiedene Mittenfrequenzen aufweisen, innerhalb des Gehäuses eines Bauelements realisiert. Die Oberflächenwellenfilterbauelemente können als Diplexer 10, Triplexer 20 oder als 2-in-1-Filter 30 oder 3-in-1-Filter 40 ausgebildet sein. Bei der Ausführungsform als Diplexer/Triplexer kann bei einem Empfänger-/Sendersystem der Schalter 500, welcher das einkommende Signal in zwei beziehungsweise drei Ausgangssignale für die verschiedenen Frequenzbänder teilt, entfallen. Die in den einzelnen Oberflächenwellenfilterbauelementen integrierten Filter sind als DMS-Filter mit mindestens einer DMS-Spur ausgebildet. Die in den Oberflächenwellenfilterbauelementen integrierten Filter können beispielsweise ein Single-DMS-Design oder ein Twin-DMS-Design aufweisen.
Bei Realisierung der Diplexer-/Triplexer-Oberflächenwellenfilterbauelemente als auch der 2-in-1-/3-in-1-Oberflächenwellenfilterbauelemente mit DMS-Filtern müssen die akustischen Spuren im Layout kreuzungsfrei so angeordnet und verschaltet werden, dass die Funktionalität und die geforderte elektrische Spezifikation auf geringem Raum gewährleistet ist. Insbesondere muss für die DMS-Spuren der einzelnen Filter eine Topologie gewählt werden, die es erlaubt, dass bei dem Diplexer/Triplexer zumindest an einem Anschlussport und bei den 2-in-1-/3-in-1-Filtern sowohl am Eingang als auch am Ausgang die akustischen Spuren der einzelnen Teilfilter separat kontaktiert werden.
In den 6A und 6B sind zwei Ausführungen der Topologie eines als Diplexer ausgeführten Oberflächenwellenfilterbauelements mit DMS-Filtern gezeigt. Die 8A, 8B und 8C zeigen Ausführungsformen der Topologie eines Oberflächenwellenfilterbauelements mit DMS-Filtern, die als Triplexer verschaltet sind. In den 10A und 10B sind zwei Ausführungen der Topologie eines Oberflächenwellenfilterbauelements mit DMS-Filtern als 2-in-1-Filter gezeigt. 11 zeigt eine Topologie eines Oberflächenwellenfilterbauelements als 3-in-1-Filter mit drei verschiedenen DMS-Filtern.
Bei sämtlichen der in den 6A, 6B, 8A, 8B, 8C, 10A, 10B und 11 gezeigten Ausführungsformen von Oberflächenwellenfilterbauelementen sind auf einem piezoelektrischen Substrat 4 mehrere DMS-Filter angeordnet. Das Substrat kann beispielsweise ein Material aus Quarz, Lithiumtantalat oder Lithiumniobat enthalten. Jedes DMS-Filter weist mindestens eine DMS-Spur mit einem Eingangswandler T1 und einem Ausgangswandler T2. Die beiden Wandler sind innerhalb der jeweiligen Spur in Serie geschaltet. Jede Spur ist an beiden Enden durch jeweils einen Reflektor abgeschlossen, welche zur Reduzierung akustischer Verluste sowie gegebenenfalls zur elektrischen Kontaktierung der Wandler dienen. Zwischen den beiden Wandlern sind optional weitere Elemente, die in den gezeigten Ausführungsbeispielen als Reflektoren ausgebildet sind und entweder als Abschirmelemente zur Verringerung des elektrischen Übersprechens oder aber zur elektrischen Kontaktierung der Wandler dienen, angeordnet. Aus Gründen der besseren Übersicht ist in den meisten der Figuren in den Topologien nur jeweils eine der DMS-Spuren mit Bezugszeichen versehen. Die Bezugszeichen gelten auch für die übrigen Spuren derselben Topologie.
Bei der in 6A gezeigten Ausführungsform der Topologie eines Oberflächenwellenfilterbauelements als Diplexer mit DMS-Filtern 1 und 2 umfasst jedes Filter zwei parallel angeordnete DMS-Spuren 1A und 1B beziehungsweise 2A und 2B, die auf einem Substrat 4 angeordnet sind. Jede der Spuren 1A, 1B, 2A beziehungsweise 2B weist einen Eingangswandler T1 und einen Ausgangswandler T2 auf, die zwischen Reflektoren R1 und R3 angeordnet sind, Zwischen den Wandlern sind optional die Reflektoren R2, R4 und R5 angeordnet.
Die Eingangswandler T1 der einzelnen Spuren enthalten eine Elektrode ET11, die mit einem Bondkontakt IN zum Anlegen eines Eingangssignals an das jeweilige DMS-Filter 1, 2 verbunden ist. Die Elektrode ET11 ist dabei über den Reflektor R1 mit dem Bondpad IN verbunden. Eine Elektrode ET12 des Eingangswandlers T1 jeder DMS-Spur ist mit einem Bondpad GND1 zum Anlegen eines Bezugspotentials verbunden. Der Ausgangswandler T2 der DMS-Spuren 1A und 1B weist eine Elektrode ET21 auf, die mit einem von mehreren Bondpads OUT1 zum Ausgeben eines Ausgangssignals verbunden ist. Eine weitere Elektrode ET22 des jeweiligen Ausgangswandlers T2 der DMS-Spuren 1A und 1B ist mit einem Bondpad GND2 zum Anlegen des Bezugspotentials verbunden. Die Elektroden ET21 und ET22 sind jeweils über Reflektoren R3 beziehungsweise R4 mit den jeweiligen Bondpads OUT1 beziehungsweise GND2 verbunden. Die beiden DMS-Spuren 2A und 2B des DMS-Filters 2 sind ähnlich den beiden DMS-Spuren 1A und 1B verschaltet, jedoch sind die Wandler ET21 der Ausgangswandler T2 über die jeweiligen Reflektoren R3 der DMS-Spuren 2A und 2B mit einem weiteren Bondpad OUT2 zum Ausgeben eines weiteren Ausgangssignals verbunden. Die Abschirmelemente R5 der DMS-Spuren sind mit einem Bondkontakt GND3 zum Anlegen des Bezugspotentials verbunden.
Die Reflektoren R1 und R3 dienen zur Reduzierung akustischer Verluste sowie zur elektrischen Kontaktierung der Elektroden ET11 des Eingangswandlers T1 und der Elektrode ET21 des Ausgangswandlers T2. Die Reflektoren R2 und R4 sind zur elektrischen Kontaktierung der Elektroden ET12 und ET22 der Wandler vorgesehen.
6B zeigt eine weitere Ausführungsform einer Topologie eines Oberflächenwellenfilterbauelements, das als Diplexer ausgebildet ist und DMS-Filter 1 und 2 enthält. Die DMS-Filter 1 und 2 weisen zueinander parallel geschaltete DMS-Spuren 1A, 1B und 2A, 2B auf. Im Unterschied zu der in 6A gezeigten Ausführungsform sind bei den Ausgangswandlern T2 der DMS-Spuren die Elektroden ET21 und ET22 vertauscht angeordnet.
Bei den in den 6A und 6B gezeigten Topologien eines Oberflächenwellenfilterbauelements als Diplexer mit DMS-Filtern sind die Bondkontakte IN, OUT1, OUT2, GND1 und GND2 in einer einzigen Bondkontakt-Leiste 5 zwischen den Spuren 1A, 1B und 2A, 2B angeordnet. Das DMS-Filter 1 mit den Spuren 1A, 1B ist somit auf einer Seite S1 und das DMS-Filter 2 mit den Spuren 2A, 2B ist auf einer Seite S2 der Bondkontaktleiste 5 angeordnet. Die DMS-Spuren 1A und 1B sowie die DMS-Spuren 2A und 2B realisieren jeweils Filter mit verschiedenen Durchlassbereichen bei verschiedenen Mittenfrequenzen.
7 zeigt die Übertragungsfunktion eines als Diplexer ausgebildeten Oberflächenwellenfilterbauelements mit DMS-Teilfiltern 1 und 2, wobei jedes Teilfilter eine der Filterkurven K1 und K2 mit verschiedenen Durchlassbereichen realisiert. Aufgetragen ist die Einfügedämpfung IL über der Frequenz f.
8A zeigt eine Topologie eines als Triplexer ausgebildeten Oberflächenwellenfilterbauelements mit DMS-Filtern 1, 2 und 3. Das Filter 1 weist parallele DMS-Spuren 1A, 1B, das Filter 2 weist parallele DMS-Spuren 2A, 2B und das Filter 3 weist parallele DMS-Spuren 3A, 3B auf. Die DMS-Spuren 1A und 1B des Teilfilters 1 und eine der DMS-Spuren 3A des Teilfilters 3 sind auf einer Seite S1 der Bondpad-Leiste 5 und die DMS-Spuren 2A und 2B sowie die andere der DMS-Spuren 3B des Teilfilters 3 sind auf einer Seite S2 der Bondpad-Leiste 5 angeordnet.
Ähnlich der in den 6A und 6B gezeigten Topologie eines als Diplexer ausgebildeten Oberflächenwellenfilterbauelements sind auch bei dem als Triplexer ausgebildeten Oberflächenwellenfilterbauelement die jeweiligen Elektroden ET11 der Eingangswandler T1 der DMS-Spuren mit dem Bondkontakt IN zum Anlegen des Eingangssignals IN an die Filter verbunden. Die Eingangswandler ET11 können beispielsweise auf jeder Seite S1 mit den äußeren Reflektoren R1 und über diese mit dem Bondpad IN verbunden sein. Die weiteren Elektroden ET21 der Eingangswandler T1 der DMS-Spuren sind mit dem Bondpad GND1 zum Anlegen des Bezugspotentials verbunden. Die Verbindung erfolgt dabei über die inneren Reflektoren R2, die mit den Elektroden ET12 und dem Bondpad GND1 verbunden sind.
Die Elektroden ET21 der Ausgangswandler T2 der DMS-Spuren 1A und 1B sind mit einem Bondkontakt OUT1 zum Ausgeben eines Ausgangssignals aus dem Filter 1 verbunden. Die Verbindung erfolgt über den äußeren Reflektor R3, der sowohl mit den Elektroden ET21 als auch dem Bondpad OUT1 verbunden ist. Die Elektroden ET22 der DMS-Spuren 1A und 1B sind mit dem Bondkontakt GND2 zum Anlegen des Bezugspotentials verbunden. Die Verbindung erfolgt über den Reflektor R4 der DMS-Spuren 1A und 1B, der mit der Elektrode ET22 als auch mit dem Bondkontakt GND2 verbunden ist.
Bei den DMS-Spuren 2A und 2B sind die Elektroden ET21 der Ausgangswandler T2 mit einem Bondkontakt OUT2 zum Ausgeben eines Ausgangssignals aus dem Filter 2 verbunden. Die Elektroden ET21 sind mit den äußeren Reflektoren R3 verbunden und über diese an den Bondkontakt OUT2 angeschlossen. Die Elektroden ET22 der DMS-Spuren 2A und 2B sind mit dem Bondkontakt GND2 zum Anlegen des Bezugspotentials verbunden. Die Verbindung erfolgt über den Reflektor R4 der DMS-Spuren 2A und 2B, der mit der Elektrode ET22 als auch mit dem Bondkontakt GND2 verbunden ist.
Die Elektroden ET21 der Ausgangswandler T2 der DMS-Spuren 3A und 3B sind unmittelbar mit einem Bondkontakt OUT3 zum Ausgeben eines Ausgangssignals aus dem Teilfilter 3 verbunden. Die Elektroden ET22 der Ausgangswandler T2 der DMS-Spuren 3A, 3B sind mit dem Bondkontakt GND2 verbunden. Die Verbindung erfolgt dabei über den Reflektor R4, der zwischen den Bondkontakt GND2 und die Elektrode ET22 geschaltet ist und diese miteinander verbindet.
Die Reflektoren der DMS-Spur 3A dienen als Durchführungsreflektoren zur Kontaktierung der Elektroden der Ein- und Ausgangswandler der DMS-Spuren 1A und 1B mit den zugehörigen Bondpads der Bondpad-Leiste 5. In gleicher Weise sind die Reflektoren der DMS-Spur 3B als Durchführungsreflektoren ausgebildet, über die die Elektroden der Ein- und Ausgangswandler der DMS-Spuren 2A und 2B mit den entsprechenden Bondkontakten der Bondpad-Leiste 5 verbunden sind.
8B zeigt eine weitere Topologie für ein als Triplexer ausgebildetes Oberflächenwellenfilterbauelement. Im Unterschied zu der in 8A gezeigten Ausführungsform sind die Bondpads OUT1 und OUT2 nicht am Rand der Bondpad-Leiste 5, sondern zentral in der Bondpad-Leiste neben dem Bondkontakt GND3 und dem Bondkontakt OUT3 angeordnet. Die Elektroden ET21 der DMS-Spuren 1A und 1B sind mit den jeweiligen Reflektor R3 verbunden und über diesen und den Reflektor R3 der DMS-Spur 3A an das Bondpad OUT1 angeschlossen. Die Reflektoren R3 der DMS-Spuren 1A und 1B sind im Unterschied zu der in 8A gezeigten Ausführungsform neben den Abschirmelementen R5 im Inneren der DMS-Spuren 1A und 1B angeordnet. Die Elektroden ET22 der Ausgangswandler T2 der DMS-Spuren 1A und 1B sind mit den Reflektoren R4 verbunden und über diese und den Reflektor R4 der DMS-Spur 3A an das Bondpad GND2 zum Anlegen des Bezugspotentials angeschlossen. Im Unterschied zu der in 8A gezeigten Ausführungsform sind die Reflektoren R4 am äußeren Rand der jeweiligen DMS-Spuren 1A, 1B und 3A angeordnet.
Ähnlich sind auch die Elektroden ET21 der DMS-Spuren 2A und 2B sind mit den inneren Reflektoren R3 der jeweiligen DMS-Spuren verbunden und über diese und den als Durchführungsreflektor dienenden Reflektoren R3 der Spur 3B an das Bondpad OUT2 angeschlossen. Die Reflektoren R3 sind an der Innenseite der jeweiligen DMS-Spuren angeordnet. Die Elektroden ET22 der Ausgangswandler T2 der DMS-Spuren 2A und 2B sind mit den äußeren Reflektoren R4 der jeweiligen Spur verbunden und über diese und den als Durchführungsreflektor dienenden Reflektor R4 der Spur 3B an das Bondpad GND2 zum Anlegen des Bezugspotentials angeschlossen. Die Reflektoren R4 sind im Unterschied zu der in 8A gezeigten Ausführungsform als äußere Reflektoren an der Außenseite der jeweiligen DMS-Spuren 2A, 2B und 3B angeordnet.
8C zeigt eine weitere Topologie von DMS-Spuren eines als Triplexer ausgebildeten Oberflächenwellenfilterbauelements. Im Unterschied zu der in 8A dargestellten Ausführungsform sind in den DMS-Spuren 3A und 3B zwischen den Ausgangswandlern T2 und den Reflektoren R3 Abschirmelemente beziehungsweise Abschirmbalken R6 angeordnet. Die Abschirmelemente R6 können als zusätzliche Reflektoren innerhalb der jeweiligen Spuren ausgebildet sein, die mit der Elektrode ET22 der Ausgangswandler T2 verbunden sind. Die Abschirmelemente R6 sind somit über die Elektroden ET22 und die an diese angeschlossenen Reflektoren R4 mit dem Bondpad GND2 zum Anlegen des Bezugspotentials verbunden. Die Abschirmelemente R6 verhindern, dass infolge des geringen Abstandes zwischen den äußeren Durchführungsreflektoren R3 der Teilfilter 1 und 2 und den Wandlerfingern der Elektroden ET22 des Teilfilters 3 ein elektrisches Übersprechen zwischen den Teilfiltern auftritt, welches die Stoppband-Unterdrückung erheblich verschlechtern würde.
9 zeigt die Übertragungsfunktionen K1, K2 und K3 eines als Triplexer ausgebildeten Oberflächenwellenfilterbauelements mit DMS-Teilfiltern 1, 2 und 3 im Frequenzbereich von 314 MHz. Dargestellt ist der Verlauf der Einfügedämpfung IL über der Frequenz f. Jedes Teilfilter weist einen unterschiedlichen Durchlassbereich auf.
10A zeigt eine Topologie von DMS-Spuren für ein als 2-in-1-Filter ausgebildetes Oberflächenwellenfilterbauelement. Das Oberflächenwellenfilterbauelement umfasst ein Teilfilter 1 mit DMS-Spuren 1A und 1B, die auf einer Seite S1 der Bondkontakt-Leiste 5 angeordnet sind, sowie ein Teilfilter 2 mit DMS-Spuren 2A und 2B, die auf einer Seite S2 der Bondkontakt-Leiste angeordnet sind. Der Eingangswandler T1 ist zwischen einem äußeren Reflektor R1 und einem inneren Reflektor R2 angeordnet. Der Ausgangswandler T2 ist zwischen einem äußeren Reflektor R3 und einem inneren Reflektor R4 angeordnet.
Im Unterschied zu der Konfiguration als Diplexer/Triplexer ist jedes Teilfilter mit einem separaten Bondpad IN1, IN2 zum Anlegen eines Eingangssignals an das jeweilige Teilfilter verbunden. Bei den DMS-Spuren 1A und 1B des Teilfilters 1 sind die Elektroden ET11 der Eingangswandler T1 mit den Reflektoren R1 der jeweiligen Spuren 1A und 1B verbunden und über diese an einen Bondkontakt IN1 zum Anlegen eines Eingangssignals an das Teilfilter 1 angeschlossen. Die Elektroden ET12 sind mit den Reflektoren R2 verbunden und über diese an einen Bondkontakt GND1 zum Anlegen eines Bezugspotentials angeschlossen. Die Elektroden ET21 der Ausgangswandler T2 der DMS-Spuren 1A und 1B des Teilfilters 1 sind mit den jeweiligen Reflektoren R3 der zugehörigen DMS-Spuren und über diese mit einem Bondkontakt OUT1 zum Ausgeben eines Ausgangssignals aus dem Teilfilter 1 verbunden. Die Elektroden ET22 der Ausgangswandler T2 der DMS-Spuren 1A und 1B sind mit den inneren Reflektoren R4 verbunden und über diese an einen Bondkontakt GND2 zum Anlegen des Bezugspotentials angeschlossen.
Ähnlich wie die DMS-Spuren 1A und 1B sind auch die DMS-Spuren 2A und 2B des Teilfilters 2 an ein Bondpad IN2 zum Anlegen eines Eingangssignals an das Teilfilter 2 angeschlossen und mit einem Bondpad OUT2 zum Ausgeben eines Ausgangssignals aus dem Teilfilter 2 verbunden. Die Elektroden ET11 der Eingangswandler T1 der DMS-Spuren 2A und 2B sind über den äußeren Reflektor R1 der Spuren mit dem Bondkontakt IN2 verbunden. Die Elektroden ET12 der Eingangswandler T1 sind über die inneren Reflektoren R2 mit dem Bondkontakt GND1 verbunden. Die Elektroden ET21 der Ausgangswandler sind mit den äußeren Reflektoren R3 der jeweiligen DMS-Spuren 2A und 2B und über diese mit dem Bondkontakt OUT2 verbunden. Die Elektroden ET22 der Ausgangswandler T2 der DMS-Spuren 2A und 2B sind mit den inneren Reflektoren R4 der jeweiligen DMS-Spuren verbunden und über diese an den Bondkontakt GND2 zum Anlegen des Bezugspotentials angeschlossen.
Zwischen den Reflektoren R2 und R4 können optional, wie in den 10A und 10B gezeigt, Abschirmelemente R5, die beispielsweise als Reflektoren ausgebildet sind, zur Verringerung des elektrischen Übersprechens angeordnet sein. Die Reflektoren R5 der DMS-Spuren 1A, 1B sowie die Reflektoren R5 der DMS-Spuren 2A und 2B sind untereinander verbunden und an einen Bondkontakt GND3 zum Anlegen des Bezugspotentials angeschlossen.
Bei der in 10B gezeigten Ausführungsform einer Topologie eines als 2-in-1-Filter ausgebildeten Oberflächenwellenfilterbauelements sind im Unterschied zu der in 10A gezeigten Ausführungsform die Elektroden ET11 und ET12 der Eingangswandler T1 innerhalb ihrer jeweiligen DMS-Spur vertauscht beziehungsweise in Längsrichtung der DMS-Spur gespiegelt angeordnet. Ebenso sind die Elektroden ET21 und ET22 der Ausgangswandler T2 in den jeweiligen DMS-Spuren im Vergleich zur Ausführungsform 10A in Längsrichtung der DMS-Spur gespiegelt angeordnet.
11 zeigt eine Ausführungsform einer Topologie von DMS-Spuren eines als 3-in-1-Filters ausgebildeten Oberflächenwellenfilterbauelements. Das Oberflächenwellenfilterbauelement weist ein DMS-Filter 1 mit DMS-Spuren 1A und 1B, ein DMS-Filter 2 mit DMS-Spuren 2A und 2B sowie ein DMS-Filter 3 mit DMS-Spuren 3A und 3B auf. Sämtliche Bondpads IN1, IN2, IN3, OUT1, OUT2, OUT3, GND1, GND2, GND3 sind in einer Bondpad-Leiste 5 zwischen den DMS-Spuren derart angeordnet, dass die DMS-Spuren 1A, 1B und 3A auf einer Seite S1 der Bondpad-Leiste 5 und die DMS-Spuren 2A, 2B und 3B auf einer Seite S2 der Bondpad-Leiste liegen.
Die Elektroden ET11 der Eingangswandler T1 der DMS-Spuren 1A und 1B beziehungsweise der DMS-Spuren 2A und 2B sind über äußere Reflektoren R1 mit dem Bondpad IN1 beziehungsweise IN2 zum Anlegen eines jeweiligen Eingangssignals an die Filter 1 und 2 angeschlossen. Die Elektroden ET12 der DMS-Filter 1 und 2 sind über innere Reflektoren R2 der jeweiligen Spuren 1A, 1B beziehungsweise 2A, 2B an das Bondpad GND1 zum Anlegen des Bezugspotentials angeschlossen. Die Elektroden ET21 der Ausgangswandler T2 der DMS-Spuren 1A und 1B beziehungsweise 2A und 2B sind mit den äußeren Reflektoren R3 der jeweiligen Spuren verbunden und über diese an jeweils ein Bondpad OUT1 beziehungsweise OUT2 zum Ausgeben von Ausgangssignalen aus den Filtern 1 und 2 angeschlossen. Die Elektroden ET22 der Ausgangswandler T2 der DMS-Spuren 1A und 1B beziehungsweise 2A und 2B sind über ihre jeweiligen inneren Reflektoren R4 mit einem Bondpad GND2 zum Anlegen des Bezugspotentials verbunden.
Bei den DMS-Spuren 3A und 3B sind die Elektroden ET11 der Eingangswandler T1 unmittelbar mit dem Bondpad IN3 zum Anlegen eines Eingangssignals an das Filter 3 angeschlossen. Die Elektroden ET12 der Eingangswandler T1 der DMS-Spuren 3A und 3B sind mit den inneren Reflektoren R2 verbunden und über diese an den Bondkontakt GND1 zum Anlegen des Bezugspotentials angeschlossen. Die Elektroden ET21 der Ausgangswandler T2 der DMS-Spuren 3A und 3B sind unmittelbar an einen Bondkontakt OUT3 zum Ausgeben eines Ausgangssignals aus dem Teilfilter 3 angeschlossen. Die Elektroden ET22 der Ausgangswandler T2 der DMS-Spuren 3A und 3B sind jeweils mit den inneren Reflektoren R4 ihrer Spuren verbunden und über diese an das Bondpad GND2 zum Anlegen des Bezugspotentials angeschlossen.
Die Reflektoren R1, R2, R4 und R4 der DMS-Spur 3A sind mit den zugehörigen Reflektoren R1, R2, R3 und R4 der DMS-Spuren 1A und 1B verbunden und dienen als Durchführungsreflektoren zur Kontaktierung der Elektroden der Eingangswandler und Ausgangswandler der DMS-Spuren 1A und 1B mit den entsprechenden Bondpads in der Bondpad-Leiste. Ebenso sind die Reflektoren R1, R2, R3 und R4 der DMS-Spur 3B mit den zugehörigen Reflektoren R1, R2, R3 und R4 der DMS-Spuren 2A und 2B verbunden und dienen als Durchführungsreflektoren zur Kontaktierung der Elektroden der Eingangswandler und Ausgangswandler der DMS-Spuren 2A und 2B mit den entsprechenden Bondpads in der Bondpad-Leiste 5.
Zwischen den Reflektoren R2 und R4 der DMS-Spuren der Filter 1, 2 und 3 sind können optional, wie bei der in 11 gezeigten Ausführungsform, Abschirmelemente R5, die als Reflektoren ausgebildet sein können, angeordnet sein. Die Abschirmelemente R5 der DMS-Spuren sind auf jeder Seite S1 und S2 untereinander verbunden und an einen Bondkontakt GND3 zum Anlegen des Bezugspotentials angeschlossen.
Bei den in den 7A bis 9 gezeigten Topologien von DMS-Filtern sind die DMS-Spuren auf der Oberfläche eines Substrats untereinander angeordnet. Sämtliche Bondpads sind in einer einzigen Bondpad-Leiste auf dem Substrat angeordnet und können zur Kontaktierung mit den externen Ein- und Ausgangsanschlüssen des Oberflächenwellenfilterbauelements mit diesen über Bonddrähte verbunden sein. Die Bondpads zum Anlegen der Eingangssignale an die einzelnen Teilfilter, sowie die Bondpads zum Ausgeben von Ausgangssignalen aus den einzelnen Teilfiltern und die Bondpads zum Anlegen der Bezugspotentiale, beispielsweise von Massepotentialen, sind zwischen einem ersten Teil der DMS-Spuren und einem zweiten Teil der DMS-Spuren angeordnet. Somit befinden sich erste DMS-Spuren auf einer ersten Seite S1 der Bondpad-Leiste 5 und zweite DMS-Spuren auf einer zweiten Seite S2 der Bondpad-Leiste. Die DMS-Spuren auf einer Seite können wie bei den Ausführungsformen der 6A, 6B beziehungsweise 10A und 10B jeweils zu einem Teilfilter gehören, während die DMS-Spuren auf der anderen Seite S2 der Bondpad-Leiste zu einem weiteren Teilfilter gehören. Die DMS-Spuren können auch derart angeordnet sein, dass – wie bei den in den 8A, 8B, 8C und 11 gezeigten Ausführungsformen – eine DMS-Spur 3A eines der Teilfilter auf einer Seite S1 der Bondpad-Leiste und eine weitere DMS-Spur 3B desselben Teilfilters auf der Seite S2 der Bondpad-Leiste angeordnet sind.
Die untereinander angeordneten Reflektoren R1, R2, R3, R4 und R5 sind auf jeder Seite S1 und S2 miteinander verbunden. Somit können bei den als Triplexer oder 3-in-1-Filter ausgebildeten Oberflächenwellenfilterbauelementen die Elektroden der Ein- und Ausgangswandler der DMS-Spuren 1A und 1B über die Reflektoren R1, R2, R3 und R4 der jeweiligen DMS-Spuren 1A und 1B und über die entsprechenden Reflektoren der DMS-Spur 3A, die als Durchführungsreflektoren dienen, mit jeweils einem Bondpad in der Bondpad-Leiste verbunden werden. Ebenso sind die Ein- und Ausgangswandler der DMS-Spuren 2A und 2B über die Reflektoren R1, R2, R3 und R4 und die entsprechenden Reflektoren der DMS-Spur 3B mit jeweils einem Bondpad der Bondpad-Leiste 5 verbunden. Auf diese Weise können diejenigen DMS-Spuren, die nicht unmittelbar neben den Bondpads der Bondpad-Leiste liegen, mit den Bondkontakten verbunden werden. Somit kann durch die gewählte Anordnung der Bondpads in der Mitte zwischen den Spuren sowie die Nutzung der inneren und äußeren Reflektoren zur Kontaktierung der Wandler erreicht werden, dass die Spuren der einzelnen Teilfilter kreuzungsfrei angeordnet werden können. Des Weiteren wird dadurch ermöglicht, dass die einzelnen Teilfilter am Ausgang und bei der 2-in-1-Filter- beziehungsweise 3-in-1-Filter-Konfiguration auch am Eingang eine separate elektrische Kontaktierung erhalten.
Die DMS-Teilfilter des Oberflächenwellenfilterbauelements können verschiedene Bandbreiten aufweisen, um je nach Anwendung in einzelnen Frequenzkanälen der benötigten Übertragungsbandbreite Rechnung zu tragen. Die Filter können in der Single-DMS-Design-Technik oder der Twin-DMS-Design-Technik ausgeführt sein. In der Single-DMS-Design-Technik können die Teilfilter anstelle der in den Ausführungsformen gezeigten zwei Spuren pro Teilfilter auch lediglich eine Spur aufweisen. Des Weiteren können für die einzelnen Teilfilter jeweils verschiedene Design-Techniken verwendet werden. So kann beispielsweise ein Teilfilter in der Twin-DMS-Design-Technik und ein weiteres Teilfilter als Single-DMS-Filter ausgeführt werden, um die bestmögliche Konfiguration für die gegebene Anwendung zu erzielen. Es sind auch Kombinationen möglich, bei denen einige Teilfilter zwei Spuren und andere Teilfilter nur eine Spur aufweisen.
Die vorgeschlagenen Topologien von DMS-Spuren ermöglichen es, dass ein Oberflächenwellenfilterbauelement als Diplexer beziehungsweise Triplexer oder als 2-in-1- beziehungsweise 3-in-1-Filter unter Verwendung von DMS-Teilfiltern aufgebaut werden kann. Durch die Anordnung der Bondpads in einer einzigen Bondpad-Leiste in der Mitte zwischen den DMS-Spuren weist das Oberflächenwellenfilterbauelement ein äußerst platzsparendes Design auf.
Bezugszeichenliste

1, 2, 3: DMS-Teilfilter
1A, ..., 3B: DMS-Spuren
4: Substrat
5: Bondkontakt-Leiste
10: Diplexer
20: Triplexer
30: 2-in-1-Filter
40: 3-in-1-Filter
100: Oberflächenwellenfilterbauelement
200: Antenne
300: Empfänger-/Sendeeinheit
400, 500: Schalter
T1: Eingangswandler
T2: Ausgangswandler
R: Reflektor
ET: Elektrode

Claims

Oberflächenwellenfilterbauelement, umfassend: – mindestens einen externen Eingangsanschluss (E, E1, E2, E3) zum Anlegen eines Eingangssignals an das Oberflächenwellenfilterbauelement, – mehrere externe Ausgangsanschlüsse (A1, A2, A3) zum Ausgeben von Ausgangssignalen aus dem Oberflächenwellenfilterbauelement, wobei an jedem der externen Ausgangsanschlüsse jeweils eines der Ausgangssignale ausgebbar ist, – mehrere Filter (1, 2, 3), – wobei zwischen den mindestens einen externen Eingangsanschluss (E, E1, E2, E3) und jeden der externen Ausgangsanschlüsse (A1, A2, A3) eines der Filter (1, 2, 3) geschaltet ist, – wobei jedes der Filter durch mindestens eine DMS-Spur (1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B) gebildet wird, – wobei die jeweilige mindestens eine DMS-Spur der Filter (1, 2, 3) derart ausgebildet ist, dass die Filter jeweils verschiedene Durchlassbereiche aufweisen.
Oberflächenwellenfilterbauelement nach Anspruch 1, umfassend: – mindestens einen Bondkontakt (IN, IN1, IN2, IN3) zum Anlegen des Eingangssignals an die mehreren Filter (1, 2, 3), – mehrere Bondkontakte (OUT1, OUT2, OUT3) zum Ausgeben der Ausgangssignale aus den mehreren Filtern (1, 2, 3), wobei an jedem der Bondkontakte (OUT1, OUT2, OUT3) jeweils eines der Ausgangssignale ausgebbar ist, – wobei zwischen den mindestens einen Bondkontakt (IN, IN1, IN2, IN3) zum Anlegen des Eingangssignals und jeden der mehreren Bondkontakte (OUT1, OUT2, OUT3) zum jeweiligen Ausgeben der Ausgangssignale eines der Filter (1, 2, 3) geschaltet ist, – wobei der mindestens eine Bondkontakt (IN, IN1, IN2, IN3) zum Anlegen des Eingangssignals mit dem mindestens einen externen Eingangsanschluss (E, E1, E2, E3) verbunden ist, – wobei jeder der Bondkontakte (OUT1, OUT2, OUT3) zum Ausgeben der Ausgangssignale mit einem der mehreren externen Ausgangsanschlüsse (A1, A2, A3) verbunden ist.
Oberflächenwellenfilterbauelement nach Anspruch 2, – wobei jede der mindestens einen DMS-Spur (1A, ..., 3B) der Filter mindestens einen Eingangswandler (T1), mindestens einen Ausgangswandler (T2) und Reflektoren (R1, R2, R3, R4, R5) enthält, – wobei der mindestens eine Eingangswandler (T1) Elektroden (ET11, ET12) aufweist, wobei die Elektroden (ET11, ET12) zwischen einem ersten der Reflektoren (R1) und einem zweiten der Reflektoren (R2) angeordnet sind, – wobei der mindestens eine Ausgangswandler (T2) Elektroden (ET21, ET22) aufweist, wobei die Elektroden (ET21, ET22) zwischen einem dritten der Reflektoren (R3) und einem vierten der Reflektoren (R4) angeordnet sind.
Oberflächenwellenfilterbauelement nach einem der Ansprüche 2 oder 3, umfassend: – mindestens einen Bondkontakt (GND1, GND2, GND3) zum Anlegen eines Bezugspotentials, – wobei eine der Elektroden (ET11) des Eingangswandlers (T1) der mindestens einen DMS Spur (1A, ..., 3B) von jedem der Filter (1, 2, 3) mit dem mindestens einen Bondkontakt (IN, IN1, IN2, IN3) zum Anlegen des Eingangssignals verbunden ist, – wobei eine weitere der Elektroden (ET12) des Eingangswandlers der mindestens einen DMS Spur (1A, ..., 3B) von jedem der Filter (1, 2, 3) mit einem des mindestens einen Bondkontakts (GND1) zum Anlegen des Bezugspotentials verbunden ist, – wobei eine der Elektroden (ET21) des Ausgangswandlers der mindestens einen DMS-Spur von jedem der Filter (1, 2, 3) mit einem der Bondkontakte (OUT1, OUT2, OUT3) zum jeweiligen Ausgeben eines der Ausgangssignale verbunden ist, – wobei eine weitere der Elektroden (ET22) des Ausgangswandlers der mindestens einen DMS-Spur von jedem der Filter (1, 2, 3) mit einem weiteren des mindestens einen Bondkontakts (GND2) zum Anlegen des Bezugspotentials verbunden ist.
Oberflächenwellenfilterbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, – wobei die DMS-Spuren (1A, 1B, 2A, 2B) mindestens eine erste DMS-Spur (1A, 1B) und mindestens eine zweite DMS-Spur (2A, 2B) umfassen, – wobei die mindestens eine erste DMS-Spur (1A, 1B) und die mindestens eine zweite DMS-Spur (2A, 2B) auf einer Oberfläche eines Substrate (4) jeweils untereinander angeordnet sind, – wobei der mindestens eine Bondkontakt (IN, IN1, IN2, IN3) zum Anlegen des Eingangssignals, die mehreren Bondkontakte (OUT1, OUT2, OUT3) zum Ausgeben der Ausgangssignale und der mindestens eine Bondkontakt (GND1, GND2, GND3) zum Anlegen des Bezugspotentials auf dem Substrat zwischen den ersten DMS-Spuren (1A, 1B) und den zweiten DMS-Spuren (2A, 2B) derart angeordnet sind, dass die ersten DMS-Spuren (1A, 1B) auf einer ersten Seite (S1) der Bondkontakte (IN, IN1, IN2, IN3, OUT1, OUT2, OUT3, GND1, GND2, GND3) und die zweiten DMS-Spuren (3A, 3B) auf einer zweiten Seite (S2) der Bondkontakte (IN, IN1, IN2, IN3, OUT1, OUT2, OUT3, GND1, GND2, GND3) angeordnet sind, – wobei die ersten DMS-Spuren (1A, 1B) ein erstes der Filter (1) und die zweiten DMS-Spuren (2A, 2B) ein zweites der Filter (2) bilden.
Oberflächenwellenfilterbauelement nach Anspruch 5, – wobei die DMS-Spuren dritte DMS-Spuren (3A, 3B) umfassen, wobei die dritten DMS-Spuren ein drittes der Filter (3) bilden, – wobei eine der dritten DMS Spuren (3A) auf der ersten Seite (S1) der Bondkontakte (IN, IN1, IN2, IN3, OUT1, OUT2, OUT3, GND1, GND2, GND3) und eine weitere der dritten DMS-Spuren (3B) auf der zweiten Seite (S2) der Bondkontakte angeordnet sind.
Oberflächenwellenfilterbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 6, – wobei die eine der Elektroden (ET11) des Eingangswandlers (T1) der mindestens einen DMS Spur von jedem der Filter mit dem ersten Reflektor (R1) der jeweiligen DMS Spur verbunden ist, – wobei der erste Reflektor der jeweiligen DMS Spur mit dem mindestens einen Bondkontakt (IN, IN1, IN2, IN3) zum Anlegen des Eingangssignals verbunden ist, – wobei die weitere der Elektroden (ET12) des Eingangswandlers (T1) der mindestens einen DMS Spur von jedem der Filter mit dem zweiten Reflektor (R2) der jeweiligen Spur verbunden ist, – wobei der zweite Reflektor (R2) der jeweiligen DMS Spur mit dem einen des mindestens einen Bondkontakts (GND1) zum Anlegen des Bezugspotentials verbunden ist.
Oberflächenwellenfilterbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 6, umfassend: – mehrere des mindestens einen Bondkontakts (IN1, IN2, IN3) zum Anlegen von mehreren der Eingangssignale, wobei an jeden der mehreren Bondkontakte (IN1, IN2, IN3) eines der mehreren Eingangssignale anlegbar ist, – wobei die eine der Elektroden (ET11) des Eingangswandlers (T1) der mindestens einen DMS Spur von jedem der Filter mit dem ersten Reflektor (R1) der jeweiligen DMS Spur verbunden ist, – wobei der erste Reflektor (R1) der jeweiligen DMS Spur mit einem der mehreren Bondkontakte (IN1, IN2, IN3) zum Anlegen der Eingangssignale verbunden ist, – wobei die weitere der Elektroden (ET12) des Eingangswandlers (T1) der mindestens einen DMS Spur von jedem der Filter mit dem zweiten Reflektor (R2) der jeweiligen Spur verbunden ist, – wobei der zweite Reflektor (R2) der jeweiligen DMS Spur mit dem einen des mindestens einen Bondkontakts (GND1) zum Anlegen des Bezugspotentials verbunden ist.
Oberflächenwellenfilterbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 8, – wobei die eine der Elektroden (ET21) des Ausgangswandlers (T2) der mindestens einen DMS Spur von jedem der Wandler mit dem dritten Reflektor (R3) der jeweiligen DMS Spur verbunden ist, – wobei der dritte Reflektor (R3) der jeweiligen DMS-Spur jeweils mit einem der mehreren Bondkontakte (OUT1, OUT2, OUT3) zum Ausgeben der Ausgangssignale verbunden ist, – wobei die weitere der Elektroden (ET22) des Ausgangswandlers der mindestens einen DMS Spur von jedem der Filter mit dem vierten Reflektor (R4) der jeweiligen DMS Spur verbunden ist, – wobei der vierte Reflektor (R4) der jeweiligen DMS Spur mit dem weiteren des mindestens einen Bondkontakts (GND2) zum Anlegen des Bezugspotentials verbunden ist.
Oberflächenwellenfilterbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei die mindestens eine der DMS-Spur (1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B) von jedem der Filter (1, 2, 3) zwischen dem zweiten Reflektor (R2) und einem des dritten und vierten Reflektors (R3, R4) ein Abschirmelement (R5), insbesondere einen fünften Reflektor, umfasst.
Oberflächenwellenfilterbauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 10, – wobei die ersten, zweiten, dritten, vierten oder fünften Reflektoren (R1, R2, R3, R4, R5) der DMS-Spuren (1A, 1B, 3A), die auf der ersten Seite (S1) der Bondkontakte angeordnet sind, jeweils untereinander verbunden sind, – wobei die ersten, zweiten, dritten, vierten oder fünften Reflektoren (R1, R2, R3, R4, R5) der DMS-Spuren (2A, 2B, 3B), die auf der zweiten Seite (S2) der Bondkontakte angeordnet sind, jeweils untereinander verbunden sind.
Oberflächenwellenfilterbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 11, wobei die mindestens eine der DMS-Spuren (3A, 3B) eines der Filter (3) zwischen einem des dritten und vierten Reflektors (R3, R4) und einem der ersten und zweiten Wandler (T1, T2) einen sechsten Reflektor (R6) umfasst.
Oberflächenwellenfilterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, – wobei mindestens eines der Filter (1, 2, 3) zwei parallele DMS-Spuren (1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B) aufweist, – wobei die parallelen DMS-Spuren derart ausgebildet sind, dass jede Spur eine niederfrequente Resonanz (AR1, BR1) und eine höherfrequente Resonanz (AR2, BR2) aufweist, – wobei die parallelen DMS-Spuren derart frequenzversetzt zueinander ausgebildet sind, dass sich die höherfrequente Resonanz (AR2) der einen der parallelen Spuren (1A) mit der niederfrequente Resonanz (BR1) der anderen der parallelen Spuren (1B) überlappt und die höherfrequente Resonanz (AR2) und die niederfrequente Resonanz (BR1) die gleiche Phase haben.
Oberflächenwellenfilterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, – wobei der mindestens eine externe Eingangsanschluss (E, E1, E2, E3) und die mehreren externen Ausgangsanschlüsse (A1, A2, A3) zueinander reziprok ausgebildet sind, – wobei der mindestens eine Bondkontakt (IN, IN1, IN2, IN3) zum Anlegen des Eingangssignals und die mehreren Bondkontakte (OUT1, OUT2, OUT3) zum Ausgeben der Ausgangssignale zueinander reziprok ausgebildet sind.
Oberflächenwellenfilterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Oberflächenwellenfilterbauelement (100) als ein Diplexer (10), ein Triplexer (20), ein 2-in-1-Filter (30) oder ein 3-in-1-Filter (40) ausgebildet ist.