Reaktanzfilter sind aus der klassischen Filtertechnik be- kannt. Werden statt diskreter Elemente (Induktivitäten und Kapazitäten) für die einzelnen Resonatoren SAW-Resonatoren verwendet, so spricht man von SAW-Filter nach dem Raktanzfil- tertyp.

Bei SAW-Filter nach dem Raktanzfiltertyp werden als Impedan- zelemente SAW-Resonatoren verwendet. Figur 1 zeigt den sche- matischen Aufbau eines bekannten Resonators. Er weist metal- lische Strukturen auf der Oberfläche eines piezoelektrischen Substrats auf und besitzt ein Anschlußpaar 1-1 und 1-2, an dem ein Interdigitalwandler 1-4 zur Transformation von elek- trischer in akustische Energie angeschlossen ist. Auf beiden Seiten des Interdigitalwandlers 1-4 ist längs der akustischen Achse jeweils ein Reflektor 1-3 und 1-5 angeordnet um zu ver- hindern, daß die akustische Energie entweicht.

Fig. 2 zeigt links das Ersatzschaltbild für einen SAW- Resonator R und rechts das für den Resonator verwendete Sym- bol. Im ersten Zweig der Parallelschaltung befindet sich eine Serienresonanzschaltung aus dynamischer Induktivität L1, dy- namischer Kapazität C1 und dynamischem Widerstand R1 (bei Be- rücksichtigung von Verlusten) und im zweiten Zweig die stati- sche Kapazität Co des Interdigitalwandlers. Die Serienreso- nanzschaltung gibt das Verhalten des Resonators im Resonanz-

fall wieder, also im Bereich der Resonanzfrequenz fr. Die statische Kapazität gibt das Verhalten in den Frequenzberei- chen f « fr und f » fr wieder. Die dynamische Kapazität C1 ist proportional zur statischen Kapazität Co des Interdigital- wandlers : C1#C0.(1.1) Ein Resonator besitzt eine Resonanzfrequenz fr und eine Anti- resonanzfrequenz fa. Für die Resonanzfrequenz fr gilt : Für die Antiresonanzfrequenz fa eines Resonators gilt : Basiseinheit eines SAW Reaktanzfilters ist ein sogenanntes Grundglied, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Es besteht aus einem ersten Resonator R1 mit Resonanzfrequenz frp und zuge- höriger Antiresonanzfrequenz fap im parallelen Zweig und ei- nem zweiten Resonator R2 mit Resonanzfrequenz frs und zugehö- riger Antiresonanzfrequenz fas im seriellen Zweig. Der Fre- quenzverlauf der Admittanz Yp des Resonators R1 im parallelen Zweig und der Frequenzverlauf der Impedanz Zs des Resonators R2 im seriellen Zweig sind in Fig. 4 dargestellt. Zur Erzeu- gung eines Bandpaßfilters mit der Mittenfrequenz fo haben die Resonanzfrequenzen der beiden Resonatoren folgenden Zusammen- hang : fap#frs#f0(1.4) Jedes Grundglied ist prinzipiell als Zweitor mit den An- schlüssen 3-1 bzw. 3-2 von Tor 1 und den Anschlüssen 3-3 bzw.

3-4 von Tor 2 zu betrachten (siehe Fig. 3). Gleichzeitig ist der Anschluß 3-1 der Eingang und der Anschluß 3-3 der Ausgang des Serienresonators. Der Eingang des Parallelresonators ist mit dem Anschluß 3-1 verbunden. Die Anschlüsse 3-2 und 3-4 stellen bei einem unsymmetrischen Betrieb die Bezugsmasse dar. Der Ausgang 3-5 des Parallelresonators, der der Bezugs-

masse zugewandt ist, wird im folgenden als Ausgangs-bzw. Ma- sseseite des Parallelresonators genannt. Die Induktivität Lser, die zwischen der Ausgangsseite des Parallelresonators und der Bezugsmasse liegt, spiegelt den Anschluß an die Ge- häusemasse im realen Aufbau wieder.

Das Selektionsniveau des SAW-Filters nach dem Reaktanzfilter- typ wird zum einen durch das Verhältnis Cop/Cos aus statischer Kapazität Cop im Parallelzweig und statischer Kapazität Cos im Serienzweig bestimmt, zum anderen durch die Anzahl der hin- tereinander geschalteten (kaskadierten) Grundglieder.

Die Grundglieder werden im Falle einer Kaskadierung üblicher- weise angepaßt verschaltet, das heißt, jeweils gespiegelt.

Fig. 5 und Fig. 6 zeigen zwei Beispiele eines Reaktanzfil- ters, bei dem jeweils zwei Grundglieder kaskadiert sind. Die Ausgangsimpedanz 5-1 (Zout) bzw. 6-1 (Zin) des ersten Grund- gliedes ist gleich der Eingangsimpedanz 5-2 bzw. 6-2 des zweiten Grundgliedes, wodurch die Verluste durch Fehlanpas- sung minimal sind. Bezüglich Anzahl und Anordnung der Grund- glieder sind für Reaktanzfilter vielerlei Strukturen möglich oder bekannt.

Unmittelbar hintereinanderliegende Resonatoren gleichen Typs (Serienresonator oder Parallelresonator) können auch zu je- weils einem zusammengefaßt werden, wobei die kapazitive Ge- samtwirkung gleich bleibt. Die Verschaltung eines Filters ge- mäß Fig. 7 entspricht in der Wirkung der eines Filters nach Fig. 8.

Die Fig. 9 und 10 zeigen den typischen tatsächlichen Aufbau eines SAW-Filters auf einem piezoelektrischen Substrat 9-1 in einem Keramikgehäuse 9-0 und die typische Verbindungstechnik mit Bonddrähten 9-8 bis 9-12 bzw. 10-9.

Die Parallelresonatoren R1, R3 und R5 werden an der Ausgangs- seite 9-15 bis 9-17 aber Bonddrähte 9-9,9-10 und 9-12 mit den Gehäusemassepads 9-4,9-5 und 9-7 verbunden.

Durch die typische Aufbautechnik (siehe Fig. 9 und Fig. 10) erhält man bei dem Anschluß der Parallelzweige an Masse Seri- eninduktivitäten zwischen z. B. der Ausgangsseite 9-17 des Parallelresonators R5 auf dem Substrat (Chip) 9-1 und der am äußeren Gehäusepin 9-4 anliegenden Masse 10-5. Dazu zählen im wesentlichen der induktive Anteil der Streifenleitung auf dem Chip, die Induktivität der Bondverbindung 9-9 und die der Ge- häusedurchführung 10-3.

Diese Serieninduktivitäten beeinflussen das Verhalten des Filters sowohl im Durchlaßbereich als auch im Sperrbereich.

Für den Durchlaßbereich gilt f-fo. Die Resonanzfrequenz und damit die Bandbreite eines Resonators kann bekanntermaßen durch eine zum Resonator gehörige externe Beschaltung verän- dert werden. Eine Induktivität seriell zum Resonator erhöht die effektive dynamische Induktivität, wodurch die Resonanz- frequenz fr sinkt. Da die Antiresonanzfrequenz fa nur in sehr geringem Maße verschoben wird, wird die Bandbreite Af=fa-fr eines Resonators mit serieller Induktivität vergrößert. Im Falle eines Parallelresonators wird auch die Bandbreite des SAW-Filters vergrößert.

Für den Sperrbereich gilt f « fo und f » fo. Hier ist das Er- satzschaltbild eines Resonators reduziert auf seine statische Kapazität Co, da der Serienschwingkreis außerhalb fo sehr hochohmig ist und einem Leerlauf entspricht. Eine Induktivi- tät Lser seriell zum Resonator ergibt einen in Fig. 11 darge- stellten Serienschwingkreis mit einer Resonanzfrequenz Im Falle einer Induktivität seriell zu einem Parallelresona- tor bedeutet dies, daß bei der Frequenz fpOl die Energie des

Filters direkt nach Masse abfließen kann, es bildet sich in der Filterkurve eine sogenannte Polstelle aus, also eine er- höhte Unterdrückung im Sperrbereich. Die Anzahl der Polstel- len im Sperrbereich entspricht der Anzahl der Parallelzweige mit Serieninduktivität. Frequenzmäßig unterscheidbare Pol- stellen fpoll und fpol2 ergeben sich nur bei unterschiedlichen Produkten IIl=L9erl*Col und II2=Lser2*Co2. Sind die Produkte iden- tisch, so liegen die Polstellen bei der gleichen Frequenz, man erhält eine doppelte Polstelle fpol=fpoll=fpol2 mit einer höheren Unterdrückung als bei einer einfachen Polstelle.

Fig. lla zeigt das Dämpfungsverhalten eines Resonators im Par- allelzweig, an den eine Induktivität Lser seriell an die Aus- gangsseite des Parallelresonators angeschlossen ist. Wie in Fig. llb wurde der Serienschwingkreis des Resonators, dessen Resonanzfrequenz frp gleich fo ist, zur Verdeutlichung der Polstelle entfernt. Für die Frequenz der Polstelle fpol gilt typisch fpol > fo, wobei fo gleich der Resonanzfrequenz des Filters. Für die Polstelle erhält man eine hohe Dämpfung.

SAW-Filter nach dem Reaktanzfiltertyp werden vornehmlich als HF-Filter im Mobilfunkbereich eingesetzt, da sie sehr geringe Verluste im Durchlaßbereich aufweisen. Als HF-Filter im Mo- bilfunkbereich muß das SAW-Filter nach dem Reaktanzfiltertyp darüberhinaus zum einen das Duplexband (bei einem Sendefilter also das Empfangsband und bei einem Empfangsfilter umgekehrt das Sendeband) und zum anderen das Signal bei der Lokaloszil- latorfrequenz (LO) und/oder bei der Spiegelfrequenz (Image- frequenz) unterdrücken, um ungewollte Mischprodukte im Tele- fon zu verhindern.

Der Lokaloszillator liegt oberhalb oder unterhalb der Mitten- frequenz fo des Filters. Der Abstand zur Mittenfrequenz fo entspricht der zur Signalaufbereitung verwendeten Zwischen- frequenz (ZF). Die Spiegelfrequenz hat den Abstand 2*ZF zur Mittenfrequenz fo. Da momentan ZF-Frequenzen im Bereich 100- 400 MHz verwendet werden, muß das SAW-Filter je nach Anwen-

dung im Bereich fo plus/minus 100-800 MHz gute Dämpfungsei- genschaften von typisch mehr als 30dB aufweisen. In den häu- figsten Fällen liegt der Lokaloszillator oberhalb der Mitten- frequenz fo.

Um eine ausreichende Dämpfung im Bereich der LO-und/oder Imagefrequenz zu erreichen, gibt es verschiedene Möglichkei- ten. Möglichkeit A besteht darin, das allgemeine Selektions- niveau (als Maß hierfür gilt die minimale Dämpfung unterhalb des Durchlaßbereiches bei ca. fo/2) entsprechend groß zu ma- chen. Der große Nachteil ist jedoch, daß mit zunehmendem Se- lektionsniveau auch die Verluste im Durchlaßbereich steigen.

Das ist in den meisten Fällen inakzeptabel für die Signalver- arbeitung im Telefon. Die zweite Möglichkeit B ergibt sich aus der oben beschriebenen Tatsache, daß eine bei der her- kömmlichen Aufbautechnik vorhandene Induktivität seriell zu einem Parallelresonator eine Polstelle erzeugt, die gerade bei der LO-oder Imagefrequenz liegt. Bei dem großen Spektrum an verwendeten ZF-Frequenzen muß in diesem Falle eine Mög- lichkeit gegeben sein, um die erzeugte Polstelle aber einen Bereich von ca. 700 MHz zu variieren.

Da die statische Kapazität Cop im Parallelzweig maßgeblich die Filterperformance (Passband, Anpassung und Selektionsni- veau) bestimmt, kann sie bei gegebenen Filteranforderungen nur in sehr geringem Maße so variiert werden, daß sich gleichzeitig auch noch die Lage von Polstellen im Sperrbe- reich verändert. Ebenso ist der Freiheitsgrad für die Größe der Induktivität seriell zwischen Ausgangsseite des Parallel- resonators und Masse beschränkt. Durch den Zwang zur Miniatu- risierung und auch aus Kostengründen werden die verwendeten Chips immer kleiner, was zur Folge hat, daß der induktive An- teil der Streifenleitung auf dem Chip nur begrenzt verändert werden kann. Die Länge und die damit korrelierende Induktivi- tät der Bondverbindung kann innerhalb eines Gehäuses im Zuge der weiter fortschreitenden Miniaturisierung ebenfalls kaum mehr variiert werden. Außerdem ist die Induktivität, die sich

aus der Gehäusedurchführung ergibt, für ein gegebenes Gehäuse fixiert.

Für SAW-Filter nach dem Reaktanzfiltertyp in weiter miniatu- risierten Gehäusen ist also auch die Möglichkeit B nicht mehr in ausreichendem Maße gegeben, um die LO-und/oder Imageun- terdrückung durch geeignet gesetzte Polstellen über einen großen Frequenzbereich von fo plus 100-800 MHz zu gewährlei- sten. Insbesondere bei der zukünftigen Verbindungstechnologie Flip-Chip-Technik', bei der statt der Bonddrähte Bumpverbin- dungen verwendet werden, ist es unmöglich, Polstellen bei re- lativ niedrigen Frequenzen, also im Bereich von 100 MHz ober- halb der Mittenfrequenz fo zu erzeugen, da die bei dieser Aufbautechnik vorhandenen Induktivitäten seriell zur Aus- gangsseite eines Parallelresonators zu klein sind (siehe For- mel 1.5) und die statischen Kapazitäten der Parallelzweige wegen der benötigten Selbstanpassung an 50Q ebenfalls nicht groß genug gewählt werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Weg anzugeben, wie ein Filter so gestaltet werden kann, daß eine verbesserte Sperrbereichsunterdrückung für bestimmte LO-und Image-freqenzen aber einen möglichen Bereich von 100 bis 800 MHz neben der Mittenfrequenz erhalten werden kann. Insbeson- dere soll ein Weg angegeben werden, Polstellen eines Reak- tanzfilters ohne größere Einflüsse auf das übrige Filterver- halten in einen gewünschten Bereich nahe der Mittenfrequenz fo zu verschieben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Filter nach Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und ein Verfah- ren zur Verschiebung von Polstellen sind weiteren Ansprüchen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß wird durch eine Verbindung der masseseitigen Ausgangsseiten der jeweils einen Resonator aufweisenden Par- allelzweige auf dem Chip eine Verkopplung der Parallelzweige

erzeugt, wodurch die Frequenzlage der zugehörigen Polstelle (weiterhin auch als verkoppelte Polstelle'bezeichnet) in großem Maße verändert werden kann. Dadurch ist es möglich, ein SAW Filter zu erzeugen, das Polstellen bei niedrigeren Frequenzen aufweist, als sie durch die bisherige serielle Verschaltung der Parallelzweige mit den vorhandenen aufbaube- dingten Induktivitäten gemäß der Formel (1.5) erreichbar wa- ren. Auch ist es möglich, eine oder mehrere Polstellen bei einem gegebenen Filter aber einen weiteren Frequenzbereich zu verschieben, als dies bei einem gegebenen Filter bislang mög- lich war. So kann mit der Erfindung eine Polstelle exakt bei der Frequenz erzeugt werden, an der eine große Selektion er- forderlich ist, beispielsweise bei einer beliebigen LO-oder Imagefrequenz.

Damit können Selektionsanforderungen für die Unterdrückung von Signalen bei der Lokaloszillatorfrequenz (LO-Unterdrük- kung) und/oder bei der Spiegelfrequenz (Imageunterdrückung) auch in extrem kleinen Gehäusen mit sehr kleinen aufbaube- dingten Induktivitäten noch erfüllt werden. So kann bei einer gegebenen Bond-, Leiter-oder Gehäusedurchführungsinduktivi- tät eine oder mehrere Polstellen an eine gewünschte Frequenz verschoben werden, ohne daß es dazu einer Erhöhung der seri- ellen Induktivität bedarf. Zusätzlich kann natürlich auch noch die serielle Induktivität erhöht werden.

Zudem lassen sich die Anzahl der bereitgestellten Masseanbin- dungen unabhängig von der Anzahl der verwendeten Parallelz- weige einstellen, was zu einem geringeren Platzbedarf führt.

Gerade im Hinblick auf neue Verbindungstechnologien (Bumpver- bindungen statt Bondverbindungen) und neue Gehäusetechnologi- en stellen die Ausführungsformen gemäß der Erfindung die ein- zige Möglichkeit zum Erreichen der oben genannten Selekti- onsanforderungen in miniaturisierten Gehäusen dar.

Im Folgenden soll das Prinzip zur Verschiebung der Polstellen gemäß der vorliegenden Erfindung anhand von Ausführungsbei-

spielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert werden. Die anschließenden konkreten Ausführungsformen sind Beispiele für die Anwendung in einem SAW-Filter nach dem Reaktanzfil- tertyp.

Dabei zeigen Fig. 1 einen Eintor SAW-Resonator Fig. 2 das Ersatzschaltbild und Symbol für einen SAW-Resonator Fig. 3 ein Grundglied eines SAW-Filters nach dem Reaktanzfiltertyp Fig. 4 Zusammenwirken von Parallel-und Seri- enresonator Fig. 5 Kaskade zweier Grundglieder Fig. 6 Kaskade zweier Grundglieder Fig. 7 Diagramm eines Reaktanzfilters Fig. 8 Diagramm eines Reaktanzfilters mit der reduzierten Struktur s-p-s-p Fig. 9 Aufsicht auf ein SAW-Filter im Gehäuse ohne Deckel Fig. 10 Querschnitt durch ein SAW-Filter im Gehäuse Fig. lla Polstelle Fig. llb Ersatzschaltbild für das Dämpfungsver- halten eines Parallelzweiges Fig. 12 Ersatzschaltbild eines Filters Fig. 13 Ersatzschaltbild für das Dämpfungsverhalten eines SAW-Filters Fig. 14 Diagramm, das den Zusammenhang zwi- schen ALger und Polstelle zeigt Fig. 15 Abhängigkeit der Frequenzlage der Pol- stelle von der statischen Kapazität Fig. 16 Filter mit drei Grundgliedern Fig. 17 Dessen Ersatzschaltbild im Sperrbe- reich Fig. 18 Dessen Dämpfungsverhalten Fig. 19 Filter mit vier Grundgliedern

Fig. 20 Dessen Ersatzschaltbild im Sperrbe- reich Fig. 21 Dessen Dämpfungsverhalten Fig. 22 Filter mit vier Grundgliedern Fig. 23 Dessen Ersatzschaltbild im Sperrbe- reich Fig. 24 Dessen Dämpfungsverhalten Fig. 25 Filter mit vier Grundgliedern Fig. 26 Dessen Ersatzschaltbild im Sperrbe- reich Fig. 27 Dessen Filtercharakteristik Fig. 28 Filter mit vier Grundgliedern Fig. 29 Dessen Ersatzschaltbild im Sperrbe- reich Fig. 30 Filterstruktur mit Bumpverbindung Fig. 31 Filterstruktur mit Bondverbindung In Fig. 12 ist eine einfache erfindungsgemäße Filterstruktur, die Ausschnitt einer größeren Filterstruktur mit weiteren Grundgliedern sein kann, symbolisch als Ersatzschaltbild dar- gestellt. Bei (mindestens) zweien der Parallelzweige mit den Parallelresonatoren R2 und R3 werden erfindungsgemäß bereits auf dem Chip (Substrat) 12-8 die Ausgangsseiten 12-6 und 12-7 elektrisch miteinander verbunden. Erst anschließend folgt ei- ne z. B. eine Bondverbindung 12-5 umfassende Verbindung zum Gehäusemassepad 12-4.

In Fig. 13 ist das Ersatzschaltbild für den Frequenzbereich f « fo und f » fo, in dem bei jedem Resonator nur seine stati- sche Kapazität Co wirkt, dargestellt. Das Selektionsverhalten eines SAW-Filters nach dem Reaktanzfiltertyp kann weitgehend mit diesem reduzierten Ersatzschaltbild beschrieben werden.

Die Induktivität Lser entspricht einer Induktivität zwischen der Verbindung der Parallelresonatoren auf dem Chip und dem Gehäusemassepin (=Anschluß für Masse am Gehäuse) außen.

Es kommt zu einer Verkopplung der beiden bereits auf dem Chip elektrisch verbundenen Parallelzweige. Dies führt zu einer Frequenzlagenänderung der Polstellen im Sperrbereich. Anhand des Ersatzschaltbildes aus Fig. 13, das ein Zweitor Z dar- stellt, läßt sich die Frequenzlage der verkoppelten Polstelle bestimmen. Das Zweitor Z weist dann eine Polstelle auf, wenn die Impedanz gegen Masse zu Null wird.

Z21 = 0 Z21 ist dabei ein systematisch bezeichnetes Matrixelement aus der Impedanzmatrix. Zur Bestimmung von Z21 kann das Zweitor Z in eine Reihenschaltung der Zweitore Z'und Z''aufgeteilt werden. Das Zweitor Z'umfaßt die II-Schaltung aus den drei Kapazitäten Cops, Cops und Cos. Das Zweitor Z''umfaßt nur die Induktivität Lger. Damit ergibt sich Z''21=7(2.2) Wobei j= die imaginäre Zahl darstellt =2#fund# Mit Z21 = Z'21 + Z'' 21 (2.3) folgt Wird der Zähler des Ausdrucks von (2.4) zu Null

wird Z21 zu Null. Daraus erhält man für die Frequenzlage der verkoppelten Polstelle 1 f pol (verkoppelt)- 0 7- ( OplQp2 fpolLSer Copz + Copi + C CO,) os Im Vergleich zu den bisher ohne Verkopplung der Parallelzwei- ge auf dem Chip erhaltenen Polstellen gemäß Formel (1.5) ist deutlich ersichtlich, da# die zusätzlichen kapazitätsan- <BR> <BR> C0p1C0p2<BR> <BR> C0p2teileund bzw. c0p1 die verkoppelte Polstelle bei<BR> <BR> <BR> C0s gleicher Induktivität Lser zu einer weit niedrigeren Frequenz verschiebt.

Zahlenbeispiel : Für ein bekanntes SAW Filter vom Reaktanzfil- tertyp errechnet sich die Frequenz fpol einer Polstelle zu Dabei wurden für die serielle Induktivität Lgerund für die statische Kapazität Cop typische Werte von 1nH und 4pF ange- nommen.

Werden zwei Parallelzweige verkoppelt, ergibt sich gemäß For- mel 2.6 bei den gleichen angenommenen Werten für Lser und Cop und bei ebenso 4pF für Cos

Weist ein Filter mehrere Parallelzweige auf, so können auch mehrere Parallelzweige masseseitig miteinander verbunden wer- den, die weiterhin auch als verkoppelte Parallelzweige'be- zeichnet werden. Für die Frequenzlage der verkoppelten Pol- stellen spielt die Anzahl und Kombination der verbundenen Parallelzweige eine entscheidende Rolle und ist bei der Aus- wahl der Filterstruktur für eine gewünschte Frequenzlage der Polstellen zu berücksichtigen.

Fig. 14 gibt die Abhängigkeit der Lage einer verkoppelten Polstelle von der Größe der Induktivität Lger an. Die beiden Kurven 14-1 und 14-2 geben das Filterverhalten für das glei- che Filter an, wobei lediglich Lser unterschiedlich gewählt ist. Es ergibt sich abhängig von Lser eine unterschiedliche Frequenzlage der Polstellen, wobei die zu fpoll gehörende In- duktivität Lserl kleiner ist als Lser2. Je größer die Indukti- vität Lser ist, desto größer ist die Verschiebung der Polstel- le zu niedrigeren Frequenzen hin.

In kleinerem Maße läßt sich die Frequenzlage der Polstelle durch eine Variation des Produkts aus den statischen Kapazi- täten der verkoppelten Parallelzweige ncp = C0p1 * Cop2 (2.9) einstellen. Um das Filterverhalten im Passband und das allge- meine Selektionsniveau nicht zu verändern, kann eine solche Variation des Produkts aus den statischen Kapazitäten im Par- allelzweig nur unter Beibehaltung ihrer Summe zCp = Copl + Cop2 = constant (2.10) durchgeführt werden.

Es kann folgende Methode angewandt werden : die statische Ka- pazität Cop, des ersten verkoppelten Parallelresonators wird um denselben Betrag Cconst erhöht Copi (neu) = Copl + Cconst (2.11)

wie die statische Kapazität Cop2 des zweiten verkoppelten Par- allelresonators erniedrigt wird, Cop2 (neu) = Cop2-Cconst mit Cconst < Cop2 (2.12) so daß sich zwar das Produkt ECp ändert, die Summe der stati- schen Kapazitäten aber identisch bleibt ECP = Copl (neu) + Cop2 (neu) =C0p1 + Cop2 = constant (2.13) und keine Veränderungen des Passbandes oder des allgemeinen Selektionsniveaus in Kauf genommen werden müssen.

Ist ein größerer Frequenzversatz der verkoppelten Polstelle notwendig, können die beteiligten statischen Kapazitäten Cops, Cops oder Cos variiert werden. Sind mehr Parallelresonatoren als die zwei zu verkoppelnden Parallelresonatoren vorhanden, so kann die Summe Copl+Cop2 erhöht (oder erniedrigt) werden und zum Ausgleich die statische Kapazität eines nicht verkoppel- ten Parallelresonators derart erniedrigt (oder erhöht) wer- den, daß die Gesamtsumme aller statischen Kapazitäten in den Parallelzweigen gleich bleibt. Dadurch wird das allgemeine Selektionsniveau beibehalten.

Fig. 15 zeigt, wie bei konstanter Induktivität Lger durch eine Veringerung der Summe der statischen Kapazitäten C0p1+Cop2 der verkoppelten Parallelzweige um den Faktor 1.2 die Frequenz der verkoppelten Polstelle erhöht wird. Zum Ausgleich wurde die statische Kapazität eines weiteren Parallelzweiges ent- sprechend erhöht.

Eine weitere Möglichkeit zur Verschiebung der verkoppelten Polstelle besteht darin, einen Parallelresonator P bewußt aufzusplitten in zwei einzelne zueinander parallele Resonato- ren P'und P'', wobei die Summe der Kapazitäten der aufge- splitteten einzelnen Resonatoren gleich der ursprünglichen Kapazitäten Cop ist : C0p 0p+C'

Wird einer dieser Parallelresonatoren P'mit einem weiteren Parallelresonator verkoppelt, nicht jedoch mit dem Parallel- resonator P'', so kann die Frequenzlage der verkoppelten Pol- C'0p stelle anhand des der statischen<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> op Kapazität der aufgesplitteten Parallelresonatoren P und P"eingestellt werden, da nur C'op einen Einfluß auf die Fre- quenzlage der verkoppelten Polstelle hat.

Zwischen verkoppelten Parallelzweigen kann ein einzelner oder mehrere Serienresonatoren angeordnet sein. Da auch die Größe der statischen Kapazität Cos, die zwischen den verkoppelten Parallelresonatoren liegt, die Frequenzlage der verkoppelten Polstelle gemäß Formel 2.6 beeinflußt, kann mit folgender Me- thode ebenfalls die Frequenzlage der verkoppelten Polstelle verschoben werden.

Sind weitere Serienresonatoren Sn außer dem oder den zwischen den verkoppelten Parallelzweigen liegenden Serienresonator S vorhanden, so kann dessen statische Kapazität Co, erhöht (oder erniedrigt) und zum Ausgleich die statische Kapazität der nicht zwischen den verkoppelten Parallelresonatoren lie- genden Serienresonatoren Sn derart erniedrigt (oder erhöht) werden, daß die Gesamtsumme aller statischen Kapazitäten in den Serienzweigen gleich bleibt. Dadurch wird das allgemeine Selektionsniveau beibehalten und die Frequenzlage der verkop- pelten Polstelle verändert.

Wie bereits erläutert ist der Bereich für die Variation der statischen Kapazitäten Cp im Parallelzweig und der seriellen Induktivitäten Lier (zwischen der Verbindung der Parallelzwei- ge auf dem Chip und dem Außenanschluß am Gehäuse) begrenzt.

Gleiches gilt daher auch für den Frequenzbereich, in dem die Polstellen verschoben werden können. Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Maßnahmen ermöglicht jedoch der gemäß der Erfindung erreichte Variationsbereich für die Frequenzlage von Polstellen auch bei extrem miniaturisierten

Gehäusen die Herstellung von SAW Filtern mit einer für die Anwendung als HF-Filter im Mobilfunkbereich geforderten LO- und Imageunterdrückung.

Im folgenden werden nun konkrete Ausführungsformen für erfin- dungsgemäße Filter angegeben.

Ausführungsform 1 (siehe auch Fig. 16-Fig. 18) : Man verwendet eine Struktur mit drei Grundgliedern. An das Eingangstor 16-1 ist ein erstes Grundglied derart angeschlos- sen, daß sowohl der Parallelzweig als auch der Serienzweig eine Verbindung zum Eingangstor aufweisen. Das zweite Grund- glied wird gemäß der Anpassungsforderung Zaus=Zein angeschlos- sen. In der gleichen Weise folgt das dritte Grundglied. Mit dem Ausgangstor ist somit anders wie am Eingangstor nur ein Serienzweig direkt verbunden. Vom Eingang zum Ausgang ergibt sich eine Abfolge p-s-s-p-p-s für die Resonatoren, wobei p für Parallelresonator und s für Serienresonator steht.

Prinzipiell können Ein-und Ausgangstor vertauscht werden, ohne die Filtereigenschaften zu ändern, wobei sich die Rei- henfolge s-p-p-s-s-p ergibt.

Wie bekannt können gleichartige Resonatoren unter Beibehal- tung ihrer kapazitiven Wirkung auch zusammengefaßt werden.

Damit ergeben sich folgende Strukturen mit minimaler Resona- torzahl : p-s-p-s bzw. s-p-s-p aber auch Zwischenformen mit teilweisem Zusammenfassen der Resonatoren sind möglich : p-s-p-p-s bzw. s-p-p-s-p p-s-s-p-s bzw. s-p-s-s-p Der Einfachheit halber werden die Ausführungsformen im fol- genden nur noch anhand von minimaler Resonatorzahl und ohne zusätzlichen Hinweis auf die Vertauschbarkeit von Ein-und Ausgangstor erklärt und in den Figuren dargestellt. Trotzdem

umfaßt die Erfindung auch Modifikationen nach obigem eben er- läuterten Beispiel.

In Fig. 16 ist die Struktur der Ausführungsform 1 symbolisch dargestellt. Die beiden Parallelzweige werden bereits auf dem Chip elektrisch miteinander verbunden und erst anschließend folgt eine Verbindung zum Gehäuse. Das Ersatzschaltbild für das Selektionsverhalten im Bereich f « fo und f » fo ist in Fig. 17 dargestellt. Die Induktivität Lger entspricht einer Induktivität zwischen der Verbindung der Parallelresonatoren auf dem Chip und dem Gehäusemassepin außen.

Das Filter hat eine Filtercharakteristik, die durch Kurve 18- 1 in Fig. 18 gekennzeichnet ist. Der Vergleich mit der Fil- terkurve 18-2 (entspricht dem in Fig. 8 dargestellten Fil- ter), bei der die Parallelzweige auf dem Chip nicht verbunden sind, zeigt deutlich, wie durch das Verbinden der Parallelz- weige auf dem Chip die Frequenzlage der Polstellen im Sperr- bereich mit einer typischen Induktivität Liser = l. OnH verscho- ben wird. Im Frequenzbereich zwischen den senkrechten Linien (typischer Frequenzbereich für LO-und Imageunterdrückung bei niedriger ZF-Frequenz) wird die Selektion um mehr als 10 dB erhöht.

Ausführungsform 2 (siehe auch Fig. 19-Fig. 21) : In Fig. 19 ist die Struktur einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform symbolisch dargestellt, bei der eine Struktur mit vier Grundgliedern verwendet wird. An das Eingangstor 19- 1 ist ein erstes Grundglied derart angeschlossen, daß sowohl der Parallelzweig als auch der Serienzweig eine Verbindung zum Eingangstor aufweisen. Das zweite Grundglied wird gemäß der Anpassungsforderung Zaus=Zein angeschlossen. In der glei- chen Weise folgen Grundglied drei und vier. Mit dem Ausgang- stor 19-3 sind somit ebenso wie am Eingangstor sowohl ein Parallelzweig als auch ein Serienzweig direkt verbunden. Vom Eingang zum Ausgang ergibt sich eine Abfolge für die Resona- toren wie folgt :

p-s-p-s-p wobei p für Parallelresonator und s für Serienresonator steht. Resonatoren gleichen Typs sind bereits zusammengefaßt.

Zwei der drei Parallelzweige werden bereits auf dem Chip elektrisch miteinander verbunden und erst anschließend folgt über die Induktivität Lger2 eine Verbindung zum Gehäuse. Der verbleibende Parallelzweig wird unabhängig davon über die In- duktivität Liser1 mit dem Gehäuse verbunden. Das Ersatzschalt- bild für das Selektionsverhalten im Bereich f « fo und f » fo ist in Fig. 20 dargestellt. Die Induktivität Lser2 entspricht einer Induktivität zwischen der Verbindung 19-4 der Parallel- resonatoren auf dem Chip (in der Figur durch die gestrichelte Linie dargestellt) und dem Gehäusemassepin außen.

In Fig. 21 zeigt die Kurve 21-1 die Filtercharakteristik des Filters aus Fig. 19. Der Vergleich mit der Filterkurve 21-2, bei der die Parallelzweige auf dem Chip nicht verbunden sind, zeigt deutlich, wie durch das Verbinden von hier zwei der drei Parallelzweige auf dem Chip die Frequenzlage der Pol- stellen im Sperrbereich bei einer typischen Induktivi- tät Lger2 = l. OnH zu niedrigeren Frequenzen verschoben wird.

Im Frequenzbereich zwischen den senkrechten Linien (typischer Frequenzbereich für LO-und Imageunterdrückung bei niedriger ZF-Frequenz) wird die Selektion um ca 10 dB erhöht.

Ausführungsform 3 (siehe auch Fig. 22-Fig. 24) : In Fig. 22 ist die Struktur der erfindungsgemäßen Ausfüh- rungsform 3 symbolisch dargestellt. Man verwendet eine Struk- tur mit vier Grundgliedern. An das Eingangstor 22-1 ist ein erstes Grundglied derart angeschlossen, daß nur der Serien- zweig eine Verbindung zum Eingangstor aufweist. Das zweite Grundglied wird gemäß der Anpassungsforderung Zaus=Zein ange- schlossen. In der gleichen Weise folgen Grundglied drei und vier. Mit dem Ausgangstor 22-3 ist somit ebenso wie am Ein- gangstor nur ein Serienzweig direkt verbunden. Vom Eingang

zum Ausgang ergibt sich eine Abfolge für die Resonatoren wie folgt : s-p-s-p-s wobei p für Parallelresonator und s für Serienresonator steht. Resonatoren gleichen Typs sind bereits zusammengefaßt.

Die zwei Parallelzweige werden bereits auf dem Chip elek- trisch miteinander verbunden und erst anschließend folgt eine Verbindung zum Gehäuse. Das Ersatzschaltbild für das Selekti- onsverhalten im Bereich f « fo und f » fo ist in Fig. 23 darge- stellt. Die Induktivität Lger entspricht einer Induktivität zwischen der Verbindung der Parallelresonatoren auf dem Chip und dem Gehäusemassepin außen. Das Filter aus Fig. 22 hat ei- ne Filtercharakteristik, die durch Kurve 24-1 in Fig. 24 ge- kennzeichnet ist. Der Vergleich mit der Filterkurve 24-2, bei der die Parallelzweige auf dem Chip nicht verbunden sind, zeigt deutlich, wie durch das Verbinden von den zwei Paral- lelzweigen auf dem Chip die Frequenzlage der Polstellen im Sperrbereich bei einer typischen Induktivität Lger = l. OnH verschoben wird. Im Frequenzbereich zwischen den senkrechten Linien (typischer Frequenzbereich für LO-und Imageunterdrük- kung bei hoher ZF-Frequenz) wird die Selektion um mehr als 8 dB erhöht.

Ausführungsform 4 (siehe auch Fig. 25-Fig. 27) : In Fig. 25 ist die Struktur der erfindungsgemäßen Ausfüh- rungsform 4 symbolisch dargestellt. Man verwendet eine Struk- tur mit vier Grundgliedern. An das Eingangstor 25-1 ist ein erstes Grundglied derart angeschlossen, daß nur der Serien- zweig mit dem Resonator RS1 eine Verbindung zum Eingangstor aufweist. Das zweite Grundglied wird gespiegelt angeschlossen wegen der Anpassungsforderung Zaus=Zein. In der gleichen Weise folgen Grundglied drei und vier. Mit dem Ausgangstor 25-3 ist somit ebenso wie am Eingangstor nur ein Serienzweig direkt verbunden. Vom Eingang zum Ausgang ergibt sich eine Abfolge für die Resonatoren wie folgt : s-p-s-p-p-s

Resonatoren gleichen Typs sind bereits zusammengefaßt, im Ge- gensatz zur Ausführungsform 3 ist jedoch ein Parallelzweig bewußt wieder aufgeteilt. Die Aufteilung erfolgt so, daß je- der Parallelresonator Rp2, Rp3 ein eigenes Zweitor mit eigenen elektrischen Ein-und Ausgängen bildet. Der zusammengefaßte Parallelzweig mit dem Resonator Rpl wird mit einem der nicht zusammengefaßten zwei Parallelzweige (Rp2) bereits auf dem Chip am Punkt 25-2 elektrisch miteinander verbunden und erst anschließend folgt über Lsen eine Verbindung zum Gehäuse. Der verbleibende Parallelzweig (Rp3) wird unabhängig davon mit dem Gehäuse verbunden. Das Ersatzschaltbild für das Selekti- onsverhalten im Bereich f « fo und f » fo ist in Fig. 26 darge- stellt. Die Induktivität L, e, l entspricht einer Induktivität zwischen der Verbindung der Parallelresonatoren Rp1 und Rp2 auf dem Chip und dem Gehäusemassepin außen, die Induktivi- tät Lober2 entspricht einer Induktivität zwischen dem Parallel- resonator Rp3 auf dem Chip und dem Gehäusemassepin außen Das Filter aus Fig. 25 hat eine Filtercharakteristik, die durch Kurve 27-1 in Fig. 27 gekennzeichnet ist. Der Vergleich mit der Filterkurve 27-2, bei der die Ausgangsseiten der Par- allelzweige auf dem Chip nicht verbunden sind, zeigt deut- lich, wie durch das Verbinden von zwei der drei Parallelzwei- gen auf dem Chip die Frequenzlage der Polstellen im Sperrbe- reich bei einer typischen Induktivität Liser1 = l. OnH verscho- ben wird. Im Frequenzbereich zwischen den senkrechten Linien (typischer Frequenzbereich für LO-und Imageunterdrückung bei hoher ZF-Frequenz) wird die Selektion um allgemein mehr als 5 dB erhöht. Wird entweder eine hohe LO-oder Imageunterdrük- kung verlangt, ist der Selektionsgewinn weit mehr als 10 dB.

Ausführungsform 5 (siehe auch Fig. 28-Fig. 30) : In Fig. 28 ist die Struktur der erfindungsgemäßenm Ausfüh- rungsform 5 symbolisch dargestellt. Man verwendet eine Struk- tur mit vier Grundgliedern. An das Eingangstor 28-1 ist ein erstes Grundglied derart angeschlossen, daß nur der Serien-

zweig eine Verbindung zum Eingangstor aufweist. Das zweite Grundglied wird gemäß der Anpassungsforderung Zaus=Zein ange- schlossen. In der gleichen Weise folgen Grundglied drei und vier. Mit dem Ausgangstor 28-3 ist somit ebenso wie am Ein- gangstor nur ein Serienzweig direkt verbunden. Vom Eingang zum Ausgang ergibt sich eine Abfolge für die Resonatoren wie folgt : s-p-s-p-p-s Resonatoren gleichen Typs sind bereits zusammengefaßt, ähn- lich wie bei der Ausführungsform 4 ist jedoch ein Parallelz- weig bewußt wieder aufgeteilt. Die Aufteilung erfolgt aber nicht in zwei voneinander unabhängige Parallelresonatoren, sondern vielmehr in Form eines Dreitores. Der Eingang für beide Parallelresonatoren besteht aus einer gemeinsamen An- schlußleiste 28-4, an der die anregenden Interdigitalfinger liegen. Die Anschlußleiste des Ausgangs ist in zwei Busbars 28-5 und 28-6 aufgeteilt, wobei jeder Busbar dem Ausgang ei- nes der beiden Parallelresonatoren entspricht.

Der Parallelzweig mit dem Resonator Rp1 wird mit einem der nicht zusammengefaßten Parallelresonatoren Rp2 bereits auf dem Chip am Masseausgang 28-2 elektrisch miteinander verbunden.

Erst anschließend erfolgt eine Verbindung zum Gehäuse. Der verbleibende Parallelzweig mit dem Parallelresonator Rp3 wird unabhängig davon mit dem Gehäuse verbunden. Das Ersatzschalt- bild für das Selektionsverhalten im Bereich f « fo und f » fo ist in Fig. 29 dargestellt. Es ist prinzipiell vergleichbar mit dem Ersatzschaltbild in Fig. 26. Die Induktivität Lgeri entspricht einer Induktivität zwischen der Verbindung der Parallelresonatoren Rpl und Rp2 auf dem Chip und dem Gehäuse- massepin außen, die Induktivität Liser2 einer weiteren Indukti- vität zwischen dem nicht verkoppelten Resonator Rp3 und dem Gehäusemassepin außen.

Das Filter aus Fig. 28 hat eine Filtercharakteristik, die sich von dem Filter aus Fig. 26 nicht unterscheidet und daher

auch durch Kurve 27-1 in Fig. 27 gekennzeichnet ist. Im Ge- gensatz zur Ausführungsform 4 wird hier eine andere Form der Aufteilung eines Parallelresonators gezeigt, die sich wesent- lich im Layout, aber nicht in der Wirkung auf das Selektions- verhalten unterscheidet.

Figur 31 zeigt ausschnittsweise eine erfindungsgemäße Filter- struktur als schematischen Draufblick auf ein Substrat. Die Resonatoren R sind als Interdigitalwandler dargestellt. Die beiden verkoppelten Resonatoren Rpl und Rp2 im Parallelzweig sind auf dem Substrat elektrisch miteinander verbunden und weisen eine gemeinsame Masseanbindung 31-1 auf, die durch ei- nen Bonddraht 31-2, der einen Teil der Induktivität Lger dar- stellt, mit einer Masseanschlußfläche 31-3 verbunden ist. Die Verbindung auf dem Substrat ist hier durch eine Streifenlei- tung realisiert, kann aber auch einen Bonddraht umfassen. Ob- wohl hier nur zwei verkoppelte Resonatoren dargestellt sind, umfaßt die Erfindung auch Filter mit mehr als zwei verkoppel- ten Resonatoren.

Ausführungsform 6 : Es folgt nun die Beschreibung einer sechsten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, die in Fig. 30 ausschnitts- weise dargestellt ist. Man verwendet ein SAW-Filter nach dem Reaktanzfiltertyp mit mindestens zwei Parallelzweigen. Bei mindestens zwei aller vorhandenen Parallelzweige R2 und R3 werden bereits auf dem Chip elektrisch die Ausgangsseiten (30-3 und 30-4) der Parallelresonatoren elektrisch miteinan- der verbunden. Erst anschließend folgt eine Verbindung 30-5 zum Gehäuse. Die verbleibenden Parallelzweige werden unabhän- gig davon mit dem Gehäuse verbunden. Die Verbindung des Chips (30-1) zum Gehäuse ist nicht wie bisher als Bondverbindung ausgeführt, sondern wird durch eine Bumpverbindung (30-5) hergestellt.

Das Ersatzschaltbild für das Selektionsverhalten im Bereich f « fo und f » fo hat sich gegenüber dem allgemeinen Ausfüh-

rungsbeispiel nicht verändert und ist aus Fig. 13 ersicht- lich. Die Induktivität L, er entspricht einer Induktivität zwi- schen der Verbindung der Parallelresonatoren auf dem Chip und dem Gehäusemassepin außen. Bei einem Aufbau in der Bumptech- nologie ist der Wert für die Induktivität Lger gegenüber einer Ausführung mit Bonddraht stark reduziert, da die Bumpverbin- dung selbst im Gegensatz zu einer Bondverbindung nahezu keine Induktivität besitzt. Es verbleiben noch der induktive Anteil der Streifenleitung auf dem Chip und die Gehäusedurchfüh- rungsinduktivität bis zum externen Gehäusemassepin.

Prinzipiell lassen sich alle bisher gezeigten Ausführungsfor- men und auch solche mit mehr als vier Grundgliedern mit min- destens zwei bereits auf dem Chip elektrisch verbundenen Par- allelzweigen an der Ausgangsseite in Verbindung mit der Bump- technologie realisieren. Die Filtercharakteristiken sind prinzipiell auch vergleichbar, jedoch ist der für die seriel- le Induktivität L. e, erreichbare Wert geringer. Um die gefor- derten Selektionen z. B. im Bereich der LO-und/oder Imageun- terdrückung zu erzielen, ist es um so mehr notwendig, die er- findungsgemäße Methode zur gezielten Variation des Sperrbe- reichs zu verwenden. Die Erfindung bietet außerdem den Vor- teil, die Anzahl der notwendigen Massebumps und damit die Chipfläche für Masseanschlüsse zu reduzieren. Dadurch kann das gesamte SAW-Filter noch weiter miniaturisiert werden.