WO2011089110A1 - Dms filter mit verbesserter signalunterdrückung im sperrband - Google Patents

Dms filter mit verbesserter signalunterdrückung im sperrband Download PDF

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transducers
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transducer
dms filter
common node
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Andreas Detlefsen
Ravi Challa
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Epcos Ag
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    • H03H9/02952—Means for compensation or elimination of undesirable effects of parasitic capacitance

Definitions

  • DMS FILTERS WITH IMPROVED SIGNAL SUPPRESSION IN LOCKED BEAM
  • SAW (Surface Acoustic Wave) filters are preferred as RF filters when either transforming from unbalanced to balanced signal routing or small filter dimensions are achieved should.
  • DMS filters comprise at least two in the same acoustic track arranged and acoustically coupling resonators, preferably
  • a so-called basic element in each case comprises at least one acoustic resonator arranged in a series path and an acoustic resonator connected in parallel to ground in a transverse branch.
  • DMS filters are also suitable for symmetrizing an unbalanced or single-ended signal or converting it into a balanced signal.
  • An object of the present invention is to provide a filter with low insertion loss while maintaining high
  • Another object is to further improve known DMS filters with respect to these two optimization criteria.
  • any multiple occurring element is provided with a numbering such as first or second element, this numbering is used only to distinguish the elements. A higher number does not automatically mean that a corresponding number of these elements must be present, or that one
  • the proposed DMS filter has a known per se
  • Basic structure and therefore has at least two transducers of a first type and at least one transducer of a second type, which may be each input or output converter of the filter.
  • the terminals of the two transducers of the first type are on one side via two different signal paths connected to a common node.
  • the transducers are connected to a reference potential such as ground ⁇ example. While in the known case the
  • the lumped element is in series between transducer and common node or
  • Another possibility of interconnecting the concentrated element is to arrange this at the respective location but in a transverse branch connected to the reference potential to the respective signal path.
  • DMS filter which on one side, which may be the input or output side, by an additional concentrated element, in particular a
  • the selection level is improved by about 10 dB.
  • the selection is improved by, for example, 5 dB.
  • the passband remains almost
  • the switched converter reduces, so that reduces the capacitive crosstalk to the adjacent converter of the second type.
  • the actuating capacity serves as
  • Crosstalk causes unwanted signals to be attenuated better outside of the passband, and that too
  • Selection level is broadband improved.
  • cross-couplings Due to the different power input into the two converters of the first type, cross-couplings can be changed and in particular reduced.
  • Stellkapaztician formed as a Stellresonator and in particular as an acoustic resonator. This has the advantage that the operating with acoustic waves actuator resonator can be generated in a simple manner together with the metallization of the input and output transducers and in the vicinity of the
  • Resonance frequency is less capacitive.
  • the actuating capacity is designed as an acoustic one-port resonator.
  • a positioning resonator can be varied in its capacitance Co, without the resonance frequency of the positioning resonator changing thereby.
  • the resonance frequency of the positioning resonator changing thereby.
  • the strain gauge filter has at least three dimensions
  • Transducer of the first type It is advantageous if that is then interconnected in the signal path comprising a middle one of the at least three transducers of the first type. With only one concentrated element, a maximum effect of improved selection is achieved when the average transducer is connected to the actuator capacitance. This leads to a particularly space-saving embodiment.
  • the signal path with this other transducer is connected to another lumped element, wherein the first and second lumped elements are different.
  • the concentrated element is interconnected at a location with the respective signal path, which between the respective
  • a second common node is provided which is connected to the second signal port of the balanced port.
  • the further interconnection of the second common node then corresponds in principle, but preferably exactly that of the first common node. That means that one too the first type converter connected to the second common node is connected directly to the second common node, while between the second common node
  • the transducers of the first type are input transducers such that the common node is input transducing
  • the common series resonator may then be arranged between the signal terminal of the input and the common node. If the signal connection of the input is a balanced signal connection, a second common series resonator can be arranged between the second balanced signal connection at the input and the second common node. However, it is also possible in the symmetrical case, depending a series resonator between the common node and one of
  • the transducers of the first type are designed as output transducers. Accordingly, the common node is connected to a signal terminal of the output.
  • the common series resonator can also be found in this embodiment be arranged between the signal terminal of the input and the input transducers.
  • Filter selection is dependent on the capacitance value of the actuator capacity or generally the "value" of the lumped element.
  • the capacitance value of the actuating capacitance becomes so long
  • Positioning capacity depends on the geometry of the strain gauge filter.
  • the static capacitance of the individual transducers, and in particular of the converter connected in series with the actuating capacitance, is more important than the height of the cross-couplings, that is to say the capacitance of the converter with adjacent transducers connected to the actuating capacitance or generally to the lumped element.
  • an optimal positioning capacitance has approximately the same capacitance value as the transducer connected to it. It thus has ten times the capacitance value of a single cross-coupling, which forms the converter connected to the actuating capacitance with an adjacent converter. However, it is also possible to vary the filter geometry and thereby to other optimal ratios between the capacitance value of the actuating capacity and z. B. the static capacity of the transducer, or to reach the height of the cross couplings.
  • Cross-coupling can additionally be reduced by all measures which differentiate the capacitive crosstalk between these closely adjacent hot electrode fingers
  • Transducer converter of different types
  • the respective outermost electrode finger of each transducer facing the adjacent transducer of a different type is connected to the ground terminal.
  • One or two grounded electrode fingers between two hot electrode fingers having capacitive coupling further reduces this coupling.
  • the transducers of the strain gage track, the positioning capacitance or generally the lumped element and the common series resonator are preferably formed on a common piezoelectric substrate.
  • the concentrated element can also be designed as a discrete component, which is connected to the DMS track.
  • the carrier substrate may furthermore comprise further passive elements which are integrated into the carrier substrate or realized as a discrete component on the carrier substrate
  • present transducers of one type can usually only be connected to a single-ended signal terminal.
  • the at least one first transducer with the lumped element, e.g. the Stellkapaztician, which can be a Stellresonator, and with the common
  • Series resonator can be connected in addition to series resonators with the transducers in series. These are then arranged between one of the signal connections and a first branch node .
  • Figure 2 shows a strain gauge filter with five transducers, a positioning capacitance and a common series resonator,
  • Figure 3 shows a strain gauge filter with five transducers, one
  • Figure 4 shows a DMS filter with six transducers and two
  • Adjusting capacities on the symmetrical side 5 shows simulated transmission curves of a fiction, modern ⁇ DMS filter, and various filter ⁇ comparison without slot capacity
  • Figure 6 shows the transmission curve of a DMS filter of the invention, measured on a single port
  • FIG. 7 shows various transfer curves for a DMS filter with different setting capacities
  • FIG. 8 shows a strain gauge filter with five transducers, a positioning capacitance and a common series resonator
  • FIG. 10 shows a resonator which can be used as a positioning capacitor
  • FIGS 11A-11D the summary of two parallel
  • FIG. 12 shows a DMS filter with three transducers and two concentrated elements which are connected to two first transducers
  • FIG. 13 different possibilities for the realization of a concentrated element
  • Figure 14 is a DMS filter with three transducers and a
  • Figure 15 is a DMS filter with three transducers and a
  • Figure 16 is a DMS filter with three transducers in series with two
  • Coil formed lumped element which is interconnected between a middle of the first converter and the common node.
  • FIG. 1 shows a simple embodiment of the invention.
  • the DMS filter has a strain gauge DSP, in which between two reflectors Rl, R2, three transducers, two of which are arranged two converters El, E2 of the first type and a converter AI of the second type.
  • the two transducers of the first type El, E2 are connected in parallel between a common node KG and a ground connection.
  • the common node is directly connected to an unbalanced signal terminal TE1.
  • a control capacitance is connected here as a concentrated element EK.
  • a balanced or an unbalanced port can form.
  • one of the two signal terminals is connected to ground.
  • FIG. 2 shows a somewhat more complex structure of a strain gauge filter according to the invention, in which the strain gauge DSP has a total of five transducers E, A, which are arranged between two reflectors. There are three converters El, E2, E3 of the first type, which are connected in parallel between a common
  • the two transducers AI, A2 of the second type are connected in parallel between the signal ports TAI, TA2 of the second port and ground.
  • the signal connections ⁇ TAI and TA2 constitute a balanced port.
  • a control capacitance which is designed here as an interdigital structure.
  • the alignment of the electrode fingers of this interdigital structure can be parallel to the propagation direction of the surface acoustic wave or transversely to the electrode fingers of the transducers in order to prevent the generation of interfering surface waves.
  • the finger period of this interdigital structure can be larger, but can be selected to be significantly smaller than that of the transducers, so that there are no acoustic resonances in the passband of the DMS filter and even the smallest possible losses occur there.
  • a common series resonator SRG is connected here in series between the signal terminal TE1 of the first port and the common node KG.
  • This resonator may be any resonator and be formed, for example, of LC elements.
  • an acoustic, ie one with acoustic waves is advantageous working resonator and in particular a technically similar surface acoustic wave resonator, for example, an acoustic one-port resonator used.
  • Signal terminal TE1 is a single-ended port, while the second port connected to second-type transducers
  • Figure 3 shows a further embodiment in which a total of five transducers E, A first and second types are arranged between two reflectors. Between the middle transducer E2 of the first type and the common node KG, a resonator a is arranged here as a concentrated element EK, which acts like the actuating capacitance of FIG. However, the concentrated element EK can also comprise another element (see FIG. 13).
  • the common node KG is connected to the signal terminal TE1 of the first port.
  • A2 of the second type is ever a series resonator SRI, SR2 connected, each of these converters with one of
  • the two series resonators SR1, SR2 serve to further filter the RF signal carried between the first and second ports, in particular to a passband with a steeper edge
  • FIG. 4 shows an embodiment of how the invention can be used in a filter operated balanced on both sides symmetrically or bilaterally.
  • Transducers are connected in parallel between a common first node KG1 and ground. Between a signal terminal TE1 of the first port and the first common node KG1 a resonator connected in series.
  • the converter AI of the second type is arranged between the transducers El, E2 and connected between a signal terminal and ground.
  • this substructure corresponds to a 3-transducer DMS filter as shown in FIG. 1, but without a second reflector but with a series resonator.
  • Transducer E3, A2 and E4 are arranged, wherein the two transducers E3, E4 of the first type are connected in parallel between a second common node KG2 and ground. Again, a series resonator SR2 is connected between the second common node and the signal terminal TE2 of the first port.
  • a regulating capacitance CS1, CS2 designed as a resonator is connected.
  • the two converters AI, A2 of the second type are with the
  • FIG. 8 shows a preferred embodiment of a strain gauge filter in which five transducers in the DMS track DSP are connected between two
  • the first-connected converters E1, E2, E3 of the first type are connected in parallel between a common node and ground
  • FIG. 5 shows the transmission curve of the Darge ⁇ presented in Figure 8 DMS filter in comparison with the transmission curve of four comparison patterns, of which the first three in each DMS filter without the inventive parking capacity are. Each one is shown in a simulation
  • Curve 1 is for a strain gage filter of five transducers
  • the curve 3 is determined for a five-transducer DMS filter in which the three transducers of the first type are directly connected to a signal terminal. It is neither one
  • Curve 4 is determined for a strain gage filter according to the invention comprising five transducers, in which a control capacitance in the form of a resonator is connected between the first type central transducer and the common node.
  • a value of 0.9 pF was assumed for the capacitance CO of the average converter and the actuating capacitance.
  • Curve 5 of FIG. 5 shows the transmission curve for a strain gage filter according to FIG. 8. It can be seen that with the control capacitance according to the invention (see curves 4 and 5), the damping in the upper stop band (fly back) with respect to the three comparison filters The curves 1 to 3 is significantly improved. The greater improvement is achieved if, in addition to the actuating capacity, a common series resonator is also provided (see curve 5 of FIG. 5). Again, for the
  • Capacitance CO of the central converter E2 and the actuating capacitance CS (or for the capacitance CO of the resonator used as a positioning capacitor CS) each have a value of 0.9 pF
  • Figure 6 shows a series of simulated transmission curves 1 to 4, which were ⁇ be true in contrast to the transfer curves of Figure 5 for a single signal terminal of the second port.
  • the second signal connector is connected to ground via a 50 ⁇ resistor.
  • Curves 1 to 3 correspond to comparative experiments 1 to 3 from FIG. 5, while curve 4 was determined for a DMS filter according to FIG.
  • the transfer curve 4 shows that the actuating capacity according to the invention has an advantageous effect not only on a symmetrical port, but also for a one-sided or asymmetrical one operated port (here the port connected to the transducers of the second type) causes an improvement in the fly-back area.
  • FIG. 9 shows a strain gauge filter in which, in contrast to the strain gauge filter according to FIG. 8, the concentrated element EK is designed as pure capacitance. Then it is assumed in a simu ⁇ lationstician for this adjusting a capacity different capacitance values, one obtains the dargestell- th in Figure 7 transmission curves (shown respectively the
  • FIG. 10 shows a possible electrode structure for a single-port resonator which can be used as a positioning capacitor.
  • FIG. 10A shows the switching symbol used in the figures
  • FIG. 10B shows a simplified metallization for an acoustic one-port resonator.
  • a real one-port resonator has a greater number both of electrode fingers in the transducer and reflector strips in the reflector.
  • Figure 11 shows one way in which two parallel maral ⁇ preparing resonators as shown in Figure IIA in the form of a two-port resonator, as in Figure HC or HD in a common
  • FIG. HB shows a possible representation in simplified notation.
  • Such a two-port resonator (FIG. HD) could be used in a filter according to FIG. 3 for the two series resonators SRI, SR2 connected to the second port.
  • Indiumsbei ⁇ game according to Figure 12 of the two-port resonator (of Figure HC) for the two configured as series resonators concentrated elements could be used EK1 and EK2 or replace them.
  • a two-port resonator according to FIG. HD Such a two-port resonator (FIG. HD) could be used in a filter according to FIG. 3 for the two series resonators SRI, SR2 connected to the second port.
  • a two-port resonator according to FIG. 1C can in particular replace two resonators or two concentrated elements in mutually parallel but asymmetrical signal paths.
  • transducers the value of each in the range between 0.01 and 0.05 pF.
  • the effects of these transverse capacities can be achieved with actuating capacities according to the invention which are in the range of 10 to 20 times this capacity value.
  • FIG. 12 shows a strain gauge filter with three transducers El, Al, E2, in which a concentrated element EK1, EK2 is interconnected between the two first transducers El, E2 and the common node KG.
  • the two-centered concentrated ⁇ elements EK1, EK2 are different, so that the two first transducers will see a different impedance, thus takes place a different power transmission to the transducer.
  • FIG. 13 shows various possibilities for the realization of a concentrated element EK. This can be A) as
  • Capacitance B) as an inductance or coil, C) as a resonator or D) as a resistor.
  • a lumped element may also be realized as a combination of various of the lumped elements shown in Figs. 13A to 13D.
  • Figure 14 shows a strain gauge filter with three transducers El, AI, E2 and a concentrated element EK, which is connected between a first converter E2 and the reference potential. This interconnection has the same effect on an interconnection of the concentrated element between the first converter E2 and the common node KG and leads to an improved
  • Figure 15 shows a strain gauge filter with three transducers El, AI, E2 and a lumped element, which in a parallel branch between one of the first converter E2 and the common Node KG is interconnected. Since a parallel connected directly to the common node parallel element would act in the same way on both connected to the common node KG first converter is to differentiate the two parallel first converter El, E2 between the parallel branch and the common node at least one series element, here a Series resonator SR2, switched. Since the differentiation is to take place solely by the concentrated element EK1 in the parallel branch, a second series resonator SRI is connected between the other first transducer El and the common node KG for reasons of symmetry.
  • FIG. 16 shows a strain gauge filter with three transducers El, Al, E2.
  • the transducers of the first type (first transducers El, E2) are respectively connected in series with a ladder-type basic element, each comprising a series resonator SRI, SR2 and a parallel resonator PR1, PR2. Between the series resonator SR2 and the first converter E2 a concentrated element EK1 is connected in series.
  • FIG. 17 shows a strain gauge filter with five transducers E1, A1, E2, A2, E3 and a concentrated one embodied as a coil
  • the coil can be connected as a discrete component with the DMS DSP track. However, the coil can also be integrated with the metallization of the DMS track DSP on the surface of the piezoelectric substrate of the DMS track realized. It is also possible to integrate the coil in the form appropriately structured conductor sections in a more ⁇ ply carrier substrate, which the
  • the invention is not limited to provide exactly one concentrated element and in particular exactly one actuating capacity per converter type.
  • a larger number of concentrated elements or actuating capacitances may also be provided, but at least one of the transducers of the first type must always be connected differently, ie with a different concentrated element or, for example, directly with the common node or the reference potential must be connected.
  • a DMS filter according to the invention has at least three transducers, since at least two transducers of the first type alone must be provided. At the top, the number of transducers is unlimited. It should be noted, however, that with a very large number of transducers within the DMS track, the acoustic losses of the DMS filter increase and therefore their number is naturally limited.
  • a strain gauge filter according to the invention with one or more similar or different DMS traces in parallel or in series in order to improve the selection.
  • the losses increase as the number of strain gage traces or transducers increases.

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Abstract

Es wird ein DMS-Filter mit verbesserter Signal -Unterdrückung im Fly-Back angegeben, bei dem zumindest zwei Wandler eines ersten Typs (E1, E2) zwischen einem gemeinsamen Knoten (KG) des Signalpfads und einem Masseanschluss/Referenzpotential parallel geschaltet sind. In den Signalpfad dieser Wandler ersten Typs ist ein konzentriertes Element (EK) geschaltet, so dass die an den ersten Wandlern (E1, E2) anliegenden Spannungen (U1, U2) voneinander unterschiedlich sind.

Description

Beschreibung
DMS FILTER MIT VERBESSERTER SIGNALUNTERDRÜCKUNG IM SPERRBAND SAW-Filter (Surface Acoustic Wave) vom DMS-Typ (= Dual Mode SAW-Filter) werden bevorzugt dann als HF-Filter eingesetzt, wenn entweder eine Transformation von unsymmetrischer zu symmetrischer Signalführung oder kleine Filterdimensionen erzielt werden sollen. DMS-Filter umfassen zumindest zwei in der gleichen akustischen Spur angeordnete und akustisch miteinander koppelnde Resonatoren, die vorzugsweise
alternierend mit der Ein- und Ausgangsseite des HF-Filters verbunden sind. Die Anzahl der in longitudinaler Richtung lateral nebeneinander angeordneten Ein- und Ausgangswandler bestimmt die elektrische Performance des Filters im
Wesentlichen über die jeweiligen Wandlerimpedanzen und die zwischen den einzelnen Wandlern auftretenden Resonanzen.
Zur Verbesserung der Selektion von DMS-Filtern ist es
bekannt, diese mit einzelnen Resonatoren oder mit einem oder mehreren Grundgliedern einer Laddertype-Struktur zu
verschalten. Ein sogenanntes Grundglied umfasst dabei jeweils zumindest einen in einem Serienpfad angeordneten akustischen Resonator und einen parallel dazu in einem Querzweig gegen Masse geschalteten akustischen Resonator.
Aufgrund ihres symmetrischen Aufbaus sind DMS-Filter auch dazu geeignet, ein unsymmetrisches oder Single-Ended-Signal zu symmetrisieren beziehungsweise in ein Balanced-Signal zu verwandeln. Möglich ist es jedoch auch, ein DMS-Filter unsymmetrisch-unsymmetrisch oder symmetrisch-symmetrisch zu betreiben . Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Filter mit niedriger Einfügedämpfung bei gleichzeitig hoher
Selektion insbesondere im Gegenband und im so genannten Fly- Back anzugeben. Eine weitere Aufgabe besteht darin, bekannte DMS-Filter bezüglich dieser beiden Optimierungskriterien weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem DMS-Filter nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus weiteren Ansprüchen hervor.
Wenn im Folgenden von einem Wandler, einem Resonator oder einem anderen Element des Filters bzw. einem Gegenstand die Rede ist, so schließt das nicht aus, dass auch eine größer Anzahl dieses Elements vorhanden sein kann. Das gleiche gilt auch für andere Zahlwerte, sofern jeweils nicht auf genau diese Anzahl abgestellt ist.
Wird ein beliebiges mehrfach auftretendes Element mit einer Nummerierung wie zum Beispiel erstes oder zweites Element versehen, so dient diese Nummerierung ausschließlich der Unterscheidung der Elemente. Eine höhere Ziffer impliziert dabei nicht automatisch, dass eine entsprechende Anzahl dieser Elemente vorhanden sein muss, oder dass eine
Rangordnung dieser verschiedenen Elemente zum Ausdruck gebracht werden soll.
Das vorgeschlagene DMS-Filter hat eine an sich bekannte
Grundstruktur und weist daher zumindest zwei Wandler eines ersten Typs und mindestens einen Wandler eines zweiten Typs auf, die jeweils Ein- oder Ausgangswandler des Filters sein können. Die Anschlüsse der zwei Wandler des ersten Typs sind auf der einen Seite über zwei unterschiedliche Signalpfade mit einem gemeinsamen Knoten verbunden. Auf der anderen Seite werden die Wandler an ein Referenzpotential wie beispiels¬ weise Masse angebunden. Während im bekannten Fall die
Signalpfade identisch sind und gleiche Signalspannungen an den Wandlern des ersten Typs anliegen, wird nun ein zusätzliches konzentriertes Element in einen der Signalpfade oder zwischen den Wandler und das Referenzpotential geschaltet. Damit liegen an den Wandlern des ersten Typs unterschiedliche Spannungen an.
Möglich ist es jedoch auch, ein weiteres konzentriertes
Element in den zweiten Signalpfad zu verschalten. Wenn erstes und zweites konzentriertes Element unterschiedlich sind, führt diese ebenfalls zu unterschiedlichen Spannungen an den Wandlern ersten Typs.
In einer bevorzugten Ausführung ist das konzentrierte Element in Serie zwischen Wandler und gemeinsamem Knoten oder
zwischen Wandler und Referenzpotential verschaltet und als Stellkapazität realisiert.
Eine weitere Möglichkeit der Verschaltung des konzentrierten Elements besteht darin, dieses am jeweiligen Ort aber in einem mit dem Referenzpotential verbundenen Querzweig zum jeweiligen Signalpfad anzuordnen.
Es wird ein DMS-Filter angegeben, welches auf einer Seite, welche die Ein- oder Ausgangsseite sein kann, durch ein zusätzliches konzentriertes Element, insbesondere eine
Serienkapazität (= in Serie geschaltete Stellkapazität) gegenüber bekannten DMS Filtern unsymmetrischer gestaltet ist. Überraschend wird dabei gefunden, dass das
Selektionsniveau mit dieser Maßnahme gegenüber einem vergleichbaren DMS-Filter ohne diese Stellkapazität wesent¬ lich verbessert ist. Insbesondere im Flyback, das heißt im Bereich ab der doppelten bis jenseits der dreifachen
Resonanzfrequenz wird das Selektionsniveau um zirka 10 dB verbessert. Im Gegenband wird die Selektion um beispielsweise 5 dB verbessert. Das Passband bleibt dabei nahezu
unverändert .
Dieser vorteilhafte Effekt lässt sich dadurch erklären, dass mit diesem zusätzlichen konzentrierten Element das kapazitive Übersprechen zwischen unterschiedlichen Wandlern des ersten und zweiten Typs reduziert bzw. kompensiert wird. Bei der Verwendung einer ( Stell- ) Kapazität als konzentriertes Element wird z.B. die Spannung an dem in dem in diesem Pfad
geschalteten Wandler reduziert, so dass sich damit das kapazitive Übersprechen zum benachbarten Wandler des zweiten Typs reduziert. Die Stellkapazität dient dabei als
Spannungsteiler für den mit der Stellkapazität in Serie geschalteten Wandler. Ein reduziertes kapazitives
Übersprechen führt dazu, dass außerhalb des Passbandes unerwünschte Signale besser gedämpft werden und das
Selektionsniveau breitbandig verbessert wird.
Durch die unterschiedliche Leistungseinkopplung in die beiden Wandler des ersten Typs lassen sich Querkopplungen verändern und insbesondere reduzieren.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein
Serienresonator in Serie zu allen Wandlern des ersten oder zweiten Typs geschaltet. Diese Serienschaltung kann
gruppenweise erfolgen, d. h. für mehrere oder alle Wandler eines Typs mit Hilfe eines gemeinsamen Serienresonators, oder für jeden Wandler eines Typs einzeln mit jeweils einem
Serienresonator.
In einer bevorzugten und außerdem Chipoberfläche sparenden Ausführung wird ein einziger Serienresonator zwischen dem
Signalanschluss und einem Knoten, mit dem alle Wandler eines Typs verbunden sind, geschaltet. Mit diesem Serienresonator wird die rechte Flanke der rechten Flanke der Übertragungs¬ funktion des Filters weiter verbessert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist die
Stellkapazität als Stellresonator und insbesondere als akustischer Resonator ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass der mit akustischen Wellen arbeitende Stellresonator in einfacher Weise zusammen mit der Metallisierung der Ein- und Ausgangswandler erzeugt werden kann und in der Nähe der
Resonanzfrequenz weniger kapazitiv ist. In einer Ausführung ist die Stellkapazität als akustischer Eintorresonator ausgebildet .
Ein Stellresonator kann darüber hinaus in seiner Kapazität Co variiert werden, ohne dass sich dadurch die Resonanzfrequenz des Stellresonators verändert. Vorzugsweise liegt die
Resonanzfrequenz des Stellresonators im Passband des DMS- Filters, während seine Anti-Resonanz im Bereich der rechten Flanke des Passbandes liegt. Eine als reine Kapazität
ausgebildete Stellkapazität kann zwar ebenfalls im
Kapazitätswert verändert werden, wobei sich jedoch gleich¬ zeitig Anpassung und Übertragungsverhalten im Bereich der Resonanzfrequenz stärker verändert.
In einer Ausführung weist das DMS-Filter zumindest drei
Wandler des ersten Typs auf. Vorteilhaft ist es, wenn das konzentrierte Element dann in dem Signalpfad verschaltet ist, der einen mittleren der zumindest drei Wandler des ersten Typs umfasst. Bei nur einem konzentrierten Element wird ein maximaler Effekt verbesserter Selektion erzielt, wenn der mittlere Wandler mit der Stellkapazität verbunden ist. Dies führt zu einer besonders Platz sparenden Ausführungsform.
Möglich ist es natürlich auch, zusätzliche konzentrierte Elemente und insbesondere Stellkapazitäten zwischen dem gemeinsamen Knoten und einem weiteren Wandler des ersten Typs zu schalten, wobei jedoch stets ein anderer Wandler des ersten Typs auf andere Art mit dem gemeinsamen Knoten
verschaltet ist. Insbesondere ist der Signalpfad mit diesem anderen Wandler mit einem anderen konzentrierten Element verschaltet, wobei erstes und zweites konzentriertes Element unterschiedlich sind. Gleiches gilt für den Fall, dass das konzentrierte Element an einer Stelle mit dem jeweiligen Signalpfad verschaltet ist, die zwischen dem jeweiligen
Wandler und dem Referenzpotential liegt.
Es ist möglich, den gemeinsamen Knoten mit einem unsymmetrischen Signalanschluss oder mit einem Anschluss eines
symmetrischen Ports, beziehungsweise mit einem von zwei zueinander symmetrischen Anschlüssen eines symmetrischen Ports zu verbinden.
Wenn der gemeinsame Knoten mit einem symmetrischen Signalanschluss verbunden ist, dann wird aus Symmetriegründen ein zweiter gemeinsamer Knoten vorgesehen, der mit dem zweiten Signalanschluss des symmetrischen Ports verbunden ist. Die weitere Verschaltung des zweiten gemeinsamen Knotens entspricht dann im Prinzip, vorzugsweise aber genau derjenigen des ersten gemeinsamen Knotens. Das heißt, dass auch einer der mit dem zweiten gemeinsamen Knoten verbundenen Wandler des ersten Typs direkt mit dem zweiten gemeinsamen Knoten verbunden ist, während zwischen dem zweiten gemeinsamen
Knoten und einem anderen der weiteren Wandler des ersten Typs ein zweites konzentriertes Element und insbesondere eine zweite Stellkapazität geschaltet ist. Mit dieser Maßnahme wird die mit dem konzentrierten Element verbundene Symmetrie¬ abweichung dadurch kompensiert, dass auch der zweite mit dem anderen Anschluss des symmetrischen Ports verbundene
Signalpfad samt darin angeordneter Wandler entsprechend unsymmetrisch ausgebildet und das gesamte DMS Filter dadurch wieder symmetrisiert wird.
In einem Ausführungsbeispiel sind die Wandler des ersten Typs Eingangswandler, so dass der gemeinsame Knoten mit dem
Signalanschluss des Eingangs verbunden ist. Der gemeinsame Serienresonator kann dann zwischen dem Signalanschluss des Eingangs und dem gemeinsamen Knoten angeordnet sein. Ist der Signalanschluss des Eingangs ein symmetrischer Signal¬ anschluss, so kann ein zweiter gemeinsamer Serienresonator zwischen dem zweiten symmetrischen Signalanschluss am Eingang und dem zweiten gemeinsamen Knoten angeordnet sein. Möglich ist es jedoch auch im symmetrischen Fall, je einen Serienresonator zwischen dem gemeinsamen Knoten und einem der
Eingangswandler zu schalten. Das konzentrierte Element im Signalpfad des zumindest einen Wandlers des ersten Typs ist dann in Serie zu diesem Serienresonator geschaltet.
In einer weiteren Ausführung sind die Wandler des ersten Typs als Ausgangswandler ausgebildet. Dementsprechend ist der gemeinsame Knoten mit einem Signalanschluss des Ausgangs verbunden. Der gemeinsame Serienresonator kann jedoch auch in dieser Ausführung zwischen dem Signalanschluss des Eingangs und den Eingangswandlern angeordnet sein.
Es wurde gefunden, dass das Ausmaß an Verbesserung der
Filterselektion vom Kapazitätswert der Stellkapazität oder allgemein vom „Wert" des konzentrierten Elements abhängig ist .
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird daher der Kapazitätswert der Stellkapazität so lange
variiert, bis eine optimale Fernabselektion erhalten wird. Es zeigt sich dabei, dass ein optimaler Kapazitätswert der
Stellkapazität von der Geometrie des DMS-Filters abhängig ist. Die statische Kapazität der einzelnen Wandler und insbesondere des mit der Stellkapazität in Serie geschalteten Wandlers ist dabei wichtiger als die Höhe der Querkopplungen, also die Kapazität, die der mit der Stellkapazität oder allgemein mit dem konzentrierten Element verbundene Wandler mit benachbarten Wandler aufweist.
In einem Ausführungsbeispiel hat eine optimale Stellkapazität ungefähr den gleichen Kapazitätswert wie der mit ihr verbundene Wandler. Sie hat damit den zehnfachen Kapazitätswert einer einzelnen Querkopplung, die der mit der Stellkapazität verbundene Wandler mit einem benachbarten Wandler ausbildet. Möglich ist es jedoch auch, die Filtergeometrie zu variieren und dabei zu anderen optimalen Verhältnissen zwischen dem Kapazitätswert der Stellkapazität und z. B. der statischen Kapazität des Wandlers, oder der Höhe der Querkopplungen zu gelangen.
Weiter wurde gefunden, dass ein wesentlicher Anteil der störenden und mit der Erfindung zu kompensierenden Quer- kopplungen durch endständige heiße Elektrodenfinger von miteinander koppelnden Wandlern erzeugt wird. Eine maximale unerwünschte Querkopplung wird also zwischen denjenigen heißen Fingern benachbarter Wandler beobachtet, die den kürzesten Abstand zueinander aufweisen. Die unerwünschte
Querkopplung kann zusätzlich durch alle Maßnahmen reduziert werden, die das kapazitive Übersprechen zwischen diesen nah benachbarten heißen Elektrodenfingern unterschiedlicher
Wandler (=Wandler unterschiedlichen Typs) reduziert bzw. bei symmetrischen Bauelementen einander besser annähert, so dass das Filter „symmetrisiert" wird.
In einer Ausführungsform ist daher der jeweils äußerste zum benachbarten Wandler eines anderen Typs weisende Elektroden- finger eines jeden Wandlers mit dem Masseanschluss verbunden. Ein oder zwei mit Masseanschluss verbundene Elektrodenfinger zwischen zwei heißen miteinander eine kapazitive Kopplung aufweisenden Elektrodenfingern reduziert diese Kopplung weiter .
Die Wandler der DMS-Spur, die Stellkapazität oder allgemein das konzentrierte Element und der gemeinsame Serienresonator sind vorzugsweise auf einem gemeinsamen piezoelektrischen Substrat ausgebildet. Der gemeinsame Serienresonator und die Stellkapazität, die vorteilhaft als Stellresonator
ausgebildet sind, können dabei unmittelbar benachbart
nebeneinander auf dem Substrat ausgebildet werden, so dass die beiden akustischen Spuren von Serienresonator und
Stellresonator parallel zueinander sind. Das konzentrierte Element kann aber auch als diskretes Bauelement ausgebildet sein, das mit der DMS Spur verschaltet ist. Möglich ist es jedoch auch, das konzentrierte Element in ein vorzugsweise mehrschichtiges Trägersubstrat zu integrieren und auf diesem Trägersubstrat den Chip mit der DMS Spur zu montieren. Das Trägersubstrat kann darüber hinaus weitere passive Elemente umfassen, die in das Trägersubstrat integriert oder als diskrete Bauelement realisiert auf dem Trägersubstrat
montiert sein können.
Ein vorteilhafter Trade-Off zwischen Einfügedämpfung und Selektivität wird mit einem DMS-Filter mit fünf Wandlern erzielt, wobei drei Wandler vom ersten Typ als Eingangs- wandler, zwei Wandler vom zweiten Typ als Ausgangswandler fungieren. Vorteilhaft werden die in geradzahliger Anzahl vorliegenden Wandler eines Typs für einen symmetrischen
Signalanschluss verwendet beziehungsweise mit einem symmetri¬ schen Port verbunden. Die in ungeradzahliger Anzahl
vorliegenden Wandler eines Typs können in der Regel nur mit einem unsymmetrischen Signalanschluss verbunden werden.
Neben der Verschaltung des zumindest einen ersten Wandlers mit dem konzentrierten Element, z.B. der Stellkapazität, die ein Stellresonator sein kann, und mit dem gemeinsamen
Serienresonator können zusätzlich Serienresonatoren mit den Wandlern in Serie geschaltet werden. Diese sind dann zwischen einem der Signalanschlüsse und einem ersten Verzweigungs¬ knoten angeordnet.
Möglich ist es jedoch auch, parallel zu einem Signalanschluss einen akustischen Resonator anzuordnen.
Weiterhin ist es möglich, in Serie mit dem DMS-Filter ein oder mehrere Laddertype-Grundglieder zu verschalten, die jeweils einen Serienresonator und einen in einem Parallelzweig gegen Masse angeordneten Parallelresonator umfassen. Bei der Verschaltung mehrerer Laddertype-Grundglieder können direkt benachbarte Parallelzweige mit jeweils einem Parallel¬ resonator zu einem gemeinsamen Parallelzweig mit einem entsprechend vergrößerten Resonator zusammengefasst werden.
Ebenso können zwei in der Laddertype-Struktur direkt aufeinander folgende Serienresonatoren zu einem einzigen
zusammengefasst werden, der dann die halbe Kapazität der ursprünglichen Serienresonatoren aufweist. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei¬ spielen samt Vergleichsversuchen und der dazugehörigen
Figuren näher erläutert. Die Figuren dienen allein der Veranschaulichung der Erfindung und sind daher nur schematisch und nicht maßstabsgetreu ausgeführt. Zur besseren Darstellung können Größenverhältnisse verzerrt und einzelne Teile ver¬ größert oder verkleinert dargestellt sein. Gleiche oder gleich wirkende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen
bezeichnet . Es zeigen:
Figur 1 ein DMS-Filter mit drei Wandlern und einer
Stellkapazität , Figur 2 ein DMS-Filter mit fünf Wandlern, einer Stellkapazität und einem gemeinsamen Serienresonator,
Figur 3 ein DMS-Filter mit fünf Wandlern, einer
Stellkapazität und zwei Serienresonatoren,
Figur 4 ein DMS-Filter mit sechs Wandlern und zwei
Stellkapazitäten auf der symmetrischen Seite, Figur 5 simulierte Übertragungskurven eines erfindungs¬ gemäßen DMS-Filters und verschiedener Vergleichs¬ filter ohne Stellkapazität, Figur 6 die Übertragungskurve eines erfindungsgemäßen DMS- Filters, gemessen an einem einzelnen Anschluss,
Figur 7 verschiedene Übertragungskurven für ein DMS-Filter mit unterschiedlichen Stellkapazitäten,
Figur 8 ein DMS-Filter mit fünf Wandlern, einer Stellkapazität und einem gemeinsamen Serienresonator,
Figur 9 ein DMS-Filter wie in Figur 8, bei dem die
Stellkapazität als reine Kapazität ausgebildet ist,
Figur 10 einen als Stellkapazität einsetzbaren Resonator,
Figuren 11A-11D die Zusammenfassung zweier paralleler
Resonatoren zu einem gemeinsamen Resonator,
Figur 12 ein DMS-Filter mit drei Wandlern und zwei konzentrierten Elementen, die mit zwei ersten Wandlern verschaltet sind,
Figur 13 verschiedene Möglichkeiten zur Realisierung eines konzentrierten Elements,
Figur 14 ein DMS-Filter mit drei Wandlern und einem
konzentrierten Element, das zwischen einem ersten Wandler und dem Referenzpotential verschaltet ist, Figur 15 ein DMS-Filter mit drei Wandlern und einem
konzentrierten Element, das in einem Parallelzweig zwischen einem ersten Wandler und dem gemeinsamen Knoten verschaltet ist,
Figur 16 ein DMS-Filter mit drei Wandlern in Serie mit zwei
Laddertype Grundgliedern und einem konzentrierten Element, das zwischen einem ersten Wandler und dem gemeinsamen Knoten verschaltet ist,
Figur 17 ein DMS-Filter mit fünf Wandlern und einem als
Spule ausgebildeten konzentrierten Element, das zwischen einem mittleren der ersten Wandler und dem gemeinsamen Knoten verschaltet ist.
Figur 1 zeigt eine einfache Ausführungsform der Erfindung. Das DMS-Filter weist eine DMS-Spur DSP auf, bei der zwischen zwei Reflektoren Rl, R2 drei Wandler, davon zwei Wandler El, E2 vom ersten Typ und ein Wandler AI vom zweiten Typ angeordnet sind. Die beiden Wandler vom ersten Typ El, E2 sind zwischen einem gemeinsamen Knoten KG und einem Masseanschluss parallel geschaltet. Der gemeinsame Knoten ist direkt mit einem unsymmetrischen Signalanschluss TE1 verbunden. Zwischen dem gemeinsamen Knoten KG und einem der Wandler des ersten Typs (hier der Wandler E2) ist hier als konzentriertes Element EK eine Stellkapazität geschaltet. Damit unterschei¬ det sich die an dem Wandler El anliegende Spannung Ul von der an E2 anliegenden Spannung U2.
Mit dem in der DMS-Spur DSP mittig angeordneten Wandler AI des zweiten Typs sind die Anschlüsse TAI und TA2, die
zusammen einen symmetrischen oder einen unsymmetrischen Port bilden können. Im letztgenannten Fall ist einer der beiden Signalanschlüsse mit Masse verbunden.
Figur 2 zeigt einen etwas komplexeren Aufbau eines erfin- dungsgemäßen DMS-Filters, bei dem die DMS-Spur DSP insgesamt fünf Wandler E, A aufweist, die zwischen zwei Reflektoren angeordnet sind. Es sind drei Wandler El, E2, E3 vom ersten Typ vorgesehen, die parallel zwischen einem gemeinsamen
Knoten KG und Masse geschaltet sind. Die zwei Wandler AI, A2 vom zweiten Typ sind parallel zwischen den Signalanschlüssen TAI, TA2 des zweiten Ports und Masse geschaltet. Die Signal¬ anschlüsse TAI und TA2 bilden einen symmetrischen Port.
Zwischen dem mittleren Wandler E2 des ersten Typs und dem gemeinsamen Knoten KG ist als konzentriertes Element EK eine Stellkapazität geschaltet, die hier als Interdigitalstruktur ausgebildet ist. Die Ausrichtung der Elektrodenfinger dieser Interdigitalstruktur kann parallel zur Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwelle bzw. quer zu den Elektroden- fingern der Wandler sein, um die Erzeugung störender Oberflächenwellen zu verhindern. Weiterhin kann die Fingerperiode dieser Interdigitalstruktur größer, vorzugsweise aber deutlich kleiner als die der Wandler gewählt werden, sodass damit im Durchlassbereich des DMS-Filters keine akustischen Reso- nanzen liegen und dort auch möglichst geringe Verluste entstehen .
Als weitere Ausgestaltung ist hier in Serie zwischen dem Signalanschluss TE1 des ersten Ports und dem gemeinsamen Knoten KG ein gemeinsamer Serienresonator SRG geschaltet.
Dieser Resonator kann ein beliebiger Resonator sein und beispielsweise aus LC-Elementen ausgebildet sein. Vorteilhaft ist jedoch ein akustischer, also ein mit akustischen Wellen arbeitender Resonator und insbesondere ein technikgleicher Oberflächenwellenresonator, beispielsweise ein akustischer Eintorresonator eingesetzt. Der Port mit dem einzelnen
Signalanschluss TE1 ist ein unsymmetrischer Port, während der zweite, mit den Wandlern zweiten Typs verbundene Port
symmetrisch oder unsymmetrisch betrieben werden kann.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung, bei der zwischen zwei Reflektoren insgesamt fünf Wandler E, A ersten und zweiten Typs angeordnet sind. Zwischen dem mittleren Wandler E2 ersten Typs und dem gemeinsamen Knoten KG ist eine hier als konzentriertes Element EK ein Resonator a angeordnet, der wie die Stellkapazität von Figur 1 wirkt. Das konzentriertes Element EK kann aber auch ein anderes Element umfassen (siehe Figur 13) . Der gemeinsame Knoten KG ist mit dem Signalanschluss TE1 des ersten Ports verbunden. In Serie zu den Wand¬ lern AI, A2 des zweiten Typs ist je ein Serienresonator SRI, SR2 geschaltet, der diese Wandler jeweils mit einem der
Signalanschlüsse TAI, TA2 des zweiten Ports verbindet.
Während die Stellkapazität CS als Spannungsteiler für einen einzigen Wandler E2 des ersten Typs fungiert, dienen die beiden Serienresonatoren SRI, SR2 dazu, das zwischen erstem und zweitem Port transportierte HF-Signal weiter zu filtern um insbesondere ein Passband mit steilerer Flanke zu
erhalten.
Figur 4 zeigt eine Ausgestaltung, wie die Erfindung bei einem beidseitig symmetrisch bzw. beidseitig balanced betriebenen Filter eingesetzt werden kann. Es sind insgesamt vier Wandler El bis E4 vom ersten Typ vorgesehen. Je zwei dieser vier
Wandler sind zwischen einem gemeinsamen ersten Knoten KG1 und Masse parallel geschaltet. Zwischen einem Signalanschluss TE1 des ersten Ports und dem ersten gemeinsamen Knoten KG1 ist ein Resonator in Serie geschaltet. Der Wandler AI des zweiten Typs ist zwischen den Wandlern El, E2 angeordnet und zwischen einem Signalsanschluss und masse geschaltet. Insoweit ent¬ spricht diese Teilstruktur einem wie in Figur 1 dargestellten 3-Wandler DMS Filter ohne den zweiten Reflektor aber mit einem Serienresonator.
Symmetrisch dazu sind in der DMS Spur DSP nochmals drei
Wandler E3, A2 und E4 angeordnet, wobei die zwei Wandler E3, E4 des ersten Typs parallel zwischen einem zweiten gemeinsamen Knoten KG2 und Masse geschaltet sind. Auch hier ist ein Serienresonator SR2 zwischen dem zweiten gemeinsamen Knoten und dem Signalanschluss TE2 des ersten Ports geschaltet.
Zwischen dem jeweiligen gemeinsamen Knoten KGl und einem der jeweils zwei parallel geschalteten Wandler ersten Typs ist eine als Resonator ausgebildete Stellkapazität CSl, CS2 geschaltet .
Die beiden Wandler AI, A2 des zweiten Typs sind mit den
Signalanschlüssen TAI, TA2 des zweiten Ports verbunden. Dadurch, dass jeder der beiden parallelen symmetrischen Signalpfade eine solche Stellkapazität CS aufweist, ist für beide Ports eine symmetrische Signalführung möglich. Möglich ist es jedoch auch, einen dieser Ports unsymmetrisch zu betreiben.
Figur 8 zeigt eine bevorzugte Ausführung eines DMS-Filters, bei dem in der DMS-Spur DSP fünf Wandler zwischen zwei
Reflektoren angeordnet sind. Die mit einem ersten Anschluss TE1 verbundenen Wandler El, E2, E3 des ersten Typs sind parallel zwischen einem gemeinsamen Knoten und Masse
geschaltet. Zwischen dem mittleren Wandler E2 des ersten Typs und dem gemeinsamen Knoten KG ist eine als Resonator ausgebildetes konzentriertes Element EK (Stellkapazität) geschaltet. Zwischen dem ersten Signalanschluss TE1 und dem gemeinsamen Knoten KG ist ein gemeinsamer Serienresonator SRG geschaltet, der beispielsweise als Eintorresonator ausge¬ bildet ist. Insgesamt sind alternierend zu den Wandlern des ersten Typs zwei Wandler vom zweiten Typ vorgesehen, die mit den beiden Signalanschlüssen TAI, TA2 des zweiten Ports verbunden sind, welcher beispielsweise symmetrisch betrieben werden kann. Figur 5 zeigt die Übertragungskurve des in Figur 8 darge¬ stellten DMS-Filters im Vergleich mit den Übertragungskurve von vier Vergleichsstrukturen, von denen die ersten drei jeweils DMS Filter ohne die erfindungsgemäße Stellkapazität sind. Dargestellt ist jeweils der in einer Simulation
ermittelte Streuparameter S21.
Die Kurve 1 ist für ein DMS-Filter aus fünf Wandlern
ermittelt, bei dem drei Wandler ersten Typs mit einem
gemeinsamen Knoten verbunden sind. Alternierend dazu sind zwei Wandler vom zweiten Typ angeordnet. Zwischen dem
gemeinsamen Knoten und dem entsprechenden Signalanschluss sind zwei serielle Resonatoren parallel geschaltet. Es ist kein Stellresonator vorgesehen. Die Kurve 2 ist für ein ebenfalls fünf Wandler umfassendes
DMS-Filter dargestellt, bei dem zwischen dem Signalanschluss und dem gemeinsamen Knoten ein gemeinsamer Serienresonator vorgesehen ist. Die Kurve 3 ist für ein fünf Wandler umfassendes DMS-Filter ermittelt, bei dem die drei Wandler ersten Typs direkt mit einem Signalanschluss verbunden sind. Es ist weder ein
Serienresonator noch eine Stellkapazität vorgesehen. Die Kurve 4 ist für ein erfindungsgemäßes DMS-Filter aus fünf Wandlern ermittelt, bei dem zwischen dem mittleren Wandler ersten Typs und dem gemeinsamen Knoten eine Stellkapazität in Form eines Resonators geschaltet ist. Hier wurde für die Kapazität CO des mittleren Wandlers und die Stellkapazität jeweils ein Wert von 0,9 pF angenommen.
Kurve 5 von Figur 5 zeigt die Übertragungskurve für ein DMS- Filter gemäß Figur 8. Es zeigt sich, dass mit der erfindungs- gemäßen Stellkapazität (siehe Kurven 4 und 5) die Dämpfung im oberen Sperrbereich (Fly-Back) gegenüber den drei Vergleichsfiltern mit den Kurven 1 bis 3 wesentlich verbessert ist. Die größere Verbesserung wird erzielt, wenn zusätzlich zur Stellkapazität auch ein gemeinsamer Serienresonator vorgesehen wird (siehe Kurve 5 von Figur 5) . Auch hier wurde für die
Kapazität CO des mittleren Wandlers E2 und die Stellkapazität CS (bzw. für die Kapazität CO des als Stellkapazität CS eingesetzten Resonators) jeweils ein Wert von 0,9 pF
angenommen .
Figur 6 zeigt eine Reihe von simulierten Übertragungskurven 1 bis 4, die im Unterschied zu den Übertragungskurven von Figur 5 für einen einzigen Signalanschluss des zweiten Ports be¬ stimmt wurden. Der zweite Signalanschluss ist über einen 50Ω Widerstand mit Masse verbunden. Die Kurven 1 bis 3 ent¬ sprechen dabei den Vergleichsversuchen 1 bis 3 aus Figur 5, während Kurve 4 für ein DMS Filter gemäß Figur 8 ermittelt wurde . Die Übertragungskurve 4 zeigt im Vergleich zu den Kurven 1 bis 3, dass die erfindungsgemäße Stellkapazität sich nicht nur auf einen symmetrischen Port vorteilhaft auswirkt, sondern auch für einen einseitig bzw. unsymmetrisch betriebenen Port (hier der mit den Wandlern zweiten Typs verbundene Port) eine Verbesserung im Fly-Back-Bereich bewirkt . Figur 9 zeigt ein DMS-Filter, bei dem im Unterschied zum DMS- Filter nach Figur 8 das konzentrierte Element EK als reine Kapazität ausgebildet ist. Setzt man nun in einer Simu¬ lationsrechnung für diese Stellkapazität unterschiedliche Kapazitätswerte ein, so erhält man die in Figur 7 dargestell- ten Übertragungskurven (dargestellt ist jeweils der
Streuparameter S21) .
Es zeigt sich, dass die erzielbare Dämpfung im Fly-Back- Bereich wesentlich vom Kapazitätswert der Stellkapazität CS abhängig ist. In den unterschiedlichen Versuchen wurde die Stellkapazität zwischen 0,01 und 1,7 pF variiert. Bei einem bestimmten Kapazitätswert (im gewählten Vergleichsaufbau bei 0,1 pF) zeigt sich ein Optimum bezüglich verbesserter
Selektion im Fly-Back-Bereich. Jedoch auch mit nicht
optimalem Kapazitätswert der Stellkapazität wird gegenüber einem bekannten DMS-Filter die Selektion noch verbessert. Damit ist auch bewiesen, dass die erfindungsgemäße
Verbesserung unabhängig von der Akustik funktioniert und allein ein elektrischer bzw. kapazitiver Effekt ist.
Figur 10 zeigt eine mögliche Elektrodenstruktur für einen als Stellkapazität einsetzbaren Eintorresonator. Figur 10A zeigt das in den Figuren verwendete Schaltsymbol, während Figur 10B eine vereinfachend dargestellte Metallisierung für einen akustischen Eintorresonator zeigt. Ein realer Eintorresonator weist eine größere Anzahl sowohl an Elektrodenfingern im Wandler als auch an Reflektorstreifen im Reflektor auf. Figur 11 zeigt eine Möglichkeit, wie zwei parallel geschal¬ tete Resonatoren wie in Figur IIA in Form eines Zweitorresonators wie in Figur HC oder HD in einer gemeinsamen
Struktur vereint werden können. Figur HB zeigt eine mögliche Darstellung in vereinfachter Schreibweise. Ein solcher Zweitorresonator (Figur HD) könnte in einem Filter gemäß Figur 3 für die beiden mit dem zweiten Port verbundenen Serienresonatoren SRI, SR2 eingesetzt werden. Im Ausführungsbei¬ spiel gemäß Figur 12 könnte der Zweitorresonator (von Figur HC) für die beiden als Serienresonatoren ausgebildeten konzentrierten Elemente EK1 und EK2 eingesetzt werden bzw. diese ersetzen. Darüber hinaus kann ein Zweitorresonator nach Figur HD die beiden Serienresonatoren SRI und SR2, die in Figur 4 in Serie zu den beiden Signalanschlüssen TE1, TE2 des zweiten Ports geschaltet sind, ersetzen. Ein Zweitorresonator nach Figur HD kann insbesondere zwei Resonatoren in
zueinander parallelen symmetrischen Signalpfaden ersetzen. Ein Zweitorresonator nach Figur HC kann insbesondere zwei Resonatoren oder zwei konzentrierte Elemente in zueinander parallelen aber unsymmetrischen Signalpfaden ersetzen.
In weiteren Simulationsrechnungen wurde versucht, den Ein- fluss der Querkapazitäten zwischen den in der DMS-Spur angeordneten Wandlern abzuschätzen und herauszufinden, wo die größten Querkapazitäten vorliegen bzw. welche der unterschiedlichen auftretenden Querkapazitäten den größten
Einfluss auf das Übertragungsverhalten aufweisen.
Bei einem DMS-Filter mit insgesamt fünf Wandlern sind dies die vier Querkapazitäten zwischen direkt aneinander
grenzenden Wandlern, die vom Wert her jeweils im Bereich zwischen 0,01 und 0,05 pF liegen. Die Auswirkungen dieser Querkapazitäten können mit erfindungsgemäßen Stellkapazitäten reduziert werden, die größenmäßig im Bereich vom 10- bis 20- Fachen dieses Kapazitätswerts liegen.
Figur 12 zeigt ein DMS-Filter mit drei Wandlern El, AI, E2, bei dem zwischen den beiden ersten Wandlern El, E2 und dem gemeinsamen Knoten KG jeweils ein konzentriertes Element EK1, EK2 verschaltet ist. Vorzugsweise sind die beiden konzen¬ trierten Elemente EK1, EK2 unterschiedlich, so dass die beiden ersten Wandler eine unterschiedliche Impedanz sehen und damit eine unterschiedliche Leistungsübertragung in die Wandler stattfindet.
Figuren 13 zeigt verschiedene Möglichkeiten zur Realisierung eines konzentrierten Elements EK. Dieses kann A) als
Kapazität, B) als Induktivität oder Spule, C) als Resonator oder D) als Widerstand ausgebildet sein. Ein konzentriertes Elemente kann auch als eine Kombination verschiedener der in Figuren 13A bis 13D dargestellten konzentrierten Elemente realisiert werden.
Figur 14 zeigt ein DMS-Filter mit drei Wandlern El, AI, E2 und einem konzentrierten Element EK, das zwischen einem ersten Wandler E2 und dem Referenzpotential verschaltet ist. Diese Verschaltung ist gleich wirkend zu einer Verschaltung des konzentrierten Element zwischen erstem Wandler E2 und dem gemeinsamen Knoten KG und führt zu einer verbesserten
Selektion des Filters gegenüber einem reinen DMS Filter mit einer DMS Spur ohne konzentrierte Elemente oder sonstige Serien- oder Parallelelemente.
Figur 15 zeigt ein DMS-Filter mit drei Wandlern El, AI, E2 und einem konzentrierten Element, das in einem Parallelzweig zwischen einem der ersten Wandler E2 und dem gemeinsamen Knoten KG verschaltet ist. Da ein direkt mit dem gemeinsamen Knoten verbundenes Parallelelement in gleicher Weise auf beide mit dem gemeinsamen Knoten KG verbunden erste Wandler einwirken würde, ist zur Differenzierung der beiden parallel geschalteten ersten Wandler El, E2 zwischen dem Parallelzweig und dem gemeinsamen Knoten zumindest ein Serienelement, hier ein Serienresonator SR2, geschaltet. Da die Differenzierung allein durch das konzentrierte Element EK1 im Parallelzweig erfolgen soll, ist aus Symmetriegründen ein zweiter Serien- resonator SRI zwischen dem andern ersten Wandler El und dem gemeinsamen Knoten KG geschaltet.
Figur 16 zeigt ein DMS-Filter mit drei Wandlern El, AI, E2. Die Wandler des ersten Typs (erste Wandler El, E2) sind jeweils in Serie mit einem Laddertype Grundglied, das jeweils einen Serienresonator SRI, SR2 und einen Parallelresonator PR1, PR2 umfasst, verschaltet. Zwischen dem Serienresonator SR2 und dem ersten Wandler E2 ist ein konzentriertes Element EK1 in Serie verschaltet.
Figur 17 zeigt ein DMS-Filter mit fünf Wandlern El, AI, E2, A2, E3 und einem als Spule ausgebildeten konzentrierten
Element EK, das zwischen einem mittleren Wandler E2 der
Wandler ersten Typs und dem gemeinsamen Knoten KG
verschaltet ist. Die Spule kann als diskretes Bauelement mit der DMS Spur DSP verschaltet sein. Die Spule kann aber auch integriert zusammen mit der Metallisierung der DMS Spur DSP auf der Oberfläche des piezoelektrischen Substrats der DMS Spur realisiert sein. Möglich ist es auch, die Spule in Form entsprechend strukturierter Leiterabschnitte in ein mehr¬ schichtiges Trägersubstrat zu integrieren, welche das
piezoelektrische Substrat trägt, bzw. auf dem der Chip mit der DMS Spur DSP montiert ist. Die Erfindung beschränkt sich nicht darauf, pro Wandlertyp genau ein konzentriertes Element und insbesondere genau eine Stellkapazität vorzusehen. Bei einer entsprechenden Anzahl von Wandlern ersten Typs kann auch eine größere Anzahl an konzentrierten Elementen bzw. Stellkapazitäten vorgesehen sein, wobei jedoch stets zumindest einer der Wandler des ersten Typs anders verschaltet sein muss, d. h. mit einem anderen konzentrierten Element oder z.B. direkt mit dem gemeinsamen Knoten bzw. dem Referenzpotential verbunden sein muss.
Dementsprechend ist es auch möglich, die Erfindung auf DMS- Filter anzuwenden, die eine von den Ausführungsbeispielen abweichende Anzahl von Wandlern aufweisen. Ein erfindungs- gemäßes DMS-Filter weist mindestens drei Wandler auf, da allein vom ersten Typ zumindest zwei Wandler vorgesehen sein müssen. Nach oben hin ist die Anzahl der Wandler unbegrenzt. Zu beachten ist dabei jedoch, dass bei sehr großer Anzahl an Wandlern innerhalb der DMS-Spur die akustischen Verluste des DMS-Filters steigen und daher deren Zahl auf natürliche Weise begrenzt ist.
Möglich ist es weiterhin, ein erfindungsgemäßes DMS-Filter mit einer oder mehreren ähnlich oder anders ausgebildeten DMS-Spuren parallel oder in Serie zu verschalten, um die Selektion zu verbessern. Doch gilt auch hier, dass mit zunehmender Anzahl an DMS-Spuren bzw. Wandlern die Verluste ansteigen. Gleiches gilt für die Serienschaltung mit weiteren Serienresonatoren oder mit Laddertype-Grundgliedern.
Die Erfindung ist daher auch nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern allein auf Filter mit der Merkmalskombination des Hauptanspruchs. Dies bedeutet auch, dass alle konkret angegebenen bzw. in den Ausführungs¬ beispielen verwendeten konzentrierten Elemente durch andere konzentrierte Elemente der angegebenen Auswahl ersetzt sein können .
Bezugs zeichenliste
DMS Spur
Wandler ersten Typs
Wandler zweiten Typs
erster bzw. zweiter gemeinsamer Knoten Reflektoren
gemeinsamer Serienresonator
mit Wandlern ersten Typs verbundener
Signalanschluss
mit Wandlern zweiten Typs verbundener
Signalanschluss
Serienresonator
diverse Übertragungskurven
konzentriertes Element
Parallelresonator
Spannungen, die an den Wandlern anliegen

Claims

DMS Filter
- mit zumindest zwei Wandlern (E1,E2) eines ersten Typs, die jeweils in Serie zwischen einem gemeinsamen Knoten (KG) und einem Referenzpotential verschaltet sind,
- mit zumindest einem Wandler (AI) eines zweiten Typs,
- wobei die Wandler ersten und zweiten Typs (E,A) in der selben DMS Spur (DSP) angeordnet und ausgewählt sind aus Eingangswandler und Ausgangswandler,
- bei dem ein erster Wandler des ersten Typs mit einem ersten konzentrierten Element (EK) verschaltet ist, das zwischen dem gemeinsamen Knoten (KG) und dem ersten Wandler (E2) oder zwischen dem ersten Wandler (E2) und dem Referenzpotential angeordnet ist, sodass sich die an den ersten Wandlern (E1,E2) anliegenden Spannungen (Ul, U2) unterscheiden.
DMS Filter nach Anspruch 1,
bei dem der zweite Wandler (El) des ersten Typs mit einem zweiten konzentrierten Element verschaltet ist, das zwischen dem zweiten Wandler (El) und dem
gemeinsamen Knoten (KG) oder zwischen dem zweiten
Wandler und dem Referenzpotential angeordnet ist, wobei erstes und zweites konzentriertes Element voneinander unterschiedlich sind.
DMS Filter nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem das konzentrierte Element (EK) ausgewählt ist aus einer Kapazität, einer Induktivität, einem
akustischen Resonator und einem Widerstand. DMS Filter nach einem der Ansprüche 1-3, bei dem das konzentrierte Element (EK) als ein
Serienelement in einem Signalpfad angeordnet ist, der zwischen dem gemeinsamen Knoten (KG) und dem mit dem jeweiligen Wandler des ersten Typs verbundenen
Referenzpotential verläuft.
DMS Filter nach einem der Ansprüche 1-3,
bei dem das konzentrierte Element (EK) in einem
Parallelpfad angeordnet ist, wobei der Parallelpfad von dem Signalpfad abzweigt.
DMS Filter nach einem der Ansprüche 1-5,
bei dem alle Wandler des ersten oder zweiten Typs mit einem gemeinsamen Serienresonator (SRG) in Serie
geschaltet sind.
DMS Filter nach einem der Ansprüche 1-6,
bei dem zumindest drei Wandler des ersten Typs
(E1,E2,E3) in der DMS Spur (DSP) vorgesehen sind und das konzentrierte Element (EK) zwischen dem gemeinsamen Knoten (KG) und einem mittleren Wandler (E2) der
zumindest drei Wandler geschaltet ist.
DMS Filter nach einem der Ansprüche 1-7,
- bei dem der mit dem gemeinsamen Knoten (Figur 4, KG1) verbundene Signalanschluss (TE1) Teil eines
symmetrischen Ports (TE1,TE2) ist
- bei dem ein zweiter Signalanschluss (TE2) des
symmetrischen Ports mit einem zweiten gemeinsamen Knoten (KG2) verbunden ist, der symmetrisch zum ersten
gemeinsamen Knoten (KG1) mit zumindest zwei weiteren Wandlern (E3,E4) des ersten Typs in Serie geschaltet ist,
- wobei ein erster Wandler (E3) der zwei weiteren
Wandler (E3,E4) mit einem weiteren konzentrierten
Element (EK2) so verschaltet ist, dass die am ersten und am zweiten der weiteren Wandler anliegenden Spannungen unterschiedlich sind.
DMS Filter nach einem der Ansprüche 6-8,
- bei dem die Wandler des ersten Typs (E1,E2)
Eingangswandler sind und der oder die gemeinsamen Knoten (KG) mit einem Signalanschluss (TE) des Eingangs
verbunden sind,
- bei dem der gemeinsame Serienresonator (SRG) zwischen Signalanschluss des Eingangs und dem gemeinsamen Knoten oder zwischen den Wandlern des ersten Typs und dem
Referenzpotential angeordnet ist.
DMS Filter nach einem der Ansprüche 6-9,
- bei dem die Wandler des ersten Typs Ausgangswandler sind und der oder die gemeinsamen Knoten (KG1, KG2) mit einem Signalanschluss des Ausgangs verbunden sind,
- bei dem der gemeinsame Serienresonator (SRG) zwischen einem Signalanschluss des Eingangs und den
Eingangswandlern (E) angeordnet ist.
DMS Filter nach einem der Ansprüche 1-10,
bei dem zwischen jeweils zwei direkt benachbarten
Wandlern unterschiedlichen Typs der jeweils äußerste, zum benachbarten Wandler weisende Elektrodenfinger eines jeden der beiden Wandler mit dem Referenzpotential verbunden ist.
12. DMS Filter nach einem der Ansprüche 6-11,
bei dem die Wandler (E,A) der DMS Spur (DSP), das konzentrierte Element (EK) und der gemeinsame
Serienresonator (SRG) auf einem gemeinsamen
piezoelektrischen Substrat ausgebildet sind.
13. DMS Filter nach einem der Ansprüche 1-12,
- mit drei Wandlern (E1,E2,E3) ersten Typs, die als Eingangswandler fungieren,
- mit zwei Wandlern (A1,A2) zweiten Typs, die als
Ausgangswandler fungieren.
14. DMS Filter nach einem der Ansprüche 1-13,
bei dem ein zusätzlicher gemeinsamer Serienresonator in Serie mit den Wandlern (E,A) geschaltet und zwischen dem Signalanschluss und einem ersten Verzweigungsknoten angeordnet ist.
PCT/EP2011/050601 2010-01-21 2011-01-18 Dms filter mit verbesserter signalunterdrückung im sperrband WO2011089110A1 (de)

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