Beschreibung
Rekursives OFW-Filter mit geringer Chiplänge
Oberflächenwellenfilter, kurz auch OFW-Filter genannt, können beispielsweise als Zwischenfrequenzfilter im Empfangsteil eines Mobiltelefons Verwendung finden. Dabei müssen sie verschiedene Anforderungen erfüllen, insbesondere ein ausreichend breites Paßband, eine hohe Flankensteilheit und eine bestmögliche Selektion auf kleinstmöglicher Chipfläche aufweisen.
Eine maximale Flankensteilheit kann mit einem Filter mit verlängerter Impulsantwort erzielt werden, da die Flankensteil - heit direkt von der Länge der Impulsantwort abhängig ist. Bei einem Transversalfilter bestimmt sich die Länge der Impulsantwort direkt aus der Länge der zur elektroakustischen Wandlung eingesetzten Interdigitalwandler . Bei der spezifikationsbedingt zulässigen maximalen Chiplänge ist es daher nicht möglich, die für Mobiltelefone geforderten Spezifikationen mit einem Transversalfilter zu erfüllen. Aus diesem Grund haben sich bei Mobiltelefonen Techniken durchgesetzt, in denen der Ausbreitungsweg der Oberflächenwelle gefaltet ist. Mit Hilfe von reflektierenden Strukturen werden Resonanzräume auf der Oberfläche des Filters geschaffen, die dazu dienen, mit der dadurch verlängerten Impulsantwort eine größere Flankensteilheit zu erreichen. Eine gegebene Länge der Impulsantwort kann dazu genutzt werden, den günstigsten Kompromiß zwischen Paßbandverhalten, also der Form des Durchlaßbereichs oder Paßbands, der Flankensteilheit und der Selektion, also der Unterdrückung von Signalen im Sperrbereich zu erzielen. Sollen die beiden ersten Anforderungen von einem Wandler mit minimaler Länge erfüllt werden, so ist zwangsläufig dessen Selektion ungenügend.
Oberflächenwellenfilter, die das gewünschte Übertragungsverhalten zeigen, wurden bislang mit verschiedenen Methoden rea-
lisiert. Die einfachste aber beim Mobilfunk nicht einsetzbare Lösung besteht darin, das Filter und damit den Chip, auf dem das Filter realisiert ist, so zu verlängern, bis das gewünschte Übertragungsverhalten erreicht ist. Mit einem länge- ren Filter kann ein komplexeres und damit verbessertes Übertragungsverhalten erzielt werden. Der angestrebten Miniaturisierung der Filter wird damit allerdings nicht Rechnung getragen.
Möglich ist es auch, die Reflexionen in den Oberflächenwel- lenstrukturen der Wandler oder Reflektoren zu erhöhen. Damit werden stärkere Resonanzen erzeugt, mit denen die Dauer der Impulsantwort verlängert wird. Bei Quarzsubstraten ist die Reflexion allerdings stark von der relativen Schichtdicke der Metallisierung abhängig. Die notwendige starke Reflexion wird nur mit einer großen Metallisierungsschichtdicke erreicht, was aber zu einer erhöhten Empfindlichkeit gegenüber technologiebedingten Fertigungsstreuungen bei der Herstellung der Filter führt.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, ein Filter mit gewünschtem Übertragungsverhalten in mehreren akustischen Spuren zu realisieren, in denen gleiche Wandler parallel oder antiparallel geschaltet sind. Hierbei wird die frequenzabhän- gige Reflexion an den akustischen Wandlertoren genutzt, um die Übertragungsfunktion zusätzlich zu beeinflussen. Mit einer solchen Konfiguration werden allerdings keine zusätzlichen Freiheitsgrade bei der Konstruktion dieser Filter erzielt. Bei gleichen Filtereigenschaften können lediglich die Anforderungen an die einzelne akustische Spur, beispielsweise bezüglich der Selektion verringert werden.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, ein OFW-Filter mit genau zwei unterschiedlichen akustischen Spuren zu verwenden, in dem sowohl am Filtereingang als auch am Filterausgang je zwei Interdigitalwandler parallel verschaltet sind. Dabei wird eine größere Anzahl von Freiheitsgraden beim Design des
Filters erzielt. Damit verbessert sich insbesondere die Selektion des Filters, die für das Gesamtfilter deutlich größer ist als für eine einzelne Spur beziehungsweise für einen Teilfilter. Verbesserungen der Selektion des Gesamtfilters gegenüber der Selektion der Einzelspuren werden jedoch nur dann erzielt, wenn die Übertragungsfunktionen der beiden Einzelspuren im Sperrbereich von gleichem Betrag und entgegengesetzter Phase sind, da nur dann eine Auslöschung unerwünschter Signale im Sperrbereich erzielt werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein OFW- Filter anzugeben, welches die geforderten Anforderungen an das Übertragungsverhalten auf einer reduzierten Chiplänge realisieren kann. Der Aufbau des Filters soll dabei so sein, daß Fehlertoleranzen bei der Herstellung nicht zu einer Verschlechterung des Übertragungsverhaltens des Gesamtfilters führen .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Oberflächenwel- lenfilter mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus weiteren Ansprüchen hervor.
Die Erfindung erzielt ein verbessertes Übertragungsverhalten des Filters bei gegenüber dem Stand der Technik reduzierter Chiplänge dadurch, daß zumindest drei akustische Spuren elektrisch seriell oder parallel geschaltet werden. Jede Spur umfaßt dabei zumindest zwei als Ein- und Ausgangswandler dienende Interdigitalwandler, die in jeder Spur zwischen zwei Reflektoren angeordnet sein können. Die zumindest drei Spuren sind voneinander verschieden, so daß die Anforderungen an die Filterübertragungsfunktion auf alle unterschiedlichen Spuren aufgeteilt werden können. Bei der Verschaltung dieser Spuren ergibt sich der Vorteil, daß bis zu sechs unterschiedliche Wandler im Filter angeordnet werden können, mit denen auch komplexe Optimierungsprobleme gelöst werden können. Jede akustische Spur stellt dabei ein Teilfilter dar, wobei in zumin-
dest einem Teilfilter zwischen den Zentren von Anregung und Reflexion ein Phasenwinkel eingestellt ist, der von 90°, beziehungsweise einem Vielfachen davon verschieden ist. Zumindest ein Teilfilter ist daher ein Filter mit gerichteter Re- flexion, insbesondere ein SPUDT-Filter. Jede der zumindest drei Spuren kann dabei ein Optimierungsproblem für das Filter lösen, wobei sich durch die Parallelschaltung oder durch die Serienverschaltung der Eingangs- und/oder der Ausgangswandler der einzelnen Spuren das gewünschte Übertragungsverhalten erst in der Überlagerung der Signale aller drei akustischen Spuren ergibt .
Im Vergleich zu der bekannten Zweispurlösung ist die erfindungsgemäße Verschaltung von drei und mehr Spuren von Vor- teil, da sie einfacher auf ein gewünschtes Verhalten hin optimierbar ist. Bei der Zweispurlösung ist es notwendig, daß die Übertragungsfunktionen der beiden Einzelspuren im Sperrbereich von gleichem Betrag und entgegengesetzter Phase sind. Nur dann löschen sich die Teilübertragungsfunktionen im Sperrbereich aus und die Selektion ist sowohl bei der Parallelschaltung als auch bei der Serienverschaltung größer als in den Einzelspuren. Bei einem gegebenen Übertragungsverhalten einer ersten Spur hat dies in der bekannten Zwei- spuranordnung zur Folge, daß die zweite Spur nicht mehr frei optimierbar ist, sondern in nahezu allen Funktionen in Abhängigkeit von den Eigenschaften der ersten Spur ausgebildet werden muß. Im Bereich des Filterstoppbands, also im Sperrbereich bedeutet dies, daß bei einer gegebenen ersten Spur Betrag und Phase des Beitrags der zweiten Spur weitgehend fest- gelegt sind. Jede Abweichung von diesem durch die erste Spur vorgegebenen Verhalten führt dazu, daß die Summe dieser beiden komplexen Zeiger nicht verschwindet. Unter komplexem Zeiger versteht man in diesem Zusammenhang einen Vektor, der durch Betrag und Phase des Signals bestimmt ist, wobei der komplexe Zeiger sowohl in der Zeit- als auch in der Frequenzdomäne definiert sein kann.
Bei der Erfindung dagegen führt die dritte und ggf. die weiteren Spuren dazu, daß die beiden ersten Spuren völlig unabhängig voneinander entworfen werden können. Die dritte Spur und ggf. die weiteren Spuren sorgen dann dafür, daß die Summe der komplexen Zeiger innerhalb des gesamten Stoppbandbereichs gegen Null geht.
Die Variation der Teilfilter beziehungsweise der akustischen Spuren kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden. Mög- lieh ist es beispielsweise, in den drei Spuren unterschiedliche Interdigitalwandler vorzusehen, wobei bei drei Spuren bis zu sechs unterschiedliche Wandler vorhanden sein können. Möglich ist es auch, die Interdigitalwandler nur teilweise unterschiedlich auszubilden.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, innerhalb zumindest einer Spur eine zusätzliche Gitterstruktur anzuordnen, die elektrisch in keiner Verbindung zu einem der Interdigitalwandler steht. Wird die Gitterstruktur zwischen Ein- und Aus- gangswandler einer Spur angeordnet, so kann sie in dieser
Spur als zusätzliche Abschirmung dienen, die ein elektromagnetisches Übersprechen zwischen Ein- und Ausgangswandler verhindert und damit das Übertragungsverhalten weiter verbessert. Vorzugsweise wird die Gitterstruktur dazu mit Masse verbunden. Zur Abschirmung des elektromagnetischen Übersprechens kann alternativ auch ein metallisierter Streifen zwischen den Wandlern angeordnet sein.
Unter Gitterstruktur wird dabei eine regelmäßige Streifen- Struktur verstanden, die beispielsweise auf einem λ/2 -Raster angeordnet ist. Die vertikal zur Wellenausbreitungsrichtung angeordneten Streifen können miteinander verbunden sein, oder alternativ auch Einzelstreifen ohne gegenseitige Verbindung sein. Die Länge einer Gitterstruktur kann beispielsweise im Bereich von 5 bis 20 Wellenzügen liegen, ist aber nicht auf diese Länge beschränkt. Bei alleiniger Verwendung als Abschirmung ist die Gitterstruktur vorzugsweise reflexionsfrei .
Dies kann mit einer Splitfingerstruktur (λ/8 oder λ/6 Finger) erreicht werden.
Möglich ist es auch, die Gitterstruktur zwischen einem Inter- digitalwandler und einem Reflektor in einer oder mehreren Spuren anzuordnen. Mit Hilfe dieser Gitterstruktur werden dann zusätzliche Reflexionszentren und damit auch zusätzliche Resonanzräume innerhalb der Spuren geschaffen. Da jedem Resonanzraum eine eigene Resonanzfrequenz zu eigen sein kann, kann mit Hilfe dieser zusätzlichen Resonanzräume das Paßband beeinflußt werden. Möglich ist es auch, mehr als eine Gitterstruktur innerhalb einer Spur anzuordnen, wobei die Position innerhalb der Spur beliebig sein kann. Es können auch refle- tierende und reflexionsfreie Gitterstrukturen zusammen in ei- ner Spur vorgesehen sein.
Eine weitere Variation der Einzelspuren zur Optimierung des Gesamtfilters besteht darin, die Apertur der Spuren unterschiedlich zu wählen. Insbesondere bei der dritten Spur kann durch eine Verkleinerung (oder Vergrößerung) der Apertur die notwendige Feinabstimmung zum Abgleich des Gesamtsignals, insbesondere zur destruktiven Auslöschung der komplexen Zeiger im Sperrbereich herangezogen werden. Da die Apertur stufenlos veränderbar ist, können auch die komplexen Zeiger der dritten Spur betragsmäßig entsprechend stufenlos verändert werden, so daß ein leichterer Abgleich mit den beiden anderen Spuren möglich ist. Vorzugsweise wird die Apertur einer Spur dann variiert, wenn die beiden anderen Spuren bereits eine weitgehende Annäherung an das gewünschte Übertragungsverhai- ten zeigen, so daß mit Hilfe der dritten Spur nur noch die letzte Feinabstimmung vorzunehmen ist. Dazu wird die Apertur in der Regel gegenüber den beiden anderen Spuren verkleinert. Prinzipiell ist es jedoch auch möglich, die Apertur in sämtlichen Spuren zu variieren, so daß alle Spuren unterschiedli- ehe Aperturen aufweisen können.
Eine weitere Möglichkeit zur erfindungsgemäßen Variation der Spur und damit der Filtereigenschaften besteht darin, den Abstand der Anregungs- und Reflexionszentren zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangswandler einer Spur auf einen Wert ein- zustellen, welcher sich von dem Abstand in einer weiteren Spur um einen Wert unterscheidet, der nicht ein Vielfaches der halben Wellenlänge ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Inphase- und die Quadraturkomponente der Impulsantwort unabhängig voneinander zu entwerfen. Bei gegebenen Design der Interdigitalwandler besteht die Variationsmöglichkeit dann in einer Veränderung des Abstands von Ein- und Ausgangswandler zueinander. Ein beispielsweise kleinerer Unterschied der Wandlerabstände hat zur Folge, daß sich bei kleiner notwendiger Quadraturkomponente nicht notwendigerweise eine Spur mit geringerer Anregung oder Reflexion ergibt . Der unabhängige Entwurf der Inphase- und der Quadraturkomponente der Impulsantwort ermöglicht es außerdem, unsymmetrische Übertragungsfunktionen für das Gesamtfilter zu entwerfen, während die Übertragungsfunktion der Einzelspuren jeweils symmetrisch zu deren Mittenfrequenzen sind.
Beträgt der Phasenwinkel zwischen dem Anregungs- und dem Re- flektionszentrum einer SPUDT-Zelle 45°, so führt dies zu einer elektroakustischen Konversion, also einer Übertragungs- kurve, die symmetrisch zur Mittenfrequenz ist. Weicht der
Phasenwinkel von diesem Wert ab, so wird durch die entstehende Unsymmetrie eine Flanke des Paßbands steiler ausgebildet als die andere Flanke.
Ein erfindungsgemäßer Interdigitalwandler enthält zumindest eine SPUDT-Zelle, vorzugsweise aber mehrere SPUDT-Zellen mit identischem Phasenwinkel.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist zumindest ein Teilfilter SPUDT-Zellen mit einen Phasenwinkel zwischen dem
Anregungs- und dem Reflektionszentrum von 45°+ z-90° auf, wo-
bei z eine ganze Zahl ist. Hierbei handelt es sich um einen klassisches SPUDT (Teil- ) Filter.
Werden nun beim erfindungsgemäßen Filter in zwei Spuren die Phasenwinkel so eingestellt, daß jeweils unterschiedliche
Flanken des Paßbands im Übertragungsverhalten der Einzelspur steiler gestaltet sind, so läßt sich durch Addition dieser beiden Signale ein Paßband erhalten, das an beiden Flanken steiler ist, als dies mit einem einheitlichen Phasenwinkel von 45° möglich wäre. Außerdem ist es mit einem von 45° abweichenden Phasenwinkel möglich, ebenfalls eine unsymmetrische Übertragungsfunktion für das Gesamtfilter zu entwerfen, ohne daß dazu die Wandlerabstände variiert werden müssen. Eine unsymmetrische Übertragungsfunktion des Gesamtfilters wird dann bereits mit einer einzigen Spur ermöglicht.
Eine weitere Variationsmöglichkeit eines erfindungsgemäßen Wandlers besteht darin, die Mittenfrequenz der Interdigitalwandler in den einzelnen Spuren unterschiedlich zu gestalten. Durch den damit erreichten Versatz der Mittenfrequenzen wird ein breiteres Paßband und damit ein größerer Durchlaßbereich erhalten.
Wenn sämtliche Spuren parallel verschaltet sind, ist es nicht nötig, die einzelnen Spuren an separate Anschlußpads anzuschließen. Vielmehr ist es möglich, die Elektrodenfinger von Interdigitalwandlern zweier in transversaler Richtung benachbarter Spuren einzeln miteinander zu verbinden. Wenn in mehreren Spuren die Anschlußfolge der Elektrodenfinger überein- stimmend ist, ist es auch möglich, die Finger mehrerer benachbarter Spuren miteinander zu verbinden.
Trotz verbundener Elektrodenfinger ist es möglich, entsprechende Variationen der Einzelspuren vorzunehmen, die zu dem erfindungsgemäß optimierten Übertragungsverhalten des Gesamtfilters führen. Werden die Elektrodenfinger eines Inter- digitalwandlers mit den Elektrodenfingern des in transversa-
ler Richtung direkt benachbarten Interdigitalwandlers der benachbarten Spur miteinander verbunden, so ist es möglich, die Elektrodenfinger der verbleibenden übrigen Wandler auf herkömmliche Weise anzuschließen. Auf diese Weise können zwei unterschiedliche Anschlußmöglichkeiten für die Interdigitalwandler in dem Filter beziehungsweise in einzelnen Spuren gegeben sein.
Die Verbindung von Elektrodenfingern einander benachbarter Interdigitalwandler in unterschiedlichen Spuren erfordert nicht identische Fingeranordnungen, sondern nur gleiche Fingeranschlußfolgen. Liegen die Elektrodenfinger in den benachbarten Interdigitalwandlern auf unterschiedlichem großem oder geneinander verschobenem Raster, so können dennoch die Elek- trodenfinger der benachbarten Interdigitalwandler miteinander verbunden sein. Die Verbindung erfolgt dann in einem Übergangsbereich, in dem die Fingerverbindungsstücke nicht mehr parallel zueinander und nicht vertikal zur Wellenausbreitungsrichtung verlaufen müssen.
Bei Interdigitalwandlern mit unterschiedlichem Raster bzw. unterschiedlicher Fingerperiode und dementsprechend unterschiedlicher Mittenfrequenz ist es möglich, die Aperturen der Einzelspuren immer kleiner zu machen, die Anzahl der Spuren dagegen im gleichen Umfang zu erhöhen, so daß für das Gesamtfilter die Summe der Aperturen unverändert oder nahezu unverändert bleibt. Geht die Apertur der Einzelspur gegen Null, so wird auf diese Weise ein Interdigitalwandler mit unendlich vielen Spuren erhalten, der in transversaler Richtung gesehen eine kontinuierliche Veränderung des Fingerabstands (Raster) beziehungsweise der Mittenfrequenz aufweist. Ein solcher auch als FAN-Wandler bekannter Interdigitalwandler hat den Vorteil einer erhöhten Bandbreite des Paßbands. Erfindungsgemäß kann ein oder mehrere Interdigitalwandler durch FAN-Wandler ersetzt sein.
Möglich ist es jedoch auch, mehrere Interdigitalwandler einander benachbarter Spuren in Form eines über mehrere Spuren reichenden einzigen Interdigitalwandlers auszuführen, der allen Spuren gemeinsam ist und der auch als FAN-Wandler ausge- bildet sein kann. Ein solcher Wandler kann einen Teil der Interdigitalwandler oder gegebenenfalls alle Interdigitalwandler von Ein- beziehungsweise Ausgang ersetzen. Möglich ist es jedoch auch, einen gemeinsamen Wandler, der den Ein- oder Ausgangswandler des erfindungsgemäßen Filters darstellt, mit einer der Anzahl der Einzelspuren entsprechenden Zahl von kleineren Wandlern beziehungsweise von Wandlern mit kleinerer Apertur als Aus- beziehungsweise Eingangswandler zu kombinieren.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausfuhrungsbei - spielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert .
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Oberflächenwellenfilter mit drei Spuren in schematischer Darstellung
Figur 2 zeigt eine einzelne Spur mit zusätzlichen Gitterstrukturen
Figur 3 zeigt ein dreispuriges Oberflächenwellenfilter, bei dem in den Spuren unterschiedliche Abstände zwischen Ein- und Ausgangswandler gewählt sind
Figur 4 zeigt ausschnittsweise miteinander verbundene Elektrodenfinger zweier benachbarter Interdigitalwand- 1er
Figur 5 zeigt zwei Interdigitalwandler mit verbundenen
Elektrodenfingern, wobei in beiden Spuren unterschiedliche Fingerperioden gewählt sind
Figur 6 zeigt einen Interdigitalwandler mit kontinuierlich variierender Fingerperiode
Figur 7 zeigt das Übertragungsverhalten von Einzelspuren mit unterschiedlichem Phasenwinkel zwischen Anregung und Reflektion
Figur 8 zeigt ein Zeigerdiagramm als vereinfachte Darstellung für die Signaladdiion im Filter.
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung ein erfindungsge- mäßes Filter mit drei parallel verschalteten Spuren A, B und C. Jede Spur umfaßt einen Eingangswandler 1 und einen Aus- gangswandler 2, die zwischen zwei Reflektoren 3 und 3' angeordnet sein können, wie in der Figur dargestellt. Für die Spur A sind andeutungsweise die Elektrodenstreifen bezie- hungsweise die Elektrodenfinger der Interdigitalwandler 1, 2 und der Reflektoren 3 dargestellt. Nicht dargestellt ist die spezielle Ausgestaltung der Interdigitalwandler, bei denen die AnregungsZentren und die Reflexionszentren nicht zusammenfallen und einen Phasenwinkel von beispielsweise 45° auf- weisen. Solche Interdigitalwandler sind jedoch als SPUDT-
Wandler oder Wandler mit gerichteter Reflexion bekannt . Bei von 45° abweichenden Phasenwinkeln zwischen 0 und 180° spricht man nicht von SPUDT-Wandlern, sondern von Wandlern mit gerichteter Reflektion.
Eine der möglichen Verschaltung der Interdigitalwandler ist durch Angabe des entsprechenden Vorzeichens an den Stromschienen der Interdigitalwandler veranschaulicht. Die Anschlüsse können aber auch so angeordnet sein, daß die An- Schlüsse zwischen zwei Spuren jeweils von gleicher Polarität sind, so daß sie mit einem gemeinsamen Pad verbunden werden können. Ein zweites Pad zwischen je zwei Spuren wird damit eingespart und der Verschaltungsaufwand reduziert. Möglich ist es jedoch auch, alle oder einen Teil der Eingangswandler seriell miteinander zu verschalten, ebenso die Ausgangswandler. Dabei kann dann ein Wandler parallel zu einer Serienverschaltung zweier anderer Wandler angeordnet sein. Die gegebe-
nenfalls vorhandenen Reflektoren 3 können mit Masse verbunden sein, können aber auch als sogenannte floatende Reflektoren ausgebildet sein.
Für die Interdigitalwandler gilt, daß sie symmetrisch oder unsymmetrisch betrieben werden können. Bei symmetrischer Betriebsweise werden an die mit Plus und Minus bezeichneten Anschlüsse elektrische Signale mit entgegengesetzter Phase angelegt. Bei unsymmetrischer Betriebsweise wird das Signal nur an einem Anschluß angelegt, während der andere auf Festpotential, üblicherweise auf Masse liegt. Zum Parallelschalten der drei Spuren werden die Eingangswandler 1 parallel verschaltet und mit dem Eingang verbunden, ebenso werden die Ausgangs- wandler 2 parallel verschaltet und mit dem Ausgang verbunden.
Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung eine einzelne Spur, bei der zwischen den Filterstrukturen zusätzliche Gitterstrukturen 4 und 5 angeordnet sind. Erfindungsgemäß gilt, daß zumindest eine Gitterstruktur in zumindest einer Spur an- geordnet sein kann. Der Einfachheit halber sind hier mehrere
Gitterstrukturen mit ihren möglichen Positionen gleichzeitig in der Spur angeordnet. Möglich ist es jedoch auch, weniger oder mehr Gitterstrukturen in der Spur anzuordnen. Die Gitterstruktur 5 ist vorzugsweise reflexionsfrei und stellt eine zusätzliche elektromagnetische Abschirmung zwischen den Interdigitalwandlern 1 und 2 dar. Möglich ist es auch, die Gitterstruktur 5 durch einen Metallisierungsstreifen, eine sogenannte metallisierte Laufstrecke zu ersetzen. Eine reflexionsfreie Gitterstruktur wird erhalten, wenn eine reflekti- onsfreie Kombination von Elektrodenstreifen verwendet wird, beispielsweise λ/8 breite Streifen im Abstand von λ/8. Reflexionsfreiheit entsteht durch destruktive Interferenz von z.B zwei um 180° phasenverschobenen Teilreflexionen, was einem Abstand der Streifenmitten von λ/4 entspricht. Möglich ist es jedoch auch, die Gitterstruktur 5 reflektierend auszubilden, wobei sich zwischen den einzelnen Filterstrukturen neue Resonanzräume ausbilden können. Zusätzlich zur Funktion als re-
flektierendes Element kann die Gitterstruktur 5 auch mit Masse verbunden sein und zusätzlich zur elektromagnetischen Abschirmung beitragen. Die Gitterstrukturen 4 sind zwischen den Ein- und Ausgangswandlern und den jeweils benachbarten Re- flektoren 3 angeordnet und dienen allein zur Erzeugung zusätzlicher Resonanzräume . Die Elektrodenstreifen dieser Gitterstrukturen können miteinander verbunden und auf Masse gelegt sein, möglich ist es jedoch auch, wie es in der Figur dargestellt ist, einzelne nicht miteinander verbundene Elek- trodenstreifen als Gitterstrukturen auszuwählen.
Figur 3 zeigt in schematischer Darstellung drei miteinander parallel verschaltete Einzelspuren, bei denen sich die Einzelspuren A, B und C dadurch unterscheiden, daß der Abstand zwischen Eingangswandler 1 und Ausgangswandler 2 in den einzelnen Spuren unterschiedlich ist. Zusätzlich ist in den drei Spuren die gesamte Spurlänge variiert.
Figur 4 zeigt ausschnittsweise einen Bereich eines erfin- dungsgemäßen Filters, bei dem die Elektrodenfinger zweier in benachbarten Spuren nebeneinander angeordneter Interdigitalwandler einzeln miteinander verbunden sind. Spur A und Spur B unterscheiden sich dabei in ihrer Fingerperiode, die von der Spur A nach der Spur B ansteigt . In einem Übergangsbereich E sind die Verbindungsstücke zwischen den einzelnen Elektrodenfingern nicht mehr vertikal zur Ausbreitungsrichtung x der Oberflächenwelle angeordnet, sondern schräg dazu, um sich den unterschiedlichen Raster (Fingerperiode) der unterschiedlichen Spuren anzupassen. Der Anschaulichkeit halber ist der Unterschied in der Fingerperiode in der Figur übertrieben dargestellt. Nicht dargestellt ist die entsprechende Fingeranschlussfolge, die in diesem Bereich des Interdigital- wandlers beispielsweise alternierend sein kann.
Figur 5 zeigt einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen
Oberflächenwellenfilter, bei dem die Elektrodenfinger zweier in benachbarten Spuren nebeneinanderliegender Interdigital-
wandler einzeln miteinander verbunden sind. Im Unterschied zu der Anordnung gemäß Figur 4 weisen die beiden Spuren A und B hier gleiche Fingerperiode auf. Neben den anregenden Fingern sind hier reflektierende Finger angeordnet, wobei die Anord- nung so ist, daß die dargestellten Strukturen eine gerichtete Reflexion aufweisen. Die dunkel dargestellten Elektrodenfinger können beispielsweise mit einer oberen Stromschiene, die heller dargestellten Elektrodenfinger mit einer unten liegenden Stromschiene verbunden werden. Zwischen den beiden Spuren sind daher keine separaten Stromschienen zum Anschluß der Elektrodenfinger erforderlich. Figur 5 zeigt auch, daß bei unterschiedlicher Fingeranschlußfolge trotzdem einzelne Elektrodenfinger einander benachbarter Interdigitalwandler in unterschiedlichen Spuren einzeln miteinander verbunden werden können, was durch den Übergangsbereich E ermöglicht ist, in dem die Verbindungsstücke zwischen den Elektrodenfingern unterschiedlicher Interdigitalwandler schräg gegen die Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle verlaufen können.
Figur 6 zeigt einen sogenannten FAN-Wandler, der im Prinzip aus einer unendlichen Anzahl von nebeneinanderliegenden Spuren besteht, bei denen die Elektrodenfinger benachbarter Spuren miteinander verbunden sind. Die Fingerperiode und damit die Mittenfrequenz der unendlich vielen Spuren steigt von der einen Seite des Wandlers zur anderen kontinuierlich an. Da die Struktur eine Parallelschaltung der infinitesimal schmalen Teilspuren darstellt, wird ein Gesamtwandler beziehungsweise ein OFW-Filter erhalten, welches eine erhöhte Bandbreite gegenüber einem OFW-Filter besitzt, bei dem die Spuren einheitliche Mittenfrequenzen aufweisen.
In Figur 7 sind die Kurven für das Übertragungsverhalten von drei akustischen Spuren dargestellt, bei denen unterschiedliche Phasenwinkel zwischen den Anregungs- und Reflexionszen- tren der Interdigitalwandler eingestellt sind. Bei einem von 45° abweichenden Phasenwinkel wird eine Übertragungskurve erhalten, die ein unsymmetrisches Paßband aufweist. Als wesent-
licher Unterschied wird am Paßband eine Flanke steiler, während die andere flacher abfällt. In der Figur sind drei Über- tragungskurven dargestellt, wobei in den Wandlern Phasenwinkel von 25, 45 und 65° eingestellt sind. Durch Überlagerung dieser drei Signale in der Parallelverschaltung wird insgesamt ein Übertragungsverhalten erhalten, welches wiederum bezüglich der Mittenfrequenz symmetrisch ist. Dabei bleiben die steiler eingestellten Flanken der Anordnungen mit von 45° abweichendem Phasenwinkel auch in der Überlagerung erhalten.
In Figur 8 ist ein zweidimensionales Zeigerdiagramm dargestellt, wobei jeder Pfeil für einen komplexen Zeiger steht, der durch Betrag und Phase bei einer bestimmten Frequenz gekennzeichnet ist. Die den einzelnen Spuren A, B und C zuge- ordneten Vektoren sind so gewählt, daß sie in der Addition gegen Null gehen. Für diese Frequenz würden die drei Spuren dann eine Auslöschung des Signals, also eine maximale Dämpfung ergeben. Aus der Figur wird auch klar, daß sich mit Hilfe von drei Vektoren beziehungsweise mit Hilfe von drei Spu- ren eine solche Auslöschung einfacher erreichen läßt, als dies mit zwei Spuren der Fall wäre. Die betragsmäßig größeren Vektoren A und B sind so gewählt, daß sie sich bei der Addition nahezu kompensieren. Der verbleibende Betrag wird mit Hilfe eines geeignet gewählten dritten Vektors C in einfacher Weise kompensiert. Aufgrund des geringeren zu kompensierenden Betrags ist die Restkompensation einfacher einzustellen, zumal nicht unbedingt der Wert Null erhalten werden muß. Es genügt, den dritten Vektor C so zu wählen, daß das Ergebnis, also die Addition der drei Vektoren einen Betrag ergibt, der unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt. Dies erlaubt es beispielsweise, die Phase des Vektors C nur annähernd einzustellen und die Feinregulierung dann über den Betrag vorzunehmen. Im Oberflächenwellenfilter kann der Betrag dann über eine Variation der Apertur eingestellt werden.
Die Erfindung wird hier nur anhand einiger exemplarischer Ausfuhrungsbeispiele dargestellt, ist natürlich aber nicht
auf diese beschränkt. Vielmehr ist es möglich, eine Reihe von Parametern zu variieren. Möglich ist es auch, die in den unterschiedlichen Figuren dargestellten Variationsmöglichkeit zu kombinieren, und dadurch komplexere Oberflächenwellenfil- ter zu schaffen. Auch ist die Erfindung nicht auf einen Ober- flächenwellenfilter mit drei Spuren begrenzt. Vielmehr erlaubt es die Erfindung, auch Oberflächenwellenfilter mit einer höheren Anzahl an Spuren herzustellen. Durch die Parallel- oder Serienverschaltung von drei und mehr Spuren und die damit erhaltene Überlagerung der Signale aus den einzelnen
Spuren kann in erfindungsgemäßer Weise ein komplexeres Übertragungsverhalten des Oberflächenwellenfilters dargestellt werden. Bei einer Verkürzung der Spurlänge kann trotz verschlechterter Eigenschaften der Einzelspur in der Summe den- noch ein gewünschtes Übertragungsverhalten erhalten werden, welches die genannten Anforderungen beziehungsweise Spezifikationen des Mobilfunksystems erfüllt.