WO2017050474A1 - Saw-filter mit zusätzlichem pol - Google Patents

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WO2017050474A1
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filter
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Thomas KAUSCHKE
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Epcos AG
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    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
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    • 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

Definitions

  • SAW filter with an additional pole order to reduce the thermal response of SAW filters comprising them with a commonly Si02 compensation ⁇ layer.
  • Si02 compensation ⁇ layer As a side effect of this measure, however, the coupling is reduced. Broadband filters with such a compensation layer can therefore only on
  • Compensating layer can be constructed, for example on lithium niobate crystals with a cutting angle red-128. On this substrate material, the resonance frequency of the acoustic Rayleigh mode is used.
  • a parasitic SH-mode (shear-horizontal-mode) is capable of propagation on lithium niobate.
  • the resonant frequency of the SH mode is above the resonant frequency of the Rayleigh mode.
  • the SH resonances lie in the region of the upper passband edge of the filter, where they cause dips in the transfer function. Even if the geometry of these filters is optimized for maximum suppression of the SH mode, this can nevertheless be due to
  • the Tx filters must be designed so that they have sufficient attenuation in parallel Rx bands.
  • the object of the present invention is to specify a SAW filter with which the attenuation at a disturbing frequency of a SAW resonator constructed in a simple manner
  • Bandpass filter can be improved. Another object is to safely and permanently avoid a disturbing SH mode in the frequency range of the upper pass band edge.
  • An inventive SAW filter is constructed from SAW resonators and has a ladder type structure. This comprises a series branch connected between the filter inlet and outlet, in which series resonators are arranged. Branching off from the series branch, parallel branches are provided which connect the series branch to a fixed potential and in particular to ground. For example, one filter has between two and five parallel branches and as many
  • Series resonators on.
  • the number of series resonators can also differ from the number of parallel resonators.
  • a filter may have a higher number of Have resonators, if a higher selection is desired.
  • a capacitance designed as an additional resonator is connected according to the invention parallel to one of the series resonators.
  • the pitch of this additional resonator is dimensioned to be capacitive at the center frequency of the filter, but with its anti-resonance at a noise frequency it forms an additional pole for improved attenuation of the noise frequency.
  • the pitch of the additional resonator is opposite to the pitch of the series resonator
  • the anti-resonant frequency of the additional resonator can be set to a suppression frequency to be suppressed outside the pass band of the filter.
  • the resonant frequency of this resonator can be at almost any frequency
  • the resonator works Frequencies in the passband of the filter as pure capacity.
  • the antiresonance frequency of the additional resonator produces a pole which can be used to dampen interfering frequencies particularly well when the pole is adjacent to the passband.
  • even more distant noise frequencies such as higher frequency resonances of plate modes or bulk waves, can be controlled by correspondingly set resonant frequencies of the first
  • Filter configurations occur to move out of the disturbing area of the upper pass band edge.
  • the pole-zero distance is reduced by the parallel connection of the additional resonator and the first series resonator. Since this also the anti-resonance for the pass band to an unfavorable
  • the resonator In order not to increase the total capacitance of the resonator with parallel-connected capacitance compared to the original value of the resonator, the resonator by reducing the aperture or
  • an additional resonator filter requires only a marginally higher area on the filter substrate, since at the same time the capacitance of the resonator is to be reduced in order to keep the total capacitance and capacitance capacitance in the required range.
  • An SiO 2 layer applied as a compensation layer for the reduction of the TCF may be e.g. locally supplemented with an additional layer or merely changed in thickness to reduce the coupling to the desired extent, reducing the pole-zero distance.
  • a filter according to the invention with a shifted SH mode is more powerful than a filter with a disturbing SH mode in the region of the passband or the passband edge.
  • the invention has no significant influence on the passband ⁇ characteristic and therefore brings only one
  • a filter according to the invention can be used in duplexers and
  • Passband filters are used to better dampen a disturbance frequency and / or to move a disturbing SH mode out of the passband out.
  • interfering frequencies can lie in the Tx filter in the Rx range of other bands, so that these frequencies are better suppressed in the inventive (Tx) filter and no longer interfere with the operation in the other frequency band.
  • a filter according to the invention is preferably used as a TX filter, which is subjected to a higher power in the transmit mode than an Rx filter during reception and in which therefore an interfering mode has a far more negative effect than with an RX filter.
  • the invention can be used in particular for bandpass filters which use Rayleigh waves, are constructed on lithium niobate and have a coupling-reducing effect
  • TCF compensation TCF compensation
  • Such an electrode structure may comprise, for example, partial layers of chromium, silver, copper and chromium.
  • Electrode structure includes, for example, layers
  • Titanium silver, copper and titanium.
  • the filter is constructed on lithium niobate substrate with a cutting angle between red-125 and red-130. This cutting angle range has a high
  • the SAW filter according to the invention has an SiO 2 layer as TCF compensation layer over the electrode metallization on the substrate. This layer may have a relative layer thickness in the range of 15 to 50% relative to the wavelength of the acoustic
  • a silicon nitride layer can be applied for shielding against moisture.
  • the SAW filter is for operation in a broadband frequency band with a relative
  • a filter according to the invention can also be several first
  • first capacitances are connected in parallel to all first series resonators with a correspondingly low antiresonance frequency.
  • these first series resonators are provided with a shorter finger period compared with the other series resonators. It is important that there are always more series resonators left, which have an unchanged pole-zero distance to ensure the necessary bandwidth of the filter.
  • a likewise inventive method can be used to generate an additional filter pole.
  • the filter is in a conventional manner designed on the basis of SAW single-gate resonators. For the design alone will be achieving a desired
  • Such a filter is constructed in a known manner from a series branch connected between the filter inlet and outlet, in which series resonators are arranged and n parallel branches connected in parallel to the series branch against a fixed potential, in each of which a parallel resonator is arranged.
  • a conventional ladder-type structure is designed.
  • the next step is the pitch of the extra
  • one or more first series resonators are determined, which in this first design have a disturbing SH mode in the region of the passband or
  • the first series resonators are then determined in this way series resonators with respect to their
  • the antiresonance frequency shifted by the smaller pole-zero distance is returned to the intended location in the area of the right
  • Passband edge shifted by the finger period of these first series resonators is reduced accordingly.
  • the amount of the frequency shift caused by the reduced finger period of the resonant frequency preferably corresponds exactly to that amount by which the pole-zero distance is shortened. With that comes the
  • dependent frequency of the SH mode is shifted to a frequency above the pass band edge.
  • a frequency amount Af is determined, by which the SH mode is at least to be shifted upward until it no longer has the passband disturbs.
  • the pole-zero distance is then reduced, which is done by selecting a suitable one
  • Capacity value of the first parallel capacitance is set.
  • the filter is designed for TX frequencies in mobile band 2, the
  • the RX frequencies of the mobile radio band 4 are arranged. According to this embodiment will now be the first
  • FIG. 1 shows a first SAW filter according to the invention, Figure 2 circuit symbol and metallization of
  • FIG. 3 a detail of a filter according to the invention in schematic cross section
  • FIG. 4 shows the transmission curve determined by simulation for the filter illustrated in FIG. 1
  • FIG. 5 shows the impedance of a first resonator before and after the variation according to the invention
  • FIG. 6 shows the impedances of the resonators used for a filter according to the invention, including the resulting ones
  • FIG. 7 shows the transmission curves determined by simulation for the filter shown in FIG. 6,
  • FIG. 8 shows a filter known from the prior art
  • FIG. 9 shows the impedances of the resonators used for filters of FIG. 8 together with the resulting transmission curve
  • FIG. 10 shows the simulated pass band of the filter according to FIGS. 8 and 9 with and without consideration of SH modes.
  • FIG. 11 is a plan view of an alternative usable series resonator with Wegewewichtung
  • Figure 12 shows the relative space requirements of alternative solutions for reducing the pole-zero distance.
  • 1 shows a first inventive execution ⁇ for example reference to a schematic block diagram.
  • the filter consists of a series branch SZ, which is connected between two terminals TXIN and ANT.
  • series branch SZ four series resonators Sl, S3, S5 and S7 are arranged. Between each two series resonators branches from
  • RZl connects a first circuit node Nl in the series branch before the series resonator Sl with a second circuit node N2, which is arranged in the series branch after the series resonator Sl. The same applies to the additional resonator RZ2.
  • FIG. 2 shows in the left part that for the resonators
  • Metallizations are preferably copper based
  • Multi-layer systems used, for example a
  • layer systems for the electrodes are possible, but preferably have at least one copper layer.
  • the metallization is applied to a piezoelectric substrate with high coupling, in particular on a
  • Lithium niobate crystal with a red-128 crystal cut shows a cross section through a SAW filter, as it may be formed according to the invention.
  • piezoelectric substrate SU are the component structures of the filter, in particular the electrode fingers and / or the fingers of the associated reflectors in the cross-sectional view of the finger extension shown.
  • Component structures BS coated substrate SU is applied a compensation layer KS, by means of which the temperature coefficient of the frequency is reduced or even compensated.
  • a SiO 2 layer of a sufficient thickness is used for this purpose.
  • a protective layer PL is applied as a final uppermost layer, for example a thin silicon nitride layer having a thickness of 10 nm to 200 nm.
  • FIG. 4 shows the simulated transmission curve of the filter shown in FIG. Compared to a known filter without additional resonators, the attenuation in the region of a disturbance frequency is improved. The improvement is encircled in the figure. As an application example, a band 2 Tx filter is selected, which shows a clear pole and thus the improved attenuation in the Rx range of a band 4 duplexer. ,
  • FIG. 8 shows a conventional SAW filter with the same basic structure as that shown in FIG.
  • the frequencies of the series and parallel resonators S, P are chosen so that there is a desired pass band. In that regard, the filter is optimized for the desired band.
  • FIG. 9 shows the various resonators used for the known filter according to FIG. 8 with their impedances and the resulting transmission curve TF or
  • the resonance frequencies of the series resonators are found, which are preferably arranged symmetrically to the center of the pass band.
  • SH modes disturbing shear wave modes
  • FIG. 10 If, however, the occurrence of SH modes is allowed in the simulation calculation, the transmission behavior shown in FIG. 10 in the passband is obtained for the filter structure shown in FIGS. 8 and 9. There are two passbands for the TX filter (left curves) and the RX filter (right)
  • Resonant frequency is only in the range of the passband edge when the resonant frequency of Nutzmode (Rayleigh wave) is arranged at a correspondingly low frequency, since the
  • the disturbing SH-mode can be achieved by suitable adjustment of the layer thicknesses of electrodes, compensation layer and
  • Metallization ratio of the electrodes are minimized in height.
  • the exact tuning has a tolerance due to production-related deviations, it can not be effectively suppressed in mass production, or is the proportion of filters with no or poorly suppressed SH mode too high.
  • the pole-zero distance of this resonator with the interfering SH mode is reduced by a frequency amount Af by one or more
  • the anti-resonant frequency of the series resonator is shifted by the amount Af towards lower frequencies and thus reduces the pole-zero distance. To compensate for this effect, however, and the important for forming the passband edge anti-resonant frequency back to the right place
  • the finger period is shortened to the resonance frequency by the amount Af towards higher
  • FIG. 5 shows a simulation calculation of the impedance of the first series resonator without an additional resonator (left curve) and with a resonator connected in parallel and
  • FIG. 6 shows a representation corresponding to FIG. 9, but in which the impedance of the series resonator with the additional resonator connected in parallel in position and pole-zero distance is changed.
  • the resonance frequency is now shifted upwards by an amount Af, while the position of the antiresonance remains unchanged. It turns out that the passband TF remains almost unchanged despite the additional resonator.
  • FIG. 7 shows the passband of the corresponding filter in a simulation with and without consideration of SH modes. The two curves are again shown above one another, corresponding to FIG. 10 already described. In comparison with FIG. 10, the effect produced by the invention is shown in FIG.
  • further series resonators can be connected in parallel with additional resonators beyond that shown in FIG. To the
  • resonators are cascaded. Cascading here means that the individual SAW resonator as shown in FIG. 2 is replaced by a series connection of at least two partial resonators.
  • FIG. 11 shows a plan view of a resonator with
  • FIG. 12 shows in the scale-related partial figures a, b and c and thus in a manner suitable for size comparison
  • the filter can also be in his
  • the filter according to the invention may be part of a duplexer, the invention being used both as a reception filter, but in particular as a TX filter of the duplexer.

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Abstract

Zur Unterdrückung einer Störfrequenz wird bei einem Laddertype Filter vorgeschlagen, parallel zu einem Serienresonator (S1) einen als Kapazität wirkenden zusätzlichen Resonator (RZ1) zu verschalten. Die Antiresonanz des zusätzlichen Resonators erzeugt einen zusätzlichen Pol zur verbesserten Dämpfung der Störfrequenz.

Description

Beschreibung
SAW-Filter mit zusätzlichem Pol Zur Verminderung des Temperaturgangs von SAW-Filtern werden diese mit einer üblicherweise Si02 umfassenden Kompensations¬ schicht versehen. Als Nebeneffekt dieser Maßnahme wird jedoch die Kopplung verringert. Breitbandige Filter mit einer solchen Kompensationsschicht können daher nur auf
hochkoppelnden Substraten realisiert werden.
Aus SAW-Resonatoren aufgebaute Bandpassfilter mit einer
Kompensationsschicht können beispielsweise auf Lithiumniobat- Kristallen mit einem Schnittwinkel rot-128 aufgebaut werden. Auf diesem Substratmaterial wird die Resonanzfrequenz der akustischen Rayleigh-Mode genutzt.
Bei vielen Filtern mit bestimmten Materialkombinationen für Elektroden und darauf abgeschiedene Schichten, und/oder für bestimmte Schichtdickenkombinationen ist auf Lithiumniobat jedoch eine parasitäre SH-Mode (shear-horizontal-mode) ausbreitungsfähig. Die Resonanzfrequenz der SH-Mode liegt oberhalb der Resonanzfrequenz der Rayleigh-Mode. Für die Serienresonatoren eines Filters liegen die SH-Resonanzen im Bereich der oberen Passbandkante des Filters und verursachen dort Einbrüche in der Übertragungsfunktion. Selbst wenn die Geometrie dieser Filter auf maximale Unterdrückung der SH- Mode optimiert ist, so kann diese doch in Folge von
toleranzbedingten Geometrieabweichungen und unter Temperatur- und Leistungsbelastung verstärkt angeregt werden. Dadurch kann es zu einer verstärkten Temperatur- und
Leistungsbelastung der Resonatoren kommen, die zu einem vorzeitigen Verschleiß und schließlich zu Ausfällen des Filters führen können.
Weiterhin müssen heutige Frontendmodule immer mehr
Frequenzbänder bedienen, so dass die gegenseitige Isolation der verschiedenen Filter ein immer größeres Problem
darstellt. Insbesondere die Tx Filter müssen so entworfen werden, dass sie in parallelen Rx Bändern eine ausreichende Dämpfung aufweisen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein SAW Filter anzugeben, mit dem in einfacher Weise die Dämpfung bei einer Störfrequenz eines aus SAW-Resonatoren aufgebauten
Bandpassfilters verbessert werden kann. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine störende SH-Mode im Frequenzbereich der oberen Passbandkante sicher und dauerhaft zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß von einem SAW-Filter nach Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sowie ein Verfahren zum Verschieben einer störenden SH-Mode in einem SAW-Filter sind weiteren Ansprüchen zu entnehmen.
Ein erfindungsgemäßes SAW-Filter ist aus SAW-Resonatoren aufgebaut und weist eine Ladder-Type-Struktur auf. Diese umfasst einen zwischen Filterein- und -ausgang verschalteten Serienzweig, in dem Serienresonatoren angeordnet sind. Von dem Serienzweig abzweigend sind Parallelzweige vorgesehen, die den Serienzweig gegen ein Festpotenzial und insbesondere gegen Masse verschalten. Ein Filter weist beispielsweise zwischen zwei und fünf Parallelzweige und ebenso viele
Serienresonatoren auf. Die Anzahl der Serienresonatoren kann dabei jedoch auch von der Anzahl der Parallelresonatoren abweichen. Weiter kann ein Filter eine höhere Anzahl von Resonatoren aufweisen, wenn eine höhere Selektion gewünscht wird .
In dem insoweit in bekannter Weise aufgebauten Filter ist nun erfindungsgemäß parallel zu einem der Serienresonatoren eine als zusätzlicher Resonator ausgebildete Kapazität geschaltet. Der Pitch dieses zusätzlichen Resonators ist so bemessen, dass er bei Mittenfrequenz des Filters kapazitiv wirkt, dass er aber mit seiner Antiresonanz bei einer Störfrequenz einen zusätzlichen Pol zur verbesserten Dämpfung der Störfrequenz ausbildet .
Damit gelingt es, in einem Tx Filter die Unterdrückung im Rx Bereich eines anderen Frequenzbandes zu verbessern und einen parallelen Betrieb in beiden Bändern zu verbessern. Damit können die Eigenschaften von Frontendmodulen verbessert werden, die beide Bänder bedienen können.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Pitch des zusätzlichen Resonators gegenüber dem Pitch des Serienresonators
erniedrigt, um eine verbesserte Dämpfung bei einer gegebenen Störfrequenz oberhalb des Passbands zu erzielen. Möglich ist jedoch auch, den Pitch des zusätzlichen Resonators gegenüber dem Pitch des Serienresonators zu erhöhen, um eine
verbesserte Dämpfung bei einer gegebenen Störfrequenz
unterhalb des Passbands zu erzielen.
Die Antiresonanzfrequenz des zusätzlichen Resonators kann auf eine zu unterdrückende Störfrequenz außerhalb des Passbands des Filters eingestellt werden. Die Resonanzfrequenz dieses Resonators kann auf eine nahezu beliebige Frequenz
eingestellt werden, solange sie ausreichend weit vom Passband des Filters entfernt liegt. Dann wirkt der Resonator bei Frequenzen im Passband des Filters als reine Kapazität. Durch die Antiresonanzfrequenz des zusätzlichen Resonators wird eine Polstelle erzeugt, die zur Dämpfung von Störfrequenzen besonders dann gut genutzt werden kann, wenn die Polstelle benachbart zum Passband liegt. Jedoch auch weiter entfernte Störfrequenzen, wie beispielsweise höherer Frequenz liegende Resonanzen von Plattenmoden oder Volumenwellen, können durch entsprechend eingestellte Resonanzfrequenzen der ersten
Kapazität gut unterdrückt werden.
Mit dem zusätzlichen Resonator und weiteren Maßnahmen gelingt es außerdem, eine störende SH Mode, die wie bereits eingangs erwähnt bei bestimmten Materialkombinationen und
Filterkonfigurationen auftritt, aus dem störenden Bereich der oberen Passbandkante heraus zu verschieben.
Dazu wird bei dem Serienresonator, der im Filter die
geringste Antiresonanzfrequenz aller Serienresonatoren aufweist, mit der größten Fingerperiode versehen. Der Pol- Nullstellen-Abstand dieses Serienresonators ist gegenüber den übrigen Serienresonatoren verringert. Die Verringerung des Pol-Nullstellenabstands ist so bemessen, dass durch die kleinere Fingerperiode und den kleineren Pol-Nullstellen- Abstand die parasitäre Schermode (SH-Mode) dieses ersten Serienresonators aus dem Passband des Filters verschwunden ist bzw. erst bei einer Frequenz oberhalb der Passbandkante auftritt .
Zur Verringerung des Pol-Nullstellenabstands kann der
zusätzliche Resonator parallel zu diesem ersten
Serienresonator geschaltet werden. Die Kapazität dieses zusätzlichen Resonators ist so bemessen, dass durch die kleinere Fingerperiode und den kleineren Pol-Nullstellen- Abstand die parasitäre Schermode (SH-Mode) dieses ersten Serienresonators aus dem Passband des Filters verschwunden ist bzw. erst bei einer Frequenz oberhalb der Passbandkante auftritt .
Mit anderen Worten wird nun bei dem ersten Serienresonator, der konstruktionsbedingt die niedrigste Resonanz- und Anti- resonanzfrequenz aufweist, der Pol-Nullstellen-Abstand durch die Parallelschaltung des zusätzlichen Resonators und des ersten Serienresonators verringert. Da sich dabei auch die Antiresonanz für das Passband zu einer ungünstigen
niedrigeren Frequenz verschiebt, wird dies durch eine
entgegengesetzte Verschiebung der Frequenz wieder
ausgeglichen, was durch eine Verringerung der Fingerperiode des ersten Serienresonators erreicht wird. Der Ausgleich kann dabei so stattfinden, dass die Antiresonanzfrequenz wieder auf ihrer ursprünglichen Lage vor Verringerung des Pol- Nullstellen-Abstands zu liegen kommt. Um die Gesamtkapazität des Resonators mit parallelgeschalteter Kapazität gegenüber dem ursprünglichen Wert des Resonators nicht zu vergrößern, wird der Resonator durch Verringerung der Apertur bzw.
Verringerung der Fingeranzahl entsprechend verkleinert.
Im Ergebnis wird ein Filter erhalten, bei dem die der
Schermode zuzuordnende Störresonanz vollständig aus dem
Passband verschwunden ist und oberhalb der Passbandkante zu liegen kommt. Bandbreite und Einfügedämpfung des Filters bleiben dabei praktisch unverändert, so dass trotz Abweichung von einem bekannten und bereits bezüglich der
Filtereigenschaften und insbesondere bezüglich des Passbands optimierten Designs dennoch keine Verschlechterung der
Filtereigenschaft im Passband in Kauf zu nehmen sind. Dieser zusätzliche Effekt der SH Modenverschiebung im
erfindungsgemäßen Filter kann mit einfachen Mitteln ohne großen Aufwand realisiert werden. Gegenüber einem
herkömmlichen Laddertypefilter benötigt ein Filter mit zusätzlichem Resonator nur eine unwesentlich höhere Fläche auf dem Filtersubstrat, da gleichzeitig dazu die Kapazität des Resonators zu verringern ist, um die Gesamtkapazität der Parallelschaltung aus Kapazität und Resonator im geforderten Bereich zu halten.
Eine weitere Möglichkeit zur Verringerung des Pol- Nullstellen-Abstands besteht darin, entsprechende
Substratmaterialien auszuwählen oder das Design entsprechend zu verändern. Möglich ist z.B. eine Veränderung des
Schichtaufbaus bzgl. Materialien und Schichtdicke,
insbesondere das Aufbringen und/oder Verändern einer
Trimmschicht. Eine als Kompensationsschicht für die Reduktion des TCF aufgebrachte Si02 Schicht kann z.B. lokal durch eine zusätzliche Schicht ergänzt oder lediglich in der Dicke verändert werden, um die Kopplung im gewünschten Ausmaß zu reduzieren, wobei sich der Pol-Nullstellenabstand reduziert.
Ein erfindungsgemäßes Filter mit verschobener SH Mode ist leistungsfester als ein Filter mit einer störenden SH-Mode im Bereich des Passbands oder der Passbandkante. Die Erfindung hat keinen wesentlichen Einfluss auf die Passband¬ charakteristik und bringt daher ausschließlich eine
verbesserte Performance. Ein erfindungsgemäßes Filter kann in Duplexern und
Passbandfiltern eingesetzt werden, um eine Störfrequenz besser zu dämpfen und/oder um eine störende SH Mode aus dem Bereich des Passbandes heraus zu verschieben. Störfrequenzen können im Tx Filter im Rx Bereich anderer Bänder liegen, so dass diese Frequenzen im erfindungsgemäßen (Tx) Filter besser unterdrückt werden und den Betrieb im anderen Frequenzband nicht mehr stören.
Ein erfindungsgemäßes Filter wird bevorzugt als TX-Filter eingesetzt, das im Sendebetrieb mit einer höheren Leistung beaufschlagt wird als ein Rx Filter beim Empfang und bei dem sich daher eine störende Mode weitaus negativer auswirkt als bei einem RX-Filter.
Die Erfindung ist wie gesagt insbesondere bei Bandpassfiltern einsetzbar, die Rayleigh-Wellen nutzen, auf Lithiumniobat aufgebaut sind und eine die Kopplung reduzierende
Kompensationsschicht (TCF-Kompensation) aufweisen.
Vorteilhaft werden sie auch bei Resonatoren eingesetzt, die Kupfer-basierte Elektroden aufweisen. Eine solche Elektrodenstruktur kann beispielsweise Teilschichten aus Chrom, Silber, Kupfer und Chrom umfassen. Eine alternative
Elektrodenstruktur umfasst beispielsweise Schichten aus
Titan, Silber, Kupfer und Titan.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Filter auf Lithiumniobat- Substrat mit einem Schnittwinkel zwischen rot-125 und rot-130 aufgebaut. Dieser Schnittwinkelbereich weist eine hohe
Kopplungskonstante für Rayleigh-Wellen auf.
Als ein bevorzugtes piezoelektrisches Substrat für das Filter können Lithiumniobat-Kristalle mit einem Schnittwinkel rot- 128 ausgewählt werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das erfindungsgemäße SAW-Filter über der Elektrodenmetallisierung auf dem Substrat eine Si02-Schicht als TCF-Kompensationsschicht auf. Diese Schicht kann eine relative Schichtdicke im Bereich von 15 bis 50 % bezogen auf die Wellenlänge der akustischen
Nutzwelle aufweisen.
Über der Kompensationsschicht kann eine Siliziumnitrid- Schicht zur Abschirmung gegen Feuchtigkeit aufgebracht sein.
In einem Ausführungsbeispiel ist das SAW-Filter zum Betrieb in einem breitbandigen Frequenzband mit einer relativen
Bandbreite > 3 % ausgelegt, insbesondere zum Betrieb in den Bändern 2 oder 3.
Ein erfindungsgemäßes Filter kann auch mehrere erste
Serienresonatoren aufweisen, deren Resonanzfrequenzen ohne erfindungsgemäße Maßnahmen eine SH-Störmode im Bereich des Passbands oder im Bereich der Passbandkante bedingen.
Entsprechend sind in solchen erfindungsgemäßen SAW-Filtern parallel zu allen ersten Serienresonatoren mit entsprechend geringer Antiresonanzfrequenz jeweils erste Kapazitäten verschaltet. Gleichzeitig sind diese ersten Serienresonatoren mit einer gegenüber den weiteren Serienresonatoren kürzeren Fingerperiode versehen. Wichtig ist dabei, dass stets noch weitere Serienresonatoren verbleiben, die einen unveränderten Pol-Nullstellen-Abstand aufweisen, um die nötige Bandbreite des Filters zu gewährleisten.
Ein ebenfalls erfindungsgemäßes Verfahren kann zum Erzeugen eines zusätzlichen Filterpols eingesetzt werden. In einem ersten Schritt wird das Filter dabei in herkömmlicher Weise auf der Basis von SAW-Eintorresonatoren entworfen. Für den Entwurf wird allein das Erzielen einer gewünschten
Passbandcharakteristik berücksichtigt . Ein solches Filter wird in bekannter Weise aus einem zwischen Filterein- und -ausgang verschalteten Serienzweig, in dem Serienresonatoren angeordnet sind und n parallel zum Serienzweig gegen ein Festpotenzial verschalteten Parallelzweigen aufgebaut, in denen jeweils ein Parallelresonator angeordnet ist. Insoweit wird eine herkömmliche Ladder-Type-Struktur entworfen .
Parallel zu einem ersten Serienresonator wird ein
zusätzlicher Resonator vorgesehen und verschaltet.
Im nächsten Schritt wird der Pitch des zusätzlichen
Resonators so eingestellt, dass dessen Antiresonanzfrequenz einen zusätzlichen Pol bei einer zu unterdrückenden
Störfrequenz ausbildet, um die Dämpfung des Filters bei der Störfrequenz zu verbessern.
Zur Verschiebung der SH Mode wird der- oder diejenigen ersten Serienresonatoren ermittelt, die bei diesem ersten Design eine störende SH-Mode im Bereich des Passbands oder
Passbandkante aufweisen. Dies kann durch ein Simulations¬ verfahren erfolgen, welches das Auftreten von SH-Moden berücksichtigt .
Die ersten Serienresonatoren sind dann die auf diese Weise ermittelten Serienresonatoren mit der bezüglich ihrer
Frequenzlage störenden SH-Mode. Parallel zu den ersten
Serien-resonatoren wird nun jeweils eine als
Interdigitalstruktur ausgebildete erste Kapazität verschaltet, die den Pol-Nullstellen-Abstand des oder der ersten Serienresonatoren verringert.
Im nächsten Entwurfsschritt wird die durch den geringeren Pol-Nullstellen-Abstand verschobene Antiresonanzfrequenz wieder an die vorgesehene Stelle im Bereich der rechten
Passbandkante verschoben, indem die Fingerperiode dieser ersten Serienresonatoren entsprechend verringert wird. Der Betrag der durch die verringerte Fingerperiode bewirkten Frequenzverschiebung der Resonanzfrequenz entspricht dabei vorzugsweise genau demjenigen Betrag, um den der Pol- Nullstellen-Abstand verkürzt ist. Damit kommt die
Antiresonanzfrequenz der ersten Serienresonatoren wieder bei der Frequenz zu liegen, die die ersten Serienresonatoren ohne Parallelkapazität und ohne Fingerperiodenverringerung
aufweisen würden, was der im ersten Schritt ermittelten optimalen Frequenzlage entspricht.
Im nächsten Schritt wird durch Verringerung der Apertur bzw. durch Verringerung der Fingeranzahl die Kapazität des
Resonators verringert, so dass die Gesamtkapazität von
Resonator und Parallelkapazität wieder der ursprünglichen Kapazität des Resonators entspricht. Im erfindungsgemäßen Verfahren werden die genannten
Frequenzen der ersten Serienresonatoren so weit verschoben, dass die von der Resonanzfrequenz dieser Resonatoren
abhängige Frequenz der SH-Mode hin zu einer Frequenz oberhalb der Passbandkante verschoben wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird zunächst ein Frequenzbetrag Af ermittelt, um den die SH-Mode mindestens nach oben zu verschieben ist, bis sie nicht mehr das Passband stört. Um genau diesen Wert Af wird dann der Pol-Nullstellen- Abstand verringert, was durch Auswahl eines geeigneten
Kapazitätswertes der ersten Parallel-kapazität eingestellt wird .
In einem speziellen Anwendungsbeispiel wird das Filter für TX-Frequenzen im Mobilfunkband 2 ausgelegt, die
definitionsgemäß bei 1850 MHz bis 1910 MHz liegen. Oberhalb des Passbandes im Bereich von 2110 MHz bis 2155 MHz sind auch die RX-Frequenzen des Mobilfunkbands 4 angeordnet. Gemäß dieser Ausführungsform wird nun die zum ersten
Serienresonator parallele Kapazität als Resonator ausgebildet und dessen Frequenzlage so eingestellt, dass sich in der Übertragungsfunktion des Filters ein Pol bei den RX- Frequenzen von Band 4 ausbildet. Eine Störung des RX-Bands des benachbarten Bands 4 wird dadurch vermieden. Auf diese Weise gelingt es, neben der Verschiebung der SH Mode
zusätzlich noch die Dämpfung des Filters bei einer
Störfrequenz zu verbessern.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs¬ beispielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert. Die Figuren sind rein schematisch und teils als Blockschaltbild ausgeführt. In den Figuren sind nur die wichtigen Elemente der Erfindung dargestellt, auf die auch Beug genommen wird. Das bedeutet, dass außerdem noch weitere nicht dargestellte Elemente in einem erfindungsgemäßen Filter vorhanden sein können . Es zeigen:
Figur 1 ein erstes SAW-Filter nach der Erfindung, Figur 2 Schaltungssymbol und Metallisierung der
erfindungsgemäß eingesetzten Resonatoren,
Figur 3 ausschnittsweise ein erfindungsgemäßes Filter im schematischen Querschnitt,
Figur 4 die durch Simulation ermittelte Durchlasskurve für das in Figur 1 dargestellte Filter, Figur 5 die Impedanz eines ersten Resonators vor und nach erfindungsgemäßer Variation,
Figur 6 die Impedanzen der für ein erfindungsgemäßes Filter verwendeten Resonatoren samt sich daraus ergebender
Durchlasskurve,
Figur 7 die durch Simulation ermittelten Durchlasskurven für das in Figur 6 dargestellte Filter, Figur 8 ein aus dem Stand der Technik bekanntes Filter,
Figur 9 die Impedanzen der für Filter von Figur 8 verwendeten Resonatoren samt sich daraus ergebender Durchlasskurve, Figur 10 das simulierte Passband des Filters nach den Figuren 8 und 9 mit und ohne Berücksichtigung von SH Moden,
Figur 11 eine Draufsicht auf einen alternativ einsetzbaren Serienresonator mit Weglasswichtung,
Figur 12 den relativen Platzbedarf alternativer Lösungen zur Reduzierung des Pol-Nullstellenabstands . Figur 1 zeigt ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungs¬ beispiel anhand eines schematischen Blockschaltbilds. Das Filter besteht aus einem Serienzweig SZ, der zwischen zwei Anschlüssen TXIN und ANT geschaltet ist. Im Serienzweig SZ sind vier Serienresonatoren Sl, S3, S5 und S7 angeordnet. Zwischen jeweils zwei Serienresonatoren zweigt vom
Serienzweig ein Parallelzweig PZ gegen Masse GND ab, in dem jeweils ein Parallelresonator P2, P4 oder P6 angeordnet ist. Parallel zu zumindest einem der Serienresonatoren, hier den beiden Serienresonatoren Sl und S5 ist je ein zusätzlicher Resonator RZ1,RZ5 geschaltet. Der zusätzliche Resonator
RZlverbindet einen ersten Schaltungsknoten Nl im Serienzweig vor dem Serienresonator Sl mit einem zweiten Schaltungsknoten N2, der im Serienzweig nach dem Serienresonator Sl angeordnet ist. Ähnliches gilt für den zusätzlichen Resonator RZ2.
Sämtliche Serien- und Parallelresonatoren S, P sind als SAW- Resonatoren aufgeführt.
Figur 2 zeigt im linken Teil das für die Resonatoren
verwendete Schaltungssymbol, während im rechten Teil
schematisch eine beispielhafte Metallisierung eines für die Erfindung verwendbaren Resonators angegeben ist. Als
Metallisierungen werden vorzugsweise kupferbasierte
Mehrschichtsysteme eingesetzt, beispielsweise eine
Schichtenfolge Chrom Cr, Silber Ag, Kupfer Cu und Chrom Cr oder eine Schichtenfolge Titan Ti, Silber Ag, Kupfer Cu und Titan Ti. Es sind jedoch auch andere Schichtsysteme für die Elektroden möglich, die jedoch vorzugsweise zumindest eine Kupferschicht aufweisen.
Die Metallisierung ist auf einem piezoelektrischen Substrat mit hoher Kopplung aufgebracht, insbesondere auf einem
Lithiumniobat-Kristall mit einem Kristallschnitt rot-128. Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch ein SAW-Filter, wie es erfindungsgemäß ausgebildet sein kann. Auf dem
piezoelektrischen Substrat SU sind die Bauelementstrukturen des Filters, insbesondere die Elektrodenfinger und/oder die Finger der dazugehörigen Reflektoren im Schnittbild quer zur Fingererstreckung dargestellt. Direkt über dem mit den
Bauelementstrukturen BS beschichteten Substrat SU ist eine Kompensationsschicht KS aufgebracht, mit deren Hilfe der Temperaturkoeffizient der Frequenz reduziert oder gar kompensiert wird. Dazu wird üblicherweise eine Si02-Schicht einer ausreichenden Dicke verwendet.
Um die gegen Feuchtigkeit empfindliche Kompensationsschicht KS gegen Umwelteinflüsse zu schützen, ist als abschließende oberste Schicht noch eine Schutzschicht PL aufgebracht, beispielsweise eine dünne Siliziumnitrid-Schicht einer Stärke von lOnm bis 200nm.
Figur 4 zeigt die simulierte Durchlasskurve des in Figur 1 dargestellten Filters. Gegenüber einem bekannten Filter ohne zusätzliche Resonatoren ist die Dämpfung im Bereich einer Störfrequenz verbessert. Die Verbesserung ist in der Figur umkreist. Als Anwendungsbeispiel ist ein Band 2 Tx Filter gewählt, welches im Rx Bereich eines Band 4 Duplexers einen deutlichen Pol und damit die verbesserte Dämpfung zeigt. .
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung, insbesondere zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verschieben einer störenden SH-Mode wird im Folgenden auszugsweise die Entwurfsmethode eines erfindungsgemäßen Filters beschrieben und die dazu erforderlichen Maßnahmen erläutert. Figur 8 zeigt ein herkömmliches SAW-Filter mit derselben Grundstruktur wie das in Figur 1 dargestellte
erfindungsgemäße SAW-Filter, bei dem lediglich die
zusätzlichen Resonatoren fehlen. Die Frequenzen der Serien- und Parallelresonatoren S, P sind so gewählt, dass sich ein gewünschtes Passband ergibt. Insoweit ist das Filter auf das gewünschte Band optimiert.
In Figur 9 sind die verschiedenen für das bekannte Filter nach Figur 8 verwendeten Resonatoren mit ihren Impedanzen und der sich daraus ergebenden Durchlasskurve TF bzw.
Transferfunktion dargestellt.
Um das Filter mit der dargestellten hohen Bandbreite zu realisieren, sind die Resonanzfrequenzen fr(P) und fr(S) der Serienresonatoren S und der Parallelresonatoren P
gegeneinander versetzt und vorzugsweise alle unterschiedlich gewählt. Im Bereich fr(P) treten die Resonanzfrequenzen der Parallelresonatoren auf, erkenntlich am Minimum deren
Impedanzkurven. Bei gleichbleibendem Pol-Nullstellen-Abstand sind im entsprechenden Abstand dazu im Bereich fa(P) die Antiresonanzen der Parallelresonatoren zu finden.
In einem gleichen oder ähnlichen Frequenzbereich fr(S) finden sich die Resonanzfrequenzen der Serienresonatoren, die vorzugsweise symmetrisch zur Mitte des Passbandes angeordnet sind .
Die Antiresonanzfrequenzen der Serienresonatoren finden sich im Frequenzbereich fa(S) oberhalb der rechten Passbandkante der Transferfunktion TF. Sämtliche in der Figur 9 dargestellten Kurven sind das
Ergebnis einer Simulation, die ohne Berücksichtigung
auftretender störender Scherwellenmoden (SH-Moden) bestimmt wurden .
Figur 10: Lässt man nun jedoch das Auftreten von SH-Moden bei der Simulationsrechnung zu, erhält man für die in Figur 8 und 9 dargestellte Filterstruktur das in Figur 10 dargestellte Durchlassverhalten im Passband. Es sind zwei Passbänder für das TX-Filter (linke Kurven) und das RX-Filter (rechte
Kurven) eines Duplexers dargestellt. Zum besseren Erkennen des Effekts einer störenden SH-Mode SHM sind in der Figur zwei Kurven übereinandergelegt , entsprechend der Simulation ohne Berücksichtigung der SH-Moden gemäß Kurve 1 und einmal unter Berücksichtigung auftretender SH-Moden entsprechend der Kurve 2. Im TX-Filter zeigt sich an der mit einem Pfeil gekennzeichneten Stelle in der rechten Passbandkante eine störende Resonanz, entsprechend der störenden SH-Mode SHM. Eine solche SH-Mode im Bereich der Passbandkante führt jedoch zu einer stärkeren thermischen Belastung des Filters, die zu einer zusätzlichen Leistungsbelastung des Filters führt und entsprechend zu einer höheren thermischen Belastung, die die Alterung des Filters beschleunigt und die Bauelement¬ strukturen BS beschädigen kann.
Aus der Rechnung ergibt sich auch, dass die störende SH-Mode durch den Serienresonator mit der niedrigsten Resonanzfrequenz erzeugt wird. Der Abstand zwischen SH-Mode und
Resonanzfrequenz liegt nur dann im Bereich der Passbandkante, wenn die Resonanzfrequenz der Nutzmode (Rayleigh-Welle) bei entsprechend niedriger Frequenz angeordnet ist, da der
Frequenzabstand der SH-Mode zur Rayleigh-Mode bei den
Resonatoren des Filters nahezu konstant ist. Die Impedanz dieses ersten Resonators ist in der Figur 9 mit RSx
gekennzeichnet .
Die störende SH-Mode kann durch geeignete Abstimmung der Schichtdicken von Elektroden, Kompensationsschicht und
Schutzschicht sowie durch geeignete Wahl des
Metallisierungsverhältnisses der Elektroden in ihrer Höhe minimiert werden. Da die genaue Abstimmung jedoch durch produktionsbedingte Abweichungen eine Toleranz aufweist, kann sie bei einer Serienproduktion nicht effektiv unterdrückt werden, beziehungsweise ist dabei der Anteil an Filtern mit nicht oder schlecht unterdrückter SH-Mode zu hoch.
Ein einfaches Verschieben der Resonanzfrequenz des
Serienresonators mit der störenden SH-Mode nach höheren
Frequenzen hin und damit auch ein Verschieben des störenden Peaks der SH-Mode aus dem Bereich der Passbandkante heraus ist nicht möglich, ohne die Passbandcharakteristik
beziehungsweise die rechte Passbandkante nachteilig zu beeinflussen. Erfindungsgemäß wird daher der Pol-Nullstellen- Abstand dieses Resonators mit der störenden SH-Mode um einen Frequenzbetrag Af reduziert, indem ein oder mehrere
zusätzliche Resonatoren parallel zu diesem Serienresonator geschaltet werden, siehe beispielsweise die Resonatoren RZ1 und RZ2in Figur 1.
Durch die Kapazität des bei Mittenfrequenz des Filters ausschließlich kapazitiv wirkenden zusätzlichen Resonators wird die Antiresonanzfrequenz des Serienresonators um den Betrag Af hin zu niedrigeren Frequenzen verschoben und somit der Pol-Nullstellenabstand reduziert. Um diesen Effekt jedoch auszugleichen und die zur Formung der Passbandkante wichtige Antiresonanzfrequenz wieder an die richtige Stelle zu
bringen, wird parallel dazu die Fingerperiode verkürzt, um die Resonanzfrequenz um den Betrag Af hin zu höheren
Frequenzen zu verschieben. Dies kann auch in all den Fällen erforderlich sein, in denen durch den zusätzlichen Resonator primär ein zusätzlicher Pol erzeugt werden soll, um damit eine Störfrequenz besser zu unterdrücken.
Figur 5 zeigt eine Simulationsrechnung der Impedanz des ersten Serienresonators ohne zusätzlichen Resonator (linke Kurve) und mit parallel geschaltetem Resonator und
verlängerter Fingerperiode (rechte Kurve) . Durch die beiden Maßnahmen bleibt die Lage der Antiresonanzfrequenz
entsprechend dem Minimum der beiden Kurven praktisch
unverändert, während sich die Resonanzfrequenz um den Betrag Af hin zu höheren Frequenzen verschiebt.
Figur 6 zeigt eine der Figur 9 entsprechende Darstellung, bei der jedoch nun die Impedanz des Serienresonators mit dem parallel geschalteten zusätzlichen Resonator in Lage und Pol- Nullstellen-Abstand verändert ist. Die Resonanzfrequenz ist nun um einen Betrag Af nach oben verschoben, während die Lage der Antiresonanz unverändert bleibt. Es zeigt sich, dass das Passband TF trotz zusätzlichem Resonator nahezu unverändert bleibt . Figur 7 zeigt das Passband des entsprechenden Filters in einer Simulation mit und ohne Berücksichtigung von SH-Moden. Die beiden Kurven sind wieder übereinander dargestellt, entsprechend der bereits beschriebenen Figur 10. Im Vergleich mit der Figur 10 zeigt sich nun bei der Figur 7 der mit der Erfindung bewirkte Effekt, dass im Bereich der rechten
Passbandkante (siehe eingezeichneter Pfeil) die SH-Mode
(siehe SHM in Figur 10) in beiden Rechnungen beziehungsweise beiden Kurven vollständig verschwunden ist beziehungsweise nicht mehr auftritt. Die übrigen Passbandcharakteristiken bleiben praktisch unverändert, so dass mit der
erfindungsgemäßen Maßnahme keine Nachteile im Bereich des Passbands in Kauf zu nehmen sind.
In weiteren nicht dargestellten Ausführungsformen können über die Figur 1 hinausgehend weitere Serienresonatoren parallel mit zusätzlichen Resonatoren verschaltet werden. Um die
Bandbreite des Filters nicht zu verkleinern, werden nur die in der Frequenz tiefliegenden Serienresonatoren, deren SH- Mode innerhalb des Passbandes bzw. dessen Kante liegen, mit Kapazitäten parallel verschaltet. Weiter kann die Anzahl der Parallelzweige sowie die Anzahl der Serienresonatoren weiter erhöht werden.
In weiterer nicht dargestellter Ausführung sind einzelne, mehrere oder sämtliche der Resonatoren kaskadiert ausgeführt. Kaskadieren bedeutet dabei, dass der einzelne wie in Figur 2 dargestellte SAW-Resonator durch eine Serienverschaltung von zumindest zwei Teilresonatoren ersetzt wird. Durch eine
Kaskadierung erniedrigt sich die am Resonator anliegende Spannung, so dass zum Ausgleich die Fläche des Resonators entsprechend zu erhöhen ist. Gleichzeitig wird dadurch die Leistungsbeständigkeit der Bauelementstrukturen erhöht, so dass insbesondere diejenigen Resonatoren kaskadiert werden, die den stärksten Signalamplituden ausgesetzt sind. Dies sind insbesondere bei einem TX-Filter die nahe dem Eingang (TXin) angeordnete Serienresonatoren sowie die Parallelresonatoren mit der höchsten Resonanzfrequenz. Ebenfalls nicht
dargestellt sind Induktivitäten, mit denen insbesondere die Parallelzweige in Serie gegen Festpotenzial verschaltet werden können. Figur 11 zeigt eine Draufsicht auf einen Resonator mit
Weglasswichtung . Dies stellt eine weitere Alternative zur Verwendung von Parallel-Kapazitäten dar, um den Pol-Null- Stellen Abstand eines Resonators zu reduzieren.
Figur 12 zeigt in den maßstabsgetreuen Teilfiguren a, b und c und damit in zum Größenvergleich geeigneter Weise den
jeweiligen Platzbedarf (a) eines unveränderten Serienresonators SX
(b) eines Serienresonators SX λ mit skalierter Fingerperiode, reduzierter Apertur und mit zusätzlichem Resonator
(c) eines dazu äquivalenten Serienresonators SXW mit
Weglasswichtung
Aus der Figur wird klar, dass der Platzbedarf zwar von a) nach c) zunimmt, die Lösung b) aber diejenige ist, die den geringsten zusätzlichen Platzbedarf erfordert. Die Erfindung wurde nur anhand weniger Ausführungsbeispiele beschrieben und ist daher nicht auf diese begrenzt. Ein erfindungsgemäßes Filter kann daher von den dargestellten Strukturen sprich dem dargestellten Blockschaltbild
abweichen. Weiterhin kann das Filter auch in seinem
Schichtaufbau von dem in Figur 3 dargestellten bekannten Schichtaufbau abweichen.
Das erfindungsgemäße Filter kann Teil eines Duplexers sein wobei die Erfindung sowohl als Empfangsfilter, insbesondere aber als TX-Filter des Duplexers eingesetzt wird.

Claims

Patentansprüche
1. SAW Filter,
- umfassend
- einen zwischen Filterein- und -ausgang verschalteten Serienzweig (SZ) , in dem Serienresonatoren (S) angeordnet sind, und
- n parallel zum Serienzweig gegen ein
Festpotenzial (GND) verschaltete
Parallelzweige (PZ) , in denen jeweils ein
Parallelresonator (P) angeordnet ist, wobei 2 < n < 5,
- bei dem parallel zu einem Serienresonator (S) ein bei Mittenfrequenz des Filters kapazitiv wirkender zusätzlicher Resonator (RZ) geschaltet wird
- bei dem der Pitch des zusätzlichen Resonators so
eingestellt ist, dass er mit seiner Antiresonanz einen zusätzlichen Pol bei einer Störfrequenz ausbildet .
2. SAW Filter nach Anspruch 1,
bei dem der Pitch des zusätzlichen Resonators (RZ1) gegenüber dem Pitch des Serienresonators (Sl) erniedrigt ist, um eine verbesserte Dämpfung bei einer gegebenen Störfrequenz oberhalb des Passbands zu erzielen.
3. SAW Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche,
- bei dem ein erster Serienresonator (Sx) so
ausgebildet ist, dass er die niedrigste
Antiresonanzfrequenz und die größte Fingerperiode aller Serienresonatoren aufweist, - bei dem der Polnullstellenabstand des ersten
Serienresonators (Sx) gegenüber den weiteren
Serienresonatoren (S) soweit verringert ist, dass eine parasitäre Schermode der akustischen Welle aus dem Passband des Filters heraus verschoben ist,
- bei dem die weiteren der Serienresonatoren (S) einen Polnullstellenabstand und eine Fingerperiode
aufweisen, die höher sind als beim ersten
Serienresonator.
SAW Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche,
- bei dem der Polnullstellenabstand des ersten
Serienresonators (Sx) durch den zusätzlichen
Resonator verringert ist,
- bei dem die bei Mittenfrequenz des Filters wirkende Kapazität des zusätzlichen Resonators so bemessen ist, dass durch die kleinere Fingerperiode und den kleineren Polnullstellenabstand des ersten
Serienresonators eine parasitäre Schermode der akustischen Welle aus dem Passband des Filters heraus verschoben ist.
SAW Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufgebaut auf einem Lithiumniobat Substrat mit einem Schnittwinkel zwischen rot 125 und rot 130.
SAW Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer über einer Elektrodenmetallisierung auf dem Substrat angeordneten S1O2 Schicht zur Kompensation des Temperaturgangs des Filters. SAW Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Antiresonanzfrequenz des zusätzlichen
Resonators (RZ) bei einer zu unterdrückenden
Störfrequenz außerhalb des Passbandes liegt.
SAW Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, ausgelegt zum Betrieb in einem Band mit einer relativen Bandbreite größer 3 %, insbesondere zum Betrieb in Band 2 oder 3.
SAW Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, - bei dem alle Serienresonatoren, deren SH-Mode im
Bereich zwischen der rechten Passband-Kante und dem Fuß der Flanke liegt, mit reduzierten Pol-Nullstellen- Abstand ausgeführt sind.
10. SAW Filter nach dem vorangehenden Anspruch,
bei dem der Pol-Nullstellen-Abstand derjenigen
Serienresonatoren (S) , bei denen eine störende SH-Mode auftritt, reduziert wird, um eine Korrektur der Position der SH-Mode zu erreichen, durch
- Veränderung des Schichtaufbaus bzgl. Materialien und Schichtdicke, insbesondere Aufbringen und/oder Verändern einer Trimmschicht
- Weglasswichtung,
- Verschalten mit einer als Resonator ausgebildeten Parallelkapazität .
11. Verfahren zum Erzeugen eines zusätzlichen Filterpols bei einem SAW Filter,
a) bei dem in einem ersten Schritt das Filter aus SAW Resonatoren entworfen wird, b) wobei ein zwischen Filtereingang (TXIN) und
Filterausgang (ANT) verschalteter Serienzweig (SZ) , in dem Serienresonatoren (S) angeordnet sind, und n parallel zum Serienzweig gegen ein Festpotenzial (GND) verschaltete Parallelzweige (PZ) , in denen jeweils ein Parallelresonator (P) angeordnet ist, vorgesehen werden,
c) bei dem parallel zu einem ersten Serienresonator
(Sx) ein als Kapazität wirkender zusätzlicher
Resonator (RZ) vorgesehen und verschaltet wird d) bei dem der Pitch des zusätzlichen Resonators (RZ) so eingestellt ist, dass dessen
Antiresonanzfrequenz einen zusätzlichen Pol bei einer zu unterdrückenden Störfrequenz ausbildet, um die Dämpfung des Filters bei der Störfrequenz zu verbessern .
Verfahren nach Anspruch 11,
- bei dem im Schritt a) das Filter für Tx Frequenzen im Band 2 ausgelegt wird, also für ein Passband von 1850 MHz bis 1910 MHz
- bei dem die Frequenzlage des zusätzlichen
Resonators so eingestellt wird, dass ein Pol bei Rx Frequenzen von Band 4 erhalten wird, also zwischen 2110 MHz und 2155 MHz.
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