DE10352640B4

DE10352640B4 - DMS-Filter

Info

Publication number: DE10352640B4
Application number: DE2003152640
Authority: DE
Inventors: Andreas Detlefsen
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: SnapTrack Inc
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2023-11-12
Also published as: DE10352640A1

Abstract

DMS-Filter – mit einer Wandleranordnung, die zumindest einen ersten Wandler (W1) und zweite Wandler (W21, W22) aufweist, wobei die Wandler Elektrodenfinger aufweisen, – wobei der erste Wandler (W1) in einer akustischen Spur zwischen zwei zweiten Wandlern (W21, W22) angeordnet ist, – wobei die akustische Spur durch Reflektoren (R1, R2) beidseitig begrenzt ist, – wobei zumindest einer der Wandler in einem Randbereich so gewichtet ist, dass die Wichtung eine Phasenumkehrung der Anregung aufweist – bei dem die Wandleranordnung eine Symmetrie der Wichtung bezüglich einer durch die Mitte der Anordung durchgehenden transversalen Symmetrieachse (a0) oder eine Punktsymmetrie bezüglich des Mittelpunkts (m0) der Anordnung aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein mit akustischen Oberflächenwellen arbeitendes longitudinal gekoppeltes Resonatorfilter (DMS-Filter, auf Englisch Double Mode Surface Acoustic Wave Filter, Longitudinally Coupled Resonator Filter) mit einer geringen Einfügedämpfung.
Ein DMS-Filter umfaßt Eingangswandler und Ausgangswandler, die in einer akustischen Spur alternierend zwischen Reflektoren angeordnet und akustisch miteinander gekoppelt sind.
Eine akustische Spur ist der Bereich, in dem Oberflächenwellen angeregt bzw. reflektiert werden. Als Apertur eines Wandlers wird die transversale Breite der diesem Wandler zugeordneten akustischen Spur bezeichnet.
Ein elektroakustischer Wandler umfaßt zwei kammartig ausgebildete, ineinander greifende Elektroden. Eine kammartige Elektrode umfaßt eine Sammelschiene bzw. Stromschiene, an die Elektrodenfinger angeschlossen sind. Zwei nebeneinander stehende Finger werden im Folgenden als Elektrodenfingerpaar bezeichnet. Die Elektrodenfinger unterschiedlicher Elektroden sind vorzugsweise alternierend angeordnet. Die Anregung einer akustischen Oberflächenwelle erfolgt zwischen den Elektrodenfingern mit unterschiedlichen elektrischen Potentialen.
In einem Interdigitalwandler bestimmen im Wesentlichen die Effekte Anregung und Reflexion der akustischen Wellen seine Impulsantwort im Zeitbereich bzw. seine Übertragungsfunktion im Frequenzbereich.
In erster Näherung, d. h. ohne Berücksichtigung von Reflexion und Beugung kann die Übertragungsfunktion mit Hilfe eines Impulsmodells beschrieben werden. Die Anregung wird als Zeitfunktion h(t) bzw. als Ortsfunktion h(x) beschrieben, wobei t = x/v die Zeit, v die Wellenausbreitungsgeschwindigkeit und x die Ortskoordinate in Wellenausbreitungsrichtung ist.
Die Anregungsfunktion h(x) manifestiert sich in Einzelimpulsen, die zwischen zwei Fingern liegen. Dabei werden der Impulsamplitude je nach Potentialunterschied und Überlappungsgrad der Finger Werte zwischen –1 und 1 zugewiesen. Einer Überlappung der Elektrodenfinger über die gesamte Apertur des Wandlers werden Werte der Impulsamplitude von –1, 0 und 1 zugeordnet.
Die Anregungen sind üblicherweise zur konstruktiven Überlagerung der lokal angeregten Wellenkomponenten um λ/2 beabstandet, um im gesamten Wandler die maximale Anregungsstärke zu erzielen, wobei λ die Wellenlänge einer bei der Mittenfrequenz des Filters angeregten akustischen Welle ist. Die Elektrodenfinger eines Wandlers sind daher vorzugsweise auf einem Raster von λ/2 angeordnet.
In 16 oben ist ausschnittsweise ein Wandler mit auf einem λ/2-Raster alternierend angeordneten Fingern einer ersten und einer zweiten Elektrode gezeigt, wobei beispielsweise die mit „+” bezeichneten Finger der ersten und die mit „–” bezeichneten Finger der zweiten Elektrode zugeordnet sind. Die Anregung zwischen „+” (links) und „–” (rechts) gilt als positiv. Die Anregung ist der Einfachheit halber in der Mitte zwischen zwei Fingern angenommen. Unten in 16 ist die diesem Wandler entsprechende Anregungsfunktion h(x) gezeigt. Die x-Richtung entspricht der Wellenausbreitungsrichtung. Die positiven und die negativen Anregungen sind voneinander stets um eine halbe Wellenlänge beabstandet.
Der zwischen den Mitten der einander zugewandten endständigen Elektrodenfingern gemessene Abstand zwischen den Ein- und Ausgangswandlern in einem DMS-Filter unterscheidet sich von λ/2. Durch einen so gewählten Abstand zwischen den miteinander gekoppelten Wandlern bildet sich eine zusätzliche Resonanz aus.
Die Übertragungseigenschaften eines Filters, das mehrere Wandler umfaßt, werden im Frequenzbereich durch seine Übertragungsfunktion H(ω) bzw. im Zeitbereich durch die Impulsantwort der gesamten Wandleranordnung bestimmt, welche eine komplexe Überlagerung der lokalen Anregungs- und Reflexionsbeiträge der einzelnen Wandler ist. Die Übertragungsfunktion H(ω) des Filters kann nur numerisch unter Berücksichtigung der Anregungsfunktionen und der akustischen Reflexionen in allen Wandlern sowie unter Berücksichtigung der relativen Wandlerabstände berechnet werden.
Insbesondere bei einem DMS-Filter mit zusätzlichen Resonanzen, die sich zwischen den Wandlern ausbilden, läßt die Anregungsfunktion h(x = vt) der einzelnen für sich genommenen Wandler nicht auf die Impulsantwort des Filters bzw. auf die Übertragungsfunktion H(ω) des Filters schließen. Da bei einem DMS-Filter kein direkter Zusammenhang zwischen der Anregungsfunktion eines bestimmten Wandlers und der Übertragungsfunktion des Gesamtfilters besteht, ist es nicht klar, wie die Wandlergeometrie und speziell die Anregungsfunktion eines bestimmten Wandlers ortsabhängig gestaltet werden soll, um im Frequenzgang des Filters die Einfügedämpfung im Durchlaßbereich und die Unterdrückung in Sperrbereichen gezielt zu beeinflussen.
Bisher bekannte DMS-Filter haben meist den Nachteil, daß sie nur eine für moderne Anwendungen nicht hinreichende Unterdrückung von Sidelobes in Sperrbereichen aufweisen.
Aus der Druckschrift US 5 986 524 A ist ein DMS-Filter mit mindestens drei Wandlern bekannt, bei dem die Filtercharakteristik im Sperrbereich oberhalb des Durchlaßbereichs verbessert wird, indem der Abstand zwischen den zur Ein- und Auskopplung des elektrischen Signals dienenden Wandlern unterschiedlich gewählt wird, wobei zum Ausgleich der so entstandenen Asymmetrie mindestens ein Wandler Weglaßwichtungen (Weglaßwichtung = „withdrawal weighting”) aufweist und asymmetrisch ausgebildet ist. Ein derartiges DMS-Filter ist allerdings insbesondere zur Bearbeitung eines symmetrischen Signals nicht geeignet, da die geometrische Asymmetrie der Wandleranordnung zu einer Unsmmetrie des elektischen Balanced-Signals führen, ggf. mit einem Unterschied von ≥ 1 dB im Betrag und ≥ 10 Grad in der Phase.
Aus der US 6,462,632 B1 ist ein Filter mit einem gewichteten Eintorresonator und einem DMS Filter bekannt.
Aus der EP 1 246 359 A2 ist ein DMS Filter bekannt, dessen mittlerer Wandler einen Randbereich mit reduzierter Fingerperiode und veränderter Fingeranschlussfolge aufweist.
Aus der DE 100 13 861 A1 ist DMS Filter mit symmetrischer Signalführung bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein – auch für eine symmetrische Signalführung geeignetes – DMS-Filter mit einer geringen Einfügedämpfung im Durchlaßbereich und einer hohen Unterdrückung von Sidelobes in Sperrbereichen, insbesondere in einem unterhalb des Durchlaßbereichs befindlichen Sperrbereich anzugeben.
Diese Aufgabe ist durch ein DMS-Filter nach Anspruch 1 gelöst. Die vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den weiteren Ansprüchen hervor.
Ein Wandler wird lokal durch seine geometrischen Parameter wie z. B. Fingerabstand, Fingerbreite, Überlappungslänge der den unterschiedlichen Elektroden zugeordneten Elektrodenfinger und Anschlußfolge der Elektrodenfinger charakterisiert. Üblicherweise ist ein Wandler ein Normalfingerwandler mit alternierender Anschlußfolge der gleich breiten Elektrodenfinger, mit einheitlicher Überlappungslänge und mit festgelegter Periodizität des Rasters, auf dem die Elektrodenfinger angeordnet sind. Unter einer Wichtung im Wandler versteht man eine lokale Variation zumindest eines geometrischen Parameters des Wandlers.
Die erste Variante der Erfindung gibt ein DMS-Filter mit einer Wandleranordnung an, die einen ersten Wandler und zwei zweite Wandler umfaßt, wobei der erste Wandler zwischen den zweiten Wandlern angeordnet und akustisch mit diesen gekoppelt ist. Alle Wandler sind in einer akustischen Spur in Wellenausbreitungsrichtung nebeneinander angeordnet. Zumindest einer der Wandler ist gewichtet, wobei sich die Wichtung auf eine Phasenumkehrung der Anregung bezieht.
Unter einer Phasenumkehrung der Anregungsfunktion versteht man im Sinne der Erfindung, wenn der Abstand zwischen einer positiven und einer nächsten negativen Anregung n λ – anstatt (2n – 1)λ/2 – ist, wobei n = 1, 2...
Die Phasenumkehrung ist eine solche Abweichung von der alternierenden Anschlußfolge der Elektrodenfinger, bei der ausgehend von einer Normalfingeranordnung mindestens zwei nebeneinander liegende Finger (vorzugsweise paarweise) umgeklappt werden.
In 18 ist oben ausschnittsweise ein Wandler gemäß 16 mit einer vertauschten Anschlußfolge des dritten und des vierten Fingers und unten die entsprechende Anregungsfunktion h(x) gezeigt. Die erste positive Anregung findet nach wie vor zwischen dem ersten und zweiten Elektrodenfinger statt. Zwischen dem zweiten und dem dritten Elektrodenfinger erfolgt hier keine Anregung. Die nächste negative Anregung findet zwischen dem dritten und dem vierten Elektrodenfinger, also im Abstand λ von der ersten positiven Anregung statt.
Die Anregungen zwischen dem dritten und dem vierten Elektrodenfinger in 16 und 18 haben einander entgegengesetzte Vorzeichen. Die entsprechende Wichtung wird aus diesem Grund als „Phasenumkehrung” bezeichnet.
Die Wandleranordnung gemäß der ersten Variante der Erfindung weist darüber hinaus eine Symmetrie der Wichtung bezüglich einer transversalen Achse – siehe Achse a0 in 7 – auf, die durch die Mitte der Wandleranordnung durchgeht und senkrecht zur Wellenausbreitungsrichtung liegt. In einer weiteren Variante ist die Symmetrie der Wichtung bezüglich des Mittelpunkts der Wandleranordnung – siehe den Mittelpunkt m0 in 7 – möglich.
Die zweite Variante der Erfindung gibt ein DMS-Filter mit einer Wandleranordnung an, die einen ersten Wandler und zwei zweite Wandler umfaßt, wobei der erste Wandler zwischen den zweiten Wandlern angeordnet und akustisch mit diesen gekoppelt ist. Alle Wandler sind in einer akustischen Spur in Wellenausbreitungsrichtung nebeneinander angeordnet. Zumindest einer der Wandler ist „weglaßgewichtet”. Dabei weist die Wandleranordnung eine Symmetrie der Wichtung bezüglich einer transversalen Achse, die durch die Mitte der Wandleranordnung durchgeht, oder bezüglich des Mittelpunktes der Wandleranordnung auf.
Unter einer Weglaßwichtung versteht man im Sinne der Erfindung, wenn im Abstand λ/2 nach einer positiven oder negativen Anregung keine Anregung erfolgt.
Die an sich zur Formung einer Übertragungsfunktion bekannten Maßnahmen wie eine Phasenumkehrung und eine Weglaßwichtung wurden in DMS-Filtern bislang nicht angewendet, da sie zur Verringerung der Gesamtanregung und daher im allgemeinen zu höheren Signalverlusten führen. Die Phasenumkehrung und die Weglaßwichtung werden z. B. in Transversalfiltern eingesetzt, deren Einfügedämpfung vergleichsweise hoch ist und z. B. im Bereich von 20 dB liegt.
Erfindungsgemäß wird die Phasenumkehrung und die Weglaßwichtung zur Formung einer Übertragungsfunktion eines – auch zur Verarbeitung eines symmetrischen Signals geeigneten – Filters mit einer geringen Einfügedämpfung von ≤ 4 dB eingesetzt, um insbesondere die Unterdrückung in einem Sperrbereich links vom Durchlaßbereich zu erhöhen.
Die Weglaßwichtung ist eine solche Abweichung von der alternierenden Anschlußfolge der Elektrodenfinger, bei der mindestens zwei aufeinanderfolgender Finger an dieselbe Stromschiene angeschlossen sind, wobei z. B. nur 1 Finger „umgeklappt” ist.
In 18 ist z. B. die Anregung zwischen dem zweiten und dritten sowie zwischen dem vierten und dem fünften Elektrodenfinger weggelassen (Weglaßwichtung), wobei die Anregung zwischen dem dritten und dem vierten Finger gegenüber der 16 ein umgekehrtes Vorzeichen aufweist (Phasenumkehrung).
In 17 ist oben ausschnittsweise ein Wandler gemäß 16 mit einem „umgeklappten” dritten Finger und unten die entsprechende Anregungsfunktion h(x) gezeigt. Auch in diesem Fall findet im Abstand λ/2 nach der ersten positiven Anregung keine Anregung statt.
Ein im Sinne der Erfindung gewichteter Wandler weist einen Bereich auf, bei dem die Mitten der Elektrodenfinger auf einem periodischen Raster angeordnet sind. Dieser Bereich wird im Folgenden als Wandler-Gitter bezeichnet. Es ist möglich, daß der Wandler einen einzigen Bereich aufweist, der mit dem Wandler-Gitter übereinstimmt. Möglich ist aber auch, daß der Wandler in N1 > 1 Bereiche aufgeteilt ist, wobei 1 bis (N1 – 1) Bereiche als Wandler-Gitter ausgebildet sind.
Das Wandler-Gitter ist längenmäßig der größte Wandlerbereich und ist in einem Wandler vorzugsweise mittig angeordnet. Weitere Bereiche, deren Periode vom Raster des Wandler-Gitters abweicht, können vorzugsweise als Randbereiche vorgesehen werden. Beispielsweise kann der weitere Bereich eine andere Raster-Periodizität als das Wandler-Gitter aufweisen. Möglich ist es auch, daß im weiteren Bereich die Fingerbreite und/oder die Abstände zwischen den Elektrodenfingern gewichtet sind, wenn z. B. die Fingerbreite bzw. der Fingerabstand in eine Richtung, vorzugsweise in Bezug auf die Mitte des Wandlers nach außen hin, monoton abnimmt, siehe 13 bis 15. Die periodischen Wandler-Gitter zweier benachbarter Wandler können also durch die dazwischen liegenden Randbereiche der entsprechenden Wandler voneinander getrennt sein.
Unter einem Abstand zwischen zwei Wandlern versteht man im Sinne der Erfindung den Abstand zwischen den Mitten der einander zugewandten endständigen Elektrodenfinger der periodischen Wandler-Gitter, wobei zwischen den periodischen Wandler-Gittern weitere, insbesondere aperiodische Wandlerbereiche angeordnet sein können. Der – zwischen den Mitten der einander zugewandten endständigen Elektrodenfinger gemessene – Abstand zwischen den ersten und zweiten Wandlern in einem erfindungsgemäßen DMS-Filter unterscheidet sich vorzugsweise von λ/2 oder einem ganzzahligen Vielfachen von λ/2.
Die Wandlerabstände zwischen verschiedenen ersten und zweiten Wandlern können in eine Richtung von der Mitte der Wandleranordnung gesehen unterschiedlich sein. Bevorzugt sind die Wandlerabstände in der Wandleranordnung so gewählt, daß sie bezüglich der Mitte der Wandleranordnung symmetrisch angeordnet sind, d. h. durch eine Spiegelung ineinander überführbar sind. In einer vorteilhaften Weiterbildung der ersten oder der zweiten Variante der Erfindung sind alle Abstände zwischen den nebeneinander angeordneten Wandlern bezogen auf die Symmetrieachse der Wandleranordnung gleich.
Der erste Wandler ist an ein erstes elektrisches Tor geschaltet. Bei mehreren ersten Wandlern sind sie parallel zueinander an das erste elektrische Tor geschaltet. Die zweiten Wandler sind beispielsweise parallel zueinander an das zweite elektrische Tor geschaltet.
Das erste oder zweite elektrische Tor kann symmetrisch ausgebildet sein. Im erfindungsgemäßen DMS-Filter beträgt die Asymmetrie des elektischen Balanced-Signals ≤ 2 dB im Betrag und ≤ 15 Grad in der Phase.
Bei einer mehrspurigen erfindungsgemäßen Wandleranordnung dienen z. B. die ersten Wandler der jeweiligen Spur zur Ein- und Auskopplung des elektrischen Signals und die zweiten Wandler als Koppelwandler zur Kopplung bzw. zur elektrischen Verschaltung der akustischen Spuren.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen anhand schematischer und nicht maßstabsgetreuer Darstellungen verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung. Gleiche oder gleich wirkende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Es zeigen schematisch
1 einen symmetrisch ausgebildeten Wandler eines DMS-Filters mit einer Weglaßwichtung in Randbereichen
2 einen Wandler gemäß 1, bei dem ein weiterer Bereich vorgesehen ist
3 einen Wandler mit einer alternierenden Fingeranschlußfolge im ersten Bereich und einer Phasenumkehrung im zweiten Bereich
4 einen Wandler mit einer Weglaßwichtung im ersten Bereich und einer Phasenumkehrung im zweiten Bereich
5 einen symmetrisch ausgebildeten Wandler mit einer alternierenden Fingeranschlußfolge im ersten Bereich und einer Phasenumkehrung im zweiten Bereich
6 einen symmetrisch ausgebildeten Wandler mit einer Weglaßwichtung im ersten Bereich und einer Phasenumkehrung im zweiten Bereich
7 ein erfindungsgemäßes DMS-Filter mit einem ersten und zwei zweiten Wandlern
8 ein erfindungsgemäßes DMS-Filter mit drei ersten und zwei zweiten Wandlern und gleichen Wandlerabständen
9 Beschaltung eines erfindungsgemäßen DMS-Filters mit einem symmetrisch ausgebildeten zweiten elektrischen Tor
10 Beschaltung eines zweispurigen erfindungsgemäßen DMS-Filters
11 ein erfindungsgemäßes DMS-Filter mit einem symmetrisch ausgebildeten ersten elektrischen Tor und einem geteilten ersten Wandler
12 ausschnittsweise ein erfindungsgemäßes DMS-Filter mit Wandlern, die ein periodisches Gitter aufweisen
13 ausschnittsweise ein erfindungsgemäßes DMS-Filter mit Wandlern, die ein periodisches Gitter und einen bezüglich der Fingerbreite und des Fingerabstands gewichteten zweiten Bereich aufweisen
14 ausschnittsweise ein erfindungsgemäßes DMS-Filter mit Wandlern, die ein periodisches Gitter und einen bezüglich des Fingerabstands gewichteten zweiten Bereich aufweisen
15 ausschnittsweise ein erfindungsgemäßes DMS-Filter mit Wandlern, die ein periodisches Gitter und einen bezüglich der Fingerbreite gewichteten zweiten Bereich aufweisen
16 oben ausschnittsweise einen Wandler mit einer alternierenden Fingeranschlußfolge und unten die dazugehörige Anregungsfunktion
17 oben ausschnittsweise einen Wandler mit einer Weglaßwichtung und unten die dazugehörige Anregungsfunktion
18 oben ausschnittsweise einen Wandler mit einer Phasenumkehrung und unten die dazugehörige Anregungsfunktion
1 und 2 zeigen jeweils ausschnittsweise eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen DMS-Filters.
1 zeigt in schematischer Draufsicht einen symmetrisch ausgebildeten ersten W1 oder zweiten W21 Wandler des DMS-Filters mit einer Weglaßwichtung in Randbereichen. Der Wandler weist eine erste und eine zweite kammartige Elektrode auf. Die Elektrodenfinger sind im Abstand von λ/2 voneinander angeordnet und im Wesentlichen abwechselnd an eine erste SS1 und eine zweite SS2 Stromschiene angeschlossen.
Die Weglaßwichtung kommt dadurch zustande, daß die alternierende Fingeranschlußfolge in Randbereichen durch das Umklappen der Elektrodenfinger EF1 bzw. EF2 lokal zerstört ist, siehe dazu auch die 17.
Ein erfindungsgemäß gewichteter erster oder zweiter Wandler kann zur Ein- oder Auskopplung eines elektrischen Signals dienen.
In 2 bis 4 ist schematisch ein Wandler gezeigt, der einen ersten Bereich B1 und – um z. B. die Wandlerimpedanz an einen gewünschten Wert anzupassen – einen zweiten, in der Regel kürzeren Bereich B2 aufweist. Zumindest einer der Bereiche B1 und B2 weist eine Phasenumkehrung und/oder Weglaßwichtung auf.
In 2 entspricht die Fingeranordnung im ersten Bereich B1 der Fingeranordnung des Wandlers gemäß 1. In dieser Variante der Erfindung weist der zweite Bereich B2 eine alternierende Anschlußfolge der Elektrodenfinger auf. Der zweite Bereich 2 kann insbesondere als ein nach außen gewandter Randbereich des in der Wandleranordnung endständigen ersten oder zweiten Wandlers vorgesehen sein. Möglich ist aber auch, daß der zweite Bereich B2 des Wandlers einem benachbarten Wandler zugewandt ist, siehe 13.
In allen vorgestellten Ausführungsbeispielen kann ein unsymmetrisch mit einem zweiten Bereich B2 ausgebildeter Wandler W1, W21 grundsätzlich auch symmetrisch mit zwei zweiten Bereichen B2 ausgebildet sein, siehe z. B. 5 und 6.
3 zeigt einen Wandler gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung mit einer alternierenden Fingeranschlußfolge im ersten Bereich B1 und einer Phasenumkehrung und einer Weglaßwichtung im zweiten Bereich B2. Die nebeneinander stehenden Elektrodenfinger EF3 und EF4 sind umgeklappt, d. h. deren Anschlußfolge an die Stromschienen der ersten bzw. der zweiten Elektrode ist gegenüber der normalen alternierenden Fingeranschlußfolge vertauscht. Dadurch kommt die Phasenumkehrung zustande, bei der der Abstand zwischen den Anregungen mit dem umgekehrten Vorzeichen λ beträgt, siehe 18.
Der Elektrodenfinger EF5 ist umgeklappt und befindet sich zwischen zwei auf demselben Potential liegenden Elektrodenfingern, wobei zwei mit dem Elektrodenfinger EF5 verbundene Anregungen weggelassen werden, siehe 17.
Möglich ist in einer weiteren Variante auch, daß der zweite Bereich B2 entweder Phasenumkehrungen oder Weglaßwichtungen aufweist.
Der erste Bereich B1 weist vorzugsweise Weglaßwichtungen auf. Möglich ist aber auch, daß der erste Bereich B1 auch Teilbereiche mit einer Phasenumkehrung aufweist.
4 zeigt einen Wandler mit einer Weglaßwichtung gemäß 1 im ersten Bereich B1 und einer Phasenumkehrung gemäß 3 im zweiten Bereich B2.
Der erste Bereich B1 stellt normalerweise ein periodisches Gitter mit einer Raster-Periode von λ/2 dar und ist im Wandler vorzugsweise mittig angeordnet, siehe 5 und 6.
5 zeigt einen symmetrisch ausgebildeten Wandler mit einer alternierenden Fingeranschlußfolge im ersten Bereich 81 und einer Phasenumkehrung gemäß 3 im zweiten Bereich B2.
6 zeigt einen symmetrisch ausgebildeten Wandler mit einer Weglaßwichtung gemäß 1 im ersten Bereich B1 und einer Phasenumkehrung gemäß 3 im zweiten Bereich B2.
Die Ausgestaltung des ersten und des zweiten Wandlerbereichs ist nicht auf die hier vorgestellten Möglichkeiten beschränkt.
7 zeigt ein erfindungsgemäßes DMS-Filter mit einem ersten Wandler W1, der in einer akustischen Spur zwischen zwei zweiten Wandlern W21, W22 angeordnet ist. Die akustische Spur ist durch Reflektoren R1 und R2 nach außen hin begrenzt.
Zumindest einer der Wandler ist erfindungsgemäß gewichtet (Wichtung = Phasenumkehrung oder Weglaßwichtung). Die Wichtung in der Wandleranordnung W21, W1, W22 ist entweder bezüglich der Mitte der Wandleranordnung oder bezüglich der Symmetrieachse a0 symmetrisch. Daraus folgt, daß der in der Mitte der Anordnung liegende erste Wandler W1 bezüglich der Wichtung symmetrisch ausgebildet ist.
Die Symmetrie bezüglich einer Wichtung – Phasenumkehrung oder Weglaßwichtung –, welche die Anschlußfolge der Elektrodenfinger betrifft, schließt jedoch nicht aus, daß der entsprechende Wandler bzw. die Wandleranordnung bezüglich anderer geometrischer Parameter wie z. B. Fingerbreite, Überlappungslänge unsymmetrisch gestaltet ist. Die Unsymmetrie kann insbesondere die Teilbereiche eines Wandlers betreffen, die keine Wichtung im Sinne einer Phasenumkehrung oder einer Weglaßwichtung aufweisen.
8 zeigt ein erfindungsgemäßes DMS-Filter mit drei ersten Wandlern W11, W1 und W12 und zwei zweiten Wandlern W21 und W22, wobei der zweite Wandler W21 zwischen den ersten Wandlern W11 und W1 und der zweite Wandler W22 zwischen den ersten Wandlern W1 und W12 angeordnet ist. 8 zeigt eine Wandleranordnung mit gleichen Wandlerabständen b1 bis b4.
Die ersten Wandler werden an ein erstes und die zweiten Wandler an ein zweites elektrisches Tor angeschlossen. Die ersten oder die zweiten Wandler können auch als Koppelwandler zur Auskopplung des elektrischen Signals aus der ersten in eine weitere akustische Spur dienen, siehe z. B. 10.
Die im Sinne der Erfindung gewichteten Wandler-Teilbereiche mit einer Phasenumkehrung und/oder einer Weglaßwichtung können im Wandler mittig und/oder am Rande angeordnet sein. Mehrere gewichtete Teilbereiche können in verschiedenen Wandlern der Wandleranordnung oder in demselben Wandler vorgesehen sein.
Es ist z. B. möglich, daß der gewichtete Wandler einen mittig angeordneten Teilbereich mit einer Phasenumkehrung und/oder am Rande angeordnete Teilbereiche mit einer Weglaßwichtung aufweist. Möglich ist aber auch, daß die Weglaßwichtung den mittleren Bereich und die Phasenumkehrung den Randbereich des Wandlers betrifft. Der gewichtete Wandler kann bezüglich seiner transversalen Symmetrieachse bzw. der Mitte des Wandlers symmetrisch ausgebildet sein, wobei sich die Symmetrie insbesondere auf die Anschlußfolge der Elektrodenfinger bzw. auf die erfindungsgemäße Wichtung bezieht.
Es ist möglich, daß die endständigen Wandler, hier die ersten Wandler W11 und W12, erfindungsgemäß gewichtet sind. Möglich ist aber auch, daß die gewichteten Wandler keine endständigen Wandler in der Wandleranordung sind.
9 zeigt eine beispielhafte Beschaltung eines erfindungsgemäßen DMS-Filters mit einem unsymmetrischen ersten elektrischen Tor P1 und einem symmetrisch ausgebildeten zweiten elektrischen Tor mit Anschlüssen P21 und P22. Ein DMS-Filter gemäß 9 besitzt also gleichzeitig eine Balun-Funktionalität.
Hier sind in einer akustischen Spur drei parallel zueinander geschaltete erste Wandler W11, W1 und W12 und vier zweite Wandler W23, W21, W22 und W24 alternierend angeordnet. In dieser Wandleranordnung unterscheiden sich die von der Mitte der Wandleranordnung in eine Richtung gesehenen Wandlerabstände b1, b2 und b3 jeweils voneinander. Die bezüglich der Mitte der Wandleranordnung zueinander symmetrisch angeordneten Wandlerabstände b1 und b1' – bzw. b2 und b2' sowie b3 und b3' – sind in diesem Ausführungsbeispiel einander gleich.
Es ist möglich, daß in einem erfindungsgemäßen DMS-Filter neben einer akustischen Spur zumindest eine weitere akustische Spur vorgesehen ist, die z. B. auch Wandler mit erfindungsgemäßen Wichtungen aufweist.
10 zeigt eine Beschaltung eines zweispurig ausgebildeten erfindungsgemäßen DMS-Filters. Das erste elektrische Tor P1 kann z. B. als Eingang und das zweite elektrisch Tor P2 als Ausgang dienen. Die erste, in der Figur obere akustische Spur ist gemäß der 8 ausgebildet. Die zweite, in der Figur untere akustische Spur weist eine Wandleranordung W11', W21', W1', W22', W12' auf und ist nach außen hin von Reflektoren R3 und R4 begrenzt.
In diesem Beispiel dienen die zweiten Wandler W21 und W22 jeweils als Koppelwandler zur Auskopplung aus der ersten akustischen Spur des in die Wandler W11, W12 und W1 eingekoppelten elektrischen Signals, wobei das elektrische Signal z. B. über den elektrisch mit dem Wandler W21 verkoppelten Wandler W21 in die zweite akustische Spur geleitet und über die ersten Wandler W1', W11' und W12' ausgekoppelt wird.
11 zeigt ein erfindungsgemäßes DMS-Filter mit einem symmetrisch ausgebildeten ersten elektrischen Tor mit Anschlüssen P11 und P12 und einem geteilten ersten Wandler W1, der Teilwandler W1a und W1b aufweist.
Der erste Wandler W1 weist eine erste SS1 und eine geteilte zweite Stromschiene SS2a, SS2b auf. Die Teilwandler W1a, W1b weisen einerseits eine gemeinsame, vorzugsweise an die Masse angeschlossene erste Elektrode und andererseits voneinander getrennte, jeweils an einen elektrischen Anschluß P11 oder P12 angeschlossene zweite Elektroden auf. In den Wandler W1 wird ein symmetrisches Signal eingespeist oder aus diesem Wandler ausgekoppelt.
12 zeigt ausschnittsweise ein erfindungsgemäßes DMS-Filter mit Wandlern, die aus einem periodischen Gitter G1, G2 der Elektrodenfinger bestehen. Das periodische Gitter G2 des ersten Wandlers W1 ist gegenüber dem periodischen Gitter G1 des zweiten Wandlers W21 um einen von λ/2 abweichenden Wert verschoben, so daß der Abstand b2 zwischen den beiden periodischen Gittern G1 und G2 hier kleiner als λ/2 ist.
Die Phasenumkehrung und die Weglaßwichtung kann mit weiteren Wichtungen, z. B. der Wichtung der Fingerbreite oder -lage kombiniert werden. In 13 bis 15 zeigen jeweils ausschnittsweise ein erfindungsgemäßes DMS-Filter mit Wandlern, die ein periodisches Gitter G1, G2 und einen bezüglich der Fingerbreite und des Fingerabstands gewichteten zweiten Bereich C1, C2 aufweisen.
Die gewichteten Bereiche C1 und C2 umfassen in der Regel nur wenige, z. B. 3 bis 8 Elektrodenfinger. In den Bereichen C1 und C2 kann zusätzlich eine Phasenumkehrung oder eine Weglaßwichtung vorgesehen sein. Es ist möglich, daß z. B. der Bereich C1 ein periodisches Raster aufweist, dessen Periodizität jedoch von der Periodizität des periodischen Gitters G1 des entsprechenden Wandlers W21 unterschiedlich ist. Vorzugsweise sind die Elektrodenfinger im Bereich C1 jedoch aperiodisch angeordnet, wobei der zwischen den Fingermitten gemessene Fingerabstand nach außen hin abnimmt, siehe 13 und 14.
In 13 sind die bezüglich und des Fingerabstands gewichteten zweiten Bereiche C1 und C2 auch bezüglich der Fingerbreite gewichtet, wobei die Fingerbreite nach außen hin abnimmt.
In 14 sind die zweiten Bereiche C1 und C2 nur bezüglich des Fingerabstands gewichtet.
Der Wandlerabstand b2 ist in den in 13 und 14 vorgestellten Ausführungsbeispielen von einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge i. d. R. unterschiedlich.
In 15 sind die zweiten Bereiche C1 und C2 dagegen jeweils so ausgebildet, daß ihr Raster mit dem des periodischen Gitters G1 bzw. G2 übereinstimmt, wobei die beiden Raster vorzugsweise relativ zueinander verschoben sind, so daß b2 von einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge abweicht. Die zweiten Bereichen C1 und C2 sind in dieser Variante der Erfindung nur bezüglich der Fingerbreite gewichtet.
Es ist möglich, daß in einem erfindungsgemäßen DMS-Filter alle Wandler erfindungsgemäß gewichtet sind. Möglich ist aber auch, daß nur entweder die – vorzugsweise symmetrisch bezüglich der Mitte der Wandleranordnung angeordneten – ersten Wandler, z. B. W11 und W12 in 8 oder die – vorzugsweise symmetrisch bezüglich der Mitte der Wandleranordnung angeordneten – zweiten Wandler, z. B. W21 und W22 in 7 oder 8 erfindungsgemäß gewichtet sind.
Die akustische Spur in einem erfindungsgemäßen DMS-Filter kann in transversaler Richtung in akustische Teilspuren unterteilt sein, wobei ein Wandler mehrere aneinander kaskadierte Teilwandler aufweist. Die Teilwandler eines Wandlers können z. B. zur Anregung von gegeneinander phasenverschobenen Oberflächenwellen dienen.
Die Wichtung der Überlappungslänge bei unterschiedlichen anregenden Elektrodenfingerpaaren, die auch als eine Amplitudenwichtung bekannt ist, ist auch möglich. Die akustische Spur ist dabei z. B. in N > 1 Teilspuren mit unterschiedlichen Anregungsstärken aufgeteilt, wobei die Weglaßwichtung und/oder die Phasenumkehrung für M Teilspuren gilt, wobei 1 < M < N. In diesem Fall weist ein für die entsprechende Wichtung vorgesehener Elektrodenfinger in transversaler Richtung einen ersten und einen zweiten Teilfinger auf, wobei der erste und der zweite Teilfinger an unterschiedliche Stromschienen angeschlossen sind und wobei nur der erste Teilfinger erfindungsgemäß gewichtet ist.

Claims

DMS-Filter – mit einer Wandleranordnung, die zumindest einen ersten Wandler (W1) und zweite Wandler (W21, W22) aufweist, wobei die Wandler Elektrodenfinger aufweisen, – wobei der erste Wandler (W1) in einer akustischen Spur zwischen zwei zweiten Wandlern (W21, W22) angeordnet ist, – wobei die akustische Spur durch Reflektoren (R1, R2) beidseitig begrenzt ist, – wobei zumindest einer der Wandler in einem Randbereich so gewichtet ist, dass die Wichtung eine Phasenumkehrung der Anregung aufweist – bei dem die Wandleranordnung eine Symmetrie der Wichtung bezüglich einer durch die Mitte der Anordung durchgehenden transversalen Symmetrieachse (a0) oder eine Punktsymmetrie bezüglich des Mittelpunkts (m0) der Anordnung aufweist.
DMS-Filter nach Anspruch 1, – bei dem zumindest einer der Wandler mittels Weglaßwichtung gewichtet ist, – wobei die Wandleranordnung eine Symmetrie der Wichtung bezüglich einer durch die Mitte der Anordung durchgehenden transversalen Symmetrieachse (a0) oder eine Punktsymmetrie bezüglich des Mittelpunkts (m0) der Anordnung aufweist.
DMS-Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 2, das in der akustischen Spur eine ungerade Anzahl an ersten Wandlern (W1) und eine gerade Anzahl an zweiten Wandlern (W21, W22) aufweist, wobei die ersten und die zweiten Wandler alternierend angeordnet sind.
DMS-Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Wandlerabstände symmetrisch bezüglich der transversalen Symmetrieachse (a0) sind.
DMS-Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem derselbe Wandler einerseits die Phasenumkehrung und andererseits die Weglaßwichtung aufweist.
DMS-Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Weglaßwichtung im Randbereich des gewichteten Wandlers ausgeführt ist.
DMS-Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Weglaßwichtung im mittleren Bereich des gewichteten Wandlers vorgesehen ist.
DMS-Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der gewichtete Wandler in der Wandleranordnung nicht endständig angeordnet ist.
DMS-Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Weglaßwichtung und/oder die Phasenumkehrung in den nach außen gewandten Randbereichen der in der Wandleranordnung endständig angeordneten Wandler vorgesehen ist, wobei die Symmetrie der Wichtung in der gesamten Wandleranordnung eingehalten ist.
DMS-Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der erste oder der zweite Wandler eine erste und eine geteilte zweite Stromschiene aufweist, wobei dieser Wandler zwei Teilwandler aufweist, die eine gemeinsame erste Elektrode und voneinander getrennte zweite Elektroden aufweisen, wobei ein symmetrisches Signal in diesen Wandler eingespeist oder aus diesem Wandler ausgekoppelt wird.
DMS-Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, das zumindest eine weitere akustische Spur aufweist, die weitere erste und weitere zweite Wandler umfaßt, wobei mindestens einer der in der ersten akustischen Spur angeordneten Wandler elektrisch mit mindestens einem der in der weiteren akustischen Spur angeordneten Wandler verbunden ist.
DMS-Filter nach Anspruch 11, bei dem die zweiten Wandler der ersten akustischen Spur elektrisch miteinander verbunden sind, bei dem die zweiten Wandler der weiteren akustischen Spur elektrisch miteinander verbunden sind, bei dem die ersten Wandler der ersten akustischen Spur elektrisch mit den entsprechenden ersten Wandlern der weiteren akustischen Spur verbunden sind, wobei die ersten Wandler der ersten und der weiteren akustischen Spur als Koppelwandler dienen.
DMS-Filter nach Anspruch 11, bei dem die ersten Wandler der ersten akustischen Spur elektrisch miteinander verbunden sind, bei dem die ersten Wandler der weiteren akustischen Spur elektrisch miteinander verbunden sind, bei dem die zweiten Wandler der ersten akustischen Spur elektrisch mit den entsprechenden zweiten Wandlern der weiteren akustischen Spur verbunden sind, wobei die zweiten Wandler der ersten und der weiteren akustischen Spur als Koppelwandler dienen.
DMS-Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem ausgehend von einer Normalfingeranordnung mindestens zwei nebeneinander liegende Finger umgeklappt sind, um die Phasenumkehr zu erreichen.