DE19631745C1 - Mit akustischen Oberflächenwellen arbeitende Anordnung - OFW-Anordnung - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit akustischen Ober­ flächenwellen arbeitende Anordnung - OFW-Anordnung - nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Anordnung ist aus der DE 43 07 726 C1 bekannt.

In der DE 43 07 726 C1 ist ausgeführt, daß OFW-Filter, insbe­ sondere Filter mit feinen Strukturen, empfindlich gegen elek­ trostatische Entladungen sind und bei Berührung mit elektro­ statisch geladenen Teilen durch Entladung dieser Teile über einen im Filter enthaltene Interdigitalwandler zerstört wer­ den können.

In der genannten DE-PS ist angegeben, in einem Interdigitalwand­ ler eines OFW-Bauelementes zum Schutz gegen elektrostatische Entladung durch Berührung mit elektrostatisch geladenen Tei­ len einen elektrischen Widerstand parallel zu schalten, des­ sen Wert derart festgelegt ist, daß die Zeitkonstante aus ei­ nem Innenwiderstand und einer Eigenkapazität der durch ein elektrostatisch geladenes Teil gebildeten Spannungsquelle groß gegen die Zeitkonstante aus Parallelwiderstand und Ei­ genkapazität des Interdigitalwandlers ist. Der Parallelwider­ stand wird dabei zweckmäßigerweise auf dem Substrat des Fil­ ters als mäanderförmige integrierte Widerstandsschicht ausge­ bildet.

Aus der DE 44 14 160 C1 ist es für ein mit akustischen Ober­ flächenwellen arbeitendes Bauelement, insbesondere ein Ober­ flächenwellenfilter mit mindestens einem Interdigitalwandler und mindestens einem Reflektor weiterhin bekannt, einem In­ terdigitalwandler zum Schutz gegen elektrostatische Entladung durch Berührung mit elektrostatisch geladenen Teilen einen elektrischen Widerstand in Form einer auf einem Substrat vor­ gesehenen Mäanderlinie parallel zu schalten, die zur Bildung eines Resonators die Interdigitalwandlerstruktur so fort­ setzt, daß sie gleichzeitig als Reflektor wirksam ist.

Die vorstehend angegebenen Lösungen sind wie ausgeführt zum Schutz gegen elektrostatische Entladungen ausgebildet.

In elektronischen Geräten, welche OFW-Bauelemente, beispiels­ weise OFW-Filter enthalten, können jedoch auch Fälle auftre­ ten, in denen die im elektronischen Gerät auftretende Lei­ stung für OFW-Bauelemente gefährlich sein kann. Dies ist bei­ spielsweise in Mobilfunkgeräten der Fall, in dem in einem Sendezweig und einem Empfangszweig jeweils ein OFW-Filter vorhanden ist. Dabei sind die in den beiden Zweigen auftre­ tenden elektrischen Leistungen stark unterschiedlich. Während beispielsweise der Sendezweig für elektrische Leistungen in der Größenordnung von Watt ausgelegt ist, ist der Empfangs­ zweig lediglich für elektrische Leistungen in der Größenord­ nungen von µW ausgelegt.

Da in Mobilfunkgeräten das Sendefrequenzband und das Emp­ fangsfrequenzband eng beieinanderliegen und sich sogar über­ lappen können, kann die vergleichsweise große elektrische Sendeleistung in den Empfangszweig gestreut und das in diesem enthaltene OFW-Filter zerstören.

Zwar kann man diesem Nachteil durch steilflankigere Filter, leistungsverträglichere OFW-Designs oder bei OFW-Filter zum Einsatz kommenden leistungsverträglicheren Materialien begeg­ nen. Derartige Lösungen erfordern jedoch einen hohen Entwick­ lungsaufwand.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wenig aufwendige Möglichkeit zum Schutz von OFW-Anordnungen gegen zu hohe elektrische Leistungen anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einer OFW-Anordnung der eingangs ge­ nannten Art erfindungsgemäß durch das Merkmal des kennzeich­ nenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran­ sprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie­ len gemäß den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Mobilfunkge­ räts mit einem Sende- und einem Empfangszweig sowie einer er­ findungsgemäßen Schutzimpedanz;

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild einer OFW-Anordnung mit einer Serienschutzimpedanz;

Fig. 3 ein der Fig. 2 entsprechendes Blockschaltbild mit einer Parallelschutzimpedanz;

Fig. 4 ein den Fig. 2 und 3 entsprechendes Blockschalt­ bild mit einer Schutzimpedanz in Form einer leistungsgesteu­ erten Schutzdiode; und

Fig. 5 eine Ausführungsform mit einem integrierten Schutzwi­ derstand.

Gemäß dem schematischen Blockschaltbild nach Fig. 1 ist für ein Mobilfunkgerät ein Empfangszweig mit einem OFW-Filter 10 und ein Sendezweig mit einem OFW-Filter 11 vorgesehen, in die über eine Antenne 12 Signale empfangen bzw. ausgesendet wer­ den. Wie oben bereits ausgeführt, ist der Sendezweig für Lei­ stungen in der Größenordnung von Watt ausgelegt, während der Empfangszweig für Leistungen in der Größenordnung von µW aus­ gelegt ist. Da im Sendebetrieb Leistung aus dem Sendezweig in den Empfangszweig gelangen kann, ist aufgrund der großen Sen­ deleistung eine Zerstörung des OFW-Filters 10 im Empfangs­ zweig möglich.

Erfindungsgemäß ist daher eine Schutzimpedanz 13 vorgesehen, deren Impedanzwert von der elektrischen Leistung derart ab­ hängig ist, daß für geringe Leistungen in der Größenordnung der Empfangsleistung ein großer Impedanzwert und für hohe Leistungen in der Größenordnung der Sendeleistung ein kleiner Impedanzwert vorhanden ist. Im Sendebetrieb würde daher in den Empfangszweig gelangende Leistung über den dann vorhande­ nen kleinen Impedanzwert der Impedanz 13 abgeleitet, so daß das OFW-Filter im Empfangszweig vor Überlastung geschützt ist.

In Weiterbildung der Erfindung kann die Impedanz 13 entweder als Serienimpedanz, deren Impedanzwert mit zunehmender elek­ trischer Leistung ansteigt, oder als Parallelimpedanz ausge­ bildet sein, deren Impedanzwert mit zunehmender elektrischer Leistung sinkt, wie dies in Fig. 2 bzw. in Fig. 3 darge­ stellt ist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, kann der Impedanzwert der Schutzimpedanz 13 temperaturabhängig sein, derart, daß der Impedanzwert bei einer Reihenimpedanz Kalt­ leitereigenschaften und bei einer Parallelimpedanz Heißlei­ tereigenschaften besitzt.

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen wird der Im­ pedanzwert der Schutzimpedanz 13 durch die elektrische Lei­ stung selbst gesteuert, gegen die er einen Schutz darstellen soll.

Es ist jedoch auch möglich, die Schutzimpedanz als elektrisch steuerbare Impedanz auszubilden, wobei dann eine externe Steuerung des Impedanzwertes erfolgt. Eine derartige Ausfüh­ rungsform ist in Fig. 4 dargestellt, gemäß welcher die steu­ erbare Impedanz 13 durch eine steuerbare Diode realisiert ist, die über eine Steuerstufe 14 von der elektrischen Lei­ stung am Eingang des OFW-Filters 10 gesteuert wird, gegen den sie einen Schutz darstellen soll. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist die Schutzdiode 13 als Reihenimpedanz geschaltet, d. h. sie wird so gesteuert, daß sie bei hoher Leistung am Eingang des OFW-Filters 10 eine große Impedanz und bei klei­ ner Leistung am Eingang eine kleine Impedanz besitzt. Ent­ sprechend kann die steuerbare Diode auch als Parallelimpedanz geschaltet sein, wobei sich die Impedanzwerte dann als Funk­ tion der Eingangsleistung umkehren.

Bei allen bisher erläuterten Ausführungsformen kann die Schutzimpedanz entweder extern an ein zu schützendes Filter angeschaltet, als Hybridelement im Filter oder integriert im Filter vorgesehen sein.

Für den letztgenannten Fall einer integrierten Ausführungs­ form kann die Schutzimpedanz beispielsweise als Leiterbahn auf einem Substrat der OFW-Anordnung vorgesehen sein, wobei die Schutzwirkung durch eine Einschnürung zustande kommt, die zu einer temperaturabhängigen Widerstandsänderung führt. Ein derartiger Fall ist schematisch in Fig. 5 angedeutet, gemäß der in einer Leiterbahn 20 eine Einschnürung 21 vorhanden ist. Eine elektrische Verbindung zu dem zu schützenden ei­ gentlichen OFW-Filter 10 ist schematisch durch Leitungsele­ mente 22 angedeutet.

In Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 5 kann ein der­ artiger Leiterbahnwiderstand auch mäanderförmig ausgebildet werden, wie dies beispielsweise in den eingangs genannten Druckschriften ausgeführt ist.

Der Widerstandswert einer Schutzimpedanz gemäß der Ausfüh­ rungsform nach Fig. 5 kann zweckmäßigerweise so dimensio­ niert werden, daß er schon bei Raumtemperatur geringfügig größer als der Widerstand des Eingangskreises des OFW-Filters 10 im Kurzschlußbetrieb ist und daß sich in Abhängigkeit von der Temperatur ab einer bestimmten Eingangsleistung die Schutzwirkung ergibt. Das bedeutet z. B., daß er sich nach einem Sendezyklus in einem Mobilfunkgerät entsprechend Fig. 1, in dem er sich erhitzen kann, schnell genug wieder ab­ kühlt, um für den Empfang keinen zu hohen Widerstand zu be­ sitzen. Entsprechendes gilt ebenfalls für die oben angeführ­ ten extern zuschaltbaren temperaturabhängigen Schutzimpedan­ zen.

Claims (14)

1. Mit akustischen Oberflächenwellen arbeitende Anord­ nung - OFW-Anordnung -, insbesondere Oberflächenwellenfilter (10), mit einer gegen elektrische Überlast schützende Impedanz (13; 20, 21), dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz (13; 20, 21) einen von der elektrischen Lei­ stung abhängigen Impedanzwert besitzt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz (13) eine Parallelimpedanz ist, deren Impe­ danzwert mit zunehmender elektrischer Leistung sinkt.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz (13) eine Serienimpedanz ist, deren Impe­ danzwert mit zunehmender elektrischer Leistung ansteigt.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz (13) eine elektrisch steuerbare Impedanz ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz (13) eine steuerbare Diode ist.

6. Anordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch steuerbare Impedanz (13) durch die in der Anordnung auftretende elektrische Leistung gesteuert ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Impedanzwert der Impedanz (13) temperaturabhängig ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Impedanzwert bei einer Parallelimpedanz (13) Heißlei­ tereigenschaften besitzt.

9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Impedanzwert bei einer Reinimpedanz (13) Kaltlei­ tereigenschaften besitzt.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz (13) eine extern zugeschaltete Impedanz ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als Hybridanordnung.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine integrierte Ausbildung.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz durch eine Leiterbahn (20) mit einer die Ab­ hängigkeit von der elektrischen Leistung realisierenden Ein­ schnürung (21) gebildet ist.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Impedanzwert der durch eine Leiterbahn (20) mit einer Einschnürung (21) realisierten Impedanz so dimensioniert ist, daß er bei Raumtemperatur größer als der Widerstand eines Eingangskreises einer zu schützenden OFW-Anordnung im Kurz­ schlußbetrieb ist.