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Zur Verbesserung der Selektivität von Bandpassfiltern in SAW-Technik ist es bekannt, DMS-Filter parallel oder in Serie mit Reaktanzelementen in Form von Resonatoren zu verschalten. Für SAW-Filter bietet sich an, diese Resonatoren auf dem selben Chip als SAW-Resonatoren in Eintor- oder Zweitorbauweise zu realisieren.
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Aus der
US 5694096 A ist ein beidseitig unsymmetrisch betriebenes DMS-Filter bekannt, welches ein- und ausgangsseitig in Serie mit einem Eintorresonator verschaltet ist. In einer Ausführungsform ist ein ausgangsseitiger Eintorresonator kaskadiert. Aus der
US 5770985 A ist es bekannt, ein DMS-Filter sowohl mit einem seriellen als auch mit einem parallelen Eintorresonator zu verschalten. Aus der
WO 2005/107065 A1 ist es bekannt, ein ausgangsseitig symmetrisch betreibbares DMS-Filter in Serie mit einem akustischen Zweitorresonator zu verschalten.
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Zum Optimieren einer Filteranordnung, die ein DMS-Filter und damit in Serie oder parallel verschaltete Resonatoren aufweist, können Resonatoren mit geringen Kapazitäten erforderlich sein, da die besonders stark ausgeprägte Polstellen aufweisen. Bei Resonatoren mit niedriger Kapazität tritt jedoch das Problem auf, dass sie oft nur mit geringen Fingerzahlen und/oder geringer Apertur zu verwirklichen sind. Geringe Aperturen mit einer in Vielfachen der mittleren Wellenlängen λ ausgedrückten Größe von weniger als 20 λ vergrößern aber transversale Verluste. Andererseits weisen Resonatoren mit weniger als 100 Elektrodenfingern erhöhte Reflektorverluste auf und erzeugen damit erhöhte Gesamtverluste der Filteranordnung und führen außerdem zu unerwünschten Resonanzspitzen im Passband.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Filteranordnung eines mit Resonatoren verschalteten DMS-Filters anzugeben, welches geringe Verluste aufweist und unerwünschte Resonanzspitzen im Passband minimiert.
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Diese Aufgabe wird mit einer SAW-Filteranordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind weiteren Ansprüchen zu entnehmen.
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Es wird eine vollständig in SAW-Technik ausgeführte Filteranordnung angegeben, die zwischen einem ersten, symmetrisch oder unsymmetrisch betreibbaren Tor und einem zweiten symmetrisch betreibbaren Tor verschaltet werden kann und mithin balanced/balanced bzw. single ended/balanced betreibbar ist. Das erste Tor ist mit einer DMS-Filterstruktur verbunden, die die Hauptfilterfunktion der Filteranordnung gewährleistet und ein Übertragungsverhalten mit einem Passband aufweist. Wird das erste Tor unsymmetrisch betrieben, erfolgt die Transformation eines unsymmetrischen Eingangssignals in ein symmetrisches Ausgangssignal innerhalb der DMS Filterstruktur. Der Ausgang der DMS-Filterstruktur, der dem zweiten, symmetrisch betreibbaren Tor zugewandt ist, weist ein symmetrisch betreibbares Anschlusspaar auf. Jeder dieser beiden Anschlüsse ist direkt mit einem kaskadierten Resonator verschaltet, während die Resonatoren wiederum direkt mit dem zweiten Tor verbunden sind. Die Wandler der kaskadierten Resonatoren weisen eine gemeinsame mittlere Stromschiene auf und je zwei benachbarte Wandler der Kaskade sind symmetrisch zu einer Spiegelebene ausgebildet sind, die senkrecht zu den Elektrodenfingern der Wandler verläuft und durch die gemeinsame mittlere Stromschiene geht.
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Unter kaskadierten Resonatoren werden in Serie verschaltete Resonatoren verstanden, wobei der Grad der Kaskadierung der Anzahl der in Serie verschalteten Resonatoren entspricht. Jeder Resonator einer jeden Kaskadenstufe weist zumindest einen Interdigitalwandler auf, der zwischen zwei Reflektorstrukturen angeordnet ist. Der zumindest eine Interdigitalwandler ist über seine beiden Stromschienen verschaltet, wobei zumindest eine Stromschiene der ersten Kaskadenstufe mit dem ausgangsseitigen balancierten Anschlusspaar der DMS-Filterstruktur verbunden ist. Die zweite Stromschiene dieses zumindest einen Interdigitalwandlers ist mit einem Interdigitalwandler der zweiten Kaskadenstufe verbunden. Dessen zweite Stromschiene ist mit der nächsten Kaskadenstufe verbunden oder im Fall einer Zweifachkaskade mit einem Masseanschluss oder mit dem zweiten Tor. Die beiden Resonatoren am Ausgang können auch parallel zum zweiten Tor geschaltet sein. Dann kann die Verbindung der zweiten Stromschiene zur Masse auch entfallen und nur die beiden Stromschienen der beiden zweiten Kaskadenstufe miteinander verbunden werden.
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Jeder Resonator einer jeden Kaskadenstufe kann genau einen Resonanzraum aufweisen, in dem sich eine Resonanz und eine Antiresonanz ausbilden kann. Neben dem einen Interdigitalwandler können noch weitere Interdigitalwandler oder andere auf einem regelmäßigen Raster angeordnete gitterartige Elektrodenstrukturen vorgesehen sein. Diese können mit der Filteranordnung verbunden sein, müssen es aber nicht.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die kaskadierten Resonatoren in Serie zwischen dem dem zweiten Tor zugewandten ausgangsseitigen Anschlusspaar der DMS-Filterstruktur und dem zweiten Tor geschaltet. Mit dieser Anordnung kann die obere zu höheren Frequenzen weisende Flanke des Passbands verbessert und insbesondere steiler gestaltet werden. Es wird dabei die Antiresonanz des in Serie geschalteten kaskadierten Resonators ausgenutzt, eine Polstelle direkt benachbart dem Passband zu platzieren und damit eine steile Flanke des Passbandes zu erhalten. Die Resonanzfrequenz des Resonators wird dann vorzugsweise innerhalb des Passbandes gewählt.
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Möglich ist es auch, den oder die kaskadierten Resonatoren parallel zum ausgangsseitigen symmetrischen Anschlusspaar der DMS-Filterstruktur und parallel zum zweiten Tor zu schalten. In diesem Fall ist die erste Stromschiene des zumindest einen Interdigitalwandlers der ersten Kaskadenstufe sowohl mit einem der balanced Anschlüsse der DMS-Filterstruktur als auch mit dem zweiten Tor verschaltet. Die zweite Stromschiene des Interdigitalwandlers der letzten Kaskadenstufe kann dann mit einem Masseanschluss verbunden sein.
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Da die beiden ausgangsseitigen Anschlüsse der DMS-Filterstruktur mit je einem Resonator bzw. dem Interdigitalwandler eines Resonators verbunden sind und bei Parallelanordnung dieser Resonatoren beide vorzugsweise jeweils ein masseseitiges Ende aufweisen, können die beiden endständigen Stromschienen, also die nach außen weisende Stromschiene des Interdigitalwandlers der letzten Kaskadenstufe, miteinander verbunden werden. Dabei ist es auch möglich, dieses Ende floatend zu gestalten, also nicht mit Masse oder einem anderen festen äußeren Potential zu verbinden. Aufgrund der symmetrischen Anordnung liegt an dieser Verbindung der beiden endständigen Stromschienen eine virtuelle Masse an.
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Die Resonatoren sind vorzugsweise als zweistufige Kaskaden ausgeführt, mit der sich der angestrebte Effekt in den meisten Fällen verwirklichen lässt. Eine n-stufige Kaskade von Resonatoren entspricht einer Serienschaltung von n Kapazitäten. Um in der n-fachen Kaskade eine wirksame Gesamtkapazität Cg zu erzielen, muss die Kapazität jedes einzelnen Resonators einer Kaskadenstufe im Schnitt die n-fache Kapazität aufweisen, sodass für die mittlere Kapazität des einzelnen Resonators Ce gilt Ce = nCg.
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Da die Kapazität eines Resonators im Wesentlichen proportional zum Produkt aus Apertur und Fingeranzahl des verschalteten Interdigitalwandlers ist, wird eine n-fache Kapazität durch eine n-fache Erhöhung der Anzahl der Elektrodenfinger oder eine n-fache Erhöhung der Apertur des Resonators oder eine Kombination aus beiden erhalten. Werden sowohl Anzahl der Elektrodenfinger als auch Apertur gleichzeitig erhöht, genügt es, das Produkt aus Apertur und Anzahl der Elektrodenfinger um den Faktor n erhöhen. Durch die erhöhten Kapazitäten der einzelnen Resonatoren werden die eingangs beschriebenen Nachteile einer zu geringen Anzahl von Elektrodenfingern und/oder zu geringer Aperturen vermieden.
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Da beide ausgangsseitigen, symmetrisch betreibbaren Anschlüsse der DMS-Filterstruktur mit je einem kaskadierten Resonator verbunden sind, ist es möglich, diese beiden kaskadierten Resonatoren jeweils als Eintorresonatoren auszuführen, die einen Interdigitalwandler zwischen zwei Reflektorstrukturen aufweisen.
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Möglich ist es auch, die beiden kaskadierten Resonatoren in einem kaskadierten Zweitorresonator zu realisieren, der je Kaskadenstufe zumindest zwei Interdigitalwandler zwischen zwei Reflektorstrukturen aufweist. Jeder der beiden Interdigitalwandler entspricht dabei einem der Resonatoren, die mit einem der balanced Anschlüsse der DMS-Filterstruktur verbunden sind. Da beide Interdigitalwandler des Zweitorresonators akustisch den gleichen Resonanzraum zwischen den beiden Reflektorstrukturen nutzen, ist die Elektrodenfingeranschlussfolge so gestaltet, dass beide Interdigitalwandler bei Resonanz phasengleich zur stehenden Welle beitragen. Aufgrund des Phasenunterschieds von beispielsweise genau 180° zwischen den beiden Anschlüssen der DMS-Filterstruktur wird dies erreicht, wenn sich die beiden Interdigitalwandler bezüglich einer vertikal auf der akustischen Spur stehenden Spiegelebene symmetrisch verhalten. Dementsprechend ist der Resonanzraum des Zweitorresonators regelmäßig mit Elektrodenfingern ausgefüllt, wobei die beiden zueinander weisenden endständigen Elektrodenfinger der beiden Interdigitalwandler einer jeden Kaskadenstufe in die gleiche Richtung weisen. Mit einer zumindest zweistufigen Kaskade eines Zweitorresonators wird eine Platz sparende kompakte Anordnung erhalten, die außerdem hochsymmetrisch betrieben werden kann und damit die symmetrischen Eigenschaften der Filteranordnung am zweiten Tor verbessert oder zumindest nicht verschlechtert.
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Das erste symmetrisch oder unsymmetrisch betreibbare Tor ist mit einer DMS-Filterstruktur verbunden, die in Form einer oder mehrerer parallel geschalteter DMS-Filterspuren realisiert ist. Möglich ist dabei in jedem Fall jede einzelne DMS-Filterspur durch zwei in Serie kaskadierte DMS-Filterspuren zu ersetzen, wobei sich die Selektivität der Filteranordnung erhöht. Eine Filteranordnung ist eingangsseitig bzw. am ersten Tor unsymmetrisch verschaltet, wenn sie mit einem Signalanschluss und einem Masseanschluss verbunden ist. Ausgangsseitig ist sie symmetrisch verschaltet und weist zwei balanced betreibbare Anschlüsse, also ein symmetrisches Anschlusspaar auf, an denen zueinander symmetrische Signale anliegen, die entgegen gesetzte Polarität aber vorzugsweise gleiche Amplitude aufweisen. Der Phasenunterschied beträgt vorzugsweise 180°.
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Weist die Filteranordnung zwei oder mehr, vorzugsweise aber eine gerade Anzahl von DMS-Filterspuren auf, so können die beiden symmetrischen Anschlüsse der DMS-Filterstruktur auch an unsymmetrischen Ausgängen unterschiedlicher DMS-Filterspuren erhalten werden. Jede der beiden DMS-Filterspuren kann ausgangsseitig für sich ein unsymmetrisches single ended Signal liefern. Relativ zueinander sind die DMS-Filterspuren dann bezüglich der Elektrodenfingeranschlussfolge so gestaltet, dass die beiden single-ended Signale zusammen ein symmetrisches Signalpaar ergeben können.
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Möglich ist es jedoch auch, zwei DMS-Filterspuren mit jeweils symmetrischem Ausgang parallel miteinander zu verschalten, wobei ausgangsseitig je zwei in der Polarität bzw. Phase übereinstimmende Anschlüsse miteinander verbunden bzw. parallel geschaltet werden.
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Parallel zu den Ausgängen der DMS-Filterstruktur geschaltete Resonatoren können frequenzmäßig so ausgewählt sein, dass die Resonanzfrequenz knapp unterhalb des Passbandes liegt. Damit wird eine steilere untere Flanke erhalten.
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Es werden bevorzugt DMS-Filterstrukturen eingesetzt, die als mittleren Wandler einen so genannten V-Split-Wandler aufweisen. Ein solcher V-Split-Wandler weist auf einer Seite eine durchgehende erste Stromschiene und auf der anderen Seite eine mittig geteilte zweite Stromschiene auf. Die Elektrodenfinger und die geteilten Stromschienen sind symmetrisch zu einer senkrecht auf der Grundfläche stehenden Spiegelebene ausgebildet. Dies hat zur Folge, dass an den beiden Hälften der geteilten Stromschiene phasenunterschiedliche Signale, insbesondere symmetrische Signale, abgegriffen werden können.
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Die durchgehende Stromschiene kann mit Masse verbunden oder floatend betrieben werden, wobei im letztgenannten Fall das Potenzial dieser Stromschiene im Betrieb einer virtuellen Masse entspricht. Bessere symmetrische Eigenschaften bezüglich der Symmetrie der Ausgänge werden jedoch erhalten, wenn die gemeinsame Stromschiene mit einem Massepotenzial verbunden wird.
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In einer Filteranordnung, deren DMS-Filterstruktur einen V-Split-Wandler umfasst, weisen die beiden Hälften der geteilten Stromschiene zum zweiten symmetrisch betreibbaren Tor und liefern zueinander symmetrische Signale. Jeder Teilwandler des V-Split-Wandlers kann in der DMS-Filterstruktur parallel zu einem oder weiteren Interdigitalwandlern geschaltet sein, die ausgangsseitig ein Signal der geeigneten Polarität liefern. Eine DMS-Filterstruktur weist vorzugsweise eine ungerade Anzahl von Interdigitalwandlern auf, die alternierend mit dem Eingang und einem der Ausgänge der DMS-Filterstruktur verbunden sind. Gut geeignet sind DMS-Filterspuren mit drei, fünf oder sieben Interdigitalwandlern, von denen einer ein V-Split-Wandler sein kann. Der V-Split-Wandler kann aber auch durch zwei elektrisch in Serie geschaltete benachbarte Interdigitalwandlern ersetzt sein.
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Eine hohe Symmetrie der balanced Anschlüsse der DMS-Filteranordnung wird erhalten, wenn je eine Stromschiene der Interdigitalwandler innerhalb der DMS-Spur mit einer guten Masse verbunden ist. In einer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Masseanschluss eingespart, indem die äußersten Elektrodenfinger eines als V-Split-Wandler ausgebildeten zentralen Interdigitalwandlers so verlängert sind, dass sie mit der jeweils gegenüberliegenden Stromschiene eines benachbarten Interdigitalwandlers verbunden sind. Auf diese Weise gelingt es, die ungeteilte durchgehende Stromschiene des V-Split-Wandlers quer über die akustische Spur der DMS-Filterspur mit einer Stromschiene eines benachbarten Wandlers und über diese mit Masse zu verbinden. Weist die DMS-Spur symmetrische Ausgänge auf, so gelingt die Masseverbindung quer über die Spur auf der einen Seite des V-Split-Wandlers mit einem Finger, während auf der anderen Seite aus Symmetriegründen ein Blindfinger eingefügt ist, welcher insbesondere aus einem weiteren verlängerten die zwei Stromschienen verbindenden Finger bestehen kann.
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Eine erfindungsgemäße Filteranordnung kann in drei akustischen Spuren realisiert sein. In einer ersten Spur ist die DMS-Filterstruktur, insbesondere eine einzelne DMS-Filterspur, angeordnet. Die zwei weiteren Spuren können von den beiden Kaskadenstufen eines zweifach kaskadierten Zweitorresonators eingenommen werden. In einer bevorzugten Ausführung sind diese drei akustischen Spuren unmittelbar benachbart.
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Möglich ist es jedoch auch, eine Filteranordnung mit mehr als drei akustischen Spuren zu realisieren. Ein drei- und mehrfach kaskadierter Resonator kann eine dritte akustische Spur erfordern. Möglich ist es jedoch auch, die Kaskadierung der Resonatoren so vorzunehmen, dass beide Kaskadenstufen innerhalb einer akustischen Spur angeordnet sind. Eine höhere Anzahl akustischer Spuren liegt auch vor, wenn die DMS-Filterstruktur zwei DMS-Filterspuren umfasst, die in zwei akustischen Spuren realisiert sind.
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Möglich ist es auch, die unterschiedlichen Kaskadenstufen des kaskadierten Resonators räumlich zu trennen, sodass diese nicht mehr direkt benachbart sind.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert. Die Figuren sind schematisch und nicht maßstabsgetreu ausgeführt, sodass sich aus den Figuren weder absolute noch relative Maßangaben entnehmen lassen.
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1 zeigt eine erste Filteranordnung mit zwei seriellen kaskadierten Eintorresonatoren,
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2 zeigt die Anordnung, bei der die Eintorresonatoren zu einem Zweitorresonator zusammengefasst sind,
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3 zeigt eine Filteranordnung ähnlich 2, bei der Sammelschienen benachbarter Interdigitalwandler der DMS-Struktur über verlängerte Elektrodenfinger verbunden sind,
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4 zeigt eine Filteranordnung mit einer Drei-Wandler-DMS-Struktur und kaskadiertem Zweitorresonator,
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5 zeigt eine Anordnung mit zwei DMS-Spuren mit kaskadiertem seriellen Zweitorresonator,
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6 zeigt eine Filteranordnung mit kaskadiertem parallelen Zweitorresonator,
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7 zeigt eine Filteranordnung mit einer Fünf-Wandler-DMS-Struktur und kaskadiertem Zweitorresonator,
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8 zeigt eine Filteranordnung mit einem kaskadierten seriellen Zweitorresonator und einem kaskadierten parallelen Zweitorresonator,
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9 zeigt eine Filteranordnung mit zwei DMS-Spuren und zwei versetzten kaskadierten Eintorresonatoren,
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10 zeigt eine Filteranordnung mit einem dreifach kaskadierten seriellen Resonator, und
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11 zeigt die Filterübertragungskurve des in 3 dargestellten Filters.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung, bei der eine DMS-Filterstruktur DSt ausgangsseitig ein symmetrisch betreibbares Anschlusspaar DA1, DA2 aufweist, das seriell mit je einem zweifach kaskadierten Eintorresonator verschaltet ist. Die Filteranordnung ist zwischen einem ersten unsymmetrischen Tor, welches durch den Signalanschluss T1 und die entsprechenden Masseanschlüsse der DMS-Struktur DSt gebildet wird, und einem zweiten symmetrischen Tor, welches durch die beiden symmetrischen Anschlüsse T2 und T3 gebildet wird, verschaltet.
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In der DMS-Struktur DSt sind zwischen zwei Reflektoren Ref fünf Interdigitalwandler IDT1, IDT2, VS, IDT3 und IDT4 angeordnet. Der mittlere V-Split-Wandler VS kann alternativ auch durch zwei in Serie geschaltete „normale” Interdigitalwandler ersetzt sein. Ausgangsseitig der DMS-Struktur (in der Figur unterhalb der DMS-Struktur) ist die untere Stromschiene des ersten Interdigitalwandlers IDT1 mit der unteren Stromschiene des linken Teilwandlers des V-Split-Wandlers VS zu einem ersten symmetrischen Anschluss verbunden. Der zweite symmetrische Anschluss DA2 an der Ausgangsseite der DMS-Struktur DSt wird durch Verbinden der unteren Stromschiene des rechten Teilwandlers des V-Split-Wandlers VS und der unteren Stromschiene des vierten Interdigitalwandlers IDT4 gebildet. Der Anschluss T1 des Signaleingangs ist mit den oberen Stromschienen des zweiten und dritten Interdigitalwandlers IDT2 und IDT3 verbunden. Die beiden in Serie zwischen den symmetrischen Ausgängen DA1, DA2 und den das zweite Tor bildenden Anschlüssen T2 und T3 geschalteten zweifach kaskadierten Resonatoren RS1, RS2 weisen jeweils den gleichen Aufbau auf und besitzen vorzugsweise die gleiche Resonanzfrequenz, d. h. die Elektrodenfinger eines jeden Interdigitalwandlers der beiden kaskadierten Eintorresonatoren weisen den gleichen Fingerabstand (pitch) auf. Ebenfalls gleicher Fingerabstand ist zwischen den beiden Resonatoren der beiden Kaskadenstufen eines jeden kaskadierten Resonators gegeben. Auf diese Weise wird eine hohe Symmetrie eingehalten, die ein hochsymmetrisches Signal am zweiten Tor ergibt.
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Möglich ist es jedoch auch, Symmetrieverzerrungen, die sich gegebenenfalls an den symmetrischen Ausgängen DA1, DA2 der DMS-Filterstruktur ergeben, durch entsprechend unterschiedlich ausgebildete kaskadierte Resonatoren auszugleichen. Die Schaffung einer weiteren Polstelle gelingt, indem der Fingerabstand zwischen den Resonatoren unterschiedlicher Kaskadenstufen eines jeden kaskadierten Resonators unterschiedlich gewählt wird.
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2 zeigt eine Abwandlung der in der 1 dargestellten Filteranordnung, bei der die beiden ursprünglich getrennten zweifach kaskadierten Resonatoren zu einem kaskadierten Zweitorresonator zusammengefasst sind. Das erste (obere) Tor des Zweitorresonators ist mit den symmetrischen Anschlüssen der DMS-Filterstruktur DSt verbunden. Das zweite Tor des Zweitorresonator (in der Figur ganz unten dargestellt) ist mit dem zweiten Tor der Filteranordnung verbunden, gebildet aus den Anschlüssen T2 und T3.
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Der Zweitorresonator ZRS ist bezüglich der Elektrodenfingeranordnung relativ zu einer senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle stehenden Spiegelebene symmetrisch ausgebildet.
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3 zeigt eine weitere Filteranordnung, bei der die DMS-Struktur DSt ebenfalls einen mittig angeordneten V-Split-Wandler VS und vier normale Wandler IDT1 bis IDT4 aufweist. Im Unterschied zur Anordnung nach 2 sind jedoch die äußersten Elektrodenfinger FV des V-Split-Wandlers VS so weit verlängert, dass sie quer über die akustische Spur hinweg mit der gegenüberliegenden Stromschiene der benachbarten Interdigitalwandler IDT2 und IDT3 verbunden sind. Da diese beiden Stromschienen jeweils einen Masseanschluss aufweisen, ist auf diese Weise auch die ungeteilte obere Stromschiene des V-Split-Wandlers VS mit Masse verbunden.
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4 zeigt eine weitere Filteranordnung, bei der die DMS-Struktur DSt nur aus drei Interdigitalwandlern besteht, die zwischen zwei Reflektoren angeordnet sind. Seriell mit den Ausgängen der DMS-Struktur DSt ist ein kaskadierter Zweitorresonator ZRS verschaltet.
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5 zeigt eine weitere Filteranordnung, bei der die DMS-Struktur aus zwei akustisch entkoppelten DMS-Spuren DSP1, DSP2 besteht. Jeder der DMS-Spuren DSP ist eine Dreiwandler-DMS-Spur, bei der ausgangsseitig die unteren Stromschienen der beiden in der DMS-Spur jeweils äußeren Interdigitalwandler parallel zusammengeschaltet sind. Die beiden für sich je unsymmetrischen Ausgänge einer jeden DMS-Spur sind gegeneinander jedoch symmetrisch, sodass die aus zwei DMS-Spuren bestehende DMS-Filterstruktur ausgangsseitig symmetrische Anschlüsse DA1, DA2 aufweist, die in Serie über einen kaskadierten Zweitorresonator ZRS mit dem zweiten Tor der Filteranordnung verbunden sind.
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Die Aufspaltung der DMS-Filterstruktur auf zwei DMS-Filterspuren hat den Vorteil, dass die beiden symmetrischen Ausgänge DA1, DA2 der DMS-Filterstruktur sich gegenseitig nicht beeinflussen und daher getrennt voneinander so optimiert werden können, dass in den beiden Anschlüssen DA1, DA2 ein Signal mit hoher Symmetrie bezüglich der Signalamplitude und der Phase erhalten werden kann.
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6 zeigt eine weitere Filteranordnung, bei der eine DMS-Struktur DSt zwischen einem ersten unsymmetrischen Tor, gebildet durch den Signalanschluss T1 und die entsprechenden Masseanschlüsse der DMS-Struktur, und einem zweiten symmetrischen Tor, gebildet durch die Anschlüsse T2 und T3, geschaltet ist. Parallel zum zweiten Tor und daher ebenso parallel zu den symmetrischen ausgangsseitigen Anschlüssen der DMS-Filterstruktur DSt ist ein kaskadierter Zweitorresonator ZRP geschaltet. Die beiden Interdigitalwandler der ersten (oberen) Kaskadenstufe sind mit dem zweiten Tor verbunden, während die beiden Interdigitalwandler der unteren zweiten Kaskadenstufe ausgangsseitig miteinander verbunden und dadurch in Serie geschaltet sind. Möglich ist es auch, diese Verbindung wahlweise mit einem Masseanschluss MA zu verbinden. Weiterhin ist es möglich, die beiden Interdigitalwandler der zweiten Kaskadenstufe getrennt voneinander mit Masse zu verbinden.
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Ein parallel zum symmetrischen Ausgang der DMS-Filterstruktur DSt geschalteter Zweitorresonator weist eine Resonanzfrequenz auf, die unterhalb des Passbands der DMS-Filterstruktur DSt liegt. Durch die Parallelschaltung des Resonator gegen Masse wird auf diese Weise eine der Resonanzfrequenz des parallelen Resonators entsprechende Polstelle erzeugt, die die linke Passbandflanke der Filteranordnung steiler gestaltet.
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7 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die DMS-Filterstruktur DSt als Fünf-Wandler-DMS-Filterspur ausgebildet ist, die einen symmetrischen Ausgang aufweist. Hier ist der mittlere Interdigitalwandler der DMS-Filterstruktur DSt normaler Interdigitalwandler und nicht als V-Split-Wandler ausgebildet. In Serie zwischen der DMS-Filterstruktur und dem zweiten Tor ist ein kaskadierter Zweitorresonator ZRS geschaltet.
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8 zeigt eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Filteranordnung, bei der eine DMS-Filterstruktur DSt seriell mit einem ersten kaskadierten Zweitorresonator ZRS und parallel mit einem zweiten kaskadierten Zweitorresonator ZRP verbunden ist. Durch entsprechende Wahl der Resonanzfrequenzen der kaskadierten Resonatoren relativ zum Passband, das von der DMS-Struktur DSt gebildet wird, gelingt es, beide Flanken des Passbandes entsprechend steil zu gestalten. Darüber hinaus ist es auf diese Weise möglich, die Welligkeit des Passbandes selbst zu verringern gegenüber einer entsprechenden Filteranordnung unter Verwendung von unkaskadierten Resonatoren. Der parallele kaskadierte Zweitorresonator ZRP kann ausgangsseitig wieder mit einem gemeinsamen Masseanschluss MA verbunden werden oder seriell mit sich selbst in Serie geschaltet werden, ohne dass dazu ein separater Masseanschluss erforderlich ist.
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9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem schematisch angedeutet ist, dass die DMS-Filterstruktur aus zwei voneinander unabhängigen DMS-Filterspuren DSP1, DSP2 bestehen kann, die wiederum ausgangsseitig seriell mit voneinander getrennten kaskadierten Eintorresonatoren RS1, RS2 in Serie verschalten werden können. Dabei ist es möglich, die akustischen Spuren aller vier Elemente gegeneinander zu verschieben, sodass auch bei schlechtem akustischen Abschluss der einzelnen Spuren keine akustische Verkopplungen zwischen unterschiedlichen akustischen Spuren auftreten können. Der Vorteil der guten akustischen Entkopplung der beiden Hälften der Filteranordnung entsprechend den beiden symmetrischen Signalzweigen wird jedoch aufgewogen durch die schlechtere Symmetrie der Leiterbahnführungen, sodass in einem realen Filter zwischen den Vor- und Nachteilen abgewogen werden muss.
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10 zeigt eine prinzipiell mögliche weitere Ausführungsform, bei der der kaskadierte Zweitorresonator ZRS, der hier seriell mit der DMS-Filterstruktur DSt verschaltet ist, als Dreifachkaskade ausgebildet ist. Eine solche Ausführung ist besonders leistungsfest und kann mit geringer Kapazität und damit besonders stark ausgeprägten Polstellen hergestellt werden, ohne dass dabei Übertragungsverluste durch zu geringe Elektrodenfingeranzahl oder zu geringe Apertur der Resonatoren in Kauf genommen werden müssen. Prinzipiell können auch parallel geschaltete Resonatoren höher kaskadiert sein.
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In den zehn dargestellten unterschiedlichen Filteranordnungen wurden unterschiedliche Elemente bezüglich der DMS-Filterstruktur mit unterschiedlichen seriell und parallel verschalteten kaskadierten Resonatoren verbunden. Neben den dargestellten Kombinationen ist es jedoch auch ohne Probleme möglich, die dargestellten Elemente untereinander zu vertauschen und so zusätzliche Ausführungsvarianten zu erhalten. So kann beispielsweise jede nur mit einem seriell verschalteten Resonator dargestellte Filteranordnung zusätzlich noch mit einem parallelen Resonator versehen werden. Sämtlich mit Zweitorresonatoren verschaltete Filteranordnungen können auch mit zwei voneinander getrennten Eintorresonatoren verwirklicht werden. Die DMS-Filterstrukturen können mit einer beliebigen gegebenenfalls höheren oder niedrigeren Anzahl an Wandlern ausgebildet werden, ohne von der zugrunde liegenden erfinderischen Idee abzuweichen. Prinzipiell kann jedes der Ausführungsbeispiele mit einer oder auch mit zwei oder mehreren getrennten DMS Filterspuren ausgeführt werden. Außerdem können am unsymmetrischen Tor zusätzliche Eintorresonatoren parallel zum Tor oder in Serie mit dem Signalpfad angeordnet werden.
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11 zeigt die Übertragungskurven der in 3 dargestellten Filteranordnung im Vergleich zu einer aus dem Stand der Technik bekannten Filteranordnung, die ähnlich wie 2 ausgebildet ist, wobei jedoch der kaskadierte Zweitorresonator durch einen unkaskadierten einfachen seriellen Zweitorresonator ersetzt ist. Wie sich aus 11B, in der das Passband vergrößert dargestellt ist, ergibt, wird mit dem seriellen kaskadierten Resonator insbesondere die Welligkeit im Durchlassbereich verbessert und damit die Einfügedämpfung verringert.
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Bezugszeichenliste
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- DSt
- DMS Filterstruktur
- DSp
- DMS Filterspur
- RS
- serieller kaskadierter 1-Tor Resonator
- RP
- paralleler kaskadierter 1-Tor Resonator
- ZRS
- serieller kaskadierter 2-Tor Resonator
- ZRP
- paralleler kaskadierter 2-Tor Resonator
- T1, T2, T3
- Anschlüsse der Filteranordnung
- DA1, DA2
- ausgangsseitige Anschlüsse der DMS Filterstruktur
- VS
- V-Splitwandler
- FV
- Verlängerte Elektrodenfinger
- MA
- Masseanschluss