WO2012019945A1 - Reaktanzfilter mit unterdrückung im sperrbereich - Google Patents

Reaktanzfilter mit unterdrückung im sperrbereich Download PDF

Info

Publication number
WO2012019945A1
WO2012019945A1 PCT/EP2011/063308 EP2011063308W WO2012019945A1 WO 2012019945 A1 WO2012019945 A1 WO 2012019945A1 EP 2011063308 W EP2011063308 W EP 2011063308W WO 2012019945 A1 WO2012019945 A1 WO 2012019945A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
resonator
reactance filter
inductance
reactance
filter
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/063308
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Spunt
Original Assignee
Epcos Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Epcos Ag filed Critical Epcos Ag
Publication of WO2012019945A1 publication Critical patent/WO2012019945A1/de

Links

Classifications

    • 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
    • H03H9/64—Filters using surface acoustic waves
    • H03H9/6423—Means for obtaining a particular transfer characteristic
    • H03H9/6433—Coupled resonator filters
    • H03H9/6483—Ladder SAW filters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/70—Multiple-port networks for connecting several sources or loads, working on different frequencies or frequency bands, to a common load or source
    • H03H9/72—Networks using surface acoustic waves
    • H03H9/725—Duplexers

Definitions

  • the present invention relates to a reactance filter having increased local suppression in the stopband.
  • the invention further relates to an electrical component with a reactance filter of the type mentioned.
  • UMTS Universal Mobile Telecommunication Systems
  • the antenna may be connected to an antenna duplexer which is integrally Schlos ⁇ sen to an output terminal to a receiving circuit and to the other output terminal to a transmitting circuit so that the transmission and reception path from each other ge ⁇ separates.
  • an antenna duplexer which is integrally Schlos ⁇ sen to an output terminal to a receiving circuit and to the other output terminal to a transmitting circuit so that the transmission and reception path from each other ge ⁇ separates.
  • a good adaptation and isolation in the antenna duplexer is required.
  • To separate the transmit and receive ⁇ signals is located in the transmit and receive branch of the antenna duplexer, a frequency-selective filter.
  • the respective filters in the transmit and receive paths of a transformants ⁇ NEN duplexer must be designed such that the reception signal is not ⁇ not disturbed by the transmission signal and the transmission signal from the reception signal.
  • a filter in the transmission path in a frequency range which is provided for navigation signals of the navigation systems GPS or GLONASS, has a high suppression.
  • Furthermore must be interference from other bands by the filter
  • Antenna duplexers generally use reactance filters to accomplish these tasks.
  • a reactance filter based on a conversion between electrical and acoustic signals comprises a series of individual resonators.
  • FIGS. 1A and 1B show a resonator 100 'which is formed as a surface acoustic wave (SAW) device.
  • the core component of the resonator is an interdigital transducer, which consists of comb-like metallic structures.
  • FIG. 1A shows a one-port resonator which has an interdigital transducer 6, the comb-like metallic structures 2 and 3 of the interdigital transducer overlapping one another. On both sides of the overlapping combs is a reflector 3 and a reflector 4.
  • FIG. 1B shows a cross section of the resonator of FIG. 1A.
  • the metallic structures of the interdigital transducer 6 and the reflectors 3, 4 are arranged on a substrate 5.
  • a substrate for example, a material such as lithium tantalate or lithium niobate can be used.
  • the reflectors have a plurality of parallel metallic strips.
  • FIG. 2 shows a simple embodiment of a reactance filter 100 'with a single basic section Eq.
  • the reason ⁇ section GL comprises a resonator 10 and a resonator 20.
  • the resonator 10 is connected between an input terminal E for coupling an input signal and an output terminals A circuit for coupling an output signal.
  • the resonator 20 is connected to the connection between the resonator 10 and the output terminal A and connected to a terminal M for applying a reference potential.
  • the resonator 10 is connected as a series resonator and the resonator 20 is connected as a parallel resonator in the base section G1.
  • a comb-like structure 1 of the interdigital transducer is connected to the input terminal E and the other comb-like structure 2 of the interdigital transducer is connected to the output terminal A.
  • One of the comb-like structures of the interdigital transducer of the parallel resonator 20 is connected to the output-side comb-like structure of the interdigital transducer of the resonator 10 and the output terminal A of the fundamental portion.
  • the other comb-like structure of the interdigital transducer of resonator 20 is connected to the circuit on ⁇ M for applying the reference potential such as a ground potential.
  • FIGS. 3A and 3B show the course of the scattering parameter S21 as a function of the frequency for the reactance filter 100 ', which consists of a single basic section.
  • the filter function S21 drops steeply on both sides of the passage area and is then raised again on both sides.
  • FIG. 3B shows the passband around the frequency of 1.945 GHz in a larger one Scale.
  • the filter function has a low insertion loss in the passband.
  • FIG. 4 shows the interconnection of several basic sections to a reactance filter 100, which is also referred to as ladder-type filter.
  • the reactance filter 100 has the resonators 10, 20, 30, 40 and 50, which may be formed, for example, as one-port resonators.
  • the resonators 10, 30 and 50 are also referred to as series resonators and are connected in series between the input terminal E and the output terminal A.
  • a resonator 20 is connected, which is connected to the terminal M for applying the reference potential.
  • a resonator 40 is connected to a junction between the V30_50 series resonator 30 and the series resonator 50 and ver ⁇ connected to the terminal M for applying the reference potential.
  • the two resonators 20 and 40 are also referred to as parallel resonators.
  • the reactance shown in Figure 4 thus includes between the input terminal E and the output terminal A four basic sections Gl, G2, G3 and G4, wherein the Grundab ⁇ cut Eq the resonator pair 10, 20, the base portion G2, the resonator pair 20, 30, the base portion G3, the resonator pair 30, 40 and the base portion G4, the pair of resonators 40, 50 includes.
  • FIGS 5A and 5B show a profile of the Streuparame ⁇ ters S21 of the reactance 100 frequency depending on the frequency. Shown is the course K100 'of the scattering parameter S21 for the reactance filter 100' of FIG. 2, which consists only of the basic section G1, and the course K100 of the scattering parameter S21 for the reactance filter shown in FIG. ter from the plurality of basic sections Gl, G4.
  • FIG. 5B shows the passage region of the filter functions on an enlarged scale.
  • the edges which form the passage region of the filter 100 are lowered further into the negative dB range and also the stop band of the reactance filter 100 is compared to the stop band of the individual fundamental portion G1 of the reactance filter 100 'clearly draw ⁇ lowered.
  • the insertion loss in the passage region of the filter 100 has increased slightly compared with the filter element 100 '.
  • FIG. 6 shows an equivalent circuit diagram of a single resonator of the reactance filter 100.
  • Each individual resonator can be represented as a series connection of a dynamic capacitance Cl and a dynamic inductance LI, to which a static capacitance CO is connected in parallel.
  • the resonator has ei ⁇ ne first resonant frequency (series resonance), which corresponds to the largest conductance of the equivalent circuit, and a second resonant frequency (parallel resonance), which corresponds to the frequency of the smallest conductance of the equivalent circuit on.
  • the two resonant frequencies are generated by the acoustics of the surface-wave device, for example, by the geometric ⁇ specific arrangement and configuration of the corresponding interdigital talwandler.
  • the parallel resonator 20 In the region of a pole PI of the scattering parameter S21 of the fi gure 5A, the parallel resonator 20 is operated in series resonance. In the region of the pole P2, the series resonator 10 is operated in the parallel resonance. Due to the geometrical characteristics of the series resonator 10 and the parallel ⁇ resonator 20, for example, by the geometry of the inter digital transducer and the reflectors, thus creating two poles represent PI and P2, which is essentially due to the width of the passband of the filter.
  • the number of basic sections can be increased.
  • increasing the number of basic sections of a reactance filter reduces the usable bandwidth and increases the insertion loss.
  • the size of the filter component also increases, but is limited due to the dimensions of the housing.
  • One way of changing the filter characteristic in the stopband, changing the usable bandwidth and changing the insertion loss of a reactance filter can be achieved by changing the capacitance ratio of the static capacitance of the series resonator and the static capacitance of the parallel resonator of the Reaktanzfil ⁇ age .
  • ⁇ is used to define the capacitance ratio of the static capacitance of the series resonator Co, s to the static capacitance of the parallel resonator Co, P
  • C o, P thus leads to an increase in the ratio ⁇ to an increase in the bandwidth of the reactance filter and, on the other hand, to a reduction in the insertion loss and a reduction in the selectivity of the filter.
  • a reduction of the behaves ⁇ Nisses ⁇ generally causes a decrease in bandwidth and an increase in the insertion loss and an increase in the selectivity of the filter. Modifying the filter curve S21 by changing the capacitance behaves ⁇ Nisses to increase the suppression therefore often leads to an undesirable reduction in bandwidth and an undesirable increase in the insertion loss of the filter.
  • the object of the present invention is to specify a reactance filter with which individual frequency ranges in the stop band of the filter can be selectively suppressed.
  • a further object of the present invention is to specify an electrical component which comprises a reactance filter, wherein selected frequency ranges in the stopband of the reactance filter are deliberately suppressed.
  • a disclosed embodiment of a reactance filter with suppression in the stopband comprises an input terminal for Einkop- PelN an input signal, an output terminal to the off ⁇ couple an output signal, a first resonator having a second in a signal path between the input terminal and the off ⁇ is connected input terminal, Resonator, the to the signal path, in particular to the first resonator, and to a terminal for applying a reference potential is connected ⁇ and a first inductance, which is connected in parallel with the first resonator.
  • the first and second resonant nator are formed such that the ratio Zvi ⁇ rule output and input signal is bender scattering parameters of the reactance having a first pole and a second pole ⁇ site, the insertion loss of the reactance in a frequency range between the first and second Pole is lower than in the frequency range below the first pole and above the second pole.
  • a static capacitance, a dynamic capacitance and a dyna ⁇ mix inductance of the first resonator and the ers ⁇ th resonator connected in parallel inductor are formed so that the scattering parameters of the reactance min ⁇ least another ver of the first and second post Elle ⁇ different Pole has.
  • the reactance filter may have, in addition to the first resonator, further first resonators which are connected between the input terminal and the output terminal. These resonators are also referred to as series resonators. E- benso further second resonators may be provided adjacent to the second resonator, the gates between one of the Serienresona- and the terminal are closed for applying the reference potential to ⁇ . These resonators are also referred to as parallel resonators.
  • the configuration of the individual series and parallel resonators requires that poles occur in the course of the scattering parameter, by means of which the passband of the filter is determined. This due to the Akus ⁇ tik poles are left and right of the passband and substantially determines the width of the passband.
  • an inductor in parallel with one of the series resonators of a reactance filter, in the course of the scattering parameter S21 of the reactance filter, additional pole positions caused by the electromagnetic interaction occur in addition to the pole positions which are due to the acoustics.
  • the size of the inductor and the remaining ⁇ be hired by the acoustic parameters of the equivalent circuit diagram of the associated Se ⁇ rienresonators, leave these other (electromagnetic) poles generate that in the stop band of the filter above and below the passband.
  • a further inductance can be connected in series, so that the corresponding Pa ⁇ rallelresonator is connected via the series-connected inductor to the terminal for applying the reference potential.
  • Stop band lying frequencies of the navigation signals of GPS and GLONASS targeted suppressed.
  • Wei ⁇ more advanced design can be a transmit filter, which prevents the high suppression of the signal produced in Frequency range of the navigation signals these Navigationssig ⁇ signals themselves are not disturbed by a transmission signal.
  • One of the inductances of the reactance filter may be integrated in the housing.
  • FIG. 1A is a plan view of a resonator as a surface acoustic wave device
  • FIG. 1B shows a cross section through a resonator as a surface acoustic wave device
  • FIG. 2 shows a basic section of a reactance filter
  • Figure 3A shows the course of a scattering parameter of a single
  • FIG. 3B shows the course of a scattering parameter of a basic section of a reactance filter in an enlarged view
  • 4 shows a disclosed embodiment of a reactance with meh ⁇ eral basic sections
  • FIG. 5A shows the course of scattering parameters of a reactance filter with a plurality of fundamental sections in comparison to a single basic section of a reactance filter
  • FIG. 5B shows the course of scattering parameters of a reactance filter with a plurality of base sections in comparison with a reactance filter with a single basic section
  • FIG. 6 shows an equivalent circuit diagram of a single resonator
  • FIG. 7 shows an embodiment of a reactance filter for generating poles in the stop band of the reactance filter
  • Reactance filter with an inductance connected in parallel therewith for generating pole positions in the stopband
  • Figure 9A the course of scattering parameters of an embodiment of a reactance filter with poles in the blocking ⁇ area in comparison with a reactance filter with a plurality of unconnected base portions
  • FIG. 10 shows a further embodiment of a reactance filter for producing pole positions in the stop band
  • FIG. 11 shows an equivalent circuit diagram of a parallel resonator with an inductance connected in series therewith
  • FIG. 12A shows the course of scattering parameters of an embodiment of a reactance filter with pole locations in the blocking area in comparison to a reactance filter with a plurality of unconnected fundamental sections
  • FIG. 12B shows the course of scattering parameters of an embodiment of a reactance filter with pole locations in the blocking area in comparison to a reactance filter with a plurality of unconnected fundamental sections
  • FIG. 13 shows an embodiment of a reactance filter for producing pole positions in the stopband
  • FIG. 14A shows the course of scattering parameters of an embodiment of a reactance filter with pole locations in the blocking area in comparison to a reactance filter with a plurality of uncoupled fundamental sections
  • FIG. 14B shows the course of scattering parameters of an embodiment of a reactance filter with pole locations in the blocking region in comparison to a reactance filter with a plurality of uncoupled fundamental sections
  • FIG. 15 shows an embodiment of an antenna duplexer component with a reactance filter
  • FIG. 16 shows a hosed electrical component with a reactance filter
  • FIG. 17 different layers of a housing of a reactance filter for the realization of inductances.
  • FIG. 7 shows an embodiment 200 of a reactance filter in which the series resonators 10, 30 and 50 are connected in series in a signal path SP between the input terminal E and the output terminal A.
  • Parallel resonators 20 and 40 are connected to the signal path and an attachment M for applying a reference potential.
  • To the connection V10_30 between the series resonator 10 and the series resonator 30 of the parallel resonator 20 is connected, which is connected to the terminal M for applying the reference potential.
  • the further parallel resonator 40 is connected to the connection V30_50 between the series resonator 30 and the series resonator 50 and is also connected to the connection M for applying the Be ⁇ zugspotentials.
  • the reactance filter 200 thus has the individual fundamental sections G 1 from the resonator pair 10,
  • an inductance Ls is connected in parallel with the series resonator 10.
  • FIG. 8 shows an equivalent circuit diagram of the series resonator 10 with the inductance Ls connected in parallel.
  • the Serienre ⁇ sonator 10 includes a static capacitance C which is connected in paral lel ⁇ a series circuit of the see dynamic capacitance Cl and the dynamic inductance LI. Zu ⁇ addition, the inductance Ls is connected in parallel to the elements CO, Cl and LI.
  • FIGS. 9A and 9B show the transfer function of the reactance filter 200 in the form of the scattering parameter S21, FIG. 12A showing the characteristic K200 of the scattering parameter S21 in the range between 1.245 GHz and 2.845 GHz and FIG. 12B the characteristic K200 of the scattering parameter S21 in the range 1.845 GHz to 2.045 GHz demonstrate.
  • the course K100 of the scattering parameter S21 for the unconfigured reactance filter 100 of FIG. 4 is also shown for comparison.
  • the course of the scattering parameter S21 of the reactance 200 a pole P3 at the frequency f1 'above the through ⁇ passband, for example in the frequency range of about 2.145 GHz and a pole P4 below the passband at the frequency fs', for example in the frequency range between 1.6 GHz and 1.7 GHz.
  • the resonance frequency f1 shifts to the resonance frequency f1 'above the resonance frequency f1
  • the unoccupied series resonator 10 also has the resonant frequency fs lying at infinity on.
  • the resonance frequency fs shifts from the infinite ⁇ union to a frequency range below the passband of the filter to the frequency fs' with
  • the pole P4 thus arises in the course K200 of the scattering parameter S21.
  • the additional poles P3 and P4 which cause a selective reduction of the filter transfer function at the frequencies f1 'and fs'.
  • the shift of the resonant frequency fl to the frequency f1 ' can be used to increase the usable bandwidth of the filter or to selectively suppress in the stopband above the pass-through range of the filter.
  • the reactance filter 200 was designed with a static capacitance CO of 1.5 pF and an inductance Ls of 5.8 nH connected in parallel with the series resonator 10.
  • the Serienreso ⁇ coordinators can be connected with arranged in parallel therewith inductors.
  • the inductance Ls' can optionally be connected to the series resonator 30.
  • further poles occur in the course of the filter curve S21, the position of which depends on the size of the inductance.
  • FIG. 10 shows an embodiment of a reactance filter 300 comprising the series resonators 10, 30 and 50, which are connected in the signal path SP in series between the input terminal E and the output terminal A.
  • Parallel resonators ⁇ gates 20 and 40 are connected to the signal path SP and each having a terminal M connected for applying a reference potential.
  • To the connection V10_30 between the series resonator 10 and the series resonator 30 of the parallel resonator 20 is connected.
  • the parallel resonator 20 is connected via the inductor Lp to the terminal for applying the Mlitisspo ⁇ tentials, for example, a ground potential.
  • the parallel resonator 40 is on the one hand to the connection
  • V30_50 connected between the series resonator 30 and the series resonator 50 and on the other hand directly, low mig to the terminal M for applying the reference potential ver ⁇ connected.
  • FIG. 11 shows an equivalent circuit diagram of the parallel resonator 20 with the inductance Lp connected in series therewith.
  • the parallel resonator 20 constructed as a single-gate resonator can be the equivalent circuit diagram shown in Figure 6 from the static capacity Capa ⁇ CO and parallel therewith dynamic capacitance Cl and the dynamic inductance LI, which in turn are connected to each other in series, associated.
  • FIGS. 12A and 12B show the curve K300 of the scattering parameter S21, FIG. 12A showing the larger region between 1.245 GHz and 2.845 GHz, and FIG. 12B the section in the course of the scattering parameter S21 between the frequencies 1.845 GHz and 2.045 GHz. Furthermore, the course of the scattering parameter S21 denoted by K100 for the embodiment of the reactance filter 100 shown in FIG. 4 is also shown for comparison.
  • FIG. 12A by charging the reactance filter with the inductance Lp at a frequency f2 ', a pole P5 is generated and at a frequency fp' a pole P6 is generated in the stop band of the reactance filter.
  • the frequency fp shifts with the resonance frequency fp '
  • the induced by the Reso ⁇ nanzfrequenz fp 'pole P6 is located above the through ⁇ transition region of the filter.
  • the parallel resonator 20 of the reac ⁇ dance filters is thus in particular for producing a ⁇ tables acoustically resonant f2 'below the passage area of the Filters and used to generate an additional electromagnetic resonance fp 'at higher frequencies above the passage area.
  • the shift of the resonant frequency f2 to the resonant frequency f2 ' may be used to increase the usable bandwidth of the filter or to selectively suppress in the stopband below the pass-through area of the filter.
  • Egg ⁇ ne slight detuning of the resonance frequency of the parallel resonator un- switched by switching the series inductor Lp generally leads to an increase in the bandwidth, whereas a larger detuning to the creation of an additional pole P5 is used further below the passband of the filter.
  • fi gures 12A and 12B of the reactance 300 is designed with a static capacitance C of 1.5 pF and a switched to the Parallelre ⁇ sonator 20 in series inductance Lp of 2.0 nH.
  • the reactance filter shown in FIG. 10 has four basic sections similar to the filter shown in FIG. You can also add more basic sections. Among the white ⁇ direct parallel resonators of these basic sections more inductors can be connected in series. Each additional inductance connected in series generates two additional poles in the filter characteristic of the scattering parameter S21, so that further frequency-selective suppression of interference signals can take place.
  • an inductance Lp 'in series with the parallel resonator 40 is provided by way of example by dashed lines.
  • Figure 13 shows a disclosed embodiment of the reactance 400 in which between an input terminal E and a training input terminal A, the resonators 10, 30 and 50 are connected as Serienre ⁇ sonatoren in series.
  • the parallel resonator 20 is connected to the connection V10_30 between the resonator 10 and the resonator 30 and is connected via a switched to the parallel resonator 20 in series with the inductance Lp An ⁇ M circuit for applying the reference potential.
  • the Pa ⁇ rallelresonator 40 is connected between the connection of the V30_50 Se rien resonators 30 and 50 connected and connected to the terminal M for applying the reference potential.
  • the further inductor Ls is connected in parallel with the series resonator 10.
  • the arrangement of the reac ⁇ dance filters 400 shown in Figure 13 is thus approximately form of a combination of the execution of the reactance formed 200 and 300th
  • FIGS. 14A and 14B show the curve K400 of the transfer function S21 of the reactance filter 400 in comparison with the curve K100 of the scattering parameter S21 of the unoccupied reactance filter 100.
  • the reactance filter 400 has become with a static capacitance CO of 1.5 pF for the series resonator 10 and the parallel resonator 20 and an inductance Ls of 5.8 nH connected in parallel with the series resonator 10 and an inductance Lp of 2.0 connected in series with the parallel resonator 20 nH designed.
  • FIG. 14A shows a frequency range between 1.245 GHz and 2.845 GHz.
  • FIG. 14B shows an enlarged view of the frequency range between the frequencies 1.845 GHz and 2.045 GHz in the passband of the filter.
  • FIGS Combining the concepts of the parallel-connected inductor Ls in series filter branch according to FIG 7 and the series ⁇ inductance Lp in the parallel branch filters corresponding to FIG 10 in the stop band, the pole P3, P4, P5 and P6 gener- ates.
  • the poles P4 and P5 are in the stop band of the filter below the passage area.
  • the poles P3 and P6 are each above the passage area of the filter, wherein the pole P6 above the pole P3 and the pole P4 is below the pole P5.
  • the embodiment 400 of the reactance filter can be used to design a filter in which the frequencies used by the GPS and GLONASS navigation systems are suppressed between 1.574 GHz and 1.606 GHz in the stop band of the filter.
  • FIGs. 14A and 14B the transfer function of the transmission filter of an antenna duplexer is shown. As can be seen from FIG. 14A, the suppression of the reception band is slightly increased. The insertion loss remains in
  • FIG. 15 shows an embodiment of an antenna duplexer 1000 with a connection ANT for connecting an antenna and a connection ATX for connecting a transmission device and a connection ARX for connecting a reception s prepared.
  • a reactance 500 is connected in the branch of the antenna duplexer between the antenna terminal ANT and the connection to the ATX.
  • a further filter 600 is connected between the antenna terminal ANT and the terminal ARX for connecting the receiving device.
  • the reactance filter 500 has the series resonators 10, 30, 50, 70 and 90 and the parallel resonators 20, 40, 60 and 80.
  • the series resonators are between the connection to the
  • the parallel resonators are each connected between two series resonators and connected via the inductance Lp to the connection M for applying the reference potential.
  • the parallel-connected inductance Ls is provided to the Se ⁇ rienresonator 10th
  • the inductance Lp is connected to the parallel resonators each in series.
  • an adaptation coil 710 is provided, by means of which the connection ATX for connecting the transmission device or the series resonator 10 to the connection M for connecting the reference potential is connected. Furthermore, for adaptation in the duplexer of
  • the series resonator 10 which is located closer to the terminal ATX for connecting the transmitting device, is connected to the coil Ls connected in parallel thereto than the other series resonators 30, 50, 70 and 90.
  • the series resonance Gate 90 which is closer to the antenna terminal ANT than the übri ⁇ gen series resonators 10, 30, 50 and 70 is unconnected.
  • further of the series resonators 30, 50, 70 and 90 can each be connected to a parallel-connected inductance.
  • the more series resonators are connected to coils arranged in parallel therewith, the more poles arise within the blocking range of the filter in the course of the scattering parameter S21.
  • the antenna duplexer 1000 shown in Figure 15 has by the disclosed embodiment of the reactance 500 is a high negative ⁇ suppression of the reception band in the stopband of the filter.
  • the frequency ranges used by the navigation systems GPS and GLONASS can be suppressed in a frequency-selective manner.
  • Figure 16 shows a disclosed embodiment, an electrical component 2000 with a reactance filter according to one of the exemplary form 200, 300, 400 or 500.
  • the series and parallel resonators on a substrate 5, for example egg ⁇ nem substrate of lithium tantalate are arranged.
  • the reactance ⁇ filter is arranged with the substrate in a housing 2100.
  • the substrate 5 may be arranged, for example, on a bottom plate 2200 of the housing 2100.
  • On the underside of the Bo ⁇ denplatte connection pads 2300 are provided for external contacting of the device.
  • the bottom plate 2200 has various layers of material.
  • FIG. 17 shows the various material layers of the housing of the base plate 2200 in an enlarged view.
  • the bottom plate 2200 has, for example, the material layers 2210, 2220, 2230, 2240 and 2250. In each material layer of the bottom plate, a portion of the coils Ls and Lp, which is connected in parallel to the series resonator 10 or ⁇ connected to the parallel resonator 20 in series, arranged.
  • the bottom plate of the housing is in the right area of an execution ⁇ form arranged in parallel on the series resonator coil Ls shown.
  • metal structures are embedded, which are part of the coil Ls.
  • the parallel coil extends from the material layer 2220 as metallic Lei ⁇ terbahn over the material layers 2230, 2240 to 2250 and the material layer is then connectedness by a metallic Verbin ⁇ dung with a metal structure in the strip conductor 2210 to.
  • the coil Lp arranged in series with the parallel resonator is realized by the provision of metallic structures in the individual material layers of the housing.
  • 2240 proceeds to Realisie ⁇ tion of the coil Lp a conductive path from the material layer 2210, the material layers 2220, the material layer 2250th
  • a LTCC (low temperature co-fired ceramic) housing can be used.
  • the housing has ceramic and metallic components that are simultaneously fired at low temperature. This allows the use of silver as a conductive material. This results in a ceramic in which metal structures can be embedded, through which the coil Ls and the coil Lp can be realized.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

Eine Ausführungsform eines Reaktanzfilter mit Unterdrückung im Sperrbereich umfasst einen ersten Resonator (10), der zwischen einen Eingangsanschluss (E) und einen Ausgangsanschluss (A) des Reaktanzfilters geschaltet ist, einen zweiten Resonator (20), der an den ersten Resonator (10) und an einen Anschluss (M) zum Anlegen eines Bezugspotentials angeschlossen ist und eine erste Induktivität (Ls), die zu dem ersten Resonator parallel geschaltet ist. Neben einer im Wesentlichen durch die Akustik des Filters bedingten ersten und zweiten Polstelle (P1, P2) treten im Verlauf des Streuparameter (S21) des Reaktanzfilters mindestens eine weitere von der ersten und zweiten Postelle verschiedene Polstelle (P3, P4) auf, durch die frequenzselektiv eine Absenkung im Sperrbereich des Reaktanzfilters erzielt wird.

Description

Beschreibung
Reaktanzfilter mit Unterdrückung im Sperrbereich
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reaktanzfilter, der im Sperrbereich eine erhöhte lokale Unterdrückung aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein elektrisches Bauteil mit einem Reaktanzfilter der genannten Art.
Bei einer Mobilfunkübertragung mittels UMTS (Universal Mobile Telecommunication Systems) erfolgt ein gleichzeitiges Senden und Empfangen eines Signals über eine Antenne. Die Antenne kann an einen Antennen-Duplexer angeschlossen sein, der mit einem Ausgangsanschluss an eine Empfangsschaltung und mit dem anderen Ausgangsanschluss an eine Sendeschaltung angeschlos¬ sen ist, so dass der Sende- und Empfangspfad voneinander ge¬ trennt sind. Zum störungsfreien Empfang beziehungsweise zum störungsfreien Senden des Signals ist eine niedrige Einfüge¬ dämpfung, sowie eine gute Anpassung und Isolation im Antennen-Duplexer gefordert. Zur Trennung der Sende- und Empfangs¬ signale befindet sich jeweils im Sende- und Empfangszweig des Antennen-Duplexers ein frequenzselektiver Filter.
Der jeweilige Filter im Sende- und Empfangspfad eines Anten¬ nen-Duplexers muss derart ausgelegt sein, dass das Empfangs¬ signal nicht vom Sendesignal und das Sendesignal nicht um vom Empfangssignal gestört wird. Beispielsweise soll ein Filter im Sendepfad in einem Frequenzbereich, der für Navigationssignale der Navigationssysteme GPS oder GLONASS vorgesehen ist, eine hohe Unterdrückung aufweist. Des Weiteren müssen Störsignale aus anderen Bändern durch die Filter herausgefil¬ tert werden, um nicht in den Empfangspfad einzukoppeln . In Antennen-Duplexern werden zur Erfüllung dieser Aufgaben im Allgemeinen Reaktanzfilter verwendet. Ein Reaktanzfilter auf Basis einer Umwandlung zwischen elektrischen und akustischen Signalen umfasst eine Aneinanderreihung von Einzelresonatoren. Die Figuren 1A und 1B zeigen einen Resonator 100', der als ein Oberflächenwellen ( SAW, surface acoustic wave)- Bauelement ausgebildet ist. Kernbestandteil des Resonators ist ein Interdigitalwandler, der aus kammartigen metallischen Strukturen besteht. Figur 1A zeigt einen Eintorresonator, der einen Interdigitalwandler 6 aufweist, wobei sich die kammartigen metallischen Strukturen 2 und 3 des Interdigitalwand- lers gegenseitig überlappen. Zu beiden Seiten der überlappend angeordneten Kämme befindet sich ein Reflektor 3 und ein Re- flektor 4.
Figur 1B zeigt einen Querschnitt des Resonators der Figur 1A. Die metallischen Strukturen des Interdigitalwandlers 6 und der Reflektoren 3, 4 sind auf einem Substrat 5 angeordnet. Als Substrat kann beispielsweise ein Material wie Lithiumtan- talat oder Lithiumniobat verwendet werden. Die Reflektoren weisen eine Vielzahl von parallel angeordneten metallischen Streifen auf. Beim Einkoppeln eines Signals am Eingangsan- schluss E in den Interdigitalwandler 6 wird in den oberflä- chennahen Bereichen des Substrats 5 eine Oberflächenwelle als akustische Welle angeregt. Die Oberflächenwelle wird an den beiden Reflektoren 3 und 4 reflektiert, sodass möglichst we¬ nig Energie den Resonator verlässt. Durch den Interdigital¬ wandler wird die Oberflächenwelle wieder in ein elektrisches Signal gewandelt, das am Anschluss A des Oberflächenwellen- filters aus dem Resonator ausgekoppelt werden kann. Figur 2 zeigt eine einfache Aus führungs form eines Reaktanzfilters 100' mit einem einzigen Grundabschnitt Gl. Der Grund¬ abschnitt Gl umfasst einen Resonator 10 und einen Resonator 20. Der Resonator 10 ist zwischen einem Eingangsanschluss E zum Einkoppeln eines Eingangssignals und einen Ausgangsan- schluss A zum Auskoppeln eines Ausgangssignals geschaltet. Der Resonator 20 ist an die Verbindung zwischen Resonator 10 und Ausgangsanschluss A geschaltet und mit einem Anschluss M zum Anlegen eines Bezugspotentials verbunden. Der Resonator 10 ist als Serienresonator und der Resonator 20 ist als Parallelresonator in dem Grundabschnitt Gl verschaltet. Bei dem Serienresonator 10 ist eine kammartige Struktur 1 des Inter- digitalwandlers mit dem Eingangsanschluss E und die andere kammartige Struktur 2 des Interdigitalwandlers mit dem Aus- gangsanschluss A verbunden. Eine der kammartigen Strukturen des Interdigitalwandlers des Parallelresonators 20 ist mit der ausgangsseitigen kammartigen Struktur des Interdigitalwandlers des Resonators 10 und dem Ausgangsanschluss A des Grundabschnitts verbunden. Die weitere kammartige Struktur des Interdigitalwandlers des Resonators 20 ist mit dem An¬ schluss M zum Anlegen des Bezugspotentials, beispielsweise einem Massepotential, verbunden.
Die Figuren 3A und 3B zeigen den Verlauf des Streuparameters S21 in Abhängigkeit von der Frequenz für den Reaktanzfilter 100', der aus einem einzigen Grundabschnitt besteht. Wie der Figur 3A zu entnehmen ist, weist der Verlauf des Streuparame¬ ters S21 in einem Bereich um die Frequenz von 1,945 GHz einen Durchlassbereich auf. Die Filterfunktion S21 fällt zu beiden Seiten des Durchgangsbereichs steil ab und wird anschließend zu beiden Seiten wieder angehoben. Figur 3B zeigt den Durchlassbereich um die Frequenz von 1,945 GHz in einem größeren Maßstab. Die Filterfunktion weist im Durchlassbereich eine geringe Einfügedämpfung auf.
Figur 4 zeigt die Verschaltung von mehreren Grundabschnitten zu einem Reaktanzfilter 100, der auch als Ladder-Type-Filter bezeichnet wird. Der Reaktanzfilter 100 weist die Resonatoren 10, 20, 30, 40 und 50 auf, die beispielsweise als Eintor- Resonatoren ausgebildet sein können. Die Resonatoren 10, 30 und 50 werden auch als Serienresonatoren bezeichnet und sind zwischen den Eingangsanschluss E und den Ausgangsanschluss A in Reihe geschaltet. An eine Verbindung V10_30 der Resonato¬ ren 10 und 30 ist ein Resonator 20 angeschlossen, der mit dem Anschluss M zum Anlegen des Bezugspotentials verbunden ist. Ein Resonator 40 ist an eine Verbindung V30_50 zwischen dem Serienresonator 30 und dem Serienresonator 50 angeschlossen und mit dem Anschluss M zum Anlegen des Bezugspotentials ver¬ bunden. Die beiden Resonatoren 20 und 40 werden auch als Parallelresonatoren bezeichnet. Der in Figur 4 gezeigte Reaktanzfilter weist somit zwischen dem Eingangsanschluss E und dem Ausgangsanschluss A vier Grundabschnitte Gl, G2, G3 und G4 auf, wobei der Grundab¬ schnitt Gl das Resonatorpaar 10, 20, der Grundabschnitt G2 das Resonatorpaar 20, 30, der Grundabschnitt G3 das Resona- torpaar 30, 40 und der Grundabschnitt G4 das Resonatorpaar 40, 50 umfasst.
Die Figuren 5A und 5B zeigen einen Verlauf des Streuparame¬ ters S21 des Reaktanzfilters 100 in Abhängigkeit von der Fre- quenz . Dargestellt ist der Verlauf K100' des Streuparameters S21 für den Reaktanzfilter 100' der Figur 2, der lediglich aus dem Grundabschnitt Gl besteht, und der Verlauf K100 des Streuparameters S21 für den in Figur 4 gezeigten Reaktanzfil- ter aus den mehreren Grundabschnitten Gl, G4. Figur 5B zeigt den Durchgangsbereich der Filterfunktionen in vergrößerter Darstellung. Im Vergleich zur Übertragungsfunktion S21 des einfachen Filters 100' sind die Flanken, die den Durch- gangsbereich des Filters 100 bilden, weiter in den negativen dB-Bereich abgesenkt und auch der Sperrbereich des Reaktanzfilters 100 ist im Vergleich zum Sperrbereich des einzelnen Grundabschnitts Gl des Reaktanzfilters 100' deutlich abge¬ senkt. Wie der Figur 5B zu entnehmen ist, hat sich die Einfü- gedämpfung im Durchlassbereich des Filters 100 gegenüber dem Filterelement 100' geringfügig erhöht.
Figur 6 zeigt ein Ersatzschaltbild eines einzelnen Resonators des Reaktanzfilters 100. Jeder Einzelresonator lässt sich als Serienschaltung einer dynamischen Kapazität Cl und einer dynamischen Induktivität LI darstellen, zu denen eine statische Kapazität CO parallel geschaltet ist. Der Resonator weist ei¬ ne erste Resonanzfrequenz (Serienresonanz), die dem größten Leitwert des Ersatzkreises entspricht, und eine zweite Reso- nanzfrequenz (Parallelresonanz) auf, die der Frequenz des kleinsten Leitwertes des Ersatzkreises entspricht, auf. Die beiden Resonanzfrequenzen werden durch die Akustik des Ober- flächenwellenbauelements , beispielsweise durch die geometri¬ sche Anordnung und Ausgestaltung der zugehörigen Interdigi- talwandler, erzeugt.
Im Bereich einer Polstelle PI des Streuparameters S21 der Fi¬ gur 5A wird der Parallelresonator 20 in der Serienresonanz betrieben. Im Bereich der Polstelle P2 wird der Serienresona- tor 10 in der Parallelresonanz betrieben. Durch die geometrischen Eigenschaften des Serienresonators 10 und des Parallel¬ resonators 20, beispielsweise durch die Geometrie der Inter- digitalwandler und der Reflektoren, entstehen somit zwei Pol- stellen PI und P2, durch die im Wesentlichen die Breite des Durchlassbereichs des Filters bedingt ist.
Zur Erhöhung der Selektivität eines Reaktanzfilters kann die Anzahl der Grundabschnitte erhöht werden. Durch die Erhöhung der Anzahl der Grundabschnitte eines Reaktanzfilters wird je¬ doch andererseits die nutzbare Bandbreite verringert und die Einfügedämpfung erhöht. Des Weiteren steigt mit der Anzahl der Grundabschnitte auch die Größe des Filterbauelements, die jedoch aufgrund der Gehäuseabmessungen beschränkt ist.
Eine Möglichkeit zur Veränderung der Filtercharakteristik im Sperrbereich, zur Veränderung der nutzbaren Bandbreite und zur Veränderung der Einfügedämpfung eines Reaktanzfilters lässt sich durch eine Veränderung des Kapazitätsverhältnisses aus der statischen Kapazität des Serienresonators und der statischen Kapazität des Parallelresonators des Reaktanzfil¬ ters erreichen. Wenn mit σ das Kapazitätsverhältnis aus der statischen Kapazität des Serienresonators Co,s zur statischen Kapazität des Parallelresonators Co,P definiert wird zu
Co,
σ =—— ,
Co,P so führt eine Vergrößerung des Verhältnisses σ zu einer Ver- größerung der Bandbreite des Reaktanzfilters und andererseits zur Erniedrigung der Einfügedämpfung und einer Verringerung der Selektivität des Filters. Eine Verkleinerung des Verhält¬ nisses σ bewirkt im Allgemeinen eine Verringerung der Bandbreite sowie eine Vergrößerung der Einfügedämpfung und eine Vergrößerung der Selektivität des Filters. Die Modifizierung der Filterkurve S21 durch Veränderung des Kapazitätsverhält¬ nisses zur Erhöhung der Unterdrückung führt somit oftmals zu einer unerwünschten Reduzierung der Bandbreite und einer unerwünschten Erhöhung der Einfügedämpfung des Filters.
Eine Veränderung der Filterübertragungsfunktion S21 zur Erfüllung einer vorgegebenen Spezifikation durch Änderung der akustischen Eigenschaften des Reaktanzfilters, insbesondere durch Verändern der statischen Kapazität, der dynamischen Induktivität sowie der dynamischen Kapazität der Einzelresona¬ toren durch Änderung der Geometrie der Interdigitalwandler und Reflektoren, ist somit oftmals nicht ausreichend, um die gewünschte Filterfunktion zu erhalten. Insbesondere lässt sich eine Unterdrückung von Sendesignalen oder Störsignalen bei bestimmten Frequenzbereichen unterhalb oder oberhalb des Durchlassbereichs des Filters durch Verändern der akustischen Eigenschaften des Filters oftmals nur schwerlich erzielen. Wenn im Sperrbereich des Reaktanzfilters einzelne Frequenzbe¬ reiche selektiv unterdrückt werden sollen, sind daher weitere Maßnahmen beim Design des Reaktanzfilters erforderlich.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Reaktanzfilter anzugeben, mit dem sich einzelne Frequenzbereiche im Sperrbereich des Filters gezielt unterdrücken lassen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektrisches Bauelement anzugeben, das einen Reaktanzfilter um- fasst, wobei ausgewählte Frequenzbereiche im Sperrband des Reaktanzfilters gezielt unterdrückt werden.
Eine Aus führungs form eines Reaktanzfilter mit Unterdrückung im Sperrbereich umfasst einen Eingangsanschluss zum Einkop- peln eines Eingangssignals, einen Ausgangsanschluss zum Aus¬ koppeln eines Ausgangssignals, einen ersten Resonator, der in einen Signalpfad zwischen den Eingangsanschluss und den Aus¬ gangsanschluss geschaltet ist, einen zweiten Resonator, der an den Signalpfad, insbesondere an den ersten Resonator, und an einen Anschluss zum Anlegen eines Bezugspotentials ange¬ schlossen ist und eine erste Induktivität, die zu dem ersten Resonator parallel geschaltet ist. Der erste und zweite Reso- nator sind derart ausgebildet, dass ein das Verhältnis zwi¬ schen Ausgangs- und Eingangssignal angebender Streuparameter des Reaktanzfilters eine erste Polstelle und eine zweite Pol¬ stelle aufweist, wobei die Einfügedämpfung des Reaktanzfilters in einem Frequenzbereich zwischen der ersten und zweiten Polstelle niedriger ist als in dem Frequenzbereich unterhalb der ersten Polstelle und oberhalb der zweiten Polstelle. Eine statische Kapazität, eine dynamische Kapazität und eine dyna¬ mische Induktivität des ersten Resonators und die zu den ers¬ ten Resonator parallel geschaltete Induktivität sind derart ausgebildet, dass der Streuparameter des Reaktanzfilters min¬ destens eine weitere von der ersten und zweiten Postelle ver¬ schiedene Polstelle aufweist.
Der Reaktanzfilter kann neben dem ersten Resonator noch wei- tere erste Resonatoren aufweisen, die zwischen den Eingangs- anschluss und den Ausgangsanschluss geschaltet sind. Diese Resonatoren werden auch als Serienresonatoren bezeichnet. E- benso können neben dem zweiten Resonator weitere zweite Resonatoren vorgesehen sein, die zwischen einen der Serienresona- toren und den Anschluss zum Anlegen des Bezugspotentials an¬ geschlossen sind. Diese Resonatoren werden auch als Parallelresonatoren bezeichnet. Die Ausgestaltung der einzelnen Serien- und Parallelresonatoren bedingt, dass im Verlauf des Streuparameters Polstellen auftreten, durch die der Durch- lassbereichs des Filters bestimmt ist. Diese durch die Akus¬ tik bedingten Polstellen liegen links und rechts der Durchlassbereichs und bestimmen im Wesentlichen die Breite des Durchlassbereichs . Durch das Parallelschalten einer Induktivität zu einem der Serienresonatoren eines Reaktanzfilters treten im Verlauf des Streuparamters S21 des Reaktanzfilters neben den Polstellen, die durch die Akustik bedingt sind, weitere durch elekro- magnetische Wechselwirkung bedingte Polstellen auf. Durch die Größe der Induktivität und der übrigen durch die Akustik be¬ dingten Parameter des Ersatzschaltbildes des zugehörigen Se¬ rienresonators, lassen diese weiteren (elektromagnetischen) Polstellen erzeugen, die im Sperrbereich des Filters oberhalb und unterhalb des Durchlassbereichs liegen. Zu einem oder mehreren der Parallelresonatoren kann eine weitere Induktivität in Reihe geschaltet werden, so dass der entsprechende Pa¬ rallelresonator über die in Reihe geschaltete Induktivität mit dem Anschluss zum Anlegen des Bezugspotentials verbunden ist. Durch eine derartige Beschaltung treten weitere (elekt¬ romagnetische) Polstellen im Verlauf des Streuparameters S21 auf . Jede parallel geschaltete Induktivität und jede in Reihe ge¬ schaltete Induktivität bedingt zwei zusätzliche Polstellen im Verlauf des Streuparameters S21 des Reaktanzfilters. Durch eine geeignete Wahl der Größe der Induktivitäten und der durch die Akustik bedingten Parameter des Ersatzschaltbildes eines Resonators, insbesondere der statischen Kapazität, der dynamischen Kapazität und der dynamischen Induktivität, kann eine frequenzselektive Absenkung des die Filtercharakteristik bestimmenden Streuparameters S21 erfolgen. Dadurch lässt sich beispielsweise ein Reaktanzfilter entwerfen, der die im
Stoppband (Sperrbereich) liegenden Frequenzen der Navigationssignale von GPS und GLONASS gezielt unterdrückt. Des Wei¬ teren lässt sich ein Sendefilter entwerfen, der verhindert, dass durch die hohe Unterdrückung des erzeugten Signals im Frequenzbereich der Navigationssignale diese Navigationssig¬ nale selbst nicht durch ein Sendesignal gestört werden.
Ein elektrischen Bauelement, beispielsweise ein Antennen- Duplexer, umfasst gemäß einer möglichen Aus führungs form einen Reaktanzfilter nach einer der oben genannten Ausführungsformen und ein Gehäuse, in dem der Reaktanzfilter angeordnet ist. Eine der Induktivitäten des Reaktanzfilters kann in dem Gehäuse integriert sein.
Weitere Ausgestaltungsformen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen, näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1A eine Draufsicht auf einen Resonator als Oberflä- chenwellenbauelernent,
Figur 1B einen Querschnitt durch einen Resonator als Ober- flächenwellenbauelernent,
Figur 2 einen Grundabschnitt eines Reaktanzfilters,
Figur 3A den Verlauf eines Streuparameters eines einzelnen
Grundabschnitts eines Reaktanzfilters,
Figur 3B den Verlauf eines Streuparameters eines Grundab- Schnitts eines Reaktanzfilters in vergrößerter Dar- Stellung, Figur 4 eine Aus führungs form eines Reaktanzfilters mit meh¬ reren Grundabschnitten,
Figur 5A den Verlauf von Streuparametern eines Reaktanzfilters mit mehreren Grundabschnitten im Vergleich zu einem einzelnen Grundabschnitt eines Reaktanzfilters,
Figur 5B den Verlauf von Streuparametern eines Reaktanzfilters mit mehreren Grundabschnitten im Vergleich zu einem Reaktanzfilter mit einem einzelnen Grundabschnitt,
Figur 6 ein Ersatzschaltbild eines einzelnen Resonators,
Figur 7 eine Aus führungs form eines Reaktanzfilters zur Erzeugung von Polstellen im Sperrbereich des Reaktanzfilters,
Figur 8 ein Ersatzschaltbild eines Serienresonators eines
Reaktanzfilters mit einer parallel dazu geschalte¬ ten Induktivität zur Erzeugung von Polstellen im Sperrbereich,
Figur 9A den Verlauf von Streuparametern einer Ausführungsform eines Reaktanzfilters mit Polstellen im Sperr¬ bereich im Vergleich zu einem Reaktanzfilter mit mehreren unbeschalteten Grundabschnitten,
Figur 9B den Verlauf von Streuparametern einer Ausführungsform eines Reaktanzfilters mit Polstellen im Sperr¬ bereich im Vergleich zu einem Reaktanzfilter mit mehreren unbeschalteten Grundabschnitten, Figur 10 eine weitere Aus führungs form eines Reaktanzfilters zur Erzeugung von Polstellen im Sperrbereich,
Figur 11 ein Ersatzschaltbild eines Parallelresonators mit einer in Reihe dazu geschalteten Induktivität,
Figur 12A den Verlauf von Streuparametern einer Ausführungsform eines Reaktanzfilters mit Polstellen im Sperr bereich im Vergleich zu einem Reaktanzfilter mit mehreren unbeschalteten Grundabschnitten,
Figur 12B den Verlauf von Streuparametern einer Ausführungsform eines Reaktanzfilters mit Polstellen im Sperr bereich im Vergleich zu einem Reaktanzfilter mit mehreren unbeschalteten Grundabschnitten,
Figur 13 eine Aus führungs form eines Reaktanzfilters zur Erzeugung von Polstellen im Sperrbereich,
Figur 14A den Verlauf von Streuparametern einer Ausführungsform eines Reaktanzfilters mit Polstellen im Sperr bereich im Vergleich zu einem Reaktanzfilter mit mehreren unbeschalteten Grundabschnitten,
Figur 14B den Verlauf von Streuparametern einer Ausführungsform eines Reaktanzfilters mit Polstellen im Sperr bereich im Vergleich zu einem Reaktanzfilter mit mehreren unbeschalteten Grundabschnitten,
Figur 15 eine Ausführungs form eines Antennen-Duplexer- Bauelements mit einem Reaktanzfilter, Figur 16 ein gehäustes elektrisches Bauelement mit einem Reaktanz filter,
Figur 17 verschiedene Lagen eines Gehäuses eines Reaktanz- filters zur Realisierung von Induktivitäten.
Figur 7 zeigt eine Aus führungs form 200 eines Reaktanzfilters, bei dem in einen Signalpfad SP zwischen den Eingangsanschluss E und den Ausgangsanschluss A in Serie die Serienresonatoren 10, 30 und 50 geschaltet sind. Parallelresonatoren 20 und 40 sind an den Signalpfad und einen Anschuss M zum Anlegen eines Bezugspotentials angeschlossen. An die Verbindung V10_30 zwischen dem Serienresonator 10 und dem Serienresonator 30 ist der Parallelresonator 20 angeschlossen, der mit dem Anschluss M zum Anlegen des Bezugspotentials verbunden ist. Der weitere Parallelresonator 40 ist an die Verbindung V30_50 zwischen den Serienresonator 30 und den Serienresonator 50 angeschlossen und ist ebenfalls mit dem Anschluss M zum Anlegen des Be¬ zugspotentials verbunden. Der Reaktanzfilter 200 weist somit die einzelnen Grundabschnitte Gl aus dem Resonatorpaar 10,
20, G2 aus dem Resonatorpaar 20, 30, G3 aus dem Resonatorpaar 30, 40 und G4 aus dem Resonatorpaar 40, 50 auf. Des Weiteren ist zu dem Serienresonator 10 eine Induktivität Ls parallel geschaltet .
Figur 8 zeigt ein Ersatzschaltbild des Serienresonators 10 mit der parallel geschalteten Induktivität Ls . Der Serienre¬ sonator 10 weist eine statische Kapazität CO auf, die paral¬ lel geschaltet ist zu einer Reihenschaltung aus der dynami- sehen Kapazität Cl und der dynamischen Induktivität LI. Zu¬ sätzlich ist zu den Elementen CO, Cl und LI die Induktivität Ls parallel geschaltet. Die Figuren 9A und 9B zeigen die Übertragungsfunktion des Reaktanzfilters 200 in Form des Streuparameters S21, wobei Figur 12A den Verlauf K200 des Streuparameters S21 im Bereich zwischen 1,245 GHz und 2,845 GHz und Figur 12B den Verlauf K200 des Streuparameters S21 im Bereich 1,845 GHz bis 2,045 GHz zeigen. In beiden Figuren 12A und 12B ist zum Vergleich auch der Verlauf K100 des Streuparameters S21 für den unbe- schalteten Reaktanzfilter 100 der Figur 4 dargestellt. Im Vergleich zum Verlauf K100 des Reaktanzfilters 100 weist der Verlauf K200 des Streuparameters S21 des Reaktanzfilters 200 eine Polstelle P3 bei der Frequenz f1 ' oberhalb des Durch¬ lassbereichs, beispielsweise im Frequenzbereich von ca. 2,145 GHz und eine Polstelle P4 unterhalb des Durchlassbereichs bei der Frequenz fs', beispielsweise im Frequenzbereich zwischen 1,6 GHz und 1,7 GHz, auf.
Zur Erläuterung der Entstehung der zusätzlichen Polstellen P3 bei der Frequenz f1 ' und P4 bei der Frequenz fs' werden die Resonanzfrequenzen des Ersatzschaltbildes der Figur 11 ermittelt. Der in Figur 8 gezeigte Ersatzkreis des Serienresona¬ tors 10 ohne die zusätzliche parallel geschaltete Induktivi¬ tät Ls weist eine lediglich von der Akustik herrührende Pol¬ stelle P2 bei der Frequenz fl
Figure imgf000016_0001
auf. Durch das Vorsehen der zusätzlichen Induktivität Ls verschiebt sich die Resonanzfrequenz fl zur Resonanzfrequenz f1 ' oberhalb der Resonanzfrequenz fl mit
Figure imgf000017_0001
Somit entsteht die Polstelle P3 oberhalb der Polstelle P2. Der unbeschaltete Serienresonator 10 weist des Weiteren die im Unendlich liegende Resonanzfrequenz fs mit
Figure imgf000017_0002
auf. Durch das Vorsehen der parallel geschalteten Induktivität Ls verschiebt sich die Resonanzfrequenz fs aus dem Unend¬ lichen an einen Frequenzbereich unterhalb des Durchlassbereichs des Filters zur Frequenz fs' mit
f\
2 jLs-C0
Im Bereich der Frequenz fs' entsteht somit im Verlauf K200 des Streuparameters S21 die Polstelle P4. Durch das Beschälten des Serienresonators 10 mit einer dazu parallel geschalteten Induktivität entstehen im Verlauf des Streuparameters S21 die zusätzlichen Polstellen P3 und P4, die eine selektive Absenkung der Filterübertragungsfunktion an den Frequenzen f1 ' und fs' bewirken. Die Verschiebung der Resonanzfrequenz fl zur Frequenz f1 ' kann zur Vergrößerung der nutzbaren Bandbreite des Filters oder zur selektiven Unterdrückung im Sperrbereich oberhalb des Durchgangsbereichs des Filters verwendet werden. Eine geringfügige Verstimmung der Resonanzfrequenz des unbeschalteten Serienresonators durch Hinzuschalten der Parallelinduktivität Ls führt im All¬ gemeinen zu einer Erhöhung der Bandbreite, wohingegen eine größere Verstimmung zum Entstehen der zusätzlichen Polstelle P3 weiter oberhalb des Durchlassbereichs des Filters verwen- det wird. Im Beispiel der Figuren 9A und 9B wurde der Reaktanzfilter 200 mit einer statischen Kapazität CO von 1,5 pF und einer zu dem Serienresonator 10 parallel geschalteten Induktivität Ls von 5,8 nH entworfen. Neben der Induktivität Ls können auch weitere der Serienreso¬ natoren mit dazu parallel angeordneten Induktivitäten beschaltet werden. Bei dem Reaktanzfilter 200 der Figur 7 kann beispielsweise optional an den Serienresonator 30 die Induktivität Ls ' geschaltet werden. Durch das zusätzliche Paral- lelschalten weiterer Induktivitäten treten im Verlauf der Filterkurve S21 weitere Polstellen auf, deren Lage von der Größe der Induktivität abhängt.
Figur 10 zeigt eine Aus führungs form eines Reaktanzfilters 300, der die Serienresonatoren 10, 30 und 50 umfasst, die in den Signalpfad SP in Reihe zwischen den Eingangsanschluss E und den Ausgangsanschluss A geschaltet sind. Parallelresona¬ toren 20 und 40 sind an den Signalpfad SP und jeweils einen Anschluss M zum Anlegen eines Bezugspotentials angeschlossen. An die Verbindung V10_30 zwischen dem Serienresonator 10 und dem Serienresonator 30 ist der Parallelresonator 20 geschaltet. Des Weiteren ist der Parallelresonator 20 über die Induktivität Lp mit dem Anschluss M zum Anlegen des Bezugspo¬ tentials, beispielsweise eines Massepotentials, verbunden. Der Parallelresonator 40 ist einerseits an die Verbindung
V30_50 zwischen dem Serienresonator 30 und dem Serienresonator 50 angeschlossen und andererseits unmittelbar, niederoh- mig mit dem Anschluss M zum Anlegen des Bezugspotentials ver¬ bunden .
Figur 11 zeigt ein Ersatzschaltbild des Parallelresonators 20 mit der dazu in Serie geschalteten Induktivität Lp. Dem als Eintorresonator ausgebildeten Parallelresonator 20 kann das in Figur 6 gezeigte Ersatzschaltbild aus der statischen Kapa¬ zität CO und der dazu parallel geschalteten dynamischen Kapazität Cl und der dynamischen Induktivität LI, die wiederum untereinander in Reihe verschaltet sind, zugeordnet werden.
Zur Parallelschaltung aus der statischen Kapazität CO und der dynamischen Kapazität Cl/dynamischen Induktivität LI ist in Reihe die Induktivität Lp geschaltet. Die Figuren 12A und 12B zeigen den Verlauf K300 des Streuparameters S21, wobei Figur 12A den größeren Bereich zwischen 1,245 GHz und 2,845 GHz und Figur 12B den Ausschnitt im Verlauf des Streuparameters S21 zwischen den Frequenzen 1,845 GHz und 2,045 GHz zeigen. Des Weiteren ist zum Vergleich auch der mit K100 bezeichnete Verlauf des Streuparameters S21 für die in Figur 4 gezeigte Aus führungs form des Reaktanzfilters 100 gezeigt. Wie der Figur 12A zu entnehmen ist, wird durch das Beschälten des Reaktanzfilters mit der Induktivität Lp bei einer Frequenz f2 ' eine Polstelle P5 und bei einer Fre- quenz fp ' eine Polstelle P6 im Sperrbereich des Reaktanzfilters erzeugt.
Die Erzeugung der Polstellen P5 und P6 lässt sich anhand des in Figur 11 gezeigten Ersatzschaltbildes erläutern. Im unbe- schalteten Zustand des Reaktanzfilters, das heißt in dem Zu¬ stand, in dem Parallelresonator 20 unmittelbar beziehungsweise niederohmig mit dem Anschluss M zum Anlegen des Bezugspo¬ tentials verbunden ist, weist der Parallelresonator 20 die Resonanzfrequenz f2 auf, die sich m Abhängigkeit von der namischen Induktivität LI und der dynamischen Kapazität z
Figure imgf000020_0001
ergibt. Durch das Beschälten mit der Induktivität Lp ver¬ schiebt sich die Frequenz f2 zur Frequenz f2 ' mit
Figure imgf000020_0002
wobei die Frequenz f2 ' gegenüber der Frequenz f2 erniedrigt ist. Durch die verschobene Frequenz f2 ' entsteht die Polstel le P5 im Sperrbereich des Filters unterhalb der Polstelle PI
Für den unbeschalteten Reaktanzfilter der Figur 4 liegt eine weitere Polstelle P6 im Unendlichen bei der Frequenz fp mit
— > oo
Durch das Hinzufügen der Induktivität Lp verschiebt sich die Frequenz fp zur Resonanzfrequenz fp ' mit
Figure imgf000020_0003
Wie in Figur 12A dargestellt ist, liegt die durch die Reso¬ nanzfrequenz fp ' bedingte Polstelle P6 oberhalb des Durch¬ gangsbereichs des Filters. Der Parallelresonator 20 des Reak¬ tanzfilters wird somit insbesondere zur Erzeugung einer akus¬ tischen Resonanz f2 ' unterhalb des Durchgangsbereichs des Filters und zur Erzeugung einer zusätzlichen elektromagnetischen Resonanz fp ' bei höheren Frequenzen oberhalb des Durchgangsbereichs verwendet. Die Verschiebung der Resonanzfrequenz f2 zur Resonanzfrequenz f2 ' kann zur Vergrößerung der nutzbaren Bandbreite des Filters oder zur selektiven Unterdrückung im Sperrbereich unterhalb des Durchgangsbereichs des Filters verwendet werden. Ei¬ ne geringfügige Verstimmung der Resonanzfrequenz des unbe- schalteten Parallelresonators durch Hinzuschalten der Serieninduktivität Lp führt im Allgemeinen zu einer Erhöhung der Bandbreite, wohingegen eine größere Verstimmung zum Entstehen einer zusätzlichen Polstelle P5 weiter unterhalb des Durchlassbereichs des Filters verwendet wird. Im Beispiel der Fi- guren 12A und 12B wurde der Reaktanzfilter 300 mit einer statischen Kapazität CO von 1,5 pF und einer zu dem Parallelre¬ sonator 20 in Reihe geschalteten Induktivität Lp von 2,0 nH entworfen . Der in Figur 10 gezeigte Reaktanzfilter weist ähnlich dem in Figur 7 gezeigten Filter vier Grundabschnitte auf. Es können auch weitere Grundabschnitte hinzugefügt werden. Zu den wei¬ teren Parallelresonatoren dieser Grundabschnitte können weitere Induktivitäten in Reihe geschaltet werden. Jede zusät- lieh in Reihe geschaltete Induktivität erzeugt zwei weitere Polstellen in der Filtercharakteristik des Streuparameters S21, so dass weitere frequenzselektive Unterdrückungen von Störsignalen erfolgen können. Bei der Aus führungs form des Reaktanzfilters der Figur 10 ist beispielhaft strichliert ei- ne Induktivität Lp' in Serie zu dem Parallelresonator 40 vorgesehen . Figur 13 zeigt eine Aus führungs form des Reaktanzfilters 400, bei der zwischen einen Eingangsanschluss E und einen Aus- gangsanschluss A die Resonatoren 10, 30 und 50 als Serienre¬ sonatoren in Reihe geschaltet sind. Der Parallelresonator 20 ist an die Verbindung V10_30 zwischen dem Resonator 10 und dem Resonator 30 angeschlossen und über eine zu dem Parallelresonator 20 in Serie geschaltete Induktivität Lp mit dem An¬ schluss M zum Anlegen des Bezugspotentials verbunden. Der Pa¬ rallelresonator 40 ist zwischen die Verbindung V30_50 der Se- rienresonatoren 30 und 50 geschaltet und mit dem Anschluss M zum Anlegen des Bezugspotentials verbunden. Des Weiteren ist parallel zu dem Serienresonator 10 die weitere Induktivität Ls geschaltet. Die in Figur 13 gezeigte Anordnung des Reak¬ tanzfilters 400 wird somit aus einer Kombination der Ausfüh- rungsformen der Reaktanzfilter 200 und 300 gebildet.
Die Figuren 14A und 14B zeigen den Verlauf K400 der Übertragungsfunktion S21 des Reaktanzfilters 400 im Vergleich zum Verlauf K100 des Streuparameters S21 des unbeschalteten Reak- tanzfilters 100. Zur Realisierung des in den Figuren 14A und 14B gezeigten Verlaufs der Filtercharkteristik des Streuparameters S21 wurde der Reaktanzfilter 400 mit einer statischen Kapazität CO von 1,5 pF für den Serienresonator 10 und den Parallelresonator 20 und einer zu dem Serienresonator 10 pa- rallel geschalteten Induktivität Ls von 5, 8 nH und einer zu dem Parallelresonator 20 in Reihe geschalteten Induktivität Lp von 2,0 nH entworfen.
In Figur 14A ist ein Frequenzbereich zwischen 1,245 GHz und 2,845 GHz dargestellt. In Figur 14B ist in vergrößerter Darstellung der Frequenzbereich zwischen den Frequenzen 1,845 GHz und 2,045 GHz im Durchlassbereich des Filters dargestellt. Wie der Figur 14A zu entnehmen ist, werden durch die Kombination der Konzepte der parallel geschalteten Induktivität Ls im Serienfilterzweig gemäß der Figur 7 und der Serien¬ induktivität Lp im parallelen Filterzweig entsprechend der Figur 10 im Sperrbereich die Polstellen P3, P4, P5 und P6 er- zeugt. Die Polstellen P4 und P5 liegen im Sperrbereich des Filters unterhalb des Durchgangsbereiches. Die Polstellen P3 und P6 liegen jeweils oberhalb des Durchgangsbereichs des Filters, wobei die Polstelle P6 oberhalb der Polstelle P3 und die Polstelle P4 unterhalb der Polstelle P5 liegt.
Durch Kombination einer zu dem Serienresonator 10 parallel geschalteten Induktivität Ls und einer zu dem Parallelresona¬ tor 20 in Serie geschalteten Induktivität Lp werden die an den Stellen Ul und U2 in den Filtercharakteristiken der Figu- ren 9A, 12A und 14A eingezeichneten Spezifikationsforderungen erfüllt. Mit der Aus führungs form 400 des Reaktanzfilters lässt sich insbesondere ein Filter entwerfen, bei dem die von den Navigationssystemen GPS und GLONASS verwendeten Frequenzen zwischen 1,574 GHz und 1,606 GHz im Sperrbereich des Fil- ters unterdrückt sind.
In den Figuren 14A und 14B ist die Übertragungsfunktion des Sendefilters eines Antennen-Duplexers gezeigt. Wie der Figur 14A zu entnehmen ist, ist die Unterdrückung des Empfangsban- des geringfügig vergrößert. Die Einfügedämpfung bleibt im
Vergleich zur Aus führungs form eines unbeschalteten Reaktanzfilters nahezu konstant beziehungsweise ist geringfügig klei¬ ner . Figur 15 zeigt eine Aus führungs form eines Antennen-Duplexers 1000 mit einem Anschluss ANT zum Anschließen einer Antenne und einem Anschluss ATX zum Anschließen einer Sendeeinrichtung sowie einem Anschluss ARX zum Anschließen einer Empfang- seinrichtung. In den Zweig des Antennen-Duplexers zwischen dem Antennenanschluss ANT und dem Anschluss ATX zum Anschlie¬ ßen der Sendeeinrichtung ist ein Reaktanzfilter 500 geschaltet. Zwischen den Antennenanschluss ANT und den Anschluss ARX zum Anschließen der Empfangseinrichtung ist ein weiterer Filter 600 geschaltet.
Der Reaktanzfilter 500 weist die Serienresonatoren 10, 30, 50, 70 und 90 sowie die Parallelresonatoren 20, 40, 60 und 80 auf. Die Serienresonatoren sind zwischen den Anschluss zum
Anschließen der Sendeeinrichtung in Reihe geschaltet. Die Parallelresonatoren sind jeweils zwischen zwei Serienresonato¬ ren geschaltet und über die Induktivität Lp mit dem Anschluss M zum Anlegen des Bezugspotentials verbunden. Zur Erzeugung von zusätzlichen Polstellen in der Übertragungsfunktion des Streuparameters S21 des Reaktanzfilters 500 ist zu dem Se¬ rienresonator 10 die parallel geschaltete Induktivität Ls vorgesehen. Die Induktivität Lp ist zu den Parallelresonato¬ ren jeweils in Serie geschaltet.
Zur Anpassung des Reaktanzfilters 500 ist eine Anpassspule 710 vorgesehen, durch die der Anschluss ATX zum Anschließen der Sendeeinrichtung beziehungsweise der Serienresonator 10 mit dem Anschluss M zum Anschließen des Bezugspotentials ver- bunden ist. Des Weiteren ist zur Anpassung im Duplexer der
Antennenanschluss ANT über eine Antennenspule 720 mit dem An¬ schluss M zum Anschließen des Bezugspotentials verbunden.
Bei der in Figur 15 gezeigten Aus führungs form des Reaktanz- filters ist der Serienresonator 10, der näher an dem Anschluss ATX zum Anschließen der Sendeeinrichtung liegt, als die übrigen Serienresonatoren 30, 50, 70 und 90 mit der dazu parallel geschalteten Spule Ls beschaltet. Der Serienresona- tor 90, der näher an dem Antennenanschluss ANT als die übri¬ gen Serienresonatoren 10, 30, 50 und 70 liegt, ist unbeschal- tet . Durch eine derartige Verschaltung wird der Platzbedarf der
Schaltung im Vergleich zu einer Filteranordnung, bei der eine Induktivität parallel zu dem Serienresonator 90 verschaltet wäre reduziert, so dass für die gesamte Filteranordnung zu¬ sammen mit den Anpassspulen 710 und 720 ein geringer Flächen- bedarf, beispielsweise von weniger als 5 mm2, benötigt wird. Des Weiteren werden durch eine derartige Verschaltung induktive Kopplungen, insbesondere Kopplungen zu der Antennenan- passspule 720 vermieden. Weiter ermöglicht die Beschaltung des sender-/empfangsseitig angeordneten Serienresonators mit der parallel geschalteten Spule Ls, die Anpassung am sender- /empfängerseitigen Eingang ATX/ARX beziehungsweise am anten- nenseitigen Eingang ANT zu optimieren, da sich der Einfluss der parallel geschalteten Induktivität am sender-/empfängerseitigen Eingang leichter kompensieren lässt als bei einer nahe des Antenneneingangs vorgesehenen Induktivität. Die durch das Hinzuschalten der Induktivität Ls auftretende Ver¬ schlechterung der Anpassung des Filters 500 kann beispielsweise durch eine geeignete Dimensionierung der Anpassspule 710 kompensiert werden.
Bei einer anderen möglichen Aus führungs form können auch weitere der Serienresonatoren 30, 50, 70 beziehungsweise 90 mit jeweils einer parallel geschalteten Induktivität beschaltet werden. Je mehr der Serienresonatoren mit dazu jeweils paral- lel angeordneten Spulen beschaltet werden, desto mehr Polstellen entstehen innerhalb des Sperrbereichs des Filters im Verlauf des Streuparameters S21. Der in Figur 15 gezeigte Antennen-Duplexer 1000 weist durch die Aus führungs form des Reaktanzfilters 500 eine hohe Unter¬ drückung des Empfangsbandes im Sperrbereich des Filters auf. Des Weiteren lassen sich frequenzselektiv insbesondere die von den Navigationssystemen GPS und GLONASS verwendeten Frequenzbereiche unterdrücken.
Figur 16 zeigt eine Aus führungs form eines elektrischen Bauelements 2000 mit einem Reaktanzfilter gemäß einer der Aus- führungsformen 200, 300, 400 oder 500. Die Serien- und Parallelresonatoren sind auf einem Substrat 5, beispielsweise ei¬ nem Substrat aus Lithiumtantalat , angeordnet. Der Reaktanz¬ filter ist mit dem Substrat in einem Gehäuse 2100 angeordnet. Das Substrat 5 kann beispielsweise auf einer Bodenplatte 2200 des Gehäuses 2100 angeordnet sein. Auf der Unterseite der Bo¬ denplatte sind zur äußeren Kontaktierung des Bauelements Anschlusspads 2300 vorgesehen. Die Bodenplatte 2200 weist verschiedene Materiallagen auf. In Figur 17 sind die verschiedenen Materiallagen des Gehäuses der Bodenplatte 2200 in vergrößerter Darstellung gezeigt. Die Bodenplatte 2200 weist beispielsweise die Materiallagen 2210, 2220, 2230, 2240 und 2250 auf. In jeder Materiallage der Bodenplatte ist ein Abschnitt der Spulen Ls beziehungsweise Lp, die zu dem Serienresonator 10 parallel geschaltet beziehungs¬ weise zu dem Parallelresonator 20 in Serie geschaltet ist, angeordnet .
Bei der in Figur 17 dargestellten Aus führungs form der Boden- platte des Gehäuses ist im rechten Bereich eine Ausführungs¬ form der parallel am Serienresonator angeordneten Spule Ls dargestellt. In jeder der Materiallagen sind Metallstrukturen eingebettet, die Bestandteil der Spule Ls sind. Die Parallel- spule verläuft von der Materiallage 2220 als metallische Lei¬ terbahn über die Materiallagen 2230, 2240 bis zur Materiallage 2250 und wird anschließend durch eine metallische Verbin¬ dung mit einer Metallstruktur in der Leiterbahn 2210 verbun- den. Die zu dem Parallelresonator in Serie angeordnete Spule Lp wird durch das Vorsehen von metallischen Strukturen in den einzelnen Materiallagen des Gehäuses realisiert. Im linken Bereich der Bodenplatte des Gehäuses verläuft zur Realisie¬ rung der Spule Lp eine Leiterbahn von der Materiallage 2210 über die Materiallagen 2220, 2230, 2240 zur Materiallage 2250.
Zur Realisierung der Induktivitäten innerhalb des Gehäuses lässt sich beispielsweise ein LTCC(low temperature co-fired ceramic) -Gehäuse verwenden. Das Gehäuse weist keramische und metallische Komponenten auf, die gleichzeitig bei niedriger Temperatur gebrannt werden. Dies erlaubt den Einsatz von Silber als leitfähiges Material. Somit entsteht eine Keramik, in die Metallstrukturen eingebettet werden können, durch die die Spule Ls und die Spule Lp realisiert werden können.
Bezugs zeichenliste
1, 2 Interdigitalwandler
3, 4 Reflektoren
5 Substrat
10, 30, 50 Serienresonatoren
20, 40 Parallelresonatoren
100 Reaktanzfilter (Ladder-Type-Filter )
200 Reaktanzfilter mit Induktivität im Parallel- zweig
300 Reaktanzfilter mit Induktivität im Serienzweig
400 Reaktanzfilter in Kombinationsanordnung
500 Sendefilter
600 Empfangsfilter
1000 Antennen-Duplexer
2000 elektrisches Bauelement
2100 Gehäuse
2200 Bodenplatte
2210, 1250 Materiallagen
2300 Bodenplatte
P Polstelle
f Frequenz

Claims

Patentansprüche
Reaktanzfilter mit Unterdrückung im Sperrbereich, umfassend :
- einen Eingangsanschluss (E) zum Einkoppeln eines Eingangssignals,
- einen Ausgangsanschluss (A) zum Auskoppeln eines Aus¬ gangssignals,
- einen ersten Resonator (10), der in einen Signalpfad (SP) zwischen den Eingangsanschluss (E) und den Aus¬ gangsanschluss (A) geschaltet ist,
- einen zweiten Resonator (20), der an den Signalpfad (SP) und an einen Anschluss (M) zum Anlegen eines Be¬ zugspotentials angeschlossen ist,
- eine erste Induktivität (Ls), die zu dem ersten Reso¬ nator (10) parallel geschaltet ist,
- wobei der erste und zweite Resonator (10, 20) derart ausgebildet sind, dass ein das Verhältnis zwischen Aus¬ gangs- und Eingangssignal angebender Streuparameter (S21) des Reaktanzfilters eine erste Polstelle (PI) und eine zweite Polstelle (P2) aufweist, wobei die Einfüge¬ dämpfung des Reaktanzfilters in einem Frequenzbereich zwischen der ersten und zweiten Polstelle (PI, P2) nied¬ riger ist als in dem Frequenzbereich unterhalb der ersten Polstelle (PI) und oberhalb der zweiten Polstelle
(P2) ,
- wobei eine statische Kapazität (CO), eine dynamische Kapazität (Cl) und eine dynamische Induktivität (LI) des ersten Resonators (10) und die zu den ersten Resonator (10) parallel geschaltete Induktivität (Ls) derart aus¬ gebildet sind, dass der Streuparameter (S21) des Reaktanzfilters mindestens eine weitere von der ersten und zweiten Polstelle verschiedene Polstelle (P3, P4) auf¬ weist.
Reaktanzfilter nach Anspruch 1,
wobei die statische Kapazität (CO) des ersten Resonators (10) und die zu dem ersten Resonator (10) parallel geschaltete Induktivität (Ls) derart ausgebildet sind, dass der Reaktanzfilter eine dritte Polstelle
(P3) auf¬ wiest, die im Verlauf des Streuparameters (S21) oberhalb der zweiten Polstelle (P2) liegt.
Reaktanzfilter nach Anspruch 2,
wobei die statische Kapazität (CO) des ersten Resonators (10) und die zu dem ersten Resonator (10) parallel geschaltete Induktivität (Ls) derart ausgebildet sind, dass der Streuparameter (S21) des Reaktanzfilters eine vierte Polstelle
(P4) aufweist, die im Verlauf des
Streuparameters (S21) des Reaktanzfilters unterhalb der ersten Polstelle (PI) liegt.
Reaktanzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend :
- eine zweite Induktivität (Lp) , die zu dem zweiten Re¬ sonator (20) in Reihe, insbesondere zwischen den zweiten Resonator (20) und den Anschluss (M) zum Anlegen des Bezugspotentials, geschaltet ist,
- wobei die dynamische Induktivität (LI) und die dynami¬ sche Kapazität (Cl) des zweiten Resonators (20) und die zu dem zweiten Resonator (20) parallel geschaltete zwei¬ te Induktivität (LP) derart ausgebildet sind, dass der Streuparameter (S21) des Reaktanzfilters mindestens eine weitere von der ersten, zweiten, dritten und vierten Polstelle verschiedene Polstelle (P5, P6) aufweist.
5. Reaktanzfilter nach Anspruch 4,
wobei die statische Kapazität (CO) des zweiten Resona¬ tors (20) und die zu dem zweiten Resonator (20) in Serie geschaltete Induktivität (Lp) derart ausgebildet sind, dass der Streuparameter (S21) des Reaktanzfilters eine fünfte Polstelle (P5) aufweist, die im Verlauf des Streuparameters (S21) des Reaktanzfilters unterhalb der ersten Polstelle (PI) liegt.
6. Reaktanzfilter nach Anspruch 5,
wobei die statische Kapazität (CO) des zweiten Resona¬ tors (20) und die zu dem zweiten Resonator (20) in Serie geschaltete Induktivität (Lp) derart ausgebildet sind, dass der Streuparameter (S21) des Reaktanzfilters eine sechste Polstelle (P6) aufweist, die im Verlauf des Streuparameters (S21) des Reaktanzfilters oberhalb der zweiten Polstelle (P2) liegt.
7. Reaktanzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
- wobei der erste Resonator (10) eine Resonanzfrequenz (fl') aufweist, die durch die dynamische Induktivität (LI), die dynamische Kapazität (Cl) und die statische Kapazität (CO) des ersten Resonators und durch die erste Induktivität (Ls) bedingt ist,
- wobei die erste Induktivität (Ls) derart ausgebildet ist, dass die Resonanzfrequenz (fl') des ersten Resona¬ tors (10) gegenüber einer durch die Akustik des ersten Resonators, insbesondere durch die dynamische Induktivi¬ tät (LI), die dynamische Kapazität (Cl) und die stati¬ sche Kapazität (CO) des ersten Resonators bedingten Re¬ sonanzfrequenz (fl) des ersten Resonators erhöht ist.
Reaktanzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
- wobei der zweite Resonator (20) eine Resonanzfrequenz (f2') aufweist, die durch die dynamische Induktivität (LI), die dynamische Kapazität (Cl) und die statische Kapazität (CO) des zweiten Resonators und durch die zweite Induktivität (Lp) bedingt ist,
- wobei die zweite Induktivität (Lp) derart ausgebildet ist, dass die Resonanzfrequenz (f2') des zweiten Resona tors (20) gegenüber einer durch die Akustik des zweiten Resonators, insbesondere durch die dynamische Induktivi tät (LI), die dynamische Kapazität (Cl) und die stati¬ sche Kapazität (CO) des zweiten Resonators bedingten Re sonanzfrequenz (f2) des zweiten Resonators erniedrigt ist .
Reaktanzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend :
- mindestens einen weiteren ersten Resonator (30, 50), der mit dem ersten Resonator (10) in Reihe zwischen den Eingangsanschluss (E) und den Ausgangsanschluss (A) ge¬ schaltet ist,
- wobei der zweite Resonator (20) an eine Verbindung (V10_30) zwischen dem ersten Resonator
(10) und einem ersten des mindestens einen weiteren ersten Resonators (30) angeschlossen ist,
- mindestens einen weiteren zweiten Resonator (40), der an eine Verbindung (V30_50) zwischen dem ersten des min destens einen weiteren ersten Resonator (30) und einem zweiten des mindestens einen weiteren ersten Resonators (50) und an den Anschluss (M) zum Anlegen des Bezugspo¬ tentials angeschlossen ist.
Reaktanzfilter nach Anspruch 9, umfassend: mindestens eine weitere erste Induktivität (Ls'), die zu dem mindestens einen des mindestens einen weiteren ers¬ ten Resonators (30, 50) parallel geschaltet ist.
11. Reaktanzfilter nach einem der Ansprüche 9 oder 10, umfassend :
mindestens eine weitere zweite Induktivität (Lp')/ die zu mindestens einem des mindestens einen weiteren zwei¬ ten Resonators (40) in Serie geschaltet ist.
12. Reaktanzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
- wobei jeder der Resonatoren (10, 20, 30, 40, 50) einen Interdigitalwandler (6) umfasst, der auf einem Substrat (5), insbesondere einem Substrat aus Lithiumtantalat , angeordnet sind,
- wobei durch einen den Interdigitalwandler (6) beim Einkoppeln eines Signals an den Eingangsanschluss (E) auf dem Substrat eine akustische Oberflächenwelle er¬ zeugt wird, die von dem Interdigitalwandlers (6) in ein elektrisches Signal umgewandelt wird.
13. Elektrisches Bauteil, umfassend:
- einen Reaktanzfilter (200, 300, 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
- ein Gehäuse (2000), in dem der Reaktanzfilter (200, 300, 400) angeordnet ist,
- wobei eine der Induktivitäten (Ls, Lp, Ls ' , Lp') in dem Gehäuse (2000) integriert ist.
14. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 13, umfassend:
- einen Anschluss (ANT) zum Anschließen einer Antenne,
- einen Anschluss (ATX, ARX) zum Anschließen einer Sendeeinrichtung zum Erzeugen eines Signals und zum An- schließen einer Empfangseinrichtung zum Empfangen eines an den Anschluss (ANT) zum Anschließen der Antenne eingekoppelten Signals,
- wobei der Reaktanzfilter (200, 300, 400) zwischen den Anschluss (ANT) zum Anschließen der Antenne und den Anschluss (ATX, ARX) zum Anschließen der Sende- und Empfangsschaltung geschaltet ist,
- wobei der Reaktanzfilter (200, 300, 400) derart ausgebildet ist, dass der erste Resonator (10) näher an dem Anschluss (ATX, ARX) zum Anschließen der Sende- und Empfangsschaltung als an dem Anschluss (ANT) zum Anschließen der Antenne angeordnet ist.
Elektrisches Bauelement nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
- wobei der Reaktanzfilter (200, 300, 400) als ein Lad- der-Type-Filter ausgebildet ist,
- wobei das Bauelement als ein Antennen-Duplexer ausge¬ bildet ist.
PCT/EP2011/063308 2010-08-11 2011-08-02 Reaktanzfilter mit unterdrückung im sperrbereich WO2012019945A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010033969.5 2010-08-11
DE201010033969 DE102010033969B4 (de) 2010-08-11 2010-08-11 Reaktanzfilter mit Unterdrückung im Sperrbereich

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012019945A1 true WO2012019945A1 (de) 2012-02-16

Family

ID=44534360

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2011/063308 WO2012019945A1 (de) 2010-08-11 2011-08-02 Reaktanzfilter mit unterdrückung im sperrbereich

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102010033969B4 (de)
WO (1) WO2012019945A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014050219A1 (ja) * 2012-09-25 2014-04-03 株式会社村田製作所 弾性波フィルタ装置及びデュプレクサ

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002223147A (ja) * 2001-01-29 2002-08-09 Oki Electric Ind Co Ltd 弾性表面波フィルタ
US20040058664A1 (en) * 2002-09-18 2004-03-25 Nrs Technologies Inc. SAW filter
EP1755217A2 (de) * 2005-08-08 2007-02-21 Fujitsu Media Devices Limited Duplexer und Abzweigfilter
US20070268091A1 (en) * 2006-05-18 2007-11-22 Fujitsu Media Devices Limited Filter and duplexer
US20080024243A1 (en) * 2006-06-19 2008-01-31 Fujitsu Media Devices Limited Duplexer
US20100109802A1 (en) * 2008-10-30 2010-05-06 Murata Manufacturing Co., Ltd. Branching filter
WO2010061477A1 (ja) * 2008-11-28 2010-06-03 富士通株式会社 フィルタ、デュプレクサおよび電子装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002223147A (ja) * 2001-01-29 2002-08-09 Oki Electric Ind Co Ltd 弾性表面波フィルタ
US20040058664A1 (en) * 2002-09-18 2004-03-25 Nrs Technologies Inc. SAW filter
EP1755217A2 (de) * 2005-08-08 2007-02-21 Fujitsu Media Devices Limited Duplexer und Abzweigfilter
US20070268091A1 (en) * 2006-05-18 2007-11-22 Fujitsu Media Devices Limited Filter and duplexer
US20080024243A1 (en) * 2006-06-19 2008-01-31 Fujitsu Media Devices Limited Duplexer
US20100109802A1 (en) * 2008-10-30 2010-05-06 Murata Manufacturing Co., Ltd. Branching filter
WO2010061477A1 (ja) * 2008-11-28 2010-06-03 富士通株式会社 フィルタ、デュプレクサおよび電子装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ONZUKA T ET AL: "SAW duplexers without /spl lambda/4 phase shifter for PDC cerular phone systems", 2003 IEEE ULTRASONICS SYMPOSIUM PROCEEDINGS. HONOLULU, HAWAII, OCT. 5 20031005; 20031005 - 20031008 NEW YORK, NY : IEEE, US, vol. 2, 5 October 2003 (2003-10-05), pages 2101 - 2104, XP010703077, ISBN: 978-0-7803-7922-0, DOI: 10.1109/ULTSYM.2003.1293334 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010033969A1 (de) 2012-02-16
DE102010033969B4 (de) 2012-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007024895B4 (de) Multiband-Filter
DE102004054895B4 (de) Dünnschicht-BAW-Filter sowie Verfahren zur Herstellung eines Dünnschicht-BAW-Filters
DE112016005218T5 (de) Akustischer Wellenfilter mit verstärkter Unterdrückung
WO2006005397A1 (de) Beidseitig symmetrisch betreibbares filter mit volumenwellenresonatoren
DE112011103586B4 (de) Demultiplexer für elastische Wellen
DE102010062069A1 (de) Duplexer mit Schaltung zum negativen Phasenverschieben
DE102010046677A1 (de) Schaltungsanordnung
DE102005061601A1 (de) Resonatorfilter
DE10343296B4 (de) Oberflächenwellenbauelement und Kommunitkationsvorrichtung, die dasselbe umfasst
DE102011012927A1 (de) Verstärkermodul
DE102006017072A1 (de) Filter und Duplexer
DE102008052222A1 (de) Antennen Duplexer mit hoher GPS-Unterdrückung
DE102009034101A1 (de) Filterschaltung mit verbesserter Filtercharakteristik
DE19818826A1 (de) Oberflächenwellenfilter mit erhöhter Bandbreite
WO2015128003A1 (de) Abstimmbares elektroakustisches hf-filter mit verbesserten elektrischen eigenschaften und verfahren zum betrieb eines solchen filters
DE60316457T2 (de) Dünnfilmresonator-Abzweigfilter und Verfahren zur Erdung dieser Filter
DE102014102704A1 (de) Kombinierte Impedanzanpass- und HF-Filterschaltung
DE10123369A1 (de) Filteranordnung für, symmetrische und unsymmetrische Leitungssysteme
WO2004070947A1 (de) Mit akustischen oberflächenwellen arbeitendes elektronisches bauelement
DE102019106670B4 (de) HF-Filter mit vergrößerter Bandbreite und Filterkomponente
DE102019119677A1 (de) HF-Empfangsfilter, HF-Duplexer und HF-Multiplexer
DE102016114071B3 (de) Elektroakustisches Filter mit reduzierten Plattenmoden
WO2012019945A1 (de) Reaktanzfilter mit unterdrückung im sperrbereich
DE112015003080B4 (de) Rf-filterschaltung, rf-filter mit verbesserter dämpfung und duplexer mit verbesserter isolierung
DE69829826T2 (de) Verbundfilter und Funkübertragungsgerät damit

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11749775

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11749775

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1