DE10206376A1

DE10206376A1 - Resonatorfilter mit verbesserter Nahselektion

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Publication number: DE10206376A1
Application number: DE10206376A
Authority: DE
Inventors: Andreas Detlefsen
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: SnapTrack Inc
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2003-08-28
Anticipated expiration: 2022-02-16
Also published as: DE10206376B4; US20030231083A1; US6894588B2

Abstract

Zur Verbesserung der Nahselektion eines Resonatorfilters wird vorgeschlagen, die Reflektoren der Resonatoren so unterschiedlich zu gestalten, daß die Minima der Reflexionsfunktionen unterschiedlicher Reflektoren eines Resonators gegeneinander verschoben sind und vorzugsweise sich mit dem entsprechenden Maximum der jeweils anderen Reflexionsfunktion kompensieren. Auf diese Weise gelingt es, Störspitzen auf der niederfrequenten Seite des Durchlaßbereichs entsprechender Resonatorfilter zu reduzieren und damit die Nahselektion zu verbessern.

Description

In der Übertragungsfunktion von DMS-Filtern finden sich auf der linken Seite des Paßbandes üblicherweise Spitzen mit geringem Dämpfungsverhalten, die die Nahselektion in diesem Frequenzbereich negativ beeinflussen. Wird ein solches Filter beispielsweise als Eingangsfilter im Frontend eines Mobilfunkgerätes eingesetzt, so liegen die störenden Spitzen in der Übertragungsfunktion im Bereich des TX-Bandes, der für die eingehenden Signale vorgesehen ist. Aufgrund der Spitzen im TX-Bereich ist die TX-Unterdrückung insbesondere bei Einspur-DMS-Filtern unakzeptabel gering, so daß das Filter nicht als RX-Filter eingesetzt werden kann.

Zur Lösung dieses Problems wurden bislang DMS-Filter mit mehreren kaskadierten Spuren eingesetzt, bei denen die Spuren in einem oder mehreren Parametern unterschiedlich ausgestaltet sind. Insbesondere werden DMS-Filter eingesetzt, bei denen zwei Filterspuren kaskadiert sind, deren Fingerperioden der Interdigitalwandler unterschiedlich gewählt sind. Möglich ist es auch, daß die Spuren kaskadierter DMS-Filter sich in anderen Parametern unterscheiden, wobei es gelingt, die Spitzen auf der linken Seite des Paßbands zu reduzieren. Der gewünschte Effekt ist jedoch nicht ausreichend und insbesondere für Einspur-DMS-Filter wurde bislang noch keine befriedigende Möglichkeit gefunden, diese störenden Spitzen zu beseitigen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Resonatorfilter anzugeben, welches eine verbesserte Nahbereichsselektion aufweist und bei dem insbesondere störende Spitzen auf der niederfrequenten Seite des Paßbandes in nahen Stoppband beseitigt sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Resonatorfilter nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus weiteren Ansprüchen hervor.

Die Erfinder haben erkannt, daß die störenden Spitzen auf der linken Seite des Paßbandes durch die Gestaltung der Reflektoren beeinflußbar sind. Es hat sich gezeigt, daß die frequenzabhängige Reflexion von Reflektoren Polstellen aufweist, die Minima in der Reflexionsfunktion ausbilden. Diese Minima wiederum führen zu Spitzen mit niedrigerer Dämpfung in der Übertragungsfunktion von Resonatorfiltern mit solchen Reflektoren.

Diese Polstellenbildung macht sich nun die Erfindung zunutze, indem innerhalb eines Resonators zwei Reflektoren vorgesehen werden, die so unterschiedlich ausgebildet sind, daß die Frequenzlagen der Minima der beiden Reflexionsfunktionen gegeneinander verschoben sind. Dies hat zur Folge, daß sich die von den Reflektoren gezeigten Polstellen innerhalb des Resonatorfilters gegenseitig zumindest zum Teil kompensieren, wobei eine Übertragungsfunktion erhalten wird, in der die störenden Spitzen deutlich verringert sind. Ein erfindungsgemäßes Resonatorfilter zeigt mit den verbesserten Reflektoren eine verbesserte Nahselektion. Mit dieser einfachen Maßnahme kann ohne weitere Optimierung des Gesamtfilters die Nahbereichsunterdrückung eines Einspur-DMS-Filters von beispielsweise 18 dE auf über 22 dE gesteigert werden.

Vorzugsweise werden in einem erfindungsgemäßen Resonatorfilter als gegeneinander abzustimmende Reflektoren ein erster und ein zweiter Reflektor ausgewählt, die demselben Resonator zugeordnet sind. Ein solcher Resonator besteht üblicherweise aus zumindest einem Interdigitalwandler, der beiderseits von je einem Reflektor begrenzt ist. Ein DMS Filter kann drei und mehr Interdigitalwandler aufweisen, die in Gruppen miteinander verschaltet werden können. Ein Eintorresonator weist überlicherweise nur einen Interdigitalwandler auf. Ein Reflektor für einen Resonator besteht im einfachsten Fall aus einem Muster von in regelmäßigen Abständen angeordneten Streifen, insbesondere einem metallischen Streifenmuster. Er kann aus nicht miteinander verbundenen, sogenannten floatenden Streifen bestehen oder zumindest teilweise kurzgeschlossene Reflektorstreifen aufweisen.

Möglich ist es jedoch auch, die Kompensation, also das Gegeneinander verschieben von Minima der Reflexionsfunktion an ersten und zweiten Reflektoren vorzunehmen, die sich in unterschiedlichen Spuren befinden, also unterschiedlichen Reflektoren des gleichen Resonatorfilters zugeordnet sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Verschiebung der Minima in der Reflexionsfunktion eines ersten und eines zweiten Reflektors derart, daß ein Minimum der Reflexion des ersten ersten Reflektors genau einem Maximum der Reflexionsfunktion des zweiten Reflektors entspricht, so daß die Minima durch die Maxima kompensiert werden. Auf diese Weise wird eine optimale Kompensation und eine maximale Verbesserung der Nahselektion bzw. eine maximale Unterdrückung der Störspitzen erzielt.

Die Erfindung kann sowohl bei DMS Filtern als auch bei Eintor-Resonatoren und aus solchen Eintor-Resonatoren aufgebauten Resonatorfiltern, insbesondere in Abzweigtechnik konstruierten Filtern, beispielsweise bei Ladder Type-Filtern angewendet werden. Werden innerhalb eines Resonators die beiden Reflektoren so unterschiedliche gewählt, daß deren Minima der Reflexionsfunktion gegeneinander verschoben sind und optimal von einem Maximum der Reflexionsfunktion kompensiert werden, so wird auch für Eintor-Resonatoren und damit für aus Eintor- Resonatoren aufgebaute Resonatorfilter ein verbessertes Filterverhalten und insbesondere eine verbesserte Nahselektion erhalten.

Weist ein Filter mehrere Resonatoren auf, so können in einer Ausgestaltung der Erfindung sämtliche Reflektoren sämtlicher Resonatoren bezüglich ihrer Reflexionsfunktionen so gegeneinander verschoben sein, daß keine zwei Minima deckungsgleich sind.

Eine Verschiebung der Minima der Reflexionsfunktion eines Reflektors gelingt beispielsweise durch eine Veränderung der Anzahl der Reflektorstreifen. Als direkte Auswirkung wird dabei zwar der Abstand der Polstellen in der Reflexionsfunktion des Reflektors verändert, doch bewirkt dies gleichzeitig, daß sich auch die absolute Lage der Polstellen verschiebt. Dies hat zur Folge, daß selbst bei geringfügigem Unterschied in der Anzahl der Reflektorstreifen zwischen einem ersten und einem zweiten Reflektor in einem Resonatorfilter eine Verminderung der Störspitzen beobachtet wird. Für eine optimale Unterdrückung der Störspitzen werden die Polstellen von erstem und zweitem Reflektor um einen halben Polstellenabstand verschoben, was dadurch erreicht wird, daß die Anzahl der Reflektorstreifen zwischen erstem und zweitem Reflektor um ca. fünf bis zwanzig Prozent verändert wird.

Eine weitere Möglichkeit, die Lage der Polstellen zu verändern, besteht in der Variation der "Fingerperiode", also in der Variation der Abstände der Reflektorstreifenmitten. Durch diese Variation gelingt es, die gesamte Reflexionsfunktion bezüglich der Mittenfrequenz zu verschieben. Eine Erhöhung der Reflektorstreifenabstände bzw. der Abstände der Reflektorstreifenmitten in einem Reflektor hat zur Folge, daß die Mittenfrequenz der Reflexion eines Reflektors zu niedrigeren Frequenzen hin verschoben wird. Mit dieser Variation gelingt es optimal, die Verschiebung um einen halben Polstellenabstand vorzunehmen, wobei sich die Minima der Reflexionsfunktion des ersten Reflektors durch die entsprechenden Maxima der Reflexionsfunktion des zweiten Reflektors großteils kompensieren lassen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, beide Variationsmöglichkeiten innerhalb eines einzigen Resonatorfilters anzuwenden und sowohl Fingerperiode als auch Anzahl der Reflektorstreifen eines ersten und eines zweiten Reflektors unterschiedlich zu wählen. Dadurch wird die Unterdrückung der Störspitzen weiter optimiert.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Kompensation von Polstellen der Reflexionsfunktion einzelner Reflektoren und damit die Unterdrückung der Störspitzen durch Variation eines einzigen Reflektors. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem zumindest ein Reflektor in zumindest zwei Segmente aufgeteilt wird, die sich bezüglich der Mittenabstände der Reflektorstreifen und/oder bezüglich der Anzahl der Reflektorstreifen unterscheiden. Eine solche Aufteilung kann beispielsweise in zur Ausbreitungsrichtung der akustischen Welle parallele und nebeneinander angeordnete Segmente erfolgen. Ein jedes dieser Segmente dient dabei als Reflektor für eine Teilapertur des Resonators, wobei sich die Teilaperturen zur Gesamtapertur des jeweiligen Resonators addieren. Möglich ist es jedoch auch, daß sich die Aperturen der Segmente zu einer Gesamtapertur addieren, die größer ist als die Apertur des Resonators.

Werden die Parameter der Einzelsegmente eines in Segmente unterteilten Reflektors in geeigneter Weise optimiert, so können sich die Reflexionen der beiden Segmente gegenseitig bezüglich ihrer Polstellen kompensieren, so daß auch bei dieser Ausführung der Erfindung ein verbessertes Übertragungsverhalten des Resonatorfilters und insbesondere eine verbesserte Störspitzenunterdrückung erzielt wird. Vorzugsweise werden alle Reflektoren aller Resonatoren eines erfindungsgemäßen Resonatorfilters in entsprechender Weise in Segmente unterteilt. Dies führt pro Resonator zu zumindest vier Reflektorsegmenten, deren Minima alle gegeneinander versetzt sein können. Durch Überlagerung der Reflexionsfunktionen dieser vier Reflektorsegmente wird eine optimale Glättung der Reflexionsfunktion bzw. eine optimale Kompensation der Polstellen der Reflektorsegmente und damit eine optimierte Störspitzenunterdrückung erzielt.

Alternativ können die Reflektoren eines Resonators so in Segmente aufgeteilt werden, daß diese in Ausbreitungsrichtung der akustischen Welle hintereinander liegen. Bei einer solchen Aufteilung in Segmente unterscheiden sich diese jedoch nur bezüglich der Abstände der Reflektorstreifenmitten. Bevorzugt werden die Reflektoren jedoch in zueinander parallele und Teilaperturen abdeckende Segmente aufgeteilt.

Üblicherweise werden in Resonatorfiltern Resonatoren verwendet, deren Strukturelemente wie Interdigitalwandler und Reflektoren jeweils für sich einheitliche Parameter bezüglich Elektrodenfinger- oder Reflektorstreifenbreite und Mittenabstand von Reflektorstreifen oder Elektrodenfingern aufweisen. Möglich ist es jedoch auch, innerhalb eines Resonators einen oder mehrere dieser Parameter so über die Länge des Resonators bzw. des Resonatorstrukturelements zu verändern, daß die konkreten Werte des varierten Parameters über die Länge gesehen an einem Ort x den entsprechenden Werten einer am Ort x abgetasteten stetigen Funktion entsprechen. Beispielsweise können die Parameter linear ansteigen oder abfallen. Möglich ist es jedoch auch, die Parameter gemäß einer Funktion zu variieren, die beispielsweise ein Minimum oder ein Maximum, beispielsweise in der Mitte des jeweiligen Strukturelements aufweist.

Eine solche Variation kann bei nur einem Strukturelement oder auch bei sämtlichen Strukturelementen vorgenommen sein. So können beispielsweise nur die Reflektoren in zumindest einem Parameter gemäß einer Funktion variiert werden. Als Parameter können Streifenbreiten, Streifenabstände und/oder Streifenmittenabstände variiert werden. Eine entsprechende Variation kann auch bei einem Interdigitalwandler vorgenommen werden.

Möglich ist es auch, beide Resonatorelemente gemäß einer oder mehrerer Funktionen zu variieren.

Eine weitere Variation erfindungsgemäßer Resonatorfilter besteht darin, daß sich die Kenngrößen der Resonatorelemente, insbesondere die Mittenabstände von Reflektorstreifen und/oder Elektrodenfingern und/oder die Breiten von Reflektorstreifen und/oder Elektrodenfingern entlang einer Achse ändern, die quer zur Ausbreitungsrichtung der akustischen Welle angeordnet ist.

Betrifft eine solche Variation gemäß einer kontinuierlichen Funktion einen Interdigitalwandler, spricht man auch von einem Fächer- oder Fan-Wandler. Die Variationsfunktion quer zur Ausbreitungsrichtung kann eine lineare Funktion sein, so daß sich die entsprechenden Parameter linear entlang dieser Achse ändern. Möglich ist es auch, diese Änderung gemäß einer hyperbolischen Funktion durchzuführen.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, erfindungsgemäße Resonatoren bzw. daraus aufgebaute erfindungsgemäße Resonatorfilter mit gekrümmten Reflektorstreifen und/oder gekrümmten Elektrodenfingern auszuführen, wobei fokussierende Strukturen erhalten werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden unabhängig davon, ob über die Länge eines Resonatorstrukturelements einheitliche Parameter verwendet werden, im Bereich des Übergangs zwischen zwei benachbarten Strukturelementen die Parameter so verändert, daß im Bereich des Übergangs von einem Strukturelement zum benachbarten Strukturelement die entsprechenden Funktionswerte einer stetigen Funktion folgen, so daß eine Diskontinuität bzw. ein harter Übergang bezüglich des entsprechenden Parameters von einem Strukturelement zum anderen vermieden wird. Weisen beispielsweise zwei benachbarte Strukturelemente einen größeren Abstand auf, als es dem Abstand der Fingermitten bzw. Streifenmitten ihrer endständigen Finger/Streifen entspricht, so kann dieser vergrößerte Abstand der Finger oder Reflektorstreifen im Bereich des Übergangs durch entsprechende Variation der Mittenabstände der Elektrodenfinger bzw. der Reflektorstreifen angepaßt werden. Eine solche Anpassung kann so erfolgen, daß bezüglich des Parameters (z. B. Mittenabstand von Reflektorstreifen oder Elektrodenfingern) im Bereich des Übergangs ein Minimum entsteht. Dazu werden z. B. zwei bis sechs endständige Elektrodenfinger oder Reflektorstreifen bezüglich ihrer Position variiert. Dazu kann es erforderlich sein, einen zusätzlichen Reflektorstreifen oder einen zusätzlichen Elektrodenfinger einzufügen, um den gewünschten weichen Übergang zu erhalten. Ein solcher verbesserter Resonator ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE 198 49 782 A beschrieben.

Die Erfindung kann bei Eintor-Resonatoren eingesetzt werden, die jeweils nur einen Interdigitalwandler aufweisen. Die Erfindung kann auch bei DMS-Filtern eingesetzt werden, die üblicherweise eine ungerade Anzahl von Interdigitalwandlern aufweisen, beispielsweise 3, 5, 7 oder mehr Interdigitalwandler. Dabei alternieren mit der Eingangsseite und der Ausgangsseite verbundene Interdigitalwandler. In kaskadierten DMS-Filtern werden die der Ausgangsseite zugeordneten Interdigitalwandler der ersten Spur mit den der Eingangsseite zugeordneten Interdigitalwandlern der zweiten Spur verbunden. In der gleichen Weise können weitere DMS-Spuren kaskadiert werden, wobei sich die Selektion des Gesamtfilters verbessert.

Erfindungsgemäße Resonatoren können auf beliebigen Substraten aufgebaut werden, insbesondere auf den bevorzugten kristallinen Substraten Lithiumtantalat und Lithiumniobat. Möglich ist es auch, erfindungsgemäße Resonatorfilter auf Quartz, Langasit oder anderen auch keramischen piezoelektrischen Substraten zu verwirklichen.

Die Resonatorstrukturen, insbesondere die Interdigitalwandler und die Reflektorstreifen können als streifenförmige Metallisierungen realisiert werden, wobei üblicherweise Aluminium oder Aluminiumlegierungen eingesetzt werden. Zur Verbesserung der Haftung der Metallisierungsstreifen können Haftvermittlerschichten zwischen den alumiumhaltigen Elektroden und dem Substrat angeordnet werden, beispielsweise eine dünne Titanschicht.

Möglich ist es auch, die Metallisierungen mehrschichtig auszuführen, um die Leistungsverträglichkeit der Metallisierung zu verbessern. Dies wird mit Strukturen erreicht, die sowohl der mechanischen als auch der elektrischen und thermischen Belastung besser gewachsen sind. Beispielsweise können Diffusionssperrschichten aus Kupfer mit Aluminium- oder Aluminiumlegierungsschichten alternieren. Auf diese Weise wird die Akustomigration reduziert, die insbesondere bei aluminiumhaltigen Elektrodenstrukturen unter mechanischem, elektrischem oder mechanischem Streß auftritt. Weiterhin können die Elektrodenstrukturen mit Passivierungsschichten bedeckt sein, um ein durch Akustomigration bewirktes Ausblühen von Strukturen zu verhindern. Für solche Passivierungsschichten können eine Vielzahl von insbesondere elektrisch isolierenden und in Dünnschichtverfahren abscheidbare Materialien eingesetzt werden, insbesondere Oxide und Nitride wie beispielsweise Siliziumoxid, Titanoxid, Siliziumnitrid oder Siliziumkarbid.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Eintor-Resonator,
Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Einspur-DMS-Filter,
Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes kaskadiertes DMS-Filter,
Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemäßes aus Eintor-Resonatoren aufgebautes Resonatorfilter,
Fig. 5 bis 8 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen der Reflektoren anhand eines Eintor-Resonators,
Fig. 9 zeigt die Übertragungsfunktion eines bekannten Einspur-DMS-Filters im Vergleich mit der Reflexionsfunktion seiner Reflektoren,
Fig. 10 zeigt ein erfindungsgemäßes Einspur-DMS-Filter im Vergleich mit den Reflexionsfunktionen der erfindungsgemäß variierten Reflektoren.
Die Figuren geben die Erfindung in schematischer nicht maßstabsgetreuer Darstellung wieder. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Fig. 1 zeigt einen Eintor-Resonator, wie er Teil eines erfindungsgemäßen Resonatorfilters sein kann. Während die linke Teilfigur die Metallisierung auf der Oberfläche eines piezoelektrischen Substrats angegeben ist, ist in der rechten Teilfigur das dafür verwendete Schaltungssymbol angegeben. Ein Eintor-Resonator besteht aus einem Interdigitalwandler IDT, welcher wiederum aus zwei mit ihren "Zähnen" ineinandergeschobenen Elektrodenkämmen bestehen. Jeder Kamm ist mit je einem Anschluß T, T' verbunden. Beiderseits des Interdigitalwandlers IDT ist jeweils ein Reflektor RF1, RF2 angeordnet. Dieser besteht aus einem in der Regel regelmäßigen Streifenmuster, dessen Streifen, wie in der Figur angedeutet, elektrisch kurzgeschlossen sein können. Insgesamt kann der Reflektor mit Masse verbunden werden oder ohne eine Verbindung mit einem Bezugspotential sein. Bei diesem einfachen Resonator unterscheiden sich erfindungsgemäß die beiden Reflektoren RF1 und RF2 in ihrer Reflexionsfunktion so, daß die Minima der Reflexionsfunktion bei unterschiedlichen Frequenzen liegen bzw. gegeneinander verschoben sind.
Während der Resonator nach Fig. 1 nur als Impedanzelement dienen kann, welchem eine Resonanzfrequenz und eine Antiresonanzfrequenz mit maximaler bzw. minimaler Leitfähigkeit zugeordnet ist, ist in Fig. 2 ein komplettes Resonatorfilter dargestellt, hier ein Einspur-DMS-Filter (Dual Mode SAW- Filter). Ein solches Einspur-DMS-Resonatorfilter besteht aus mehreren Interdigitalwandlern IDT, IDT', die alternierend mit dem Ein- oder Ausgang bzw. den entsprechenden Anschlüssen T und T' verbunden sind. Beiderseits der Interdigitalwandler IDT ist jeweils ein Reflektor RF1, RF2 angeordnet. Durch entsprechende Wahl der Abstände zwischen den Interdigitalwandlern und/oder den Reflektoren bilden sich zwei Longitudinalmoden aus, bei denen Resonanz stattfindet. Erfindungsgemäß unterscheiden sich auch hier die Reflektoren RF1 und RF2 bezüglich ihrer Reflexionsfunktion, so daß beide Reflexionsfunktionen bezüglich ihrer Minima gegeneinander verschoben sind.
Fig. 3 zeigt ein kaskadiertes Zweispur-DMS-Filter, bei dem zwei Einspur-DMS-Filter so miteinander verbunden werden, daß die Ausgänge der ersten Spur mit den Eingängen der zweiten Spur verbunden werden. Dabei kann es sich um zwei identische Spuren handeln, bei denen sowohl Fingerabstand (Fingerperiode) als auch Fingeranzahl der Interdigitalwandler IDT übereinstimmen. Auch die Apertur kann identisch sein. Möglich ist es jedoch auch, daß sich erstes und zweites DMS-Filter in der kaskadierten Spur bzw. die Spur A und die Spur B bezüglich der Fingerperiode unterscheiden, so daß die Resonanzfrequenzen von erster und zweiter Spur leicht gegeneinander verschoben sind. Erfindungsgemäß unterscheiden sich die Reflektoren RF1 und RF2 bezüglich ihrer Reflektivität so, daß die Minima der Reflexionsfunktionen von erstem Reflektor RF1 und zweitem Reflektor RF2 gegeneinander verschoben sind. Sind beide Spuren A und B identisch, so können auch die Reflektoren RF1_A und RF1_B identisch sein. Bei sich unterscheidenden Spuren A und B unterscheiden sich auch in entsprechender Weise die Reflektoren der beiden Spuren, so daß insgesamt vier unterschiedliche Reflektoren im erfindungsgemäßen Zweispur-DMS- Filter vorgesehen sein können, deren Minima der Reflexionsfunktionen alle gegeneinander verschoben sein können.
Fig. 4 zeigt einen hier aus zwei Eintor-Resonatoren (wie in Fig. 1 dargestellt) aufgebautes Resonatorfilter in Abzweigschaltung, hier in der einfachsten Ausführung als ein L- Glied. Dieses umfaßt einen seriellen Resonator RES_S und einen parallelen Resonator RES_P., die in der dargestellten Weise mit dem Eingang In bzw. dem Ausgang Out des Filters verbunden sind. Ein Filter kann auch aus mehreren in Serie geschalteten L-Gliedern gleicher oder unterschiedlicher Art bestehen. Erfindungsgemäß unterscheiden sich die Reflektoren zumindest eines Resonators dieses Ladder Type-Filters bezüglich ihrer Reflektivität, insbesondere die beiden Reflektoren des parallelen Resonators RES_P. Da sich bei einem solchen Ladder Type- Filter bereits die beiden Resonatoren RES_S und RES_P bezüglich ihrer Fingerperiode voneinander unterscheiden, können beim dargestellten L-Glied auch alle vier in den beiden Resonatoren vorhandenen Reflektoren eine unterschiedliche Reflexionsfunktion aufweisen. Für die Erfindung bedeutsam ist jedoch lediglich, daß sich die Reflektoren innerhalb eines Resonators unterscheiden.
Fig. 5 zeigt in maßstäblich übertrieben dargestellter Form eine Möglichkeit an, die Reflektoren RF1 und RF2 eines Resonators unterschiedlich zu gestalten. In der Figur hat der zweite Reflektor RF2 eine größere Fingerperiode, d. h. einen größeren Abstand der Streifenmitten der Reflektorstreifen. Vorzugsweise liegt der Unterschied der Fingerperiode der Reflektorstreifen (= Streifenmittenabstände) bei den Resonatoren im Bereich ≤ 5‰. Das bedeutet, daß sich die Fingerperiode eines Reflektors eines 1 GHz Resonators um maximal 5 MHz gegenüber der Fingerperiode des zweiten Reflektors im gleichen Resonators unterscheidet. Der genaue Unterschied in der Fingerperiode ist jedoch abhängig vom Reflektor selbst, insbesondere von der Anzahl der Reflektorfinger, die den Abstand der Polstellen in der Reflexionsfunktion und damit den Abstand der Minima in der Reflexionsfunktion bestimmen. Vorzugsweise unterscheidet sich die Fingerperiode so, daß die Mittenfrequenz der Reflexionsfunktion beider Reflektoren um einen halben Polstellenabstand gegeneinander verschoben ist.
Fig. 6 zeigt eine weitere Möglichkeit, in den beiden Reflektoren RF1 und RF2 eines Resonators eine unterschiedliche Reflexionsfunktion bzw. gegeneinander verschobene Minima zu erzeugen. Der Reflektor RF2 hat eine größere Anzahl von Reflektorstreifen als der Reflektor RF1. Bezüglich der genauen Anzahl der Reflektorstreifen unterscheiden sich die beiden Reflektoren um 5 bis 20%. Auch hier gilt, daß in Abhängigkeit von der Gesamtanzahl der Unterschied in der Anzahl der Reflektorstreifen so ist, daß die Minima in der Reflexionsfunktion optimal gegeneinander verschoben sind und sich jeweils mit einem Maximum des anderen Reflektors kompensieren.
Fig. 7 zeigt eine weitere Möglichkeit, die Reflektoren eines Resonators erfindungsgemäß bezüglich ihrer Reflexion zu variieren. Die Reflektoren RF1 und RF2 sind jeweils in zwei zueinander parallele Segmente aufgeteilt, wobei die Summe der Spurbreiten der Segmente die Spurbreite des Resonators ergibt. Erfindungsgemäß sind bei dieser Ausführungsform die Minima der Reflexionsfunktionen einzelner Reflektorsegmente RFS gegeneinander so verschoben, daß sie sich optimal kompensieren. Eine solche Kompensation kann nun innerhalb der zum gleichen Reflektor RF1 oder RF2 gehörenden Reflektorsegmente RFS1 oder RFS2 erfolgen, so daß beispielsweise der Gesamtreflektor RF1 infolge seiner unterschiedlichen Segmente bereits zwei Reflexionsfunktionen mit gegeneinander kompensierten Minima aufweist. Möglich ist es jedoch auch, daß sich die Minima von zwei Segmenten in unterschiedlichen Reflektoren kompensieren, beispielsweise die Minima der Reflektorsegmente RFS1 und RFS2 bzw. RFS1' und RFS2'. Neben der dargestellten Aufteilung in zwei Segmente sind auch in drei und mehr Segmente aufgeteilte Reflektoren möglich.
Möglich ist es jedoch auch, insbesondere wie in der Figur dargestellt, daß sich sowohl die Segmente innerhalb eines Reflektors als auch die einander zugeordneten Reflektorsegmente beiderseits des Interdigitalwandlers unterscheiden. Bei einer Aufteilung in jeweils zwei Segmente ist es möglich, insgesamt zwei unterschiedliche Reflexionsfunktionen zu wählen, insbesondere wie in der Fig. 7 dargestellt zwei unterschiedliche Anzahlen von Reflektorstreifen pro Reflektorsegment RFS. Möglich ist es jedoch auch, vier unterschiedliche Reflexionsfunktionen bzw. vier unterschiedliche Anzahlen von Reflektorstreifen und damit vier unterschiedliche Reflektorsegmente in einem Eintor-Resonator zu vereinen.
Fig. 8 zeigt ebenfalls in zueinander parallelen Segmenten aufgeteilte Reflektoren RF1 und RF2. Im Unterschied zu Fig. 7 werden unterschiedliche Reflexionsfunktionen hier mit unterschiedlichen Fingerperioden und unterschiedlicher Anzahl von Reflektorstreifen in den Reflektorsegmenten erzeugt. Möglich ist es natürlich auch, in den Reflektorsegmenten nur Fingerperioden zu verwenden.
Anhand eines Vergleichs der Fig. 9 und 10 wird im Folgenden die mit erfindungsgemäßen Resonatorfiltern erzielte Verbesserung der Filtereigenschaften erläutert. Fig. 9 zeigt die Durchlaßkurve DK eines Einspur-DMS-Filters. In der Figur gut zu erkennen ist der Durchlaßbereich, in dem das Filter eine niedrige Einfügedämpfung aufweist. Links des Durchlaßbereichs befinden sich jedoch Störspitzen, die in diesem Frequenzbereich zu einer verschlechterten Dämpfung und damit zu einer verschlechterten Nahselektion führen. Als weitere Kurve RK ist die Reflexionsfunktion der in bekannten Einspur-DMS- Filter verwendeten identischen Reflektoren dargestellt. Gut zu erkennen ist, daß die Reflexionsfunktion links des mit dem Durchlaßbereich des Filters übereinstimmenden Bereichs maximaler Reflexion eine Reihe von Spitzen mit verschlechterter Reflexion aufweist, welche die Minima der Reflexionsfunktion darstellen. In der vergleichenden Darstellung wird klar, daß die Minima der Reflexionsfunktion mit Störspitzen in der Übertragungsfunktion DK frequenzmäßig übereinstimmen, da die Störspitzen durch die Minima der Reflexionsfunktion verursacht werden.
Fig. 10 zeigt die Durchlaßkurve und die Reflexionsfunktionen eines erfindungsgemäßen Einspur-DMS-Filters, bei dem die beiden Reflektoren variiert sind und unterschiedliche Reflexionsfunktionen aufweisen. Die Minima der beiden Reflexionsfunktionen sind gegeneinander verschoben, im störenden Bereich der Störspitzen insbesondere um einen Polstellen (= halber Abstand der Minima). Als Ergebnis zeigt sich in der Durchlaßkurve DK des erfindungsgemäßen DMS-Filters eine deutliche Verbesserung im Bereich der Störspitzen, die nun in ihrer Größe deutlich reduziert sind. Das Filter weist daher im Bereich der Störspitzen eine verbesserte Nahselektion auf. Im direkten Vergleich der beiden ansonsten identischen DMS- Filter von Fig. 9 und 10 zeigt sich, daß die Dämpfung der Störspitzen von 18 dB auf ca. 22 dB verbessert wird. Wird ein solches DMS-Filter nun als Eingangsfilter (RX-Filter) in einem Kommunikationssystem mit Frequenz-Duplexing eingesetzt, so liegen die Störspitzen exakt im Bereich des TX-Bandes, für den das RX-Filter eine Unterdrückung (Selektion) von mindestens 20 dB benötigt. Dies wird wie gezeigt mit der Erfindung möglich, die das als Beispiel gewählte Einspur-DMS-Filter mit der gewünschten Selektion von mindestens 20 dB ermöglicht.
Bislang wurde bei bekannten DMS-Filtern die Selektion durch Kaskadierung mehrerer Spuren verbessert, bis eine gewünschte Selektion erreicht wurde. Mit der Erfindung ist es nun möglich, durch Variation einer einzelnen DMS-Spur die Selektion ausreichend zu verbessern. Selbstverständlich kann mit der Erfindung auch die Selektion von Mehrspur-DMS-Filtern verbessert werden.
Auch bei Eintor-Resonatoren bzw. daraus hergestellten Resonatorfiltern (beispielsweise Ladder Type-Filtern) wird mit der Erfindung die Selektion der Filter verbessert und für die Durchlaßkurve steilere Flanken des Durchlaßbereichs ermöglicht.
Die Erfindung wurde der Übersichtlichkeit halber nur anhand weniger Ausführungsbeispiele exakt dargestellt, ist aber nicht auf diese beschränkt. Insbesondere lassen sich die bereits beschriebenen Variationen von Resonatoren auch auf erfindungsgemäße Reflektoren und daraus hergestellte Resonatorfilter übertragen.

Claims

1. Resonatorfilter für akustische Oberflächenwellen oder oberflächennahe akustische Wellen,
mit n akustischen Resonatoren mit jeweils zumindest einem zwischen zwei Reflektoren angeordneten Interdigitalwandler, wobei n eine ganze positive Zahl ist
ausgebildet auf einem piezoelektrischen Substrat
mit einem ersten und einem zweiten Reflektor, die jeweils einem der n Resonatoren zugeordnet sind und die jeweils ein frequenzabhängiges Reflexionsverhalten aufweisen, das einer zumindest ein Minimum aufweisenden Reflexionsfunktion folgt
wobei der erste und der zweite Reflektor so unterschiedlich ausgebildet sind, dass die Frequenzlage der Minima der beiden Reflexionsfunktionen des ersten und zweiten Reflektors gegeneinander verschoben sind.

2. Resonatorfilter nach Anspruch 1,
bei dem zumindest zwei miteinander verschaltete Resonatoren in unterschiedlichen akustischen Spuren vorgesehen sind,
bei dem der erste und der zweite Reflektor, die die gegeneinander verschobenen Minima aufweisen, in der gleichen Spur angeordnet sind.

3. Resonatorfilter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, ausgebildet als ein- oder mehrspuriges DMS Filter.

4. Resonatorfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Minima der Reflexionsfunktionen von erstem und zweitem Reflektor so gegeneinander verschoben sind, daß ein Minimum der ersten Reflexionsfunktionen die annähernd gleiche Frequenzlage wie ein Maximum der zweiten Reflexionsfunktion hat.

5. Resonatorfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine Anzahl von n Resonatoren mit jeweils zwei Reflektoren vorhanden sind, wobei mindestens ein und bis zu n Resonatoren jeweils zwei Reflektoren aufweisen, die unterschiedliche und gegeneinander verschobene Reflexionsfunktionen aufweisen, wobei die Minima der mindestens zwei Reflexionsfunktionen des mindestens einen Resonators oder die 2n Reflexionsfunktionen der n Resonatoren gegeneinander verschoben und damit nicht deckungsgleich sind.

6. Resonatorfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Verschiebung der Minima von erstem und zweitem Reflektor durch eine unterschiedliche Anzahl von Reflektorstreifen in erstem und zweitem Reflektor erreicht ist.

7. Resonatorfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Verschiebung der Minima von erstem und zweitem Reflektor durch einen unterschiedlichen Abstand der Mitten Reflektorstreifen im ersten und zweiten Reflektor erreicht ist.

8. Resonatorfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem zumindest einer der Reflektoren in zwei oder mehr Segmente aufgeteilt ist, die sich durch Anzahl und/oder Abstand der Reflektorstreifen-Mitten unterscheiden.

9. Resonatorfilter nach Anspruch 8, bei dem die Segmente des zumindest einen Reflektors zueinander parallel angeordnet sind und so jeweils eine Teilapertur des Resonators bilden, wobei die Summe der des Segmenten zugeordneten Teilapertur zumindest der Gesamtapertur des Resonators entspricht.

10. Resonatorfilter nach Anspruch 8, bei dem die Segmente in Wellenausbreitungsrichtung hintereinander angeordnet sind.

11. Resonatorfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem sich der Abstand jeweils zweier benachbarter Reflektorstreifen-Mitten über die in Wellenausbreitungsrichtung gemessenene Länge der Reflektoren ändert.

12. Resonatorfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem sich die Breite der Reflektorstreifen über die in Wellenausbreitungsrichtung gemessenene Länge der Reflektoren ändert.

13. Resonatorfilter nach einem der Ansprüche 11 oder 12, bei dem die konkreten Werte für die Breite der einzelnen Reflektorstreifen und/oder für den Abstand zweier benachbarter Reflektorstreifen-Mitten über die Länge der Reflektoren gesehen den entsprechenden Funktionswerten einer periodisch abgetasteten stetigen Funktion folgen.

14. Resonatorfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem die konkreten Werte für die Breite der einzelnen Elektrodenfinger der Interdigitalwandler und/oder für den Abstand zweier benachbarter Elektrodenfinger über die Länge der Interdigitalwandler gesehen den entsprechenden Funktionswerten einer periodisch abgetasteten stetigen Funktion folgen.

15. Resonatorfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem die Breite einzelner und/oder der Mittenabstand zweier benachbarter Elektrodenfinger der Interdigitalwandler und/oder Reflektorstreifen quer zur Länge des aus Interdigitalwandler und Reflektoren bestehenden Resonators kontinuierlich variiert.

16. Resonatorfilter nach Anspruch 15, bei dem die genannten Größen Breite und Mittenabstand quer zur Länge linear ansteigend ausgebildet sind.

17. Resonatorfilter nach einem der vorangehenden Ansprüche, Eintorresonatoren umfassend, wobei bei jedem Eintorresonator zwischen einem ersten und einem zweiten Reflektor ein Interdigitalwandler angeordnet ist, und die Frequenzlagen der Minima der Reflexionsfunktionen von erstem und zweitem Reflektor bei zumindest einem Resonator gegeneinander verschoben sind.

18. Resonatorfilter nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem im Bereich des Übergangs zwischen zwei Resonator- Strukturelementen die konkreten Werte für die Breite endständiger Elektrodenfinger und/oder endständiger Reflektorstreifen und/oder die Mittenabstände jeweils zweier benachbarter Elektrodenfinger und/oder Reflektorstreifen über die Länge des Resonators gesehen im Bereich des Übergangs den entsprechenden Funktionswerten einer stetigen Funktion folgen, so daß Inkontinuitäten und harte Übergange zwischen den benachbarten Resonator-Strukturelementen vermieden werden.