DE102018107589B4 - Elektroakustisches Gitterfilter und ein Gitterfilter umfassendes HF-Filtermodul - Google Patents

Elektroakustisches Gitterfilter und ein Gitterfilter umfassendes HF-Filtermodul Download PDF

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Abstract

Elektroakustisches Gitterfilter (ELF), umfassend- einen ersten Port (P1) mit einem ersten Anschluss (T1) und einem zweiten Anschluss (T2),- einen zweiten Port (P2) mit einem ersten Anschluss (T1) und einem zweiten Anschluss (T2),- eine erste Signalleitung zwischen dem ersten Anschluss (T1) des ersten Ports (P1) und dem ersten Anschluss (T1) des zweiten Ports (P2),- eine Verbindung zwischen dem zweiten Anschluss (T2) des ersten Ports (P1) und dem zweiten Anschluss (T2) des zweiten Ports (P2),- einen ersten elektroakustischen Resonator (R1), der elektrisch in die Signalleitung zwischen dem ersten Anschluss (T1) des ersten Ports (P1) und dem ersten Anschluss (T1) des zweiten Ports (P2) geschaltet ist,- einen zweiten elektroakustischen Resonator (R2), der elektrisch zwischen den ersten Anschluss (T1) des ersten Ports (P1) und den zweiten Anschluss (T2) des zweiten Ports (P2) geschaltet ist,- ein diagonal überkreuztes Nebenschlusselement (DCSE), das elektrisch zwischen den zweiten Anschluss (T2) des ersten Ports (P1) und den ersten Anschluss (T1) des zweiten Ports (P2) geschaltet ist,wobeidas Gitterfilter (ELF) ferner ein zweites Induktivitätselement (L2) umfasst, das elektrisch zwischen den zweiten elektroakustischen Resonator (R2) und den zweiten Anschluss (T2) des zweiten Ports (P2) geschaltet ist und- das diagonal überkreuzte Nebenschlusselement (DCSE) und das zweite Induktivitätselement (L2) elektromagnetisch gekoppelt sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft HF-Filter mit vergrößerter Bandbreite und die eine Gitterfiltertopologie benutzen, und entsprechende Filter umfassende HF-Filtermodule.
  • In Mobilkommunikationsvorrichtungen müssen Signale erwünschter Frequenzbereiche von Signalen unerwünschter Frequenzbereiche getrennt werden. Zu diesem Zweck werden Filter, z.B. Bandpassfilter, verwendet. Bandpassfilter können elektroakustische Resonatoren umfassen. Elektroakustische Resonatoren verwenden akustische Wellen und weisen ein piezoelektrisches Material zusammen mit Elektrodenstrukturen auf. Elektroakustische Resonatoren können elektrisch in einer dem Gittertyp ähnlichen Topologie konfiguriert werden. Gitterartige Topologien sind z.B. aus DE 10 2008 023 374 bekannt.
  • Aus der US 2015/0155852 A und aus dem Beitrag „A Wideband Bulk Acoustic Wave Filter with Modified Lattice Configuration“ (Q. Yang et al.; 2015 IEEE MTT-S International Microwave Symposium, S. 1-4) sind Filter mit gitterartige Topologien (lattice-type Filter) bekannt.
  • Gitterartige Filtertopologien weisen jedoch elektroakustische Resonatoren auf, die eine begrenzte Bandbreite aufweisen. Die Bandbreite von gitterartigen Filtertopologien wird durch den effektiven elektroakustischen Kopplungskoeffizienten K2 des piezoelektrischen Materials begrenzt. Der piezoelektrische Kopplungskoeffizient K2 beträgt typischerweise für BAW-Resonatoren (BAW = akustische Volumenwelle) etwa 6,4 bis 7% und für SAW-Resonatoren (SAW = akustische Oberflächenwelle) 9% bis 10%. Mit solchen Koeffizienten lassen sich Bandbreiten bis zu 4% bis 5% fraktionaler Bandbreite erhalten.
  • Es können Dotierungsstoffe zu dem piezoelektrischen Material hinzugefügt werden, um den piezoelektrischen Kopplungskoeffizienten K2 zu vergrößern. Dies vergrößert jedoch Herstellungskosten, und die Bandbreitenvergrößerung kann für zukünftige Anwendungen nicht ausreichend sein. Ferner sollten entsprechende Filtermodule eine kleine räumliche Größe aufweisen. Die Filtermodule sollten mit geringen Produktionskosten herstellbar sein und die Filter sollten eine flexible Verwendung gewährleisten. Ferner sollten entsprechende Filtertopologien einen geringen Einfügungsverlust und eine hohe Außerband-Sperrung bereitstellen.
  • Zur Vergrößerung des Außerband-Sperrpegels können herkömmliche HF-Filter kaskadierte Stufen von dem Leitertyp ähnlichen Elementen aufweisen. Ferner kann der effektive Kopplungskoeffizient eines Resonators durch Parallelschalten des Resonators und eines Induktivitätselements vergrößert werden.
  • Um eine Breitband-Filterstruktur mit hoher Außerband-Sperrung zu erhalten, wird jedoch eine Vielzahl von Filterstufen des Leitertyps benötigt, was zu einer hohen Anzahl zusätzlicher Induktivitätselemente führt. Eine solche Filtertopologie weist jedoch naturgemäß im Durchlassband einen höheren Einfügungsverlust auf.
  • Moderne Anforderungen führen somit zu Widersprüchen in herkömmlichen Bandpass-Filtertopologien, und es ist unmöglich, solche Filtertopologien zu implementieren, insbesondere mit niedrigen Produktionskosten.
  • Somit ist ein HF-Filter erwünscht, das einen geringen Einfügungsverlust in einem Durchlassband, einen hohen Außerband-Sperrpegel, eine große Bandbreite und kleine Herstellungskosten gewährleistet. Ferner sollte es möglich sein, ein solches Filter in einem Modul mit kleinen räumlichen Abmessungen zu implementieren.
  • Zu diesen Zweck werden ein HF-Filter und ein HF-Filtermodul gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereitgestellt. Abhängige Ansprüche stellen bevorzugte Ausführungsformen bereit.
  • Das HF-Filter kann unter Verwendung von elektroakustischen Resonatoren in einer Gitterfiltertopologie (lattice type filter topology) dargestellt werden. Somit wird ein elektroakustisches Gitterfilter bereitgestellt. Das elektroakustische Gitterfilter umfasst einen ersten Port und einen zweiten Port. Der erste Port weist einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss auf. Der zweite Port weist einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss auf. Ferner weist das Filter eine erste Signalleitung zwischen dem ersten Anschluss des ersten Ports und dem ersten Anschluss des zweiten Ports auf. Ferner weist das Filter eine Verbindung zwischen dem zweiten Anschluss des ersten Ports und dem zweiten Anschluss des zweiten Ports auf. Zusätzlich umfasst das Filter einen ersten elektroakustischen Resonator, der elektrisch in die Signalleitung zwischen dem ersten Anschluss des ersten Ports und dem ersten Anschluss des zweiten Ports geschaltet ist. Ferner weist das Filter einen zweiten elektroakustischen Resonator auf, der elektrisch zwischen den ersten Anschluss des ersten Ports und den zweiten Anschluss des zweiten Ports geschaltet ist. Ferner weist das Filter ein diagonal überkreuztes Nebenschlusselement auf, das elektrisch zwischen den zweiten Anschluss des zweiten Ports und den zweiten Anschluss des ersten Ports geschaltet ist.
  • Das diagonal überkreuzte Nebenschlusselement ist das charakteristische Element einer Gittertopologie und liegt bei einer dem Leitertyp ähnlichen Konfiguration nicht vor.
  • Der charakteristische Unterschied zwischen einem Gitterfilter und einem dem Gittertyp ähnlichen Filter ist somit die Anwesenheit des diagonal überkreuzten Nebenschlusselements, das elektrisch zwischen einen Anschluss eines Ports und den entsprechenden gegenüberliegenden Anschluss des entsprechenden gegenüberliegenden Anschlusses geschaltet ist.
  • In diesem Kontext bedeutet der Ausdruck „Port“ ein Paar von Anschlüssen gemäß dem allgemeinen Verständnis auf dem Gebiet der Zwei-Port-Netzwerke. Es ist möglich und bevorzugt, dass das elektroakustische Gitterfilter ein Bandpassfilter ist.
  • Die elektroakustischen Resonatoren können aus Resonatoren, die mit akustischen Volumenwellen arbeiten (BAW-Resonator), und elektroakustischen Resonatoren, die mit akustischen Oberflächenwellen arbeiten (SAW-Resonator), ausgewählt werden.
  • Bei BAW-Resonatoren ist das piezoelektrische Material zwischen einer unteren Elektrode und einer oberen Elektrode geschichtet. Dieses Schichtkonstruktion verwendet eine Longitudinal-Wellenmode. Die Schichtkonstruktion wird außerdem durch einen akustischen Spiegel unter der Schichtkonstruktion oder einen Hohlraum unter der Schichtkonstruktion von ihrer Umgebung isoliert.
  • Bei SAW-Resonatoren werden kammartige verschränkte Elektrodenstrukturen auf der Oberfläche eines piezoelektrischen Materials angeordnet und Elektrodenfinger werden elektrisch mit einer von zwei Busschienen verbunden. Akustische Energie wird über Reflektorfinger an den distalen Enden der akustischen Bahn auf den räsonierenden Bereich beschränkt.
  • Es ist möglich, dass bei dem elektroakustischen Gitterfilter sein diagonal überkreuztes Nebenschlusselement aus einem ersten Induktivitätselement und einem dritten elektroakustischen Resonator ausgewählt wird.
  • Ferner ist es möglich, dass das Filter ferner ein zweites Induktivitätselement umfasst. Das zweite Induktivitätselement ist elektrisch zwischen den zweiten elektroakustischen Resonator und den zweiten Anschluss des zweiten Ports geschaltet.
  • Es ist möglich, dass das diagonal überkreuzte Nebenschlusselement und das zweite Induktivitätselement elektromagnetisch gekoppelt sind. Insbesondere ist es möglich, dass das diagonal überkreuzte Nebenschlusselement das erste Induktivitätselement ist. Dann werden das erste Induktivitätselement und das zweite Induktivitätselement elektromagnetisch gekoppelt. Insbesondere ist es möglich, dass die Kopplung zwischen den zwei Induktivitätselementen eine magnetische Kopplung ist. Die magnetische Kopplung kann erhalten werden, indem man mindestens eine Wicklung des ersten Induktivitätselements in der Umgebung der Wicklung des zweiten Induktivitätselements bereitstellt.
  • Es ist möglich, Induktivitätselemente als SMD-Elemente auf der Oberseite eines Moduls zu realisieren. Ferner ist es möglich, Induktivitätselemente als strukturierte Leitersegmente an der Oberfläche oder in Zwischenschichten eines Trägersubstrats zu realisieren. Das Trägersubstrat kann ein mehrschichtiges Substrat sein. Dann können Leitersegmente als strukturierte Elemente in Metallisierungsschichten realisiert werden.
  • Es ist möglich, dass das Filter ferner einen vierten elektroakustischen Resonator umfasst, der elektrisch zwischen den zweiten Anschluss des ersten Ports und den zweiten Anschluss des zweiten Ports geschaltet ist.
  • Es ist möglich, dass das Filter ferner ein Induktivitätselement umfasst, das elektrisch mit einem elektroakustischen Resonator parallelgeschaltet ist. Die Anzahl elektroakustischer Resonatoren kann zwei, drei, vier oder mehr sein. Dementsprechend ist es möglich, dass zusätzlich zu den oben erwähnten Induktivitätselementen das Filter zwei, drei, vier oder mehr solche zusätzliche Induktivitätselemente aufweist. Der erste elektroakustische Resonator kann ein elektrisch damit parallel geschaltetes Induktivitätselement aufweisen. Zusätzlich oder als Alternative kann der zweite elektroakustische Resonator ein elektrisch damit parallel geschaltetes Induktivitätselement aufweisen. Zusätzlich oder als Alternative kann der dritte elektroakustische Resonator ein elektrisch damit parallel geschaltetes Induktivitätselement aufweisen. Zusätzlich oder als Alternative kann der vierte elektroakustische Resonator ein elektrisch damit parallel geschaltetes Induktivitätselement aufweisen.
  • Ferner ist es möglich, dass das Filter ein fünftes Induktivitätselement aufweist, das elektrisch zwischen den ersten Anschluss des ersten Anschlusses des ersten Ports und den zweiten Anschluss des ersten Ports geschaltet ist. Zusätzlich oder als Alternative ist es möglich, dass ein sechstes Induktivitätselement elektrisch zwischen den ersten Anschluss des zweiten Ports und den zweiten Anschluss des zweiten Ports geschaltet ist.
  • Es ist möglich, dass das Filter ein Bandpassfilter ist. Es ist möglich, dass die fraktionale Bandbreite des Bandpassfilters 10% oder mehr ist.
  • In diesem Kontext bedeutet der Ausdruck „fraktionale Bandbreite“ die Differenz zwischen der oberen Frequenzintervallgrenze und der unteren Frequenzintervallgrenze, dividiert durch die Mittenfrequenz des Durchlassbands. Die Mittenfrequenz befindet sich in der Mitte in dem Intervall.
  • Es ist möglich, dass das Bandpassfilter eine Mittenfrequenz zwischen 3,3 GHz und 3,8 GHz, zwischen 3,8 GHz und 4,2 GHz oder zwischen 4,4 GHz und 4,9 GHz aufweist.
  • Insbesondere ist es möglich, dass das Filter im LTE-Sub-6-GHz-Frequenzbereich verwendet werden kann, der von 3 GHz bis 6 GHz reicht. Der Frequenzbereich des Filters kann für LTE-Advanced-Pro-Signale und für 5G-NR-Signale (NR = New Radio) verwendet werden.
  • Das Filter kann in TTD-Systemen (TDD = Zeitduplex) oder FDD-Systemen (FDD = Frequenzduplex) verwendet werden. Dementsprechend ist es möglich, dass das Filter ein Filter eines Duplexers oder eines Multiplexers des höheren Grades ist.
  • Es ist möglich, dass der erste Port und der zweite Port aus einem symmetrischen Port und einem unsymmetrischen Port ausgewählt werden.
  • Ein symmetrischer Port empfängt oder liefert symmetrische (balanced) HF-Signale. Ein unsymmetrischer Port empfängt oder liefert unsymmetrische (unbalanced) HF-Signale.
  • Bei symmetrischen HF-Signalen gibt es zwei parallele Signalleitungen. Jede Signalleitung führt dieselben Informationen der jeweiligen anderen Signalleitung. Insbesondere sind eine Amplitude und eine Frequenz entsprechender Signale gleich. Eine Phasendifferenz zwischen den Signalen von zwei Signalleitungen eines symmetrischen Ports beträgt jedoch 180°.
  • Im Gegensatz dazu weist ein unsymmetrischer Port einen Anschluss auf, der ein HF-Signal bereitstellt oder empfängt, während der entsprechende andere Anschluss ein festes elektrisches Potential aufweist, z.B. ein Massepotential. Symmetrische Signalleitung hat den Vorteil, dass eine auf beide Signalleitungen angewandte Gleichtakt-Signalstörung durch Subtrahieren des Signals einer der zwei Signalleitungen von dem jeweiligen anderen Signal gelöscht werden kann.
  • Dementsprechend ist es möglich, dass das obige Filter in einem HF-Filtermodul benutzt wird. In diesem Fall kann ein elektroakustischer Resonator auf einem ersten Träger realisiert werden, und ein Induktivitätselement kann auf dem ersten Träger oder auf einem zweiten Träger realisiert werden.
  • Der erste Träger kann ein piezoelektrisches Material umfassen, z.B. im Fall eines SAW-Resonators. Es ist jedoch möglich, dass der erste Träger ein Träger für einen auf dem ersten Träger angeordneten BAW-Resonator ist.
  • Das Induktivitätselement kann auf demselben Träger angeordnet werden, auf dem ein SAW-Resonator angeordnet ist, z.B. einem piezoelektrischen Material, und es ist möglich, dass das Induktivitätselement auf dem Träger, z.B. einem Siliziumchip, für den entsprechenden BAW-Resonator angeordnet ist.
  • Es ist jedoch möglich, die akustischen Komponenten von elektrischen Komponenten zu trennen und Resonatorstrukturen auf einem ersten Träger und Induktivitätselemente auf einem zweiten Träger anzuordnen. Beide Träger können auf einem gemeinsamen Trägersubstrat angeordnet werden.
  • Zentrale Aspekte des vorliegenden HF-Filters und Einzelheiten bevorzugter Ausführungsformen werden in den beigefügten schematischen Figuren gezeigt. Es zeigen:
    • 1 eine grundlegende Gitterfiltertopologie;
    • 2 eine grundlegende Gitterfiltertopologie, wobei das diagonal überkreuzte Nebenschlusselement durch ein Induktivitätselement realisiert ist;
    • 3 eine Gittertopologie mit zwei magnetisch gekoppelten Induktivitätselementen;
    • 4 eine Gittertopologie mit zwei negativ gekoppelten Induktivitätselementen;
    • 5 die Verwendung von Induktivitätselementen, die elektrisch mit den elektroakustischen Resonatoren parallelgeschaltet sind;
    • 6 die Verwendung eines elektroakustischen Resonators als das diagonal überkreuzte Nebenschlusselement;
    • 7 eine Gittertopologie mit vier elektroakustischen Resonatoren;
    • 8 die Verwendung von zwischen Anschlüsse eines Ports geschalteten Induktivitätselementen;
    • 9 eine Gittertopologie mit vier elektroakustischen Resonatoren und vier Induktivitätselementen;
    • 10 die Bandbreitenzunahme, die über die dargestellte Gittertopologie erhalten werden kann;
    • 11 eine mögliche Anordnung von Strukturen auf einem Träger; und
    • 12 die Verwendung eines gemeinsamen Trägers für einen Träger für die elektroakustischen Komponenten und für ein Induktivitätselement.
  • 1 zeigt ein mögliches grundlegendes Ersatzschaltbild eines elektroakustischen Gitterfilters ELF. Das Filter ELF weist einen ersten Port P1 und einen zweiten Port P2 auf. Der erste Port weist einen ersten Anschluss T1 und einen zweiten Anschluss T2 auf. Der zweite Port P2 weist einen ersten Anschluss T1 und einen zweiten Anschluss T2 auf. Zwischen den ersten Anschluss T1 des ersten Ports P1 und den ersten Anschluss T1 des zweiten Ports P2 ist ein erster elektroakustischer Resonator R1 geschaltet.
  • Zwischen den ersten Anschluss T1 des ersten Ports P1 und den zweiten Anschluss T2 des zweiten Ports P2 ist elektrisch ein zweiter elektroakustischer Resonator R1 geschaltet.
  • Ferner umfasst das Filter ELF ein diagonal überkreuztes Nebenschlusselement DCSE, das elektrisch zwischen den ersten Anschluss T1 des zweiten Ports P2 und den zweiten Anschluss T1 des ersten Ports P1 geschaltet ist. Somit überkreuzt ein Leitersegment, das das diagonal überkreuzte Nebenschlusselement DCSE umfasst, ein Leitersegment, in dem der zweite Resonator R2 konfiguriert ist, und das Filter ELF stellt ein Gitterfilter dar, das die charakteristische diagonale Überkreuzung DC aufweist.
  • 2 zeigt die Möglichkeit der Verwendung eines Induktivitätselements, d.h. des ersten Induktivitätselements L1, als das diagonal überkreuzte Nebenschlusselement DCSE zwischen dem ersten Anschluss T1 des zweiten Ports P2 und dem zweiten Anschluss T2 des ersten Ports P1.
  • 3 zeigt die Möglichkeit des Anordnens eines zweiten Induktivitätselements L2 zwischen dem zweiten Resonator R2 und dem zweiten Anschluss T1 des zweiten Ports P2.
  • Das erste Induktivitätselement L1 und das zweite Induktivitätselement L2 können elektromagnetisch gekoppelt sein. Insbesondere ist es möglich, dass die elektromagnetische Kopplung zwischen den Induktivitätselementen eine magnetische Kopplung zwischen den Induktivitätselementen ist, insbesondere zwischen mindestens einem Leitersegment des ersten Induktivitätselements und einem Leitersegment des zweiten Induktivitätselements L2.
  • 4 zeigt eine Möglichkeit des Koppelns induktiver Elemente. Das erste induktive Element und das zweite induktive Element L2 können Induktivitäten sein, die einen 1:1-Übertrager darstellen, indem sie z.B. eine ähnliche oder dieselbe Windungszahl und eine ähnliche, vergleichbare oder identische Geometrie aufweisen. Das erste induktive Element L1 und das zweite induktive Element L2 können negativ gekoppelte Induktivitäten sein, z.B. mit Bezug auf ihre Spannungs-, Strom- oder Magnetfeldrichtung.
  • Induktive Kopplung zwischen induktiven Elementen in Schaltbildern, die in anderen Figuren, z.B. 5, gezeigt sind, können auch als negativ gekoppelte induktive Elemente realisiert werden, wie z.B. in 4 gezeigt.
  • 5 zeigt die Möglichkeit eines dritten Induktivitätselements L3 und/oder eines vierten Induktivitätselements L4. Das dritte Induktivitätselement L3 kann elektrisch mit dem ersten elektroakustischen Resonator R1 parallel geschaltet sein. Das vierte Induktivitätselement L4 kann elektrisch mit dem zweiten elektroakustischen Resonator R2 parallel geschaltet sein.
  • Es ist möglich, den effektiven elektromagnetischen Kopplungskoeffizienten eines Resonators über ein entsprechendes paralleles Induktivitätselement zu vergrößern, wie für den ersten elektroakustischen Resonator R1 und den zweiten elektroakustischen Resonator R2 in 5 gezeigt.
  • 6 zeigt die Möglichkeit des Verwendens eines dritten elektroakustischen Resonators R3 als das diagonal überkreuzte Nebenschlusselement DCSE. Somit wird ein Gitterfilter bereitgestellt, das drei elektroakustische Resonatoren umfasst.
  • Es gilt zu beachten, dass eine einzelne Stufe einer solchen Gitterfiltertopologie gleichzeitig Anforderungen bezüglich eines geringen Einfügungsverlusts in einen durch das Band und einer hohen Außerband-Sperrung erfüllen kann. Selbst falls zusätzliche Induktivitätselemente parallel zu einem Resonator benötigt werden, kann somit die Anzahl der Induktivitätselemente - die gewöhnlich ein großes Volumen zur Integration benötigen - auf eine dem Gittertyp ähnliche Filtertopologie reduziert werden, wobei eine Vielzahl von Filterstufen, die die Notwendigkeit einer Vielzahl paralleler Induktivitätselemente verursacht, erforderlich ist.
  • Die in 1 bis 7 gezeigten Gitterfilter können für unsymmetrische HF-Signale verwendet werden. Die Signalleitung zwischen dem ersten Anschluss T1 des ersten Ports P1 und dem ersten Anschluss T1 des zweiten Ports P2 kann zum Leiten eines HF-Signals verwendet werden. Die Verbindung zwischen dem zweiten Anschluss T2 des ersten Ports und dem zweiten Anschluss T2 des zweiten Ports kann auf einem konstanten elektrischen Potential, z.B. einem Massepotential, gehalten werden.
  • 7 zeigt die Möglichkeit des elektrischen Schaltens eines vierten elektroakustischen Resonators R4 zwischen den zweiten Anschluss T2 des ersten Ports P1 und den zweiten Anschluss T2 des zweiten Ports P2.
  • Dementsprechend weist die in 7 gezeigte Filtertopologie ein Ersatzschaltbild auf, das mit Bezug auf die zwei Signalleitungen zwischen den ersten Anschlüssen bzw. den zweiten Anschlüssen symmetrisch ist.
  • Somit ist es möglich, die in 7 gezeigte Filtertopologie zum Leiten symmetrischer HF-Signale zu benutzen.
  • 8 zeigt die weitere Möglichkeit, ein fünftes Induktivitätselement zwischen dem ersten Anschluss T1 des ersten Ports P1 und dem zweiten Anschluss T2 des ersten Ports P1 anzuordnen. Zusätzlich oder als Alternative ist es möglich, elektrisch ein sechstes Induktivitätselement L6 zwischen den ersten Anschluss T1 des zweiten Ports P2 und dem zweiten Anschluss T2 des zweiten Ports P2 zu schalten.
  • Die in 7 gezeigte Filtertopologie kann zum Leiten symmetrischer HF-Signale verwendet werden.
  • 9 zeigt die Möglichkeit, jeden elektroakustischen Resonator mit seinem eigenen parallelen Induktivitätselement zu versehen, um die Bandbreite zu verbessern.
  • Der dritte Resonator R3 kann ein elektrisch parallel geschaltetes Induktivitätselement L7 aufweisen. Der Resonator zwischen den zweiten Anschlüssen der zwei Ports kann ein elektrisch parallel geschaltetes Induktivitätselement L8 aufweisen.
  • Das in 9 gezeigte Gitterfilter kann auch zum Filtern symmetrischer HF-Signale verwendet werden.
  • 10 zeigt einen Vergleich zwischen einem sechstufigen Filter des Leitertyps (Kurve 1) und einem Gitterfilter gemäß der in 9 gezeigten Schaltung (Kurve 2).
  • Um eine ausreichende Außerband-Dämpfung zu erhalten, werden sechs Filterstufen der herkömmlichen Topologie des Leitertyps benötigt. Somit weist das Filter des Leitertyps sechs Reihenresonatoren und sechs parallele Resonatoren in sechs entsprechenden parallelen Pfaden zwischen dem Signalpfad und Masse auf.
  • Im Gegensatz dazu benötigt das Gitterfilter nur vier Induktivitätselemente zusammen mit vier elektroakustischen Resonatoren, um die Anforderungen bezüglich Außerband-Dämpfung zu erfüllen. Insbesondere ist der Einfügungsverlust im Durchlassband kleiner als der Einfügungsverlust im Durchlassband des Filters des Leitertyps.
  • Außerdem erlaubt die stark verringerte Anzahl elektroakustischer Resonatoren und Induktanzelemente, das entsprechende Filtermodul mit viel kleineren räumlichen Abmessungen zu realisieren.
  • 11 zeigt die Möglichkeit eines Trägers C, auf dem Strukturen eines elektroakustischen Resonators EAR angeordnet sind. Derselbe Träger C kann zum Tragen von Strukturen der Induktivitätselemente L benutzt werden.
  • Ferner zeigt 12 die Möglichkeit des Benutzens eines zweiten Trägers C2, auf dem Leiterelemente von Induktivitätselementen L angeordnet sind. Außerdem ist bei dem Träger C2 ein anderer Träger C1 an seine Oberfläche angebracht, der die Strukturen der elektroakustischen Resonatoren EAR trägt.
  • Die in 11 gezeigte Konstruktion erlaubt im Allgemeinen kompaktere Kapselungen. Die in 12 gezeigte Konstruktion erlaubt jedoch die Möglichkeit des Wählens von Materialeigenschaften unabhängig für den elektroakustischen Resonator EAR und das Induktivitätselement L.
  • Das Gitterfilter kann weitere Schaltungselemente umfassen, z.B. weitere Resonatoren oder Induktivitäts- oder Kapazitätselemente. Außerdem kann das Filtermodul elektrische, elektromagnetische, elektronische oder mechanische Komponenten umfassen, insbesondere ein Gehäuse zum Schutz empfindlicher MEMS-Strukturen (MEMS = mikroelektromechanisches System) der elektroakustischen Resonatoren vor einer Umgebung.
  • Bezugszeichenliste
  • C, C1, C2:
    Träger
    EAR:
    elektroakustischer Resonator
    ELF:
    elektroakustisches Gitterfilter
    L:
    Induktivitätselement
    L1, L2, L3, L4
    erstes, zweites, drittes, viertes Induktivitätselement
    L5, L6, L7, L8:
    fünftes, sechstes, siebtes, achtes Induktivitätselement
    P1, P2:
    erster, zweiter Port
    R1, R2, R3, R4:
    erster, zweiter, dritter, vierter elektroakustischer Resonator
    T1, T2:
    erster, zweiter Anschluss

Claims (12)

  1. Elektroakustisches Gitterfilter (ELF), umfassend - einen ersten Port (P1) mit einem ersten Anschluss (T1) und einem zweiten Anschluss (T2), - einen zweiten Port (P2) mit einem ersten Anschluss (T1) und einem zweiten Anschluss (T2), - eine erste Signalleitung zwischen dem ersten Anschluss (T1) des ersten Ports (P1) und dem ersten Anschluss (T1) des zweiten Ports (P2), - eine Verbindung zwischen dem zweiten Anschluss (T2) des ersten Ports (P1) und dem zweiten Anschluss (T2) des zweiten Ports (P2), - einen ersten elektroakustischen Resonator (R1), der elektrisch in die Signalleitung zwischen dem ersten Anschluss (T1) des ersten Ports (P1) und dem ersten Anschluss (T1) des zweiten Ports (P2) geschaltet ist, - einen zweiten elektroakustischen Resonator (R2), der elektrisch zwischen den ersten Anschluss (T1) des ersten Ports (P1) und den zweiten Anschluss (T2) des zweiten Ports (P2) geschaltet ist, - ein diagonal überkreuztes Nebenschlusselement (DCSE), das elektrisch zwischen den zweiten Anschluss (T2) des ersten Ports (P1) und den ersten Anschluss (T1) des zweiten Ports (P2) geschaltet ist, wobei das Gitterfilter (ELF) ferner ein zweites Induktivitätselement (L2) umfasst, das elektrisch zwischen den zweiten elektroakustischen Resonator (R2) und den zweiten Anschluss (T2) des zweiten Ports (P2) geschaltet ist und - das diagonal überkreuzte Nebenschlusselement (DCSE) und das zweite Induktivitätselement (L2) elektromagnetisch gekoppelt sind.
  2. Elektroakustisches Gitterfilter (ELF), umfassend - einen ersten Port (P1) mit einem ersten Anschluss (T1) und einem zweiten Anschluss (T2), - einen zweiten Port (P2) mit einem ersten Anschluss (T1) und einem zweiten Anschluss (T2), - eine erste Signalleitung zwischen dem ersten Anschluss (T1) des ersten Ports (P1) und dem ersten Anschluss (T1) des zweiten Ports (P2), - eine Verbindung zwischen dem zweiten Anschluss (T2) des ersten Ports (P1) und dem zweiten Anschluss (T2) des zweiten Ports (P2), - einen ersten elektroakustischen Resonator (R1), der elektrisch in die Signalleitung zwischen dem ersten Anschluss (T1) des ersten Ports (P1) und dem ersten Anschluss (T1) des zweiten Ports (P2) geschaltet ist, - einen zweiten elektroakustischen Resonator (R2), der elektrisch zwischen den ersten Anschluss (T1) des ersten Ports (P1) und den zweiten Anschluss (T2) des zweiten Ports (P2) geschaltet ist, - ein diagonal überkreuztes Nebenschlusselement (DCSE), das elektrisch zwischen den zweiten Anschluss (T2) des ersten Ports (P1) und den ersten Anschluss (T1) des zweiten Ports (P2) geschaltet ist, - der erste Port (P1) und der zweite Port (P2) unsymmetrische Ports sind.
  3. Filter nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das diagonal überkreuzte Nebenschlusselement (DCSE) aus einem ersten Induktivitätselement (L1) und einem dritten elektroakustischen Resonator (R3) ausgewählt ist.
  4. Filter nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, das ferner ein zweites Induktivitätselement (L2) umfasst, das elektrisch zwischen den zweiten elektroakustischen Resonator (R2) und den zweiten Anschluss (T2) des zweiten Ports (P2) geschaltet ist.
  5. Filter nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das diagonal überkreuzte Nebenschlusselement (DCSE) und das zweite Induktivitätselement (L2) elektromagnetisch gekoppelt sind.
  6. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einen vierten elektroakustischen Resonator (R4) umfasst, der elektrisch zwischen den zweiten Anschluss (T2) des ersten Ports (P1) und den zweiten Anschluss (T2) des zweiten Ports (P2) geschaltet ist.
  7. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner ein Induktivitätselement (L3, L4, L7, L8) umfasst, das elektrisch mit einem elektroakustischen Resonator (R1, R2, R3, R4) parallelgeschaltet ist.
  8. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: - ein fünftes Induktivitätselement (L5), das elektrisch zwischen den ersten Anschluss (T1) des ersten Ports (P1) und den zweiten Anschluss (T2) des ersten Ports (P1) geschaltet ist, und/oder - ein sechstes Induktivitätselement (L6), das zwischen den ersten Anschluss (T1) des zweiten Ports (P2) und den zweiten Anschluss (T2) des zweiten Ports (P2) geschaltet ist.
  9. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ein Bandpassfilter ist, das eine fraktionale Bandbreite von 10% und mehr aufweist.
  10. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ein Bandpassfilter mit einer Mittenfrequenz zwischen 3,3 GHz und 3,8 GHz, zwischen 3,8 GHz und 4,2 GHz oder zwischen 4,4 GHz und 4,9 GHz ist.
  11. Filter nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 10, wobei der erste Port (P1) und der zweite Port (P2) aus einem symmetrischen Port und einem unsymmetrischen Port ausgewählt sind.
  12. HF-Filtermodul, das ein Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst, wobei - ein elektroakustischer Resonator (R1, R2, R3, R4) auf einem ersten Träger realisiert (C1) ist und - ein Induktivitätselement (L1, ..., L8) auf dem ersten Träger (C1) oder auf einem zweiten Träger (C2) realisiert ist.
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