Title:
Breitbandiges SAW-Filter
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Es wird eine Filteranordnung mit großer Bandbreite angegeben, bei der ein erstes und ein zweites Filter parallel zueinander zwischen einem ersten und zweiten Knoten verschaltet sind. Beide Filter sind als DMS Filter ausgeführt und umfassen jeweils zwei in Serie geschaltete DMS Spuren. Die beiden Filter weisen unterschiedliche Mittenfrequenzen auf und spannen zusammen ein gemeinsames Passband auf.





Inventors:
Dengler, Thomas (80686, München, DE)
Bauer, Thomas, Dr. (81476, München, DE)
Application Number:
DE102016106185A
Publication Date:
10/05/2017
Filing Date:
04/05/2016
Assignee:
SnapTrack, Inc. (Calif., San Diego, US)
International Classes:
H03H9/64
Domestic Patent References:
DE102010055648A1N/A2012-06-28
DE102007010040A1N/A2008-09-04
Foreign References:
200301691292003-09-11
Attorney, Agent or Firm:
BARDEHLE PAGENBERG Partnerschaft mbB Patentanwälte, Rechtsanwälte, 81675, München, DE
Claims:
1. Filteranordnung mit großer Bandbreite,
– mit einem ersten und einem zweiten Filter, die parallel zueinander zwischen einem ersten und zweiten Knoten der Filteranordnung verschaltet sind
– bei dem beide Filter als DMS Filter ausgeführt sind und jeweils zwei in Serie geschaltete DMS Spuren umfassen
– bei dem die beiden Filter unterschiedliche Mittenfrequenzen aufweisen und zusammen ein gemeinsames Passband aufspannen.

2. Filteranordnung nach Anspruch 1, bei der in Serie zu den beiden Filtern ein Serienresonator geschaltet ist.

3. Filteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der die DMS Spuren der beiden Filter jeweils über zwei oder mehr Koppelwandler miteinander verschaltet sind,
bei der die beiden Koppelwandler gegenphasig angeordnet sind
bei der Masseanschlüsse der beiden Koppelwandler miteinander aber nicht mit einem äußeren Potential verbunden sind.

4. Filteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die DMS Spuren der beiden Filter als Metallisierungen auf Lithiumniobatsubstrat(en) aufgebaut und mit einer dielektrischen Deckschicht abgedeckt sind, die direkt auf der Metallisierung aufliegt.

5. Filteranordnung nach dem vorangehenden Anspruch, bei der die dielektrische Deckschicht einen geringeren oder einen entgegengesetzten Temperaturkoeffizienten TCF als das Substrat aufweist.

6. Filteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der Ein- und Ausgangswandler einer DMS Spur über Parallelkapazitäten mit den jeweiligen Koppelwandlern desselben Filters verkoppelt sind.

7. Filteranordnung nach dem vorangehenden Anspruch, bei dem die Parallelkapazitäten nur beim Filter mit der höheren Mittenfrequenz vorgesehen sind.

8. Filteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der parallel zu jedem der beiden Knoten der Filteranordnung jeweils eine Spule gegen Masse geschaltet ist.

9. Filteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Fingeranschlussfolge in den beiden DMS Spuren des Filters mit der höheren Mittenfrequenz so gewählt ist, dass zumindest einmal zwei benachbarte endständige Wandlerfinger von unterschiedlichen Wandlern Potential führende Wandlerfinger sind.

10. Filteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der die Filteranordnung ein symmetrisches Tor aufweist,
bei der jedes der beiden Filter am symmetrischen Tor zwei gegenphasige Ausgangswandler oder einen V-Split Wandler aufweist, der zwei longitudinal nebeneinander angeordnete und elektrisch in Serie geschaltete Teilwandler umfasst.

11. Verwendung der Filteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche als Empfangsfilter zur Abdeckung von zwei benachbarten Bändern und zum gleichzeitigen Empfang in den zwei Bändern innerhalb eines Carrier Aggregation Betriebs.

Description:

Als Empfangsfilter einsetzbare Filter müssen eine minimale Einfügedämpfung im Passband aufweisen, das oder die jeweiligen Gegenbänder maximal unterdrücken und bezüglich der Impedanz angepasst sein. Eine weitere Kenngröße eines Filters stellt die Bandbreite des Passbands dar.

Für besonders breite Frequenzbänder von z.B. mehr als 4% ist eine gute Impedanzanpassung über die gesamte Bandbreite nur schwer zu verwirklichen. Bekannte Lösungen führen meist zu einer zu hohen Einfügedämpfung und zu einer zu geringen Flankensteilheit, die die Unterdrückung des Gegenbands erschwert oder wenn das Gegenband unmittelbar benachbart ist sogar unmöglich macht. Zur Abdeckung eines besonders breiten Empfangsbandes wurden daher beispielsweise zwei Filter eingesetzt, die das breite Band in zwei Teilbänder aufteilen, die jeweils einem eigenen Filter zugewiesen sind, das je nach Bedarf mit Schaltern ausgewählt werden kann.

Für künftige Mobilfunkanwendungen wird die Betriebsart „Carrier Aggregation“ – kurz auch CA Modus genannt – immer wichtiger, bei der zur Erhöhung der Bandbreite einer Gesprächsverbindung parallele Datenübertragung in zwei unterschiedlichen Bändern erfolgt. Für Carrier Aggregation werden insbesondere Frequenzbänder verwendet, die einen größeren Frequenzabstand zueinander aufweisen. Dies erleichtert das Multiplexen und gegenseitige akustische Störeffekte, die ein Filter im Band des jeweils anderen erzeugen kann, werden vermieden. So ist ein gleichzeitiger Betrieb beider Filter mit guter Anpassung möglich. Für näher beieinanderliegende Bänder ist es teilweise notwendig ein einziges sehr breitbandiges Filter zu verwenden, das beide Bänder erfasst, wobei die Abgrenzung der beiden Bänder gegeneinander jedoch oft nur schwierig möglich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein breitbandiges SAW-Filter anzugeben, welches eine ausreichende Flankensteilheit bei geringer Einfügedämpfung aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Filteranordnung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sowie eine vorteilhafte Verwendung der Filteranordnung sind weiteren Ansprüchen zu entnehmen.

Grundlegende Idee der Erfindung ist es, zum Erzeugen des breiten Passbands eine Filteranordnung mit zwei parallel geschalteten Filtern mit geringerer Bandbreite vorzusehen, deren Mittelfrequenzen unterschiedlich sind, sodass sich die beiden Passbänder der einzelnen Filter zu dem breiteren Passband der Filteranordnung ergänzen. Die beiden zwischen einem ersten und einem zweiten Knoten parallel geschalteten Filter spannen so ein gemeinsames breiteres Passband auf.

Erfindungsgemäß sind beide Filter als DMS-Filter ausgeführt und umfassen jeweils zwei in Serie geschaltete DMS-Spuren. Auf diese Weise gelingt es, eine Filteranordnung zu konstruieren, deren Passband eine Bandbreite von 4 % und mehr aufweist. Gleichzeitig hat die Filteranordnung eine nur geringe Einfügedämpfung und ist daher zur Verwendung für Mobilfunkbänder gut geeignet. Mit der Filteranordnung können sogar Bandbreiten von 8% und mehr erreicht werden.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird in Serie zu den beiden Filtern ein Serienresonator geschaltet. Dieser kann in beliebiger Technologie ausgeführt sein, ist aber vorzugsweise in SAW-Technik ausgebildet und beispielsweise als Eintor-Resonator. Ein solcher weist eine hohe Güte und einen bestimmten Abstand zwischen Resonanz und Antiresonanz auf. Wählt man nun den Resonator so, dass dessen Resonanz in der Nähe einer Passbandkante der Filteranordnung liegt, so kann dadurch vorteilhaft eine steilere Passbandflanke erzielt werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da DMS-Filter eine relativ flache rechte Passbandkante aufweisen. Vorteilhaft wird daher ein Serienresonator verwendet, dessen Resonanzfrequenz in die Nähe der rechten Passbandkante liegt.

Der Serienresonator muss nicht als SAW-Resonator ausgeführt sein und kann ein beliebiger Resonator sein, der aus konzentrierten L- und C-Elementen oder aus diskreten Kapazitäten und Induktivitäten realisiert ist.

Vorzugsweise sind die beiden DMS-Filter und der Serienresonator auf einem gemeinsamen Substrat ausgebildet. Auf diese Weise wird eine Filteranordnung mit minimalen geometrischen Abmessungen erhalten.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die DMS-Spuren in jedem der beiden Filter jeweils über zwei oder mehr Koppelwandler miteinander verschaltet. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die beiden Koppelwandler bezüglich ihrer Fingeranschlussfolge so ausgestaltet sind, dass sie gegenphasig arbeiten können. Gegenphasig bedeutet dabei, dass die über die Koppelleitung übertragenen Signale in beiden Koppelleitungen im Betrag zueinander symmetrisch sind, aber auf entgegengesetztem Potenzial liegen. Auf diese Weise ist es möglich, die Masseanschlüsse der beiden Koppelwandler direkt miteinander zu verbinden, sodass sie eine virtuelle Masse darstellen, die ohne Verbindung mit einem äußeren Potenzial oder äußeren Masseanschluss voll funktionsfähig sind. Eine solche Ausführung zeichnet sich dadurch aus, dass keine oder nur minimale Masseströme fließen, die ansonsten über ein Gehäuse abzuleiten wären. Weiterhin werden auf diese Weise Verkopplungen vermieden und Leistungsverluste verringert. Jeder Verzicht auf einen äußeren Kontakt erzeugt zudem Kostenvorteile und führt außerdem zu einer Reduzierung der erforderlichen Chipoberfläche.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Filter auf einem Lithiumniobat-Substrat in Form von SAW-Metallisierungen aufgebaut und mit einer dielektrischen Deckschicht abgedeckt. Eine solche Bauform zeichnet sich dadurch aus, dass damit der Temperaturkoeffizient der Frequenz (TCF) des Filters minimiert oder vollständig kompensiert werden kann. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass eine dielektrische Deckschicht aus einem Material gewählt wird, das einen geringeren oder entgegengesetzten Temperaturkoeffizienten TCF als das Substrat aufweist. Eine geeignete dielektrische Deckschicht besteht daher aus SiO2 bzw. aus einer Schichtenfolge, die SiO2 umfasst. Vorteilhaft ist es, die SiO2-Schicht mit einer Passivierungsschicht, beispielsweise einer Siliziumnitridschicht, abzudecken.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Flankensteilheit der Filteranordnung weiter verbessert. Dies gelingt, indem die Koppelwandler einer DMS-Spur über Parallelkapazitäten mit dem entsprechenden Ein- oder Ausgangswandler derselben DMS-Spur verkoppelt werden.

Bei einem Dreiwandler DMS-Filter mit einem Eingangswandler und zwei Koppelwandlern sind z.B. zwei Parallelkapazitäten erforderlich, um den Ein- bzw. Ausgangswandler mit jeweils einem der Koppelwandler zu verkoppeln.

Vorteilhaft ist es, auch die Wandler der zweiten DMS-Spur desselben Filters über Parallelkapazitäten entsprechend zu verkoppeln. Auf diese Weise gelingt es, insbesondere die rechte Passbandflanke zu versteilern.

Da bei der erfindungsgemäßen Filteranordnung jedoch nur die rechte Flanke des Passbands der gesamten Anordnung steil eingestellt sein sollte, genügt es, nur die Wandler desjenigen Filters miteinander zu verkoppeln, welches die höhere Mittenfrequenz aufweist, da die rechte Passbandflanke dieses Filters auch die rechte Passbandflanke der Filteranordnung bestimmt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird bei der Filteranordnung zur Anpassung der kapazitiven Last jeder der beiden Knoten mit jeweils einer Spule parallel gegen Masse geschaltet. Wenn die Induktivität der Spulen geeignet gewählt ist, gelingt auf diese Weise eine gute Impedanzanpassung.

Wie bereits erwähnt, kann die rechte Passbandflanke der DMS-Filter durch eine stärkere Verkopplung der Wandler der DMS-Spuren steiler gestaltet werden. Die kapazitive Verkopplung kann mit Parallelkapazitäten erreicht werden, die als diskrete Kapazitäten ausgeführt sind. Möglich ist es jedoch auch, die direkte Kopplung der Wandler miteinander zu erhöhen. Die direkteste Kopplung erzeugen direkt benachbarte Elektrodenfinger benachbarter Wandler. Erfindungsgemäß wird in einer Ausführungsform der Potenzialunterschied zwischen zwei solchen benachbarten, endständigen Elektrodenfingern unterschiedlicher Wandler erhöht. Die größte kapazitive Verkopplung wird erzielt, wenn beide endständigen Elektrodenfinger „heiß“ sind und daher auf Potenzial führen und nicht an Masse liegen. Mit einer solchen Ausführung gelingt es, die Kapazität der Parallelkapazitäten bei einer im Effekt gleichen kapazitiven Verkopplung zu reduzieren, ohne dass auf die Parallelkapazitäten ganz verzichtet werden kann, wenn eine ausreichend steile rechte Passbandflanke erhalten werden soll.

Die beiden Knoten, zwischen denen das erste und das zweite Filter parallel verschaltet sind, sind ausreichend, wenn die Filteranordnung beidseitig unsymmetrisch betrieben wird. Möglich ist es jedoch auch, die Filteranordnung so auszugestalten, dass sie auf einer Seite symmetrisch, also balanced, betrieben werden kann. Dazu ist es in der Regel erforderlich, eine größere Anzahl an Interdigitalwandlern pro DMS-Spur vorzusehen.

Eine DMS-Spur umfasst mindestens zwei Wandler, von denen zumindest je einer als Ein- und Ausgangswandler dient. In einer der zweispurigen Ausführung zumindest dient je einer als Ein- oder Ausgangswandler, während zumindest einer der anderen Wandler als Koppelwandler vorgesehen ist.

Prinzipiell kann bereits mit drei Interdigitalwandlern pro DMS-Spur ein symmetrisches Verhalten an einem Tor erzielt werden. Vorteilhaft ist es jedoch, fünf, sechs, sieben oder mehr Wandler, vorzugsweise also eine ungerade Anzahl von Interdigitalwandlern pro DMS-Spur vorzusehen. Dann kann das Ein- oder Ausgangssignal an zwei Ein- oder Ausgangswandlern abgegriffen werden, ohne dass größere Unsymmetrien bezüglich Phase und/oder Betrag des Signals zu befürchten sind. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei größerer Wandlerzahl die Apertur verkleinert werden kann, was dann die Fingerwiderstandsverluste reduziert.

Im Ergebnis wird mit mehr als 3 Wandlern pro DMS Spur eine Filteranordnung erhalten, die auf einer Seite unbalanced und auf der anderen Seite balanced betrieben werden kann. Dann ist die Filteranordnung zwischen einem ersten Knoten und zwei zweiten Knoten, die beide zusammen den symmetrischen Anschluss darstellen, verschaltet.

Die erfindungsgemäße Filteranordnung stellt ein so breites Passband zur Verfügung, dass damit zwei nahe beieinanderliegende Mobilfunkbänder gleichzeitig abgedeckt werden können. Auf diese Weise gelingt es, diese beiden Mobilfunkbänder für einen Carrier Aggregation Mode zu nutzen, dabei in beiden Mobilfunkbändern gleichzeitig Signale zu übertragen und diese mit der erfindungsgemäßen Filteranordnung zu empfangen, die sich nach außen wie ein einziges Filter verhält.

Die Filteranordnung hat für einen solchen CA Betrieb den weiteren Vorteil, dass sie beidseitig, aber insbesondere rechts steile Flanken aufweist und benachbarte Bänder daher gut unterdrückt sind. Dies ist für den Carrier-Aggregation-Betrieb besonders vorteilhaft, da dort üblicherweise in geringem Abstand beiderseits des Passbands der Filteranordnung, die hier insbesondere als Empfangsfilter dient, jeweils noch ein Tx-Band vorgesehen ist, das vom erfindungsgemäßen Filter bzw. der erfindungsgemäßen Filteranordnung unterdrückt werden muss. Eine geeignete Verwendung findet die erfindungsgemäße Filteranordnung daher in einem CA Mode in den beiden benachbarten Mobilfunkbändern 28a und 20, welches beides Rx Bänder sind.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert. Die Figuren sind teils nur schematisch und meist als Blockschaltbild ausgeführt, sodass ihnen weder absolute noch relative Maßangaben zu entnehmen sind. Vielmehr können in den Figuren einzelne Teile vergrößert, verkleinert oder verzerrt dargestellt sein.

Es zeigen:

1 eine einfache Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filteranordnung,

2 den Aufbau einer DMS-Spur,

3 die Verschaltung zweier DMS-Spuren,

4 ein einzelnes DMS-Filter, bei dem die Wandler der DMS-Spuren kapazitiv durch Parallelkapazitäten verkoppelt sind,

5 eine Filteranordnung mit Serienresonator und Parallelspulen,

6 eine DMS-Spur, bei der benachbarte endständige Wandlerfinger auf Masse liegen,

7 eine DMS-Spur, bei der die einander gegenüberliegenden endständigen Elektrodenfinger beide auf Potenzial liegen,

8 eine DMS-Spur, die an den Koppelwandlern einen gegenphasigen Betrieb erlaubt,

9 eine DMS-Spur, die gegenphasigen Betrieb erlaubt, bei der die Masseanschlüsse der Koppelwandler als virtuelle Masse ausgeführt sind,

10 die übereinandergelegten Übertragungskurven der zwei in der Filteranordnung miteinander verschalteten Filter, hier jedoch im nicht verschalteten Zustand,

11 die Übertragungskurve einer erfindungsgemäßen Filteranordnung,

12 die übereinander gelegten Übertragungskurven von zwei erfindungsgemäßen Filteranordnungen, die einmal mit und einmal ohne Parallelkapazitäten ausgeführt sind,

13 einen Ausschnitt der Übertragungskurven aus 12,

14 eine DMS-Spur mit sieben Wandlern,

15 einen schematischen Querschnitt durch ein HQTCF-Filter auf Lithiumniobat-Substrat mit dielektrischer Deckschicht.

1 zeigt eine einfache Ausführung einer erfindungsgemäßen Filteranordnung FA in schematischer Darstellung. Zwischen einem ersten Knoten K1 und einem zweiten Knoten K2 sind ein erstes Filter F1 und ein zweites Filter F2 parallel verschaltet. Jedes der Filter umfasst eine Serienverschaltung einer ersten und einer zweiten DMS-Spur S11, S12 bzw. S21, S22. Dargestellt sind die für die Filteranordnung minimal erforderlichen Signal führenden Leitungen, während die Masseanschlüsse nur schematisch dargestellt sind.

2 zeigt einen möglichen Aufbau einer DMS-Spur S im Detail als Blockschaltbild. Eine solche DMS-Spur S umfasst zumindest einen ersten und einen zweiten Reflektor R1, R2, die in longitudinaler Richtung die akustische Spur begrenzen. In der akustischen Spur sind drei Wandler W1, W2, W3 nebeneinander angeordnet. In der Verschaltung zweier DMS Spuren S zur Filteranordnung FA dient der mittlere, zweite Wandler W2 als Ein- bzw. Ausgangswandler, während die beiden äußeren Wandler W1 und W3 als Koppelwandler geschaltet und mit den entsprechenden Koppelwandlern der nächsten Spur verbunden sind.

3 zeigt im Detail die Verschaltung der Wandler W zweier DMS Spuren S1, S2 zu einem DMS-Filter, beispielsweise des Filters F1.

4 zeigt wiederum ein Filter, beispielsweise das Filter F1 der erfindungsgemäßen Filteranordnung, bei dem die unterschiedlichen Wandler über Parallelkapazitäten C1 bis C4 miteinander verkoppelt sind.

So ist beispielsweise der Ein- oder Ausgangswandler W2 der ersten Spur S1 mittig angeordnet und über eine erste Parallelkapazität C1 mit dem linken Koppelwandler W1 der ersten Spur verkoppelt. In gleicher Weise ist der Ein- oder Ausgangswandler der ersten Spur S1 mit dem anderen (rechten) Koppelwandler W3 über eine zweite Parallelkapazität C2 verkoppelt. In gleicher Weise wird der mittlere Wandler der zweiten Spur S2 mit dem linken Koppelwandler über eine dritte Parallelkapazität C3 mittels einer vierten Parallelkapazität C4 mit dem rechten Koppelwandler der zweiten DMS-Spur S2 verkoppelt.

Das in 4 dargestellte DMS-Filter kann beispielsweise als erstes DMS-Filter F1 der Filteranordnung aus 1 eingesetzt werden. Das zweite Filter F2, dessen Mittenfrequenz f2 kleiner als die Mittenfrequenz f1 des ersten DMS-Filters F1 ist, wird ohne Parallelkapazitäten ausgeführt, da diese für das tiefere Filter, das nicht die rechte Flanke formt, nicht erforderlich sind.

Für ein Ausführungsbeispiel werden Parallelkapazitäten mit folgenden Werten eingesetzt: C1 = 0,05 pF; C2 = 0,25 pF; C3 = 0,25 pF; C4 = 0,15 pF.

5 zeigt eine erfindungsgemäße Filteranordnung mit weiteren Verschaltungselementen. Hier ist zu einem der Knoten ein serieller Resonator RS verschaltet. Möglich ist es jedoch auch, den seriellen Resonator direkt in Serie zu dem Filter F1 zu schalten, nicht aber zwischen dem Knoten und dem zweiten Filter F2. Weiter ist parallel zur Filteranordnung in der Nähe der beiden Knoten K jeweils eine Spule L1, L2 parallel gegen Masse geschaltet, um die Filteranordnung über dessen gesamte Bandbreite in der Impedanz anzupassen. In einem Ausführungsbeispiel werden zwei gleiche Spulen mit folgendem Wert eingesetzt: L1 = L2 = 13 nH.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist ein erstes Filter F1, wie in 4 dargestellt, ausgeführt, mit einem zweiten Filter F2 parallel verschaltet, welches, wie in 3 dargestellt, ausgeführt ist. Zusätzlich sind die gleichen Schaltelemente wie im Ausführungsbeispiel gemäß der 5, also ein Serienresonator und parallele Spulen, mit der Filteranordnung verschaltet.

6 zeigt in schematischer Darstellung eine beispielhafte Metallisierung einer DMS-Spur S, wobei die einzelnen Wandler mit einer geringeren Anzahl an Wandlerfingern dargestellt sind als sie in realer Ausführung aufweisen. In der 6 ist die Fingeranschlussfolge, also die Zuordnung der jeweiligen Finger zum entsprechenden Potenzial bzw. zum entsprechenden Anschluss so ausgebildet, dass endständige Wandlerfinger aus erstem Wandler W1 und zweitem Wandler W2, die in der DMS-Spur S unmittelbar benachbart sind, beide mit Masse belegt bzw. mit dem Masseanschluss verbunden sind. Auf diese Weise wird eine minimale kapazitive Kopplung zwischen erstem und zweitem Wandler W1, W2 erreicht. Auch die endständigen Elektrodenfinger am Übergang zwischen dem zweiten Wandler W2 und dem dritten Wandler W3 liegen beide auf Masse.

Die Fingeranschlussfolge der DMS-Spur S aus 7 ist so ausgeführt, dass am Wandlerübergang zwischen erstem Wandler W1 und zweitem Wandler W2 beide endständigen Finger mit dem Potenzial verbunden sind und damit als so genannte heiße Finger bezeichnet werden können. Entsprechendes gilt für die endständigen Finger am Wandlerübergang von zweitem Wandler W2 zu drittem Wandler W3.

8 zeigt eine DMS-Spur S, bei der die Anschlüsse der beiden Koppelwandler W1, W3 gegenphasige Signale liefern, sodass die beiden Koppelwandler im Gegentaktbetrieb betrieben werden können. Dies ist erreicht, indem einer der beiden Koppelwandler z. B. der DMS-Spur aus 7 gegenüber dem anderen Koppelwandler um eine longitudinale Achse gespiegelt ist, wobei sich die Fingeranschlussfolge vertauscht.

Während in 8 trotz gegenphasigem Betrieb für jeden der beiden Koppelwandler ein eigener Masseanschluss vorgesehen ist, sind diese beiden Masseanschlüsse bei der DMS-Spur S der 9 nur miteinander verbunden und stellen so eine virtuelle Masse ohne eigenen äußeren Masseanschluss dar. Diese DMS-Spur ist gegenüber derjenigen von 8 in der Anzahl der Anschlüsse reduziert. Es können praktisch keine externen Masseströme mehr fließen, die Leitungslängen sind geringer und es werden Kontaktflächen für die Masseanschlüsse eingespart.

10 zeigt anhand des Matrixelements S21 die Übertragungskurven zweier Filter F1 und F2, wie sie für eine erfindungsgemäße Filteranordnung miteinander verschaltet werden können. Beide Filter sind von gleicher oder ähnlicher Bandbreite und bezüglich ihrer Mittenfrequenzen so zueinander orientiert, dass die zueinander weisenden Passbandkanten ungefähr bei der gleichen Frequenz liegen, so dass die beiden Passbänder unmittelbar aneinander grenzen. In der 10 sind die Passbänder isoliert für unverschaltete Filter F1 und F2 dargestellt. Die Filteranordnung ist ausgelegt für ein Frequenzband, das die Mobilfunkbänder B 28A und B 20 umfasst.

11 zeigt nun das Passband der Filteranordnung FA, bei der die in 10 dargestellten einzelnen Passbänder sich zu einem großen und breiten Passband von über 8 % Bandbreite vereinigen. Dargestellt ist als Ausführungsbeispiel ein Filter, welches die Mobilfunkbänder 28a und 20 abdeckt. Die Figur zeigt weiterhin, dass die Filteranordnung eine gute sprich ausreichend geringe Einfügedämpfung aufweist, insbesondere rechts mit steilen Flanken ausgestattet ist und eine ausreichende Unterdrückung im Stoppband beiderseits des Passbands aufweist.

12 zeigt die übereinander dargestellten Übertragungskurven für zwei Ausführungsbeispiele. Während die Kurve 1 der Übertragungsfunktion einer Filteranordnung ohne Parallelkapazitäten entspricht, zeigt Kurve 2 das entsprechende Übertragungsverhalten einer ansonsten baugleichen Ausführung mit Parallelkapazitäten. Es zeigt sich, dass die rechte Flanke der Kurve 2 der Filteranordnung mit den Parallelkapazitäten wesentlich steiler ausgebildet ist als die Kurve 1 der Filteranordnung ohne Parallelkapazitäten.

13 zeigt ausschnittsweise den Passbandbereich aus 12 in vergrößerter Darstellung. Auch hier ergibt sich, dass durch die Parallelkapazitäten die Einfügedämpfung praktisch nicht beeinflusst bzw. verschlechtert wird. Es wird zwar eine geringere Dämpfung im Stoppband erzielt, aber der Vorteil der steilen Flanke überwiegt in all den Fällen, in denen ein nah benachbartes Band unterdrückt werden muss.

14 zeigt den möglichen Aufbau einer DMS-Spur aus mehr als drei Wandlern. Dargestellt ist eine DMS-Spur S mit sieben Wandlern W1 bis W7, von denen die nach oben weisenden Anschlüsse der Wandler W2, W4 und W6 beispielsweise mit einem gemeinsamen Knoten verbunden werden können, wobei die entsprechenden Wandler miteinander parallelgeschaltet sind. Diese Wandler können dann als Ein- oder Ausgangswandler dienen. Die nach unten weisenden Anschlüsse der vier übrigen Wandler W1, W3, W5 und W7 können als Koppelwandler dienen. In der dargestellten Anordnung mit sieben Wandlern pro DMS-Spur können auch die als Koppelwandler dienenden Wandler gleichphasig bzw. im Gleichtakt betrieben werden. Vorteilhaft ist es jedoch, die Koppelwandler gegenphasig zu betreiben, wobei jeweils zwei benachbarte Wandler gegenphasig betrieben werden können. Möglich ist es jedoch auch, die beiden linken Koppelwandler gegenphasig zu den beiden rechten Koppelwandlern zu betreiben.

15 zeigt im schematischen Querschnitt ein für die erfindungsgemäße Filteranordnung besonders geeignetes so genanntes HQ-TCF-Filter. Dieses ist auf einem Substrat SU aus Lithiumniobat aufgebaut, welches beispielsweise einen Kristallschnitt aufweist, der für die Ausbreitung von Raleigh Wellen geeignet ist.

Die Elektrodenfinger EF der nur ausschnittweise dargestellten Wandler der DMS-Spur sind vorzugsweise mit mehrschichtigem Metallaufbau ausgeführt, wobei die Teilschichten Al, Cu oder ein ähnlich schweres Metall umfassen können.

Über den Elektrodenfingern EF ist eine dielektrische Deckschicht DS aufgebracht, die einen anderen Temperaturkoeffizienten TCF der Mittenfrequenz aufweist als das Substrat SU. Vorzugsweise sind die Temperaturkoeffizienten von Substrat SU und dielektrischer Deckschicht DS entgegengesetzt, was im Beispiel mit einer Deckschicht DS aus Siliziumdioxid erreicht wird. Zum Schutz gegen Feuchtigkeit und/oder Korrosion kann die Deckschicht DS mit einer Passivierungsschicht PL, beispielsweise einer dünnen Siliziumnitridschicht, abgedeckt sein.

Die Verwendung eines HQ-TCF-Filters in DMS-Technik hat den Vorteil, dass mit einem Filter auf diesem Substratmaterial bzw. in diesem dargestellten Aufbau keine Volumenwellen als parasitäre Moden erzeugt werden können, die im benachbarten höher liegenden Frequenzband des zweiten (ersten) Filters ein störendes Signal oder zusätzliche Verluste ergeben könnten. Mithin ist die Verwendung der HQ-TCF-Filter für eine Parallelverschaltung von zwei DMS-Filtern mit aneinander grenzenden Passbändern besonders vorteilhaft. Mit diesen Filtern werden die Verluste im oberen Teil des Passbands wirksam reduziert. Der Betrag des Reflexionsfaktors eines solchen Filters ist zudem außerhalb des Durchlassbands weit näher beim Wert 1 und erzeugt damit dort weit weniger Verluste als ein Filter, das in einer anderen Technologie ausgeführt ist. Daher ist ein HQ-TCF-Filter besonders zum Multiplexen mehrerer Filter geeignet.

Obwohl die Erfindung nur anhand weniger Ausführungsbeispiele erläutert wurde, ist sie nicht auf die dargestellten Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele beschränkt. Als erfindungsgemäß werden auch neue Unterkombinationen von Details und Merkmalen aus unterschiedlichen Figuren angesehen.

Bezugszeichenliste

  • C1, C2, ...
    Parallelkapazitäten
    DS
    dielektrische Deckschicht
    EF
    Wandlerfinger
    F1, F2
    DMS Filter
    F1, F2
    erstes und zweites Filter
    f1, f2
    Mittenfrequenz
    FA
    Filteranordnung
    K1, K2
    Knoten
    L1, L2
    Spulen
    RS
    Serienresonator
    S, S1, S11, S21, S22, S2
    DMS Spuren
    SU
    Substrat
    TCF
    Temperaturkoeffizient
    W1, W3
    Koppelwandler
    W2
    Ausgangswandler
    S_21
    Übertragungsfunktion des Filters