Title:
Elektroakustisches Filter mit reduzierten Plattenmoden
Document Type and Number:
Kind Code:
B3

Abstract:

Es wird ein Filter mit reduzierten Plattenmoden angegeben. Dazu hat das Filter ein Wandlersystem mit zwei oder mehr parallel geschalteten elektroakustischen Teilwandlern, die einen konventionellen Wandler ersetzen. Die statische Kapazität des Wandlersystems entspricht der Summe der statischen Kapazitäten der Teilwandler. Jeder Teilwandler hat eine geringere elektroakustische Kopplung einer gewünschten Mode als das Wandlersystem. Das Wandlersystem hat eine elektroakustische Kopplung, die der elektroakustischen Kopplung der Plattenmode eines Teilwandlers entspricht.





Inventors:
Bertl, Sebastian, Dr. (85241, Hebertshausen, DE)
Potratz, Carsten, Dr. (81541, München, DE)
Application Number:
DE102016114071A
Publication Date:
01/25/2018
Filing Date:
07/29/2016
Assignee:
SnapTrack, Inc. (Calif., San Diego, US)
International Classes:
H03H9/54; H03H3/04
Domestic Patent References:
DE102015114751A1N/A
Foreign References:
9369111
Attorney, Agent or Firm:
BARDEHLE PAGENBERG Partnerschaft mbB Patentanwälte, Rechtsanwälte, 81675, München, DE
Claims:
1. Elektroakustisches Filter (F) mit reduzierter Anregungsstärke von Plattenmoden, umfassend ein Wandlersystem (WS), in dem eine gewünschte Mode ausbreitungsfähig ist, mit zwei oder mehr parallelgeschalteten elektroakustischen Teilwandlern (TW), wobei
– die statische Kapazität des Wandlersystems (WS) der Summe der statischen Kapazitäten der Teilwandler (TW) entspricht,
– jeder Teilwandler (TW) eine geringere elektroakustische Kopplung der gewünschten Mode als das Wandlersystem (WS) hat,
– das Wandlersystem (WS) eine elektroakustische Kopplung einer Plattenmode hat, die der elektroakustischen Kopplung der Plattenmode eines Teilwandlers (TW) entspricht.

2. Elektroakustischen Filter nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Zahl der elektroakustischen Teilwandler (TW) n = 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 beträgt.

3. Elektroakustischen Filter nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Wandlersystem (WS) einen einzelnen Wandler (W) mit gleicher statischer Kapazität, gleicher elektroakustischer Kopplung der gewünschten Mode und n-facher elektroakustischer Kopplung der Plattenmode ersetzt.

4. Elektroakustischen Filter nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei jeder elektroakustische Teilwandler (TW) gleich viele Elektrodenfinger hat.

5. Elektroakustischen Filter nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei jeder elektroakustische Teilwandler (TW) die gleiche statische Kapazität hat.

6. Elektroakustischen Filter nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend ein induktives Element (IE), das in Serie oder parallel zu einem Wandlersystem (WS) geschaltet ist.

7. Elektroakustischen Filter nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Wandlersystem (WS) entweder
– in einem Signalpfad in Serie verschaltet und das induktive Element (IE) parallel zum Wandlersystem (WS) geschaltet oder
– in einem Parallelpfad verschaltet und das induktive Element (IE) in Serie zum Wandlersystem (WS) geschaltet ist.

8. Elektroakustischen Filter nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, wobei
– das induktive Element (IE) parallel zum Wandlersystem (WS) geschaltet ist und eine zusätzliche Nullstelle der Admittanz erzeugt oder
– das induktive Element (IE) in Serie zum Wandlersystem (WS) geschaltet ist und eine zusätzliche Polstelle der Admittanz erzeugt.

9. Elektroakustischen Filter nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, wobei das Wandlersystem (WS) ein Mehrtorresonator (MTW) mit zumindest einem akustischen Reflektor (R) zwischen zwei Teilwandlern (TW) ist.

10. Duplexer mit einem elektroakustischen Filter nach einem der vorherigen Ansprüche.

11. Verfahren zum Erstellen eines elektroakustischen Filters, umfassend die Schritte
– Analysieren der einzelnen Wandler (W) hinsichtlich der elektroakustischen Kopplungsstärke einer Plattenmode,
– Ersetzen des Wandlers (W) mit der höchsten elektroakustischen Kopplungsstärke der Plattenmode durch ein Wandlersystem (WS) mit zumindest zwei parallel geschalteten Teilwandlern (TW), wobei die elektroakustische Kopplungsstärke der Plattenmode des Wandlersystems (WS) auf die elektroakustische Kopplungsstärke der Plattenmode eines der Teilwandler (TW) beschränkt ist.

12. Verfahren zum Erstellen eines elektroakustischen Filters, umfassend die Schritte
– Analysieren der einzelnen Wandler (W, TW) hinsichtlich der elektroakustischen Kopplungsstärke einer Plattenmode,
– Hinzufügen einer Serien- oder Parallelinduktivität (IE) zu einem Wandler (W, TW), der nicht die höchste elektroakustische Kopplungsstärke einer Plattenmode hat.

Description:

Die Erfindung betrifft elektroakustische Filter mit verringerten Störungen durch Plattenmoden, Duplexer mit solchen Filtern und Verfahren zum Erstellen derart optimierter Filter.

Elektroakustische Filter eignen sich gut zur Verwendung als HF-Filter in modernen Kommunikationsgeräten und haben ein piezoelektrisches Material und Elektroden, die mit dem piezoelektrischen Material verbunden sind. Solche Filter umfassen Resonatoren, bei denen aufgrund des piezoelektrischen Effekts beim Anlegen eines HF-Signals an die Elektroden zwischen HF-Signalen und akustischen Wellen gewandelt wird. Dabei breiten sich akustische Wellen im piezoelektrischen Material oder an dessen Oberfläche aus.

Die räumlichen Abstände der Elektrodenstrukturen und die Schallgeschwindigkeit bestimmen im Wesentlichen die Arbeitsfrequenz der Wandler. Problematisch sind Temperaturänderungen, da sich dabei die Arbeitsfrequenz bestimmende Parameter (z. B. Abstände, Schallgeschwindigkeit) ändern können. Sind die Resonatoren in den Filtern beispielsweise zu Bandpassfiltern verschaltet, würde eine Temperaturänderung zu einem Verschieben der Mittenfrequenzen des Passbands führen. Da Spezifikationen strenge Vorschriften an die Performance eines Filters stellen, führen Temperaturänderungen leicht dazu, dass Spezifikationen nicht eingehalten würden.

Eine Möglichkeit zur Kompensation einer temperaturbedingten Frequenzendrift besteht in der Verwendung von sogenannten Temperatur-Kompensationsschichten, z. B. einer Siliziumdioxid-Schicht an der Oberfläche von SAW-Wandlern (SAW = Surface Acoustic Wave = akustische Oberflächenwelle).

Solche Temperatur-Kompensationsschichten verändern allerdings im Allgemeinen die Akustik der Wandler, sodass zusätzliche und unerwünschte elektroakustische Anregungen, z. B. Plattenmoden, in der Wandlersystem ausbreitungsfähig sind und das Einhalten von Spezifikationen ebenfalls erschwert ist. Plattenmoden sind akustische Moden, die sich entlang der Ausbreitungsrichtung der gewünschten akustischen Moden ausbreiten und im Allgemeinen Frequenzen oberhalb der Frequenzen der gewünschten Moden haben.

Durch Variation der Dicke der Temperatur-Kompensationsschicht können die Frequenzen der Plattenmoden in weniger kritische Bereiche verschoben werden. Allerdings nimmt der Bereich der weniger kritischen Frequenzen mit der Zunahme an zusätzlichen Funktionen eines Kommunikationsgeräts ab und eine Abweichung von optimalen Schichtdicken bedeutet eine Verschlechterung der Temperaturkompensation.

Auch durch lokale Variationen, z. B. der Fingerabstände von Elektrodenfingern bei SAW-Resonatoren, können die Frequenzen von Plattenmoden verschoben werden.

Eine mit dieser Pitch-Skalierung einhergehende Degradation der Bandbreite ist ebenfalls problematisch.

Die Verwendung von Bandsperren zur Unterdrückung unerwünschter Frequenzkomponenten ist z. B. aus dem US-Patent 8,125,300 bekannt.

Es besteht daher der Wunsch nach temperaturkompensierten elektroakustischen HF-Filtern, in denen Störungen durch Plattenmoden bei Aufrechterhaltung der übrigen elektroakustischen Eigenschaften der Filter verringert sind. Solche Filter sind notwendig, wenn ein Kommunikationsgerät mehrere Bänder, z. B. für LTE Carrier Aggregation, bedienen soll oder der Bandabstand zwischen einem Sende- und einem Empfangsband relativ groß ist.

Entsprechende elektroakustische Filter und Verfahren zum Erstellen elektroakustischer Filter sind den unabhängigen Ansprüchen zu entnehmen. Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen an.

Ein elektroakustisches Filter mit reduzierter Anregungsstärke von Plattenmoden umfasst ein Wandlersystem mit zwei oder mehr elektroakustischen Teilwandlern. In dem Wandlersystem ist eine gewünschte Mode ausbreitungsfähig. Die statischen Kapazitäten des Wandlersystems entsprechen der Summe der statischen Kapazitäten der Teilwandler. Jeder Teilwandler hat eine geringere elektroakustische Kopplung der gewünschten Mode als das Wandlersystem. Das Wandlersystem hat eine elektroakustische Kopplung einer Plattenmode, die der elektroakustischen Kopplung der Plattenmode eines Teilwandlers entspricht. Die elektroakustischen Teilwandler sind vorzugsweise parallel geschaltet.

Es wurde folgender überraschender Zusammenhang herausgefunden: Bei einer Aufteilung eines elektroakustischen Wandlers in Teilwandler, sodass die Anzahl der anregenden Elektrodenstrukturen (z. B. Elektrodenfinger bei SAW-Wandlern) eines Teilwandlers im Vergleich zum ursprünglichen Wandler reduziert ist, reduziert sich auch die maximale Anregungsstärke und die Stärke der elektroakustischen Kopplung. Gleichzeitig verbreitert sich das Anregungsmaximum proportional zum Grad der Aufteilung. Damit ist sowohl die Kopplung der gewünschten Mode als auch die Kopplung der Plattenmode entsprechend reduziert. Werden die elektroakustischen Teilwandler nun elektrisch so zusammengeschaltet, dass die Summe der anregenden Elektrodenstrukturen der Anzahl der Elektrodenstrukturen des ursprünglichen Wandlers entspricht und das Wandlersystem die gleiche statische Kapazität wie der ursprüngliche Wandler hat, so ist die elektroakustische Kopplung der gewünschten Mode wiederhergestellt. Gleichzeitig verbleibt die elektroakustische Kopplung der unerwünschten Plattenmode auf dem deutlich geringeren Niveau eines einzelnen Teilwandlers.

Bei praktisch unveränderten gewünschten elektroakustischen Eigenschaften ist die Anregungsstärke der unerwünschten Plattenmode damit deutlich reduziert.

Es ist möglich, dass die Zahl der elektroakustischen Teilwandler n = 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder mehr beträgt. Dabei gibt n den Aufteilungsgrad des Wandlersystems an und bestimmt den Faktor, um den die Kopplung der unerwünschten Plattenmode bei gleich bleibenden gewünschten akustischen Eigenschaften reduziert ist.

Es ist möglich und bevorzugt, dass die Aufteilung des Wandlers in die Teilwandler gleichmäßig erfolgt, d. h. die Teilwandler haben die gleiche Fläche, die gleiche Apertur und die gleiche Fingerlänge.

Es ist möglich, dass die Teilwandler SAW-Wandler oder GBAW-Wandler (GBAW = Guided Bulk Acoustic Wave = geführte akustische Volumenwelle) sind.

Es ist möglich, dass das Wandlersystem einen einzelnen Wandler ersetzt und das Wandlersystem die gleiche statische Kapazität wie der ersetzte Wandler aufweist. Ferner hat das Wandlersystem, das den einzelnen Wandler ersetzt, die gleiche elektroakustische Kopplung der gewünschten Mode wie der einzelne Wandler. Das Wandlersystem ersetzt allerdings einen einzelnen Wandler mit dem n-Fachen der elektroakustischen Kopplung der Plattenmode.

Es ist möglich, dass jeder elektroakustische Teilwandler gleich viele Elektrodenfinger hat.

Es ist möglich, dass jeder elektroakustische Teilwandler die gleiche statische Kapazität hat.

Ferner ist es möglich, dass das elektroakustische Filter ein induktives Element aufweist. Das induktive Element ist in Serie oder parallel zu dem Wandlersystem oder zu einem der Wandlersysteme, falls mehrere Wandlersysteme vorhanden sind, geschaltet.

Das Verschalten eines induktiven Elements mit einem Wandler oder einem Wandlersystem, das den Wandler ersetzt, kann zu einer zusätzlichen Nullstelle oder zu einer zusätzlichen Polstelle in der Admittanz (Leitfähigkeit) eines Wandlers führen. Insbesondere kann eine Reihenschaltung aus Wandler bzw. Wandlersystem und Induktivität eine zusätzliche Polstelle aufweisen. Eine Parallelschaltung aus Wandler bzw. Wandlersystem und Induktivität kann eine zusätzliche Nullstelle der Admittanz aufweisen.

Eine zusätzliche Nullstelle oder eine zusätzliche Polstelle gibt dem Entwickler eines HF-Filters die Möglichkeit an die Hand, Frequenzen im Bereich der Nullstelle bzw. der Polstelle gezielt zu unterdrücken. So ist es möglich, selbst bei Wandlern, die durch die oben genannten Wandlersysteme ersetzt sind, auftretende restliche Störungen durch Plattenmoden durch eine gezielte Platzierung einer Nullstelle oder einer Polstelle unschädlich zu machen.

Das elektroakustische Filter kann Grundglieder einer sogenannten Ladder-Type-Filterschaltung enthalten. Eine Ladder-Type-Filterschaltung hat Serienresonatoren, die in einem Signalpfad verschaltet sind, und Parallelresonatoren, die verschiedene Schaltungsknoten im Signalpfad mit Masse verschalten. Ein Grundglied einer Ladder-Type-Schaltung hat einen Serienresonator und einen Parallelresonator. Durch Hintereinanderschalten solcher Grundglieder lassen sich leicht Bandpassfilter oder Bandsperrfilter realisieren. Elektroakustische Resonatoren haben eine Resonanzfrequenz, bei der die Admittanz sehr hoch ist, und eine Anti-Resonanzfrequenz mit geringer Admittanz. Bei Bandpassfiltern sind die Serien- und Parallelresonatoren so abgestimmt, dass im Wesentlichen die Anti-Resonanzfrequenz des Parallelresonators mit der Resonanzfrequenz des Serienresonators übereinstimmt. Bei Bandsperrfiltern stimmt im Wesentlichen die Anti-Resonanzfrequenz des Serienfilters mit der Resonanzfrequenz des Parallelresonators überein.

Resonanzfrequenzen bilden somit im Wesentlichen Polstellen der Admittanz, während Anti-Resonanzfrequenzen frequenzmäßig Nullstellen der Admittanz realisieren.

Durch die Möglichkeit, zusätzliche Polstellen – insbesondere zu Parallelresonatoren – hinzuzufügen bzw. Nullstellen insbesondere zum Übertragungsverhalten von Serienresonatoren hinzuzufügen, können unerwünschte Moden, die deutlich oberhalb oder unterhalb der Frequenzen des Passbands oder des Sperrbands liegen, unterdrückt werden.

Es ist deshalb möglich, dass das Wandlersystem oder ein verbliebener Wandler in einem Signalpfad in Serie verschaltet ist und das induktive Element parallel zu diesem Wandlersystem oder Wandler geschaltet ist. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass das Wandlersystem oder ein Wandler in einem Parallelpfad verschaltet sind und das induktive Element in Serie zum Wandlersystem bzw. zum Wandler geschaltet ist.

Im ersten Fall wird durch das induktive Element eine zusätzliche Polstelle erhalten. Im zweiten Fall wird durch das induktive Element eine zusätzliche Nullstelle in der Admittanz erhalten.

Es ist also möglich, dass das induktive Element parallel zum Wandlersystem geschaltet ist und eine zusätzliche Nullstelle der Admittanz erzeugt und/oder dass das induktive Element in Serie zum Wandlersystem geschaltet ist und eine zusätzliche Polstelle der Admittanz erzeugt.

Es ist möglich, dass das Wandlersystem ein Mehrtor-Resonator mit zumindest einem akustischen Reflektor zwischen zwei Teilwandlern ist. Ein Mehrtor-Resonator ist dabei ein Multiport-Resonator mit zwischengeschalteten Reflektoren, um dem größeren Flächenbedarf des in Teilwandler aufgeteilten Wandlersystems entgegenzuwirken.

Die Reflektoren verringern die möglichen Abstände der Teilwandler, die sich ohne Reflektor akustisch stören würden.

Es ist möglich, dass ein oben beschriebenes elektroakustisches Filter Teil eines Duplexers, z. B. Teil eines Sendefilters oder Teil eines Empfangsfilters, ist.

Ferner hat sich gezeigt, dass nicht jeder elektroakustische Wandler eines HF-Filters gleichermaßen schädlich bezüglich der Anregung von Plattenmoden ist. Der prinzipielle Nachteil des vergrößerten Flächenbedarfs kann somit auf elektroakustische Wandler mit besonders großen Störbeiträgen beschränkt bleiben. Entsprechend umfasst ein Verfahren zum Erstellen eines elektroakustischen Filters die folgenden Schritte:

  • – Analysieren der einzelnen Wandler hinsichtlich der elektroakustischen Kopplungsstärke einer Plattenmode,
  • – Ersetzen des Wandlers mit der höchsten elektroakustischen Kopplungsstärke der Plattenmode durch ein Wandlersystem mit zumindest zwei parallel geschalteten Teilwandlern, wobei die elektroakustische Kopplungsstärke der Plattenmode des Wandlersystems auf die elektroakustische Kopplungsstärke der Plattenmode eines der Teilwandler beschränkt ist.

Ein alternatives Verfahren umfasst die Schritte:

  • – Analysieren der einzelnen Wandler hinsichtlich der elektroakustischen Kopplungsstärke einer Plattenmode,
  • – Hinzufügen einer Serien- oder Parallelinduktivität zu einem Wandler, der nicht die höchste elektroakustische Kopplungsstärke einer Plattenmode hat.

Üblicherweise wird man nicht versuchen mit einer Induktivität die Plattenmode des zugehörigen Wandlers zu unterdrücken. Hintergrund hierzu ist, dass die Admittanz eines Wandlers im Bereich der Plattenmode eine starke Änderung erfährt und das gewünschte Verhalten (Pol/Nullstelle) nicht stabil ist. Bevorzugt ist deshalb, einen anderen Wandler mit einer parallel oder in Reihe geschalteten Induktivität auszustatten und die Induktivität so zu wählen, dass die Polstelle (bei einem Wandler im Parallelzweig) bzw. die Nullstelle (bei einem Wandler im Signalpfad) so positioniert ist, dass die Plattenmode des kritischen Wandlers in der Filtertransferfunktion deutlich reduziert in Erscheinung tritt.

Die Möglichkeiten zum Verringern von Störungen durch Plattenmoden können miteinander kombiniert werden.

Die oben genannten Filter können Wandler mit Temperatur-Kompensationsschichten, z. B. aus Siliziumdioxid, aufweisen. Die Störungen, die durch die zusätzliche Temperatur-Kompensationsschicht verursacht würden, werden vermieden oder zumindest hinreichend stark abgeschwächt. Typische Anwendungsbereiche solcher Filter sind Mobilfunkfilter, Wireless-LAN-Anwendungen und GPS-Empfänger.

In SAW-Wandlern oder in GBAW-Wandlern sind periodisch aneinander angereihte, ineinandergreifende Elektrodenfinger auf einem Piezomaterial aufgebracht und jeweils abwechselnd mit einer von zwei Stromsammelschienen verschaltet.

Die unerwünschten Plattenmoden haben Frequenzkomponenten, die sich deutlich von den Mittenfrequenzen der Passbänder oder der Sperrbänder der Filter unterscheiden. Bei Frequenzen, die deutlich außerhalb dieser Frequenzbereiche der Filter liegen, wirkt ein elektroakustischer Wandler als kapazitives Element. der Wandler als kapazitives Element, verschaltet mit einer Induktivität, bildet einen Serienschwingkreis bzw. einen Parallelschwingkreis. Dessen Resonanzfrequenz bzw. Anti-Resonanzfrequenz resultiert in der Schaffung der zusätzlichen Nullstelle bzw. Polstelle.

Die überraschenden Verbesserungen der Admittanz von HF-Filtern wurden in guter Übereinstimmung zwischen Simulationen und physikalisch realisierten Versuchsaufbauten bestätigt.

Das elektroakustische Filter und seine Funktionsweisen und elektrischen Eigenschaften sowie Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der schematischen Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

1: eine Aufteilung eines Wandlers in ein Wandlersystem mit Teilwandlern,

2: das Aufteilen eines Wandlers in einen Mehrtor-Resonator,

3: die Parallelschaltung eines induktiven Elements mit einem Serienresonator,

4: die Parallelschaltung eines induktiven Elements mit einem Parallelresonator,

5: die Parallelschaltung eines induktiven Elements mit einem Serienresonator bei gleichzeitiger Serienschaltung eines Parallelresonators mit einem induktiven Element in einem Parallelpfad,

6: den Vergleich eines verbesserten elektroakustischen Filters mit reduzierter Anregungsstärke von Plattenmoden mit einem konventionellen Filter,

7: den Vergleich eines konventionellen Resonators mit einem Resonator, der parallel bzw. in Serie mit einem induktiven Element verschaltet ist,

8: den Vergleich von verbesserten elektroakustischen Filtern mit einem oder zwei induktiven Elementen gegenüber einem konventionellen elektroakustischen Filter.

1 zeigt ein Layout, bei dem ein Wandler W in eine Wandlersystem WS mit Teilwandlern TW aufgeteilt ist. Der Wandler W selbst ist Teil eines Filters, bei dem drei Wandler W nebeneinander angeordnet sind. Entsprechend hat das Filter drei Wandlersysteme WS mit jeweils neun Teilwandlern. Der Aufteilungsgrad des Wandlers in Teilwandler beträgt somit n = 9. Damit ist die Anregungsstärke einer Plattenmode im Wesentlichen auf ein Neuntel der Anregungsstärke des ursprünglichen Wandlers – bei gleich bleibenden übrigen gewünschten elektroakustischen Eigenschaften – reduziert.

2 zeigt eine beispielhafte Realisierung eines geteilten Wandlers als Multiport-Resonator. Der ursprüngliche Wandler wird in vier Teilwandler zerlegt.

Ein konventionelles akustisches Element besteht aus zwei Reflektoren und dem eigentlichen Wandler. Die Reflektoren begrenzen die akustische Welle auf den Bereich des Wandlers. Zwei konventionelle Wandler haben dann insgesamt vier Wandler.

Wird ein Wandler nach dem oben genannten aufgeteilt, so ergäben sich n Teilwandler und 2n Reflektoren. Nun können zwei nebeneinander gelegene Reflektoren durch einen einzelnen ersetzt werden, was Platz auf teurem piezoelektrischem Einkristall einspart. Zwischen zwei Teilwandlern ist somit nur noch ein einzelner Reflektor angeordnet. Um die Zahl der Reflektoren zu verringern und dadurch Platz zu sparen, können alle Teilwandler entsprechend linear angeordnet sein. Bei n Teilwandlern sind dann nicht mehr 2n sondern nur noch n + 1 Reflektoren notwendig.

3 zeigt ein Grundglied einer Ladder-Type-Filterschaltung eines HF-Filters F, bei dem ein Serienresonator SR im Signalpfad verschaltet ist. Ein Parallelresonator PR ist in einem Parallelpfad, der den Signalpfad mit Masse verschaltet, angeordnet. Je nachdem, wie die Resonanzfrequenz bzw. Anti-Resonanzfrequenz von Serienresonator SR und Parallelresonator PR aufeinander abgestimmt sind, bildet das Grundglied ein Bandpassfilter oder ein Bandsperrfilter. Ein induktives Element IE, eine Induktivität, z. B. eine als Metallisierung in einem Mehrlagensubstrat realisierte Spule oder eine SMD-Spule, ist parallel zum Serienresonator SR verschaltet und erzeugt eine zusätzliche Nullstelle der Admittanz.

4 zeigt die Möglichkeit, ein induktives Element IE in Serie zum Parallelresonator zwischen dem Signalpfad und Masse zu verschalten, um eine zusätzliche Polstelle der Admittanz zu erhalten.

5 zeigt die Möglichkeit, sowohl ein induktives Element IE parallel zu einem Serienresonator SR als auch ein induktives Element IE in Serie zu einem Parallelresonator PR zu verschalten, um sowohl eine zusätzliche Polstelle als auch eine zusätzliche Nullstelle der Admittanz zu erhalten.

6 zeigt die frequenzabhängige Transmission (Matrixelement S21) in einer logarithmischen Darstellung. Deutlich oberhalb des Passbands PB des Filters hat Kurve 1 eines konventionellen Bandpassfilters einen Bereich erhöhter Transmission, verursacht durch eine Plattenmode PM. Im Gegensatz dazu gibt Kurve 2 die Transmission eines analogen elektroakustischen Filters mit einem Wandlersystem, das einen kritischen Wandler ersetzt, an. Im Bereich der Plattenmode ist die Transmission deutlich verringert, sodass Spezifikationen für Frequenzbereiche deutlich außerhalb des Passbands leichter einzuhalten sind.

Der Verlauf der Admittanz im Bereich des Passbands wird durch das Ersetzen eines Wandlers durch das Wandlersystem praktisch nicht verändert.

7 zeigt die frequenzabhängige Admittanz eines konventionellen Resonators 1‘. Kurve 2‘ zeigt die Admittanz des gleichen Wandlers, bei dem eine Induktivität in Reihe geschaltet ist. Kurve 3 zeigt die Admittanz einer Parallelschaltung aus dem Resonator der Kurve 1‘ und einer Induktivität. Die Admittanz der Reihenschaltung aus Resonator und Induktivität hat eine zusätzliche Polstelle. Die Admittanz der Parallelschaltung aus Resonator und Induktivität hat eine zusätzliche Nullstelle.

8 zeigt die Auswirkung zusätzlicher induktiver Elemente in Bandpassfiltern. Während die Admittanzen der verschiedenen Filterkonfigurationen im Bereich des Passbands PB quasi unverändert sind und Kurve 1‘‘ die Admittanz eines Filters ohne zusätzliche Induktivitäten zeigt, zeigt Kurve 2‘‘ die Admittanz eines Filters, bei dem eine Induktivität parallel zum in Signalrichtung gesehen ersten Serienwandler verschaltet ist. Die zusätzliche Nullstelle wurde durch Auswahl des Induktivitätswerts so gelegt, dass sie in den Bereich der Plattenmoden der Parallelresonatoren bei etwa 2150 MHz fällt. Kurve 3‘‘ zeigt die Admittanz eines Filters, bei dem eine Induktivität in Serie zu einem Parallelwandler geschaltet ist. Der zusätzliche Pol ist in der Nähe der Plattenmoden der Serienwandler bei etwa 2250 MHz positioniert. Kurve 4‘ zeigt die Admittanz eines Filters, bei dem sowohl eine Induktivität in Serie zu einem Parallelwandler als auch eine Induktivität parallel zu einem Serienwandler geschaltet ist. Entsprechend können unerwünschte Plattenmoden in Parallelwandlern und Serienwandlern unterdrückt werden.

Das elektroakustische Filter, der Duplexer und die Verfahren zum Erstellen von Filtern sind nicht durch die beschriebenen Eigenschaften und Ausführungsbeispiele beschränkt. Filter mit zusätzlichen Schaltungselementen wie zusätzlichen Resonatoren oder zusätzlichen induktiven und kapazitiven Elementen werden ebenfalls umfasst.

Bezugszeichenliste

1, 1‘, 1‘‘
frequenzabhängige Admittanz
2, 2‘, 2‘‘
frequenzabhängige Admittanz
3, 3‘
frequenzabhängige Admittanz
4
frequenzabhängige Admittanz
AS
akustische Spur
F
HF-Filter
IE
induktives Element
MTW
Mehrtorwandler, Multiport-Resonator
PB
Passband
PM
Plattenmode
PR
Parallelresonator
R
Reflektor
S21
Matrixelement
SR
Serienresonator
TW
Teilwandler
W
Wandler
WS
Wandlersystem