DE69432134T2 - Akustisches Oberflächenwellenfilter - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft eine elektronische Einrichtung, die eine frequenzabhängige Signalübertragungscharakteristik aufweist. Insbesondere bezieht sie sich auf eine elektronische Einrichtung, die elektrisch an zumindest einen SAW- (akustischen Oberflächenwellen-) Wandler gekoppelt ist.
• SAW-Technologie findet zunehmend Anwendung in der Elektronik und RF- (Radiofrequenz-) Technik. Da SAW-Wellenlängen typischerweise 10&sup5;-mal kürzer sind als die von elektromagnetischen Wellen, findet die SAW-Technologie besondere Anwendung, wo Miniaturisierung wichtig oder gewünscht ist. Eine solche Anwendung ist die Verwendung von SAW-Filtern in Mobiltelefonen, wo die typische kleine Größe und das geringe Gewicht von SAW-Filtern hochgradig vorteilhaft gegenüber konventionellen Technologien, wie z. B. keramischen Filtern, Filtern mit konzentrierten Elementen oder ähnlichem, ist. Es ist eine Anforderung an solche Filter, daß sie niedrige Verluste, typischerweise Einfügungsverluste von 1-3 dB, aufweisen.
• Ein typisches Beispiel eines konventionellen SAW-Filters mit niedrigem Verlust ist ein transversaler SAW-Filter, in dem die SAW-Energie zwischen zwei voneinander getrennt angeordneten Interdigitalwandlern (IDTs) transferiert wird. Die IDTs bestehen aus zwei Sätzen von Elektrodenfingern, die auf der Oberfläche eines piezoelektrischen Substrats gebildet werden. Die Finger in jedem Satz sind typischerweise alle miteinander elektrisch verbunden und bilden mit den Elektrodenfingern des anderen Satzes einen Doppelkamm. In einem transversalen SAW-Filter wird elektromagnetische Energie in SAW-Energie umgewandelt durch Koppeln des elektrostatischen Feldmusters eines Eingangs-IDTs an eine SAW durch den piezoelektrischen Effekt.
• Ein Problem, das mit beiden, den SAW-Filtern mit niedrigem Verlust und Filtern, die konventionelle Technologie verwenden, verbunden ist, ist, daß inakzeptabel hohe Seitenbänder in den Stopbändern der Filter existieren. Bisher wurde dieses Problem durch Hintereinanderschalten von identischen Filtern oder Filtern, die eine identische oder leicht unterschiedliche Frequenzübertragungscharakteristik haben, angegangen. Jedoch resultiert solch ein Ansatz typischerweise in einem komplizierten Filteraufbau, der Platz beansprucht, um die zusätzlichen Komponenten oder zusätzlichen Leiternbahnen, die die Kaskade von Filtern aufweist, aufzunehmen, wodurch er die Miniaturisierung einschränkt, die Einfügungsverluste erhöht und das Durchlaßband des zusammengesetzten Filters reduziert im Vergleich zu dem einzelnen Filter, dessen Charakteristika er verbessern sollte.
• Ein weiteres Problem der SAW-Filter und transversalen SAW-Filter im speziellen ist, daß ihre maximale Eingangsleistung begrenzt ist dadurch, daß die mechanische Vibration, die von großen Amplituden-SAWs verursacht wird, die IDT-Elektrodenfinger abnutzt, was in einer niedrigeren Leistungsfähigkeit des Filters resultiert. Zusätzlich weisen konventionelle Filter relativ hohe Verluste, typischerweise größer als 10 dB für transversale Typen von SAW-Filtern, auf. Ähnliche Probleme treten in SAW-Filtern vom Resonator-Typ auf.
• Es ist bekannt, daß SAW-Elemente konzeptionell modelliert werden können und als elektrische Impedanzelemente verwendet werden können. Das Modellieren und Verwenden eines SAW- Resonators als ein Impedanzelement ist möglich, da ein SAW-Element, wie z. B. ein SAW- Resonator, eine elektrische Impedanz hat, die zum Teil von der elektroakustischen Wechselwirkung der Elektrodenfilter des SAW-Resonators mit der mechanischen Vibration der SAW abhängt. Nahe der Mittenfrequenz des SAW-Elements (d. h. die Frequenz, für die der Abstand benachbarter Finger λ/2 ist) hat es einen maximalen elektrischen Scheinleitwert und einen minimalen elektrischen Scheinleitwert. Dies sind die elektrischen Resonanz- bzw. Anti-Resonanzfrequenzen des SAW- Elements. Wenn große Veränderungen in der elektrischen Impedanz gewünscht sind, dann muß die elektroakustische Wechselwirkung groß sein. Daher werden SAW-Elemente mit einer großen Anzahl von Elektrodenfingerpaaren verwendet. Reflektoren können an den Enden des SAW-Elements angeordnet werden, um Energieverluste zu unterdrücken, wobei eine resonatorartige Struktur gebildet wird. Alternativ können SAW-Elemente verwendet werden, die nur eine große Anzahl von Elektrodenfingern aufweisen, da sie elektrische Eigenschaften ähnlich denen von SAW-resonatorartigen Strukturen aufweisen. Da die SAW-Resonatoren in den bekannten Filtern primär als konzentrierte Impedanzen verwendet werden, ist es bequem, sie als SAW-Impedanzelemente zu bezeichnen. Die Bezeichnung SAW-Impedanzelemente wird im folgenden verwendet, wenn auf irgendein SAW- Element (IDT SAW-Resonator oder anderes) Bezug genommen wird, das insbesondere wegen seiner elektrischen Impedanzeigenschaften verwendet wird.
• MICROWAVE JOURNAL, Band 19, Nr. 9, September 1976 DEDHAM US, S. 4346, WILLIAM H. HAYDL "Surface Acoustic Wave Resonators" offenbart die grundlegende Funktion eines zweiteiligen Resonators und offenbart einige seiner Anwendungen.
• 1974 ULTRASONIC SYMPOSIUM PROCEEDINGS, 1974 NY, US, S. 282-285, S. C.-C. TSENG ET AL. "SAW Planar Network" offenbart ein konventionelles Impedanzelement-Leiternetzwerk und seine Funktionsweise.
• Keines dieser beiden Dokumente offenbart die Verbesserung, die von der Erfindung geliefert wird.
• Im Vorangegangenen kann ein individueller SAW-Resonator modelliert werden als ein konzentriertes Impedanzelement, das in Reihe geschaltet ist und eine konventionelle Kapazität (statische Kapazität CST), die parallel zwischen den Anschlüssen des SAW-Resonators geschaltet ist. Die statische Kapazität kommt unter anderem zustande durch die Kapazität zwischen Elektroden des SAW- Resonators, zwischen Elektroden des SAW-Resonators und einer Erdungsebene auf dem Substrat und zwischen dem Resonator-zu-Resonator-Kopplungsmuster und der Erdungsebene, wenn es mehr als einen Resonator auf dem Substrat gibt.
• Entsprechend einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Zusammenstellung geliefert, die aufweist: einen Bandpaßfilter (IDTIN, IDTOUT), der eine frequenzabhängige Signalübertragungscharakteristik aufweist und zumindest ein SAW-Impedanzelement mit einem Anschluß (IDT&sub1;, IDT²; IDT&sub1;, IDT2..., IDT¹, IDT2...), das elektrisch parallel an den Eingangs- oder Ausgangsanschluß des Bandpaßfilters (IDTIN, IDTOUT) gekoppelt ist, wobei der Übertragungsverlust des SAW-Impedanzelements mit einem Anschluß (IDT&sub1;, IDT²; IDT&sub1;, IDT2..., IDT¹, IDT2...) niedrig ist in einem Durchlaßbandbereich des Bandpaßfilters und hoch ist bei einer Frequenz in einem Seitenband eines Bandstopbereichs des Bandpaßfilters, wobei die Frequenz um Δf niedriger ist als die Mittenfrequenz f&sub0; des Bandpaßfilters, wobei die Periodizität pk des SAW-Impedanzelements die Gleichung
• erfüllt, worin V die SAW-Geschwindigkeit für das Impedanzelement ist; wobei die Frequenz abgeschwächt wird.
• Dies hat den Vorteil, daß in dem relativ großen Signalübertragungsbereich (Durchlaßband) der Einrichtung die Einfügungsdämpfung im wesentlichen unverändert bleibt, jedoch bei Frequenzen in dem Bereich mit relativ niedriger Signalübertragung die Einfügungsdämpfung stark erhöht wird. Daher können Signale bei Frequenzen außerhalb des Durchlaßbandes (d. h. in dem Stopband) der Einrichtung abgeschwächt werden, ohne die Charakteristik des Durchlaßbandes nachteilig zu beeinflussen. Darüber hinaus ist das SAW-Impedanzelement klein und leicht und da das SAW- Impedanzelement so angeordnet werden kann, daß es akustisch unabhängig von der elektronischen Einrichtung ist, kann es einfach hergestellt werden, da es keine Notwendigkeit für eine präzise Positionierung des Impedanzelements im Hinblick auf die anderen Elemente gibt, was die Herstellungskosten reduziert. Die Konstruktion der Einrichtung kann vereinfacht werden und seine Kosten können gesenkt werden, wenn Impedanzelemente verwendet werden anstelle von zwei oder mehr elektronischen Einrichtungen, die miteinander kaskadiert sind.
• Vorzugsweise ist der Bandpaßfilter eine SAW-Einrichtung. Dies hat den Vorteil, daß die Größen- und Gewichtsvorteile, die von dem SAW-Impedanzelement erzielt werden, auch von der elektronischen Einrichtung selbst erreicht werden. Darüber hinaus kann derselbe Fabrikationsprozeß (d. h. Lithographie) verwendet werden, um beide, das SAW-Impedanzelement und die SAW-Einrichtung, herzustellen, wobei der Herstellungsprozeß vereinfacht wird.
• Geeigneterweise ist das SAW-Impedanzelement in die SAW-Einrichtung integriert. Solch eine Ausführungsform hat den Vorteil, daß beide, der SAW-Wandler und die SAW-Einrichtung, auf dem gleichen Substrat hergestellt werden können. Dies vereinfacht den Herstellungsprozeß stark, da das SAW-Impedanzelement und die SAW-Einrichtung in einem einzigen Lithographie-Prozeß gebildet werden können. Darüber hinaus kann das SAW-Impedanzelement in nicht verwendeten Teilen des Substrats der SAW-Einrichtung angeordnet werden, wie z. B. zwischen den Eingangs- oder Ausgangsbussen oder anstelle einer der in Reihe verbundenen Leiterbahnen. Offensichtlich ist durch Herstellung des SAW-Impedanzelements integriert in der SAW-Einrichtung der zusammengesetzte Schaltkreis weniger komplex als das separate SAW-Impedanzelement und die SAW- Einrichtungsschaltkreise, da die Verbindungen auf dem gleichen Substrat gebildet werden können und die Größe und das Gewicht des zusammengesetzten Schaltkreises reduziert werden können. Ein SAW-Impedanzelement wechselwirkt nicht notwendigerweise mit der SAW-Einrichtung. Daher kann das Impedanzelement unabhängig von anderen akustisch aktiven Schaltkreisen der SAW- Einrichtung angeordnet werden. Zum Beispiel kann es in einem benachbarten akustischen Kanal angeordnet werden oder in einem senkrechten akustischen Kanal. Die Tatsache, daß die SAW- Impedanzelemente nicht hergestellt werden müssen, um die akustischen Wechselwirkungen mit einzuberechnen, bedeutet, daß sie einfach hergestellt werden können, was in zuverlässigeren und einfacheren Herstellungstechniken resultiert, insbesondere bei hohen Frequenzen.
• Typischerweise sind die in Reihe geschalteten Impedanzelemente, die eine hohe Impedanz haben, bei den Mittenfrequenzen der Seitenbänder angeordnet, was das Niveau der hochfrequenten Seitenbänder reduziert und parallel geschaltete Impedanzelemente haben eine niedrige Impedanz, die bei den Mittenfrequenzen der niederfrequenten Seitenbänder angeordnet sind, was das Niveau der niederfrequenten Seitenbänder reduziert, wobei die Filtercharakteristika verbessert werden. Optional können entsprechende in Reihe und parallel geschaltete Impedanzelemente in dem Bereich der Grenzfrequenz des Filters angeordnet sein, wobei die Filterdämpfung geschärft wird und der Formfaktor des Filters verbessert wird. Solche Anordnungen haben den Vorteil, daß die entsprechenden entgegengesetzt vorgespannten asymmetrischen Frequenztransfercharakteristika von in Reihe und parallel geschalteten SAW-Impedanzelementen verwendet werden können, um bestimmte Frequenzen auf einer oder beiden Seiten des Durchlaßbandes der elektronischen Einrichtung abzuschwächen, ohne die Durchlaßbandcharakteristika nachteilig zu beeinflussen.
• Um Einfügungsverluste durch die SAW-Impedanzelemente zu unterdrücken, sollten in Reihe geschaltete Impedanzelemente im wesentlichen die folgende Beziehung erfüllen
• und parallel geschaltete Impedanzelemente sollten geeigneterweise die Beziehung
• erfüllen, und die Anzahl der Fingerpaare N sollte im wesentlichen die Beziehung N ≥ (ΔV/V)&supmin;¹ erfüllen, wobei rin, rout die Eingangs- bzw. Ausgangslasten der elektronischen Einrichtung sind, W die Apertur des Wandlers, C die normalisierte Kapazität zwischen benachbarten Fingerelektroden und ω&sub0; die Mittenfrequenz der elektronischen Einrichtung ist und ΔV/V der elektromechanische Kopplungskoeffizient ist. Es muß darauf hingewiesen werden, daß die oben angegebenen Gleichungen auf das Impedanzelement anwendbar sind, das elektrisch am nächsten an die Eingangs- oder Ausgangslasten gekoppelt ist.
• SAW-Impedanzelemente können Interdigitalwandler (IDTs) aufweisen, Interdigitalwandler und Reflektoren oder SAW-Resonatoren. Dies hat den Vorteil, daß solche SAW-Elemente gut bekannte Varianten sind, deren Charakteristika ebenfalls gut bekannt sind und die einfach hergestellt werden können. Daher ist es einfach für einen Fachmann, solche SAW-Elemente in die vorliegende Erfindung einzubauen.
• Zum Zwecke der Klarheit und Vollständigkeit sollte angemerkt werden, daß der Begriff SAW andere Typen von Wellen, die ähnlich den konventionellen akustischen Oberflächenwellen sind, wie z. B. die Oberfläche Streifende Wellen im Festkörper (Surface-Skimming-Bulk-Waves, SSBWs), leckende Wellen und transversale Oberflächenwellen (STWs) umfaßt und Bezüge auf SAWs in der Beschreibung Bezüge auf solche ähnlichen Wellen oder ähnliches umfassen.
• Ausführungsformen der Erfindung werden nun nur in Form eines Beispiels beschrieben mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen:
• Fig. 1(a) einen einzelnen SAW-Interdigitalwandler (IDT) und (b) einen äquivalenten Schaltkreis eines solchen Wandlers zeigt;
• Fig. 2 die Signalübertragungscharakteristik eines parallel geschalteten Impedanzelements (gepunktet) und eines in Reihe geschalteten Impedanzelements (durchgezogen) zeigt;
• Fig. 3 die Signalübertragungscharakteristik eines Durchlaßbandfilters mit zwei in Reihe und parallel geschalteten Impedanzelementen (durchgezogen) und ohne solche Impedanzelemente (gepunktet) zeigt;
• Fig. 4 zwei Impedanzelemente zeigt, die in Reihe bzw. parallel zu dem Eingang eines transversalen SAW-Filters geschaltet sind;
• Fig. 5 verschiedene Layoutkonfigurationen für kaskadierte Reihen-Parallel-Impedanzelemente zeigt.
• Fig. 1a zeigt ein schematisches Layoutdiagramm eines typischen SAW-Wandlers 1, der als Interdigitalwandler (IDT) bekannt ist, der geeignet ist zur Verwendung als ein Impedanzelement. Benachbarte Finger 2a und 2b umfassen Fingerpaare und sind im allgemeinen um eine halbe akustische Wellenlänge (λac) voneinander entfernt. Die Elektrodenfinger 2a, 2b sind an Busschienen 3 gekoppelt, die mit dem Eingang des SAW-Wandlers verbunden sind. Der Überlapp (W) zwischen den Fingern definiert die Apertur des Wandlers und N ist die Anzahl von Fingerpaaren. Solch ein SAW-Wandler hat ein Ersatzschaltbild, wie in Fig. 1(b) gezeigt. Die statische Kapazität CST ist auf die Kapazität zwischen benachbarten Fingern 2a, 2b zurückzuführen und der Reihen-L-C- Schaltkreis repräsentiert das elektrische Verhalten des Wandlers 1 in der Nähe seiner Resonanzfrequenz ω&sub0;. Der Anmelder hat gefunden, daß die besten Ergebnisse mit SAW-Wandlern erreicht werden, die Reflektoren aufweisen, die an jedem Ende angeordnet sind.
• Es ist ein Merkmal von SAW-Wandlern mit einer großen Anzahl von Elektroden N, daß sie bei ihrer Resonanzfrequenz eine niedrige Impedanz aufweisen und daß sie bei ihrer Anti-Resonanzfrequenz eine hohe Impedanz aufweisen. Daher können solche SAW-Wandler verstanden werden als resonante Schaltkreise oder Impedanzelemente und sie werden als Impedanzelemente bezeichnet. In dieser Erfindung ist die Anzahl von Elektroden N in jedem Impedanzelement-Wandler so gewählt, daß N ≥ (ΔV/V)&supmin;¹ wobei (ΔV/V) das Verhältnis der Differenz zwischen der kurzgeschlossenen SAW- Geschwindigkeit und der SAW-Geschwindigkeit des offenen Schaltkreises ist und sie steht in Beziehung zu dem elektromechanischen Kopplungsparameter K durch die Gleichung K² ∼ 2·ΔV/V.
• Solch ein Wert von N wird gewählt, so daß das Impedanzelement eine niedrige Impedanz bei der Resonanz hat und eine hohe Impedanz bei der Anti-Resonanz. Der maximale Wert von N ist begrenzt durch die Größe des Substrats, auf welchem das SAW-Impedanzelement gehalten werden soll und den Willen, die sogenannten Effekte zweiter Ordnung zu reduzieren, die umfassen: Beugung von akustischen Strahlen in langen Strukturen; Dämpfung der SAWs; und einen endlichen Widerstand der Elektroden. Die gleichen Frequenzcharakteristika für Impedanzelemente vom Resonatortyp können erreicht werden mit einer kleineren Anzahl von Elektroden, wenn man Reflektoren an den Enden des Wandlers hinzufügt. Reflektoren können hergestellt werden z. B. als gekürzte Elektroden der gleichen Breite und Periodizität wie in dem Wandler, die symmetrisch an beiden Seiten des Wandlers angeordnet sind.
• Die Signalübertragungscharakteristik eines Impedanzelements variiert abhängig davon, ob es in Reihe oder parallel in einem Schaltkreis geschaltet ist. Die Signalübertragungscharakteristik einer Teststruktur, die von einem angepaßten Generator R und einer Last (R) getrieben wurde und ein Impedanzelement auf einem 128-LiNbO&sub3;-Substrat aufweist, das ~200 Elektrodenfingerpaare hat, eine Apertur von 60 um aufweist und für eine SAW-Wellenlänge von 16,68 um optimiert ist und das parallel (gepunktet) und in Reihe (durchgezogen) geschaltet ist, ist in Fig. 2 gezeigt. Fig. 2 zeigt deutlich, daß die Signalübertragungscharakteristik für entsprechende in Reihe und parallel geschaltete Impedanzelemente asymmetrisch ist und daß die Asymmetrie entgegengesetzt ist für in Reihe bzw. parallel geschaltete Impedanzelemente. Diese Asymmetrie und die Tatsache, daß sie umgekehrt ist für in Reihe bzw. parallel geschaltete Impedanzelemente, wird verwendet, um einen großen Effekt in der vorliegenden Erfindung herbeizuführen.
• Die Resonanz- oder Mittenfrequenz eines Impedanzelements wird bestimmt von der Periodizität (p) der Elektrodenfinger 2a, 2b. Für eine gegebene Resonanzfrequenz ist die Periode der Elektrodenfinger gegeben durch pk = V/fk, wobei V die SAW-Geschwindigkeit und fk die Resonanzfrequenz des SAW-Impedanzelements ist. Für eine gegebene Anti-Resonanzfrequenz fi ist die Periodizität der Elektrodenfinger 2a, 2b gegeben durch
• wobei V wie zuvor der elektromechanische Kopplungsparameter ist; C ist eine Konstante ( 0,914 für einfache nicht geteilte Elektroden) und fi ist die Anti-Resonanzfrequenz. Der Faktor (1-C·ΔV/V) im Nenner paßt die einfache Resonanzfrequenzbeziehung an, um die Tatsache einzubeziehen, daß eine Anti-Resonanz in der Frequenz leicht verschoben von der Resonanzfrequenz ist.
• Wie zuvor beschrieben, ist es ein übliches Problem, daß die Signalübertragungscharakteristik von Filtern ein hohes Seitenbandniveau zeigt. Jedoch können Seitenbänder unterdrückt werden, indem die Asymmetrie von entsprechend konstruierten in Reihe und parallel geschalteten Impedanzelementen verwendet wird. Für einen gegebenen Bandpaßfilter, der Seitenbänder bei ±Δf von seiner Mittenfrequenz f&sub0; hat, können in Reihe geschaltete Impedanzelemente, die die Periodizität
• haben, verwendet werden, um die Seitenbänder bei +Δf zu unterdrücken, ohne irgendeinen signifikanten Verlust in dem Durchlaßband einzufügen und parallel geschaltete Impedanzelemente, die eine Periodizität
• haben, können verwendet werden, um Seitenbänder bei -Δf zu unterdrücken, ohne Verluste in dem Durchlaßband einzufügen.
• Ein Beispiel dafür, wie die Filterleistungsfähigkeit verbessert werden kann, ist in Fig. 3 gezeigt. Die gepunktete Kurve in Fig. 3 ist der Einfügungsverlust eines typischen Filters, das in Mobiltelefonanwendungen verwendet wird. Die durchgezogene Linie zeigt den Einfügungsverluste mit zwei Impedanzelementen, die in Reihe bzw. parallel mit dem Mobiltelefonfilter geschaltet sind. Die Impedanzelemente wurden entsprechend konstruiert, so daß die in Reihe geschalteten Impedanzelemente 100 Fingerpaare haben und eine Apertur W = 15 λ, und die parallel geschalteten Impedanzelemente haben 50 Fingerpaare und W = 3,5 λ, wobei λ ungefähr 6,5 um ist. Die Mittenfrequenz des Durchlaßbandes ist 632 MHz, die Frequenz der in Reihe geschalteten Impedanzelemente ist 638 MHz mit der Anti-Resonanzfrequenz um 663 MHz; die Mittenfrequenz der parallel geschalteten Impedanzelemente ist zu 592 MHz gewählt. Fig. 3 zeigt deutlich, daß die Seitenbänder unterdrückt wurden ohne einen wesentlichen Anstieg des Einfügungsverlustes in dem Bandpaßfilter.
• Ein typisches Layout für einen SAW-Durchlaßbandfilter, der in Reihe-parallel gekoppelte Impedanzelemente aufweist, ist in Fig. 4 gezeigt. IDTin und IDTout, sind die Eingangs- und Ausgangs-Wandler eines SAW-Filters mit zwei Anschlüssen. Die in Reihe-parallel gekoppelten Impedanzelemente IDT&sub1; und IDT&sub2; können an den Ausgang des SAW-Filters gekoppelt sein oder einer oder der andere ist an entweder den Eingang oder den Ausgang des SAW-Filters gekoppelt.
• Wenn es gewünscht wird, mehr als ein Paar von Seitenbändern zu unterdrücken, dann ist es möglich, in Reihe-parallel gekoppelte Impedanzelemente zu dem Eingang und/oder Ausgang des SAW- Filters zu kaskadieren. Zwei mögliche Kaskadenanordnungen sind schematisch in Fig. 5 dargestellt. Die Periodizität der Finger in entsprechend in Reihe geschalteten IDTs ist gegeben durch
• wobei fi die Frequenz in dem höheren Seitenband ist, welches unterdrückt werden soll und die Periodizität der Finger in den entsprechend parallel geschalteten Impedanzelementen ist gegeben durch
• Pk = V/fk,
• wobei fk die Frequenz der niedrigeren Seitenbänder ist, die sie unterdrücken sollen.
• Um den Anstieg des Einfügungsverlustes durch die in Reihe-parallel gekoppelten Impedanzelemente auf ein Minimum zu beschränken, sollten die folgenden Beziehungen erfüllt werden. Für in Reihe geschaltete Impedanzelemente, die elektrisch an entweder die Eingangs- oder Ausgangslasten gekoppelt sind
• wobei rin, rout, die Eingangs- und Ausgangslasten der SAW-Einrichtung sind, Ni und Wi sind die Anzahl der Elektrodenfingerpaare bzw. die Apertur des i-ten in Reihe geschalteten Wandlers und C ist die normalisierte statische Kapazität eines Elektrodenpaares.
• Für eine solche Beziehung ist der Scheinleitwert aufgrund der statischen Kapazität der Elektrodenfingerpaare hoch relativ zu dem Eingangs-/Ausgangs-Scheinleitwert der elektronischen Einrichtung bei oder nahe ihrer Mittenfrequenz ω&sub0;, wodurch sichergestellt wird, daß die in Reihe geschalteten Impedanzelemente die Einfügungsverluste nicht erhöhen. Für die parallel geschalteten Impedanzelemente, die elektrisch an entweder h Eingangs- oder Ausgangslasten gekoppelt sind, sollte die folgende Beziehung erfüllt sein, um die Einfügungsverluste zu minimieren
• wodurch sichergestellt wird, daß es eine niedrige Signalabschwächung bei oder nahe bei der Mittenfrequenz ω&sub0; der Einrichtung gibt, durch die parallel geschalteten Impedanzelemente. Angesichts der vorhergehenden Beschreibung ist es offensichtlich für einen Fachmann, daß verschiedene Modifikationen innerhalb des Rahmens der Erfindung gemacht werden können. Insbesondere der Begriff SAW umfaßt andere Typen von Wellen ähnlich den konventionellen akustischen Oberflächenwellen, wie z. B. die Oberfläche streifende Wellen im Festkörper (Surface-Skimming-Bulk-Waves, SSBWs), leckenden Wellen und transversalen Oberflächenwellen (STWs). Darüber hinaus kann die Erfindung verwendet werden zur generellen Impedanzanpaßung in elektronischen Schaltkreisen.

Claims (12)

1. Aufbau, der einen Bandpaßfilter (IDTIN, IDTOUT) mit einer frequenzabhängigen Signalübertragungscharakteristik und zumindest ein SAW- (akustisches Oberflächenwellen-) Impedanzelement mit einem Anschluß (IDT&sub1;, IDT²; IDT&sub1;, IDT&sub2;, ..., IDT¹, IDT², ...), das elektrisch parallel zu einem Eingang- oder Ausgangsanschluß des Bandpaßfilters (IDTIN, IDTOUT) geschaltet ist, wobei der Übertragungsverlust des (der) SAW-Impedanzelements(e) (IDTIN, IDT²; IDT&sub1;, IDT&sub2; ..., IDT&sub1;, IDT² ...) in einem Bandpaßbereich des Bandpaßfilters gering ist und bei einer Frequenz in einer Seitenkeule eines Stopbandbereichs des Bandpaßfilters hoch ist, wobei die besagte Frequenz um Δf geringer als die Mittenfrequenz f&sub0; des Bandpaßfilters ist, wobei die Periodizität pk des SAW-Impedanzelementes die Gleichung

erfüllt, wobei V die SAW-Geschwindigkeit für das Impedanzelement ist, wobei dadurch diese Frequenz gedämpft wird.

2. Aufbau nach Anspruch 1, der weiterhin zumindest ein anderes SAW-Impedanzelement (IDT&sub1;; IDT&sub1;, IDT&sub2;) aufweist, das mit dem Bandpaßfilter (IDTIN, IDTOUT) elektrisch in Reihe geschaltet ist.

3. Aufbau nach Anspruch 2, wobei zumindest das eine SAW-Impedanzelement (IDT&sub1;; IDT&sub1;, IDT&sub2;), das elektrisch in Reihe mit dem Bandpaßfilter (IDTIN, IDOUT) geschaltet ist, eine hohe Impedanz bei einer Frequenz hat, die der Hochfrequenzseitenkeule der Signalübertragungscharakteristik entspricht.

4. Aufbau nach Anspruch 2, wobei das zumindest eine SAW-Impedanzelement (IDT&sub1;; IDT&sub1;, IDT&sub2;), das elektrisch in Reihe mit dem Bandpaßfilter (IDTIN, IDTOUT) geschaltet ist, eine hohe Impedanz bei einer hohen Abschneidefrequenz eines Durchlaßbereichs des Bandpaßfilters hat.

5. Aufbau nach einem der vorherigen Ansprüche, in dem das Bandpaßfilter (IDTIN, IDTOUT) eine SAW-Vorrichtung ist.

6. Aufbau nach einem vorherigen Anspruch, wobei das zumindest eine SAW-Impedanzelement (IDT&sub1;, IDT²; IDT&sub1;, IDT&sub2; ..., IDT¹, IDT² ...) integral mit dem Bandpaßfilter (IDTIN, IDTOUT) ausgebildet ist.

7. Aufbau nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das zumindest eine andere SAW- Impedanzelement (IDT&sub1;, IDT²; IDT, IDT&sub2; ..., IDT¹, IDT² ...) integral mit dem Bandpaßfilter (ID- TIN, IDTOUT) ausgebildet ist.

8. Aufbau nach Anspruch 2, wobei das zumindest eine Reihen-SAW-Impedanzelement (IDT&sub1;; IDT&sub1;, IDT&sub2;), das elektrisch in Reihe mit dem Bandpaßfilter (IDTIN, IDTOUT) geschaltet ist, im wesentlichen die folgende Bedingung erfüllt,

wobei rin, rout, die Eingangs- und Ausgangslast der SAW-Vorrichtung sind, Ni und Wi die Zahl der Elektrodenfingerpaare bzw. die Apertur des i-ten in Reihe geschalteten Transducers bzw. Wandlers sind und C die normalisierte statische Kapazität eines Elektrodenpaares ist, ω&sub0; die Zentralfrequenz ist und I die Zahl von in Reihe geschalteten Impedanzelementen ist.

9. Aufbau nach einem vorherigen Anspruch, wobei das zumindest eine SAW-Impedanzelement (IDT²; IDT¹, IDT²), das elektrisch parallel zu dem Bandpaßfilter (IDTIN, IDTOUT) geschaltet ist, im wesentlichen die folgende Bedingung erfüllt,

wobei rin, rout die Eingangs- und Ausgangslast der SAW-Vorrichtung sind, Nk und Wk die Zahl der Elektrodenfingerpaare bzw. die Apertur des k-ten parallel geschalteten Transducers sind und C die normalisierte statische Kapazität eines Elektrodenpaares ist, ω&sub0; die Zentralfrequenz ist und K die Anzahl von parallel geschalteten Impedanzelementen ist.

10. Aufbau nach einem vorherigen Anspruch, wobei die Zahl der Paare von Elektrodenfingern N, die die SAW-Impedanzelemente (IDT&sub1;, IDT²; IDT&sub1;, IDT² ..., IDT¹, IDT² ...) umfassen, im wesentlichen die Bedingung erfüllen,

N ≥ (ΔV/V)&supmin;¹,

wobei V der Unterschied zwischen der Kurzschluß-SAW-Geschwindigkeit und der SAW- Geschwindigkeit des offenen Stromkreises ist.

11. Funktelefon, das einen Aufbau nach einem der vorherigen Ansprüche aufweist.

12. Funktelefon, das einen SAW-Paßbandfilter nach Anspruch 5 beinhaltet.