[go: up one dir, main page]

WO2006092184A1 - Bandpassfilter - Google Patents

Bandpassfilter Download PDF

Info

Publication number
WO2006092184A1
WO2006092184A1 PCT/EP2006/000037 EP2006000037W WO2006092184A1 WO 2006092184 A1 WO2006092184 A1 WO 2006092184A1 EP 2006000037 W EP2006000037 W EP 2006000037W WO 2006092184 A1 WO2006092184 A1 WO 2006092184A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cell
cells
partial
track
bandpass filter
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/000037
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Bergmann
Original Assignee
Epcos Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Epcos Ag filed Critical Epcos Ag
Priority to JP2007557343A priority Critical patent/JP5108535B2/ja
Priority to US11/817,564 priority patent/US7800463B2/en
Publication of WO2006092184A1 publication Critical patent/WO2006092184A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H03H9/14502—Surface acoustic wave [SAW] transducers for a particular purpose
    • H03H9/14505—Unidirectional SAW transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H03H9/14544—Transducers of particular shape or position
    • H03H9/14547—Fan shaped; Tilted; Shifted; Slanted; Tapered; Arched; Stepped finger transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H03H9/14544—Transducers of particular shape or position
    • H03H9/14558—Slanted, tapered or fan shaped transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H03H9/14544—Transducers of particular shape or position
    • H03H9/14561—Arched, curved or ring shaped transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/46—Filters
    • H03H9/64—Filters using surface acoustic waves
    • H03H9/6406—Filters characterised by a particular frequency characteristic
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H03H9/14517—Means for weighting
    • H03H9/14526—Finger withdrawal

Definitions

  • a bandpass filter is disclosed, in particular a surface acoustic wave filter.
  • An object to be solved is to specify a broadband bandpass filter with a high edge steepness.
  • the acoustic behavior of a transducer can be characterized (locally in the longitudinal direction) by weighting functions (excitation function or reflection function).
  • the weighting functions depend on the longitudinal coordinate and describe the distribution of the excitation or reflection strength in the transducer.
  • the weighting functions of a transducer can be determined on the basis of the given electrical filter properties. From the calculated weighting function, one can infer the required connection sequence and configuration of the electrode fingers.
  • the electrical behavior of a filter is usually defined by a transfer function (frequency response of the magnitude and phase of the transmitted signal).
  • a transfer function frequency response of the magnitude and phase of the transmitted signal.
  • An important characteristic of the transfer function is the edge steepness at the edge of the passband.
  • a bandpass filter is specified whose sub-filters each have a passband.
  • the passbands different sub-filters have mutually different center frequencies.
  • the passband of the lowest frequency subfilter has a low frequency (left) edge that is steeper than its high frequency (right) edge.
  • the sub-filter with the highest center frequency has a passband whose high-frequency edge is steeper than its low-frequency edge.
  • the sub-filters are electrically connected to each other.
  • the filter is preferably a surface acoustic wave filter having at least one acoustic track.
  • an input converter and an output converter are arranged in a preferred variant.
  • the transducers each include comb-like interdigitated electrodes.
  • the transducers preferably each have two current bus bars, to which electrode fingers are connected.
  • the electrode fingers connected to different electrical potentials engage in one another.
  • This structure is arranged on a piezoelectric substrate and serves for the electro-acoustic conversion of a (high-frequency) electrical signal into an acoustic wave and vice versa.
  • a surface wave is excited by an electrical input signal. This wave is converted in the output transducer into an electrical output signal.
  • the acoustic track of a transducer is aligned along a longitudinal direction - longitudinal direction.
  • the longitudinal direction coincides with the wave propagation direction.
  • the acoustic track can be divided in partial tracks in the transverse direction. Each sub-track receives an imaginary ordinal number 1 ⁇ _ i ⁇ _ N according to their order. At least two of the Partial tracks have different phase weights from each other. These partial tracks are referred to here as a first and a second partial track.
  • Each sub-filter is preferably assigned its own acoustic sub-track.
  • the two transducers are each subdivided into subtransducers, which are each arranged in one of the subtracks.
  • a partial converter of the input converter and a partial converter of the output converter corresponding thereto are thus arranged in a partial track.
  • the acoustic track or the respective converter can be divided in the longitudinal direction into a number N of consecutive cells. Each cell receives an imaginary atomic number 1 £ j 5 N according to their order.
  • the cells typically have a length that is substantially equal to one wavelength at the center frequency of the filter or subtrack, or an integer multiple of that wavelength. In the description of the wave propagation, the length of time is also referred to as a running distance to be traversed by the wave.
  • SPUDT Single Phase Unidirectional Transducer.
  • the SPUDT cells each serve for a directed radiation of the acoustic wave in a preferred direction.
  • the directional radiation comes about through the constructive superposition of the excited and the reflected wave in one direction or destructive superposition of the excited and the reflected wave in the opposite direction.
  • a cell type is defined by the attachment sequence of electrode fingers of a cell.
  • a cell type is further defined by a sequence of narrow and wide electrode fingers.
  • Preferably, a plurality of cell types are provided in a transducer.
  • a partial lane may contain a plurality of cells of one cell type, which may be arranged next to one another or else in each case between cells of at least one further cell type.
  • partial tracks are each phase-weighted, d. H. they each have cells of different lengths. Phase weighting in a partial track is understood here when a wave having a wavelength corresponding to the center frequency experiences different phase rotations when passing through different cells of the partial track.
  • the phase weighting also effects a weighting of excitation and reflection, since the position of excitation and reflection centers deviates from a strictly periodic grid for cells of different lengths.
  • the electrode fingers of a conventional transducer are arranged on a periodic grid.
  • the converter is designed as a FAN converter.
  • a FAN converter usually has fan-shaped spread electrode fingers.
  • the periodicity of the electrode fingers in the transverse direction varies from partial track to partial track and thus also the center frequency of partial tracks. Each sub-track therefore corresponds to its own wavelength / center frequency.
  • the electrode fingers and the finger period are tapered and the wavelength associated therewith decreases.
  • the superimposition of transfer functions of the individual partial tracks leads to a broadband filter characteristic.
  • the bandwidth of the filter depends on the maximum difference between the frequency of the partial tracks.
  • the slope of the filter characteristic is determined in particular by the slope of the transfer function of the partial tracks with the lowest and the highest center frequency.
  • the slope steepness and / or the selection of a partial track in a FAN converter can be increased by a suitable phase weighting of individual cells within an acoustic partial track and in particular by different weighting functions of different partial tracks of an acoustic track.
  • the phase weighting can also be used to realize FAN filters with lower insertion loss.
  • Low insertion loss requires a high coupling factor of the substrate material. But these materials usually have a high temperature coefficient.
  • the phase weighting makes it possible to increase the edge steepness with an unchanged component length to such an extent that despite increased temperature drift, the specification can be maintained at this point and the insertion loss can be reduced by the larger coupling factor.
  • two similar cells may be scaled to each other in the longitudinal direction, whereby the geometry of one cell can be converted into that of the other by compression or elongation.
  • two similar cells have essentially identically constructed finger groups, but different distances between the terminal finger of the group and the finger of the next cell facing it.
  • the distribution ⁇ (x) of the phase rotation ⁇ achieved per cell in a partial track along the longitudinal direction x is preferably different for two different partial tracks.
  • the distribution ⁇ (x) of a partial track is preferably not symmetrical.
  • both converters are preferably phase-weighted as described above.
  • the transducer may be formed as a FAN transducer having a rectangular outline, wherein the absolute longitudinal length of all subtracks is substantially constant, but the length of the subtrack measured in wavelengths with a higher coincidence. tenfreguenz is greater than the wavelength measured length of the sub-track with a lower center frequency.
  • the transducer can be divided into partial transducers in the longitudinal direction. Several side by side in longitudinal direction, d. H. Partial transducers of a transducer arranged within one and the same acoustic track can be connected in series with one another. Such an interconnection is known in the art as a V-split. Here, a full-content reference is made to the document WO 97/10646.
  • a transducer may include, within an acoustic track, a parallel connection of a plurality of partial converters connected in series with one another.
  • the converter can be divided into part converters of different lengths, which are connected in series with one another.
  • the excitation can be set in a converter by the phase weighting of such a converter.
  • the bandpass filter may comprise FAN converters connected to a two-track reflector filter.
  • the FAN converter can be connected in particular to a Z-way filter.
  • the FAN converter can be connected in a variant to a multi-converter filter with a number n _> 3 converter, with input and output converters are arranged alternately.
  • the input transducers are connected in parallel with each other and connected to an input port.
  • the output converters are also connected in parallel with each other and connected to an output port.
  • the finger edges of a FAN converter are usually not parallel to each other.
  • the focus of a FAN converter becomes a point in which imaginary lines representing extensions of finger edges of the transducer intersect.
  • the bandpass filter may also include a plurality of in-track FAN converters having one and the same focus.
  • the bandpass filter may alternatively comprise a transducer arrangement of a plurality of FAN transducers arranged in a track, each transducer having its own focus and being different from the focus of another transducer.
  • the bandpass filter may include a plurality of the described transducers and, in addition, at least one further transducer.
  • the bandpass filter may include, in addition to a described FAN converter, at least one other converter which is not a FAN converter, i. H. having the parallel finger edges.
  • the bandpass filter may include at least one second transducer, wherein the first and the second transducer are arranged in an acoustic track and a metal structure (shielding beam) is provided between the first and the second transducer within the acoustic track.
  • a metal structure shielding beam
  • Such a metal structure is used for.
  • FIG. 1 is a fragmentary schematic plan view of a FAN converter with different phase-weighted partial tracks
  • Figure 2 shows the transfer function of the filter with a FAN converter according to Figure 1, which is contrasted with a transfer function of a known filter;
  • FIG. 3 shows admittance curves of the partial tracks as well as the admittance curve and the transfer function of a filter with conventional converters
  • FIG. 4 shows admittance curves of the partial tracks as well as the admittance curve and the transfer function of a filter with converters according to FIG. 1;
  • FIG. 5 shows the scaling of cells in a converter
  • FIG. 6 shows a sequence of cells having cells of different lengths with identical finger groups
  • Figure 7 shows a filter, each with an input and output transducer, which are designed as a FAN converter
  • FIG. 8 shows the scaling of cells in any two selected partial tracks of a converter
  • FIG. 1 is a fragmentary schematic illustration of a converter Wl to be used in the wideband filter, which has an acoustic track divided into ten partial tracks T1 to T1O in a transverse direction. In the acoustic track, a surface acoustic wave is excited.
  • the excitation of a cell can assume a normalized value E between -1 and 1.
  • the reflection of a cell can assume a normalized value R between -1 and 1.
  • a transducer is characterized by an excitation function E (x) and a reflection function R (x) where x is the longitudinal direction which preferably coincides with the wave propagation direction.
  • the transducer Wl is divided in the longitudinal direction into a number N cells, five cells of which are shown C 1 to C 5.
  • the partial tracks T1 to T1O have an identical sequence of cells.
  • the partial tracks T1 to T1O have different center frequencies, the partial track T1 having the highest and the partial track T1O the lowest center frequency.
  • the center frequency decreases with the higher ordinal number of the partial tracks.
  • Each subtrack is phase weighted, d. H. the successive cells are scaled in the range of this partial track with respect to the center frequency of the filter with different scaling factors.
  • the scaling factor F (Ti, Cj)> 1 corresponds to an elongation of the respective cell with atomic number j in the region of the partial track with atomic number i compared to a reference cell whose center frequency coincides with the center frequency of the filter.
  • the scaling factor F (Ti, Cj) ⁇ 1 corresponds to a cell compressed with respect to the reference cell.
  • the cells within a subtrack are scaled with different scaling factors, ie the cells have different cell lengths from each other.
  • the first cell Cl is stretched the most and the second cell C2 is compressed the most.
  • the first cell Cl is stretched the most and the third cell C3 is compressed the most.
  • the fourth cell C4 is stretched the most and the fifth cell C5 is compressed the most.
  • FIG. 2 shows a transfer function 1 (scattering parameter
  • phase weighting in comparison to the transfer function 2 (scattering parameter
  • the pass band of the former filter has a higher slope at the same bandwidth.
  • the new degrees of freedom made possible by the phase weighting can also be exploited to improve the selection.
  • the filter with conventional transducers and the filter with the phase-weighted transducers apart from the phase weighting of the subtracks otherwise have the same parameters as the transducer length, the aperture, the layer thickness of the electrode fingers, the sequence of SPUDT cells and the center frequency.
  • FIG. 3 shows admittance curves 41, 42, 43 (transmission average value IY 2 i I) of individual partial tracks of the filter with conventional transducers, as well as the transfer function 2 (] S 21 1) and the admittance curve 20 (
  • the left-hand scale in FIGS. 3, 4 shows the values of the amplitude of admittance curves Y 2 i
  • the admittance curves 41, 42, 43 each have substantially the same steep left and right flanks and are approximately symmetrical with respect to the center frequency of the respective passband.
  • FIG. 4 shows admittance curves 31, 32, 33, 310 (transmission master value Y 2 i) of individual partial tracks T 1 to T 10 of the filter with the converter according to an embodiment shown schematically in detail in FIG. 1 and its transfer function 1 (
  • the curve 31 corresponds to the partial track T10
  • the curve 310 corresponds to the partial track Tl.
  • the admittance curves 31, 310 of the sub-track with the lowest or highest center frequency are asymmetrical with respect to the center frequency of the respective sub-track.
  • the admittance curve 31 of the sub-track with the lowest center frequency has a particularly steep left plank, which determines the steepness of the left flank of the filter.
  • the admittance curve 310 of the sub-track with the highest center frequency has a particularly steep right flank, which determines the steepness of the right flank of the filter. The steepness of each steeper flank was achieved by a corresponding phase weighting of the subtrack at the expense of the other flank.
  • the partial tracks whose center frequencies are not far from the center frequency of the filter are designed such that their transfer functions (Admittanzkurven) are substantially symmetrical.
  • FIG. 5 and 6 each show a schematic detail of a transducer with an acoustic track which is divided in the longitudinal direction into cells Z1, Z2, Z1 ', Z3 ", Z2", Z1'.
  • the description of the acoustic track shown in these figures applies each to the partial tracks of a FAN converter.
  • the cells Z1 and Z2 are designed differently, but adapted to the same frequency - the center frequency of the acoustic track.
  • the cells Z1, Z2 and Z3 are phase-weighted cells.
  • the cells Z 1 and Z 1 "of a first cell type are similar in the geometrical sense and can be converted into one another by a corresponding scaling in the longitudinal direction Cell Zl, measured from the left edge of the first finger 101 of this cell to the left edge of the first finger 102 of the subsequent cell Z2, differs from the length Ll 'of the scaled cell Zl', whereby the acoustic wave passes through the two cells covers different running distances and therefore also experiences different phase rotations. In this way you can adjust the initial phase, with which the wave arrives at the beginning of the next cell (Z2 or Z3), appropriately.
  • the Zl " which also belongs to the first cell type, is not scaled with respect to cell Z1.
  • the cells Z2 and Z2 ' are the cells of a second cell type and, like the cells of the first cell type, are scaled to each other, the degree of scaling for different cell types being the same or different.
  • the cells Z1 and Z1 ' are both reflective and stimulating.
  • the cells Z2 and Z2 ' act neither stimulating nor reflective.
  • the cells Z1 and Z1 'of the first cell type have identically constructed electrode finger groups FG1 in this variant.
  • the different cell lengths in the functional cells of the same cell type are achieved in that the distance L between the last finger 110 of the finger group FG1 of the corresponding function cell Z1 and the first finger 111 of the next cell Z2 from the distance L 'between the last finger 110' of the Finger group FGl the modified functional cell Zl "and the first finger 111" of the cell Z3 different.
  • the cells Z2 and Z2 of the second cell type each have identically constructed electrode finger groups FG2
  • the cell Z2 is modified in comparison to the cell Z2 as just described.
  • FIG. 7 shows, in a schematic plan view, a filter with an input converter and an output converter Wl, W2, each of which is designed as a FAN converter, for example as a converter according to FIG.
  • the acoustic wave generated in the input transducer Wl is preferably emitted by a correspondingly selected arrangement of SPUDT cells of this converter in the direction of the output transducer W2.
  • the distribution of excitation and reflection centers from partial track to partial track (related to the center frequency and thus to the wavelength of the respective partial track) is the same.
  • the finger sequence of a partial track can be converted into the finger sequence of another partial track of the same FAN converter by a similarity transformation such as compression or elongation in the longitudinal direction.
  • the successive cells in a subtrack have, in a known FAN converter, a length which results in the same phase rotation of the wave as it passes through each cell.
  • the distribution of excitation and reflection centers from partial track to partial track is set differently in a FAN converter.
  • the cell sequence is preferably the same from partial track to partial track, the cells following one another in a partial track have different lengths from one another.
  • the partial tracks preferably have mutually different phase weights, wherein in particular the partial tracks with the lowest and highest center frequencies are weighted differently than the remaining partial tracks.
  • the transducers W1 and W2 may have mutually different lengths or number of cells in the acoustic track.
  • the phase weighting of the corresponding partial tracks is preferably different in the two transducers. In optimizing transducer geometry, the length of each cell in each subtrack is optimized independently of other cells in the same subtrack.
  • the filter described here meets high demands on bandwidth, slope and selection.
  • the filter is not limited to illustrated embodiments. Besides cell types shown in FIG. 1, other cell types are also conceivable. Preferably, these are cell types classified as SPUDT cells.
  • the finger edges of a FAM converter usually deviate from the transverse direction, that is not perpendicular to the wave propagation direction.
  • An acoustic track can basically be divided into any number of partial tracks. Useful is a division in which can be assumed within a partial track that finger edges are essentially in a transverse direction.
  • Finger edges of a partial track may in a variant run perpendicular to the wave propagation direction, wherein the electrode fingers have at the transition between the partial tracks stages.
  • the partial tracks with the lowest and the highest center frequency are arranged terminally in the converter.
  • the converter can also have such curved electrode fingers that the partial track with the highest center frequency is arranged centrally in the converter. It is envisaged that in the FAN converter, in addition to the described phase weighting, the sequence of narrow and wide fingers can be changed from partial track to partial track.
  • a converter W1 with two arbitrarily selected partial tracks Ti and T (i + x) is shown schematically.
  • Ti is a first partial lane and T (i + x) is a second partial lane in the sense of this document.
  • the indices i and (i + x) refer to the ordinal number of the subtrack.
  • Cj and C (j + 1) are cells of atomic number j and (j + 1).
  • the cell Cj arranged in the partial track T (i + x) and the cell Cj having the same ordinal number and corresponding thereto in the partial track Ti preferably belong to the same cell type. This also applies to the corresponding cells C (j + 1) with the ordinal number (j + 1), wherein the cells Cj and C (j + 1) in one variant belong to different cell types and in a further variant to the same cell type.
  • the cell Cj arranged in the partial track T (i + x) has a length L1 and the cell Cj having the same ordinal number and corresponding thereto, arranged in the partial track Ti, has a length L1 '.
  • the cell C (j + 1) arranged in the partial track T (i + x) has a length L2 and the corresponding cell C (j + 1) having the same ordinal number arranged in the partial track Ti has a length L2 '.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bandpassfilter, umfassend mehrere Teilfilter, die jeweils einen Durchlassbereich aufweisen, wobei Durchlassbereiche verschiedener Teilfilter voneinander unterschiedliche Mittenfrequenzen aufweisen. Das Teilfilter mit der niedrigsten Mittenfrequenz weist einen Durchlassbereich auf, dessen linke Flanke steiler ist als seine rechte Flanke, und das Teilfilter mit der höchsten Mittenfrequenz weist einen Durchlassbereich auf, dessen rechte Flanke steiler ist als seine linke Flanke.

Description

Beschreibung
Bandpassfilter
Es wird angegeben ein Bandpassfilter, insbesondere ein mit akustischen Oberflächenwellen arbeitendes Filter.
Aus der Druckschrift DE 3838923 Al ist ein breitbandiges Filter mit einem als FAN-Wandler ausgebildeten Ein- und Ausgangswandler bekannt . Weitere Filter mit FAN-Wandlern sind aus Druckschriften EP 0850510 Bl und US 5289073 bekannt.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein breitbandiges Bandpassfilter mit einer hohen Flankensteilheit anzugeben.
Das akustische Verhalten eines Wandlers kann (lokal in longitu- dinaler Richtung) durch Wichtungsfunktionen (Anregungsfunktion bzw. Reflexionsfunktion) charakterisiert werden. Die Wichtungsfunktionen hängen von der longitudinalen Koordinate ab und beschreiben die Verteilung der Anregungs- bzw. Reflexionsstärke im Wandler. Die Wichtungsfunktionen eines Wandlers können aufgrund der vorgegebenen elektrischen Filtereigenschaften bestimmt werden. Aus der errechneten Wichtungsfunktion kann man auf die erforderliche Anschlussfolge und Ausgestaltung der Elektrodenfinger schließen.
Das elektrische Verhalten eines Filters wird in der Regel durch eine Übertragungsfunktion (Frequenzgang des Betrags und der Phase des übertragenen Signals) definiert. Eine wichtige Charakteristik der Übertragungsfunktion ist die Flankensteilheit am Rande des Durchlassbereichs.
Es wird ein Bandpassfilter angegeben, dessen Teilfilter jeweils einen Durchlassbereich aufweisen. Die Durchlassbereiche ver- schiedener Teilfilter weisen voneinander unterschiedliche Mittenfrequenzen auf. Der Durchlassbereich des Teilfilters mit der niedrigsten Mittenfrequenz hat eine niederfrequente (linke) Flanke, die steiler ist als seine hochfrequente (rechte) Flanke. Das Teilfilter mit der höchsten Mittenfrequenz weist einen Durchlassbereich auf, dessen hochfrequente Flanke steiler ist als seine niederfrequente Flanke.
Die Teilfilter sind elektrisch miteinander verbunden.
Das Filter ist vorzugsweise ein mit akustischen Oberflächenwellen arbeitendes Filter, das mindestens eine akustische Spur aufweist. In einer akustischen Spur ist in einer bevorzugten Variante ein Eingangswandler und ein Ausgangswandler angeordnet . Die Wandler umfassen jeweils kammartige, ineinander greifende Elektroden. Die Wandler weisen vorzugsweise jeweils zwei Stromsammei - schienen auf, an die Elektrodenfinger angeschlossen sind. Die mit verschiedenen elektrischen ■ Potentialen verbundenen Elektrodenfinger greifen ineinander. Diese Struktur ist auf einem piezoelektrischen Substrat angeordnet und dient zur elektroakusti- schen Umwandlung eines (hochfrequenten) elektrischen Signals in eine akustische Welle und umgekehrt. Im Eingangswandler wird eine Oberflächenwelle durch ein elektrisches Eingangssignal angeregt. Diese Welle wird im Ausgangswandler in ein elektrisches Ausgangssignal umgewandelt.
Die akustische Spur eines Wandlers ist entlang einer longitudi- nalen Richtung - Längsrichtung - ausgerichtet. In einer bevorzugten Ausführung stimmt die Längsrichtung mit Wellenausbreitungsrichtung überein.
Die akustische Spur kann in transversaler Richtung in Teilspuren aufgeteilt sein. Jede Teilspur erhält eine gedachte Ordnungszahl 1 <_ i <_ N entsprechend ihrer Reihenfolge. Mindestens zwei der Teilspuren weisen voneinander unterschiedliche Phasenwichtungen auf. Diese Teilspuren werden hier als eine erste und eine zweite Teilspur bezeichnet.
Jedem Teilfilter ist vorzugsweise eine eigene akustische Teilspur zugewiesen. Die beiden Wandler sind in dieser Variante jeweils in Teilwandler unterteilt, die jeweils in einer der Teilspuren angeordnet sind. In einer Teilspur ist somit ein Teil- wandler des Eingangswandlers und ein diesem entsprechender Teil- wandler des Ausgangswandlers angeordnet .
Die akustische Spur bzw. der jeweilige Wandler kann in longitu- dinaler Richtung in eine Anzahl N aufeinander folgender Zellen aufgeteilt sein. Jede Zelle erhält eine gedachte Ordnungszahl 1 £ j 5 N entsprechend ihrer Reihenfolge. Die Zellen haben in der Regel eine Länge, die im Wesentlichen einer Wellenlänge bei der Mittenfrequenz des Filters oder der Teilspur oder einem ganzzahligen Vielfachen dieser Wellenlänge gleich ist. Die ZeIl- länge wird bei der Beschreibung der Wellenausbreitung auch als eine von der Welle zu durchlaufende Laufstrecke bezeichnet.
Die Zellen können insbesondere aus der Klasse von SPUDT-Zellen ausgewählt sein (SPUDT = Single Phase Unidirectional Transdu- cer) . Die SPUDT-Zellen dienen jeweils zu einer gerichteten Abstrahlung der akustischen Welle in eine Vorzugsrichtung. Die gerichtete Abstrahlung kommt durch die konstruktive Überlagerung der angeregten und der reflektierten Welle in eine Richtung bzw. destruktive Überlagerung der angeregten und der reflektierten Welle in die entgegengesetzte Richtung zustande.
Ein Zelltyp ist durch die Anschlussfolge von Elektrodenfingern einer Zelle definiert. Ein Zelltyp ist des weiteren durch eine Abfolge von schmalen und breiten Elektrodenfingern definiert . Vorzugsweise sind in einem Wandler mehrere Zelltypen vorgesehen. Eine Teilspur kann mehrere Zellen eines Zelltyps enthalten, die nebeneinander oder auch jeweils zwischen Zellen mindestens eines weiteren Zelltyps angeordnet sein können.
Beim Durchlaufen einer Zelle erfährt eine Welle eine Phasendrehung, welche der auf die Wellenlänge normierten Zelllänge proportional ist. In einer vorteilhaften Variante sind Teilspuren jeweils phasengewichtet , d. h. sie weisen jeweils unterschiedlich lange Zellen auf. Als Phasenwichtung in einer Teilspur wird hier verstanden, wenn eine Welle mit einer der Mittenfrequenz entsprechenden Wellenlänge beim Durchlaufen von verschiedenen Zellen der Teilspur voneinander unterschiedliche Phasendrehungen erfährt .
Durch die Phasenwichtung erfolgt auch eine Wichtung von Anregung und Reflexion, da die Lage von Anregungs- und Reflexionszentren bei unterschiedlich langen Zellen von einem streng periodischen Raster nun abweicht .
Die Elektrodenfinger eines herkömmlichen Wandlers sind auf einem periodischen Raster angeordnet . In einer vorteilhaften Variante ist der Wandler als FAN-Wandler ausgebildet. Ein FAN-Wandler weist meist fächerförmig aufgespreizte Elektrodenfinger auf. Bei einem FAN-Wandler variiert die Periodizität der Elektrodenfinger in transversaler Richtung von Teilspur zu Teilspur und damit auch die Mittenfrequenz von Teilspuren. Jeder Teilspur entspricht daher eine eigene Wellenlänge/Mittenfrequenz. In einer transversalen Richtung verjüngen sich die Ξlektrodenfinger und die Fingerperiode, und die damit verbundene Wellenlänge nimmt ab.
Die Überlagerung von Übertragungsfunktionen der einzelnen Teilspuren führt zu einer breitbandigen Filtercharakteristik. Die Bandbreite des Filters hängt vom maximalen Unterschied der Mit- tenfrequenzen der Teilspuren ab. Die Flankensteilheit der Filtercharakteristik ist insbesondere durch die Flankensteilheit der Übertragungsfunktion der Teilspuren mit der niedrigsten und der höchsten Mittenfrequenz bestimmt. Die Flankensteilheit und/oder die Selektion einer Teilspur in einem FAN-Wandler kann durch eine geeignete Phasenwichtung einzelner Zellen innerhalb einer akustischen Teilspur und insbesondere durch unterschiedliche Wichtungsfunktionen verschiedener Teilspuren einer akustischen Spur erhöht werden.
Bei bekannten Filtern mit FAN-Wandlern wurde eine höhere Flankensteilheit des Durchlassbereichs üblicherweise durch die Verlängerung von FAN-Wandlern erzielt. Durch die hier beschriebene Phasenwichtung konnte ein Bandpassfilter mit einer hohen Flankensteilheit schon mit einer geringeren Wandlerlänge erhalten werden .
Durch die Phasenwichtung können sich bei bestimmten Frequenzen miteinander überlagernde Teilsignale von verschiedenen Teilspuren auslöschen. Dadurch kann auch die Selektion des Filters in besonders kritischen Bereichen unerwünschter Maxima gezielt verbessert werden. Dies betrifft insbesondere nahe Sperrbereiche.
Die Phasenwichtung kann auch genutzt werden, FAN-Filter geringerer Einfügedämpfung zu realisieren. Eine geringe Einfügedämpfung verlangt nach einem hohen Kopplungsfaktor des Substratmaterials . Diese Materialien haben aber meist einen hohen Temperaturkoeffizienten. Die Phasenwichtung erlaubt es, bei unveränderter Bauteillänge die Flankensteilheit soweit zu erhöhen, dass trotz erhöhter Temperaturdrift die Spezifikation in diesem Punkt eingehalten und die Ξinfügedämpfung durch den größeren Kopplungs- faktor verringert werden kann. In einer Variante können zwei gleichartige Zellen einander gegenüber in longitudinaler Richtung skaliert sein, wobei die Geometrie einer Zelle in die der anderen durch Stauchung oder Dehnung überführt werden kann. In einer weiteren Variante weisen zwei gleichartige Zellen im Wesentlichen gleich aufgebaute Fingergruppen auf, aber voneinander unterschiedliche Abstände zwischen dem endständigen Finger der Gruppe und dem ihn zugewandten Finger der nächsten Zelle.
Eine „normale" Zelle weist eine Länge auf, so dass eine Welle mit einer der Mittenfrequenz der Teilspur entsprechenden Wellenlänge beim Durchlaufen dieser Zelle eine Phasendrehung φ = 2πn erfährt . Wenn diese Welle beim Durchlaufen einer Zelle eine geringere Phasendrehung φλ = 2πn - Δφ < φ erfährt, wobei 0 < Δφ < π/2, wird diese Zelle als gestaucht bezeichnet. Wenn diese Welle beim Durchlaufen einer Zelle eine größere Phasendrehung φ* = 2πn + Δφ > φ erfährt, wobei 0 < Δφ < π/2, wird diese Zelle als gedehnt bezeichnet .
Die Verteilung φ(x) der pro Zelle erreichten Phasendrehung φ in einer Teilspur entlang der longitudinalen Richtung x ist bei zwei verschiedenen Teilspuren vorzugsweise unterschiedlich. Die Verteilung φ (x) einer Teilspur ist vorzugsweise nicht symmetrisch.
In einem Filter mit einem Ein- und Ausgangswandler sind vorzugsweise beide Wandler wie oben beschrieben phasengewichtet .
Der Wandler kann als ein FAN-Wandler mit einem rechteckigen Grundriss ausgebildet sein, wobei die absolute longitudinale Länge aller Teilspuren im Wesentlichen konstant ist, aber die in Wellenlängen gemessene Länge der Teilspur mit einer höheren Mit- tenfreguenz größer ist als die in Wellenlängen gemessene Länge der Teilspur mit einer niedrigeren Mittenfrequenz.
Der Wandler kann in longitudinaler Richtung in Teilwandler aufgeteilt sein. Mehrere in longitudinaler Richtung nebeneinander, d. h. innerhalb einer und derselben akustischen Spur angeordnete Teilwandler eines Wandlers können seriell miteinander verschaltet sein. Eine solche Verschaltung ist in der Fachwelt als V- Split bekannt. Hierbei wird ein vollinhaltlicher Bezug auf die Druckschrift WO 97/10646 genommen.
Ein Wandler kann innerhalb einer akustischen Spur eine Parallelschaltung mehrerer seriell miteinander verschalteter Teilwandler umfassen.
Der Wandler kann in unterschiedlich lange Teilwandler aufgeteilt sein, die seriell miteinander verschaltet sind. Die Anregung kann in einem Wandler durch die Phasenwichtung eines solchen Wandlers eingestellt sein.
Ferner kann das Bandpassfilter zu einem zweispurigen Reflektorfilter verschaltete FAN-Wandler umfassen. Die FAN-Wandler können insbesondere zu einem Z-Weg-Filter verschaltet sein.
Die FAN-Wandler können in einer Variante zu einem Mehr-Wandler- Filter mit einer Anzahl n _> 3 Wandler verschaltet sein, wobei Ein- und Ausgangswandler abwechselnd angeordnet sind. Die Eingangswandler sind dabei untereinander parallel geschaltet und an ein Eingangstor angeschlossen. Die Ausgangswandler sind auch untereinander parallel geschaltet und an ein Ausgangstor angeschlossen.
Die Fingerkanten eines FAN-Wandlers sind in der Regel nicht parallel zueinander. Als Focus eines FAN-Wandlers wird ein Punkt bezeichnet, an dem gedachte Linien, die Verlängerung von Fingerkanten des Wandlers darstellen, sich kreuzen.
Das Bandpassfilter kann auch mehrere in einer Spur angeordnete FAN-Wandler enthalten, die einen und denselben Focus aufweisen. Das Bandpassfilter kann alternativ eine Wandleranordnung aus mehreren in einer Spur angeordneten FAN-Wandler umfassen, wobei jeder Wandler seinen eigenen Focus aufweist und vom Focus eines anderen Wandlers unterschiedlich ist.
Das Bandpassfilter kann mehrere der beschriebenen Wandler und darüber hinaus mindestens einen weiteren Wandler enthalten.
Das Bandpassfilter kann neben einem beschriebenen FAN-Wandler mindesten einen weiteren Wandler enthalten, der kein FAN-Wandler ist, d. h. der parallele Fingerkanten aufweist.
Das Bandpassfilter kann neben mindestens einem beschriebenen ersten Wandler mindesten einen zweiten Wandler enthalten, wobei der erste und der zweite Wandler in einer akustischen Spur angeordnet sind und zwischen dem ersten und dem zweiten Wandler innerhalb der akustischen Spur eine Metallstruktur (Abschirmbalken) vorgesehen ist. Eine solche Metallstruktur dient z. B. zur Abschirmung von elektromagnetischem Übersprechen und zur Angleichung der unterschiedlichen Signallaufzeiten in den einzelnen Teilspuren, in die die akustische Spur aufgeteilt ist.
Im folgenden wird das Filter anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen anhand schematischer und nicht maßstabsgetreuer Darstellungen verschiedene Ausführungsbeispiele. Gleiche oder gleich wirkende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Es zeigen Figur 1 ausschnittsweise in schematischer Draufsicht einen FAN- Wandler mit unterschiedlich phasengewichteten Teilspuren;
Figur 2 Übertragungsfunktion des Filters mit einem FAN-Wandler gemäß Figur 1, die einer Übertragungsfunktion eines bekannten Filters gegenübergestellt ist;
Figur 3 Admittanzkurven der Teilspuren sowie die Admittanzkurve und die Übertragungsfunktion eines Filters mit herkömmlichen Wandlern;
Figur 4 Admittanzkurven der Teilspuren sowie die Admittanzkurve und die Übertragungsfunktion eines Filters mit Wandlern gemäß Figur 1;
Figur 5 die Skalierung von Zellen in einem Wandler;
Figur 6 eine Abfolge von Zellen, aufweisend unterschiedlich lange Zellen mit identischen Fingergruppen;
Figur 7 ein Filter mit je einem Ein- und Ausgangswandler, die als FAN-Wandler ausgebildet sind;
Figur 8 die Skalierung von Zellen in zwei beliebig ausgewählten Teilspuren eines Wandlers;
In Figur 1 ist ausschnittsweise schematisch ein im breitbandigen Filter einzusetzender Wandler Wl gezeigt, der eine in transversaler Richtung in zehn Teilspuren Tl bis TlO aufgeteilte akustische Spur aufweist. In der akustischen Spur wird eine akustische Oberflächenwelle angeregt.
Die Anregung einer Zelle kann einen normierten Wert E zwischen -1 und 1 annehmen. Die Reflexion einer Zelle kann einen normierten Wert R zwischen -1 und 1 annehmen. Ein Wandler wird durch eine Anregungsfunktion E (x) und eine Reflexionsfunktion R(x) charakterisiert, wobei x die longitudinale Richtung ist, die vorzugsweise mit Wellenausbreitungsrichtung übereinstimmt.
Der Wandler Wl ist in longitudinaler Richtung in eine Anzahl N Zellen aufgeteilt, von denen fünf Zellen Cl bis C5 gezeigt sind. Die Zellen Cl, C2 und C4 gehören dem ersten Zelltyp mit E = 1, R = 1 und die Zellen C3 und C5 dem zweiten Zelltyp mit E = 1, R = 0 an.
Die Teilspuren Tl bis TlO weisen eine identische Abfolge von Zellen auf. Die Teilspuren Tl bis TlO weisen unterschiedliche Mittenfrequenzen auf, wobei die Teilspur Tl die höchste und die Teilspur TlO die niedrigste Mittenfrequenz aufweist. Die Mittenfrequenz nimmt mit der höheren Ordnungszahl der Teilspuren ab.
Jede Teilspur ist phasengewichtet , d. h. die aufeinander folgenden Zellen sind im Bereich dieser Teilspur gegenüber der Mittenfrequenz des Filters mit unterschiedlichen Skalierungsfaktoren skaliert. Die Wichtungsfunktion F(Cj) einer Teilspur, j = 1 bis N, stellt eine Funktion des Skalierungsfaktors F in Abhängigkeit von der Zelle Cl bis CN dar.
Die Teilspuren Tl bis TlO des Wandlers Wl sind mit unterschiedlichen Wichtungsfunktionen F(Ti, Cj) gewichtet, wobei i = 1 bis M die Ordnungszahl der Teilspur mit M der Anzahl der Teilspuren ist. In Figur 1 ist M = 10.
In der unten aufgeführten Tabelle ist die Wichtungsfunktion F(Ti, Cj) für 5 Zellen des in 10 Teilspuren aufgeteilten Wandlers gemäß Figur 1 gezeigt.
Tabelle: Skalierungsfaktoren F(Ti, Cj) für die Länge der Zellen Cl bis C5 in den Teilspuren Tl bis TlO. Die Werte sind bezogen auf die Länge einer Referenzzelle, die der Mittenfrequenz f0 = 594 MHz des Filters entspricht.
Figure imgf000013_0001
Der Skalierungsfaktor F(Ti, Cj) > 1 entspricht einer Dehnung der jeweiligen Zelle mit Ordnungszahl j im Bereich der Teilspur mit Ordnungszahl i gegenüber einer Referenzzelle, deren Mittenfrequenz mit der Mittenfrequenz des Filters übereinstimmt . Der Skalierungsfaktor F(Ti, Cj) < 1 entspricht einer gegenüber der Referenzzelle gestauchten Zelle.
Die Zellen innerhalb einer Teilspur sind mit unterschiedlichem Skalierungsfaktor skaliert, d. h. die Zellen weisen voneinander unterschiedliche Zelllängen auf. Beispielsweise ist in der ersten Teilspur Tl die erste Zelle Cl am stärksten gedehnt und die zweite Zelle C2 am stärksten gestaucht. In der sechsten Teilspur T6 ist die erste Zelle Cl am stärksten gedehnt und die dritte Zelle C3 am stärksten gestaucht. In der zehnten Teilspur TlO ist die vierte Zelle C4 am stärksten gedehnt und die fünfte Zelle C5 am stärksten gestaucht . Figur 2 zeigt eine Übertragungsfunktion 1 (Streuparameter |s2i|) des Filters mit dem phasengewichteten Wandler gemäß Figur 1 im Vergleich zu der Übertragungsfunktion 2 (Streuparameter |s2i|) eines Filters mit der gleichen Mittenfrequenz, dessen Wandler allerdings nicht phasengewichtet sind. Der Durchlassbereich des ersteren Filters weist bei der gleichen Bandbreite eine höhere Flankensteilheit auf. Die durch die Phasenwichtung ermöglichte neue Freiheitsgrade können auch zur Verbesserung der Selektion ausgenutzt werden.
Das Filter mit herkömmlichen Wandlern und das Filter mit den phasengewichteten Wandlern weisen bis auf die Phasenwichtung der Teilspuren ansonsten die gleichen Parameter wie die Wandlerlänge, die Apertur, die Schichtdicke der Elektrodenfinger, die Abfolge von SPUDT-Zellen und die Mittenfrequenz auf.
In Figur 3 sind Admittanzkurven 41, 42, 43 (ÜbertragungsIeitwert I Y2i I ) einzelner Teilspuren des Filters mit herkömmlichen Wandlern sowie die Übertragungsfunktion 2 ( ] S211 ) und die Admittanz- kurve 20 (|Y2i|) dieses Filters gezeigt. Die linke Skala zeigt in Figuren 3, 4 die Werte der Amplitude von Admittanzkurven | Y2i | und die rechte Skala die Werte der Amplitude von |s2i| bei elektrischer Anpassung.
Die Admittanzkurven 41, 42, 43 weisen jeweils im Wesentlichen eine gleich steile linke und rechte Flanke auf und sind bezogen auf die Mittenfrequenz des jeweiligen Durchlassbereichs annähernd symmetrisch.
In Figur 4 sind Admittanzkurven 31, 32, 33, 310 (Übertragungs- leitwert Y2i) einzelner Teilspuren Tl bis TlO des Filters mit dem Wandler gemäß einer in Figur 1 schematisch ausschnittsweise gezeigten Ausführungsform sowie seine Übertragungsfunktion 1 (|S21|) und die Admittanzkurve 10 ( | Y2i I ) gezeigt. Die Kurve 31 entspricht der Teilspur TlO, die Kurven 32 und 33 den Teilspuren T9 bzw. T8. Die Kurve 310 entspricht der Teilspur Tl.
Die Admittanzkurven 31, 310 der Teilspur mit der niedrigsten bzw. höchsten Mittenfrequenz sind gegenüber der Mittenfrequenz der jeweiligen Teilspur unsymmetrisch. Die Admittanzkurve 31 der Teilspur mit der niedrigsten Mittenfrequenz weist eine besonders steile linke Planke auf, welche die Steilheit der linken Flanke des Filters bestimmt. Die Admittanzkurve 310 der Teilspur mit der höchsten Mittenfrequenz weist eine besonders steile rechte Flanke auf, welche die Steilheit der rechten Flanke des Filters bestimmt. Die Steilheit der jeweils steileren Flanke wurde durch eine entsprechende Phasenwichtung der Teilspur auf Kosten der jeweils anderen Flanke erreicht.
Die Teilspuren, deren Mittenfrequenzen nicht weit von der Mittenfrequenz des Filters liegen, sind dagegen derart ausgebildet, dass ihre Übertragungsfunktionen (Admittanzkurven) im Wesentlichen symmetrisch sind.
Figuren 5 und 6 zeigen jeweils schematisch ausschnittsweise einen Wandler mit einer akustischen Spur, die in longitudinaler Richtung in Zellen Zl, Z2 , Zl', Z3 " , Z2 " , Zl'" aufgeteilt ist. Die Beschreibung der in diesen Figuren gezeigten akustischen Spur trifft jeweils auf die Teilspuren eines FAN-Wandlers zu.
Die Zellen Zl und Z2 sind unterschiedlich ausgebildet, aber an dieselbe Frequenz - die Mittenfrequenz der akustischen Spur - angepasst. Die Zellen Zl", Z2'und Z3 ' sind phasengewichtete Zellen.
Dabei sind im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 die Zellen Zl und Zl" eines ersten Zelltyps im geometrischen Sinne ähnlich und können ineinander durch eine entsprechende Skalierung in longitudinaler Richtung überführt werden. Die absolute Länge Ll der Zelle Zl, gemessen von der linken Kante des ersten Fingers 101 dieser Zelle bis zur linken Kante des ersten Fingers 102 der darauffolgenden Zelle Z2, unterscheidet sich dabei von der Länge Ll' der skalierten Zelle Zl', wodurch die akustische Welle beim Durchgang der beiden Zellen unterschiedliche Laufstrecken zurücklegt und folglich auch unterschiedliche Phasendrehungen erfährt. Auf diese Weise kann man die Anfangsphase, mit der die Welle beim Beginn der nächsten Zelle (Z2 bzw. Z3) ankommt, zweckmäßig einstellen.
Die auch zum ersten Zelltyp gehörende Zl" ist gegenüber der Zelle Zl nicht skaliert.
Die Zellen Z2 und Z2' sind die Zellen eines zweiten Zelltyps und sind wie die Zellen des ersten Zelltyps einander gegenüber skaliert, wobei der Skalierungsgrad für verschiedene Zelltypen gleich oder unterschiedlich gewählt werden kann.
Die Zellen Zl und Zl' wirken sowohl reflektierend als auch anregend. Die Zellen Z2 und Z2' wirken weder anregend noch reflektierend.
In der Variante gemäß Figur 6 weisen die an die Mittenfrequenz der akustischen Spur angepassten Zellen Zl, Zl" und Z2 und die phasengewichteten Zellen Zl', Z2' und Z3 ' jeweils eine einzige Elektrodenfinger-Gruppe FGl, FG2 bzw. FG3 auf, die alle Elektrodenfinger der jeweiligen Zelle umfasst.
Die Zellen Zl und Zl' des ersten Zelltyps weisen in dieser Variante jeweils gleich aufgebaute Elektrodenfinger-Gruppen FGl auf.
Dabei sind die Zellen Zl und Zl' unterschiedlich lang. Die unterschiedlichen Zellenlängen in den Funktionszellen desselben Zelltyps werden dadurch erreicht, dass sich der Abstand L zwischen dem letzten Finger 110 der Fingergruppe FGl der entsprechenden Funktionszelle Zl und dem ersten Finger 111 der nächsten Zelle Z2 vom Abstand L' zwischen dem letzten Finger 110' der Fingergruppe FGl der modifizierten Funktionszelle Zl" und dem ersten Finger 111" der Zelle Z3 unterscheidet.
Analog dazu weisen die Zellen Z2 und Z2 " des zweiten Zelltyps jeweils gleich aufgebaute Elektrodenfinger-Gruppen FG2 auf. Die Zelle Z2" ist gegenüber der Zelle Z2 wie eben beschrieben modifiziert .
In Figur 7 ist in einer schematischen Draufsicht ein Filter mit einem Ein- und einem Ausgangswandler Wl, W2 gezeigt, die jeweils als FAN-Wandler, beispielsweise als Wandler gemäß Figur 1 ausgebildet sind. Die im Eingangswandler Wl erzeugte akustischen Welle wird durch eine entsprechend gewählte Anordnung von SPUDT- Zellen dieses Wandlers bevorzugt in Richtung des Ausgangswandlers W2 abgestrahlt .
In bisher bekannten FAN-Wandlern ist die (auf die Mittenfrequenz und damit auf die Wellenlänge der jeweiligen Teilspur bezogene) Verteilung von Anregungs- und Reflexionszentren von Teilspur zu Teilspur gleich. Die Fingerabfolge einer Teilspur kann durch eine Ähnlichkeitstransformation wie Stauchung oder Dehnung in lon- gitudinaler Richtung in die Fingerabfolge einer anderen Teilspur desselben FAN-Wandlers überführt werden. Die in einer Teilspur aufeinander folgenden Zellen weisen in einem bekannten FAN- Wandler eine Länge auf, die zur gleichen Phasendrehung der Welle beim Durchlaufen jeder Zelle führt.
Durch die oben erläuterte Phasenwichtung der Teilspuren ist in einem FAN-Wandler die Verteilung von Anregungs- und Reflexions- Zentren von Teilspur zu Teilspur unterschiedlich eingestellt. Die Zellenabfolge ist zwar von Teilspur zu Teilspur vorzugsweise dieselbe, aber die in einer Teilspur aufeinander folgenden Zellen weisen voneinander unterschiedliche Längen auf. Die Teilspuren weisen darüber hinaus vorzugsweise voneinander unterschiedliche Phasenwichtungen auf, wobei insbesondere die Teilspuren mit der niedrigsten und der höchsten Mittenfrequenz anders ge- wichtet sind als die übrigen Teilspuren. Die Wandler Wl und W2 können voneinander unterschiedliche Längen bzw. Anzahl von Zellen in der akustischen Spur aufweisen. Die Phasenwichtung der entsprechenden Teilspuren ist in den beiden Wandlern vorzugsweise unterschiedlich. Bei der Optimierung der Wandlergeometrie wird die Länge einer jeden Zelle in jeder Teilspur unabhängig von anderen Zellen derselben Teilspur optimiert.
Das hier beschriebene Filter genügt hohen Anforderungen an Bandbreite, Flankensteilheit und Selektion.
Das Filter ist nicht auf dargestellte Ausführungsbeispiele beschränkt. Neben in Figur 1 dargestellten Zelltypen sind auch weitere Zelltypen denkbar. Vorzugsweise sind dies als SPUDT- Zellen klassifizierte Zelltypen.
Die Fingerkanten eines FAM-Wandlers verlaufen in der Regel abweichend von der transversalen Richtung, also nicht senkrecht zur Wellenausbreitungsrichtung.
Eine akustische Spur kann grundsätzlich in beliebig viele Teilspuren aufgeteilt sein. Sinnvoll ist eine Aufteilung, bei der innerhalb einer Teilspur angenommen werden kann, dass Fingerkanten im Wesentlichen in transversaler Richtung verlaufen.
Fingerkanten einer Teilspur können in einer Variante senkrecht zur Wellenausbreitungsrichtung verlaufen, wobei die Elektrodenfinger beim Übergang zwischen den Teilspuren Stufen aufweisen.
In einer bevorzugten Variante sind die Teilspuren mit der niedrigsten und der höchsten Mittenfrequenz im Wandler endständig angeordnet . Der Wandler kann aber auch in einer Variante derart gekrümmte Elektrodenfinger aufweisen, dass die Teilspur mit der höchsten Mittenfrequenz im Wandler mittig angeordnet ist. Es ist vorgesehen, dass im FAN-Wandler neben der beschriebenen Phasenwichtung die Abfolge von schmalen und breiten Fingern von Teilspur zu Teilspur geändert werden kann.
In Figur 8 ist zur Erläuterung der Phasenwichtung schematisch ausschnittsweise ein Wandler Wl mit zwei beliebig ausgewählten Teilspuren Ti und T(i+x) gezeigt. Ti ist eine erste Teilspur und T (i+x) eine zweite Teilspur im Sinne dieser Schrift. Die Indizes i und (i+x) beziehen sich auf die Ordnungszahl der Teilspur.
Cj und C(j+1) sind Zellen mit der Ordnungszahl j und (j+1) . Die in der Teilspur T (i+x) angeordnete Zelle Cj und die ihr entsprechende, in der Teilspur Ti angeordnete Zelle Cj mit derselben Ordnungszahl gehören vorzugsweise demselben Zelltyp an. Dies gilt auch für die einander entsprechenden Zellen C (j+1) mit der Ordnungszahl (j+1), wobei die Zellen Cj und C (j+1) in einer Variante verschiedenen Zelltypen und in einer weiteren Variante dem gleichen Zelltyp angehören.
Die in der Teilspur T (i+x) angeordnete Zelle Cj weist eine Länge Ll und die ihr entsprechende, in der Teilspur Ti angeordnete Zelle Cj mit derselben Ordnungszahl eine Länge Ll' auf. Die in der Teilspur T (i+x) angeordnete Zelle C (j+1) weist eine Länge L2 und die in- der Teilspur Ti angeordnete entsprechende Zelle C (j+1) mit derselben Ordnungszahl eine Länge L2 ' auf. Das Verhältnis der Zelllängen al = Ll/Ll" unterscheidet sich vom Verhältnis der Zelllängen a2 = L2/L2". In diesem Beispiel gilt al > 1 und a2 < 1. Bezugszeichenliste
1 Übertragungsfunktion j S2i | des Filters mit einem phasengewichteten Wandler
10 Übertragungsleitwert | Y2χ | des Filters mit einem phasengewichteten Wandler
2 Übertragungsfunktion | S2i | des Filters mit einem herkömmlichen Wandler
20 Übertragungsleitwert | Y2^ j des Filters mit einem herkömmlichen Wandler 31, 32, 33, 310 Übertragungsleitwert | Y2i | der Teilspuren des Filters mit einem phasengewichteten Wandler 41, 42, 43 Übertragungsleitwert | Y2i | der Teilspuren des Filters mit einem herkömmlichen Wandler
101 erster Finger der Zelle Zl
102 erster Finger der Zelle Z2 102" erster Finger der Zelle Z3 '
110 endständiger Finger der Zelle Zl
110" endständiger Finger der Zelle Zl"
Cl bis C5 Zellen
FGl Fingergruppe der Zellen des ersten Zelltyps Zl, Zl'
FG2 Fingergruppe der Zellen des zweiten Zelltyps Z2 , Z2 "
FG3 Fingergruppe der Zelle Z3 "
L Laufstrecke zwischen dem endständigen Finger der Zelle Zl und dem ersten Finger der darauffolgenden Zelle Z2 L" Laufstrecke zwischen dem endständigen Finger der Zelle Zl' und dem ersten Finger der darauffolgenden Zelle Z3" Ll, Ll" Zelllänge Tl bis TlO Teilspuren Wl Eingangswandler W2 Ausgangswandler Zl, Zl"' Zellen des ersten Zelltyps Zl' phasengewichtete Zelle des ersten Zelltyps Z2 Zelle des zweiten Zelltyps Z2" phasengewichtete Zelle des zweiten Zelltyps Z3" phasengewichtete Zelle

Claims

Patentansprüche
1. Bandpassfilter, umfassend Teilfilter, die jeweils einen Durchlassbereich aufweisen, wobei Durchlassbereiche verschiedener Teilfilter voneinander unterschiedliche Mittenfrequenzen aufweisen, wobei das Teilfilter mit der niedrigsten Mittenfrequenz einen Durchlassbereich aufweist, dessen niederfrequente Flanke steiler ist als seine hochfrequente Flanke, und wobei das Teilfilter mit der höchsten Mittenfrequenz einen Durchlassbereich aufweist, dessen hochfrequente Flanke steiler ist als seine niederfrequente Flanke.
2. Bandpassfilter nach Anspruch 1, das mit akustischen Oberflächenwellen arbeitet.
3. Bandpassfilter nach Anspruch 2, das einen Wandler mit einer in einer transversalen Richtung in Teilspuren (Tl bis TlO) aufgeteilten akustischen Spur aufweist, wobei jede Teilspur (Tl bis TlO) ein Teilfilter bildet.
4. Bandpassfilter nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Wandler Elektrodenfinger aufweist, deren Längskanten zumindest abschnittsweise schräg zur Längsrichtung des Wandlers verlaufen.
5. Bandpassfilter nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Wandler Elektrodenfinger aufweist, deren Längskanten Stufen aufweisen, wobei Abschnitte von Längskanten der Elektrodenfingern jeweils senkrecht zur Wellenausbreitungsrichtung angeordnet sind.
6. Bandpassfilter nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Wandler derart gekrümmte Elektrodenfinger aufweist, dass die Teilspur mit der höchsten Mittenfrequenz im Wandler mittig angeordnet ist .
7. Bandpassfilter nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei jede Teilspur (Tl bis TlO) in longitudinaler Richtung in eine Anzahl N aufeinander folgender akustischer Zellen aufgeteilt ist.
8. Bandpassfilter nach Anspruch 7, wobei eine Teilspur (Tl bis TlO) Zellen unterschiedlichen ZeIl- typs aufweist, wobei der Zelltyp durch die Anschlussfolge der Elektrodenfinger der jeweiligen Zelle definiert ist.
9. Bandpassfilter nach Anspruch 7 oder 8, wobei jede Zelle eine Laufstrecke aufweist, die vom Anfang dieser Zelle bis zum Anfang der darauffolgenden Zelle bemessen ist, wobei jeder Zelle entsprechend ihrer Reihenfolge eine Ordnungszahl 1 <_ j £ N zugewiesen ist, wobei für mindestens eine Ordnungszahl 1 _< j <_ N - 1 gilt: das Verhältnis der Laufstrecken von in einer ersten und einer zweiten Teilspur (Tl bis TlO) angeordneten Zellen (112, 122) mit der Ordnungszahl j beträgt al, das Verhältnis der Laufstrecken von in einer ersten und einer zweiten Teilspur (Tl bis TlO) angeordneten Zellen (112, 122) mit der Ordnungszahl j + 1 beträgt a2 , wobei gilt a2 ≠ al .
10. Bandpassfilter nach Anspruch 9, wobei gilt al > 1 und a2 < 1, oder al < 1 und a2 > 1.
11. Bandpassfilter nach Anspruch 9, wobei die erste Zelle einer zweiten Teilspur gegenüber der ersten Zelle einer ersten Teilspur in einer longitudinalen Richtung mit einem Faktor Fl skaliert ist, wobei die zweite Zelle der zweiten Teilspur gegenüber der zweiten Zelle der ersten Teilspur in dieser longitudinalen Richtung mit einem Faktor F2 ≠ Fl skaliert ist.
12. Bandpassfilter nach Anspruch 11, wobei gilt Fl > 1 und F2 < 1, oder Fl < 1 und F2 > 1.
13. Bandpassfilter nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die in verschiedenen Teilspuren (Tl bis TlO) angeordneten Zellen mit derselben Ordnungszahl 1 < j < N dem gleichen Zelltyp angehören .
14. Bandpassfilter nach Anspruch 9 oder 10, bei dem alle Elektrodenfinger einer Zelle (Zl, Zl", Z2 , Z2 " , Cl bis C5) zusammen eine Elektrodenfinger-Gruppe (FGl, FG2) bilden, wobei die in der ersten und der zweiten Teilspur (Tl bis TlO) angeordneten Zellen (Zl, Zl", Cl bis C5) mit der Ordnungszahl j normiert auf die Wellenlänge bei der Mittenfrequenz der jeweiligen Teilspur im Wesentlichen gleich aufgebaute Elektrodenfinger- Gruppen (FGl) aufweisen, wobei für die genannten Zellen (Zl, Zl", Cl bis C5) gilt: der auf die Wellenlänge bei der Mittenfrequenz der jeweiligen Teilspur normierte Abstand (L) zwischen dem endständigen Elektrodenfinger (110) der Zelle (Zl) und dem diesem Elektrodenfinger zugewandten Elektrodenfinger (102) der darauffolgenden Zelle (Z2) in der ersten Teilspur und der entsprechende Abstand (L") in der zweiten Teilspur sind unterschiedlich gewählt.
PCT/EP2006/000037 2005-03-01 2006-01-04 Bandpassfilter WO2006092184A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007557343A JP5108535B2 (ja) 2005-03-01 2006-01-04 バンドパスフィルタ
US11/817,564 US7800463B2 (en) 2005-03-01 2006-01-04 Band pass filter

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005009359.0 2005-03-01
DE102005009359.0A DE102005009359B4 (de) 2005-03-01 2005-03-01 Bandpassfilter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006092184A1 true WO2006092184A1 (de) 2006-09-08

Family

ID=36127268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2006/000037 WO2006092184A1 (de) 2005-03-01 2006-01-04 Bandpassfilter

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7800463B2 (de)
JP (1) JP5108535B2 (de)
DE (1) DE102005009359B4 (de)
WO (1) WO2006092184A1 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005009359B4 (de) 2005-03-01 2014-12-11 Epcos Ag Bandpassfilter
WO2012103958A1 (en) * 2011-02-04 2012-08-09 Epcos Ag Broadband saw filter
JP5965200B2 (ja) * 2012-04-18 2016-08-03 日本電波工業株式会社 弾性波フィルタ
DE102019113282A1 (de) * 2019-05-20 2020-11-26 RF360 Europe GmbH Akustische Verzögerungskomponente
DE102019113320A1 (de) * 2019-05-20 2020-11-26 RF360 Europe GmbH Akustische Verzögerungskomponente
DE102019113299A1 (de) * 2019-05-20 2020-11-26 RF360 Europe GmbH Akustische Verzögerungskomponente

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5831492A (en) * 1995-09-15 1998-11-03 Sawtek Inc. Weighted tapered spudt saw device
JP2001237666A (ja) * 2000-02-21 2001-08-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 弾性表面波フィルタ
WO2001091293A1 (de) * 2000-05-25 2001-11-29 Epcos Ag Rekursives ofw-filter mit geringer chiplänge
DE10314153A1 (de) * 2003-03-28 2004-10-07 Epcos Ag Oberflächenwellen-Anordnung zur breitbandigen Signalübertragung

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4908542A (en) * 1987-06-24 1990-03-13 Unisys Saw tapered transducers
GB2212685B (en) * 1987-11-17 1992-10-14 Japan Radio Co Ltd Surface elastic wave device
JP2606708B2 (ja) * 1987-11-17 1997-05-07 日本無線株式会社 弾性表面波フィルタ
US5289073A (en) * 1992-11-09 1994-02-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Unidirectional surface acoustic wave transducer
DE19548042C2 (de) 1995-12-21 1999-11-04 Siemens Matsushita Components Mit akustischen Oberflächenwellen arbeitendes Filter -OFW-Filter-
DE19719467C2 (de) 1997-05-07 1999-08-19 Siemens Matsushita Components OFW-Duplexer
DE19730710C2 (de) * 1997-07-17 2002-12-05 Epcos Ag Oberflächenwellenakustikfilter mit verbesserter Flankensteilheit
DE19943072B4 (de) * 1999-06-03 2004-05-13 Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung e.V. Akustisches Oberflächenwellenfilter
US6707229B1 (en) * 1999-06-03 2004-03-16 Tele Filter Zweigniederlassung Der Dover Germany Gmbh Surface acoustic wave filter
DE10009517A1 (de) 2000-02-29 2001-08-30 Epcos Ag Interdigitalwandler mit verteilter Anregung
DE10010089A1 (de) 2000-03-02 2001-09-06 Epcos Ag Oberflächenwellenwandler mit optimierter Reflexion
US6856214B2 (en) 2002-12-10 2005-02-15 Nortel Networks Limited Surface wave devices with low passband ripple
DE10331323B4 (de) 2003-07-10 2013-09-05 Epcos Ag Mit akustischen Wellen arbeitender Wandler mit Unterdrückung transversaler Moden
DE102005009359B4 (de) 2005-03-01 2014-12-11 Epcos Ag Bandpassfilter
DE102005045638B4 (de) 2005-09-23 2017-02-02 Epcos Ag Mit Oberflächenwellen arbeitender Wandler
DE102005061800A1 (de) 2005-12-23 2007-06-28 Epcos Ag Mit akustischen Wellen arbeitender Wandler und Filter mit dem Wandler

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5831492A (en) * 1995-09-15 1998-11-03 Sawtek Inc. Weighted tapered spudt saw device
JP2001237666A (ja) * 2000-02-21 2001-08-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 弾性表面波フィルタ
WO2001091293A1 (de) * 2000-05-25 2001-11-29 Epcos Ag Rekursives ofw-filter mit geringer chiplänge
DE10314153A1 (de) * 2003-03-28 2004-10-07 Epcos Ag Oberflächenwellen-Anordnung zur breitbandigen Signalübertragung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 25 12 April 2001 (2001-04-12) *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008532392A (ja) 2008-08-14
US7800463B2 (en) 2010-09-21
US20090167462A1 (en) 2009-07-02
JP5108535B2 (ja) 2012-12-26
DE102005009359A1 (de) 2006-09-07
DE102005009359B4 (de) 2014-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69515917T2 (de) Gewichtete keilförmige spudt-saw-vorrichtung
EP1198881B1 (de) Akustisches oberflächenwellenfilter
DE3304053C2 (de)
DE10135871B4 (de) Wandler für Oberflächenwellen mit verbesserter Unterdrückung störender Anregung
WO2007073722A1 (de) Mit akustischen wellen arbeitender wandler und filter mit dem wandler
EP1125364A1 (de) Oberflächenwellenanordnung mit zumindest zwei oberflächenwellen-strukturen
DE112011100580T5 (de) Vorrichtung für elastische Wellen
DE102011011377B4 (de) Mit akustischen Wellen arbeitendes Bauelement
DE10331323B4 (de) Mit akustischen Wellen arbeitender Wandler mit Unterdrückung transversaler Moden
DE10206376A1 (de) Resonatorfilter mit verbesserter Nahselektion
WO2012041615A1 (de) Mit akustischen wellen arbeitendes filter mit wandlern unterschiedlicher metallisierungsverhältnisse zur verringerung von nichtlinearitäten und verfahren zur herstellung
WO2005107065A1 (de) Oberflächenwellen-resonatorfilter mit longitudinal gekoppelten wandlern
EP1264397A1 (de) Oberflächenwellenwandler mit optimierter reflexion
DE10309250B4 (de) Elektroakustischer Wandler für mit Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement
DE602004011144T2 (de) Oberflächenwellenfilter und Oberflächenwellenresonator
DE102005009359B4 (de) Bandpassfilter
DE10345239B4 (de) Mit Oberflächenwellen arbeitender Wandler
WO2012076517A1 (de) Elektroakustischer wandler mit verringerten verlusten durch transversale emission und verbesserter performance durch unterdrückung transversaler moden
DE4013214C2 (de) Akustisches Oberflächenwellenfilter
DE102008062605B4 (de) Bauelement, welches mit akustischen Wellen arbeitet, und Verfahren zu dessen Herstellung
DE19744948C2 (de) Akustisches Filter, insbesondere Oberflächenwellen-Filter
DE102004036970A1 (de) SAW-Bauelement mit unterdrückten transversalen Moden
DE19943072B4 (de) Akustisches Oberflächenwellenfilter
DE102004028341B4 (de) SAW-Filter mit einer geringen Länge
DE102004045008B4 (de) Mit Oberflächenwellen arbeitender Wandler

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007557343

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: RU

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: RU

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11817564

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06700391

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 6700391

Country of ref document: EP