NO301202B1 - Tilpasningskrets - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder en krets for å tilpasse og avstemme et filter for akustiske overflatebølger (SAW-filter - Surface Acoustic Wave Filter) til den karakteristiske impedans Zq for et eksternt system i den hensikt å redusere refleksjonstapene. Impedansen Zq er typisk lik 50 ohm. SAW-filtrene har typisk en høy (kapasitiv) impedans. Kretsen innbefatter en effektdeler-/kombinatorkrets med 180° faseforskjell mellom de to utgangsporter for delerkretsen eller inngangsporter for kombinatorkretsen.

Filterets innskuddsdempning er meget følsom overfor tap i tilpasningskretsen på grunn av sin høye Q-verdi. I tillegg fordres det enkelhet med hensyn til avstemning og produser-barhet. Avstemning av tilpasningskretsen er nødvendig på grunn av produksjonsvariasjonene i SAW-filterets impedans.

Ved lave frekvenser (<500 MHz) brukes forskjellige L-eller Pi-krets bestående av kondensatorer, induksjonsspoler og eventuelt motstander. Hovedprinsippet for den tidligere kjente anordning går ut på å kompensere for SAW-filterets kapasitans enten ved hjelp av en shunt-kobling eller en induktor i serie, og vanligvis sammen med en ytterligere transformering av den resulterende reelle impedans til den karakteristiske impedans Zg . Avstemningen skjer vanligvis ved regulering av en eller flere induktorers viklinger.

Løsninger som utnytter induktorer fører til tap eller dempning ved høyere frekvenser (>500 MHz). Dette er særlig tilfellet når det benyttes materialer med høy permeabilitet, hvilket vanligvis er nødvendig i den hensikt å innskrenke de magnetiske felter således at direkte magnetisk kobling mellom filterets inngang og utgang gjøres så liten som mulig (HF-isolasjon). I tillegg er parasittvirkninger forholdsvis vanskelige å forutsi med stor nøyaktighet. Det foreligger også en vanskelighet med hensyn til modellering i forhold til bestemmelsen av et jordplan for tilpasningskretsen.

Formålet for den foreliggende oppfinnelse er å frembringe et tilpassende system for SAW-filtre, særlig i høyfrekvensom-rådet over 500 MHz. Dette oppnås ved hjelp av kretsen angitt i de vedføyde patentkrav.

Den grunnleggende idé går ut på å unngå induktorer ved transformering av SAW-filterets impedans og kompensere den transformerte impedans med en shunt-kondensator.

Løsningen realiseres uten "via-hull" og jordingsforbindelser fra substratet eller kretskortet (PCB - Printed Circuit Board).

Ett av hovedtrekkene ved oppfinnelsen er at kretsen innbefatter en regulerbar kondensator installert mellom en effektdeler-/kombinatorkrets og et filter for akustiske overflatebølger, i den hensikt å tilpasse og avstemme SAW-filterets impedans til et eksternt systems karakteristiske impedans.

Selve kondensatoren er ikke regulerbar. I en utførelse 1 justeres kondensatorens posisjon til forskjellige innstillinger, mens kondensatoren i en ytterligere utførelsesform har en fast posisjon, idet båndetråder justeres for å simulere forskjellige monteringsposisjoner for kondensatoren.

I en foretrukket utførelse oppnås formålet for oppfinnelsen ved hjelp av en mikrostripp-transformering fra ubalansert til balansert på grunnlag av en vanlig Wilkinson-delerkrets i kombinasjon med en faseforskyvning av 180° mellom delerkretsens to utgangsarmer.

Innen tidligere kjent teknikk, slik som i f.eks. US-PS 4.870.376, er det velkjent å bruke Wilkinson-kombinatorer og mikrostripp-linjeanordninger i forbindelse med SAW-komponenter. Nevnte US-patent omhandler imidlertid monolittiske, elastisk sammenviklede utgangskretser, og angår ikke tilpasning og avstemning av SAW-filtertransdusere.

US-PS 4.460.877 omhandler en bredbåndet balansert/ubalansert kretskortinnretning som anvender koblingsstripp-filtre som slipper gjennom alle frekvenser. En utførelsesform av den beskrevne balanserte/ubalanserte innretning anvender en Wilkinson-effektdeler-/kombinator.

Følgende fordeler oppnås med den foreliggende oppfinnelse: Tilpasning av høyfrekvente SAW-filtre for å gjøre tapet

eller dempningen så liten som mulig,

enkel produksjon og avstemning,

ingen induktorer eller jordingsforbindelser (bare

substratet eller kretskortets jordplan,

ingen "via-hull"), hvilket sikrer enkel og nøyaktig

simulering og realisering,

siden SAW-filterets matning er av balansert art, er problemet med direkte elektromagnetisk kobling mellom inngang og utgang gjort så lite som mulig.

De ovenfor nevnte og andre trekk og formål ved den foreliggende oppfinnelse vil klart fremgå av den etterfølgende detaljerte beskrivelse av utførelsesformer av oppfinnelsen sett i sammenheng med de vedføyde tegninger, på hvilke: Fig. 1 anskueliggjør en første utførelsesform av

oppfinnelsen, og

Fig. 2 anskueliggjør en andre utførelsesform av oppfinnelsen.

I fig. 1, som ikke er tegnet i riktig målestokk, er gjenstand 1 og 2 henholdsvis inngangs- og utgangstil-pasningskrets, mens gjenstand 3 er et SAW-filter som består av interdigitale transdusere 4 og 5 anordnet på en piezoelektrisk krystall 6. Sammenkoblingene fra gjenstandene 1 og 2 til gjenstand 3 er ikke vist. Inngangs- og utgangstilpasnings-kretsene er identiske, bortsett fra ombyttingen av inngangs-og utgangsportene, dvs. at utgangskretsen 2 er en speilbildeversjon av inngangskretsen 1. Således er det tatt med en beskrivelse bare av inngangskretsen 1.

Inngangskretsen består av et substrat 7 i et keramisk material eller PCB-material. Et metallmønster danner mikrostripp-linjer med karakteristiske impedanser beskrevet nedenfor. Variasjonen i tykkelsen av de forskjellige trukne linjer angir forskjell med hensyn til impedans. Inngangsmikrostrippen 8 har samme karakteristiske impedans Zq som det ytre kretsutstyrs utgangsimpedans. En delerkrets 9 av Wilkinson-type består av to mikrostripp-armer med karakteristisk impedans lik Zg, idet hver av armene har en fysisk lengde som tilsvarer en faseforskyvning av 90°, samt en motstand 10, R = 2Zq. Ved utgangen for Wilkinson-delerkretsen foreligger en faseforskyvning på 180°. Denne frembringes av to mikrostripp-linjer 11 og 12 med karakteristisk impedans Zq, og med en forskjell i fysisk lengde som tilsvarer en

faseforskyvning på 180°.

Wilkinson-delerkretsens funksjon er en transformering fra ubalansert til balansert matning av SAW-filteret. Dette kan oppnås med en hvilken som helst effektdeler som har en faseforskyvning på 180°. To mikrostripp-linjer 13 og 14 med karakteristisk impedans lik Zq utgjør den første del av linjene som forbinder faseforskyveren med SAW-filteret.

Disse to linjer er parallelle og har en avstand som tilsvarer lengden av en kondensator 15 som forbinder disse linjer. Lengden av linjene 13 og 14 utgjør det område hvor kondensatoren kan plasseres. Lengden av den gjenværende del av mikrostripp-linjen som forbinder faseforskyveren med SAW-filteret, 16 og 17, bestemmes av SAW-filterets impedans, den karakteristiske impedans og SAW-filterets arbeidsfrekvens. Disse linjer, som er vist som rette linjer, kan ha en vilkårlig bane så sant de har samme lengde.

Avstemning av tilpasningskretsen utføres ved å justere kondensatorens posisjon langs de to linjer 13 og 14 før den fastgjøres i riktig stilling.

I fig. 2 anskueliggjør en tilpasningskrets 19 i en andre utførelsesform av oppfinnelsen. Henvisningstallene 8 12 viser komponenter som er identiske med komponentene beskrevet i sammenheng med fig. 1. Slik som angitt, fører det fra linjene 11 og 12 mikrostripp-linjer 20/22 og 21/23. Disse linjer, som i fig. 2 er vist som rette linjer, kan ha en vilkårlig bane så sant de har samme lengde. En fast kondensator 24 er plassert mellom linjene 20 og 21. Et antall avbrudd 25-28 er anordnet i linjene 22 og 23. Over hvert av avbruddene er det slått en bro ved hjelp av et antall (2-5) båndetråder 29. Avstemning av tilpasningskretsen gjøres ved å skjære over en eller flere av båndetrådene 29 over ett eller flere av avbruddene 25-28 hvor de danner bro. Dette tilsvarer å endre den effektive elektriske lengde av linjene 21 og 23, og gir derfor den samme virkning som flyttingen av kondensatoren beskrevet i forbindelse med fig. 1.

De ovenfor nevnte utførelsesformer av denne oppfinnelse må betraktes bare som eksempler og skal ikke bedømmes som begrensninger av beskyttelsesomfanget. For eksempel kan den karakteristiske impedans av mikrostripp-linjene (11, 12, 13, 14, 16, 17) ha en verdi forskjellig fra Zq, f.eks. Z-^ så sant den karakteristiske impedans av armene i Wilkinson-delerkretsen 9 endres tilsvarende, således at Z-l transformeres til Zq ved Wilkinson-delerkretsens inngang 8.

Claims (5)

1. Tilpasningskrets som omfatter en effektdeler-/kombinator med en faseforskjell av 180° mellom de to utgangsporter for delerkretsen, eller inngangsporter for kombinatoren, karakterisert ved at den omfatter regulerbart kondensatorutstyr (15,24) installert mellom effektdeler-/kombinatoren (9,10) og et filter (3) for akustiske overflatebølger (SAW-filter) , for å tilpasse og avstemme SAW-filterets impedans til et eksternt systems karakteristiske impedans.

2. Krets som angitt i krav 1, karakterisert ved at kretsen er en mikrostripp-krets hvor effektdeler-/kombinatoren omfatter en Wilkinson-delerkrets (9, 10) i kombinasjon med en faseforskyver (11,12) som gir 180° faseforskyvning mellom delerkretsens utgangsarmer (13,14/20,21).

3. Krets som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at kondensatorutstyret består av en kondensator (15) anordnet mellom to parallelle mikrostripp-linjer (13,14) og at avstemning oppnås ved å justere posisjonen sideveis for kondensatoren mellom mikrostripp-linjene før den festes i riktig stilling.

4. Krets som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at kondensatorutstyret består av en kondensator i en fastsatt stilling (24) anordnet mellom to parallelle mikrostripp-linjer (20/22, 21/23) av regulerbar lengde.

5. Krets som angitt i krav 4, karakterisert ved at justerbarheten av mikrostripp-linjene (20/22, 21/23) oppnås ved å manipulere et antall båndetråder (29) som brukes for å forbinde linjene på hver side av brudd (25-28).