Resonatoren unterliegen in der Herstellung gewissen Ferti- gungsschwankungen. Weiterhin treten im Betrieb Alterungs-und Temperaturschwankungen auf. Dies führt dazu, dass die Fre- quenzlage eines in einer Schaltung verwendeten Schaltungsre- sonators in der Regel nicht exakt den Fertigungsvorgaben ent- spricht und sich auch im Laufe der Zeit verändern kann.

Gerade bei modernen Telekommunikationseinrichtungen, wie zum Beispiel Mobiltelefonen und anderen mobilen Endgeräten, ist es aber von entscheidender Bedeutung, dass Schaltungsresona- toren mit einer möglichst exakt vorgegebenen Frequenzlage verwendet werden. Dies gilt um so mehr für modern werdende Direct-Conversion-Verfahren, die nur mit äußerst präzise ar- beitenden Filtern realisiert werden können.

Für Filter in dem genannten Einsatzbereich wurden bislang Re- sonatoren in Form von Oberflächenwellenbauelementen einge- setzt. Solche Oberflächenwellenbauelemente sind zum Beispiel aus DE 198 60 058 Cl, EP 0 746 775 B1, EP 0 655 701 B1, EP 0 651 344 B1, EP 0 619 906 B1, US 5 691 698, US 5 841 214, US 5 966 008, US 5 910 779, US 6 029 324 und US 6 084 503 be- kannt. Sie zeichnen sind insbesondere durch eine hohe Lang- zeitstabilität aus.

Leider sind diese Oberflächenwellenbauelemente nicht in die Halbleitertechnik integrierbar, weshalb Hybridlösungen ver- folgt werden müssen. Um von diesen Hybridlösungen wegzukommen sind FBARs (Film Bulk Acoustic Resonators) bekannt, die zu- mindest teilweise CMOS-kompatibel hergestellt werden können.

Allerdings lässt sich hier die erforderliche Frequenzgenauig-

keit herstellungstechnisch nicht beherrschen, so dass eine Massenfertigung und damit niedrige Preise nicht verfügbar sind.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ei- ne Resonatoranordnung und ein Verfahren zur Resonatorabstim- mung vorzuschlagen, durch das sich Herstellungs-, Temperatur- und Alterungsschwankungen der Resonatoren ausgleichen lassen.

Weiterhin sollen die Resonatoranordnung und das Verfahren zur Resonatorabstimmung insbesondere für mikrostrukturierte und integrierte Bauelemente geeignet sein.

Diese Aufgabe wird durch eine Resonatoranordnung und ein Ver- fahren zur Resonatorabstimmung mit den Merkmalen der unabhän- gigen Ansprüche gelöst.

Die Erfindung geht zunächst von der Erkenntnis aus, statt Re- sonatoren mit festgelegten Eigenschaften, insbesondere vorge- gebener Frequenzlage, abstimmbare Resonatoren zu verwenden.

Diese scheinen zwar zur Lösung der vorgegebenen Aufgabe dem ersten Anschein nach weniger geeignet, weil sie in aller Re- gel noch größeren Herstellungs-, Temperatur-und Alterungs- schwankungen unterliegen. Durch die erfindungsgemäße Resona- toranordnung bzw. das Verfahren zur Resonatorabstimmung kann dieser scheinbare Nachteil jedoch kompensiert werden.

Gemäß der Resonatoranordnung wird neben dem eigentlichen Schaltungsresonator noch ein Referenzresonator eingesetzt.

Sowohl Referenzresonator als auch Schaltungsresonator sind abstimmbar. Dabei wird von dem Gedanken ausgegangen, dass der Referenzresonator und der Schaltungsresonator in etwa den gleichen Herstellungs-, Temperatur-und Alterungsschwankungen unterliegen. Der Referenzresonator wird über eine Regelgröße so abgestimmt, dass sein Resonatorwert einem vorgegebenen Re- ferenzwert entspricht. Als Resonatorwert bzw. vorgegebener Referenzwert kommt insbesondere eine Frequenzlage in Be- tracht.

Danach wird der Schaltungsresonator abgestimmt, wobei die Re- gelgröße für den Referenzresonator als Maß für das Abstimmen des Schaltungsresonators angewendet wird.

Besonders gut lässt sich die Erfindung mit einer Oszillator- schaltung realisieren. Um die Herstellungs-, Temperatur-und Alterungsschwankungen zu kompensieren, wird der Referenzreso- nator in einer Oszillatorschaltung angeordnet, in der er ein die Oszillatorschaltungsfrequenz bestimmendes Element ist.

Stimmt die Oszillatorschaltungsfrequenz mit einer vorgegebe- nen Referenzfrequenz überein, so kann man deshalb sicher sein, dass der Referenzresonator die gewünschten elektrischen Werte aufweist.

Damit die Oszillatorschaltungsfrequenz in etwa mit der Refe- renzfrequenz übereinstimmt, wird der Referenzresonator durch Mittel zum Abstimmen des Referenzresonators mittels einer Re- gelgröße für den Referenzresonator entsprechend abgestimmt.

Die Regelgröße für den Referenzresonator wird nun als Maß für das Abstimmen des Schaltungsresonators angewendet. Der Schal- tungsresonator ist damit in Abhängigkeit von der Regelgröße für den Referenzresonator abstimmbar.

Sind Referenzresonator und Schaltungsresonator identisch und sollen sie die gleichen elektrischen Werte annehmen, so ent- spricht im einfachsten Fall die Regelgröße für den Referenz- resonator der Regelgröße für den Schaltungsresonator, mit der dieser dann auf die elektrischen Werte des Referenzresonators abgestimmt wird. Es sind aber auch kompliziertere Zusammen- hänge denkbar, etwa wenn Referenzresonator und Schaltungsre- sonator absichtlich gegeneinander verstimmt werden sollen o- der die Mittel zum Abstimmen des Referenzresonators anders ausgebildet sind als die Mittel zum Abstimmen des Schaltungs- resonators. Wesentlich ist vielmehr der Gedanke, das Abstimm- verhalten des Referenzresonators und insbesondere die dafür verwendete Regelgröße für den Referenzresonator als Informa-

tionsquelle zu benutzen, um den Schaltungsresonator auf die gewünschten elektrischen Werte einzustellen. Der Schaltungs- resonator bleibt dabei frei von Mitteln, die seine elektri- schen Werte messen und kann deshalb unabhängig in beliebigen Schaltungen verwendet werden.

Das korrekte Abstimmen des Referenzresonators lässt sich ins- besondere dadurch realisieren, dass der Referenzresonator in einer Oszillatorschaltung angeordnet ist und die Resonatora- nordnung Mittel zum Vergleichen der Oszillatorschaltungsfre- quenz mit einer Referenzfrequenz aufweist. Für den Referenz- wert des Referenzresonators ergibt sich für die Oszillator- schaltungsfrequenz eine Referenzfrequenz. Wird nun der ab- stimmbare Referenzresonator mit den Mitteln zum Abstimmen des Referenzresonators so abgestimmt, dass die Oszillatorschal- tungsfrequenz in etwa der Referenzfrequenz entspricht, so ist der Resonatorwert des abstimmbaren Referenzresonators in etwa gleich dem vorgegebenen Referenzwert.

Ist der Schaltungsresonator in einer Filterschaltung angeord- net, so lässt sich die Resonatoranordnung für alle erdenkli- chen Filterzwecke einsetzen. Die Resonatoranordnung kann dazu in einem mobilen Endgerät, insbesondere einem Mobiltelefon, angeordnet sein.

Es ist auch möglich, mehrere Referenzresonatoren und/oder Schaltungsresonatoren in der Resonatoranordnung zu verwenden, wobei jedem Schaltungsresonator ein eigener Referenzresonator zugeordnet sein kann oder auch mehrere Schaltungsresonatoren zu demselben Referenzresonator gehören.

Weist die Resonatoranordnung einen zweiten abstimmbaren Schaltungsresonator auf, so lassen sich der Schaltungsresona- tor und der zweite Schaltungsresonator in einem Laddertype- Filter anordnen, in dem einer der Schaltungsresonatoren mit dem Nutzsignal in Serie geschaltet wird, während der andere in Parallelschaltung dazu geerdet wird. Durch diese Anordnung

lässt sich auch mit Eintorschaltungsresonatoren ein Bandpass- filter realisieren. Bei Bedarf kann der zweite Schaltungsre- sonator gegenüber dem Schaltungsresonator verstimmt sein.

Die Resonatoranordnung wird vorzugsweise mit mikrostruktu- rierten und/oder integrierten Bauelementen ausgeführt. Der Referenzresonator und/oder der Schaltungsresonator lassen sich besonders gut als Oberflächenwellenbauelement (OFW- Bauelement), Volumenwellenbauelement (FBAR) und/oder Membran- schwinger (MEMS) ausführen, sofern diese in hinreichender Weise abstimmbar sind.

Gemäß dem Grundgedanken, dass Referenzresonator und Schal- tungsresonator in etwa den gleichen Herstellungs-, Tempera- tur-und Alterungsschwankungen unterliegen sollen, ist es be- sonders vorteilhaft, diese vom gleichen Wafer herzustellen.

Hierbei müssen der Referenzresonator und der Schaltungsreso- nator nach der Herstellung noch nicht einmal voneinander ge- trennt werden, da gerade hierdurch eine besonders gute ther- mische Verbindung zwischen den Resonatoren gewährleistet wird. Auch sonst ist es vorteilhaft, wenn die Resonatoranord- nung Mittel aufweist, um den Referenzresonator und den Schal- tungsresonator thermisch miteinander zu verbinden. Um die Verbindungswege möglichst kurz und den Temperaturunterschied zwischen dem Referenzresonator und dem Schaltungsresonator möglichst klein zu halten, sind der Referenzresonator und der Schaltungsresonator benachbart anzuordnen.

Probleme können sich aus dem Übersprechen der Oszillator- schaltung auf den Schaltungsresonator und die ihm zugeordnete Schaltung ergeben. Um diese Probleme zu vermeiden, kann die Oszillatorschaltung zeitlich diskontinuierlich betrieben wer- den, wobei die Oszillatorschaltung abgeschaltet wird, sobald die Schaltung, in der der Schaltungsresonator angeordnet ist, aktiv wird.

Alternativ kann ein Ubersprechen verhindert werden, indem die Oszillatorschaltungsfrequenz außerhalb der Nutzbandbreite der Filterschaltung liegt, in der der Schaltungsresonator ange- ordnet ist.

Wenn die Resonatoranordnung Einstellmittel zum Einstellen und/oder Erzeugen eines Schaltungsfrequenzsignals aufweist, das mit dem Ausgangssignal der Filterschaltung gemischt wird, können schließlich als dritte Alternative die Einstellmittel so ausgebildet werden, dass durch die Einstellmittel auch die Oszillatorschaltungsfrequenz einstellbar ist. Insbesondere kann dazu die Oszillatorschaltung einen Oszillator aufweisen, der so ausgebildet ist, dass er auch als Oszillator für die Schaltung dient, in der das Schaltungsfrequenzsignal erzeugt wird. Diese Alternative lässt sich insbesondere im Zusammen- hang mit dem Direct-Conversion-Verfahren einsetzen. Ein gro- ßer Vorteil bei diesem Betriebsmodus ist, dass keine zusatz- lichen Bauteile benötigt werden.

Die genannten Merkmale lassen sich sowohl im Zusammenhang mit der Resonatoranordnung als auch mit dem Verfahren zur Resona- torabstimmung vorteilhaft einsetzen.

Weitere wesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung erge- ben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an- hand der Zeichnung. Dabei zeigt Figur 1 eine Resonatoranordnung.

In Figur 1 erkennt man eine Resonatoranordnung 1 mit einer Antenne 2, über die ein Hochfrequenzsignal empfangen und zum Eingang 3 der Resonatoranordnung 1 geführt wird. Das Hochfre- quenzsignal ist insbesondere ein Mobilfunksignal nach GSM- oder UMTS-Standard, ein Signal nach dem Bluetooth-Standard oder ein anderes digitales oder analoges Signal, das zur U- bertragung von Informationen dient.

Am Eingang 3 der Resonatoranordnung ist ein Filter 4 angeord- net, das einen abstimmbaren Schaltungsresonator 5 und einen zweiten abstimmbaren Schaltungsresonator 6 enthält. Das Fil- ter 4 ist als Laddertype-Filter aufgebaut, in dem der Schal- tungsresonator 5 im Hochfrequenzsignalweg in Serie geschaltet ist, während der zweite Schaltungsresonator 6 in Parallel- schaltung zum Signalweg geerdet ist. Das gefilterte Hochfre- quenzsignal verlässt das Filter als Ausgangssignal der Fil- terschaltung am Filterausgang 7 und wird in einem Mischer 8 mit einem von einem Oszillator 9 erzeugten Oszillatorsignal zu einem Zwischenfrequenzsignal gemischt. Bevor das Oszilla- torsignal vom Oszillator 9 den Mischer 8 erreicht, durchläuft es einen Pufferverstärker 10.

Der Oszillator 9 ist als spannungskontrollierter Oszillator (Voltage Control Oszillator, VCO) ausgeführt. Er ist mit ei- nem Referenzresonator 11 in einer Oszillatorschaltung ange- ordnet. Der Referenzresonator 11 ist in eine Phasenregel- schleife (PLL) eingebunden. Dazu wird das Oszillatorschal- tungssignal über einen programmierbaren Teiler 12 einem Pha- senkomparator 13 zugeführt. Über einen Vergleichsfrequenzer- zeuger 15, der insbesondere als stabilisierter Volumenschwin- ger, bevorzugt als Quarz, ausgeführt ist, und einen program- mierbaren Teiler 16 wird eine Vergleichsfrequenz auf den Pha- senkomparator 13 gegeben, an dessen Ausgang die vom Tiefpass 14 gefilterte Regelgröße UR für den Referenzresonator 11 zur Verfügung steht. Damit wird gewährleistet, dass der Referenz- resonator 11 seinen vorgegebenen Referenzwert aufweist.

Das Oszillatorschaltungssignal wird über einen A/D-Wandler 17 einem Mikrokontroller 18 zugeführt. Die Regelgröße UR für den Referenzresonator 11 wird vom Mikrokontroller 18 als Maß für die Abstimmung des abstimmbaren Schaltungsresonators 5 ange- wandt. Dazu wird in Abhängigkeit der Regelgröße UR für den Referenzresonator 11 eine Regelgröße US, für den abstimmbaren Schaltungsresonator 5 errechnet, die nach Vorgabe durch den

Mikrokontroller 18 vom D/A-Wandler 19 umgesetzt und auf den abstimmbaren Schaltungsresonator 5 angewandt wird.

In analoger Weise wird eine Regelgröße US2 für den zweiten Schaltungsresonator 6 in Abhängigkeit von der Regelgröße UR für den Referenzresonator 11 durch einen weiteren D/A-Wandler erzeugt.

Der zweite Schaltungsresonator 6 ist gegenüber dem Schal- tungsresonator 5 leicht verstimmt, um eine Bandpassfunktion des Filters 4 zu gewährleisten. Für den Fall, dass der Schal- tungsresonator 5 und der zweite Schaltungsresonator 6 iden- tisch sind, wird dazu eine Regelgröße US2 für den zweiten Schaltungsresonator 6 auf den zweiten Schaltungsresonator 6 angewandt, die von der Regelgröße US1 für den Schaltungsreso- nator 5 abweicht, die auf den Schaltungsresonator 5 angewandt wird.

Für einfache Anwendungen ist es aber auch möglich, auf den Mikrokontroller 18 und die Wandler 17,19 und 20 zu verzich- ten, indem die gleichen Regelgrößen UR, US2 und US1 auf alle Resonatoren angewandt werden. Weiterhin ist es denkbar, dass die Regelgrößen UR, US1 und Us2, zum Beispiel über einen Spannungsteiler, in ein gewünschtes, festes Verhältnis ge- setzt werden.

Der Referenzresonator 11, der Schaltungsresonator 5 und der zweite Schaltungsresonator 6 sind auf dem gleichen Wafer 21 ausgeführt und werden durch diesen thermisch miteinander ver- bunden.

Durch die Regelgröße US1 für den Schaltungsresonator 5 und die Regelgröße US2 für den zweiten Schaltungsresonator 6 bzw. das Verhältnis dieser Regelgrößen zueinander kann die Band- breite und/oder die Mittenfrequenz des Filters 4 eingestellt werden.

Der Mikrokontroller 18 kann die Regelgröße US1 für den Schal- tungsresonator 5 und die Regelgröße Us2 für den zweiten Schaltungsresonator 6 in Abhängigkeit der Regelgröße UR für de Referenzresonator 11 über einen festen mathematischen Zu- sammenhang ermitteln. Es ist hier aber auch der Einsatz von neuronalen Netzen denkbar.

Ein mögliches Problem ist die Isolation zwischen dem Refe- renzresonator 11 und den Schaltungsresonatoren 5,6 des Fil- ters 4. Ein Ubersprechen zwischen dem Oszillator 9 und dem Filter 4 lässt sich durch folgende Betriebsmodi der Regelung umgehen : a) Falls der Oszillator 9 innerhalb der Nutzbandbreite des Filters 4 arbeitet, wird die Regelgröße UR für den Refe- renzresonator 11 zeitlich versetzt zu den Zeitabschnitten ermittelt, in denen das Filter 4 aktiv ist. Handelt es sich bei der Resonatoranordnung 1 um eine Resonatoranord- nung für ein Mobiltelefon, die als Filter im Empfangszweig eingesetzt wird, so lassen sich zum Beispiel die Sende- fenster für den Betrieb der Oszillatorschaltung nutzen.

Unter Ausnutzung der Kurzzeitstabilität der Resonatora- nordnung I werden die Regelgrößen US1 und US2 für die Schaltungsresonatoren 5,6 im Empfangsfenster gehalten und der Oszillator 9 wird während dieser Zeit abgeschaltet. b) Der Oszillator 9 wird ständig außerhalb der Nutzbandbreite des Filters 4 betrieben. Bei bekannter Steigung der Ab- stimmkennlinien der Resonatoren können die aktuellen Re- gelgrößen US, und US2 für die Schaltungsresonator für die Schaltungsresonator 5,6 extrapoliert werden. c) Der Oszillator 9 wird gleichzeitig als lokaler Oszillator (LO) für eine Sende-/Empfangsschaltung verwendet, in der der Schaltungsresonator 5 angeordnet ist. Gerade bei Di- rect-Conversion-Verfahren liegt die Arbeitsfrequenz des lokalen Oszillators nahe oder bei der Empfangsfrequenz

(echtes Direct-Conversion bzw. Low-IF). Ein großer Vorteil bei diesem Betriebsmodus ist, dass keine zusätzlichen Bau- teile benötigt werden. Die zusätzliche Steuerfunktionali- tät wird aus dem bereits vorhandenen Mikrokontroller 18 bezogen.