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Patent Searching and Data


Title:
SURFACE WAVE BANDPASS FILTER IN A SYSTEM HAVING THREE CONVERTERS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/091294
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a surface wave bandpass filter, which has general pulse response, triple transit suppression and low-loss behavior, and which is obtained by electrically wiring two filters in each system having three converters. One of the filters of each track is symmetric with respect to an axis of symmetry that is vertical with regard to the direction of propagation of the surface wave, and the other filter of each track is antisymmetric.

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Inventors:
JUNGKUNZ MATTHIAS (DE)
DILL ROLAND (DE)
REICHINGER HEINZ (AT)
Application Number:
PCT/DE2001/001781
Publication Date:
November 29, 2001
Filing Date:
May 10, 2001
Export Citation:
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Assignee:
EPCOS AG (DE)
JUNGKUNZ MATTHIAS (DE)
DILL ROLAND (DE)
REICHINGER HEINZ (AT)
International Classes:
H03H9/64; (IPC1-7): H03H9/64
Foreign References:
US4542356A1985-09-17
EP0074252A21983-03-16
DE2824371A11979-01-18
GB2123637A1984-02-01
Other References:
K HOHKAWA ET AL: "SURFACE ACOUSTIC WAVE FILTERS WITHOUT APODIZATION LOSS", ELECTRONICS AND COMMUNICATIONS IN JAPAN, vol. 62-A, no. 2, 1 February 1979 (1979-02-01), pages 10 - 17, XP002177352
Attorney, Agent or Firm:
EPPING HERMANN & FISCHER GBR (Postfach 12 10 26 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. l.
2. Oberflächenwellenfilter bei dem die Einund Ausgangswandler eines ersten Filters (S) und eines zweiten Filters (U) jeweils elektrisch parallel ge schaltet sind bei dem jedes der beiden Filter je Spur drei als Einund Ausgangswandler dienende Interdigitalwandler aufweist bei dem das erste Filter (S) je Spur bezüglich der Anordnung der Wandler und der Elektrodenfinger in den Wandlern in dem möglicherweise nicht orthogonalen, in der Substratoberfläche liegenden, im mittleren Wandler zentrierten Koordinatensy stem, gebildet aus der Symmetrieachse (SA) normal zur Phasen geschwindigkeit der Oberflächenwelle und der Achse X parallel zur Gruppengeschwindigkeit der Oberflächenwelle, symmetrisch aufgebaut ist, das zweite Filter (U) jedoch antisymmetrisch.
3. Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 1, bei dem jedes der beiden Filter (S, U) zwei parallel verschal tete Spuren aufweist, so dass sich je Filter zwei Teilfilter (Sr ; Si ; Ur ; Ui) ergeben, bei dem das erste Teilfilter (Sr) den geraden Realteil, das zweite Teilfilter (Si) den geraden Imaginärteil, das dritte Teilfilter (Ur) den ungeraden Realteil und das vierte Teilfilter (Ui) den ungeraden Imaginärteil der ge wünschen Impulsantwort realisiert.
4. Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 1 oder 2, bei dem je Spur jeweils die mittleren Interdigitalwandler der beiden Filter gewichtet sind.
5. Oberflächenwellenfilter nach einem der Ansprüche 13, bei dem in den beiden Filtern je Spur jeweils der jeweils mittlere Interdigitalwandler (Es, Ea) eine KaskadenWeglass oder eine Überlappwichtung aufweist.
6. Oberflächenwellenfilter nach einem der Ansprüche 14, bei dem je Spur jeweils die mittleren Interdigitalwandler (Ea, Es) als gewichtete Splitfingerwandler ausgebildet sind.
7. Oberflächenwellenfilter nach einem der Ansprüche 15, bei dem je Spur jeweils die beiden äußeren Interdigitalwand ler (As, Aa) weglassgewichtet sind.
8. Oberflächenwellenfilter nach einem der Ansprüche 16, bei dem je Spur jeweils die beiden äußeren Interdigitalwand ler (As, Aa) als SPUDT Wandler ausgebildet sind.
9. Oberflächenwellenfilter nach einem der Ansprüche 15, bei dem in den beiden Filtern je Spur jeweils die beiden äu ßeren Interdigitalwandler (As, Aa) ungewichtet sind.
10. Oberflächenwellenfilter nach einem der Ansprüche 18, bei dem die beiden Filter (S, U) über eine gemeinsame, zwi schen den beiden Filtern liegende und beiden Filtern angehö rende Stromsammelschiene (SS) elektrisch verschaltet sind.
11. Oberflächenwellenfilter nach einem der Ansprüche 19, bei dem in jedem Filter (S, U) je Spur jeweils zwischen Ein und Ausgangswandler (E, A) eine mit Masse verbindbare Abschir melektrode (B) angeordnet ist.
12. Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 10, bei dem die Abschirmelektrode (B) schräg zur Wellenausbrei tungsrichtung (X) angeordnet ist.
13. Oberflächenwellenfilter nach einem der Ansprüche 111, bei dem eine beiden Filtern (S, U) angehörende gemeinsame mittlere Stromsammelschiene (SS) vorgesehen ist, die die Mas seanschlüsse (TM) sämtlicher Wandler (E, A) miteinander ver bindet.
14. Oberflächenwellenfilter nach einem der Ansprüche 112, bei dem die mittleren Interdigitalwandler pro Wellenlänge mit vier, sechs oder acht Elektodenfingern ausgeführt sind.
15. Oberflächenwellenfilter nach einem der Ansprüche 113, bei dem die zwei Spuren nebeneinander angeordnet sind und zwei einander entsprechende äußere Interdigitalwandler der der beiden Spuren übereinstimmende Orientierung der Fingere lektroden aufweisen und zu einem größeren, beiden Spuren an gehörenden Interdigitalwandler zusammengefasst sind.
16. Verwendung eines Oberflächenwellenfilters nach einem der vorangehenden Ansprüche als low loss Filter für Multimedia, Mobilfunk, Cordless Telephoneund Satellitenanwendungen.
Description:
Beschreibung Oberflächenwellen-Bandpassfilter in Drei-Wandler-Anordnung Bei einem Oberflächenwellen-(OFW-) Bandpassfilter oder Trans- versalfilter mit einem interdigitalen Eingangs-und einem in- terdigitalen Ausgangswandler kann die Einfügedämpfung ernied- rigt und das triple-transit-Signal (TTS) minimiert werden, wenn man durch Spiegelung des Ausgangswandlers aus der Zwei- Wandler-Anordnung eine Drei-Wandler-Anordnung macht, bei der die beiderseits des Eingangswandlers angeordneten Ausgangs- wandler elektrisch verschaltet sind (seriell oder parallel).

Ein so erhaltenes OFW-Bandpassfilter mit Drei-Wandler- Anordnung ist beispielsweise aus Proceedings of IEEE Transac- tions on Sonics and Ultrasonics, VOL30, NO1, January 1983, Seite 55 bis 57 bekannt. Bei einem solchen bekannten Filter wird üblicherweise sowohl der mittlere Wandler als auch die gesamte Drei-Wandler-Anordnung bezüglich einer vertikal zur Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle gelegenen Symme- trieachse symmetrisch aufgebaut.

Dies bedeutet aber eine Einschränkung der darstellbaren Anre- gungsfunktionen und damit der realisierbaren Übertragungs- funktionen. Auch bedeutet dies, dass mit einem solchen Filter eine Reihe von second order-Effekten in Kauf genommen werden müssen, insbesondere beispielsweise Beugungseffekte, da sie nicht kompensiert werden können. Dies hat zur Folge, dass das Übertragungsverhalten des Filters nicht optimal ist, und bei- spielsweise die Flanken des Passbands zu flach sind, oder der Sperrbereich verschlechtert ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ober- flächenwellen-Bandpassfilter mit allgemeiner Impulsantwort, niedriger Einfügedämpfung und gleichzeitig geringem Triple- Transit Signal zu realisieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein OFW-Filter mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestal- tungen der Erfindung sowie eine bevorzugte Verwendung des OFW-Filters gehen aus den nachgeordneten Ansprüchen hervor.

Die Erfindung löst das Problem, indem zwei Dreiwandlerfilter bzw. zwei Filter in Dreiwandleranordnung elektrisch seriell oder parallel geschaltet werden. Zum Erreichen einer allge- meinen Impulsantwort ist dabei das erste Filter gegenüber ei- ner vertikal zur Wellenausbreitungsrichtung liegenden Symme- trieachse je Spur symmetrisch, das zweite Filter hingegen an- tisymmetrisch aufgebaut. Diese Symmetrie betrifft insbesonde- re die Anzahl und Anordnung der Elektrodenfinger der interdi- gitalen Ein-und Ausgangswandler.

Das erfindungsgemäße OFW-Filter zeigt die geforderte allge- meine Impulsantwort, durch die sich im Allgemeinen alle ge- wünschen Übertragungsfunktionen realisieren lassen. Damit können auch eine Reihe von second order-Effekten kompensiert werden, wobei insbesondere die Beugungskompensation von gro- ßem Vorteil für das Filterverhalten ist. Durch die elektri- sche Verschaltung zweier Einzelfilter mit einander entgegen- gesetzter Symmetrie läßt sich jede beliebige Impulsantwort und damit auch jede beliebige Übertragungsfunktion modellie- ren. Eine beliebige Impulsantwort kann dabei in vier Anteile aufgespalten werden : Jeweils einen Anteil für symmetrischen und antisymmetrischen Realteil, sowie jeweils einen Anteil für symmetrischen und antisymmetrischen Imaginärteil. Dabei können der symmetrische Realteil und der symmetrische Imagi- närteil in dem ersten Filter, der antisymmetrische Realteil und der antisymmetrische Imaginärteil im zweiten Filter rea- lisiert werden.

Jedes Filter kann dabei als Einspurfilter ausgebildet sein.

Möglich ist es jedoch auch, die allgemeine Impulsantwort mit Hilfe von vier elektrisch verschalteten Teilfiltern mit je- weils einer Spur zu verwirklichen. Im ersten Teilfilter wird

dann der gerade Realteil, im zweiten Teilfilter der gerade Imaginärteil, im dritten Teilfilter der ungerade Realteil und im vierten Teilfilter der ungerade Imaginärteil der gewünsch- ten Impulsantwort realisiert.

Vorzugsweise werden die beiden Filter auf einem gemeinsamen Substrat so angeordnet, dass die akustischen Spuren der bei- den Filter nebeneinander liegen.

In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die äußeren Wandler der beiden Filter als SPUDT Wandler ausgebildet. Dazu können die Wandler auch gewichtet sein.

Jeder der Wandler kann gewichtet sein, zum Beispiel weglass-, überlapp, oder kaskadengewichtet, oder ungewichtet sein.

Das erfindungsgemäße Filter kann ein-und ausgangsseitig sym- metrisch oder antisymmetrisch betrieben werden, also mit sym- metrischen Ein-bzw. Ausgängen oder mit jeweils einem der An- schlüsse von Ein-und Ausgang an Festpotenzial.

Eine besonders platzsparende und daher bevorzugte Anordnung der beiden Filter wird erreicht, wenn in beiden Filtern die jeweils innere, dem jeweils benachbarten Filter zugewandte Stromsammelschiene als eine gemeinsame, zwei Wandlern in zwei Filtern angehörende mittlere Stromsammelschiene ausgebildet ist. Vorzugsweise werden im Oberflächenwellenfilter diese ge- meinsamen Stromsammelschienen dann mit Masse verbunden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird die genannte, mit Masse verbundene gemeinsame Stromsammel- schiene so verlängert, dass sie alle Wandler verbindet und so den gemeinsamen Masseanschluss für die insgesamt zwei Ein- gangswandler und vier Ausgangswandler darstellt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen Ein-und Ausgangswandler eine Abschirmelektrode vorgesehen,

um ein elektromagnetisches Übersprechen zwischen Ein-und Ausgangswandlern zu unterdrücken. Dazu wird die Abschirm- elektrode vorzugsweise mit Masse verbunden. Vorzugsweise wird die Abschirmelektrode schräg zur Wellenausbreitungsrichtung angeordnet, um störende Reflexionen aus der akustischen Spur heraus und vorzugsweise in einen außerhalb der akustischen Spur angeordneten akustischen Sumpf abzuleiten. Damit werden mögliche Reflexionen der Abschirmelektrode unschädlich ge- macht.

Eine vorteilhafte Verwendung findet das erfindungsgemäße Oberflächenwellenfilter als Zwischenfrequenzfilter für alle Anwendungen, wo low loss-Eigenschaften und ein exaktes Über- tragungsverhalten gefordert sind.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs- beispielen und der dazugehörigen vier Figuren näher erläu- tert.

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Filter mit zwei getrenn- ten und voneinander entfernten Teilfiltern.

Figur 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Filter mit vier Teilfil- tern Figur 3 zeigt ein OFW-Filter mit Teilfiltern beiderseits ei- ner gemeinsamen Stromsammelschiene.

Figur 4 ein OFW-Filter mit gemeinsamer Stromsammelschiene und mit Abschirmelektroden.

Figur 1 zeigt in schematischer und nicht maßstabsgerechter Darstellung ein erfindungsgemäßes OFW-Filter dessen (Teil-) Filter in voneinander getrennten, hier nebeneinander liegen- den Spuren angeordnet sind. Das erste Filter S weist einen symmetrischen Aufbau auf bezüglich des möglicherweise nicht orthogonalen, in der Substratoberfläche liegenden, im mittle- ren Wandler zentrierten Koordinatensystems, gebildet aus der Symmetrieachse SA normal zur Phasengeschwindigkeit der Ober- flächenwelle und der Achse X parallel zur Gruppengeschwindig-

keit der Oberflächenwelle. Es umfasst einen Eingangswandler Es, der zwischen zwei Ausgangswandlern Asl und As2 angeordnet ist. Auf der hier linken Seite des linken Filters S sind die Signalanschlüsse mit Tsl, Ts2 und Ts3 bezeichnet. Die jeweils anderen Stromsammelschienen sind jeweils mit einem Massean- schluss verbunden, die in der Figur mit TM1, TM2 und TM3 be- zeichnet sind. In einer davon getrennten, jedoch vorzugsweise auf dem gleichen Substrat (Chip) angeordneten Spur ist das antisymmetrische Filter U angeordnet. Auch hier ist ein Ein- gangswandler Ea zwischen zwei Ausgangswandlern Aal und Aa2 angeordnet. Die Signalanschlüsse sind mit Tal, Ta2 und Ta3 bezeichnet. Die jeweils andere Stromsammelschiene der einzel- nen Wandler ist mit einem Masseanschluss verbunden, wobei in der Figur die Masseanschlüsse der einander entsprechenden Wandler (Ein-/Ausgangswandler) in den beiden Spuren jeweils den gleichen Masseanschluss TM1, TM2, TM3 verwenden.

Das symmetrische Filter S zeigt eine symmetrische Fin- geranordnung, was für die beiden Ausgangswandler As bedeutet, dass der jeweils zum Eingangswandler Es weisende innere Fin- ger auf gleichem Potenzial liegt, wenn gleicher Abstand des Ausgangswandlers zum Eingangswandler vorausgesetzt ist. Der Eingangswandler Es ist ein Wandler, der hier eine gewichtete Splitfingeranordnung aufweist. Die Wichtung kann als Über- lapp-, Weglass-oder Kaskadenwichtung ausgeführt sein. Der Eingangswandler Es ist symmetrisch aufgebaut bezüglich des möglicherweise nicht orthogonalen, in der Substratoberfläche liegenden, im mittleren Wandler zentrierten Koordinatensy- stems, gebildet aus der Symmetrieachse SA normal zur Phasen- geschwindigkeit der Oberflächenwelle und der Achse X parallel zur Gruppengeschwindigkeit der Oberflächenwelle.

Das zweite Filter U ist antisymmetrisch bezüglich der Symme- trieachse SA aufgebaut.

Der Übersichtlichkeit halber sind für die beiden Eingangs- wandler Es, Ea nur die äußeren Elektrodenfinger eingezeich-

net. Der Überlappungsbereich der Elektrodenfinger ist jeweils durch gestrichelte Linien gekennzeichnet.

Der gerade Real-und Imaginärteil der Impulsantwort wird durch das symmetrische Filter S, der ungerade Real-und Ima- ginärteil der Impulsantwort dagegen durch das antisymmetri- sche Filter U bestimmt.

Zum Betrieb des erfindungsgemäßen OFW-Filters wird ein Ein- gangssignal auf die beiden Anschlüsse Ts2 und Ta2 gelegt, so dass diese auf gleichem Potenzial sind. Die Masseanschlüsse TM werden mit Masse verbunden. Sämtliche signalführenden An- schlüsse der Ausgangswandler Tsl, Ts3, Tal und Ta3 werden elektrisch parallel geschaltet.

Figur 2 zeigt eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemä- ßen OFW-Filters, bei der die beiden Filter jeweils mit zwei parallel verschalteten Spuren, also als zwei parallel ver- schaltete Teilfilter ausgebildet sind. Im ersten Teilfilter Sr ist der gerade Realteil, im zweiten Teilfilter Si der ge- rade Imaginärteil, im dritten Teilfilter Ur der ungerade Realteil und im vierten Teilfilter Ui der ungerade Imaginär- teil der gewünschten Impulsantwort realisiert. Mit dem Quer- strich in den nur schematisch dargestellten äußeren Interdi- gitalwandlern ist die Symmetrie des jeweiligen Wandlers ange- deutet, die sich insbesondere auch in der Wichtung ausdrücken kann. Neben der dargestellten parallelen Verschaltung der Teilfilter ist es auch möglich, sämtliche Teilfilter seriell zu verschalten.

Figur 3 zeigt eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemä- ßen OFW-Filters, bei der die beiden Filterspuren von symme- trischem Filter S und antisymmetrischem Filter U unmittelbar aneinander grenzen und eine gemeinsame mittlere Stromsammel- schiene SS nutzen können. Zur Vereinfachung der Massean- schlüsse ist die Stromsammelschiene über die gesamte Länge des bzw. der Filter gezogen, so dass ein einziger Massean-

schluss TM ausreichend ist. Der übrige Filteraufbau ent- spricht ansonsten dem in der Figur 1 dargestellten Aufbau.

Figur 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, bei der ebenfalls eine gemeinsame mittlere Stromsammelschiene SS für sämtliche Ein-und Ausgangswandler vorgesehen ist. Zu- sätzlich ist in der akustischen Spur jeweils zwischen einem Ein-und einem Ausgangswandler eine Abschirmelektrode B vor- gesehen. Wird diese mit Masse verbunden, erfolgt eine elek- tromagnetische Abschirmung zwischen Ein-und Ausgangswandler, die das elektromagnetische Übersprechen zwischen Ein-und Ausgangswandler unterdrückt. Zum anderen sind hier sämtliche signalführenden Anschlüsse der Ausgangswandler durch ein Lei- terstück verbunden, welches sämtliche Wandler auf dem Sub- strat rahmenförmig umgibt.

Mit einem, dem in Anspruch 1 angegebenen Prinzip folgenden OFW-Filter wird ein OFW-Bandpassfilter mit allgemeiner Im- pulsantwort, niedriger Einfügedämpfung bei geringem triple- transit Signal erhalten, bei dem second order-Effekte kompen- siert werden können. Neben den exemplarisch anhand der Figu- ren beschriebenen Ausführungsbeispielen liegen auch weitere Variationen bezüglich einzelner Merkmale im Rahmen der Erfin- dung.