KR20120118042A

KR20120118042A - 저지대역에서의 개선된 신호 억제를 포함하는 ｄｍｓ 필터

Info

Publication number: KR20120118042A
Application number: KR1020127021582A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 데틀레프센; 라비 챌라
Original assignee: 에프코스 아게
Priority date: 2010-01-21
Filing date: 2011-01-18
Publication date: 2012-10-25
Also published as: US9178490B2; JP2013517725A; JP5866297B2; KR101763241B1; WO2011089110A1; US20130141188A1; DE102010005306B4; DE102010005306A1

Abstract

플라이백에서의 신호 억제가 개선된 DMS 필터가 제공되며, 이러한 필터에서 제1유형의 적어도 2개의 변압기들(E1, E2)은 신호 경로의 공통 노드(KG)와 접지 연결부/기준 전위 사이에 병렬로 연결된다. 제1유형의 이러한 변압기들의 신호 경로 내에서 집중 소자(EK)가 연결됨으로써, 제1변압기들(E1, E2)에 인가된 전압들(U1, U2)은 서로 상이하다.

Description

저지대역에서의 개선된 신호 억제를 포함하는 ＤＭＳ 필터{DMS FILTER HAVING IMPROVED SIGNAL SUPPRESSION IN THE STOP BAND}

DMS 유형(=dual mode SAW 필터)의 SAW 필터(surface acoustic wave)는 바람직하게는, 비대칭 신호 가이드로부터 대칭 신호 가이드로의 변환 또는 작은 필터 치수가 달성되어야 할 때, HF 필터로서 사용된다. DMS 필터는 동일한 음향 궤적(track)내에 배치되며 음향적으로 상호 결합하는(coupling) 적어도 2개의 공진기들을 포함하고, 공진기들은 바람직하게는 교번적으로, HF 필터의 입력측 및 출력측과 연결되어 있다. 종방향에서 래터럴(lateral)로 나란히 배치된 입력 변압기 및 출력 변압기의 수는, 실질적으로 각각의 변압기 임피던스 및 개별 변압기들 사이에서 발생하는 공진에 의해 필터의 전기적 성능을 결정한다.

DMS 필터의 선택성을 개선하기 위해, 이러한 필터를 일부 공진기들과, 또는 사다리형 구조의 하나 이상의 기초 부재들과 연결하는 것이 공지되어 있다. 소위 기초 부재는 각각, 직렬 경로내에 배치된 적어도 하나의 음향 공진기 및 이에 대해 병렬이면서 가로 분기(lateral branch)내에서 접지쪽으로 연결된 음향 공진기를 포함한다.

DMS 필터는 필터의 대칭적 구조로 인하여, 비대칭 신호 또는 단일 종단형(single ended) 신호를 대칭 신호 또는 평형 신호(balanced signal)로 바꿔주기에 적합하다. 한편, DMS 필터를 비대칭-비대칭으로 또는 대칭-대칭으로 구동하는 것도 가능하다.

본 발명의 과제는, 삽입손실(insertion loss)이 낮으면서도 이와 동시에 특히 반대 대역 및 소위 플라이백(fly back)에서 높은 선택성을 가지는 필터를 제공하는 것이다. 다른 과제는, 공지된 DMS 필터를 상기 두 최적화 기준과 관련하여 더욱 개선하는 것이다.

이러한 과제는 본 발명에 따르면 제1항에 따른 DMS 필터에 의하여 해결된다. 본 발명의 유리한 형성방식은 다른 청구항들로부터 도출된다.

이하에서 변압기(transformer), 공진기 또는 필터의 다른 소자 또는 주제에 대해 거론할 때, 이는 더 많은 수의 이러한 소자가 존재할 수 있다는 것을 배제하지 않는다. 이러한 점은, 각각 정확히 상기 개수에 맞춰지지 않는 한, 다른 수치에 대해서도 동일하게 적용된다.

임의적으로 여러 번 등장하는 부재가 예컨대 제1 또는 제2부재와 같이 순차번호를 가진다면, 이러한 순차번호는 부재들의 구분을 위해서만 역할한다. 더 큰 숫자가 자동적으로, 해당하는 개수의 이러한 부재들이 존재해야 한다거나, 이러한 다양한 부재들의 서열이 표현되어야 한다는 것을 포괄하지는 않는다.

제안된 DMS 필터는 그 자체에 대해 공지된 기본 구조를 가지고, 적어도 2개의 제1유형의 변압기 및 적어도 1개의 제2유형의 변압기를 포함하며, 이러한 변압기들은 각각 필터의 입력 변환기 또는 출력 변환기일 수 있다. 제1유형의 2개의 변압기들의 연결부들은 일 측에서 2개의 서로 다른 신호 경로를 경유하여 공통 노드(common node)와 연결되어 있다. 다른 측에서 상기 변압기들은 예컨대 접지와 같은 기준 전위에 연결된다. 공지된 경우에서 신호 경로들이 동일하고 동일한 신호 전압들이 제1유형의 변압기들에 인가되면, 이제 부가적인 집중 소자(concentrated element)가 신호 경로들 중 하나 내에 연결되거나, 또는 변압기들과 기준 전위 사이에서 연결된다. 이로써 제1유형의 변압기들에는 서로 다른 전압들이 인가된다.

한편, 또 다른 집중 소자가 제2신호 경로내에서 연결될 수도 있다. 제1 및 제2집중 소자가 서로 상이한 경우, 이들은 마찬가지로 제1유형의 변압기들에서 서로 다른 전압을 야기한다.

바람직한 실시 방식에서, 집중 소자는 직렬로, 변압기들과 공통 노드 사이에서 연결되거나 변압기들과 기준 전위사이에서 연결되며, 조정 커패시터로서 구현된다.

집중 소자의 연결에 대한 다른 가능성은, 이러한 집중 소자를, 기준 전위와 연결되며 각각의 신호 경로로 향하는 가로 분기 내에서 각각의 장소에 배치하는 것이다.

입력측 또는 출력측일 수 있는 일 측에서 부가적인 집중 소자에 의해, 특히 직렬 커패시터( = 직렬로 연결된 조정 커패시터)에 의해, 공지된 DMS 필터에 비해 비대칭으로 형성되는 DMS 필터가 제공된다. 이 때 획기적으로, 이러한 조정 커패시터를 미포함하고 비교 가능한 DMS 필터에 비해, 상기 조치로 인하여 선택성 레벨이 현저히 개선되었음이 확인되었다. 특히 플라이백에서, 즉 2배 내지 3배 이상의 공진 주파수부터의 범위에서, 선택성 레벨은 약 10 dB만큼 개선된다. 반대 대역에서, 선택성은 예컨대 5 dB만큼 개선된다. 통과 대역은 거의 변경되지 않은 채로 유지된다.

이러한 유리한 효과는, 이러한 부가적인 집중 소자에 의해, 제1 및 제2유형의 서로 다른 변압기들 사이의 용량적 크로스토크(capacitive crosstalk)가 감소되거나 보상된다는 점으로부터 설명될 수 있다. 집중 소자로서 (조정-) 커패시티가 사용되면, 예컨대 이러한 경로내에 연결된 변압기에서 전압은 감소하고, 이로 인하여 제2유형의 인접한 변압기에 대한 용량적 크로스 토크는 감소한다. 조정 커패시터는 조정 커패시터와 직렬로 연결된 변압기를 위한 전압 분배기로서 역할한다. 용량적 크로스토크가 감소하면, 통과 대역의 밖에서 원하지 않는 신호들이 더욱 양호하게 감쇠하고, 선택 레벨이 폭 넓게 개선된다.

제1유형의 두 변압기들안에 서로 다른 전력 결합(power coupling)이 이루어짐으로써, 교차 결합(cross coupling)이 변경될 수 있고, 특히 감소할 수 있다.

본 발명의 다른 형성방식에서, 직렬 공진기는 제1 또는 제2유형의 모든 변압기들에 직렬로 연결된다. 이러한 직렬 회로는 그룹 방식으로 이루어질 수 있으며, 즉 일 유형의 복수 개의 변압기들 또는 모든 변압기들을 위해 공통의 직렬 공진기를 이용하거나, 일 유형의 각각의 변압기를 위해 개별적으로 각각 하나의 직렬 공진기를 이용하여 그러할 수 있다.

바람직하면서 한편으로 칩 표면을 절약하는 실시방식에서, 단일의 직렬 공진기는 신호 연결부와 노드 사이에 연결되며, 이러한 노드는 일 유형의 모든 변압기들과 연결되어 있다. 이러한 직렬 공진기에 의해, 필터의 전송 함수의 우측 플랭크가 더욱 개선된다.

다른 바람직한 실시방식에서, 조정 커패시터는 조정 공진기로서, 그리고 특히 음향 공진기로서 형성된다. 이는, 음향파로 동작하는 조정 공진기가 간단한 방식으로, 입력- 및 출력 변압기의 금속배선과 함께 생성될 수 있고 공진 주파수의 근방에서 덜 용량적이라는 이점을 제공한다. 일 실시방식에서, 조정 커패시터는 음향적 단일 포트 공진기로서 형성되어 있다.

조정 커패시터는 또한 그 용량(C₀)에 있어서 가변적일 수 있는데, 이로 인하여 조정 공진기의 공진 주파수가 변경되지는 않는다. 바람직하게는, 조정 공진기의 공진 주파수는 DMS 필터의 통과 대역내에 있는 반면, 조정 공진기의 반 공진(anti-resonance)은 통과 대역의 우측 플랭크의 영역내에 있다. 순수한 커패시터로서 형성된 조정 커패시터는 마찬가지로 용량값에 있어서 달라질 수 있긴 하나, 이와 동시에 공진 주파수의 영역내에서 정합 및 전송 거동이 더욱 심하게 변경된다.

일 실시방식에서, DMS 필터는 제1유형의 적어도 3개의 변압기들을 포함한다. 집중 소자가 신호 경로 내에서 연결되고, 이러한 신호 경로는 제1유형의 적어도 3개의 변압기들 중 중앙의 변압기를 포함하는 경우가 유리하다. 집중 소자가 1개뿐이면, 중앙 변압기가 조정 커패시터와 연결될 때, 선택성 개선의 효과가 최대로 달성된다. 이는 특히 공간 절약적인 실시형태를 야기한다.

물론, 부가적인 집중 소자들 및 특히 조정 커패시터들이 공통 노드와 제1유형의 다른 변압기 사이에 연결될 수 있다. 그러나 이 때 항상 제1유형의 다른 변압기는 다른 방식으로 상기 공통 노드와 연결된다. 특히, 신호 경로는 다른 집중 소자를 구비한 이러한 다른 변압기와 연결되며, 이 때 제1 및 제2 집중 소자는 서로 상이하다. 이러한 점은, 집중 소자가 일 지점에서 각각의 신호 경로와 연결되고, 이러한 신호 경로가 각각의 변압기와 기준 전위 사이에 위치하는 경우에도 동일하게 적용된다.

공통 노드는 비대칭 신호 연결부와 또는 대칭 포트의 연결부와, 또는 대칭 포트의 상호 대칭인 2개의 연결부들 중 하나의 연결부와 연결될 수 있다.

공통 노드가 대칭 신호 연결부와 연결되면, 대칭 이유로 인하여, 제2공통 노드가 제공되고, 제2 공통 노드는 대칭 포트의 제2신호 연결부와 연결되어 있다. 제2공통 노드의 다른 회로는 원칙적으로, 바람직하게는 정확히, 제1 공통 노드의 회로에 상응한다. 즉, 제2공통 노드와 연결된 제1유형의 변압기들 중 하나는 직접적으로 제2공통 노드와 연결되는 반면, 제2 공통 노드와 제1유형의 그 외 변압기들 중 다른 하나와의 사이에는 제2 집중 소자 및 특히 제2 조정 커패시터가 연결되어 있다. 이러한 조치로 인하여, 집중 소자와 결부된 대칭 편차는, 이에 상응하여, 대칭 포트의 다른 연결부와 연결된 제2신호 경로가 그 안에 배치된 변압기와 함께 비대칭으로 형성되고 전체 DMS 필터가 이로 인하여 다시 대칭화됨으로써, 보상된다.

일 실시예에서, 제1유형의 변압기들은 입력 변압기들이어서, 공통 노드는 입력의 신호 연결부와 연결되어 있다. 공통 직렬 공진기는 입력의 신호 연결부와 공통 노드 사이에 배치될 수 있다. 입력의 신호 연결부가 대칭 신호 연결부이면, 제2공통 직렬 공진기는 입력측의 제2 대칭 신호 연결부와 제2공통 노드 사이에 배치될 수 있다. 그러나, 대칭적 경우에, 각각 직렬 공진기를 공통 노드와 입력 변압기들 중 하나와의 사이에 연결할 수도 있다. 제1유형의 적어도 하나의 변압기의 신호 경로내에서 집중 소자는, 이러한 직렬 공진기에 직렬로 연결되어 있다.

다른 실시 방식에서, 제1유형의 변압기들은 출력 변압기들로서 형성되어 있다. 이에 상응하여, 공통 노드는 출력의 신호 연결부와 연결되어 있다. 그러나, 이러한 실시 방식에서도, 공통 직렬 공진기는 입력의 신호 연결부와 입력 변압기들 사이에 배치될 수 있다.

필터 선택성의 개선 정도는 조정 커패시터의 용량값에 의존하거나, 일반적으로 집중 소자의 "값"에 의존한다는 점이 확인되었다.

본 발명의 유리한 실시형태에서, 조정 커패시터의 용량값은 최적의 원격 선택성이 얻어질 때까지 가변적이다. 이 때, 조정 커패시터의 최적 용량값은 DMS 필터의 기하학에 의존한다는 점이 확인된다. 개별 변압기들의 정전 용량(static capacitance) 및 특히 조정 커패시터와 직렬로 연결된 변압기의 정전 용량은 교차 결합의 정도보다 더 중요하고, 즉 조정 커패시터와 또는 일반적으로 집중 소자와 연결된 변압기들이 인접한 변압기들과 함께 포함하는 용량보다 더 중요하다.

일 실시예에서, 최적의 조정 커패시터는 대략적으로, 이와 연결된 변압기와 동일한 용량값을 가진다. 따라서, 상기 조정 커패시터는, 조정 커패시터와 연결된 변압기가 인접한 변압기와 함께 형성하는 개별 교차 결합의 10배 용량값을 가진다. 그러나 또한, 필터 기하학이 변경될 수 있고, 이 때 조정 커패시터의 용량값과 예컨대 변압기의 정전 용량 또는 교차 결합의 정도 사이의 또 다른 최적 비율에 도달할 수 있다.

또한, 장애적이면서 본 발명으로 인하여 보상되는 교차 결합의 본질적 비율은 상호 결합하는 변압기들의 단자측 뜨거운 전극 핑거(hot electrode finger)에 의해 발생한다는 점이 확인되었다. 원하지 않는 최대의 교차 결합은, 이웃하는 변압기들에 있어서 상호 최저 간격을 가지는 뜨거운 핑거들 사이에서 관찰된다. 원하지 않는 교차 결합은, 부가적으로, 서로 다른 변압기들( = 서로 다른 유형의 변압기들)의 근접한 뜨거운 전극 핑거들 사이에서 용량적 크로스 토크를 감소시키거나, 또는 소자들이 대칭일 때 상호 더욱 근접시켜서 필터가 "대칭화"되도록 하는 모든 조처에 의해 감소할 수 있다.

일 실시형태에서, 각 변압기의, 다른 유형의 인접한 변압기쪽으로 각각 가장 심하게 향해있는 전극 핑거는 접지 연결부와 연결되어 있다. 상호간에 용량적 결합을 포함하는 2개의 뜨거운 전극 핑거들 사이에서 접지 연결부와 연결된 1개 또는 2개의 전극 핑거는 이러한 결합을 더욱 감소시킨다.

DMS 궤적의 변압기들, 조정 커패시터 또는 일반적으로 집중 소자 및 공통 직렬 공진기는 바람직하게는 공통의 압전 기판상에 형성되어 있다. 이 때 유리하게는 조정 공진기로서 형성되는 조정 커패시터와 공통 직렬 공진기는, 직접적으로 인접하여 나란히 기판상에 형성될 수 있어서, 직렬 공진기 및 조정 공진기의 두 음향 궤적들은 상호 평행하다. 집중 소자는 DMS 궤적과 연결된 이산적인(discret) 소자로서 형성될 수 있다. 그러나, 집중 소자를 바람직하게는 다층인 캐리어 기판내에 통합하고, 이러한 캐리어 기판상에 DMS 궤적을 포함한 칩을 실장하는 것도 가능하다.

또한, 캐리어 기판은 그 외의 수동 소자들을 포함할 수 있고, 수동 소자들은 캐리어 기판안에 통합되거나, 이산적인 소자로서 구현되어 캐리어 기판상에 실장될 수 있다. 삽입 손실과 선택성 사이의 유리한 등가교환(trade off)은 5개의 변압기들을 포함한 DMS 필터에 의해 달성되며, 이 때 제1유형의 3개의 변압기들은 입력 변환기들로 역할하고, 제2유형의 2개의 변압기들은 출력 변압기들로서 역할한다. 유리하게는, 일 유형의 짝수 개의 변압기들이 대칭적 신호 연결을 위해 사용되거나, 대칭 포트와 연결된다. 일반적으로, 일 유형의 홀수 개의 변압기들은 비대칭 신호 연결부하고만 연결될 수 있다.

적어도 하나의 제1변압기를 예컨대 조정 커패시터와 같은 집중 소자와 그리고 공통 직렬 공진기와 연결하는 것 외에, 부가적으로 직렬 공진기들은 변압기들과 직렬로 연결될 수 있다. 조정 커패시터는 조정 공진기일 수 있다. 직렬 공진기들은 신호 연결부들 중 하나와 제1분기 노드 사이에 배치되어 있다.

한편, 신호 연결부에 병렬로 음향 공진기가 배치될 수 있다.

또한, DMS 필터와 직렬로 하나 이상의 사다리형 기초 부재가 연결될 수 있으며, 기초 부재는 각각 직렬 공진기, 및 병렬 분기내에서 접지쪽으로 배치된 병렬 공진기를 포함한다.

복수 개의 사다리형 기초 부재들의 연결 시, 직접적으로 인접한 병렬 분기들은 각각 하나의 병렬 공진기와 함께, 이에 상응하여 확대된 공진기를 포함하는 하나의 공통 병렬 분기가 되도록 합쳐질 수 있다. 마찬가지로, 사다리형 구조로 직접 연속하는 2개의 직렬 공진기들은 단일의 직렬 공진기가 되도록 합쳐질 수 있는데, 이러한 단일의 직렬 공진기는 본래의 직렬 공진기들의 절반의 용량을 가진다.

이하, 본 발명은 실시예들과 함께 비교 실험 및 그에 속한 도면에 의거하여 더 상세히 설명된다. 도면은 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 역할일 뿐이며, 개략적으로 도시되었고, 축척에 맞지 않다. 더욱 양호한 표현을 위해 크기 비율은 왜곡되고, 개별 부분들은 확대 또는 축소되어 도시될 수 있다. 동일하거나 동일한 효과를 가진 부분들은 동일한 참조번호로 표시된다.

도 1은 3개의 변압기들 및 조정 커패시터를 포함한 DMS 필터를 도시한다.
도 2는 5개의 변압기들, 조정 커패시터 및 공통의 직렬 공진기를 포함한 DMS 필터를 도시한다.
도 3은 5개의 변압기들, 조정 커패시터 및 2개의 직렬 공진기들을 포함한 DMS 필터를 도시한다.
도 4는 6개의 변압기들 및 2개의 조정 커패시터들을 대칭측에서 포함한 DMS 필터를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 DMS 필터와, 조정 커패시터를 미포함한 다양한 비교 필터의 모의 실험 전송 곡선을 도시한다.
도 6은 단일 연결부에서 측정된, 본 발명에 따른 DMS 필터의 전송 곡선을 도시한다.
도 7은 서로 다른 조정 커패시터들을 포함한 DMS 필터를 위한 다양한 전송 곡선을 도시한다.
도 8은 5개의 변압기들, 조정 커패시터 및 공통 직렬 공진기를 포함한 DMS 필터를 도시한다.
도 9는 도 8에 도시된 바와 같은 DMS 필터를 도시하되, 조정 커패시터가 순수한 커패시터로서 형성되어 있다.
도 10은 조정 커패시터로서 사용될 수 있는 공진기를 도시한다.
도 11a- 11d는 2개의 병렬 공진기들이 하나의 공통 공진기가 되도록 합쳐지는 것을 도시한다.
도 12는 3개의 변압기들, 및 2개의 제1변압기들과 연결된 2개의 집중 소자들을 포함한 DMS 필터를 도시한다.
도 13은 집중 소자를 구현하기 위한 다양한 가능성을 도시한다.
도 14는 3개의 변압기들, 및 제1변압기와 기준 전위 사이에 연결된 집중 소자를 포함하는 DMS 필터를 도시한다.
도 15는 3개의 변압기들, 및 병렬 분기내에서 제1변압기와 공통 노드 사이에 연결된 집중 소자를 포함한 DMS 필터를 도시하다.
도 16은 2개의 사다리형 기초 부재와 직렬인 3개의 변압기들, 및 제1변압기와 공통 노드 사이에 연결된 집중 소자를 포함한 DMS 필터를 도시한다.
도 17은 5개의 변압기들, 및 코일로서 형성되며 제1변압기들 중 중앙의 제1변압기와 공통 노드 사이에 연결된 집중 소자를 포함하는 DMS 필터를 도시한다.

도 1은 본 발명의 간단한 실시 형태를 도시한다. DMS 필터는 DMS 궤적(DSP)을 포함하고, 이러한 궤적에서 2개의 반사체들(R1, R2) 사이에는 3개의 변환기들, 즉 제1유형의 2개의 변환기들(E1, E2)이며 제2유형의 변환기(A1)가 배치된다. 제1유형의 두 변환기들(E1, E2)은 공통 노드(KG)와 접지 연결부 사이에 병렬로 연결되어 있다. 공통 노드는 직접적으로 비대칭 신호 연결부(TE1)와 연결되어 있다.

여기서, 공통 노드(KG)와 제1유형의 변압기들 중 하나(여기서는 변압기(E2))와의 사이에는 집중 소자(EK)로서 조정 커패시터가 연결되어 있다. 이로써 변압기(E1)에 인가된 전압(U1)은 (E2)에 인가된 전압(U2)과 구분된다.

DMS 궤적(DSP)내에서 중앙에 배치된 제2유형의 변압기(A1)와 함께 연결부(TA1, TA2)는 대칭 또는 비대칭 포트를 형성할 수 있다. 후자의 경우, 두 신호 연결부들 중 하나의 신호 연결부는 접지와 연결되어 있다.

도 2는 본 발명에 따른 DMS 필터의 약간은 더 복잡한 구성을 도시하는데, 이 때 DMS 궤적(DSP)은 종합적으로 5개의 변압기들(E, A)을 포함하고, 이들은 2개의 반사체들 사이에 배치되어 있다. 제1유형의 3개의 변환기들(E1, E2, E3)이 제공되고, 이러한 변환기들은 공통 노드(KG)와 접지 사이에 병렬로 연결되어 있다. 제2유형의 2개의 변압기들(A1, A2)은 제2포트의 신호 연결부들(TA1, TA2)과 접지 사이에서 병렬로 연결되어 있다. 신호 연결부들(TA1, TA2)은 하나의 대칭 포트를 형성한다.

제1유형의 중앙 변압기(E2)와 공통 노드(KG) 사이에 집중 소자(EK)로서 조정 커패시터가 연결되며, 조정 커패시터는 여기서 인터디지털 구조로서 형성되어 있다. 이러한 인터디지털 구조의 전극 핑거들의 정렬은 음향 표면파의 확산 방향에 대해 평행하거나, 변압기들의 전극 핑거들에 대해 횡방향임으로써, 장애적인 표면파의 생성을 방지할 수 있다. 또한, 이러한 인터디지털 구조의 핑거 주기는 변압기들의 핑거 주기보다 더 크게, 그러나 바람직하게는 현저히 더 작게 선택될 수 있어서, 이로 인하여 DMS 필터의 통과 영역내에서 어떠한 음향 공진도 없고, 이 곳에서 가능한 한 낮은 손실이 발생한다.

부가적 형성방식으로서, 여기서는 직렬로 제1포트의 신호 연결부(TE1)와 공통 노드(KG) 사이에 공통 직렬 공진기(SRG)가 연결되어 있다. 이러한 공진기는 임의적 공진기일 수 있고, 예컨대 LC 소자들로 구성될 수 있다. 그러나, 유리하게는, 음향적인 공진기, 즉 음향파로 동작하는 공진기 및 특히 기술적으로 동일한 표면파 공진기, 예컨대 음향적 단일 포트 공진기가 사용된다. 단독적 신호 연결부(TE1)를 포함한 포트는 비대칭 포트인 반면, 제2유형의 변압기들과 연결된 제2포트는 대칭 또는 비대칭으로 구동할 수 있다.

도 3은 또 다른 형성방식을 도시하고, 이 때 2개의 반사체들 사이에 종합적으로 5개의 제1 및 제2유형의 변압기들(E, A)이 배치되어 있다. 제1유형의 중앙의 변압기(E2)와 공통 노드(KG) 사이에는 여기서 집중 소자(EK)로서 공진기(a)가 배치되고, 공진기는 도 1의 조정 커패시터처럼 역할한다. 그러나, 집중 소자(EK)는 다른 소자도 포함할 수 있다(도 13 참조). 공통 노드(KG)는 제1포트의 신호 연결부(TE1)와 연결되어 있다. 제2유형의 변압기들(A1, A2)과 직렬로, 각각 직렬 공진기(SR1, SR2)가 연결되고, 직렬 공진기는 이러한 변압기들을 각각 제2포트의 신호 연결부들(TA1, TA2) 중 하나와 연결한다. 조정 커패시터(CS)가 제1유형의 단일 변압기(E2)를 위한 전압 분배기로서 역할하는 동안, 두 직렬 공진기들(SR1, SR2)은, 제1포트와 제2포트 사이에서 수송된 HF 신호를 더욱 여과하여 특히 더 급격한 플랭크를 가진 통과 대역을 얻기 위해 역할한다.

도 4는 양측이 대칭이거나 양측이 평형으로 구동하는 필터일 때 본 발명이 어떻게 사용될 수 있는가를 나타내는 형성방식을 도시한다. 종합적으로 제1유형의 4개의 변압기들(E1 내지 E4)이 제공된다. 이러한 4개의 변압기들 중 2개씩은, 공통의 제1노드(KG1)와 접지 사이에 병렬로 연결되어 있다. 제1포트의 신호 연결부(TE1)와 제1공통 노드(KG) 사이에 공진기가 직렬로 연결되어 있다. 제2유형의 변압기(A1)는 변압기들(E1, E2) 사이에 배치되고, 신호 연결부와 접지 사이에서 연결되어 있다. 이점에 있어서, 상기 부분 구조물은, 도 1에 도시된 바와 같으며 제2반사체는 미포함하나 직렬 공진기는 포함하는 3-변압기 DMS 필터에 상응한다.

이에 대해 대칭적으로, DMS 궤적(DSP)내에서 다시 3개의 변압기들(E3, A2, E4)이 배치되며, 이 때 제1유형의 2개의 변압기들(E3, E4)은 제2공통 노드(KG2)와 접지 사이에서 병렬로 연결되어 있다. 여기서도, 직렬 공진기(SR2)는 제2공통 노드와 제1포트의 신호 연결부(TE2) 사이에 연결되어 있다. 각각의 공통 노드(KG1),와 각각 병렬로 연결된 2개의 제1유형의 변압기들 중 하나와의 사이에는 공진기로서 형성된 조정 커패시터(CS1, CS2)가 연결되어 있다.

제2유형의 두 변압기들(A1, A2)은 제2포트의 신호 연결부들(TA1, TA2)과 연결되어 있다. 병렬 대칭인 두 신호 경로들 각각이 이러한 조정 커패시터(CS)를 포함함으로써, 두 포트를 위해 대칭적인 신호 가이드가 가능하다. 한편, 이러한 포트들 중 하나는 비대칭으로 구동할 수도 있다.

도 8은 DMS 필터의 바람직한 실시방식을 도시하는데, 이 때 DMS 궤적(DSP)내에서 5개의 변압기들은 2개의 반사체들 사이에 배치되어 있다. 제1연결부(TE1)와 연결된 제1유형의 변압기들(E1, E2, E3)은 공통 노드와 접지 사이에 병렬로 연결되어 있다. 제1유형의 중앙의 변압기(E2)와 공통 노드(KG) 사이에는 공진기로서 형성된 집중 소자(EK)(조정 커패시터)가 연결되어 있다. 제1 신호 연결부(TE1)와 공통 노드(KG) 사이에 공통적인 직렬 공진기(SRG)가 연결되어 있고, 공통 직렬 공진기는 예컨대 단일 포트 공진기로서 형성되어 있다. 종합적으로, 제1유형의 변압기들에 대해 교번적으로 제2유형의 2개의 변압기들이 제공되며, 제2유형의 변압기들은 제2포트의 두 신호 연결부들(TA1, TA2)과 연결되며, 제2포트는 예컨대 대칭으로 구동할 수 있다.

도 5는 도 8에 도시된 DMS 필터의 전송 곡선을 4개의 비교 구조물의 전송 곡선과 비교하여 도시하는데, 비교 구조물들 중 제1의 3개의 비교 구조물은 각각, 본 발명에 따른 조정 커패시터를 미포함하는 DMS 필터이다. 모의 실험에서 산출된 산란 파라미터(scattering parameter)(S21)가 각각 도시되어 있다.

곡선(1)은 5개의 변압기들로 구성된 DMS 필터를 위해 산출되며, 이 때 제1유형의 3개의 변압기들은 공통 노드와 연결되어 있다. 이에 대해 교번적으로, 제2유형의 2개의 변압기들이 배치되어 있다. 공통 노드와 이에 상응하는 신호 연결부 사이에 2개의 직렬 공진기들이 병렬로 연결되어 있다. 조정 공진기는 제공되지 않는다.

곡선(2)은 마찬가지로 5개의 변압기들을 포함한 DMS 필터를 위해 도시되며, 이 때 신호 연결부와 공통 노드 사이에 공통 직렬 공진기가 제공되어 있다.

곡선(3)은 5개의 변압기들로 구성된 DMS 필터를 위해 산출되며, 이 때 제1유형의 3개의 변압기들은 직접적으로 신호 연결부와 연결되어 있다. 직렬 공진기도 조정 커패시터도 제공되지 않는다.

곡선(4)은 5개의 변압기들로 구성된 본 발명에 따른 DMS 필터를 위해 산출되며, 이 때 제1유형의 중앙의 변압기와 공통 노드의 사이에는 조정 커패시터가 공진기의 형태로 연결되어 있다. 여기서 중앙 변압기의 용량(C₀) 및 조정 커패시터를 위해 각각 0.9 pF의 값이 채용되었다.

도 5의 곡선(5)은 도 8에 따른 DMS 필터를 위한 전송 곡선을 도시한다. 본 발명에 따른 조정 커패시터(곡선(4, 5) 참조)에 의해 상부의 저지 영역(플라이백)에서의 감쇠는 곡선 1 내지 3을 포함한 3개의 비교 필터들에 비해 현저히 개선되었음이 확인된다. 조정 커패시터에 대해 부가적으로 공통 직렬 공진기가 제공되면 더 많은 개선이 얻어진다(도 5의 곡선(5) 참조). 여기서도 중앙 변압기(E2)의 용량(C₀) 및 조정 커패시터(CS)를 위해(또는 조정 커패시터(CS)로서 사용된 공진기의 용량(C₀)을 위해) 각각 0.9 pF의 값이 채용되었다.

도 6은 모의실험된 일련의 전송 곡선들(1 내지 4)을 도시하며, 전송 곡선들은 도 5의 전송 곡선들과 달리 제2포트의 단일 신호 연결부를 위해 결정되었다. 제2신호 연결부는 50 Ω 저항에 의해 접지와 연결되어 있다. 곡선(1 내지 3)은 도 5의 비교 실험(1 내지 3)에 상응하는 반면, 곡선(4)은 도 8에 따른 DMS 필터를 위해 산출되었다.

전송 곡선(4)은 곡선(1 내지 3)에 비해, 본 발명에 따른 조정 커패시터가 대칭 포트에 유리하게 작용할 뿐만 아니라, 일측 포트 또는 비대칭으로 구동하는 포트(여기서는 제2유형의 변압기들과 연결된 포트)를 위해서도 플라이백 영역에서의 개선을 야기한다는 것을 보여준다.

도 9는 도 8에 따른 DMS 필터와 달리 집중 소자(EK)가 순수한 커패시터로서 형성된 DMS 필터를 도시한다. 이제 이러한 조정 커패시터를 위한 모의 실험 계산에서 서로 다른 용량값을 투입하면, 도 7에 도시된 전송 곡선(각각 산란 파라미터(S21)가 도시됨)이 얻어진다.

플라이백 영역에서 달성 가능한 감쇠는 본질적으로 조정 커패시터(CS)의 용량값에 의존한다는 점이 확인된다. 서로 다른 실험들에서, 조정 커패시터는 0.01과 1.7 pF 사이에서 가변되었다. 특정한 용량값일 때(선택된 비교 구성에서 0.1 pF일 때) 플라이백 영역에서의 개선된 선택성과 관련하여 최적값이 나타난다. 그러나 조정 커패시터의 용량값이 최적이 아닐 때에도, 공지된 DMS 필터에 비해 선택성이 여전히 개선된다. 또한, 본 발명에 따른 개선은 음향학과 무관하게 기능하며 단독적으로 전기적 효과 또는 용량적 효과임이 증명되었다.

도 10은 조정 커패시터로서 사용될 수 있는 단일 포트 공진기를 위한 가능한 전극 구조를 도시한다. 도 10a는 도면들에 사용된 회로 기호를 도시하는 반면, 도 10b는 음향적 단일 포트 공진기를 위해 간략화되어 도시된 금속배선을 나타낸다. 실제 단일 포트 공진기는 변압기내에서 더 많은 수의 전극 핑거를 포함할 뿐만 아니라 반사체 내에서 더 많은 수의 반사체 스트립을 포함한다.

도 11은 도 11a와 같이 병렬로 연결된 2개의 공진기들이 어떻게 도 11c 또는 11d와 같이 이중 포트 공진기의 형태로, 하나의 공통 구조로 단일화될 수 있는가의 가능성을 도시한다. 도 11b는 간략화된 쓰기 방식의 가능한 도면을 도시한다. 이러한 이중 포트 공진기(도 11d)는 도 3에 따른 필터 내에서 2개의 포트와 연결된 두 직렬 공진기들(SR1, SR2)을 위해 사용될 수 있다. 도 12에 따른 실시예에서, 이중 포트 공진기(도 11c)는 직렬 공진기로서 형성된 두 집중 소자들(EK1, EK2)을 위해 사용될 수 있거나, 이를 대체할 수 있다. 또한, 도 11d에 따른 이중 포트 공진기는, 도 4에서 제2포트의 두 신호 연결부들(TE1, TE2)에 직렬로 연결된 두 직렬 공진기들(SR1, SR2)을 대체할 수 있다. 도 11d에 따른 이중 포트 공진기는 특히 상호 병렬인 대칭 신호 경로내에서 2개의 공진기들을 대체할 수 있다. 도 11c에 따른 이중 포트 공진기는 특히 상호 병렬이나 비대칭인 신호 경로내에서 2개의 공진기들 또는 2개의 집중 소자들을 대체할 수 있다.

다른 모의실험 계산에서, DMS 궤적내에 배치된 변압기들 사이에서 크로스 커패시터의 영향을 평가하고, 어디에 최대 크로스 커패시터가 존재하는가 또는 서로 상이하게 나타나는 크로스 커패시터들 중 어느 것이 전송 거동에 최대 영향을 미치는가에 대해 알기 위해 실험하였다.

이는, 종합적으로 5개의 변압기들을 포함한 DMS 필터에서, 직접 접해있는 변압기들 사이에서 4개의 크로스 커패시터이며, 이들은 각각 0.01과 0.05 pF 사이의 범위에서 각각 값을 가진다. 크로스 커패시터의 영향은 본 발명에 따른 조정 커패시터에 의해 감소할 수 있으며, 조정 커패시터는 대부분 상기 용량값의 10- 내지 20배의 범위에 있다.

도 12는 3개의 변압기들(E1, A2, E2)을 포함한 DMS 필터를 도시하며, 이 때 두 제1변압기들(E1, E2)과 공통 노드(KG) 사이에 각각 하나의 집중 소자(EK1, EK2)가 연결되어 있다. 바람직하게는, 두 집중 소자(EK1, EK2)는 서로 상이함으로써, 두 제1변압기는 상이한 임피던스를 나타내며 이로써 변압기안으로 서로 상이한 전력 전송이 이루어진다.

도 13은 집중 소자(EK)의 구현을 위한 다양한 가능성을 도시한다. 집중 소자는 A) 커패시터로서, B) 인덕턴스 또는 코일로서, C) 공진기로서 또는 D) 저항으로서 형성될 수 있다. 집중 소자는 도 13a 내지 13d에 도시된 다양한 집중 소자들의 조합으로서 구현될 수 있다.

도 14는 3개의 변압기들(E1, A1, E2) 및 집중 소자(EK)를 포함한 DMS 필터를 도시하며, 집중 소자는 제1변압기(E2)와 기준 전위 사이에 연결되어 있다. 이러한 연결은 제1변압기(E2)와 공통 노드(KG) 사이에 집중 소자를 연결하는 것과 동일한 효과이며, 집중 소자 또는 그 외 직렬- 또는 병렬 소자를 미포함한 DMS 궤적을 가진 순수한 DMS 필터에 비해 개선된 필터 선택성을 야기한다.

도 15는 3개의 변압기들(E1, A1, E2) 및 집중 소자를 포함한 DMS 필터를 도시하며, 집중 소자는 병렬 분기내에서 제1변압기들 중 하나(E2)와 공통 노드(KG) 사이에 연결되어 있다. 공통 노드와 직접 연결된 병렬 소자는 공통 노드(KG)와 연결된 두 제1변압기에 동일한 방식으로 영향을 미칠 것이므로, 병렬로 연결된 두 제1변압기(E1, E2)의 구별을 위해 병렬 분기와 공통 노드 사이에는 적어도 하나의 직렬 소자, 여기서는 직렬 공진기(SR2)가 연결된다. 이러한 구별은 단독적으로 병렬 분기내에서 집중 소자(EK1)에 의해서만 이루어지므로, 대칭 이유로 제2직렬 공진기(SR1)는 다른 제1변압기(E1)와 공통 노드(KG) 사이에 연결되어 있다.

도 16은 3개의 변압기들(E1, A1, E2)을 포함한 DMS 필터를 도시한다. 제1유형의 변압기들(제1변압기들(E1, E2))은 각각 사다리형 기초 부재와 직렬로 연결되며, 기초 부재는 각각 직렬 공진기(SR1, SR2) 및 병렬 공진기(PR1, PR2)를 포함한다. 직렬 공진기(SR2)와 제1변압기(E2) 사이에서 집중 소자(EK1)는 직렬로 연결되어 있다.

도 17은 5개의 변압기들(E1, A1, E2, A2, E3), 및 코일로 형성된 집중 소자(EK)를 포함한 DMS 필터를 도시하며, 집중 소자는 제1유형의 변압기들 중 중앙의 변압기(E2)와 공통 노드(KG) 사이에 연결되어 있다. 코일은 이산적인(discret) 소자로서 DMS 궤적(DSP)과 연결될 수 있다. 그러나, 코일은 DMS 궤적(DSP)의 금속배선과 함께 통합되어 DMS 궤적의 압전 기판의 표면상에 구현될 수 있다. 또한, 코일은 이에 상응하여 구조화된 도체 부분의 형태로 다층 캐리어 기판내에 통합될 수 있으며, 캐리어 기판은 압전 기판을 지지하거나 DMS 궤적(DSP)을 포함한 칩이 상기 캐리어 기판상에 실장된다.

본 발명은 변압기 유형마다 정확히 하나의 집중 소자 및 특히 정확히 하나의 조정 커패시터가 제공되는 점에 한정되지 않는다. 적절한 수의 제1유형의 변압기가 있으면 더 많은 수의 집중 소자 또는 조정 커패시터가 제공될 수 있으며, 그러나 항상 제1유형의 변압기들 중 적어도 하나의 변압기는 상이하게 연결되어야 하는데, 즉 다른 집중 소자와, 또는 예컨대 직접적으로 공통 노드와, 또는 기준 전위와 연결되어야 한다.

이에 상응하여, 본 발명은, 실시예들과 다른 수의 변압기를 포함하는 DMS 필터에도 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 DMS 필터는 적어도 3개의 변압기들을 포함하는데, 제1유형만은 적어도 2개의 변압기가 제공되어야 하기 때문이다. 변압기의 개수에 있어서 상한선은 없다. 그러나, DMS 궤적 내에 매우 많은 수의 변압기가 있으면 DMS 필터의 음향 손실이 증가하므로 변압기의 수가 자연적으로 제한된다는 점에는 유의해야 한다.

또한, 본 발명에 따른 DMS 필터는 선택성을 개선하기 위해, 하나 이상의 유사한 또는 상이하게 형성된 DMS 궤적들과 병렬로 또는 직렬로 연결될 수 있다. 한편 이 때에도, DMS 궤적 또는 변압기의 수가 증가하면 손실이 증가한다는 것이 적용된다. 이는 그 외 직렬 공진기 또는 사다리형 기초 부재를 포함한 직렬 회로에도 동일하게 적용된다.

따라서 본 발명은 도시된 실시예들에 한정되지 않고, 주 청구항의 특징 조합을 포함한 필터에만 한정된다. 이는, 구체적으로 제공되거나 실시예들에 사용된 모든 집중 소자들이 제공된 선택사항에 따른 다른 집중 소자들로 대체될 수 있다는 것을 의미하기도 한다.

DSP: DMS 궤적
E1, E2,..: 제1유형의 변압기(transformer)
A1, A2,..: 제2유형의 변압기
KG1, KG2: 제1 또는 제2 공통 노드(common node)
R1, R2: 반사체들
SRG: 공통 직렬 공진기
TE: 제1유형의 변압기와 연결된 신호 연결부
TA: 제2유형의 변압기와 연결된 신호 연결부
SR: 직렬 공진기
1,2,3,4,5: 다양한 전송 곡선들
EK: 집중 소자(concentrated element)
PR: 병렬 공진기
U1, U2: 변압기들에 인가된 전압들

Claims

제1유형의 적어도 2개의 변압기(E1, E2)를 포함하되, 제1 유형의 변압기는 각각 공통 노드(KG)와 기준 전위 사이에 직렬로 연결되고,
제2유형의 적어도 하나의 변압기(A1)를 포함하고,
상기 제1유형의 변압기 및 및 제2유형의 변압기(E, A)는 동일한 DMS 궤적(DSP) 내에 배치되고, 입력 변압기 및 출력 변압기로부터 선택되고,
제1유형의 제1변압기는 제1집중 소자(EK)와 연결되고,
상기 제1집중 소자는 상기 공통 노드(KG)와 제1변압기(E2)의 사이에 또는 제1변압기(E2)와 기준 전위 사이에 배치됨으로써, 제1유형의 변압기들(E1, E2)에 인가된 전압들(U1, U2)은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 DMS 필터.
제1항에 있어서,
상기 제1유형의 제2변압기(E1)는 제2집중 소자와 연결되고,
상기 제2집중 소자는 상기 제2변압기(E1)와 공통 노드(KG) 사이에 배치되거나 상기 제2변압기와 기준 전위 사이에 배치되고,
상기 제1 및 제2 집중 소자는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 DMS 필터.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 집중 소자(EK)는 커패시터, 인덕턴스, 음향 공진기 및 저항으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 DMS 필터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 집중 소자(EK)는 직렬 소자로서 신호 경로에 배치되고,
상기 신호 경로는 상기 공통 노드(KG)와, 각각의 제1유형의 변압기와 연결된 기준 전위 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 DMS 필터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 집중 소자(EK)는 병렬 경로 내에 배치되고,
상기 병렬 경로는 상기 신호 경로로부터 분기되는 것을 특징으로 하는 DMS 필터.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
제1유형 또는 제2 유형의 모든 변압기들은 공통 직렬 공진기(SRG)와 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 DMS 필터.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 3개의 제1유형의 변압기(E1, E2, E3)는 상기 DMS 궤적(DSP) 내에 제공되고,
상기 집중 소자(EK)는 상기 공통 노드(KG)와 상기 적어도 3개의 제1유형의 변압기의 중앙 변압기(E2) 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 DMS 필터.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
공통 노드(도 4, KG1)와 연결된 신호 연결부(TE1)는 대칭적 포트의 일부(TE1, TE2)이고,
상기 대칭 포트의 제2신호 연결부(TE2)는 제2공통 노드(KG2)와 연결되며,
상기 제2공통 노드는 제1공통 노드(KG1)에 대해 대칭으로 적어도 2개의 추가적인 제1유형의 변압기(E3, E4)와 직렬로 연결되며,
상기 2개의 또 다른 제1유형의 변압기(E3, E4) 중 제1변압기(E3)는 추가적인 집중 소자(EK2)와 연결되어, 상기 2개의 추가적인 제1유형의 변압기의 제1변압기 및 제2변압기에 인가된 전압들은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 DMS 필터.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1유형의 변압기(E1, E2)는 입력 변압기이고,
상기 공통 노드 또는 공통 노드들(KG)은 입력에 대한 신호 연결부(TE)와 연결되고,
상기 공통 직렬 공진기(SRG)는 입력에 대한 상기 신호 연결부와 상기 공통 노드 사이에, 또는 상기 제1유형의 변압기와 기준 전위 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 DMS 필터.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1유형의 변압기는 출력 변압기들이고,
상기 공통 노드 또는 공통 노드들(KG1, KG2)은 출력에 대한 신호 연결부와 연결되고,
상기 공통 직렬 공진기(SRG)는 입력에 대한 상기 신호 연결부와 입력 변압기들(E) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 DMS 필터.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
각각 직접적으로 인접하는 서로 다른 유형의 2개의 변압기들 사이에서, 2개의 변압기 각각의, 인접한 변압기를 향하는 전극 핑거는, 상기 기준 전위와 연결되는 것을 특징으로 하는 DMS 필터.
제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
DMS 궤적(DSP)의 변압기들(E, A), 집중 소자(EK) 및 공통 직렬 공진기(SRG)는 공통 압전 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 DMS 필터.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
입력 변압기로서 작동하는 3개의 제1유형의 변압기(E1, E2, E3)를 포함하고,
출력 변압기로서 작동하는 2개의 제2유형의 변압기(A1, A2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 DMS 필터.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
부가적인 공통 직렬 공진기는 변압기들(E, A)과 직렬로 연결되고, 상기 신호 연결부와 제1분기 노드 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 DMS 필터.