WO2006039996A1 - Mit akustischen volumenwellen arbeitende schaltung und bauelement mit der schaltung - Google Patents

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WO2006039996A1
WO2006039996A1 PCT/EP2005/010336 EP2005010336W WO2006039996A1 WO 2006039996 A1 WO2006039996 A1 WO 2006039996A1 EP 2005010336 W EP2005010336 W EP 2005010336W WO 2006039996 A1 WO2006039996 A1 WO 2006039996A1
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resonator
resonators
electroacoustic
circuit according
branch
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PCT/EP2005/010336
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French (fr)
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Veit Meister
Werner Ruile
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Epcos Ag
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02228—Guided bulk acoustic wave devices or Lamb wave devices having interdigital transducers situated in parallel planes on either side of a piezoelectric layer
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/0023—Balance-unbalance or balance-balance networks
    • H03H9/0095—Balance-unbalance or balance-balance networks using bulk acoustic wave devices
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46—Filters
    • H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/58—Multiple crystal filters
    • H03H9/582—Multiple crystal filters implemented with thin-film techniques
    • H03H9/583—Multiple crystal filters implemented with thin-film techniques comprising a plurality of piezoelectric layers acoustically coupled
    • H03H9/584—Coupled Resonator Filters [CFR]

Definitions

  • the invention relates to a working with acoustic bulk waves processing circuit, in particular a bandpass.
  • FBAR thin film acoustic wave resonator
  • the object of the invention is to specify a further circuit operating with acoustic waves, which is suitable for a symmetrical / symmetrical or asymmetrical / symmetrical operation as well as for the realization of further functionalities.
  • the invention relates to a working with acoustic bulk waves processing circuit with at least two electro-acoustic systems, which are each arranged in a branch.
  • Each electroacoustic system has at least two resonators connected in series in the respective branch, which are galvanically separated from one another by means of a coupling system arranged therebetween and acoustically coupled to one another.
  • two different electro-acoustic systems are arranged in mutually different branches.
  • the electroacoustic systems are electro-acoustically coupled via their coupling systems.
  • An electroacoustic coupling means an acoustic and / or electrical coupling.
  • coupling The electroacoustic coupling between two electroacoustic systems by means of their coupling systems will be referred to below simply as coupling.
  • a resonator operating with bulk waves preferably a thin-film resonator, or FBAR (Thin Film BaIk Acoustic Wave Resonator) - comprises a piezoelectric layer arranged between two electrodes. Each resonator is characterized by its resonance and anti-resonant frequency. Resonators can each contribute to the fact that pole positions appear in the transmission function of the circuit. Two coupled resonators generate an additional pole.
  • FBAR Thin Film BaIk Acoustic Wave Resonator
  • the galvanic decoupling of the resonators arranged on the input and output makes it possible to operate the circuit in the balanced / balanced or unbalanced / balanced mode.
  • the phases of the acoustic signals to be stimulated in different paths waves can z. B. by a corresponding, below nä ⁇ forth explained interconnection of the arranged in the different signal paths resonators can be set.
  • the circuit is connected between two electric ports with two terminals, wherein at least one of the gates is operated sym ⁇ metric. Between the first terminals of the two gates a first signal path is arranged. Between the second terminals of the two gates a second Sig ⁇ nalpfad is arranged. At least one transverse branch (parallel branch) may be provided, which is arranged between the two terminals of the first (or of the second) gate.
  • the first branch corresponds to the first signal path and the second branch corresponds to the second signal path.
  • the first electroacoustic system is then arranged in the first signal path and the second electroacoustic system in the second signal path.
  • a resonator arranged on the input side in the circuit is referred to as the first resonator of the respective electroacoustic system.
  • a resonator arranged on the output side of the circuit is referred to as the second resonator of the respective electroacoustic system.
  • Various electroacoustic systems can also be arranged in different parallel branches arranged between the first and the second signal path.
  • the first branch corresponds to a first transverse branch connecting the first and the second signal path and the second branch to a second transverse branch connected parallel to the first transverse branch.
  • an electro-acoustic system is preferably arranged in the two signal paths (or branches) which is acoustically and / or electrically coupled via its coupling system to the coupling system of another electroacoustic system arranged in the parallel branch.
  • the circuit is in an advantageous variant, with a corresponding, described below interconnection of the Resona ⁇ gates to an impedance conversion - z. B. by a factor of 4 - between the electrical gates connected to the circuit.
  • the first resonators arranged in different branches can form a series circuit which is connected to the first gate.
  • the second resonators arranged in different branches preferably form a parallel connection, which is connected to the second gate.
  • the second resonators may alternatively form a series circuit.
  • the first resonators arranged in different directions can form a parallel connection, which is connected to the first gate.
  • the second resonators arranged in different branches preferably form a series connection which is connected to the second gate.
  • the second resonators can alternatively form a parallel connection. With more than just two branches coupled together, it is possible to connect a part of the first (or the second) resonators in series and the remaining first (or the second) resonators in parallel.
  • the first and the second coupling system can galvanically - d. H. directly preferably via a floating metal surface - be coupled together, with a z. B. in the first Signal ⁇ path transmitted electroacoustic signal is coupled via an elekt ⁇ cal connection in the second signal path.
  • the coupled-in signal can overlap (structurally or destructively) with the signal transmitted in the second signal path.
  • An inductive coupling of coupling systems via an inductance is also possible.
  • a capacitive coupling of the first and the second Kop ⁇ pelsystems instead of the continuous floating metal surface is possible.
  • the acoustic coupling can take place in the vertical direction between resonators arranged one above the other.
  • the acoustic coupling can also take place via lateral acoustic modes between adjacent resonators in the lateral direction.
  • An electrical connection z. B. between the coupling systems or between the first (or the second) resonators ver ⁇ different electroacoustic systems can be floating.
  • the floating electrical connection preferably represents a metal surface which is electrically insulated from the electrodes of the resonators which are connected electrically conductively with the gates.
  • the first and the second coupling system and / or z. B. two first resonators may also be electrically connected to each other via an electrical connection connected to a first reference potential.
  • the second terminal of the first gate is electrically connected to the first reference potential.
  • the second resonator of the first electroacoustic system is arranged between the first terminal of the second gate and a second reference potential.
  • the second resonator of the second electroacoustic system is arranged between the second terminal of the second gate and a third reference potential.
  • the first resonator, the first coupling system and the second resonator of the first electroacoustic system are arranged one above the other in a first stack of resonators.
  • the first resonator, the second coupling system and the second resonator of the second electroacoustic system are preferably arranged one above the other in a second resonator stack.
  • the two resonator stacks are electrically connected to one another.
  • the first (or the second) coupling system has two partial structures electrically connected to one another via a preferably electrical connection floating relative to the rest of the circuit, in particular the terminals of the electrical gates.
  • the first resonator of the first (or of the second) electroacoustic system and the first substructure of the first (or of the second) coupling system are arranged one above the other and form a first resonator stack.
  • the second resonator of the first (or of the second) electroacoustic system and the second substructure of the first (or of the second) coupling system are arranged one above the other and form a second resonator stack.
  • the input-side (or output-side) resonators can be connected in series, antiseries, parallel or antiparallel.
  • the resonators are connected in series if they are electrically connected in series and acoustically in common mode. In this case, the electroacoustic pulse is excited in the same direction in the two resonators connected in series, preferably in different stacks.
  • the resonators are connected in antiseries when they are electrically connected in series and acoustically in push-pull. In this case, the - in the two successively connected, preferably arranged in different stacks resonators - excited impulses in opposite directions.
  • the resonators are connected in parallel if they are electrically connected in parallel and acoustically in common mode.
  • the resonators are connected in antiparallel if they are e- lektriach are parallel and are acoustically in push-pull.
  • a common mode connection In a common mode connection, d. H. In the case of serial or parallel connection of two resonators, the waves in the two resonators are excited in the same phase with respect to one direction. In a push-pull connection, d. H. In the case of antiserial or antiparallel interconnection, the waves in the two resonators are excited with respect to a direction in antiphase.
  • either a common-mode connection or a push-pull connection is used on the input and output sides. It is possible to operate the entrance gate and the exit gate symmetrically. A balun with the asymmetrically operated input or output is also possible. It is also possible to operate both gates asymmetrically.
  • the input and the output are in principle interchangeable with one another in all variants. If three or more are used instead of two signal paths, other transformation ratios can also be achieved by suitable interconnection.
  • the transformation factor can also be finely adjusted by adjusting the area of resonator electrodes of the input or output side. For example, due to the larger electrode area in the case of resonators of the input or output side, the transformation factor of the resonator arrangement can be, for example, 10 kHz.
  • B. to factor 2 (in addition to the circuit defined by the Ver ⁇ transformation ratio) can be reduced or increased.
  • FIG. 1A shows the equivalent circuit diagram of a known electroacoustic system with two acoustically and electrically coupled resonators
  • FIG. 1B shows in cross section the system according to FIG. 1A
  • 2A shows the equivalent circuit diagram of a known electroacoustic system with two acoustically coupled and galvanically separated resonators
  • FIG. 2B shows in cross section the system according to FIG. 2A
  • FIG. 3 shows the equivalent circuit diagram of a component with two electro-acoustically coupled electrical systems
  • FIG. 4A shows the equivalent circuit diagram of a component with two acoustically and electrically coupled electroacoustic systems, each of which forms a resonator stack
  • FIG. 5A shows the equivalent circuit diagram of a component in which a coupling system has two parts electrically connected to one another in different resonator stacks
  • FIG. 5B in cross section the component according to FIG. 5A
  • 5C, 5D, 5E show the plan view of different metallization planes of the component shown in FIG. 5B
  • Figure 6, 7 each show the equivalent circuit of another device with two acoustically and electrically ge coupled electroacoustic systems, each forming a resonator stack
  • FIG. 8 two electroacoustic systems with connections to be coupled
  • FIG. 9 three electroacoustic systems with connections to be coupled
  • FIG. 11 resonator arrangement with input and output common mode switching and impedance transformation
  • FIGS. 12A, 12B each show a resonator arrangement with input and output common-mode series connection of resonators
  • FIG. 13A resonator arrangement with input-side common-mode connection, output-side push-pull connection and impedance transformation
  • FIG. 13B resonator arrangement with input-side common-mode connection and output-side push-pull series connection
  • FIG. 14 resonator arrangement with input and output side common mode parallel connection of resonators
  • FIG. 15 resonator arrangement with input-side and output-side common-mode connection and impedance transformation
  • FIG. 16 resonator arrangement with input-side common-mode connection, output-side push-pull connection and impedance transformation
  • FIG. 17 resonator arrangement with input and output push-pull series connection of resonators
  • FIG. 18 resonator arrangement with input-side and output-side push-pull connection and impedance transformation
  • FIG. 19 resonator arrangement with input-side push-pull series connection and output-side common-mode connection
  • FIG. 20 resonator arrangement with input-side push-pull series connection, output-side common mode connection in parallel and impedance transformation
  • FIG. 2IA shows in cross-section a resonator stack operating with guided acoustic waves
  • Figure 21B is a plan view of an electroacoustic transducer
  • FIG. 22 is a fragmentary cross-sectional view of a GBAW-type component with resonator stacks arranged side by side in the longitudinal direction
  • FIG. 23 shows a detail of a cross section of a resonator stack working with GBAW with a ground plane
  • FIG. 1A shows an equivalent circuit diagram
  • FIG. 1B shows a realization of a resonator stack arranged on a carrier substrate TS with two resonators RI1, R12 electrically and acoustically coupled to one another.
  • the resonator stack is arranged between the terminal Al of the first gate and the terminal Bl of the second gate.
  • the internal electrode is connected to a reference potential Gl.
  • FIG. 2A shows an equivalent circuit diagram
  • FIG. 2B shows a realization of a further resonator stack with two acoustically coupled by means of a coupling layer K and by means of this layer electrically isolated from each other Re ⁇ resonators RIl, R12.
  • the resonator RIl is at an entrance gate with the connections Al, A2 and the resonator R12 to a symmetrical output gate with the connections B1, B2 connected.
  • the input port is connected unbalanced, wherein the terminal A2 is connected to a reference potential Gl.
  • FIG. 3 shows a circuit with two signal paths SP1 and SP2, wherein in each signal path SP1, SP2 an electroacoustic (preferably relayed by a resonator stack) system with acoustically as well as electrically coupled resonators - RIII, R12 or R21, R22 - is arranged ,
  • An electroacoustic system may, as in FIG. 1B, have stacked resonators which share a common electrode and are acoustically coupled to one another by a vertical electrical coupling.
  • the first signal path SP1 is arranged between the first terminals Al, Bl of the first and the second gate.
  • the second signal path SP2 is arranged between the second terminals A2, B2 of the first and the second gate.
  • the two electroacoustic systems are electrically connected to one another by means of a floating electrical connection FE.
  • the first port is connected asymmetrically, wherein the second terminal A2 is conductively connected to a reference potential Gl.
  • the first electric gate is referred to as input gate and the second electrical gate as output gate.
  • FIG. 4A shows a circuit according to a variant of the invention.
  • the circuit has a first branch Z1 formed as a signal path SP1 and a second branch Z2 formed as a signal path SP2.
  • a first electroacoustic system is arranged, which has two acoustically coupled to each other by means of a first coupling system Kl and electrically isolated resonators RIl and R12.
  • a second electroacoustic system is arranged, which has two acoustically mitein ⁇ coupled by means of a second coupling system K2 and galvanically separated resonators R21 and R22.
  • the input-side resonators RI1, R21 are here connected in series with one another via a floating electrical connection FE and are connected to the connections A1, A2 of the first gate.
  • the first door is connected symmetrically.
  • the second terminal A2 is conductively connected to a first reference potential Gl.
  • each resonator can be operated symmetrically.
  • the output resonator R12 is arranged in FIG. 4A between the first terminal Bl of the output port and a second reference potential G2.
  • the output resonator R22 is arranged between the second terminal B2 of the output port (or a further output port independent of the first output port) and a third reference potential G3.
  • the input-side resonators RI1, R21 form a first subcircuit 1 (input circuit) and the output-side resonators R12, R22 form a second subcircuit 2 (output circuit).
  • the subcircuits 1, 2 are acoustically coupled to one another via the first coupling system K1 arranged in the first signal path SP1 and the second coupling system K2 arranged in the second signal path SP2 and electrically isolated from one another by these coupling systems.
  • the acoustic excitation direction in the input transducers RIII, R21 is offset by 180 ° in FIG. 4A.
  • FIG. 4B shows an exemplary implementation of the circuit according to FIG. 4A as a multilayer system with two piezoelectric layers PS1, PS2, which are respectively arranged between two metal layers ME1 and ME2 or ME3 and ME4 structured to electrodes of the corresponding resonators. wherein between the metal layers ME2 and ME3 an acoustically semitransparent coupling layer K is located.
  • a working with bulk acoustic waves resonator, z. B. the resonator RIl, is formed by opposing electrodes and an intermediate piezoelectric layer PS2.
  • Both coupling systems K1, K2 are realized in FIG. 4B by a common, acoustically at least partially permeable coupling layer K.
  • lateral wave modes By the excitation of lateral wave modes in the coupling layer K, it is possible for the coupling systems K1 and K2 to be acoustically in the lateral direction to pair.
  • lateral wave modes By exciting lateral wave modes, it is also possible to use the resonators arranged side by side, but in different stacks, eg. B. RIl and R21 (and / or R12 and R22) in the lateral direction be acoustically coupled to each other.
  • the input-side resonator RI1, the coupling system K1 and the output-side resonator R12 form a first resonator stack SCF1.
  • the input-side resonator R21, the coupling system K2 and the output-side resonator R22 form a second resonator stack SCF2.
  • the resonators RI1 and R12 are acoustically coupled to one another via the coupling system K1 (or K2) in the vertical direction.
  • the floating electrical connection FE is formed, which preferably represents a continuous conductive surface. With the electrical connection FE, the electrical coupling of resonator stacks SCF1 and SCF2 is realized.
  • the first Kl and the second K2 coupling system are electrically coupled to each other in Figures 4A, 5A, 6 and 7 via the floating electrical connection FE.
  • FIG. 5A shows the equivalent circuit diagram of a variant of the circuit according to FIG. 4A and FIG. 5B shows the implementation of this circuit.
  • the first electroacoustic system is here divided into two stacks, wherein the first coupling system Kl (or the second coupling system K2) has two parts arranged in different stacks KIl and K12 (or K21 and K22).
  • the parts KIl, K12 of the first coupling system Kl are connected via a floating e- Lektwitz connection FEl or the parts K21, K22 of the second coupling system K2 electrically connected to each other via a floating electrical connection FE2.
  • the two floating electrical connections FE1, FE2 are arranged in the lowermost metal layer ME1.
  • the first part KIl of the first coupling system Kl and the resonator RIl are arranged one above the other and form a first stack SCF1.
  • the second part K12 of the first coupling system Kl and the resonator R12 are arranged one above the other and form a second stack SCF2.
  • the third stack is formed from the resonator R21 and the first part K21 of the second coupling system K2 arranged therebelow, and the fourth stack from the resonator R22 and the second part K22 of the second coupling system K2 arranged therebelow.
  • the parts KIl, K12, K21, K22 of the first and second Koppel ⁇ systems Kl, K2 have a piezoelectric layer and each form together with the electrodes surrounding this layer a coupling resonator.
  • the coupling resonators are electrically connected to each other.
  • FIG. 5C shows the top view of the metal layer ME3 of the stack arrangement according to FIG. 5B.
  • FIGS. 5D and 5E show the top view of the metal layers ME2 and ME1 of the stack arrangement according to FIG. 5B.
  • the series connection of the input resonators RI1 and R21 is realized in FIG. 5B via an electrical connection formed in the metal layer ME3, wherein the electrodes of the resonators in the stack are connected to one another. It is also possible, in the series connection of the resonators, to electrically connect their external electrodes to one another and to connect their internal electrodes to the terminals A1, A2 of the input gate.
  • FIG. 6 shows a further possibility for interconnecting two electroacoustic systems.
  • the first and the second electroacoustic system corresponds z. B. the resonator stack SCFl or SCF2 according to Figure 4B.
  • the inner electrode formed in the metal layer ME2 of the first resonator stack is connected to the first terminal Bl of the output port.
  • the outer electrode (in FIG. 4B, which lies in the metal layer ME1) of the first resonator stack is conductively connected to an inner electrode formed in the metal layer ME2 and arranged in the second resonator stack.
  • the acoustic excitation direction in the input transducers RIII, R21 is offset by 180 ° in FIG.
  • the acoustic excitation direction in the output transducers R12, R22 follows in the correct phase. If the electrical connection between RI1 and R21 is at ground G1, the signal difference between the terminals A1 and A2 related to ground E1 is picked up at the output-side terminals B1 and B2.
  • the terminal A2 of the input gate is connected to ground E1, the output gate B1, B2 being operated symmetrically.
  • FIG 7 a variant of the circuit is presented, in which the signal paths SPL, SP2 on the output side z. B. has interconnected parallel partial paths.
  • the terminals BI1 and B21 are connected to the first terminal B1 and the terminals B12 and B22 are connected to the second terminal B2 of the output store.
  • connection BI1 is connected to the first connection B1 or the connection B21 is connected to the second connection B2 of the output gateway, wherein the connections B12 and B22 are preferably connected electrically to each other.
  • the terminal B12 may be connected to the first terminal Bl or the terminal B22 may be connected to the second terminal B2 of the output port, wherein the terminals BI1 and B21 are electrically connected to each other.
  • FIG. 8 shows a first branch Z1 with a first electroacoustic system arranged therein and a second branch Z2 with a second electroacoustic system arranged therein.
  • All and Al2 are connections of the first system, which are closed to the electrodes of the input-side resonator RIl.
  • BIl and B12 are terminals of the first system, which are connected to the electrodes of the output-side resonator R12.
  • A21 and A22 are terminals of the second system, which are connected to the electrodes of the input-side resonator R21.
  • B21 and B22 are connections of the second system, which are connected to the electrodes of the output-side resonator R22.
  • the Anj connections Bij are electrically interconnected and connected to an output port.
  • the terminal 11 is connected to the first terminal Al of the input gate and the terminal B21 is connected to the second terminal B2 of the output port.
  • the terminal A21 is preferably connected to the second terminal A2 of the entrance gate.
  • the terminals Al2 and A22 may be electrically connected together.
  • This electrical connection can be floating in a variant (see FIG. In a further variant (see Fig. 7), this electrical connection can be connected to a first reference potential.
  • connection BIl is connected in a variant to the first An ⁇ connection Bl of the exit gate.
  • the terminals B12 and B22 can be electrically connected to each other and possibly connected to a further reference potential.
  • connection B12 to a second reference potential and the connection B22 to a third reference potential (compare FIG. 4A).
  • the output resonators R12, R22 of the two electro-acoustic systems are connected in parallel to one another, the parallel circuit being connected to the output port (B1, B2).
  • the entrance gate can be operated in one variant as an exit gate or the exit gate as an entrance gate.
  • FIG. 9 shows three branches Z1, Z2, Z3, each with an electroacoustic system.
  • the third branch Z3 has the connections A31, A32, B31, B32 and two resonators R31, R32, which are galvanically decoupled from each other by the third coupling system K3.
  • the combination of a series connection and a parallel connection of the resonators assigned to the same side can be used in particular for an odd-numbered impedance transformation.
  • the terminal All is connected to the first terminal A1 of the input port and the terminal A31 is connected to the second terminal A2 of the input port.
  • the connection Al2 is connected in a variant to the connection A22 or the connection A21 to the connection A32. It is also possible, two input resonators, z.
  • At least two, in a variant all output resonators can also be connected to each other as desired.
  • the description of the interconnection of input resonators also applies to output resonators.
  • FIG. 10 shows four branches Z1 to Z4, each with an electroacoustic system.
  • the fourth branch Z4 has the connections A41, A42, B41, B42 and two resonators R41, R42, which are galvanically decoupled from each other by the fourth coupling system K4. It is possible to interconnect all input resonators RjI and / or output resonators Rj2 in series. It is also possible to interconnect all input resonators RjI and / or output resonators Rj2 in parallel with each other.
  • two resonators e.g. B. input resonators (eg, on the one hand RIl and R21 and on the other hand R31 and R41) in series with each other and interconnect the Se ⁇ rienscrien parallel to each other.
  • input resonators e.g. on the one hand RIl and R21 and on the other hand R31 and R41
  • Kj 1 to 4
  • FIGS. 8 to 10 the electrical interconnection of branches formed as signal paths has been described.
  • the electro-acoustic systems in shunt branches and to electrically connect the resonators - on the one hand the resonators RjI and on the other hand the resonators Rj2 - as described.
  • a circuit according to the invention can also have more than four branches electrically coupled to one another acoustically. It is possible, arranged in different branches elektro ⁇ acoustic systems z. B. by the coupling systems Kj akus ⁇ table with each other. It is also possible to acoustically couple the resonators located in different electroacoustic systems by means of a further acoustic coupling. This may be a lateral acoustic coupling of two resonators arranged next to each other and arranged in different resonator stacks.
  • FIGS. 11 to 20 show different variants for the connection of coupled resonators. In this case, the respective input resonator is acoustically coupled to the output resonator, which is preferably arranged in the same stack, cf. FIG. 8.
  • the input (or output) is preferably symmetrized in all embodiments with a symmetrically operated input port (or output port), ie. H. the electrical connection between the series-connected input resonators RIl, R21 (or output resonators R12, R22) is grounded.
  • the second terminal A2, B2 of the corresponding gate is connected to ground (G1 or G2).
  • the input side is related to the first mass Gl and the output side to the second mass G2.
  • the optional connection to the mass is shown in FIGS. 11 to 20 with dashed arrows.
  • balun can be realized by means of two resonator stacks interconnected with one another, whereby one of the gates is operated symmetrically and the rest of the gate is operated asymmetrically.
  • an impedance converter and / or a voltage-difference-forming circuit can be realized by means of two resonator stacks interconnected with one another.
  • the inverse interconnection of input resonators wherein the electrical excitation in these resonators is rotated by 180 ° with respect to the embodiments shown in the figures, is possible in all variants. This also applies to output resonators.
  • the inversion can be provided on one side - either the input side or the output side. However, the inverse connection can also be provided on both sides.
  • FIGS. 11 to 13B each show a resonator arrangement in which the input resonators RI1, R21 are connected in series, ie in common mode, one behind the other.
  • the output resonators R12, R22 are connected in parallel to one another in FIG. 11 in a DC step, the output impedance Z 0Ut being one fourth of the input impedance Zi n . Further resonator arrangements realizing an impedance conversion are presented in FIGS. 13A, 13B, 15, 16, 18 and 20.
  • the output side is connected inversely, wherein the electrical excitation in the resonators RI1 and R12 (or R21 and R22) arranged in the respective signal path takes place in the directions opposite to one another.
  • FIGS. 14 to 16 each show a resonator arrangement in which the input resonators RI1, R21 are connected in parallel in a common mode.
  • the output resonators R12, R22 are connected in parallel in the same way.
  • the output resonators R12, R22 are connected in series in common mode and in series in FIG. 16, whereby Z out «4 Zi n .
  • FIGS. 17 to 20 each show a resonator arrangement in which the input resonators are connected in series in push-pull fashion.
  • the output resonators are also connected in series in push-pull fashion.
  • the output resonators are connected in anti-parallel.
  • the output resonators are serially connected in common mode.
  • Identical, preferably in-phase, signals related to the mass G2 can be applied to both output-side connections B1 and B2, the signal being split on the output side, the signal applied to the input-side connections A1 and A2.
  • the terminal B 1 referred to ground G 2 defines a first terminal B 2 and the ground B 2 a second output gate.
  • the electrical connection between the output-side resonators R12, R22 then lies on ground G2.
  • the output resonators are connected in parallel in a common mode.
  • the reference symbols Al, A2, Bl, B2 each refer to a connection of a gate related to its own ground.
  • the connections A1 and A2 are assigned to two different input ports, and the ports B1 and B2 are assigned to two different output ports.
  • the terminal A1 is assigned to a first input gate related to the first ground and the terminal A2 to a second input gate related to the second ground.
  • the electrical connection between the series-connected input resonators is based on a third ground.
  • the electrical connection between the successive output resonators is floating. In this case, a voltage is formed at the output gate which is proportional to the differential voltage between the two input ports.
  • GBAW Guided Buick Acoustic Wave
  • FIG. 21A shows the realization of a circuit operating with GBAW.
  • a resonator corresponding to the resonator RI1 in FIGS. 4A, 4B, 5A, 5B, 6 and 7 is formed by a transducer WIl formed in the metal layer ME2 and the underlying piezoelectric layer PS1.
  • a z For example, the transducer shown in FIG. 2IB has comb-like electrodes A and B extending into each other.
  • the wave propagation direction (the x-axis in FIGS. 11A to 13) is referred to as the longitudinal direction and the lateral direction perpendicular to it as the transverse direction ,
  • a resonator corresponding to the resonator R12 is formed by a transducer W12 formed in the metal layer ME1 and the piezoelectric layer PS1 disposed above.
  • the transducer W12, the piezoelectric layer PS1 and the Transducers W11 together form a first resonator stack SCF1.
  • FIG. 22 shows a variant in which two resonator stack SCF1 and SCF2 are arranged next to one another in the longitudinal direction. It is also possible to arrange the resonator pels in the transverse direction next to one another.
  • the resonator corresponding to the resonator R21 is formed here by a converter W21 and the piezoelectric layer PSl lying above it.
  • the resonator corresponding to the resonator R22 is formed by a transducer W22 and the underlying piezoelectric layer PS1.
  • the transducer W21, the piezoelectric layer PS1 and the transducer W22 together form the second resonator stack SCF2.
  • the resonators (as well as the resonators comprising the transducers W21 and W22, respectively, associated with the first branch, the transducers W1 and W12, respectively) are acoustically coupled to one another via the piezoelectric layer PS1 in the vertical direction.
  • the direction of the acoustic coupling is shown in arrows IIA, 12 and 13 in FIGS.
  • the part of the piezoelectric layer PS1 arranged between the transducers WI1 and W12 serves as the first coupling system K1.
  • the part of the piezoelectric layer PS1 arranged between the transducers W21 and W22 serves as the second coupling system K2.
  • the coupling systems K1 and K2 of two resonator beams SCF1, SCF2 arranged side by side in the longitudinal direction as in FIG. 22 can be acoustically coupled to one another by a longitudinal acoustic wave mode.
  • the coupling systems Kl and K2 can be acoustically coupled to each other by a transverse acoustic wave mode in the transverse direction.
  • FIG. 23 shows a cross section of another resonator stack working with GBAW.
  • two piezoelectric layers PS1 and PS2 are provided here instead of just one piezoelectric layer between the structured metal layers ME1 and ME2.
  • the piezoelectric layers PS1 and PS2 are separated from each other by a third metal layer ME3, in which a continuous ground plane is formed.
  • the piezoelectric layers PS1, PS2 and the ground plane arranged therebetween together form a coupling system.
  • the ground plane arranged between the converters WI1 and W12 can, but does not have to be electrically connected to a reference potential Gl.
  • the invention is presented based on only a few embodiments, but is not limited to these.
  • the input-side (or output-side) resonators arranged in different resonator stacks may be acoustically coupled to one another by an acoustic mode which propagates transversely to the excitation direction (in the case of volume waves, vertical direction).
  • the input-side (or output-side) resonators arranged in the same resonator stack can be electrically coupled to one another by a common electrode.
  • the interconnected input resonators can, for. B. acoustically by lateral acoustic modes together be coupled. This also applies to the output resonators.
  • the transducers of the acoustically miteinan ⁇ to be coupled resonators may be formed in a metallization, wherein the resonators (instead of the verti ⁇ cal acoustic coupling) are acoustically coupled together in the lateral direction. It is advantageous if the coupling system is a composite of the piezoelectric layer and an underlying continuous Masseflä ⁇ surface, wherein the ground surface is arranged below the two transducers.
  • a floating electrical connection can be used for electrical coupling of resonators or resonator groups of the input side (or the output side).
  • the coupling system can be used by adjusting its thickness to set a certain phase shift between the coupled resonators, which z. B. the suppression of harmonics can serve.
  • An even number of resonators can be used per side.
  • An odd number of resonators can also be used per side.
  • the input and output side resonators can each be connected to a separate input or output gate. be closed.
  • the resonators can be connected in such a way that the number of input ports is not equal to the number of output ports.
  • a resonator can be connected between the terminals of two different ports.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine mit akustischen Volumenwellen arbeitende Schaltung mit mindestens zwei elektroakustischen Systemen, die jeweils in einem Zweig (Z1, Z2) angeordnet sind, wobei jedes elektroakustische System mindestens zwei im jeweiligen Zweig hintereinander geschaltete Resonatoren (R11, R12; R21, R22) aufweist, die mittels eines dazwischen angeordneten Koppelsystems (K1, K2) galvanisch voneinander getrennt und akustisch miteinander gekoppelt sind. Die elektroakustische Systeme sind akustisch über ihre Koppelsysteme (K1, K2) und/oder elektrisch miteinander gekoppelt.

Description

Beschreibung
Mit akustischen Volumenwellen arbeitende Schaltung und Bau¬ element mit der Schaltung
Die Erfindung betrifft eine mit akustischen Volumenwellen ar¬ beitende Schaltung, insbesondere einen Bandpass .
Aus der Druckschrift US 5,910,756 sind mit akustischen Volu¬ menwellen arbeitende Filter - Stacked Crystal Filter - mit übereinander gestapelten Dünnschichtresonatoren (FBAR = Thin Film BuIk Acoustic Wave Resonator) bekannt. Aus Figur 12 die¬ ser Schrift ist eine Schaltung bekannt, die zwei symmetrische elektrische Tore aufweist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine weitere mit akustischen Wellen arbeitende Schaltung anzugeben, die zu einem symmet¬ risch/symmetrischen oder unsymmetrisch/symmetrischen Betrieb sowie zur Realisierung weiterer Funktionalitäten geeignet ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist durch eine Schaltung nach An¬ spruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbil¬ dungen der Erfindung gehen aus den weiteren Ansprüchen her¬ vor.
Die Erfindung betrifft eine mit akustischen Volumenwellen ar¬ beitende Schaltung mit mindestens zwei elektroakustischen Systemen, die jeweils in einem Zweig angeordnet sind. Jedes elektroakustische System weist mindestens zwei im jeweiligen Zweig hintereinander geschaltete Resonatoren auf, die mittels eines dazwischen angeordneten Koppelsystems galvanisch von¬ einander getrennt und akustisch miteinander gekoppelt sind. Dabei sind zwei verschiedene elektroakustischen Systeme in voneinander unterschiedlichen Zweigen angeordnet. Die elekt- roakustische Systeme sind über ihre Koppelsysteme elektro- akustisch miteinander gekoppelt. Unter einer elektroakusti¬ schen Kopplung versteht man eine akustische und/oder elektri¬ sche Kopplung.
Die elektroakustische Kopplung zwischen zwei elektroakusti¬ schen Systemen mittels ihrer Koppelsysteme wird im Folgenden einfach als Kopplung bezeichnet.
Ein mit Volumenwellen arbeitender Resonator - vorzugsweise ein Dünnschichtresonator, oder FBAR (Thin Film BaIk Acoustic Wave Resonator) - umfasst eine zwischen zwei Elektroden ange¬ ordnete piezoelektrische Schicht. Jeder Resonator wird durch seine Resonanz- und Antiresonanzfrequenz charakterisiert. Re¬ sonatoren können jeweils dazu beitragen, dass in der Übertra¬ gungsfunktion der Schaltung Polstellen erscheinen. Zwei ge¬ koppelte Resonatoren erzeugen eine zusätzliche Polstelle.
Die Kopplung zwischen verschiedenen Zweigen einer Schaltung kann daher zum Erzeugen von zusätzlichen Polstellen ausge¬ nutzt werden, wodurch z. B. die Unterdrückung in einem Sperr¬ band der Schaltung erhöht werden kann.
Durch die galvanische Entkopplung der ein- und ausgangsseitig angeordneten Resonatoren gelingt es, die Schaltung im balan- ced/balanced oder unbalanced/balanced Modus zu betreiben. In einer Variante gelingt es, durch die Kopplung von zwei als symmetrische Signalpfade ausgebildeten Zweigen und die Ein¬ stellung der Phasen in den z. B. derselben Seite zugeordneten Resonatoren eine differenzbildende Schaltung zu realisieren. Die Phasen der in verschiedenen Pfaden anzuregenden akusti- schen Wellen können z. B. durch eine entsprechende, unten nä¬ her erläuterte Verschaltung der in den verschiedenen Signal- pfaden angeordneten Resonatoren eingestellt werden.
Die Schaltung ist zwischen zwei elektrischen Toren mit zwei Anschlüssen geschaltet, wobei mindestens eines der Tore sym¬ metrisch betrieben wird. Zwischen den ersten Anschlüssen der beiden Tore ist ein erster Signalpfad angeordnet. Zwischen den zweiten Anschlüssen der beiden Tore ist ein zweiter Sig¬ nalpfad angeordnet. Es kann mindestens ein Querzweig (Paral¬ lelzweig) vorgesehen sein, der zwischen den beiden Anschlüs¬ sen des ersten (bzw. des zweiten) Tores angeordnet ist.
In einer Variante entspricht der erste Zweig dem ersten Sig¬ nalpfad und der zweite Zweig dem zweiten Signalpfad. Das ers¬ te elektroakustische System ist dann im ersten Signalpfad und das zweite elektroakustische System im zweiten Signalpfad an¬ geordnet. In diesem Fall wird ein in der Schaltung eingangs- seitig angeordneter Resonator als erster Resonator des jewei¬ ligen elektroakustischen Systems bezeichnet. Ein in der Schaltung ausgangsseitig angeordneter Resonator wird als zweiter Resonator des jeweiligen elektroakustischen Systems bezeichnet .
Verschiedene elektroakustische Systeme können auch in ver¬ schiedenen, zwischen dem ersten und dem zweiten Signalpfad angeordneten Parallelzweigen angeordnet sein. Dabei ent¬ spricht der erste Zweig einem - den ersten und den zweiten Signalpfad verbindenden - ersten Querzweig und der zweite Zweig einem parallel zum ersten Querzweig geschalteten zwei¬ ten Querzweig. Möglich ist es auch, ein erstes elektroakustisches System in einem Signalpfad, z. B. im ersten Signalpfad bzw. im ersten Zweig und ein an dieses gekoppeltes zweites elektroakusti¬ sches System im Parallelzweig anzuordnen. Vorzugsweise ist in den beiden Signalpfaden (bzw. Zweigen) jeweils ein elektro¬ akustisches System angeordnet, das über sein Koppelsystem an das Koppelsystem eines weiteren, im Parallelzweig angeordne¬ ten elektroakustischen Systems akustisch und/oder elektrisch gekoppelt ist.
Die Schaltung ist in einer vorteilhaften Variante, bei einer entsprechenden, unten beschriebenen Verschaltung der Resona¬ toren zu einer Impedanzwandlung - z. B. um den Faktor 4 - zwischen an die Schaltung angeschlossenen elektrischen Toren geeignet .
In einer Variante können die in verschiedenen Zweigen ange¬ ordneten ersten Resonatoren eine Serienschaltung bilden, die an das erste Tor angeschlossen ist . Die in verschiedenen Zweigen angeordneten zweiten Resonatoren bilden dabei vor¬ zugsweise eine Parallelschaltung, die an das zweite Tor ange¬ schlossen ist . Die zweiten Resonatoren können alternativ eine Serienschaltung bilden.
In einer weiteren Variante können die in verschiedenen Zwei¬ gen angeordneten ersten Resonatoren eine Parallelschaltung bilden, die an das erste Tor angeschlossen ist. Die in ver¬ schiedenen Zweigen angeordneten zweiten Resonatoren bilden dabei vorzugsweise eine Serienschaltung, die an das zweite Tor angeschlossen ist. Die zweiten Resonatoren können alter¬ nativ eine Parallelschaltung bilden. Bei mehr als nur zwei miteinander verkoppelten Zweigen ist es möglich, einen Teil der ersten (bzw. den zweiten) Resonatoren in Serie und die restlichen ersten (bzw. den zweiten) Resona¬ toren parallel zu schalten.
Das erste und das zweite Koppelsystem können galvanisch - d. h. direkt vorzugsweise über eine floatende Metallfläche - miteinander gekoppelt sein, wobei ein z. B. im ersten Signal¬ pfad übertragenes elektroakustisches Signal über eine elekt¬ rische Verbindung in den zweiten Signalpfad eingekoppelt wird. Das eingekoppelte Signal kann sich (konstruktiv oder destruktiv) mit dem im zweiten Signalpfad übertragenen Signal überlagern. Auch eine Induktive Kopplung von KoppelSystemen über eine Induktivität ist möglich.
Auch eine kapazitive Kopplung des ersten und des zweiten Kop¬ pelsystems anstelle der durchgehenden floatenden Metallfläche ist möglich. Es ist grundsätzlich möglich, verschiedene Kopp¬ lungen (kapazitiv, induktiv, galvanisch, akustisch) miteinan¬ der zu kombinieren. Ferner ist eine elektromagnetische Kopp¬ lung der Koppelsysteme z. B. durch einen Übertrager (bei¬ spielsweise elektromagnetisch gekoppelte Spulen, die jeweils gegen Masse geschaltet sind) möglich.
Bei Kopplung von (derselben Seite der Schaltung zugeordneten) Resonatoren ist eine akustische, galvanische, kapazitive oder kapazitive Kopplung möglich.
Die akustische Kopplung kann zwischen übereinander angeordne¬ ten Resonatoren in vertikaler Richtung stattfinden. Die akus¬ tische Kopplung kann auch über laterale akustische Moden zwi¬ schen nebeneinander angeordneten Resonatoren in lateraler Richtung erfolgen. Eine elektrische Verbindung z. B. zwischen den KoppelSystemen oder zwischen den ersten (bzw. den zweiten) Resonatoren ver¬ schiedener elektroakustischer Systeme kann floatend sein.
Die floatende elektrische Verbindung stellt vorzugsweise eine Metallfläche dar, die gegen die mit den Toren elektrisch lei¬ tend verbundenen Elektroden der Resonatoren elektrisch iso¬ liert ist.
Das erste und das zweite Koppelsystem und/oder z. B. zwei erste Resonatoren können auch über eine an ein erstes Bezugs- Potential angeschlossene elektrische Verbindung elektrisch miteinander verbunden sein. In einer Variante ist der zweite Anschluss des ersten Tores elektrisch mit dem ersten Bezugs- Potential verbunden.
In einer Variante ist der zweite Resonator des ersten elekt- roakustischen Systems zwischen dem ersten Anschluss des zwei¬ ten Tores und einem zweiten Bezugspotential angeordnet. Vor¬ zugsweise ist dabei der zweite Resonator des zweiten elektro- akustischen Systems zwischen dem zweiten Anschluss des zwei¬ ten Tores und einem dritten Bezugspotential angeordnet.
In einer vorteilhaften Variante sind der erste Resonator, das erste Koppelsystem und der zweite Resonator des ersten elekt- roakustischen Systems übereinander in einem ersten Resona¬ torstapel angeordnet . Vorzugsweise sind dabei der erste Reso¬ nator, das zweite Koppelsystem und der zweite Resonator des zweiten elektroakustischen Systems übereinander im einem zweiten Resonatorstapel angeordnet . In einer Variante sind die beiden Resonatorstapel elektrisch miteinander verbunden. In einer weiteren vorteilhaften Variante weist das erste (bzw. das zweite) Koppelsystem zwei über eine vorzugsweise gegenüber dem Rest der Schaltung, insbesondere den Anschlüs¬ sen der elektrischen Tore floatende elektrische Verbindung elektrisch miteinander verbundene Teilstrukturen auf. Der erste Resonator des ersten (bzw. des zweiten) elektroakusti- schen Systems und die erste Teilstruktur des ersten (bzw. des zweiten) Koppelsystems sind übereinander angeordnet und bil¬ den einen ersten Resonatorstapel . Der zweite Resonator des ersten (bzw. des zweiten) elektroakustischen Systems und die zweite Teilstruktur des ersten (bzw. des zweiten) Koppelsys¬ tems sind übereinander angeordnet und bilden einen zweiten Resonatorstapel .
Die eingangsseitigen (bzw. ausgangsseitigen) Resonatoren kön¬ nen seriell, antiseriell, parallel oder antiparallel ver¬ schaltet sein.
Die Resonatoren sind seriell verschaltet, wenn sie elektrisch hintereinander und akustisch im Gleichtakt geschaltet sind. Dabei wird der elektroakustische Impuls in den beiden hinter¬ einander geschalteten, vorzugsweise in verschiedenen Stapeln angeordneten Resonatoren in gleicher Richtung angeregt. Die Resonatoren sind antiseriell verschaltet, wenn sie elektrisch hintereinander und akustisch im Gegentakt geschaltet sind. Dabei sind die - in den beiden hintereinander geschalteten, vorzugsweise in verschiedenen Stapeln angeordneten Resonato¬ ren - angeregten Impulse gegenläufig.
Die Resonatoren sind parallel verschaltet, wenn sie elekt¬ risch parallel und akustisch im Gleichtakt geschaltet sind. Die Resonatoren sind antiparallel verschaltet, wenn sie e- lektriach parallel sind und akustisch im Gegentakt geschaltet sind.
Bei einer Gleichtaktverschaltung, d. h. bei serieller oder paralleler Verschaltung von zwei Resonatoren werden die Wel¬ len in den beiden Resonatoren bezogen auf eine Richtung in gleicher Phase angeregt. Bei einer Gegentaktverschaltung, d. h. bei antiserieller oder antiparalleler Verschaltung werden die Wellen in den beiden Resonatoren bezogen auf eine Rich¬ tung in Gegenphase angeregt .
Vorzugsweise wird ein- und ausgangsseitig entweder eine Gleichtaktverschaltung oder eine Gegentaktverschaltung ver¬ wendet. Dabei ist es möglich, das Eingangstor und das Aus¬ gangstor symmetrisch zu betreiben. Ein Balun mit dem unsym¬ metrisch betriebenen Ein- oder Ausgang ist auch möglich. Möglich ist es auch, beide Tore unsymmetrisch zu betreiben.
In einer Variante ist es auch möglich, eingangsseitig eine Gleichtaktverschaltung und ausgangsseitig eine Gegentaktver¬ schaltung zu verwenden. Damit wird (bei auf Masse gelegter elektrischer Verbindung der in Reihe geschalteten Eingangsre¬ sonatoren) ausgangsseitig eine zur Differenzspannung ΔU = Ui - U2 der Eingangsspannungen Ui und U2 proportionale Spannung gebildet, wobei die Spannung Ui an den ersten eingangsseiti- gen Anschluss und die Spannung U2 an den zweiten eingangssei- tigen Anschluss angelegt wird.
Mit einer seriellen oder antiseriellen Verschaltung am Ein¬ gang und einer parallelen oder antiparallelen Verschaltung am Ausgang gelingt es, eine Impedanztransformation zu erzielen, bei der die Ausgangsimpedanz Zout ein Viertel der Eingangsim¬ pedanz Zin beträgt. Insbesondere gelingt es, mit dieser Ver- schaltung eine Impedanzwandlung von 200 Ohm auf 50 Ohm zu re¬ alisieren.
Mit einer parallelen oder antiparallelen Verschaltung am Ein¬ gang und einer seriellen oder antiseriellen Verschaltung am Ausgang gelingt es, eine Impedanztransformation zu erzielen, bei der die Ausgangsimpedanz Zout ein Vierfaches der Eingangs- impedanz Zin beträgt. Insbesondere gelingt es, mit dieser Verschaltung eine Impedanzwandlung von 50 Ohm auf 200 Ohm zu realisieren.
Der Eingang und der Ausgang sind in allen Varianten miteinan¬ der im Prinzip vertauschbar. Werden anstelle von zwei Signal- pfaden drei oder mehr verwendet, so können durch geeignete Verschaltung auch andere Transformationsverhältnisse erzielt werden. Der Transformationsfaktor kann auch durch die Ein¬ stellung der Fläche von Resonatorelektroden der Ein- oder Ausgangsseite fein angepasst werden. Beispielsweise kann durch die größere Elektrodenfläche bei Resonatoren der Ein- oder Ausgangsseite der Transformationsfaktor der Resonatora¬ nordnung z. B. bis Faktor 2 (zusätzlich zu dem durch die Ver¬ schaltung definierten Transformationverhältnis) verringert bzw. vergrößert werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei¬ spielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen anhand schematischer und nicht maßstabsgetreu¬ er Darstellungen verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfin¬ dung. Gleiche oder gleich wirkende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Es zeigen schematisch
Figur IA das Ersatzschaltbild eines bekannten elektroakusti- schen Systems mit zwei akustisch und elektrisch miteinander gekoppelten Resonatoren Figur IB im Querschnitt das System gemäß Figur IA
Figur 2A das Ersatzschaltbild eines bekannten elektroakusti- schen Systems mit zwei akustisch miteinander gekop¬ pelten und galvanisch voneinander getrennten Reso¬ natoren
Figur 2B im Querschnitt das System gemäß Figur 2A
Figur 3 das Ersatzschaltbild eines Bauelements mit zwei e- lektrisch miteinander gekoppelten elektroakusti- schen Systemen
Figur 4A das Ersatzschaltbild eines Bauelements mit zwei a- kustisch und elektrisch gekoppelten elektroakusti- schen Systemen, die jeweils einen Resonatorstapel bilden
Figur 4B im Querschnitt das Bauelement gemäß Figur 4A
Figur 5A das Ersatzschaltbild eines Bauelements, bei dem ein Koppelsystem zwei in verschiedenen Resonatorstapeln angeordnete, elektrisch miteinander verbundene Tei¬ le aufweist
Figur 5B im Querschnitt das Bauelement gemäß Figur 5A
Figur 5C, 5D, 5E die Draufsicht auf verschiedene Metalli¬ sierungsebenen des in Figur 5B gezeigten Bauele¬ ments
Figur 6, 7 jeweils das Ersatzschaltbild eines weiteren Bauelements mit zwei akustisch und elektrisch ge¬ koppelten elektroakustischen Systemen, die jeweils einen Resonatorstapel bilden Figur 8 zwei zu verkoppelnde elektroakustische Systeme mit Anschlüssen
Figur 9 drei zu verkoppelnde elektroakustische Systeme mit Anschlüssen
Figur 10 vier zu verkoppelnde elektroakustische Systeme mit Anschlüssen
Figur 11 Resonatoranordnung mit ein- und ausgangsseitiger Gleichtaktverschaltung und Impedanztransformation
Figuren 12A, 12B jeweils eine Resonatoranordnung mit ein- und ausgangsseitiger Gleichtaktserienverschaltung von Resonatoren
Figur 13A Resonatoranordnung mit eingangsseitiger Gleichtakt- verschaltung, ausgangsseitiger Gegentaktverschal- tung und Impedanztransformation
Figur 13B Resonatoranordnung mit eingangsseitiger Gleichtakt¬ serienverschaltung und ausgangsseitiger Gegentakt- serienverschaltung
Figur 14 Resonatoranordnung mit ein- und ausgangsseitiger Gleichtaktparallelverschaltung von Resonatoren
Figur 15 Resonatoranordnung mit ein- und ausgangsseitiger Gleichtaktverschaltung und Impedanztransformation
Figur 16 Resonatoranordnung mit eingangsseitiger Gleichtakt¬ verschaltung, ausgangsseitiger Gegentaktverschal- tung und Impedanztransformation
Figur 17 Resonatoranordnung mit ein- und ausgangsseitiger Gegentaktserienverschaltung von Resonatoren Figur 18 Resonatoranordnung mit ein- und ausgangsseitiger Gegentaktverschaltung und Impedanztransformation
Figur 19 Resonatoranordnung mit eingangsseitiger Gegentakt- serienverschaltung und ausgangsseitiger Gleichtakt- serienverschaltung
Figur 20 Resonatoranordnung mit eingangsseitiger Gegentakt- serienverschaltung, ausgangsseitiger Gleichtaktpa- rallelverschaltung und Impedanztransformation
Figur 2IA im Querschnitt einen mit geführten akustischen Wel¬ len arbeitenden Resonatorstapel
Figur 21B die Draufsicht auf einen elektroakustischen Wandler
Figur 22 ausschnittsweise im Querschnitt ein mit GBAW arbei¬ tendes Bauelement mit in longitudinaler Richtung nebeneinander angeordneten Resonatorstapeln
Figur 23 ausschnittsweise im Querschnitt einen mit GBAW ar¬ beitenden Resonatorstapel mit einer Massefläche
Figur IA zeigt ein Ersatzschaltbild und Figur IB eine Reali¬ sierung eines - auf einem Trägersubstrat TS angeordneten - Resonatorstapels mit zwei elektrisch und akustisch miteinan¬ der verkoppelten Resonatoren RIl, R12. Der Resonatorstapel ist zwischen dem Anschluss Al des ersten Tores und dem An- schluss Bl des zweiten Tores angeordnet. Die innen liegende Elektrode ist mit einem Bezugspotential Gl verbunden.
Figur 2A zeigt ein Ersatzschaltbild und Figur 2B eine Reali¬ sierung eines weiteren Resonatorstapels mit zwei mittels ei¬ ner Koppelschicht K akustisch miteinander verkoppelten und mittels dieser Schicht elektrisch voneinander isolierten Re¬ sonatoren RIl, R12. Der Resonator RIl ist an ein Eingangstor mit den Anschlüssen Al, A2 und der Resonator R12 an ein sym¬ metrisches Ausgangstor mit den Anschlüssen Bl, B2 angeschlos¬ sen. Das Eingangstor ist unsymmetrisch beschaltet, wobei der Anschluss A2 auf ein Bezugspotential Gl gelegt ist.
Figur 3 zeigt eine Schaltung mit zwei Signalpfaden SPl und SP2, wobei in jedem Signalpfad SPl, SP2 ein elektroakusti- sches (vorzugsweise durch einen Resonatorstapel relaisiertes) System mit akustisch sowie elektrisch miteinander gekoppelten Resonatoren - RIl, R12 bzw. R21, R22 - angeordnet ist. Ein elektroakustisches System kann wie in Figur IB übereinander gestapelte Resonatoren aufweisen, die eine gemeinsame Elekt¬ rode teilen und durch eine vertikale elektrische Kopplung a- kustisch miteinander gekoppelt sind. Der erste Signalpfad SPl ist zwischen den ersten Anschlüssen Al, Bl des ersten und des zweiten Tores angeordnet. Der zweite Signalpfad SP2 ist zwi¬ schen den zweiten Anschlüssen A2, B2 des ersten und des zwei¬ ten Tores angeordnet. Die beiden elektroakustischen Systeme sind mittels einer floatenden elektrischen Verbindung FE e- lektrisch miteinander verbunden.
In einer Variante ist das erste Tor unsymmetrisch beschaltet, wobei der zweite Anschluss A2 mit einem Bezugpotential Gl leitend verbunden ist .
Im weiteren Variante wird das erste elektrische Tor als Ein¬ gangstor und das zweite elektrische Tor als Ausgangstor be¬ zeichnet .
In Figur 4A ist eine Schaltung gemäß einer Variante der Er¬ findung gezeigt. Die Schaltung weist einen ersten Zweig Zl auf, der als ein Signalpfad SPl ausgebildet ist, und einen zweiten Zweig Z2 , der als ein Signalpfad SP2 ausgebildet ist . Im ersten Zweig Zl ist ein erstes elektroakustisches System angeordnet, das zwei mittels eines ersten Koppelsystems Kl akustisch miteinander gekoppelte sowie galvanisch voneinander getrennte Resonatoren RIl und R12 aufweist. Im zweiten Zweig Z2 ist ein zweites elektroakustisches System angeordnet, das zwei mittels eines zweiten Koppelsystems K2 akustisch mitein¬ ander gekoppelte sowie galvanisch voneinander getrennte Reso¬ natoren R21 und R22 aufweist.
Die eingangsseitigen Resonatoren RIl, R21 sind hier über eine floatende elektrische Verbindung FE in Serie miteinander ver¬ bunden und an die Anschlüsse Al, A2 des ersten Tors ange¬ schlossen. In einer Variante ist das erste Tor symmetrisch beschaltet. Möglich ist aber auch, das erste Tor unsymmet¬ risch zu beschälten, indem z. B. der zweite Anschluss A2 mit einem ersten Bezugspotential Gl leitend verbunden wird.
Es ist möglich, die derselben Seite zugeordneten Resonatoren - in Fig. 4A die ausgangsseitigen Resonatoren - galvanisch voneinander zu isolieren. Dabei kann jeder Resonator symmet¬ risch betrieben werden.
Der Ausgangsresonator R12 ist in Figur 4A zwischen dem ersten Anschluss Bl des Ausgangstores und einem zweiten Bezugspoten¬ tial G2 angeordnet . Der Ausgangsresonator R22 ist zwischen dem zweiten Anschluss B2 des Ausgangstores (oder eines vom ersten Ausgangstor unabhängigen weiteren Ausgangstores) und einem dritten Bezugspotential G3 angeordnet . Vorzugsweise sind die Bezugspotentiale G2, G3 nicht identisch. Möglich ist aber auch G2 = G3.
Möglich ist aber auch, das Ausgangstor symmetrisch zu betrei¬ ben, wobei die in Fig. 4A mit der Masse G2, G3 verbundenen Elektroden der Ausgangsresonatoren floaten. Dies entspricht bei unsymmetrisch beschaltetem Eingangstor einem Balun.
Die eingangsseitigen Resonatoren RIl, R21 bilden eine erste Teilschaltung 1 (EingangsSchaltung) und die ausgangsseitigen Resonatoren R12, R22 eine zweite Teilschaltung 2 (Ausgangs¬ schaltung) . Die Teilschaltungen 1, 2 sind akustisch über das im ersten Signalpfad SPl angeordnete erste Koppelsystem Kl und das im zweiten Signalpfad SP2 angeordnete zweite Koppel- System K2 miteinander gekoppelt und durch diese Koppelsysteme elektrisch voneinander isoliert.
Die akustische Anregungsrichtung in den Eingangswandlern RIl, R21 ist in Figur 4A um 180° zueinander versetzt.
Figur 4B zeigt eine beispielhafte Realisierung der Schaltung gemäß Figur 4A als ein MehrschichtSystem mit zwei piezoelekt¬ rischen Schichten PSl, PS2, die jeweils zwischen zwei zu E- lektroden der entsprechenden Resonatoren strukturierten Me¬ tallschichten MEl und ME2 bzw. ME3 und ME4 angeordnet sind, wobei zwischen den Metallschichten ME2 und ME3 eine akustisch teildurchlässige Koppelschicht K liegt.
Ein mit akustischen Volumenwellen arbeitender Resonator, z. B. der Resonator RIl, ist durch einander gegenüber liegende Elektroden und eine dazwischen liegende piezoelektrische Schicht PS2 gebildet.
Beide Koppelsysteme Kl, K2 sind in Figur 4B durch eine ge¬ meinsame, akustisch zumindest teilweise durchlässige Koppel- schicht K realisiert. Durch die Anregung von lateralen Wel¬ lenmoden in der Koppelschicht K ist es möglich, die Koppel¬ systeme Kl und K2 in lateraler Richtung akustisch miteinander zu koppeln. Durch die Anregung von lateralen Wellenmoden kön¬ nen auch die nebeneinander, aber in verschiedenen Stapeln an¬ geordneten Resonatoren, z. B. RIl und R21 (und/oder R12 und R22) in lateraler Richtung akustisch miteinander gekoppelt sein.
Der eingagsseitige Resonator RIl, das Koppelsystem Kl und der ausgangsseitige Resonator R12 bilden einen ersten Resona¬ torstapel SCFl. Der eingagsseitige Resonator R21, das Koppel¬ system K2 und der ausgangsseitige Resonator R22 bilden einen zweiten Resonatorstapel SCF2. Die Resonatoren RIl und R12 (bzw. R21 und R22) sind über das Koppelsystem Kl (bzw. K2) in vertikaler Richtung akustisch miteinander gekoppelt.
In der Metallschicht ME3 ist die floatende elektrische Ver¬ bindung FE ausgebildet, die vorzugsweise eine durchgehende leitende Fläche darstellt. Mit der elektrischen Verbindung FE ist die elektrische Kopplung von Resonatorstapeln SCFl und SCF2 realisiert.
Das erste Kl und das zweite K2 Koppelsystem sind in Figuren 4A, 5A, 6 und 7 über die floatende elektrische Verbindung FE elektrisch miteinander gekoppelt .
Figur 5A zeigt das Ersatzschaltbild einer Variante der Schal¬ tung gemäß Figur 4A und Figur 5B die Realisierung dieser Schaltung.
Das erste elektroakustische System ist hier in zwei Stapel aufgeteilt, wobei das erste Koppelsystem Kl (bzw. das zweite Koppelsystem K2) zwei in verschiedenen Stapeln angeordnete Teile KIl und K12 (bzw. K21 und K22) aufweist. Die Teile KIl, K12 des ersten Koppelsystems Kl sind über eine floatende e- lektrische Verbindung FEl bzw. die Teile K21, K22 des zweiten Koppelsystems K2 über eine floatende elektrische Verbindung FE2 elektrisch miteinander verbunden. Die beiden floatenden elektrischen Verbindungen FEl, FE2 sind in der untersten Me¬ tallschicht MEl angeordnet.
Der erste Teil KIl des ersten Koppelsystems Kl und der Reso¬ nator RIl sind übereinander angeordnet und bilden einen ers¬ ten Stapel SCFl. Der zweite Teil K12 des ersten Koppelsystems Kl und der Resonator R12 sind übereinander angeordnet und bilden einen zweiten Stapel SCF2. Analog dazu ist der dritte Stapel aus dem Resonator R21 und dem darunter angeordneten ersten Teil K21 des zweiten Koppelsystems K2 sowie der vierte Stapel aus dem Resonator R22 und dem darunter angeordneten zweiten Teil K22 des zweiten KoppelSystems K2 gebildet.
Die Teile KIl, K12, K21, K22 des ersten bzw. zweiten Koppel¬ systems Kl, K2 weisen eine piezoelektrische Schicht auf und bilden jeweils zusammen mit den diese Schicht umgebenden E- lektroden einen Koppelresonator. Die Koppelresonatoren sind elektrisch miteinander verbunden.
In Figur 5C ist die Draufsicht auf die Metallschicht ME3 der Stapelanordnung gemäß Figur 5B gezeigt. In Figuren 5D und 5E ist die Draufsicht auf die Metallschichten ME2 und MEl der Stapelanordnung gemäß Figur 5B gezeigt .
In Figuren 4B und 5B kann zwischen dem Trägersubstrat TS und der untersten Metallschicht MEl der Resonatorstapel SCFj (j = 1 bis 4) ein akustischer Spiegel mit abwechselnd angeordneten Schichten einer niedrigen und einer hohen akustischen Impe¬ danz vorgesehen sein. Die Serienverschaltung der Eingangsresonatoren RIl und R21 ist in Figur 5B über eine in der MetallSchicht ME3 ausgebil¬ dete elektrische Verbindung realisiert, wobei die im Stapel innen liegenden Elektroden der genannten Resonatoren mitein¬ ander verbunden sind. Möglich ist es auch, bei der Serienver¬ schaltung der Resonatoren ihre außen liegenden Elektroden e- lektrisch miteinander zu verbinden und ihre innen liegenden Elektroden an die Anschlüsse Al, A2 des Eingangstores anzu¬ schließen.
Figur 6 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Verschaltung von zwei elektroakustischen Systemen. Das erste bzw. das zweite elektroakustische System entspricht z. B. dem Resonatorstapel SCFl bzw. SCF2 gemäß Figur 4B. In diesem Fall ist im Unter¬ schied zu Figur 4A die innen liegende, in der Metallschicht ME2 ausgebildete Elektrode des ersten Resonatorstapels an den ersten Anschluss Bl des Ausgangstores angeschlossen. Die äu¬ ßere (in Figur 4B unterste, in der Metallschicht MEl liegen¬ de) Elektrode des ersten Resonatorstapels ist mit einer innen liegenden, in der Metallschicht ME2 ausgebildeten, im zweiten Resonatorstapel angeordneten Elektrode leitend verbunden.
Die akustische Anregungsrichtung in den Eingangswandlern RIl, R21 ist in Figur 6 um 180° zueinander versetzt. Die akusti¬ sche Anregungsrichtung in den Ausgangswandlern R12, R22 er¬ folgt hier dagegen phasenrichtig. Falls die elektrische Ver¬ bindung zwischen RIl und R21 auf Masse Gl liegt, wird an den ausgangsseitigen Anschlüssen Bl und B2 die Signaldifferenz zwischen den auf Masse Gl bezogenen Anschlüssen Al und A2 ab¬ gegriffen.
Die Serienverschaltung der Resonatoren (in Fig. 6 der Aus¬ gangsresonatoren R12 und R22) über ihre in unterschiedlichen Metallschichten liegenden Elektroden, die in unterschiedli¬ chen Resonatorstapeln angeordnet bzw. den verschiedenen Sig¬ nalpfaden zugeordnet sind, dient zur Einstellung einer Pha¬ senbeziehung von z. B. 180° zwischen den Signalen, die in den Signalpfaden SPl und SP2 übertragen werden.
In einer Variante der in Figuren 4A, 6 und 7 gezeigten Aus¬ führungsbeispielen ist der Anschluss A2 des Eingangstores auf Masse Gl gelegt, wobei das Ausgangstor Bl, B2 symmetrisch be¬ trieben wird.
In Figur 7 ist eine Variante der Schaltung vorgestellt, bei der die Signalpfade SPl, SP2 ausgangsseitig z. B. parallel miteinander verschaltete Teilpfade aufweist. In einer Varian¬ te sind die Anschlüsse BIl und B21 an den ersten Anschluss Bl bzw. die Anschlüsse B12 und B22 an den zweiten Anschluss B2 des Ausgangstores angeschlossen.
In einer weiteren Variante ist der Anschluss BIl an den ers¬ ten Anschluss Bl bzw. der Anschluss B21 an den zweiten An¬ schluss B2 des Ausgangstores angeschlossen, wobei die An¬ schlüsse B12 und B22 vorzugsweise elektrisch miteinander ver¬ bunden sind. Alternativ kann der Anschluss B12 an den ersten Anschluss Bl bzw. der Anschluss B22 an den zweiten Anschluss B2 des Ausgangstores angeschlossen, wobei die Anschlüsse BIl und B21 elektrisch miteinander verbunden sind.
Bei dem in einer Variante symmetrisierten Eingangstor ist die elektrische Verbindung zwischen den Eingangsresonatoren RIl und R21 auf Masse Gl gelegt. Bei im Gleichtakt hintereinander geschalteten Ausgangsresonatoren R12, R22 wird ausgangsseitig ein Differenzsignal gebildet, das zu der Differenz der Ein¬ gangssignale proportional ist. Die in den Figuren 4A, 6 und 7 vorgestellten Verschaltungs- möglichkeiten können durch die allgemeine Anordnung gemäß Fi¬ gur 8 zusammengefasst werden.
In Figur 8 ist ein erster Zweig Zl mit einem darin angeordne¬ ten ersten elektroakustischen System und ein zweiter Zweig Z2 mit einem darin angeordneten zweiten elektroakustischen Sys¬ tem gezeigt. All und Al2 sind Anschlüsse des ersten Systems, die an die Elektroden des eingangsseitigen Resonators RIl an¬ geschlossen sind. BIl und B12 sind Anschlüsse des ersten Sys¬ tems, die an die Elektroden des ausgangsseitigen Resonators R12 angeschlossen sind. A21 und A22 sind Anschlüsse des zwei¬ ten Systems, die an die Elektroden des eingangsseitigen Reso¬ nators R21 angeschlossen sind. B21 und B22 sind Anschlüsse des zweiten Systems, die an die Elektroden des ausgangsseiti¬ gen Resonators R22 angeschlossen sind.
Die Anschlüsse Aij (i, j = 1, 2) sind elektrisch miteinander verschaltet und an ein Eingangstor angeschlossen. Die An¬ schlüsse Bij sind elektrisch miteinander verschaltet und an ein Ausgangstor angeschlossen. Mit Aij , Bij (j = 1) sind vor¬ zugsweise die Anschlüsse bezeichnet, die mit einer im Resona¬ torstapel außen liegenden Elektrode leitend verbunden sind. Mit Aij , Bij (j = 2) sind dabei die Anschlüsse bezeichnet, die mit einer im Resonatorstapel innen liegenden Elektrode leitend verbunden sind. Es besteht grundsätzlich die Möglich¬ keit, die außen und/oder innen liegenden Elektroden an das entsprechende elektrische Tor anzuschließen.
Vorzugsweise ist der Anschluss 11 an den ersten Anschluss Al des Eingangstores und der Anschluss B21 an den zweiten An¬ schluss B2 des Ausgangstores angeschlossen. Der Anschluss A21 ist vorzugsweise an den zweiten Anschluss A2 des Eingangstores angeschlossen. Die Anschlüsse Al2 und A22 können elektrisch miteinander verbunden sein. Diese e- lektrische Verbindung kann in einer Variante (vgl. Fig. β) floatend sein. Diese elektrische Verbindung kann in einer weiteren Variante (vgl. Fig. 7) an ein erstes Bezugspotential angeschlossen sein. In diesem Fall sind die Eingangsresonato¬ ren RIl, R21 der beiden elektroakustischen Systeme in Serie miteinander verbunden, wobei die Serienschaltung an das Ein¬ gangstor (All = Al, A21 = A2) angeschlossen ist.
Der Anschluss BIl ist in einer Variante an den ersten An¬ schluss Bl des Ausgangstores angeschlossen. Dabei können die Anschlüsse B12 und B22 elektrisch miteinander verbunden und ggf. an ein weiteres Bezugspotential angeschlossen sein. In diesem Fall sind die Ausgangsresonatoren R12, R22 der beiden elektroakustischen Systeme in Serie miteinander verbunden, wobei die Serienschaltung an das Ausgangstor (BIl = Bl, B21 = B2) angeschlossen ist.
Möglich ist es auch, den Anschluss B12 an ein zweites Bezugs¬ potential und den Anschluss B22 an ein drittes Bezugspotenti¬ al anzuschließen (vgl. Fig. 4A) .
Möglich ist es auch, einerseits die Anschlüsse All und A21 miteinander sowie mit dem ersten Anschluss Al des Eingangsto¬ res und andererseits die Anschlüsse A12 und A22 miteinander sowie mit dem zweiten Anschluss A2 des Eingangstores zu ver¬ binden (All, A21 = Al; A12 , A22 = A2) . In diesem Fall sind die Eingangsresonatoren RIl, R21 der beiden elektroakusti¬ schen Systeme parallel miteinander verschaltet, wobei die Pa- rallelschaltung an das Eingangstor (Al, A2) angeschlossen ist.
In einer Variante sind einerseits die Anschlüsse BIl und B21 miteinander sowie mit dem ersten Anschluss Bl des Ausgangsto¬ res und andererseits die Anschlüsse B12 und B22 miteinander sowie mit dem zweiten Anschluss B2 des Ausgangstores verbun¬ den (BIl, B21 = Bl; B12 , B22 = B2) . In diesem Fall sind die Ausgangsresonatoren R12, R22 der beiden elektroakustisehen Systeme parallel miteinander verschaltet, wobei die Parallel¬ schaltung an das Ausgangstor (Bl, B2) angeschlossen ist.
Der Eingangstor kann in einer Variante als Ausgangstor bzw. der Ausgangstor als Eingangstor betrieben werden.
Bei einer Impedanztransformation um den Faktor 4 bzw. 1/4 werden zwei Eingangsresonatoren RIl, R21 in Serie und zwei Ausgangresonatoren R12 , R22 parallel miteinander verschaltet, oder umgekehrt.
In Figur 9 sind drei Zweige Zl, Z2, Z3 mit jeweils einem e- lektroakustischen System gezeigt. Der dritte Zweig Z3 weist die Anschlüsse A31, A32, B31, B32 und zwei durch das dritte Koppelsystem K3 galvanisch voneinander entkoppelte Resonato¬ ren R31, R32 auf.
Zwei Eingangsresonatoren oder alle Eingangsresonatoren RjI (j=l, 2, 3) können parallel oder in Serie verschaltet und zwischen den Anschlüssen des Eingangstores angeordnet sein. Zwei Ausgangsresonatoren oder alle Ausgangsresonatoren Rj2 (j=l, 2, 3) können parallel oder in Serie verschaltet und zwischen den Anschlüssen des Ausgangstores angeordnet sein. Zur Erzielung einer Impedanztransformation ist es vorteil- haft, in Figuren 9 und 10 alle Eingangsresonatoren seriell oder antiseriell und alle Ausgangsresonatoren parallel oder antiparallel zu verschalten.
Bei drei und mehr Zweigen kann die Kombination einer Serien- und einer Parallelschaltung der derselben Seite zugeordneten Resonatoren insbesondere zu einer ungeradzahligen Impedanz¬ transformation eingesetzt werden.
Bei der Serienschaltung aller Eingangsresonatoren ist bei¬ spielsweise der Anschluss All an den ersten Anschluss Al des Eingangstores und der Anschluss A31 an den zweiten Anschluss A2 des Eingangstores angeschlossen. Der Anschluss Al2 ist in einer Variante an den Anschluss A22 bzw. der Anschluss A21 an den Anschluss A32 angeschlossen. Möglich ist aber auch, zwei Eingangsresonatoren, z. B. die Resonatoren RIl und R21 in Se¬ rie miteinander zu verschalten (All = Al, A21 = A2) , wobei der dritte Eingangsresonator (Resonator R31) entweder paral¬ lel zu einem der Resonatoren RIl, R21 (z. B. A31 = A21, A32 = A22) oder parallel zur Serienschaltung der Resonatoren RIl und R21 (A31 = Al, A32 = A2) geschaltet ist.
Mindestens zwei, in einer Variante alle Ausgangsresonatoren können miteinander ebenfalls beliebig verschaltet sein. Die Beschreibung der Verschaltung von Eingangsresonatoren gilt auch für Ausgangsresonatoren.
In Figur 10 sind vier Zweige Zl bis Z4 mit jeweils einem e- lektroakustischen System gezeigt. Der vierte Zweig Z4 weist die Anschlüsse A41, A42, B41, B42 und zwei durch das vierte Koppelsystem K4 galvanisch voneinander entkoppelte Resonato¬ ren R41, R42 auf. Es ist möglich, alle Eingangsresonatoren RjI und/oder Aus¬ gangsresonatoren Rj2 in Serie miteinander zu verschalten. Möglich ist es auch, alle Eingangsresonatoren RjI und/oder Ausgangsresonatoren Rj2 parallel miteinander zu verschalten.
Alternativ ist es möglich, zwei Resonatoren, z. B. Eingangs¬ resonatoren (z. B. einerseits RIl und R21 und andererseits R31 und R41) in Serie miteinander zu verbinden und die Se¬ rienschaltungen parallel miteinander zu verschalten. Grund¬ sätzlich sind beliebige Kombinationen von Serien- und Paral¬ lelschaltungen möglich, wobei stets die Eingangsresonatoren von den Ausgangsresonatoren durch die akustischen Koppelsys¬ teme Kj (j = l bis 4) galvanisch entkoppelt sind.
Bisher war in den Figuren 8 bis 10 die elektrische Verschal- tung von als Signalpfade ausgebildeten Zweigen beschrieben. Möglich ist aber auch, die elektroakustischen Systeme in Querzweigen anzuordnen und die Resonatoren - einerseits die Resonatoren RjI bzw. andererseits die Resonatoren Rj2 - wie beschrieben elektrisch miteinander zu verbinden.
Eine Schaltung gemäß Erfindung kann auch mehr als vier elekt- roakustisch miteinander verkoppelte Zweige aufweisen. Es ist möglich, die in verschiedenen Zweigen angeordneten elektro¬ akustischen Systeme z. B. durch die Koppelsysteme Kj akus¬ tisch miteinander zu koppeln. Möglich ist es auch, die in verschiedenen elektroakustischen Systemen befindlichen Reso¬ natoren durch eine weitere akustische Kopplung akustisch mit¬ einander zu verkoppeln. Dabei kann es sich um eine laterale akustische Kopplung von zwei nebeneinander angeordneten und dabei in verschiedenen Resonatorstapeln angeordneten Resona¬ toren handeln. In Figuren 11 bis 20 sind verschiedene Varianten zur Beschal- tung von gekoppelten Resonatoren vorgestellt. Dabei ist der jeweilige Eingangsresonator mit dem vorzugsweise in demselben Stapel angeordneten Ausgangsresonator akustisch gekoppelt, vgl. Figur 8.
Der Eingang (bzw. Ausgang) ist in allen Ausführungen bei ei¬ nem symmetrisch betriebenen Eingangstor (bzw. Ausgangstor) vorzugsweise symmetrisiert, d. h. die elektrische Verbindung zwischen den hintereinander geschalteten Eingangsresonatoren RIl, R21 (bzw. Ausgangsresonatoren R12, R22) ist auf Masse gelegt. Bei dem unsymmetrisch betriebenen Eingangstor (bzw. Ausgangstor) ist der zweite Anschluss A2 , B2 des entsprechen¬ den Tores auf Masse (Gl bzw. G2) gelegt. In einer bevorzugten Variante ist die Eingangsseite auf die erste Masse Gl und die Ausgangsseite auf die zweite Masse G2 bezogen. Die zweite Masse G2 ist vorzugsweise von der ersten Masse Gl isoliert. Möglich ist aber auch, dass die erste und die zweite Masse elektrisch miteinander verbunden sind (G2 = Gl) . Die optiona¬ le Verbindung zur Masse ist in den Figuren 11 bis 20 mit ge¬ strichelten Pfeilen gezeigt.
Es ist möglich, beide Tore symmetrisch zu betreiben. Es ist auch möglich, beide Tore unsymmetrisch zu betreiben. Durch zwei miteinander verschaltete Resonatorstapel kann alternativ ein Balun realisiert werden, wobei eines der Tore symmetrisch und das übrige Tor unsymmetrisch betrieben wird. Durch zwei miteinander verschaltete Resonatorstapel kann ferner ein Im¬ pedanzwandler und/oder eine spannungsdifferenzbildende Schal¬ tung realisiert werden. Ferner ist es möglich, eine Auftei¬ lung eines Signals in zwei Teilsignale vorzunehmen (Signal¬ splitter) . Die inverse Verschaltung von Eingangsresonatoren, wobei die elektrische Anregung in diesen Resonatoren gegenüber den in den Figuren gezeigten Ausführungen um 180° gedreht ist, ist in allen Varianten möglich. Dies gilt auch für Ausgangsreso¬ natoren. Die Inversion kann auf einer Seite - entweder der Eingangsseite oder der Ausgangsseite - vorgesehen sein. Die inverse Verschaltung kann aber auch beidseitig vorgesehen sein.
In Figuren 11 bis 13B ist jeweils eine Resonatoranordnung ge¬ zeigt, bei der die Eingangsresonatoren RIl, R21 seriell, also im Gleichtakt hintereinander geschaltet sind.
Die Ausgangsresonatoren R12, R22 sind in Figur 11 im Gleich¬ takt parallel zueinander geschaltet, wobei die Ausgangsimpe¬ danz Z0Ut ein Viertel der EingangsImpedanz Zin beträgt. Weite¬ re Resonatoranordnungen, die eine Impedanzwandlung realisie¬ ren, sind in Figuren 13A, 13B, 15, 16, 18 und 20 vorgestellt.
Die Ausgangsresonatoren R12, R22 können auch wie in Figur 12A oder 12B seriell verschaltet sein, wobei gilt Zout = Zin. In Figur 12B ist die Ausgangsseite invers verschaltet, wobei die elektrische Anregung in den im jeweiligen Signalpfad angeord¬ neten Resonatoren RIl und R12 (bzw. R21 und R22) in den zu¬ einander entgegengesetzten Richtungen erfolgt.
Die Ausgangsresonatoren R12, R22 sind in Figur 13A antiparal¬ lel und in Figur 13B antiseriell verschaltet. In Figur 13B liegt an den Anschlüssen Bl und B2 gleiches Potential an, wenn die elektrische Verbindung zwischen den Ausgangsresona¬ toren R12 und R22 auf Masse G2 liegt. Somit kann ein Ein¬ gangssignal auf zwei Ausgänge mit gleicher Polarität aufge¬ teilt werden. In Figuren 14 bis 16 ist jeweils eine Resonatoranordnung ge¬ zeigt, bei der die Eingangsresonatoren RIl, R21 im Gleichtakt parallel verschaltet sind.
In Figur 14 sind die Ausgangsresonatoren R12, R22 im Gleich¬ takt parallel verschaltet. In Figur 15 sind die Ausgangsreso¬ natoren R12, R22 im Gleichtakt seriell und in Figur 16 anti¬ seriell verschaltet, wobei gilt Zout « 4 Zin.
In Figuren 17 bis 20 ist jeweils eine Resonatoranordnung ge¬ zeigt, bei der die Eingangsresonatoren im Gegentakt seriell verschaltet sind. In Figur 17 sind auch die Ausgangsresonato¬ ren im Gegentakt seriell verschaltet. In Figur 18 sind die Ausgangsresonatoren antiparallel verschaltet. In Figur 19 sind die Ausgangsresonatoren im Gleichtakt seriell verschal¬ tet. An beiden ausgangsseitigen Anschlüssen Bl und B2 können identische, vorzugsweise gleichphasige, auf die Masse G2 be¬ zogene Signale anliegen, wobei ausgangsseitig die Aufspaltung des an die eingangsseitigen Anschlüsse Al und A2 angelegten Signals erfolgt. Der auf Masse G2 bezogene Anschluss Bl defi¬ niert ein erstes und der auf Masse G2 bezogene Anschluss B2 ein zweites Ausgangstor. Die elektrische Verbindung zwischen den ausgangsseitigen Resonatoren R12, R22 liegt dann auf Mas¬ se G2. In Figur 20 sind die Ausgangsresonatoren im Gleichtakt parallel verschaltet.
In einer Variante der Erfindung ist es vorgesehen, dass sich die Bezugszeichen Al, A2, Bl, B2 jeweils auf einen Anschluss eines auf die eigene Masse bezogenen Tores beziehen. Dabei sind die Anschlüsse Al und A2 zwei verschiedenen Eingangsto¬ ren bzw. die Anschlüsse Bl und B2 zwei verschiedenen Aus¬ gangstoren zugeordnet . In einer Variante ist in Figur 17 der Anschluss Al einem auf die erste Masse bezogenen ersten Eingangstor und der An¬ schluss A2 einem auf die zweite Masse bezogenen zweiten Ein¬ gangstor zugeordnet. Die elektrische Verbindung zwischen den hintereinander geschalteten Eingangsresonatoren ist auf eine dritte Masse bezogen. Die elektrische Verbindung zwischen den hintereinander geschalteten Ausgangsresonatoren ist floatend. Dabei wird am Ausgangstor eine Spannung gebildet, die zu der Differenzspannung zwischen den beiden Eingangstoren proporti¬ onal ist.
Die Schaltung gemäß Erfindung kann auch mit geführten akusti¬ schen Volumenwellen (GBAW = Guided BuIk Acoustic Wave) arbei¬ ten, die sich in einer piezoelektrischen Schicht in lateraler Richtung ausbreiten.
In Figur 21A ist die Realisierung einer mit GBAW arbeitenden Schaltung gezeigt. Ein Resonator, der dem Resonator RIl in Figuren 4A, 4B, 5A, 5B, 6 und 7 entspricht, ist durch einen in der Metallschicht ME2 ausgebildeten Wandler WIl und die darunter liegende piezoelektrische Schicht PSl gebildet . Ein z. B. in Figur 2IB gezeigter Wandler weist ineinander grei¬ fende kammartige Elektroden A und B. Die Wellenausbreitungs- richtung (in Figuren IIA bis 13 die x-Achse) wird als die longitudinale Richtung und die zu ihr senkrechte laterale Richtung als die transversale Richtung bezeichnet.
Ein Resonator, der dem Resonator R12 entspricht, ist durch einen in der Metallschicht MEl ausgebildeten Wandler W12 und die darüber liegende piezoelektrische Schicht PSl gebildet. Der Wandler W12, die piezoelektrische Schicht PSl und der Wandler WIl bilden zusammen einen ersten Resonatorstapel SCFl.
In Figur 22 ist eine Variante gezeigt, bei der zwei Resona¬ torstapel SCFl und SCF2 in longitudinaler Richtung nebenein¬ ander angeordnet sind. Möglich ist es auch, die Resonatorsta¬ pel in transversaler Richtung nebeneinander anzuordnen.
Der dem Resonator R21 entsprechende Resonator ist hier durch einen Wandler W21 und die darüber liegende piezoelektrische Schicht PSl gebildet. Der dem Resonator R22 entsprechende Re¬ sonator ist durch einen Wandler W22 und die darunter liegende piezoelektrische Schicht PSl gebildet. Der Wandler W21, die piezoelektrische Schicht PSl und der Wandler W22 bilden zu¬ sammen den zweiten Resonatorstapel SCF2.
Die dem ersten Zweig zugeordneten, den Wandler WIl bzw. W12 umfassenden Resonatoren (sowie die dem zweiten Zweig zugeord¬ neten, den Wandler W21 bzw. W22 umfassenden Resonatoren) sind über die piezoelektrische Schicht PSl in vertikaler Richtung akustisch miteinander gekoppelt. Die Richtung der akustischen Kopplung ist in Figuren IIA, 12 und 13 mit Pfeilen gezeigt.
Der zwischen den Wandlern WIl und W12 angeordnete Teil der piezoelektrischen Schicht PSl dient als das erste Koppelsys¬ tem Kl. Der zwischen den Wandlern W21 und W22 angeordnete Teil der piezoelektrischen Schicht PSl dient als das zweite KoppelSystem K2.
Die Koppelsysteme Kl und K2 von zwei wie in Figur 22 in lon¬ gitudinaler Richtung nebeneinander angeordneten Resonatorsta¬ peln SCFl, SCF2 können durch eine longitudinale akustische Wellenmode akustisch miteinander gekoppelt sein. Bei in transversaler Richtung nebeneinander angeordneten Resonator¬ stapeln SCFl, SCF2 können die Koppelsysteme Kl und K2 durch eine transversale akustische Wellenmode in transversaler Richtung akustisch miteinander gekoppelt sein.
In Figur 23 ist ein weiterer mit GBAW arbeitender Resona¬ torstapel im Querschnitt gezeigt. Im Unterschied zu Figur 21A sind hier zwischen den strukturierten Metallschichten MEl und ME2 zwei piezoelektrische Schichten PSl und PS2 anstatt nur einer piezoelektrischen Schicht vorgesehen. Die piezoelektri¬ schen Schichten PSl und PS2 sind durch eine dritte Metall- Schicht ME3 , in der eine durchgehende Massefläche ausgebil¬ det, voneinander getrennt. Die piezoelektrischen Schichten PSl, PS2 und die dazwischen angeordnete Massefläche bilden zusammen ein Koppelsystem.
Die zwischen den Wandlern WIl und W12 angeordnete Massefläche kann, muss aber nicht mit einem Bezugspotential Gl elektrisch verbunden sein.
Die Erfindung ist anhand nur weniger Ausführungsbeispiele vorgestellt, ist aber auf diese nicht beschränkt. Die in ver¬ schiedenen Resonatorstapeln angeordneten eingangsseitigen (bzw. ausgangsseitigen) Resonatoren können durch eine akusti¬ sche Mode akustisch miteinander gekoppelt sein, die sich quer zu der Anregungsrichtung (bei Volumenwellen vertikalen Rich¬ tung) ausbreitet. Die in demselben Resonatorstapel angeordne¬ ten eingangsseitigen (bzw. ausgangsseitigen) Resonatoren kön¬ nen durch eine gemeinsame Elektrode elektrisch miteinander gekoppelt sein.
Die miteinander verschalteten Eingangsresonatoren können z. B. durch laterale akustische Moden akustisch miteinander ge- koppelt sein. Dies gilt auch für die Ausgangsresonatoren. Bei GBAW-Ausführungen können die Wandler der akustisch miteinan¬ der zu koppelnden Resonatoren in einer Metallisierungsebene ausgebildet sein, wobei die Resonatoren (anstelle der verti¬ kalen akustischen Kopplung) in lateraler Richtung akustisch miteinander gekoppelt sind. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Koppelsystem einen Verbund aus der piezoelektrischen Schicht und einer darunter liegenden durchgehenden Masseflä¬ che darstellt, wobei die Massefläche unterhalb der beiden Wandler angeordnet ist. Zur elektrischen Verkopplung von Re¬ sonatoren oder Resonatorgruppen der Eingangsseite (bzw. der Ausgangsseite) kann eine floatende elektrische Verbindung be¬ nutzt werden.
Beliebige Kombinationen von ein- und ausgangsseitigen Serien- und/oder Parallelschaltungen sind möglich (betrifft Gleich- und Gegentaktschaltungen) .
Das Koppelsystem kann durch die Einstellung seiner Dicke zur Einstellung einer bestimmten Phasenverschiebung zwischen den gekoppelten Resonatoren benutzt werden, welche z. B. der Un¬ terdrückung von Oberwellen dienen kann.
Je Seite kann eine gerade Anzahl von Resonatoren verwendet werden. Je Seite kann auch eine ungerade Anzahl von Resonato¬ ren verwendet werden.
Bei drei und mehr Zweigen kann die Kombination einer Serien- und einer Parallelschaltung der derselben Seite zugeordneten Resonatoren eingesetzt werden.
In Figuren 8 bis 10 können die ein- bzw. ausgangsseitigen Re¬ sonatoren jeweils an ein eigenes Ein- bzw. Ausgangstor ange- schlossen sein. Die Resonatoren können so verschaltet sein, dass die Anzahl der Eingangstore der Anzahl der Ausgangstore ungleich ist. Ein Resonator kann prinzipiell zwischen den An¬ schlüssen von zwei verschiedenen Toren geschaltet sein.
Bezugszeichenliste
1 erste Teilschaltung (EingangsSchaltung)
2 zweite Teilschaltung (AusgangsSchaltung) FE, FE" floatende elektrische Verbindung RIl erster Resonator
R12 zweiter Resonator
R21 dritter Resonator
R22 vierter Resonator
K KoppeIschicht
Kl erstes Koppelsystem
K2 zweites Koppelsystem
KIl, K12 Teilstruktur des ersten Koppelsystems Kl
K21, K22 Teilstruktur des zweiten Koppelsystems K2
K3, K4 KoppelSysteme
Al, A2 Anschlüsse des ersten Tores
Bl, B2 Anschlüsse des zweiten Tores
AjI erster Anschluss des j. Zweiges, j= 1 bis 4
Aj2 zweiter Anschluss des j . Zweiges, j= 1 bis 4
BjI erster Anschluss des j. Zweiges, j= 1 bis 4
Bj2 zweiter Anschluss des j. Zweiges, j= 1 bis 4
Gj j. Bezugspotential, j = 1 bis 3
MEj j. Metalllage, j=l bis 4
SPl erster Signalpfad
SP2 zweiter Signalpfad
SCFj j. Resonatorstapel, j = 1 bis 4
Zl erster Zweig
Z2 zweiter Zweig

Claims

Patentansprüche
1. Mit akustischen Volumenwellen arbeitende Schaltung mit einem in einem ersten Zweig (Zl) angeordneten ersten elektroakustischen System und einem in einem zweiten Zweig (Z2) angeordneten zweiten elektroakustischen System, wobei das erste elektroakustische System einen ersten Re¬ sonator (RH) und einen zweiten Resonator (R12) aufweist, die im ersten Zweig hintereinander geschaltet und mittels eines dazwischen angeordneten ersten Koppelsystems (Kl) galvanisch voneinander getrennt und akustisch miteinander gekoppelt sind, wobei das zweite elektroakustische System einen ersten Re¬ sonator (R21) und einen zweiten Resonator (R22) aufweist, die hintereinander geschaltet und mittels eines dazwischen angeordneten zweiten Koppelsystems (K2) galvanisch vonein¬ ander getrennt und akustisch miteinander gekoppelt sind, wobei das erste und das zweite elektroakustische System a- kustisch über das erste und das zweite Koppelsystem (Kl, K2) und/oder elektrisch miteinander gekoppelt sind.
2. Schaltung nach Anspruch 2, wobei erstes und zweites Koppelsystem (Kl, K2) elektrisch miteinander gekoppelt sind.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, mit einem ersten und einem zweiten elektrischen Tor, wobei mindestens eines der Tore symmetrisch beschaltet ist, mit einem ersten Signalpfad (SPl) , der zwischen den ersten Anschlüssen (Al, Bl) des ersten und des zweiten Tores an¬ geordnet ist, mit einem zweiten Signalpfad (SP2) , der zwischen den zwei¬ ten Anschlüssen (A2, B2) des ersten und des zweiten Tores angeordnet ist, wobei der erste Zweig (Zl) dem ersten Signalpfad (SPl) und der zweite Zweig (Z2) dem zweiten Signalpfad (SP2) ent¬ spricht.
4. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, mit einem ersten und einem zweiten elektrischen Tor, wobei mindestens eines der Tore symmetrisch beschaltet ist, mit einem ersten Signalpfad (SPl) , der zwischen den ersten Anschlüssen (Al, Bl) des ersten und des zweiten Tores an¬ geordnet ist, mit einem zweiten Signalpfad (SP2) , der zwischen den zwei¬ ten Anschlüssen (A2, B2) des ersten und des zweiten Tores angeordnet ist, wobei der erste Zweig (Zl) einem den ersten und den zwei¬ ten Signalpfad (SPl, SP2) verbindenden ersten Querzweig und der zweite Zweig (Z2) einem parallel zum ersten Quer¬ zweig geschalteten zweiten Querzweig entspricht.
5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei erstes und zweites Koppelsystem (Kl, K2) über eine floatende elektrische Verbindung (FE) elektrisch miteinan¬ der verbunden sind.
6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei erstes und zweites Koppelsystem (Kl, K2) kapazitiv oder induktiv aneinander gekoppelt sind.
7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei erstes und zweites Koppelsystem (Kl, K2) über eine an ein erstes Bezugspotential (Gl) angeschlossene elektri¬ sche Verbindung (E) elektrisch miteinander verbunden sind.
8. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die ersten Resonatoren (RIl, R21) des ersten und des zweiten elektroakustischen Systems elektrisch in Serie verschaltet sind.
9. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die zweiten Resonatoren (R12, R22) des ersten und des zweiten elektroakustischen Systems elektrisch in Serie verschaltet sind.
10. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und 9, wobei die ersten Resonatoren (RIl, R21) des ersten und des zweiten elektroakustischen Systems elektrisch parallel verschaltet sind.
11. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und 10, wobei die zweiten Resonatoren (R12, R22) des ersten und des zweiten elektroakustischen Systems elektrisch parallel verschaltet sind.
12. Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, wobei der zweite Anschluss (A2) des ersten Tores elekt¬ risch mit einem ersten Bezugspotential (Gl) verbunden ist.
13. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der erste Resonator (RH) , das erste Koppelsystem (Kl) und der zweite Resonator (R12) des ersten elektro¬ akustischen Systems übereinander in einem ersten Resona¬ torstapel (SCFl) angeordnet sind, wobei der erste Resonator (R21) , das zweite Koppelsystem (K2) und der zweite Resonator (R22) des zweiten elektro¬ akustischen Systems übereinander im einem zweiten Resona- torstapel (SCF2) angeordnet sind.
14. Schaltung nach Anspruch 13, wobei der erste und der zweite Resonatorstapel (SCFl, SCF2) elektrisch miteinander verbunden sind.
15. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das erste Koppelsystem (Kl) eine erste (KU) und ei¬ ne zweite (K12) Teilstruktur aufweist, wobei der erste Resonator (RH) des ersten elektroakusti- schen Systems und die erste Teilstruktur (KU) des ersten Koppelsystems (Kl) übereinander angeordnet sind und einen ersten Resonatorstapel (SCFl) bilden, wobei der zweite Resonator (R12) des ersten elektroakusti- schen Systems und die zweite Teilstruktur (K12) des ersten Koppelsystems (Kl) übereinander angeordnet sind und einen zweiten Resonatorstapel (SCF2) bilden, wobei die erste und die zweite Teilstruktur (KIl, K12) des ersten Koppelsystems (Kl) elektrisch über eine weitere e- lektrische Verbindung (FEl) miteinander verbunden sind.
16. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das zweite Koppelsystem (K2) eine erste (K21) und eine zweite (K22) Teilstruktur aufweist, wobei der erste Resonator (R21) des zweiten elektroakusti- schen Systems und die erste Teilstruktur (K21) des zweiten
Koppelsystems (K2) übereinander angeordnet sind und einen dritten Resonatorstapel (SCF3) bilden, wobei der zweite Resonator (R22) des zweiten elektroakus- tischen Systems und die zweite Teilstruktur (K22) des zweiten Koppelsystems (K2) übereinander angeordnet sind und einen vierten Resonatorstapel (SCF4) bilden, wobei die erste und die zweite Teilstruktur (K21, K22) des zweiten KoppelSystems (K2) elektrisch über eine weitere e- lektrische Verbindung (FE2) miteinander verbunden sind.
17. Schaltung nach Anspruch 15 oder 16, wobei die erste und die zweite Teilstruktur (KIl, K12) des ersten Koppelsystems (Kl) kapazitiv oder induktiv aneinan¬ der gekoppelt sind.
18. Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 17, wobei der zweite Resonator (R12) des ersten elektroakusti- schen Systems zwischen dem ersten Anschluss (Bl) des zwei¬ ten Tores und einem zweiten Bezugspotential (G2) angeord¬ net ist, wobei der zweite Resonator (R22) des zweiten elektroakus- tischen Systems zwischen dem zweiten Anschluss (B2) des zweiten Tores und einem dritten Bezugspotential (G3) ange¬ ordnet ist .
19. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, mit mehr als zwei elektroakustischen Systemen, die jeweils in einem Zweig (Zl, Z2, Z3, Z4) angeordnet sind, wobei jedes elektroakustische System zwei im jeweiligen Zweig hintereinander geschaltete Resonatoren (RIl, R12; R21, R22; R31, R32; R41, R42) aufweist, die mittels eines dazwischen angeordneten Koppelsystems (Kl, K2, K3, K4) galvanisch voneinander getrennt und akustisch miteinander gekoppelt sind, wobei die elektroakustischen Systeme akustisch über ihre Koppelsysteme (Kl, K2) und/oder elektrisch miteinander ge¬ koppelt sind.
20. Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 19, wobei sich die Impedanz des ersten Tores von der Impedanz des zweiten Tores um Faktor zwei oder mehr unterscheidet.
21. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, mit einem ersten und einem zweiten elektrischen Tor, wobei mindestens eines der Tore symmetrisch beschaltet ist, mit einem ersten Signalpfad (SPl) , der zwischen den ersten Anschlüssen (Al, Bl) des ersten und des zweiten Tores an¬ geordnet ist, mit einem zweiten Signalpfad (SP2) , der zwischen den zwei¬ ten Anschlüssen (A2, B2) des ersten und des zweiten Tores angeordnet ist, wobei der erste Zweig (Zl) dem ersten Signalpfad (SPl) entspricht, wobei der zweite Zweig (Z2) einem den ersten und den zwei¬ ten Signalpfad (SPl, SP2) verbindenden ersten Querzweig entspricht .
22. Bauelement mit der Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, bei dem die Resonatoren (RIl, R12, R21, R22) des jeweili¬ gen elektroakustischen Systems mit geführten Volumenwellen arbeiten, wobei jeder Resonator einen Wandler (WIl, W12, W21, W22) und eine darunter oder darüber angeordnete piezoelektri¬ sche Schicht (PSl, PS2) umfasst, wobei die piezoelektrische Schicht (PSl) als erstes und zweites Koppelsystem (Kl, K2) dient.
23. Bauelement nach Anspruch 22, bei dem die akustisch miteinander gekoppelten Resonatoren desselben elektroakustischen Systems übereinander angeord¬ net und in vertikaler Richtung akustisch miteinander ge- koppelt sind.
24. Bauelement nach Anspruch 22, bei dem die akustisch miteinander gekoppelten Resonatoren desselben elektroakustischen Systems in longitudinaler Richtung nebeneinander angeordnet und in dieser Richtung akustisch miteinander gekoppelt sind.
25. Bauelement nach Anspruch 22, bei dem die akustisch miteinander gekoppelten Resonatoren desselben elektroakustischen Systems in transversaler Richtung nebeneinander angeordnet und in dieser Richtung akustisch miteinander gekoppelt sind.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101911486A (zh) * 2008-01-15 2010-12-08 原子能与替代能源委员会 用于射频信号的功率放大器滤波器
US7956705B2 (en) 2004-10-11 2011-06-07 Epcos Ag Circuit working with acoustic volume waves and component connected to the circuit
US8471652B2 (en) 2004-10-11 2013-06-25 Epcos Ag Component that operates using acoustic waves and method for producing said component

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006039515B4 (de) * 2006-08-23 2012-02-16 Epcos Ag Drehbewegungssensor mit turmartigen Schwingstrukturen
FR2905208B1 (fr) * 2006-08-28 2008-12-19 St Microelectronics Sa Filtre a resonateurs a ondes de lamb couples.
DE102006048879B4 (de) * 2006-10-16 2018-02-01 Snaptrack, Inc. Elektroakustisches Bauelement
US8531083B2 (en) * 2008-02-25 2013-09-10 Resonance Semiconductor Corporation Devices having a tunable acoustic path length and methods for making same
EP2377244A4 (de) * 2008-12-17 2013-09-18 Sand 9 Inc Mechanische resonanzvorrichtungen mit mehreren öffnungen und verwandte verfahren
US8373519B2 (en) * 2009-01-26 2013-02-12 Resonance Semiconductor Corporation Switchable power combiner
FR2954014B1 (fr) * 2009-12-11 2012-08-24 St Microelectronics Tours Sas Dispositif d'isolation galvanique
US8736388B2 (en) 2009-12-23 2014-05-27 Sand 9, Inc. Oscillators having arbitrary frequencies and related systems and methods
US9083300B2 (en) * 2010-09-01 2015-07-14 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Electromechanical systems piezoelectric contour mode differential resonators and filters
US8610518B1 (en) * 2011-05-18 2013-12-17 Triquint Semiconductor, Inc. Elastic guided wave coupling resonator filter and associated manufacturing
US8798561B2 (en) * 2011-09-08 2014-08-05 Alcatel Lucent Radio-frequency circuit having a transcoupling element
US8649744B2 (en) 2011-09-08 2014-02-11 Alcatel Lucent Radio-frequency transmitter, such as for broadcasting and cellular base stations
DE102013100286B3 (de) * 2013-01-11 2014-06-05 Epcos Ag Breitbandiges Filter in Abzweigtechnik
US10333494B2 (en) 2014-12-24 2019-06-25 Qorvo Us, Inc. Simplified acoustic RF resonator parallel capacitance compensation
US20160191015A1 (en) * 2014-12-27 2016-06-30 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Split current bulk acoustic wave (baw) resonators
US10581156B2 (en) 2016-05-04 2020-03-03 Qorvo Us, Inc. Compensation circuit to mitigate antenna-to-antenna coupling
US10581403B2 (en) 2016-07-11 2020-03-03 Qorvo Us, Inc. Device having a titanium-alloyed surface
US11050412B2 (en) * 2016-09-09 2021-06-29 Qorvo Us, Inc. Acoustic filter using acoustic coupling
US10367470B2 (en) 2016-10-19 2019-07-30 Qorvo Us, Inc. Wafer-level-packaged BAW devices with surface mount connection structures
US11165413B2 (en) 2017-01-30 2021-11-02 Qorvo Us, Inc. Coupled resonator structure
US11165412B2 (en) 2017-01-30 2021-11-02 Qorvo Us, Inc. Zero-output coupled resonator filter and related radio frequency filter circuit
US10873318B2 (en) 2017-06-08 2020-12-22 Qorvo Us, Inc. Filter circuits having acoustic wave resonators in a transversal configuration
US10361676B2 (en) 2017-09-29 2019-07-23 Qorvo Us, Inc. Baw filter structure with internal electrostatic shielding
US11152913B2 (en) 2018-03-28 2021-10-19 Qorvo Us, Inc. Bulk acoustic wave (BAW) resonator
US11146247B2 (en) 2019-07-25 2021-10-12 Qorvo Us, Inc. Stacked crystal filter structures
US11757430B2 (en) 2020-01-07 2023-09-12 Qorvo Us, Inc. Acoustic filter circuit for noise suppression outside resonance frequency
US11146246B2 (en) 2020-01-13 2021-10-12 Qorvo Us, Inc. Phase shift structures for acoustic resonators
US11146245B2 (en) 2020-01-13 2021-10-12 Qorvo Us, Inc. Mode suppression in acoustic resonators
US11632097B2 (en) 2020-11-04 2023-04-18 Qorvo Us, Inc. Coupled resonator filter device
US11575363B2 (en) 2021-01-19 2023-02-07 Qorvo Us, Inc. Hybrid bulk acoustic wave filter

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030128081A1 (en) * 2002-01-09 2003-07-10 Nokia Corporation Bulk acoustic wave resonator with two piezoelectric layers as balun in filters and duplexers

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2231467C3 (de) 1972-06-27 1975-02-13 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Piezoelektrische Anordnung und Verfahren zur Vermeidung von Über Sprechkapazitäten
US4329666A (en) 1980-08-11 1982-05-11 Motorola, Inc. Two-pole monolithic crystal filter
US5294898A (en) * 1992-01-29 1994-03-15 Motorola, Inc. Wide bandwidth bandpass filter comprising parallel connected piezoelectric resonators
US5910756A (en) 1997-05-21 1999-06-08 Nokia Mobile Phones Limited Filters and duplexers utilizing thin film stacked crystal filter structures and thin film bulk acoustic wave resonators
US6121856A (en) 1998-08-21 2000-09-19 Lockheed Martin Corporation Bulk acoustic wave device with lamb wave mode selection
GB0014963D0 (en) 2000-06-20 2000-08-09 Koninkl Philips Electronics Nv A bulk acoustic wave device
US6720844B1 (en) * 2001-11-16 2004-04-13 Tfr Technologies, Inc. Coupled resonator bulk acoustic wave filter
JP3815424B2 (ja) 2002-11-08 2006-08-30 株式会社村田製作所 弾性境界波装置
DE10319554B4 (de) 2003-04-30 2018-05-09 Snaptrack, Inc. Mit akustischen Volumenwellen arbeitendes Bauelement mit gekoppelten Resonatoren
DE10325281B4 (de) 2003-06-04 2018-05-17 Snaptrack, Inc. Elektroakustisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung
DE102004049498A1 (de) 2004-10-11 2006-04-13 Epcos Ag Mit akustischen Wellen arbeitendes Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102004049499B4 (de) 2004-10-11 2017-12-21 Snaptrack, Inc. Mit akustischen Volumenwellen arbeitende Schaltung und Bauelement mit der Schaltung
US7098758B2 (en) 2004-11-03 2006-08-29 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustically coupled thin-film resonators having an electrode with a tapered edge
EP1889357A2 (de) 2005-05-27 2008-02-20 Nxp B.V. Bulk-akustikwellen-resonatoreinrichtung

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030128081A1 (en) * 2002-01-09 2003-07-10 Nokia Corporation Bulk acoustic wave resonator with two piezoelectric layers as balun in filters and duplexers

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LAKIN K M ED - INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS: "Thin film resonator technology", PROCEEDINGS OF THE 2003 IEEE INTERNATIONAL FREQUENCY CONTROL SYMPOSIUM& PDA EXHIBITION JOINTLY WITH THE 17TH. EUROPEAN FREQUENCY AND TIME FORUM. TAMPA, FL, MAY 4 - 8, 2003, IEEE INTERNATIONAL FREQUENCY CONTROL SYMPOSIUM, NEW YORK, NY : IEEE, US, 4 May 2003 (2003-05-04), pages 765 - 778, XP010688892, ISBN: 0-7803-7688-9 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7956705B2 (en) 2004-10-11 2011-06-07 Epcos Ag Circuit working with acoustic volume waves and component connected to the circuit
US8471652B2 (en) 2004-10-11 2013-06-25 Epcos Ag Component that operates using acoustic waves and method for producing said component
CN101911486A (zh) * 2008-01-15 2010-12-08 原子能与替代能源委员会 用于射频信号的功率放大器滤波器
JP2011510549A (ja) * 2008-01-15 2011-03-31 コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ 無線周波数信号のための電力増幅器フィルタ
CN101911486B (zh) * 2008-01-15 2014-07-09 原子能与替代能源委员会 用于射频信号的功率放大器滤波器

Also Published As

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