DE102008023374B4 - Filter circuit with ladder-type-like structure and method for its optimization - Google Patents

Abstract

Filterschaltung mit laddertype-ähnlicher Struktur, die auf einem Chip ausgebildet ist, umfassend
– einen Signalpfad (SP), der einen Signalpfadeingang (SPE) mit einem Signalpfadausgang (SPA) verbindet,
– einen Masseanschluss (MA),
– ein erstes und ein zweites Basisschaltungselement (BSE1, BSE2), umfassend je
– einen Signaleingang (SE1, SE2),
– einen Signalausgang (SA1, SA2),
– einen Verbindungsanschluss (VA1, VA2),
– einen Serienresonator (SR1, SR2), elektrisch zwischen Signaleingang (SE1, SE2) und Signalausgang (SA1, SA2) verschaltet,
– einen Resonator (PR11, PR12), elektrisch zwischen Signaleingang (SE1, SE2) und Verbindungsanschluss (VA1, VA2) verschaltet,
– einen zweiten Resonator (PR21, PR22), elektrisch zwischen Verbindungsanschluss (VA1, VA2) und Signalausgang (SA1, SA2) verschaltet,
– ein Reaktanzelement (RE1, RE2), elektrisch zwischen Verbindungsanschluss (VA1, VA2) und Masseanschluss (MA) verschaltet, wobei das erste und das zweite Basisschaltungselement jeweils über ihre Signaleingänge und Signalausgänge elektrisch seriell im Signalpfad verschaltet sind, und
wobei
– der Chip...A ladder type similar filter structure formed on a chip, comprising
A signal path (SP) connecting a signal path input (SPE) to a signal path output (SPA),
A ground connection (MA),
A first and a second base circuit element (BSE1, BSE2) each comprising
A signal input (SE1, SE2),
A signal output (SA1, SA2),
A connection terminal (VA1, VA2),
- a series resonator (SR1, SR2), electrically interconnected between signal input (SE1, SE2) and signal output (SA1, SA2),
- a resonator (PR11, PR12), electrically interconnected between signal input (SE1, SE2) and connection terminal (VA1, VA2),
A second resonator (PR21, PR22), electrically connected between the connection terminal (VA1, VA2) and the signal output (SA1, SA2),
- A reactance element (RE1, RE2), electrically interconnected between the connection terminal (VA1, VA2) and ground terminal (MA), wherein the first and the second base circuit element in each case via their signal inputs and signal outputs are electrically connected in series in the signal path, and
in which
- the chip ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Filterschaltung in laddertypeähnlicher Struktur mit verbesserter Isolation oder verbesserter Einfügedämpfung und ein Verfahren zur Optimierung der Filterschaltung.The The invention relates to a ladder-type similar filter circuit Structure with improved insulation or improved insertion loss and a method for optimizing the filter circuit.

Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2006 005 298 A ist ein Duplexer mit hoher Isolation im Empfangsband bekannt. Im Rx-Filter sind zwei Querzweige einer Laddertype-Struktur von SAW-Resonatoren parallel verschaltet und in Reihe mit einer Induktivität geschaltet. Durch angepasste Induktivitäten und Kapazitäten wird erreicht, dass ein Empfangssignal vom Ausgang des Sendefilters reflektiert und in den Empfangspfad geleitet wird; das Sendefilter wirkt als Bandsperre für Empfangssignale.From the publication DE 10 2006 005 298 A is a duplexer with high isolation in the receiving band known. In the Rx filter, two shunt branches of a ladder-type structure of SAW resonators are connected in parallel and connected in series with an inductance. By adapted inductances and capacitances it is achieved that a received signal is reflected by the output of the transmit filter and conducted into the receive path; the transmission filter acts as a band-stop filter for received signals.

Aus der Patentschrift EP 0 995 265 B1 ist ein Oberflächenwellenfilter in Laddertype-Anordnung mit verbesserter Flankensteilheit bekannt. Die verbesserte Flankensteilheit des Passbands wird dadurch erreicht, dass die Fingerperiodizitäten von parallelen oder seriellen Resonatoren leicht voneinander verschieden sind.From the patent EP 0 995 265 B1 For example, a ladder-type surface acoustic wave filter with improved slew rate is known. The improved slope of the passband is achieved by slightly differing the finger periodicity of parallel or series resonators.

Aus der Patentschrift EP 1 196 991 B1 ist ein Oberflächenwellenfilter nach dem Reaktanzfiltertyp mit verbesserter Sperrbereichsunterdrückung bekannt. Spezielle Ausgestaltungen von Laddertype-Strukturen ermöglichen die Verschiebung von Polstellen der Übertragungsfunktion hin zu niedrigeren Frequenzen.From the patent EP 1 196 991 B1 For example, a reactance type surface acoustic wave filter having improved stopband suppression is known. Special designs of ladder-type structures allow the shifting of poles of the transfer function to lower frequencies.

Aus der Offenlegungsschrift DE 199 32 649 A1 ist ein SAW Filter mit laddertype-ähnlicher Struktur bekannt.From the publication DE 199 32 649 A1 is a SAW filter ladder-type-like structure known.

Aus der Patentschrift US 7,116,187 B2 ist eine mit SAW-Resonatoren arbeitende laddertype-ähnliche Filterschaltung bekannt, in welcher in Parallelpfaden verschaltete Resonatoren über gemeinsam genutzte induktive Elemente mit Masse verschaltet sind.From the patent US 7,116,187 B2 is a working with SAW resonators Laddertype-like filter circuit is known in which interconnected in parallel paths resonators are interconnected via common inductive elements to ground.

Ein Problem des Stands der Technik besteht darin, dass bekannte Filter durch die immer weiter ansteigenden Ansprüche an die Filtercharakteristik z. B. in von mobilen Kommunikationsgeräten benutzten Frequenzbändern den neuen Spezifikationen nicht mehr genügen.One A problem of the prior art is that known filters due to the ever increasing demands on the filter characteristics z. B. in frequency bands used by mobile communication devices new specifications are no longer sufficient.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Filterschaltung anzugeben, die eine verbesserte Dämpfungscharakteristik und eine größere Variabilität in der Positionierung von Polstellen aufweist.task the present invention is to provide a filter circuit, the improved damping characteristics and greater variability in the Positioning of poles has.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Filterschaltung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.These The object is achieved by a Filter circuit solved according to claim 1. Advantageous embodiments emerge from the dependent claims.

Die Erfindung umfasst einen Signalpfad mit einem Signalpfadeingang und einem Signalpfadausgang und zwei Basisschaltungselemente, die seriell im Signalpfad verschaltet sind. Jedes der beiden Basisschaltungselemente weist drei Resonatoren und ein Reaktanzelement auf. Einer der Resonatoren, ein sogenannter Serienresonator, ist dabei im Signalpfad verschaltet. Ein zweiter Resonator (ein erster Parallelresonator) ist mit einer Elektrode am Signaleingang des Basisschaltungselements verschaltet, während ein dritter Resonator (ein zweiter Parallelresonator) mit einer Elektrode am Signalausgang des Basisschaltungselements verschaltet ist. Die jeweils andere Elektrode der Parallelresonatoren sind über eine Verbindungsleitung elektrisch miteinander verbunden. Diese Verbindungsleitung ist über ein Reaktanzelement mit Masse verbunden. Ein solches Basisschaltungselement im Signalpfad der Filterschaltung wirkt als Bandpassfilter.The The invention comprises a signal path with a signal path input and a signal path output and two basic circuit elements connected serially in Signal path are interconnected. Each of the two basic circuit elements has three resonators and one reactance element. One of the resonators, a so-called series resonator is connected in the signal path. A second resonator (a first parallel resonator) is connected to a Connected electrode at the signal input of the base circuit element, while a third resonator (a second parallel resonator) having a Electrode connected at the signal output of the base circuit element is. The respective other electrode of the parallel resonators are connected via a Connecting line electrically connected. This connection line is over a reactance element connected to ground. Such a basic circuit element in the signal path of the filter circuit acts as a bandpass filter.

Damit weist ein erfindungsgemäses Filter eine laddertypeähnliche Struktur auf. Filterschaltungen mit Laddertype-Struktur sind aus seriell verschalteten Grundgliedern aufgebaut, die im Wesentlichen aus einem Resonator in einem „Serienzweig” und einem Resonator in einem „Parallelzweig” bestehen. Die charakteristische „Durchlassfrequenz” des Serienresonators stimmt dabei ungefähr mit der „Sperrfrequenz” des Parallelresonators überein. Damit bildet ein solches Grundglied für sich ein Passbandfilter. Die rechte Flanke der Dämpfungscharakteristik des Passbands wird maßgeblich von der konkreten Ausgestaltung des Serienresonators bestimmt, während die linke Flanke maßgeblich von der Ausgestaltung des Parallelresonators bestimmt wird. Laddertype-Filterschaltungen aus solchen Grundgliedern sind wohlbekannt.In order to has an inventive Filter a laddertype-like Structure on. Filter circuits with ladder type structure are serially interconnected Basic elements constructed essentially of a resonator in a "serial branch" and a Resonator in a "parallel branch" exist. The characteristic "passage frequency" of the series resonator is about right coincide with the "blocking frequency" of the parallel resonator. Thus, such a basic element forms a passband filter for itself. The right flank of the damping characteristic of Passbands will be decisive determined by the specific embodiment of the series resonator, while the left flank decisive is determined by the configuration of the parallel resonator. Ladder-type filter circuits such basic members are well known.

Erwartungsgemäß würden bei dem beschriebenen Basisschaltungselement zwei Polstellen der Einfügedämpfung an der linken Flanke vorliegen, wenn die zwei Resonanzfrequenzen beider Parallelresonatoren sich geringfügig voneinander unterscheiden. Denn bei diesen Frequenzen fließt ein Signal aus dem Signalpfad entweder über den ersten Parallelresonator oder über den zweiten Parallelresonator und jeweils über das Reaktanzelement über Masse ab. Bei einer erfindungsgemäßen Filterschaltung zeigt sich jedoch eine zusätzliche dritte Polstelle an der linken Flanke, deren Lage von der Recktanz des Reaktanzelements abhängt.As expected, at the described base circuit element to two poles of insertion loss the left flank, if the two resonance frequencies of both Parallel resonators are slightly different differ from each other. Because at these frequencies a signal flows from the signal path either via the first parallel resonator or the second parallel resonator and each about the reactance element over ground from. In a filter circuit according to the invention However, there is an additional one third pole on the left flank, whose position depends on the tightness of the Reaktanzelements depends.

Dieser Effekt wird „Groundloop-Effekt” genannt. Durch den „Groundioup-Effekt” wird das Passband, das durch die beiden Grundglieder und die Wahl der Serien- und Parallelresonatoren bestimmt ist, nicht beeinträchtigt. Vielmehr erlaubt die Veränderung der Recktanz des Reaktanzelements eine frei wählbare Positionierung der zusätzlichen dritten Polstelle. Im Ergebnis erhält man eine verbesserte Variabilität in der Gestaltung der Einfügedämpfung im Sperrbereich, ohne dass dabei die Qualität der Dämpfungscharakteristik im restlichen Bereich (z. B. im Passband) negativ beeinflusst wird.This effect is called the "groundloop effect". The "ground-up effect" does not affect the passband, which is determined by the two basic links and the choice of series and parallel resonators. Rather, the change in the reactance of the reactance element allows a free selectable positioning of the additional third pole. As a result, an improved variability in the design of the insertion loss in the stopband without the quality of the damping characteristic in the remaining range (eg in the passband) being negatively influenced.

Die erfindungsgemäße Hintereinanderschaltung zweier Basisschaltungselemente kann also zu vier Polstellen, deren Lage relativ fix ist, führen, während zwei weitere Polstellen in einem gewissen Rahmen entsprechend der Dimensionierung der jeweiligen Reaktanzelemente positioniert werden können.The inventive series connection two basic circuit elements can therefore be four poles, their location is relatively fix, lead, while two more poles in a certain frame according to the Dimensioning of the respective reactance elements are positioned can.

Die zwei in der Lage der Frequenzen variierbaren Polstellen können eine Optimierung der Einfügedämpfung entsprechend einer strengeren Spezifikation bieten, wie sie durch den bisherigen Stand der Technik nicht möglich ist.The two in the position of the frequencies variable poles can a Optimization of the insertion loss accordingly offer a stricter specification, as provided by the previous one State of the art not possible is.

Weitere Ausgestaltungen bestehen darin, weitere „Serienresonatoren” im Signalpfad oder weitere „Parallelresonatoren” in weiteren parallel geschalteten Pfaden (Parallelzweige) zu verschalten. Letztere können damit weitere Polstellen erzeugen, indem sie Signale aus dem Signalpfad über Masse ableiten.Further Embodiments consist of further "series resonators" in the signal path or further "parallel resonators" in further interconnect parallel paths (parallel branches). Latter can thus generate more poles by deriving signals from the signal path to ground.

Die Reaktanzelemente können unterschiedliche Impedanzen aufweisen.The Reaktanzelemente can have different impedances.

Besonders vorteilhaft ist es, die Resonatoren als SAW- oder BAW-Resonatoren auszubilden. Diese mit akustischen Wellen arbeitenden Resonatoren weisen im statischen Fall (d. h. bei Frequenzen, die sich deutlich von den akustischen Resonanz- und Antiresonanzfrequenzen unterscheiden) eine sog. „statische Kapazität” CO auf, während sie im dynamischen Fall (d. h. akustischen Fall in der Nähe der Resonanz- und Antiresonanzfrequenzen) eine sog. dynamische Kapazität C1 aufweisen. Beide Kapazitäten sind zueinander proportional. Daraus ergibt sich ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Filterschaltung: Eine Optimierung der statischen Kapazität CO zugunsten eines bestimmten Bereichs der Einfügedämpfung außerhalb des Passbands bewirkt aufgrund der genannten Proportionalität bei einem Filter mit Laddertype-Struktur eine Veränderung der dynamischen Kapazität C1 und damit in der Regel eine Verschlechterung der Filtercharakteristik im Passband. Durch die erfindungsgemäße Verschaltung erhält der Designer der Schaltung einen weiteren Freiheitsgrad zur Optimierung, ohne eine Verschlechterung der Dämpfungscharakteristik in anderen Frequenzbereichen zu bewirken.Especially It is advantageous to use the resonators as SAW or BAW resonators train. These resonators working with acoustic waves have in the static case (ie at frequencies significantly different from the acoustic resonance and anti-resonance frequencies distinguish) a so-called "static Capacity "CO on, while in the dynamic case (ie acoustic case close to the resonance and antiresonant frequencies) have a so-called dynamic capacitance C1. Both capacities are proportional to each other. This results in another advantage the filter circuit according to the invention: An optimization of the static capacity CO in favor of a given Range of insertion loss outside of the passband causes due to the said proportionality at a Filter with ladder type structure a change in the dynamic capacity C1 and thus usually a deterioration of the filter characteristic in the passband. By the interconnection of the invention receives the designer the circuit has a further degree of freedom for optimization, without a deterioration of the damping characteristic in other frequency ranges.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen bestehen darin, die Resonatoren als SAW-Resonatoren auf Lithiumtantalat oder Lithiumniobat als Substratmaterial auszubilden oder als BAW-Resonatoren auf einem Siliziumchip anzuordnen.Further advantageous embodiments are the resonators as SAW resonators on lithium tantalate or lithium niobate as substrate material form or as BAW resonators to arrange on a silicon chip.

Die elektrischen Verbindungsleitungen der Basisschaltungselemente können als elektrische Leiterbahnen auf dem Chip strukturiert sein. Ein Chip, der entsprechende mit akustischen Wellen arbeitende Resonatoren umfasst, kann auf einem mehrschichtigen Substrat, welches eine integrierte Verdrahtung umfassen kann, angeordnet sein. Darüber hinaus können im mehrschichtigen Substrat passive Komponenten der Filterschaltung, beispielsweise Anpasselemente sowie die genannten Reaktanzelemente integriert sein.The electrical connection lines of the base circuit elements can as be structured electrical circuits on the chip. A chip that comprises corresponding resonators operating with acoustic waves, can on a multi-layered substrate, which has an integrated Wiring may be arranged. In addition, in the multilayer substrate passive components of the filter circuit, For example, matching elements and the reactance elements mentioned be integrated.

Die beschriebene Filterschaltung kann zusätzliche Filterelemente, wie z. B. DMS-(Dual Mode SAW) Filter umfassen, das in Serie mit dem Signalpfad geschaltet sein kann.The described filter circuit can additional filter elements, such as z. B. DMS (dual mode SAW) filter, which in series with the Signal path can be switched.

Besonders vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der Filterschaltung bestehen darin, dass das Filter als Teil eines Bandpassfilters verwendet werden kann. Das Bandpassfilter wiederum kann Teil eines Duplexers sein.Especially advantageous applications the filter circuit is that the filter as part of a Bandpass filter can be used. The bandpass filter again can be part of a duplexer.

Bei der Anwendung als Teil eines Duplexers kann die Filterschaltung bei im Wesentlichen unveränderter Einfügedämpfung im Passband eine verbesserte Isolation aufweisen. Die Filterschaltung kann auch bei im Wesentlichen unveränderter Isolation eine verbesserte Einfügedämpfung im Passband aufweisen.at The filter circuit can be used as part of a duplexer essentially unchanged Insertion loss in Passband have improved isolation. The filter circuit can even with essentially unchanged Isolation improved insertion loss in the Passband have.

Ein Verfahren zur Optimierung besteht darin, eine Filterschaltung bereitzustellen, die eine konventionelle Laddertype-Struktur mit vier Parallelpfaden aufweist. Dabei werden Parallelresonatoren und Serienresonatoren bezüglich ihrer Eigenschaften und insbesondere ihrer Resonanzfrequenz hin zu einer gewünschten Bandpassfiltercharakteristik optimiert. In einem nächsten Schritt werden jeweils zwei der vier Parallelpfade masseseitig miteinander verbunden und über je ein gemeinsam genutztes Reaktanzelement mit Masse verbunden. Dabei wird aufgrund des Groundloop-Effekts je eine zusätzliche Polstelle in der Nähe der linken Flanke des Passbands geschaffen. Diese Polstellen werden nun entsprechend der vorgesehenen Anwendung durch Variation der Reaktanzelemente an die gewünschten Frequenzpositionen verschoben.One Method of optimization is to provide a filter circuit, which has a conventional ladder-type structure with four parallel paths. In this case, parallel resonators and series resonators with regard to their Properties and in particular their resonance frequency towards a desired Bandpass filter characteristic optimized. In a next step In each case, two of the four parallel paths become masses with each other connected and over each a common reactance element connected to ground. This is due to the Groundloop effect ever an additional Pole point nearby created the left flank of the passband. These poles will be now according to the intended application by variation of the reactance elements to the desired Frequency positions shifted.

Die zwei Reaktanzelemente können Induktivitäten sein. Die Induktivitäten können voneinander verschieden sein und vorzugsweise im Bereich zwischen 0.5 nH und 2 nH liegen.The two reactance elements can inductors be. The inductors can be different from each other and preferably in the range between 0.5 nH and 2 nH lie.

Im Folgenden wird die Filterschaltung anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigen:in the Below is the filter circuit based on embodiments and associated schematic Figures closer explained. Show it:

1a ein Grundglied einer Laddertype-Struktur, 1a a basic element of a ladder-type structure,

1b eine typische Dämpfungscharakteristik eines Passbandfilters, 1b a typical damping characteristic of a passband filter,

1c eine konventionelle Laddertype-Struktur, 1c a conventional ladder-type structure,

2 eine laddertype-ähnliche Struktur mit zwei erfindungsgemäßen Basisschaltungselementen, 2 a ladder-type-like structure with two basic circuit elements according to the invention,

3 ein Basisschaltungselement, 3 a basic circuit element,

4 eine vorteilhafte Filterschaltung in laddertypeähnlicher Struktur, 4 an advantageous filter circuit in ladder type-like structure,

5 eine Filterschaltung in laddertype-ähnlicher Struktur mit vorteilhaften zusätzlichen Resonatoren und Reaktanzelementen, 5 a filter circuit in ladder-type-like structure with advantageous additional resonators and reactance elements,

6a eine Einfügedämpfungscharakteristik eines Duplexers, 6a an insertion loss characteristic of a duplexer,

6b die frequenzabhängige Isolation eines Duplexers. 6b the frequency-dependent isolation of a duplexer.

1a zeigt ein Grundglied einer Laddertype-Schaltung. In einem Signalpfad SP ist ein Serienresonator SR verschaltet und in einem Parallelpfad PP ist ein Parallelresonator PR verschaltet. Der Parallelresonator ist einerseits mit dem Signalpfad und andererseits mit Masse MA elektrisch verbunden. 1a shows a basic element of a ladder type circuit. A series resonator SR is connected in a signal path SP and a parallel resonator PR is connected in a parallel path PP. The parallel resonator is electrically connected on the one hand to the signal path and on the other hand to ground MA.

Die 1b zeigt eine typische Einfügedämpfung eines Grundglieds der 1a. Aufgetragen ist die Dämpfung (in dB) gegenüber der Frequenz (in MHz). Polstellen existieren bei frp, der Resonanzfrequenz des Parallelresonators PR und bei fas, der Antiresonanzfrequenz des Serienresonators SR. Das Passband bildet sich im Bereich der Frequenzen frs und fap aus, was der Resonanzfrequenz des Serienresonators bzw. der Antiresonanzfrequenz des Parallelresonators entspricht.The 1b shows a typical insertion loss of a basic element of 1a , Plotted is the attenuation (in dB) versus frequency (in MHz). Poles exist at frp, the resonant frequency of the parallel resonator PR and at fas, the anti-resonant frequency of the series resonator SR. The pass band is formed in the range of frequencies frs and fap, which corresponds to the resonance frequency of the series resonator or the antiresonance frequency of the parallel resonator.

Die 1c zeigt eine Laddertype-Struktur, die als Ausgangsbasis der vorliegenden Erfindung dient. In einem Signalpfad SP sind zwei Serienresonatoren SR1 und SR2 verschaltet und in vier Parallelpfaden PP11, PP21, PP12 und PP22 sind vier Parallelresonatoren PR11, PR21, PR12 und PR22 verschaltet. Die Parallelpfade sind einerseits mit dem Signalpfad und andererseits mit Masse elektrisch verbunden.The 1c shows a ladder-type structure that serves as the basis of the present invention. Two series resonators SR1 and SR2 are connected in a signal path SP and four parallel resonators PR11, PR21, PR12 and PR22 are connected in four parallel paths PP11, PP21, PP12 and PP22. The parallel paths are electrically connected on the one hand to the signal path and on the other hand to ground.

2 zeigt zwei erfindungsgemäße Basisschaltungseinheiten BSE1 und BSE2, die in einem Signalpfad SP in Serie verschaltet sind. Entsprechend ist der Signaleingang des zweiten Basisschaltungselements mit dem Signalausgang des ersten Basisschaltungselements verschaltet. Der Signalpfad verfügt über einen Signalpfadeingang SPE und einen Signalpfadausgang SPA. Jedes der beiden Basisschaltungselemente BSE1 und BSE2 ist über ein Reaktanzelement mit Masse MA verbunden. 2 shows two inventive basic circuit units BSE1 and BSE2, which are connected in a signal path SP in series. Accordingly, the signal input of the second base circuit element is connected to the signal output of the first base circuit element. The signal path has a signal path input SPE and a signal path output SPA. Each of the two base circuit elements BSE1 and BSE2 is connected to ground MA via a reactance element.

3 zeigt ein detailierter beschriebenes Basisschaltungselement BSE. Das Basisschaltungselement umfasst einen Signaleingang SE und einen Signalausgang SA. Dazwischen ist ein Serienresonator SR verschaltet. Mit dem Signaleingang SE ist ein erster Parallelresonator PR1 und mit dem Signalausgang SA ist ein zweiter Parallelresonator PR2 verschaltet. Masseseitig sind beide Parallelresonatoren PR1 und PR2 über eine elektrisch leitende Verbindungsleitung VL verbunden und über ein Reaktanzelement, das an einem Verbindungsanschluss VA an der Verbindungsleitung VL angeschlossen ist, mit Masse verschaltet. 3 shows a detailed described basic circuit element BSE. The base circuit element comprises a signal input SE and a signal output SA. In between, a series resonator SR is interconnected. A first parallel resonator PR1 is connected to the signal input SE and a second parallel resonator PR2 is connected to the signal output SA. On the ground side, both parallel resonators PR1 and PR2 are connected via an electrically conductive connecting line VL and connected to ground via a reactance element, which is connected to a connecting terminal VA on the connecting line VL.

4 zeigt eine mögliche Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, wobei die Reaktanzelemente der Basisschaltungselemente als Induktivitäten ausgeführt sind und wobei der Signalpfad zwischen beiden Basisschaltungselementen verschaltet einen Serienresonator SR3 aufweist. 4 shows a possible embodiment of the present invention, wherein the reactance elements of the base circuit elements are designed as inductors and wherein the signal path between the two base circuit elements connected has a series resonator SR3.

5 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, wobei im Vergleich zu Ausgestaltung nach 4 noch zwei weitere Serienresonatoren SR4 und SR5 im Signalpfad verschaltet sind, und wobei eine weitere Induktivität IN elektrisch am Signalpfadausgang angeschlossen ist. Zwischen der weiteren Induktivität IN und dem Serienresonator SR5 ist ein weiterer Parallelresonator PR5 in einem weiteren Parallelpfad mit dem Signalpfad und mit Masse elektrisch leitend verbunden. 5 shows an advantageous embodiment of the present invention, wherein compared to embodiment according to 4 two more series resonators SR4 and SR5 are connected in the signal path, and wherein a further inductance IN is electrically connected to the signal path output. Between the further inductance IN and the series resonator SR5, a further parallel resonator PR5 is electrically conductively connected in a further parallel path with the signal path and with ground.

Die 6a und 6b zeigen vier Kurven der Einfügedämpfung eines Duplexers, von dem zumindest ein Filter die erfindungsgemäße Filterschaltung umfasst. 6a zeigt die Einfügedämpfung (in dB) gegenüber der Frequenz im Bereich von 1800 bis 2300 MHz. Die einseitig offenen Rechtecke geben einzuhaltende Spezifikationen des jeweiligen Mobilfunkstandards vor. Die zwei Kurven DTxa bzw. DRxa zeigen die Einfügedämpfung eines Sendepfads bzw. eines Empfangspfads einer im Duplexer enthaltenen Filterschaltung, wobei die Reaktanzelemente verschwindend geringe Reaktanzwerte aufweisen. Dieser Fall entspricht somit einer konventionellen Laddertype-Struktur.The 6a and 6b show four curves of the insertion loss of a duplexer, of which at least one filter comprises the filter circuit according to the invention. 6a shows the insertion loss (in dB) versus frequency in the range of 1800 to 2300 MHz. The unilaterally open rectangles specify the specifications of the respective mobile radio standard to be complied with. The two curves DTxa and DRxa show the insertion loss of a transmission path or of a reception path of a filter circuit contained in the duplexer, wherein the reactance elements have vanishingly small reactance values. This case thus corresponds to a conventional ladder type structure.

Die zwei Kurven DTxb bzw. DRxb zeigen die Einfügedämpfung eines Sendepfads bzw. eines Empfangspfads einer im Duplexer verbauten Filterschaltung, wobei die Reaktanzelemente endlich große Reaktanzwerte (0.5–2 nH) aufweisen. In der Kurve DRxb sind drei lokale Minima bei 2010 MHz, bei 2030 MHz und bei 2080 MHz zu erkennen. Diese sind die drei in der Beschreibung genannten Polstellen, von denen eine durch Variation der Recktanz in der Lage verschoben werden kann, ohne, die übrige Filtercharakteristik zu verschlechtern.The two curves DTxb and DRxb show the insertion loss of a transmit path and a receive path, respectively, of a filter circuit installed in the duplexer, wherein the reactance elements finally have large reactance values (0.5-2 nH). In the curve DRxb there are three local minima at 2010 MHz, at 2030 MHz and at 2080 MHz. These are the three poles mentioned in the description, one of which can be shifted in position by varying the reactance, without worsening the other filter characteristic.

Dagegen zeigt die 6b die Isolation zwischen Sendepfad und Empfangspfad eines Duplexers, der eine erfindungsgemäße Filterschaltung verwendet. Die Kurven Ia bzw. Ib unterscheiden sich wiederum in der Induktivität der verschalteten Reaktanzelemente: Die Kurve Ib zeigt die Isolation mit verschwindend geringer Induktivität, während die andere Kurve Ia die Isolation bei endlicher Induktivität der Reaktanzelemente zeigt. Insbesondere im Sendeband ist die Isolation um ca. 2–3 dB verbessert.In contrast, the shows 6b the isolation between transmission path and reception path of a duplexer, which uses a filter circuit according to the invention. The curves Ia and Ib in turn differ in the inductance of the interconnected reactance elements: the curve Ib shows the insulation with vanishingly low inductance, while the other curve Ia shows the insulation with finite inductance of the reactance elements. Especially in the transmission band, the isolation is improved by about 2-3 dB.

Eine Filterschaltung ist nicht auf eine der beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Variationen, welche z. B. noch weitere Resonatoren, Reaktanzelemente oder beliebige Kombinationen daraus im Signalpfad oder in beschriebenen oder zusätzlichen Parallelpfaden umfassen, stellen ebenso erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele dar.A Filter circuit is not limited to one of the described embodiments limited. Variations, which z. B. even more resonators, reactance elements or any combinations thereof in the signal path or in described or additional Parallel paths include, provide also inventive embodiments represents.

BSE, BSE1, BSE2:BSE, BSE1, BSE2:

SchasisschaltungselementSchasisschaltungselement

DRxa:DRxa:

Dämpfungskurve des Empfangspfads ohne Reaktanzelementattenuation curve of the reception path without reactance element

DRxb:DRxb:

Dämpfungskurve des Empfangspfads mit Reaktanzelementattenuation curve of the reception path with reactance element

DTxa:DTxa:

Dämpfungskurve des Sendepfads ohne Reaktanzelementattenuation curve of the transmission path without reactance element

DTxb:DTxb:

Dämpfungskurve des Sendepfads mit Reaktanzelementattenuation curve the transmission path with reactance element

fap:fap:

Antiresonanzfrequenz eines ParallelresonatorsAntiresonance frequency of a parallel resonator

fas:fas:

Antiresonanzfrequenz eines SerienresonatorsAntiresonance frequency of a series resonator

frp:frp:

Resonanzfrequenz eines Parallelresonatorsresonant frequency a parallel resonator

frs:frs:

Resonanzfrequenz eines Serienresonatorsresonant frequency a series resonator

Ia:Ia:

Isolationskurve ohne Reaktanzelementisolation curve without reactance element

Ib:ib:

Isolationskurve mit Reaktanzelementisolation curve with reactance element

IN:IN:

Induktivitätinductance

MA:MA:

MasseDimensions

PP, PP11, PP12, PP21, PP22:PP, PP11, PP12, PP21, PP22:

Parallelpfadparallel path

PR, PR11, PR12, PR21, PR22, PR5:PR, PR11, PR12, PR21, PR22, PR5:

Parallelresonatorparallel resonator

RE:RE:

Reaktanzelementreactance

SA:SA:

Signalausgangsignal output

SE:SE:

Signaleingangsignal input

SP:SP:

Signalpfadsignal path

SPA:SPA:

SignalpfadausgangSignal path output

SPE:SPE:

SignalpfadeingangSignal path input

SR, SR1, SR2, SR3, SR4, SR5:SR, SR1, SR2, SR3, SR4, SR5:

Serienresonatorseries resonator

VA:VA:

Verbindungsanschlussconnection port

VL:VL:

Verbindungsleitungconnecting line

Claims (22)

Filterschaltung mit laddertype-ähnlicher Struktur, die auf einem Chip ausgebildet ist, umfassend – einen Signalpfad (SP), der einen Signalpfadeingang (SPE) mit einem Signalpfadausgang (SPA) verbindet, – einen Masseanschluss (MA), – ein erstes und ein zweites Basisschaltungselement (BSE1, BSE2), umfassend je – einen Signaleingang (SE1, SE2), – einen Signalausgang (SA1, SA2), – einen Verbindungsanschluss (VA1, VA2), – einen Serienresonator (SR1, SR2), elektrisch zwischen Signaleingang (SE1, SE2) und Signalausgang (SA1, SA2) verschaltet, – einen Resonator (PR11, PR12), elektrisch zwischen Signaleingang (SE1, SE2) und Verbindungsanschluss (VA1, VA2) verschaltet, – einen zweiten Resonator (PR21, PR22), elektrisch zwischen Verbindungsanschluss (VA1, VA2) und Signalausgang (SA1, SA2) verschaltet, – ein Reaktanzelement (RE1, RE2), elektrisch zwischen Verbindungsanschluss (VA1, VA2) und Masseanschluss (MA) verschaltet, wobei das erste und das zweite Basisschaltungselement jeweils über ihre Signaleingänge und Signalausgänge elektrisch seriell im Signalpfad verschaltet sind, und wobei – der Chip auf einem mehrschichtigen Trägersubstrat mit integrierter Verdrahtung angeordnet ist, – die Reaktanzelemente (RE1, RE2) als strukturierte Metallisierungen im Trägersubstrat ausgebildet sind, – der Signalpfad (SP) Teil eines Bandpassfilters ist, – das Bandpassfilter Teil eines Empfangsfilters ist und – das Empfangsfilter Teil eines Duplexers ist.Filter circuit with ladder-type-like Structure formed on a chip comprising - one Signal path (SP), which is a signal path input (SPE) with a signal path output (SPA) connects, - one Ground connection (MA), - one first and second base circuit elements (BSE1, BSE2) ever - one Signal input (SE1, SE2), - one Signal output (SA1, SA2), - one Connection connection (VA1, VA2), A series resonator (SR1, SR2), electrically between signal input (SE1, SE2) and signal output (SA1, SA2) interconnected, - one Resonator (PR11, PR12), electrically between signal input (SE1, SE2) and connection connection (VA1, VA2) interconnected, - one second resonator (PR21, PR22), electrically between connection terminal (VA1, VA2) and signal output (SA1, SA2) interconnected, A reactance element (RE1, RE2), electrically between connection terminal (VA1, VA2) and ground connection (MA) interconnected, wherein the first and the second Basic circuit element each about their signal inputs and signal outputs electrically connected in series in the signal path, and in which - the chip on a multilayer carrier substrate with integrated wiring is arranged The reactance elements (RE1, RE2) are formed as structured metallizations in the carrier substrate, - the signal path (SP) is part of a bandpass filter, - the bandpass filter part of a Reception filter is and - the Receive filter is part of a duplexer. Filterschaltung nach Anspruch 1, wobei der Signalpfad (SP) einen dritten Serienresonator (SR3) umfasst, wobei der dritte Serienresonator SR3 zwischen Signalausgang (SA1) des ersten Basisschaltungselements und dem Signaleingang (SE2) des zweiten Basisschaltungselements verschaltet ist.Filtering circuit according to claim 1, wherein the signal path (SP) comprises a third series resonator (SR3), the third one Series resonator SR3 between signal output (SA1) of the first base circuit element and the signal input (SE2) of the second base circuit element is interconnected. Filterschaltung nach Anspruch 2, wobei der Signalpfad (SP) einen vierten und einen fünften Serienresonator (SR4, SR5) umfasst, wobei der vierte Serienresonator SR4 zwischen Signalpfadeungang (SPE) und dem Signaleingang (SE1) des ersten Basisschaltungselements verschaltet ist, und der fünfte Serienresonator (SR5) zwischen dem Signalausgang (SA2) des zweiten Basisschaltungselements (BSE2) und dem Signalpfadausgang (SPA) verschaltet ist.Filter circuit according to claim 2, wherein the signal path (SP) comprises a fourth and a fifth series resonator (SR4, SR5), wherein the fourth series resonator SR4 between Signalpfadeungang (SPE) and the signal input (SE1) of the first Ba sisschaltungselements is connected, and the fifth series resonator (SR5) between the signal output (SA2) of the second base circuit element (BSE2) and the signal path output (SPA) is connected. Filterschaltung nach Anspruch 1 oder 2, umfassend einen fünften Parallelresonator (PR5), der elektrisch zwischen Signalpfadausgang (SPA) und Masse (MA) verschaltet ist.Filter circuit according to claim 1 or 2, comprising a fifth Parallel resonator (PR5), which electrically connects between signal path output (SPA) and ground (MA) is interconnected. Filterschaltung nach einem der Ansprüche 1–3, umfassend eine Induktivität IN, die elektrisch mit dem Signalpfadausgang (SPA) verbunden ist.Filter circuit according to one of claims 1-3, comprising an inductance IN, which is electrically connected to the signal path output (SPA). Filterschaltung nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die Reaktanzelemente (RE1, RE2) in den unterschiedlichen Basisschaltungselementen (BSE1, BSE2) unterschiedliche Impedanzen aufweisen.Filter circuit according to one of claims 1-4, wherein the reactance elements (RE1, RE2) in the different base circuit elements (BSE1, BSE2) have different impedances. Filterschaltung nach einem der Ansprüche 1–5, wobei die Reaktanzelemente (RE1, RE2) in den Basisschaltungselementen (BSE1, BSE2) Induktivitäten sind.A filter circuit according to any one of claims 1-5, wherein the reactance elements (RE1, RE2) in the base circuit elements (BSE1, BSE2) Inductors are. Filterschaltung nach einem der Ansprüche 1–6, wobei die Resonatoren als SAW-Resonatoren realisiert sind.A filter circuit according to any one of claims 1-6, wherein the resonators are realized as SAW resonators. Filterschaltung nach Anspruch 8, wobei die SAW-Resonatoren auf einem Chip aus Lithiumtantalat oder Lithiumniobat aufgebaut sind.Filtering circuit according to claim 8, wherein the SAW resonators on a Chip of lithium tantalate or lithium niobate are constructed. Filterschaltung nach einem der Ansprüche 1–7, wobei die Resonatoren als BAW-Resonatoren realisiert sind.Filtering circuit according to one of claims 1-7, wherein the resonators are realized as BAW resonators. Filterschaltung nach Anspruch 10, wobei die BAW Resonatoren auf einem Chip aus Silizium angeordnet sind.The filter circuit of claim 10, wherein the BAW Resonators are arranged on a silicon chip. Filterschaltung nach einem der Ansprüche 1–11, wobei die elektrischen Verbindungsleitungen (VL1, VL2) als Leiterbahnen auf dem Chip angeordnet sind.Filtering circuit according to one of claims 1-11, wherein the electrical connection lines (VL1, VL2) as interconnects are arranged on the chip. Filterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägersubstrat ein LTCC Substrat umfasst.Filter circuit according to one of the preceding claims, wherein the carrier substrate an LTCC substrate. Filterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein DMS-Filter, das elektrisch mit dem Signalpfadeingang (SPE) oder dem Signalpfadausgang (SPA) verbunden ist.Filter circuit according to one of the preceding claims, comprising a strain gauge filter that is electrically connected to the signal path input (SPE) or connected to the signal path output (SPA). Filterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Duplexer bei im Wesentlichen unveränderter Einfügedämpfung des Empfangsfilters (DRxb) eine verbesserte Isolation im Frequenzbereich des Sendefilters (Ib) aufweist.Filter circuit according to one of the preceding claims, wherein the duplexer with substantially unchanged insertion loss of Receive filter (DRxb) an improved isolation in the frequency domain of the transmission filter (Ib). Filterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Duplexer bei im Wesentlichen unveränderter Isolation im Frequenzbereich des Sendefilters (Ib) eine verbesserte Einfügedämpfung des Empfangsfilters (DRxb) aufweist.Filter circuit according to one of the preceding claims, wherein the duplexer with substantially unchanged isolation in the frequency range of Transmit filter (Ib) improved insertion loss of the receive filter (DRxb). Verfahren zur Optimierung der Einfügedämpfung von Filterschaltungen mit laddertype-ähnlicher Struktur, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen einer Schaltung mit Laddertype-Struktur, die auf einem Chip ausgebildet ist und einen Signalpfad (SP) und vier Parallelpfade (PP11, PP21, PP12, PP22) umfasst, wobei die Parallelpfade den Signalpfad mit Masse verbinden, und wobei im Signalpfad (SP) zwei Serienresonatoren (SR1, SR2) jeweils zwischen den Abzweigungsstellen des ersten und zweiten sowie des dritten und vierten Parallelpfades verschaltet sind, und in jedem der Parallelpfade jeweils ein Parallelresonator (PR11, PR21, PR12, PR22) verschaltet ist, b) Optimieren der Bandpassfiltercharakteristik durch Anpassen der Eigenschaften der Serien- und Parallelresonatoren (SR1, SR2, PR11, PR21, PR12, PR22), c) Elektrisches Verschalten der masseseitigen Enden des ersten und zweiten Parallelpfads PP11 und PP21 durch eine erste elektrische Verbindungsleitung (VL1) und der masseseitigen Enden des dritten und vierten Parallelpfads PP12 und PP22 durch eine zweite elektrische Vebindungsleitung (VL2), d) Erzeugen je einer zusätzlichen Polstelle (PS1, PS2) pro elektrischer Verbindungsleitung (VL1, VL2) durch elektrisches Verschalten je eines Reaktanzelements (RE1, RE2) zwischen jeder elektrischen Verbindungsleitung (VL1, VL2) und Masse (MA), e) Anpassen der Impedanzen der Reaktanzelemente (RE1, RE2), wobei die zusätzlichen Polstellen (PS1, 2S2) im oder nahe am gewünschten Sperrbereich positioniert werden.Method for optimizing the insertion loss of Filter circuits of ladder-type-like structure, comprising the following steps: a) providing a circuit with Ladder type structure, which is formed on a chip and a Signal path (SP) and four parallel paths (PP11, PP21, PP12, PP22) wherein the parallel paths connect the signal path to ground, and wherein in the signal path (SP) two series resonators (SR1, SR2) respectively between the branch points of the first and second and the third and fourth parallel paths are interconnected, and in each Parallel paths each have a parallel resonator (PR11, PR21, PR12, PR22) is interconnected, b) Optimizing the bandpass filter characteristic by adjusting the characteristics of the series and parallel resonators (SR1, SR2, PR11, PR21, PR12, PR22), c) Electrical interconnection the ground-side ends of the first and second parallel paths PP11 and PP21 through a first electrical connection line (VL1) and the ground-side ends of the third and fourth parallel paths PP12 and PP22 through a second electrical connection line (VL2), d) Create one additional each Pole (PS1, PS2) per electrical connection line (VL1, VL2) by electrically interconnecting each of a reactance element (RE1, RE2) between each electrical connection line (VL1, VL2) and ground (MA), e) Adjusting the impedances of the reactance elements (RE1, RE2), wherein the additional Pole positions (PS1, 2S2) positioned in or near the desired stopband become. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die zusätzlichen Polstellen (PS1, PS2) bei unterschiedlichen Frequenzen positioniert werden.A method according to the preceding claim, wherein the additional Pole positions (PS1, PS2) positioned at different frequencies become. Verfahren nach einem der Ansprüche 17–18, wobei die Impedanz der Reaktanzelemente (RE1, RE2) erhöht wird, um die Frequenz der zusätzlichen Polstellen (PS1, PS2) zu erniedrigen.A method according to any of claims 17-18, wherein the impedance of the Reactance elements (RE1, RE2) increased is going to increase the frequency of the extra poles (PS1, PS2). Verfahren nach einem der Ansprüche 17–19, wobei als Reaktanzelemente (RE1, RE2) Induktivitäten verwendet werden, deren Anpassung im Bereich von 0.5 nH bis 2 nH vorgenommen wird.A method according to any one of claims 17-19, wherein as reactance elements (RE1, RE2) Inductors whose adaptation ranges from 0.5 nH to 2 nH is made. Verfahren nach einem der Ansprüche 17–20, wobei die elektrischen Verbindungsleitungen (VL1, VL2) auf dem Chip ausgebildet werden.Method according to one of claims 17-20, wherein the electrical Connecting lines (VL1, VL2) are formed on the chip. Verfahren nach einem der Ansprüche 17–21, wobei als Reaktanzelemente (RE1, RE2) diskrete Bauelemente verwendet werden, die zusammen mit dem Chip auf einem Trägersubstrat montiert werden.Method according to one of claims 17-21, wherein as reactance elements (RE1, RE2) discrete components are used, which are mounted together with the chip on a carrier substrate.