Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
CHIP COMPONENT WITH RESONATORS AND USE THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/071834
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a chip component whereon at least two resonators working with acoustic waves are produced on a piezoelectric substrate, said resonators are embodied in the same technological system, but have different resonance frequencies. The component ensures that the two resonators have the same temperature response and a constant frequency distance.

Inventors:
GLAS ALEXANDER (DE)
MUELLER HANS PETER (DE)
TELGMANN THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2005/000177
Publication Date:
August 04, 2005
Filing Date:
January 11, 2005
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
EPCOS AG (DE)
GLAS ALEXANDER (DE)
MUELLER HANS PETER (DE)
TELGMANN THOMAS (DE)
International Classes:
H03B5/32; H03H9/05; (IPC1-7): H03H9/05
Foreign References:
JPH04280106A1992-10-06
FR2791196A12000-09-22
EP0790702A21997-08-20
DE10228328A12004-01-22
US20020011907A12002-01-31
JPH07122936A1995-05-12
Attorney, Agent or Firm:
Epping, Hermann Fischer Patentanwaltsgesellschaft Mbh (München, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. ChipBauelement mit einem piezoelektrischen Substrat (SUB), in oder auf dem zumindest zwei mit akustischen Wellen arbeitende Resonatoren (RES1, RES2) realisiert sind, wobei die Resonatoren in glei cher Technik ausgebildet sind aber verschiedene Resonanzfre quenzen aufweisen.
2. ChipBauelement nach Anspruch 1, bei dem die zumindest zwei Resonatoren (RES1, RES2) in SAW Technik als akustische Eintoroder ZweitorResonatoren aus gebildet sind.
3. ChipBauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das piezoelektrische Substrat (SUB) aus Quarz be steht.
4. ChipBauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem Schaltmittel (S) zur Umschaltung zwischen den zumin dest zwei Resonatoren (RES1, RES2) vorgesehen sind.
5. ChipBauelement nach Anspruch 4, bei dem die Schaltmittel (S) als pin Dioden ausgebildet und zusammen mit dem Substrat (SUB) auf einer Schaltungsplatine angeordnet (SP) sind.
6. ChipBauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welches als frequenzbestimmendes Teil einer Oszillatorschal tung ausgebildet ist, wobei die Oszillatorschaltung durch Um schalten zwischen den zumindest zwei Resonatoren (RES1, RES2) wahlweise in einer der zumindest zwei Resonanzfrequenzen os zillieren kann.
7. ChipBauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welches als frequenzbestimmendes Teil einer Oszillatorschal tung ausgebildet ist, wobei jeder Resonator mit einem eigenen Oszillator verbunden ist.
8. ChipBauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die zumindest zwei Resonatoren (RES1, RES2) des Chip Bauelements als Eintorresonatoren in SAW Technik ausgebildet und bei dem das ChipBauelement in einer SAW Oszillatorschaltung eines ColpitzOszillators eingebaut ist.
9. ChipBauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die zumindest zwei Resonatoren (RES1, RES2) des Chip Bauelements als Zweitorresonatoren in SAW Technik ausgebildet und bei dem das ChipBauelement in einer SAW Oszillatorschaltung eines PierceOszillators eingebaut ist.
10. ChipBauelement nach einem der Ansprüche 8 bis 9, bei dem die Oszillatorschaltung zusammen mit dem Substrat (SUB) auf einer mehrere Metallisierungsebenen (ME1, ME2, ME3) umfassenden Schaltungsplatine (SP) angeordnet ist, bei dem die Oszillatorschaltung passive Komponenten umfasst, die in Form von Metallisierungstrukturen in den Metallisierungsebe nen der Schaltungsplatine ausgebildet sind.
11. Verwendung eines ChipBauelements nach einem der Ansprü che 1 bis 10, in einem Oszillator zur Stabilisierung der Sendeoder Emp fangsfrequenz einer drahtlosen Kommunikations bzw. Telemetrie Einrichtung.
12. Verwendung nach Anspruch 11, wobei die Kommunikationseinrichtung für ein Kommunikations system mit einem Übertragungsband der Bandbreite B ausgelegt ist, wobei für den maximalen Abstand Af zwischen den Reso nanzfrequenzen der beiden Resonatoren gilt Af < B.
13. Verwendung nach Anspruch 12, wobei der maximale Abstand Af zwischen den Resonanzfrequen zen der zweier Resonatoren (RES1, RES2) ungefähr bei der hal ben Bandbreite B des Übertragungsbandes gewählt ist : Af = 0,5 x B.
Description:
Beschreibung Chip-Bauelement mit Resonatoren und Verwendung dafür Übertragungssysteme geringer Ausgangsleistung und Reichweite arbeiten weltweit auf verschiedenen Frequenzbändern. In Euro- pa ist dieses das ISM Band (Industrial Science Medical) um 433.92MHz und das relativ neue Short Range Device (SRD) Band zwischen 869MHz und 870MHz. In den USA hingegen wird vielfach das ISM Band und das recht breite Band um 915MHz verwendet.

Weitere Bänder gibt es u. A. um 315MHz und um 390MHz.

Viele Anwendungen z. B. aus Telemetrie, Keyless Entry können in den dortigen Bändern lizenzfrei betrieben werden. Die zugrunde liegenden Übertragungssysteme unterliegen nur der allgemeinen Typenzulassung, die spezielle Parameter wie Aus- gangsleistung, Duty Cycle, maximale Störaussendung und andere Parameter reglementiert.

Die oben genannten Übertragungssystem basieren vielfach auf technisch einfachen, kostengünstigen Lösungen. Mit zunehmen- der Nutzung solcher freier Frequenzbänder treten nicht zu- letzt deshalb immer mehr Störungsquellen auf, die eine siche- re Datenübertragung bzw. einen störungsfreien Betrieb ent- sprechender Bauelemente und Geräte behindern. Durch intensive Nutzung des Bandes können In-Band-Störungen durch andere Nut- zer auftreten. Durch benachbarte Frequenzbänder anderer Sys- teme, beispielsweise TETRA (Trunk Radio System), das bei 430 MHz arbeitet, können out-of-band-Störungen auf treten, die auch Systeme im ISM Band negativ beeinflussen können Einfache Funksysteme wie z. B. Short Range Device Systeme ar- beiten meistens auf einer Frequenz, die einfach und kosten- günstig mit einem SAW Resonator oder einer einfachen PLL mit binären Teilern zu generieren ist. Die hierbei verwendeten Frequenzen liegen vielfach in der Mitte des Übertragungsban- des. Hierdurch resultiert eine hohe In-Band Störanfälligkeit.

Systeme hingegen die auf mehreren Frequenzen arbeiten sind weniger anfällig. Einen Kanalbetrieb bei SRD Systemen zu rea- lisieren bedarf aber einer aufwendigeren Frequenzsynthese auf Basis eines PLL Synthesizers oder einen Einsatz von mehreren verschiedenen SAW Bauelementen.

Bei Übertragungssystemen die in verschiedenen, weit auseinan- der liegenden Übertragungsbändern arbeiten (Multiband Syste- me) ist die Frequenzerzeugung mit einem VCO und einer PLL vielfach nicht möglich, da die Frequenzen zu weit auseinander liegen. Hierbei sind verschiedene VCOs und ggf. auch zusätz- liche PLLs nötig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Bauelemente mit Resonatoren zur Stabilisierung von Oszillatorschaltungen anzugeben, die für zumindest zwei Resonanzfrequenzen ausge- legt sind und die einfach herzustellen sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Chipbauelement mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausges- taltungen der Erfindung sowie bevorzugte Verwendung des Chip- bauelements ergeben sich aus weiteren Ansprüchen.

Die Erfindung gibt ein Chipbauelement an, welches ein piezo- elektrisches Substrat umfasst. In oder auf dem Substrat sind zumindest zwei mit akustischen Wellen arbeitende Resonatoren realisiert. Diese sind auf dem gleichen Substrat und in glei- cher Technik ausgebildet, aber für verschiedene Resonanzfre- quenzen ausgelegt.

Die Resonatoren können als Volumenwellenbauelemente besser BAW-Resonatoren (Bulk Acoustic Wave) ausgebildet sein. Dazu ist das piezoelektrische Substrat auf zwei einander gegenü- berliegenden Hauptoberflächen mit Elektrodenschichten verse- hen, wobei ein Resonator gebildet wird, dessen Resonanzfre- quenz von der Dicke des piezoelektrischen Substrats bestimmt ist.

Die Resonatoren können auch mit oberflächennahen akustischen Wellen arbeiten und z. B. als SAW-Resonatoren ausgebildet sein. Dazu weisen sie auf einer Oberfläche zumindest einen Interdigitalwandler auf, der aus zwei kammförmigen ineinan- dergeschobenen Teilelektroden besteht. In Ausbreitungsrich- tung der akustischen Welle kann ein solcher Resonator beider- seits durch akustische Reflexionsstrukturen begrenzt sein.

Die Resonatoren werden auf einem gemeinsamen Substrat mit gleicher Technik und in einem Herstellschritt erzeugt und weisen daher einen gleichbleibenden Frequenzabstand zueinan- der auf, da keine Toleranzen im Herstellungsprozess oder beim Substratschnitt oder der sonstigen Substratbeschaffenheit auftreten können, die die Resonanzfrequenz unterschiedlich beeinflussen könnten. Alle Resonatoren besitzen daher auch den gleichen Temperaturgang, so dass die Temperaturabhängig- keit der Resonanzfrequenz auf beide Resonatoren gleichermaßen auswirkt und der ursprüngliche Frequenzabstand der Resonanz- frequenzen der erhalten bleibt.

Es ist aber auch möglich, einige der Herstellungsschritte für die beiden Resonatoren getrennt durchzuführen, um bestimmte Parameter relativ zur jeweiligen Resonanzfrequenz des Resona- tors zu optimieren. So ist z. B. für die Metallisierung der Resonatoren eine Bedampfung in unterschiedlichen Schichtdi- cken möglich.

Das erfindungsgemäße Chipbauelement ist insbesondere zur Ver- wendung in Oszillatorschaltungen geeignet, mit denen die Sen- defrequenz von bei unterschiedlichen Frequenzen sendenden Ge- räten stabilisiert werden kann. Die Resonanzfrequenzen der zumindest zwei Resonatoren können alle innerhalb eines einzi- gen Bandes (Sendebandes) liegen, wobei der Frequenzabstand dann maximal der Bandbreite des Sendebands entspricht. Mög- lich ist es jedoch auch, dass die Resonanzfrequenzen weit voneinander getrennt sind und so in unterschiedlichen Sende- bändern eines oder unterschiedlicher Kommunikationssysteme angeordnet sind. Mit einem solchen Chipbauelement können Os- zillatorschaltungen für die Sendeeinheiten von Dual-und Mul- tibandendgeräten der mobilen Kommunikation in einem Bauele- ment verwirklicht werden. Die erfindungsgemäßen Chipbauele- mente können auch zur Erzeugung der Lokaloszillator-Frequenz (LO) in Empfängersystemen verwendet werden.

Erfindungsgemäße Chipbauelemente können auch für Anwendungen im ISM-Band oder anderen ähnlichen schmalbandigen Anwendungen eingesetzt werden. Dabei wird der maximale Frequenzabstand Af der Resonanzfrequenzen auf einen Wert eingestellt, der kleiner ist als die Bandbreite B des jeweiligen Bandes. Damit gelingt es, zwei oder mehr Sendekanäle für das ISM-Band zu schaffen, mit dem eine bessere Ausnutzung der Bandbreite er- zielt werden kann. Je nach Auslastung des Bandes kann dabei die Sendefrequenz mit Hilfe eines der Resonatoren auf den ge- wünschten Kanal eingestellt werden, vorzugsweise auf einen Kanal, der durch weniger Störungen belastet ist. Im Gegensatz zu Endgeräten, die nur auf einer Frequenz innerhalb des Ban- des, vorzugsweise auf der Mittenfrequenz des Bandes senden und die übrigen Bandbereiche ungenutzt lassen, wird damit ei- ne störungsfreiere Übertragung der Daten gewährleistet. Zudem ist eine mehrmalige redundante Übertragung des Datentele- gramms auf verschiedenen Frequenzen möglich. In einem bevor- zugten Ausführungsbeispiel wird der maximale Frequenzabstand Af auf einen Wert eingestellt, der ungefähr der halben Band- breite des Bandes, beispielsweise des ISM-Bandes, entspricht.

Da das ISM-Band in Europa eine Breite von 1,74 MHz besitzt, beträgt ein vorteilhafter Frequenzabstand Af bei zwei Kanä- len dann ungefähr 0,827MHz. Dies stellt einen guten Kompro- miss zwischen Eingangsfilterbandbreite, Systemselektion und Aufwand in der Systemrealisierung dar.

Vorzugsweise sind die Resonatoren in SAW-Technik gefertigt und als akustische Eintor-oder Zweitorresonatoren ausgebil- det. Bei einem akustischen Eintorresonator ist ein elektro- akustischer Wandler (Interdigitalwandler) in der akustischen Spur beiderseits von je einem Reflektor benachbart. An die beiden Teilelektroden des Wandlers wird das Signal angelegt, entweder als symmetrisches Signal mit vorteilhaft 180° Pha- senunterschied an beiden Teilelektroden des Interdigitalwand- lers oder als unsymmetrisches Signal an nur eine Teilelektro- de, wobei die andere Tellelektrode mit Masse verbunden wird.

Ein SAW-Zweitorresonator umfasst zumindest zwei Interdigital- wandler, die die beiden elektrischen Tore des Resonators bil- den. Auch ein Zweitorresonator kann in der akustischen Spur beiderseits von je einem Reflektor begrenzt sein.

Ein bevorzugtes Substrat für ein erfindungsgemäßes Chipbau- element ist Quarz. Möglich ist es jedoch auch, andere kri- stalline piezoelektrische Substrate zu verwenden, insbesonde- re aus Lithiumniobat und Lithiumtantalat. Im Prinzip ist je- doch jedes piezoelektrische Material geeignet, unabhängig da- von, ob es in einem Dünnschichterzeugungsverfahren aufge- bracht ist oder ob es aus einem Einkristall herausgesägt ist.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, die zwei oder mehr Re- sonatoren parallel zu schalten und Schaltmitteln zur wahlwei- sen Umschaltung zwischen den Resonatoren vorzusehen. Vorzugs- weise ist das piezoelektrische Substrat zusammen mit den Schaltmitteln auf einer gemeinsamen Schaltungsplatine ange- ordnet. Die Schaltmittel können dann beispielsweise als pin- Dioden ausgebildet sein und beispielsweise als konkretes Bau- element an der Schaltungsplatine aufgelötet sein, ebenso wie das piezoelektrische Substrat, welches dazu zumindest zwei lötbare Anschlussflächen aufweist. Möglich ist es jedoch auch, piezoelektrisches Substrat und gegebenenfalls auch wei- tere aktive oder passive Bauelemente auf der Schaltungsplati- ne aufzukleben und in Drahtbondtechnik elektrisch mit der Schaltungsplatine zu kontaktieren.

Zudem ist es auch möglich jeden Resonator mit einem eigenen Oszillator zu verbinden, um den Oszillator optimal an die je- weilige Resonanzfrequenz des Resonators anzupassen. Die Os- zillatoren mit den zugehörigen Resonatoren werden wechselsei- tig betrieben, können aber auch gleichzeitig betrieben wer- den. D. h. es liegt keine Begrenzung auf nur einen Oszillator vor.

Bei einem als frequenzbestimmendes Teil einer Oszillator- schaltung ausgebildeten Chip-Bauelement, bei dem jeder Reso- nator mit einem eigenen Oszillator verbunden ist, kann die Umschaltung mit einem Schaltmittel entfallen. Die Oszillato- ren werden vorzugsweise wechselseitig aktiviert, können aber auch zeitgleich aktiv sein.

In Abhängigkeit von der Art des Resonators kann das erfin- dungsgemäße Chipbauelement unterschiedliche Oszillatorschal- tungen aufweisen. Eintorresonatoren, die insbesondere unsym- metrisch (Single Ended) angeschlossen werden können, werden vorzugsweise in Oszillatorschaltungen vom Colpitts-Typ einge- baut. Erfindungsgemäße Resonatoren, die als Zweitorresonato- ren in SAW-Technik ausgebildet sind, werden vorzugsweise in Oszillatorschaltungen vom Pierce-Typ eingebaut. Doch sind prinzipiell auch anderen Typen von Oszillatorschaltungen mög- lich und geeignet.

Diese Oszillatorschaltungen können komplett auf der Schal- tungsplatine verwirklicht werden, beispielsweise durch Auflö- ten entsprechender konkreter, passiver und aktiver Bauelemen- te. Möglich ist es jedoch auch, eine mehrlagige Schaltungs- platine zu verwenden, die zumindest zwei Metallisierungsebe- nen aufweist. Die Metallisierungsebenen können dabei struktu- riert sein, so dass in der Metallisierungsebene passive Kom- ponenten wie Widerstände, Kapazitäten und Induktivitäten rea- lisiert sind. Dementsprechend kann ein erfindungsgemäßes Chipbauelement auch auf einer Schaltungsplatine realisiert sein, bei der die mit den Resonatoren verbundene Oszillator- schaltung zumindest teilweise in Form von in das Mehrlagen- substrat integrierten passiven Komponenten realisiert ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert.

Die Figuren dienen zum besseren Verständnis der Erfindung, sind daher teils schematisch und nicht maßstabsgetreu ausge- führt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeich- net.

Figur la zeigt ein erfindungsgemäßes Chipbauelement Figur 1b zeigt einen als Resonator einsetzbaren SAW-Eintor- resonator Figur lc zeigt einen SAW-Zweitorrresonator Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Oszillator- schaltung für zwei Resonatoren.

Figur 3 zeigt eine Oszillatorschaltung für einen Pierce- Oszillator Figur 4 zeigt eine Oszillatorschaltung für einen Colpitts- Oszillator Figur 5 zeigt das Chipbauelement auf einer Schaltungsplati- ne Figur la zeigt ein erfindungsgemäßes Chipbauelement, bei dem auf einem Substrat SUB zwei Resonatoren RES1 und RES2 ausge- bildet sind. Die vorzugsweise als SAW-Bauelemente ausgebilde- te Resonatoren RES1, RES2 sind insbesondere in zwei zueinan- der parallelen akustischen Spuren auf dem Substrat angeord- net. Obwohl nur zwei Resonatoren dargestellt sind, kann ein erfindungsgemäßes Chipbauelement weitere Resonatoren auf dem Substrat umfassen. Die Resonatoren sind zwar alle vom glei- chen Typ, können aber auch in einer von SAW verschiedenen Technik ausgeführt sein.

Wegen der geringen Temperaturabhängigkeit ist Quarz als Sub- stratmaterial bevorzugt. Möglich ist es jedoch auch, andere piezoelektrische Materialien für erfindungsgemäße Chipbauele- mente mit SAW-Resonatoren einzusetzen, beispielsweise Li- thiumniobat und Lithiumtantalat.

Figur 1b zeigt einen an sich bekannten SAW-Resonator, der beim erfindungsgemäßen Chipbauelement eingesetzt werden kann.

Ein solcher Eintorresonator besteht aus einem Interdigital- wandler IDT, dessen kammförmige z. B. aus metallischen Strei- fen bestehenden Teilelektroden so ineinander geschoben sind, dass die auf einem gemeinsamen Raster angeordneten Elektro- denfinger alternierend mit einem der beiden Anschlüsse Tl, T2 verbunden sind. Die akustische Spur kann beiderseits von je einem Reflektor REF begrenzt sein. Als Reflektor dienen eben- falls streifenförmige Metallisierungsstrukturen, die vorzugs- weise auf dem gleichen Raster wie die Elektrodenfinger ange- ordnet sind. Möglich ist es, die Reflektorstrukturen kurzzu- schließen und insbesondere zu erden.

Die Resonanzfrequenz eines solchen Eintorresonators bestimmt sich in erster Linie nach dem Abstand der Elektrodenfinger, bzw. dem Raster oder Pitch, in dem die Elektrodenfinger ange- ordnet sind. In der Figur ist links die Metallisierungsstruk- tur eines Eintorresonators dargestellt, während auf der rech- ten Seite das üblicherweise im Schaltbild für einen Resonator verwendete Schaltungssymbol dargestellt ist.

Figur lc zeigt einen in SAW-Technik ausgebildeten Zweitorre- sonator, der gegenüber dem Eintorresonator einen weiteren In- terdigitalwandler IDT2 aufweist, der unmittelbar neben dem ersten Interdigitalwandler IDT1 angeordnet ist. In der ein- fachsten Ausführung sind auch beim akustischen Zweitorresona- tor alle Elektrodenfinger und Reflektorstreifen auf dem glei- chen Raster angeordnet, welche die Resonanzfrequenz bestimmt.

Zwei der Anschlüsse, mit dem der Resonator mit einer Schal- tungsumgebung verbunden wird, können mit Erde verbunden sein.

Eine bevorzugte Verwendung findet ein erfindungsgemäßes Chip- bauelement als frequenzbestimmendes Bauteil in einer Oszilla- torschaltung. Figur 2 zeigt eine allgemeine Darstellung einer solchen Oszillatorschaltung, in die ein erfindungsgemäßes Chipbauelement als frequenzbestimmende Komponente eingebaut ist. Die Oszillatorschaltung besteht aus einem Verstärker AMP, der in einer Rückkoppelschleife mit dem Resonator RES1 verbunden ist. Dazu wird hinter dem Ausgang des Verstärkers AMP an einer Verzweigung V ein Teil des Signals ausgekoppelt, durch den Resonator RES1 geleitet und weder mit dem Verstär- kereingang verbunden. Mit Hilfe einer Phasenschieberschaltung PS, die in den Rückkoppelkreis vor oder nach dem Resonator eingebunden ist, wird gewährleistet, dass der Rückkoppelkreis über den Resonator phasengleich mit dem verstärkten Signal in den Verstärker eingekoppelt wird. Die Phasenschieberschaltung PS berücksichtigt dabei den Phasengang innerhalb des Resona- tors und innerhalb des Verstärkers.

Vom erfindungsgemäßen Chipbauelement ist jeweils nur einer der Resonatoren RES1/RES2 mit der Oszillatorschaltung verbun- den. Über ein oder mehrere Schaltmittel S1, S2 kann jedoch auch der zweite oder ein weiterer Resonator RES2 mit dem Os- zillatorschaltkreis verbunden werden, wobei der Oszillator dann mit der Resonanzfrequenz des zweiten Resonators RES2 os- zilliert. Als Schaltmittel können beispielsweise pin-Dioden vorgesehen werden, die als konkrete Bauelemente gemeinsam mit dem Substrat auf einer Schaltungsplatine angeordnet sein kön- nen. Diese Schaltungsplatine kann auch noch den Verstärker und die Phasenschieberschaltung als weitere Komponenten um- fassen.

Wird ein solcher in Figur 2 dargestellter Oszillator am Hoch- frequenzausgang RF-OUT mit einer Antenne verbunden, so erhält man eine komplette Sendeeinrichtung. Die Schaltung benötigt dann lediglich eine Stromversorgung am Verstärker AMP und ein Modulationssignal. Der Modulator kann u. U. eine zusätzliche Baugruppe sein. Geeignet sind beliebige andere Modulations- verfahren, wobei bei einfachen Anwendungen vorzugsweise Amp- litude Shift Keying (ASK), oder auch Frequency Shift Keying (FSK) verwendet wird.

Neben der Anwendung als frequenzbestimmende Komponente in HF- Sendeeinheiten, bei denen mit Hilfe des erfindungsgemäßen Chipbauelements mehrere fest einzustellende Resonanzfrequen- zen vorgegeben werden können, kann ein erfindungsgemäßer Re- sonator auch als"Local Oscillator". (LO) verwendet werden. In dieser Funktion dient er zum Erzeugen einer festen Bezugsfre- quenz, die mit einem in einem Empfänger empfangenden Hochfre- quenzsignal gemischt wird. Auf diese Weise wird das Hochfre- quenzsignal in ein niederfrequentes Zwischenfrequenzsignal (ZF-Frequenz) umgewandelt und auf dieser Stufe weiter verar- beitet.

Mit der Erfindung gelingt es, zwei und mehr LO-Frequenzen in einem Bauelement zur Verfügung zu stellen, die aufgrund ihrer Ausgestaltung als SAW-Resonatoren eine hohe Güte und daher eine hohe Frequenzgenauigkeit und vor Allem geringes Phasen- rauschen aufweisen. Die Resonatoren können dabei auf nahezu beliebige Frequenzen bzw. beliebige Frequenzabstände zueinan- der eingestellt werden. Auf diese Weise ist es möglich, ein erfindungsgemäßes Bauelement in unterschiedlichen Kommunika- tionssystemen einzusetzen, die auf unterschiedlichen Fre- quenzbändern basieren.

Figur 3 zeigt ein komplettes Schaltbild für eine Oszillator- schaltung, in die ein erfindungsgemäßes Chipbauelement bevor- zugt eingebaut werden kann. Die Schaltung ist ein Pierce-Os- zillator, die vorzugsweise zusammen mit einem akustischen Zweitorresonator eingesetzt wird. Die Verstärkerstufe des Os- zillators ist ein Transistor TR mit geerdetem Emitter. Der Resonator RES ist zwischen zwei Abstimmnetzwerken vom s-Typ eingebettet. Diese Netzwerke steuern den Phasenshift im Rück- kopplungskreis und stellen daher einen Phasenschieberschal- tung dar, um die richtige Phase für die Oszillationsbedingung einzustellen. Sie können auch die Eingangs-und Ausgangsimpe- danz des Transistors an die gewünschte Last anpassen.

Neben den genannten Elementen besteht die Oszillatorschaltung noch aus verschiedenen Widerständen R, Induktivitäten L, pa- rallelen Kapazitäten CP und kann auch Gleichströme sperrende Kapazitäten CB umfassen. Im dargestellten Pierce-Oszillator kann die am Ausgang RF-OUT abgegriffene HF-Frequenz trotz der relativ geringen Bandbreite des SAW-Resonators RES noch in- nerhalb gewisser Grenzen variiert werden, indem das Verhält- nis Lsh/Cph und Ls2/Cp3 variiert wird. Dieses kann bei einer FSK Modulation verwendet werden.

Figur 4 zeigt eine weitere Oszillatorschaltung vom Colpitts Typ, die mit einer geringen Anzahl an Komponenten realisiert werden kann. Diese Schaltung wird vorzugsweise mit einem SAW- Eintorresonator verbunden, funktioniert aber auch mit einem Zweitorresonator. Die Oszillatorschaltung umfasst eine Induk- tivität L1 sowie 3 Serienkapazitäten Cl, C2 und C3. Die Sperrkapazität Cb dient als DC Block, ist aber vielfach nicht notwendig. Der parallele L/C-Schwingkreis wird vorzugsweise auf eine Resonanzfrequenz eingestellt, die ungefähr bei der Resonanzfrequenz des SAW-Resonators RES liegt. Innerhalb en- ger Bereiche kann die Oszillatorfrequenz noch durch Variation der Kondensatoren Cl bis C3 und durch Variation von L1 einge- stellt bzw. gedrückt werden.

Figur 5 zeigt ein Chipbauelement, bei dem auf einer Schal- tungsplatine SP neben dem Substrat SUB weitere Komponenten integriert sind. Als Schaltungsplatine wird ein mehrlagiges Substrat verwendet, welches aus zumindest zwei dielektrischen Schichten besteht, auf und zwischen denen jeweils Metalli- sierungsebenen ME1, ME2 und ME3 angeordnet sind. Als dielek- trische Schichten können Kunststoffolien dienen. Bevorzugt ist jedoch eine Schaltungsplatine aus einer hochwertigen Keramik, in die passive Komponenten integriert sein können.

Die Metallisierungsebenen ME sind strukturiert und umfassen gegebenenfalls unterschiedlich breite Leiterbahnabschnitte.

Jeweils zwei benachbarte Metallisierungsebenen können an Ver- schaltungspunkten über Durchkontaktierungen miteinander ver- bunden sein. Diese bestehen z. B. aus metallisierten durch eine dielektrische Schicht hindurchgehenden Bohrungen. Aus den Leiterbahnabschnitten einer oder mehrerer Metallisie- rungsebenen ME können passive Komponenten wie Widerstände, Induktivitäten und Kapazitäten ausgebildet sein. Im vorlie- genden Fall ist beispielsweise die unterste Metallisierungs- ebene ME3 als großflächige Masse MA ausgebildet, die einer- seits eine gute Masse darstellt und so Vorteile für die Oszillatorschaltung aufweist und zum anderen eine gute Abschirmung gewährleistet.

Auf der Oberfläche der Platine sind zumindest das Substrat SUB und beispielsweise als pin-Dioden-Bauelement realisierte Schaltmittel S angeordnet und elektrisch mit der Oszillator- schaltung auf und im Inneren der Schaltungsplatine SP kontak- tiert. Die einzelnen Bauelemente können in SMD-Bauweise mit der Schaltungsplatine verbunden sein. Der SAW-Resonator bzw. dessen Substrat SUB kann vorzugsweise in Flip-Chip-Bauweise angeordnet sein, bei der die Anschlussflächen des Resonators auf der Oberfläche des Substrats SUB mit entsprechenden lötfähigen Kontakten auf der Oberfläche der Schaltungsplatine verbunden werden. Möglich ist es jedoch auch, wahlweise eine oder mehrere Komponenten, ausgewählt als Substrat SUB, Schal- tungsmittel S und Verstärker AMP auf dem Substrat aufzukleben und über Bonddrahttechnik mit der Verschaltung zu verbinden.

Vorteilhaft ist es, wenn die Schaltungsplatine mehrschichtig und aus LTCC (Low Temperature Co-Fired Ceramics) aufgebaut ist, und wenn die Oszillatorschaltung mit. Ausnahme des Verstärkers AMP in Form von Passivkomponenten in die LTCC integriert ist. Der insbesondere als Halbleiterbauelement (Transistor) ausgebildete Verstärker AMP kann als weitere konkrete Komponente auf der Oberfläche der Schaltungsplatine SP angeordnet sein.

Je nach Integrationsstufe können weitere Komponenten auf der Schaltungsplatine vorgesehen sein, beispielsweise Logikschal- tungen zum Erzeugen einer Modulation.

Eine beispielhafte und vorteilhafte Anwendung findet ein er- findungsgemäßes Chipbauelement mit zumindest zwei SAW-Resona- toren in Sendeeinheiten für das ISM-Band. Dieses weist eine Mittenfrequenz von 433,92 MHz auf und besitzt eine Bandbreite von 1,74 MHz. Vorteilhaft können in diesem Band nur 2 Kanäle verwirklicht werden, deren Frequenzabstand ungefähr bei der halben Bandbreite liegt. Mit der Erfindung können dann Sender für das ISM-Band realisiert werden, die zwei oder mehr Kanäle bedienen können. Mit Hilfe dieser 2-und Mehrkanaltechnik ge- lingt es, bei gegebenen In-Band-und Out-of-Band-Störquellen dennoch eine hohe Datenübertragungssicherheit zu gewährleis- ten. Die Datensicherheit kann erhöht werden, wenn die Infor- mation unabhängig voneinander auf beiden Kanälen übertragen wird. Ist die Übertragung auf einem Kanal gestört, so steht noch der redundante zweite Kanal zur Verfügung. Auf den je- weiligen Kanal wird geschaltet, indem der dem Kanal zugeord- nete Resonator mit der Oszillatorschaltung mit Hilfe der Schaltmittel verbunden wird.

Für das genannte ISM-Band liegt ein geeigneter Kanalabstand beispielsweise bei 827 KHz. Dieser Abstand gewährleistet, dass für beide Kanäle, denen jeweils ein Resonator bei der entsprechenden Resonanzfrequenz zugeordnet ist, noch ausrei- chend von der Bandgrenze entfernt sind und damit keine Out- of-Band-Störungen verursachen können. Geeignete Resonanzfre- quenzen für die die Kanäle bestimmenden SAW-Resonatoren kön- nen dann beispielsweise bei 433, 3337 und 433,5063 MHz liegen.

Auf der Empfängerseite können die beiden Kanäle dann auch mit voneinander unabhängigen lokalen Oszillatoren (LO) auf der Basis erfindungsgemäßer Chipbauelemente realisiert sein. Für eine Filterung des Signals bei einer Zwischenfrequenz von 10,7 MHz können die lokalen Oszillatoren dann beispielsweise auf eine Frequenz von 423,6337 MHz und 422,8063 MHz einge- stellt werden. Mischt man diese LO-Frequenz zur jeweiligen Sendefrequenz bzw. Resonanzfrequenz der Oszillatoren im Sen- dekreis, so erhält man ein Ergebnis des Mischers die jeweili- ge Zwischenfrequenz bei 10,7 MHz.

Obwohl die Erfindung nur anhand weniger Ausführungsbeispiele erläutert wurde, ist sie nicht auf diese beschränkt. Besonde- re Vorteile hat die Erfindung bei allen Anwendungen, bei de- nen frequenzgenaue Resonatoren mit konstantem Frequenzabstand benötigt werden, wobei sich die Erfindung außerdem durch die platzsparende Einchiplösung auszeichnet. Neben den darge- stellten Resonatoren können auch andere Resonatoren einge- setzt werden, während auch das Substratmaterial von den ange- gebenen Materialien abweichen kann. Die Oszillatorschaltungen sind nicht auf die nur beispielhaft vorgestellten Schaltungen begrenzt. Ebenso sind Anzahl und Lage der Resonanzfrequenzen beliebig wählbar und nicht auf die angegebenen Anwendungen beschränkt.