DE102017129473A1 - Broad band RF filter, multiband RF filter and RF filter device - Google Patents

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Abstract

Es werden ein breitbandiges und/oder ein Multiband-HF-Filter vorgesehen. Das Filter umfasst zwei oder mehr elektromagnetisch gekoppelte Resonatoren.A broadband and / or a multi-band RF filter are provided. The filter comprises two or more electromagnetically coupled resonators.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft breitbandige HF-Filter und Multiband-HF-Filter zum Beispiel für drahtlose Kommunikationssysteme.The present invention relates to broadband RF filters and multiband RF filters for example for wireless communication systems.

HF-Filter in Einrichtungen für drahtlose Kommunikationssysteme können verwendet werden, um HF-Nutzsignale von HF-Störsignalen zu trennen. Solche Filter können Bandpassfilter oder Bandsperrfilter mit einer niedrigen Einfügungsdämpfung innerhalb eines Durchlassbandes und einer hohen Außerbandsperrung für Frequenzen außerhalb eines oder mehrerer Durchlassbänder sein.RF filters in wireless communication system equipment can be used to separate RF useful signals from RF interfering signals. Such filters may be bandpass filters or bandstop filters having a low insertion loss within a passband and a high out-of-band rejection for frequencies outside one or more passbands.

Der andauernde Trend zu höheren Signalübertragungsraten macht Anforderungen hinsichtlich Filtercharakteristika strenger.The continuing trend towards higher signal transmission rates makes requirements for filter characteristics more stringent.

HF-Filter sind aus US 8,031,035 B2 bekannt.RF filters are off US 8,031,035 B2 known.

Die Leistung von aktuellen Filtertopologien und Filtertechnologien ist jedoch beschränkt. Was gewünscht ist, ist ein HF-Filter, das eine vergrößerte Breite von Durchlassbändern, eine reduzierte Einfügungsdämpfung, steilere Durchlassbandflanken gestattet, die Gesamtfilterlösung reduziert und bevorzugt eine Verbesserung bei mehr als einer von solchen Charakteristika gleichzeitig darstellt.However, the performance of current filter topologies and filtering technologies is limited. What is desired is an RF filter that allows increased width of passbands, reduced insertion loss, steeper passband edges, reduces the overall filter solution, and preferably represents an improvement in more than one of such characteristics simultaneously.

Dazu werden HF-Filter und HF- Filterbauelemente gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereitgestellt. Abhängige Ansprüche stellen bevorzugte Ausführungsformen bereit.For this purpose, RF filters and RF filter components according to the independent claims are provided. Dependent claims provide preferred embodiments.

Das breitbandige HF-Filter umfasst einen ersten Port und einen zweiten Port. Weiterhin umfasst das Filter einen ersten elektroakustischen Resonator, der an den ersten Port gekoppelt ist, und einen zweiten elektroakustischen Resonator, der an den zweiten Port gekoppelt ist. Der erste elektroakustische Resonator ist elektromagnetisch an den zweiten elektroakustischen Resonator gekoppelt.The broadband RF filter includes a first port and a second port. Furthermore, the filter comprises a first electroacoustic resonator coupled to the first port and a second electroacoustic resonator coupled to the second port. The first electroacoustic resonator is electromagnetically coupled to the second electroacoustic resonator.

Zusätzlich oder als eine Alternative ist es möglich, dass das breitbandige HF-Filter einen ersten Port und einen zweiten Port umfasst. Weiterhin umfasst das Filter einen ersten elektroakustischen Resonator, der an den ersten Port gekoppelt ist, und einen zweiten elektroakustischen Resonator, der an den zweiten Port gekoppelt ist. Außerdem umfasst der Resonator ein erstes Koppelelement, das elektrisch mit dem ersten Resonator verbunden ist, und ein zweites Koppelelement, das elektrisch mit dem zweiten Resonator verbunden ist. Das erste Koppelelement ist an das zweite Koppelelement gekoppelt.In addition or as an alternative, it is possible for the broadband RF filter to include a first port and a second port. Furthermore, the filter comprises a first electroacoustic resonator coupled to the first port and a second electroacoustic resonator coupled to the second port. In addition, the resonator comprises a first coupling element, which is electrically connected to the first resonator, and a second coupling element, which is electrically connected to the second resonator. The first coupling element is coupled to the second coupling element.

Somit werden HF-Filter bereitgestellt, bei denen elektroakustische Resonatoren gekoppelt sind. Die Kopplung zwischen den Resonatoren kann eine direkte Kopplung zwischen den Resonatoren oder eine indirekte Kopplung über zusätzliche Koppelelemente sein. Eine elektromagnetische Kopplung ist ein bevorzugter Kopplungstyp.Thus, RF filters are provided in which electroacoustic resonators are coupled. The coupling between the resonators may be a direct coupling between the resonators or an indirect coupling via additional coupling elements. An electromagnetic coupling is a preferred coupling type.

Elektroakustische Resonatoren können Elektrodenstrukturen umfassen, die mit einem piezoelektrischen Material verbunden sind. Über den piezoelektrischen Materialeffekt wandelt ein Resonator zwischen HF-Signalen und Schallwellen um. Der Resonator kann ein BAW-Resonator (BAW = Bulk Acoustic Wave = akustische Volumenwelle), ein SAW-Resonator (SAW = Surface Acoustic Wave = akustische Volumenwelle) oder ein GBAW-Resonator (GBAW = Guided Bulk Acoustic Wave = geführte akustische Volumenwelle) sein. In BAW-Resonatoren ist ein piezoelektrisches Material zwischen eine Bodenelektrode und eine Deckelektrode geschichtet. Bei SAW-Resonatoren besitzen die Elektroden eine kammartige Form und Elektrodenfinger, die beieinander angeordnet und elektrisch mit entgegengesetzten Elektroden verbunden sind, regen akustische Wellen an, die sich an der Oberseite des piezoelektrischen Materials ausbreiten können.Electroacoustic resonators may include electrode structures connected to a piezoelectric material. Via the piezoelectric material effect, a resonator converts between RF signals and sound waves. The resonator may be a bulk acoustic wave (BAW) resonator, a surface acoustic wave (SAW) resonator, or a guided bulk acoustic wave (GBAW) resonator , In BAW resonators, a piezoelectric material is stacked between a bottom electrode and a top electrode. In SAW resonators, the electrodes have a comb-like shape and electrode fingers, which are arranged together and electrically connected to opposite electrodes, excite acoustic waves that can propagate to the top of the piezoelectric material.

Aufgrund der intrinsischen Verbindung zwischen HF-Signalen und akustischen Wellen in elektroakustischen Resonatoren ist es möglich, solche Resonatoren akustisch zu koppeln, um Verbesserungen der Filtercharakteristik eines solche Resonatoren umfassenden HF-Filters zu erzielen.Due to the intrinsic connection between RF signals and acoustic waves in electroacoustic resonators, it is possible to acoustically couple such resonators in order to achieve improvements in the filter characteristics of an RF filter comprising such resonators.

Es hat sich jedoch herausgestellt, dass solche Resonatoren auch elektromagnetisch gekoppelt werden können, um den Bereich vorteilhafter Effekte von solchen Kopplungen zu erweitern. Das Herstellen einer elektromagnetischen Kopplung zwischen elektroakustischen Resonatoren verlangt jedoch die Vorkehrung von speziellen Filterelementen. Der Übersichtlichkeit halber werden einige der möglichen Koppelelemente unten beschrieben.However, it has been found that such resonators can also be coupled electromagnetically in order to extend the range of advantageous effects of such couplings. However, establishing electromagnetic coupling between electroacoustic resonators requires the provision of special filter elements. For the sake of clarity, some of the possible coupling elements are described below.

Dementsprechend ist es möglich, dass das erste Koppelelement elektromagnetisch an das zweite Koppelelement gekoppelt wird. Das erste Element und das zweite Koppelelement koppeln den ersten elektroakustischen Resonator an den zweiten elektroakustischen Resonator.Accordingly, it is possible that the first coupling element is electromagnetically coupled to the second coupling element. The first element and the second coupling element couple the first electroacoustic resonator to the second electroacoustic resonator.

Es ist möglich, dass der erste elektroakustische Resonator und der zweite elektroakustische Resonator über eine oder mehrere LC-Schaltungen oder eine oder mehrere Übertragungsleitungen umfassende Koppelschaltung gekoppelt werden.It is possible that the first electroacoustic resonator and the second electroacoustic resonator are coupled via one or more LC circuits or coupling circuit comprising one or more transmission lines.

LC-Elemente und Übertragungsleitungen können als elektroakustisch aktive Elemente realisiert werden, wenn sie einem HF-Signal ausgesetzt werden. Es ist möglich, solche Elemente in der Nähe von einem oder dem anderen derart zu konstruieren und anzuordnen, dass von einem Element emittierte HF-Signale von einem anderen Element empfangen werden können. Beispielsweise können Elektroden eines kapazitiven Elements in der Nähe einer Elektrode eines anderen kapazitiven Elements angeordnet werden, um kapazitive Elemente elektromagnetisch zu koppeln. Außerdem ist es möglich, ein induktives Element in der Form einer spulenartigen Struktur zu realisieren, wobei mindestens ein Leitersegment der Spule oder eine Wicklung oder mehrere Wicklungen der Spule in der Nähe von und relativ zu einem anderen induktiven Element derart angeordnet sind, dass ein HF-Signal von dem ersten induktiven Element zu dem zweiten induktiven Element übertragen werden kann. Insbesondere ist es möglich, eine elektromagnetische Kopplung durch Gestatten einer Kopplung zwischen mit zwei kapazitiven Elementen assoziierten elektrischen Feldkomponenten oder Gestatten einer elektromagnetischen Kopplung durch Nutzen einer magnetischen Interferenz zwischen induktiven Elementen zu realisieren.LC elements and transmission lines can be realized as electroacoustically active elements when exposed to an RF signal. It is possible to construct such elements in the vicinity of one or the other in such a way and arrange for RF signals emitted by one element to be received by another element. For example, electrodes of one capacitive element may be disposed proximate an electrode of another capacitive element to electromagnetically couple capacitive elements. Moreover, it is possible to realize an inductive element in the form of a coil-like structure, wherein at least one conductor segment of the coil or one winding or several windings of the coil are arranged in the vicinity of and relative to another inductive element such that an HF Signal can be transmitted from the first inductive element to the second inductive element. In particular, it is possible to realize electromagnetic coupling by permitting coupling between electric field components associated with two capacitive elements or permitting electromagnetic coupling by utilizing magnetic interference between inductive elements.

Dazu ist es möglich, ein oder mehrere kapazitive Elemente und ein oder mehrere induktive Elemente in einer mehrschichtigen Struktur, die dielektrische Schichten und metallisierte Strukturen umfasst, anzuordnen. Die kapazitiven Elemente (C) und die induktiven Elemente (L) werden dann als Metallisierungsstrukturen in den Metallisierungsschichten zwischen den dielektrischen Schichten realisiert. Metallisierungsstrukturen von unterschiedlichen Schichten können über Durchgangslöcher durch die dielektrischen Schichten elektrisch verbunden werden.For this, it is possible to arrange one or more capacitive elements and one or more inductive elements in a multilayer structure comprising dielectric layers and metallized structures. The capacitive elements (C) and the inductive elements (L) are then realized as metallization structures in the metallization layers between the dielectric layers. Metallization structures of different layers may be electrically connected via via holes through the dielectric layers.

Außerdem ist es möglich, eine elektromagnetische Kopplung unter Nutzung von Übertragungsleitungen herzustellen. Übertragungsleitungen können als streifenförmige Leitersegmente realisiert werden. Die Länge der Leitersegmente kann einer Viertelwellenlänge oder Mehrfachen einer Viertelwellenlänge des entsprechenden HF-Signals entsprechen. Die streifenförmigen Leitersegmente können auch als strukturierte Metallisierungen auf einer dielektrischen Schicht oder zwischen dielektrischen Schichten in einem mehrschichtigen Bauelement realisiert werden.In addition, it is possible to produce electromagnetic coupling using transmission lines. Transmission lines can be realized as strip-shaped conductor segments. The length of the conductor segments may correspond to a quarter wavelength or to a multiple of a quarter wavelength of the corresponding RF signal. The strip-shaped conductor segments can also be realized as structured metallizations on a dielectric layer or between dielectric layers in a multilayer component.

Wenn Übertragungsleitungen verwendet werden, wird bevorzugt, dass die streifenförmigen Leitersegmente von verschiedenen Übertragungsleitungen hauptsächlich parallel, aber galvanisch voneinander getrennt, angeordnet werden.When transmission lines are used, it is preferable that the strip-shaped conductor segments of different transmission lines be arranged mainly in parallel but galvanically separated from each other.

Der Trend zur Miniaturisierung verlangt nach elektrischen Komponenten wie etwa elektrischen Filterbauelemente mit kleineren räumlichen Abmessungen. Um die Länge einer Übertragungsleitung zu reduzieren, ist es möglich, die entsprechende Übertragungsleitung elektrisch in Reihe mit einem kapazitiven Element zu schalten.The trend towards miniaturization requires electrical components such as electrical filter devices with smaller physical dimensions. In order to reduce the length of a transmission line, it is possible to electrically connect the corresponding transmission line in series with a capacitive element.

Es ist möglich, dass das HF-Filter eine Vielzahl von zwei oder mehr Basiskoppelsektionen umfasst, die zum Beispiel elektromagnetisch zwischen den ersten Port und den zweiten Port gekoppelt sind, zum Beispiel in Reihe zu anderen Schaltungselementen.It is possible that the RF filter comprises a plurality of two or more base coupling sections, for example, electromagnetically coupled between the first port and the second port, for example in series with other circuit elements.

Es ist möglich, dass jede Basiskoppelsektion einen elektroakustischen Resonator und ein Koppelelement umfasst.It is possible that each base coupling section comprises an electroacoustic resonator and a coupling element.

Somit sind die Anzahl der elektroakustischen Resonatoren und die Anzahl der Koppelelemente nicht auf zwei beschränkt. HF-Filter mit drei, vier, fünf, sechs, sieben oder mehr Basiskoppelsektionen mit jeweils einem elektroakustischen Resonator sind möglich.Thus, the number of electroacoustic resonators and the number of coupling elements are not limited to two. HF filters with three, four, five, six, seven or more base coupling sections each with an electroacoustic resonator are possible.

Es ist möglich, den elektroakustischen Resonator einer Basiskoppelsektion elektromagnetisch an einen, an zwei oder an mehr elektroakustische Resonatoren zu koppeln. Dazu ist es möglich, das entsprechende Koppelelement, das elektrisch mit dem elektroakustischen Resonator verbunden werden kann, in der Nähe des entsprechenden Koppelelements der jeweiligen assoziierten Basiskoppelsektion anzuordnen. Dementsprechend ist es möglich, dass der erste Port elektrisch mit einer den ersten elektroakustischen Resonator umfassenden ersten Basiskoppelsektion verbunden wird. Die erste Basiskoppelsektion wird elektromagnetisch oder elektrisch mit einer anderen Basiskoppelsektion verbunden, das heißt einer den zweiten elektroakustischen Resonator umfassenden zweiten Basiskoppelsektion. Die zweite Basiskoppelsektion kann auch elektromagnetisch an einen dritten elektroakustischen Resonator gekoppelt werden. Somit wird das zweite Basiskoppelelement elektromagnetisch an zwei andere Basiskoppelsektionen gekoppelt.It is possible to electromagnetically couple the electroacoustic resonator of a base coupling section to one, two or more electroacoustic resonators. For this purpose, it is possible to arrange the corresponding coupling element, which can be electrically connected to the electroacoustic resonator, in the vicinity of the corresponding coupling element of the respective associated base coupling section. Accordingly, it is possible that the first port is electrically connected to a first base coupling section including the first electroacoustic resonator. The first base coupling section is electromagnetically or electrically connected to another base coupling section, that is, a second base coupling section comprising the second electroacoustic resonator. The second base coupling section may also be electromagnetically coupled to a third electroacoustic resonator. Thus, the second base coupling element is electromagnetically coupled to two other base coupling sections.

Die Basiskoppelsektionen können iterativ ähnlich den Sprossen einer Leiter angeordnet werden, bis die letzte Basiskoppelsektion elektromagnetisch nur an ihren Vorgänger und elektrisch mit dem zweiten Port verbunden ist.The base coupling sections can be iteratively arranged similar to the rungs of a ladder until the last base coupling section is electromagnetically connected only to its predecessor and electrically connected to the second port.

Wenn Übertragungsleitungen als elektromagnetische Koppelelemente verwendet werden, um verschiedene elektroakustische Resonatoren zu koppeln, dann kann eine Elektrode des entsprechenden elektroakustischen Resonators elektrisch zwischen ein distales Ende des Leiterfelds der Übertragungsleitung gekoppelt werden, während die jeweilige andere Elektrode des Resonators an Masse gekoppelt wird.When transmission lines are used as electromagnetic coupling elements to couple different electroacoustic resonators, then an electrode of the corresponding electroacoustic resonator can be electrically coupled between a distal end of the conductor field of the transmission line while the respective other electrode of the resonator is coupled to ground.

Das jeweilige andere distale Ende jedes Leitersegments einer Übertragungsleitung kann auch elektrisch mit Masse verbunden oder daran gekoppelt werden.The respective other distal end of each conductor segment of a transmission line may also be electrically connected to or coupled to ground.

Die elektrische Verbindung der Übertragungsleitung der ersten Basiskoppelsektion und des ersten Ports kann derart angeordnet werden, dass der erste Port das entsprechende Leiterfeld an einem distalen Ende oder zwischen distalen Enden verbindet. The electrical connection of the transmission line of the first base coupling section and the first port may be arranged such that the first port connects the corresponding conductor field at a distal end or between distal ends.

Entsprechend kann der zweite Port mit der letzten Basiskoppelsektion derart verbunden sein, dass der Port direkt mit einem distalen Ende oder zwischen distalen Enden des entsprechenden Leiterfelds verbunden ist.Accordingly, the second port may be connected to the last base coupling section such that the port is directly connected to a distal end or between distal ends of the corresponding conductor array.

Die Konfiguration, die elektromagnetisch aktive Elemente und elektroakustisch aktive Elemente umfasst, vergrößert die Anzahl der Freiheitsgrade für einen Designer bei der Nutzung akustischer Resonanzen und elektromagnetischer Resonanzen, um die Frequenzcharakteristika eines Filters zu steigern. Die Längen und die Positionen der Leitersegmente von Übertragungsleitungen beispielsweise können derart gewählt werden, dass eine breitbandige Banddurchlassfilterstruktur erhalten wird. Außerdem können charakteristische Frequenzen der elektroakustischen Resonatoren, zum Beispiel Resonanzfrequenzen oder Antiresonanzfrequenzen, zum Vergrößern der Steilheit von Filterflanken verwendet werden.The configuration, which includes electromagnetically active elements and electroacoustically active elements, increases the number of degrees of freedom for a designer in the use of acoustic resonances and electromagnetic resonances to increase the frequency characteristics of a filter. For example, the lengths and positions of the conductor segments of transmission lines may be selected to provide a broadband bandpass filter structure. In addition, characteristic frequencies of the electroacoustic resonators, for example, resonant frequencies or anti-resonant frequencies, may be used to increase the steepness of filter edges.

Eine Konfiguration, bei der ein elektroakustischer Resonator ein elektromagnetisches Koppelelement elektrisch mit Masse verbindet, erzeugt die Möglichkeit des Leitens von HF-Leistung eines Störfrequenzbereichs direkt zu Masse, insbesondere wenn der Störfrequenzbereich mit einer Resonanzfrequenz des elektroakustischen Resonators zusammenfällt. Somit wird bevorzugt, dass der Resonator derart abgestimmt wird, dass seine Resonanzfrequenz mit HF-Frequenzen zusammenfällt, für die der hohe Unterdrückungsgrad erwünscht ist oder bei denen eine sehr steile Filterflanke gewünscht ist.A configuration in which an electroacoustic resonator electrically connects an electromagnetic coupling element to ground creates the possibility of directing RF power of a noise frequency range directly to ground, particularly when the noise frequency range coincides with a resonant frequency of the electroacoustic resonator. Thus, it is preferred that the resonator be tuned such that its resonant frequency coincides with RF frequencies for which the high degree of suppression is desired or where a very steep filter edge is desired.

Das ursprüngliche Übertragungsleitungsfilterdesign besteht aus elektromagnetisch gekoppelten Übertragungsleitungen. Ein distales Ende jeder Übertragungsleitung ist mit einem Erdungskondensator Csh verbunden, die die elektrische Länge der jeweiligen Übertragungsleitung verkürzen. Indem Csh durch einen elektroakustischen Resonator ersetzt wird, der eine statische Kapazität Cstatic gleich Csh besitzt (üblicherweise 0,5 Csh < Cstatic < 1,5 Csh), kann die gleiche Filterbandbreite erzielt werden. Durch Abstimmen der Resonanzfrequenz des elektroakustischen Resonators innerhalb des Durchlassbands wird innerhalb des Durchlassbands eine Kerbe erzeugt. Die Breite der Kerbe wird durch die Anzahl der Basissektionen bestimmt.The original transmission line filter design consists of electromagnetically coupled transmission lines. A distal end of each transmission line is connected to a ground capacitor Csh which shortens the electrical length of the respective transmission line. By replacing Csh with an electroacoustic resonator having a static capacitance Cstatic equal to Csh (usually 0.5 Csh <Cstatic <1.5 Csh), the same filter bandwidth can be achieved. By tuning the resonant frequency of the electroacoustic resonator within the passband, a notch is created within the passband. The width of the notch is determined by the number of base sections.

Es ist weiterhin möglich, dass das Filter einen zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port angeordneten Signalpfad besitzt. Der Signalpfad ist vorgesehen, um ein HF-Signal von einem der Ports zu dem anderen jeweiligen Port zu übertragen. Der Signalpfad umfasst galvanisch getrennte Sektionen. Somit ist es möglich, ein HF-Signal von dem ersten Port zu dem zweiten Port oder von dem zweiten Port zu dem ersten Port zu leiten. Somit kann der erste Port ein Eingangsport sein, und der zweite Port kann ein Ausgangsport sein, oder der zweite Port kann ein Eingangsport sein und der erste Port kann ein Ausgangsport sein.It is also possible that the filter has a signal path arranged between the first port and the second port. The signal path is provided to transmit an RF signal from one of the ports to the other respective port. The signal path includes galvanically separated sections. Thus, it is possible to route an RF signal from the first port to the second port or from the second port to the first port. Thus, the first port may be an input port and the second port may be an output port or the second port may be an input port and the first port may be an output port.

Die Anwesenheit des Signalpfads bedeutet nicht notwendigerweise, dass eine galvanische Verbindung zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port vorliegt. Der Signalpfad kann Pfadsegmente besitzen, in denen sich das HF-Signal unter Nutzung elektrischer Ströme in einem Leitermaterial ausbreitet, und andere Segmente, in denen sich das HF-Signal als elektromagnetische Signale außerhalb eines elektrischen Leiters ausbreitet.The presence of the signal path does not necessarily mean that there is a galvanic connection between the first port and the second port. The signal path may have path segments in which the RF signal propagates using electrical currents in a conductor material, and other segments in which the RF signal propagates as electromagnetic signals outside an electrical conductor.

Es ist möglich, dass der erste elektroakustische Resonator und der zweite elektroakustische Resonator an Masse gekoppelt werden. Wenn mehr als zwei elektroakustische Resonatoren vorliegen, zum Beispiel in weiteren Basiskoppelsektionen, dann können natürlich die zusätzlichen elektroakustischen Resonatoren von zusätzlichen Basiskoppelsektionen ebenfalls an Masse gekoppelt werden.It is possible that the first electroacoustic resonator and the second electroacoustic resonator are coupled to ground. Of course, if there are more than two electroacoustic resonators, for example in further base coupling sections, then the additional electroacoustic resonators of additional base coupling sections can also be coupled to ground.

Außerdem ist es möglich, dass die elektroakustischen Resonatoren direkt mit einer ihrer Elektroden mit einem Massepotential verbunden werden. Die jeweilige andere Elektrode kann an ein distales Ende einer Übertragungsleitung oder an ein entsprechendes elektromagnetisches Koppelelement, zum Beispiel eine LC-Schaltung, gekoppelt oder direkt mit ihm verbunden werden.In addition, it is possible that the electroacoustic resonators are connected directly to one of their electrodes with a ground potential. The respective other electrode can be coupled to a distal end of a transmission line or to a corresponding electromagnetic coupling element, for example an LC circuit, or connected directly to it.

Es ist möglich, das das Filter weiterhin einen Reihenresonator oder einen Reihenkondensator umfasst, der elektrisch zwischen den ersten Port und den zweiten Port geschaltet ist.It is possible that the filter further comprises a series resonator or series capacitor electrically connected between the first port and the second port.

Der oben erörterte elektroakustische Resonator kann zum Leiten von HF-Störleistung zu Masse verwendet werden und kann als Nebenschlussresonatoren bezeichnet werden. Im Gegensatz dazu ist ein Reihenresonator oder - kondensator zwischen den ersten Port und den zweiten Port geschaltet und stellt einen Teil des Signalpfads her oder stellt einen Nebenschlusspfad parallel zu dem Signalpfad oder parallel zu einer Hauptsektion des Signalpfads her.The electroacoustic resonator discussed above may be used to conduct RF interference power to ground and may be referred to as shunt resonators. In contrast, a series resonator or capacitor is connected between the first port and the second port and forms part of the signal path or establishes a shunt path parallel to the signal path or parallel to a main section of the signal path.

Ein derartiger Reihenresonator oder -kondensator kann ein Schaltungselement oder einen Teil eines Schaltungselements einer Basiskoppelsektion elektrisch mit einem Schaltungselement oder einem Teil eines Schaltungselements der entsprechenden Basiskoppelsektion, die mit dem zweiten Port assoziiert ist, verbinden. Es ist möglich, dass der Reihenresonator ein distales Ende einer mit dem ersten Port assoziierten Übertragungsleitung mit einem distalen Ende einer mit dem zweiten Port assoziierten Übertragungsleitung elektrisch verbindet. Es ist möglich, dass der Reihenresonator die entsprechenden distalen Enden, die mit dem entsprechenden ersten und zweiten Port verbunden sind, elektrisch verbindet. Es ist jedoch möglich, dass der Reihenresonator oder -kondensator die mit dem ersten Port assoziierte eine Basissektion elektrisch mit einer anderen, mit dem zweiten Port zwischen den distalen Enden jeder jeweiligen Übertragungsleitung assoziierten Basissektion verbindet.Such a series resonator or capacitor may electrically connect a circuit element or a part of a circuit element of a base coupling section to a circuit element or a part of a circuit element of the corresponding base coupling section connected to the second port associated, connect. It is possible for the series resonator to electrically connect a distal end of a transmission line associated with the first port to a distal end of a transmission line associated with the second port. It is possible that the series resonator electrically connects the respective distal ends connected to the corresponding first and second ports. However, it is possible for the series resonator or capacitor to electrically connect one base section associated with the first port to another base section associated with the second port between the distal ends of each respective transmission line.

Weiterhin ist es möglich, dass das HF-Filter einen zweiten der mehr als einen weiteren Reihenresonator oder -kondensator umfasst, der elektrisch zwischen ausgewählte Basiskoppelsektionen geschaltet ist. Somit ist es möglich, dass ein Reihenresonator oder -kondensator eine unter der ersten, der zweiten, der dritten, der vierten, der fünften, der sechsten, der siebten, der achten Basiskoppelsektion ausgewählte Basiskoppelsektion mit einer unter der ersten, der zweiten, der dritten, der vierten, der fünften, der sechsten, der siebten, der achten Basiskoppelsektion ausgewählten Koppelsektion verbindet.Furthermore, it is possible that the RF filter comprises a second of the more than one further series resonator or capacitor, which is electrically connected between selected base coupling sections. Thus, it is possible for a series resonator or capacitor to have a base coupling section selected from among the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth base coupling sections having one of the first, second and third ones , the fourth, the fifth, the sixth, the seventh, the eighth base coupling section selected coupling section connects.

Es ist möglich, dass die Resonanzfrequenz des ersten und/oder des zweiten elektroakustischen Resonators so vorgesehen wird, dass eine oder mehrere Kerben in einer Übertragungsfunktion des Filters erzeugt werden.It is possible that the resonance frequency of the first and / or the second electroacoustic resonator is provided so that one or more notches are generated in a transfer function of the filter.

Wie bereits oben beschrieben, wird es bevorzugt, eine Resonanz eines elektroakustischen Resonators zu verwenden, um eine Kerbe zu erzeugen oder die Steilheit einer Durchlassbandflanke zu steigern, und eine statische Kapazität eines elektroakustischen Resonators zu verwenden, um die elektrische Länge einer Übertragungsleitung zu reduzieren.As already described above, it is preferable to use resonance of an electroacoustic resonator to generate a notch or increase the transconductance of a passband edge, and to use a static capacitance of an electroacoustic resonator to reduce the electrical length of a transmission line.

Die oben beschriebene Topologie gestattet Durchlassbandfilter mit einer vergrößerten Durchlassbandbreite, während sie gleichzeitig ultrasteile Filterflanken besitzen. Durch Variieren der Anzahl von Basiskoppelsektionen kann die Breite des Durchlassbands an eine spezifische Anforderung angepasst werden. Die Vorkehrung von elektroakustischen Resonatoren mit entsprechenden charakteristischen Frequenzen kann verwendet werden, um steile Durchlassbandflanken oder Kerben an bevorzugten Positionen innerhalb eines Durchlassbands bereitzustellen. Somit ist es möglich, Kerben zu verwenden, um ein Durchlassband in zwei oder mehr Frequenzsektionen zu unterteilen. Die Kerbenbreite hängt von der Anzahl von Basissektionen und der elektromagnetischen Kopplung zwischen den Basissektionen ab.The topology described above allows passband filters with increased passband bandwidth while having ultra-fast filter edges. By varying the number of base coupling sections, the width of the passband can be adjusted to a specific requirement. The provision of electroacoustic resonators having respective characteristic frequencies may be used to provide steep passband edges or notches at preferred positions within a passband. Thus, it is possible to use notches to divide a passband into two or more frequency sections. The notch width depends on the number of base sections and the electromagnetic coupling between the base sections.

Ein Beispiel besteht in dem Bereitstellen eines Durchlassbandfilters, der mit den Anforderungen von Frequenzblöcken eines Sub-Sechs-5G-Spektrums kompatibel ist. Insbesondere ist es möglich, ein Durchlassband vorzusehen, das eine geringe Einfügungsdämpfung zwischen 3,3 GHz und 3,8 GHz und zwischen 4,4 GHz und 4,99 GHz und zwischen 5,15 GHz und 5,925 GHz besitzt, was mit gegenwärtiger Filtertechnologie und Designmethodik nicht möglich ist.An example is to provide a passband filter that is compatible with the requirements of frequency blocks of a sub-six-5G spectrum. In particular, it is possible to provide a pass band having a low insertion loss between 3.3 GHz and 3.8 GHz and between 4.4 GHz and 4.99 GHz and between 5.15 GHz and 5.925 GHz, which with current filter technology and Design methodology is not possible.

Es ist möglich, dass das Filter ein Multiband-HF-Filter ist. Das heißt, das vorgesehene Durchlassband ist so breit, dass mehr als ein nutzbares Frequenzband, zum Beispiel von einem oder mehreren Kommunikationssystemen, darin platziert werden können.It is possible that the filter is a multi-band RF filter. That is, the intended passband is so wide that more than one usable frequency band, for example from one or more communication systems, can be placed therein.

Innerhalb des Bands können keine oder eine oder mehrere künstliche Kerben solche Bänder trennen.Within the band, no or one or more artificial notches can separate such bands.

Es ist möglich, dass die oben beschriebene Topologie als eine HF-Filterbauelement realisiert wird. Das Filterbauelement kann ein mehrschichtiges Trägersubstrat besitzen. Das mehrschichtige Trägersubstrat kann zwei oder mehr dielektrische Schichten besitzen. Die zwei oder mehr elektroakustischen Resonatoren sind an der Oberseite des Trägersubstrats und/oder in einem in das Trägersubstrat eingebetteten Hohlraum angeordnet. Das eine oder die mehreren Koppelelemente für das elektromagnetische Koppeln der elektroakustischen Resonatoren sind als metallisierte Strukturen in Metallisierungsschichten zwischen dielektrischen Schichten realisiert.It is possible that the topology described above may be realized as an RF filter device. The filter device may have a multilayered carrier substrate. The multilayered support substrate may have two or more dielectric layers. The two or more electroacoustic resonators are arranged on the upper side of the carrier substrate and / or in a cavity embedded in the carrier substrate. The one or more coupling elements for the electromagnetic coupling of the electroacoustic resonators are realized as metallized structures in metallization layers between dielectric layers.

Es ist möglich, dass das HF-Bauelement weiterhin eine integrierte passive Einrichtung (IPD - Integrated Passive Device) und ein piezoelektrisches Material umfasst. Die elektroakustischen Resonatoren und die Koppelelemente sind auf dem gleichen piezoelektrischen Substrat angeordnet.It is possible that the RF device further includes an integrated passive device (IPD) and a piezoelectric material. The electroacoustic resonators and the coupling elements are arranged on the same piezoelectric substrate.

Das piezoelektrische Substrat kann das piezoelektrische Material umfassen oder daraus bestehen. Das piezoelektrische Material kann zum Beispiel LiTaO3 (Lithiumtantalat), LiNbO3 (Lithiumniobat) oder ein anderes typisches Material für BAW- oder GBAW-Bauelemente sein. Entsprechend können die Resonatoren vom SAW-Typ, vom BAW-Typ und/oder vom GBAW-Typ sein.The piezoelectric substrate may include or consist of the piezoelectric material. The piezoelectric material may be, for example, LiTaO 3 (lithium tantalate), LiNbO 3 (lithium niobate), or another typical material for BAW or GBAW devices. Accordingly, the resonators may be of the SAW type, the BAW type and / or the GBAW type.

Es ist möglich, dass das Trägersubstrat ein LTCC-Substrat (LTCC = Low Temperature Co-Fired Ceramics) oder ein HTCC-Substrat (HTCC = High Temperature Co-Fired Ceramics) ist. Weiterhin ist es möglich, dass das Trägersubstrat laminiertes Material umfasst, das ein Polymermaterial, eine IPD (Integrated Passive Device) umfassen kann oder auf einem piezoelektrischen Material, zum Beispiel LiTaO3, LiNbO3, BAW oder GBAW, implementiert werden kann.It is possible that the carrier substrate is a LTCC substrate (LTCC = Low Temperature Co-Fired Ceramics) or a HTCC substrate (HTCC = High Temperature Co-Fired Ceramics). Furthermore, it is possible that the carrier substrate comprises laminated material, which may comprise a polymer material, an IPD (Integrated Passive Device) or on a piezoelectric material, for example LiTaO 3 , LiNbO 3 , BAW or GBAW.

Ausgewählte Aspekte und Details von ausgewählten Ausführungsformen werden anhand der beiliegenden Schemazeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

  • 1 eine mögliche Konfiguration des HF-Filters,
  • 2 ein HF-Filter unter Verwendung von Koppelelementen,
  • 3 die Möglichkeit des Verwendens von LC-Elementen,
  • 4 die Möglichkeit des Verwendens von Übertragungsleitungen,
  • 5 die Möglichkeit des Bereitstellens von mehreren Basiskoppelsektionen,
  • 6 die Möglichkeit von Reihenresonatoren,
  • 7 die Möglichkeit von Reihenresonatoren oder Reihenkondensatoren,
  • 8 die Möglichkeit des Bereitstellens eines Durchlassbands,
  • 9 die Möglichkeit des Bereitstellens von zwei Durchlassbändern, die durch ein Frequenzgebiet mit einer großen Außerbandunterdrückung getrennt sind,
  • 10 die Möglichkeit des Bereitstellens von zwei Durchlassbändern, die durch ein Frequenzgebiet mit einer großen Außerbandunterdrückung getrennt sind, und einer sehr steilen linken Flanke im ersten Durchlassband und einer sehr steilen rechten Flanke im zweiten Durchlassband.
Selected aspects and details of selected embodiments will be explained with reference to the accompanying schematic drawings. In the drawings show:
  • 1 a possible configuration of the RF filter,
  • 2 an RF filter using coupling elements,
  • 3 the possibility of using LC elements,
  • 4 the possibility of using transmission lines,
  • 5 the possibility of providing several base coupling sections,
  • 6 the possibility of series resonators,
  • 7 the possibility of series resonators or series capacitors,
  • 8th the possibility of providing a pass band,
  • 9 the possibility of providing two passbands separated by a frequency band with a large out-band rejection,
  • 10 the possibility of providing two passbands separated by a frequency band with a large out-band rejection and a very steep left-hand edge in the first passband and a very steep right-hand edge in the second passband.

1 zeigt eine mögliche Anordnung eines breitbandigen HF-Filters F. Das Filter F umfasst einen ersten Port P1 und einen zweiten Port P2. Weiterhin umfasst das Filter F einen ersten Resonator R1 und einen zweiten Resonator R2. Der erste Resonator R1 und der zweite Resonator R2 sind elektroakustische Resonatoren, die mit Schallwellen arbeiten. Eine elektromagnetische Kopplungs-EMV existiert zwischen den beiden elektroakustischen Resonatoren. 1 shows a possible arrangement of a broadband RF filter F , The filter F includes a first port P1 and a second port P2 , Furthermore, the filter includes F a first resonator R1 and a second resonator R2 , The first resonator R1 and the second resonator R2 are electroacoustic resonators that work with sound waves. An electromagnetic coupling EMC exists between the two electroacoustic resonators.

Der erste Port P1 kann zum Empfangen von HF-Signalen von einer externen Schaltungsumgebung verwendet werden, und der zweite Port P2 kann zum Liefern gefilterter HF-Signale an eine zusätzliche externe Schaltungsumgebung verwendet werden.The first port P1 can be used to receive RF signals from an external circuit environment, and the second port P2 can be used to provide filtered RF signals to an additional external circuit environment.

Die Verwendung von beiden: elektroakustische Effekte und elektromagnetische Effekte liefern eine vergrößerte Anzahl von Möglichkeiten und eine erhöhte Anzahl von Freiheitsgraden, um Frequenzcharakteristika von HF-Filtern zu steigern.The use of both: electro-acoustic effects and electromagnetic effects provide an increased number of possibilities and an increased number of degrees of freedom to increase frequency characteristics of RF filters.

2 zeigt eine breitbandige HF-Filterkonfiguration F unter Verwendung eines ersten Koppelelements CE1 und eines zweiten Koppelelements CE2, um die elektromagnetische Kopplung EMV zwischen dem ersten elektroakustischen Resonator R1 und dem zweiten elektroakustischen Resonator R2 herzustellen. 2 shows a broadband RF filter configuration F using a first coupling element CE1 and a second coupling element CE2 to the electromagnetic coupling EMC between the first electroacoustic resonator R1 and the second electroacoustic resonator R2 manufacture.

Das erste Koppelelement CE1 und das zweite Koppelelement CE2 sind nicht auf spezifische Typen von Koppelelementen beschränkt. Die beiden Koppelelemente können von einem beliebigen Typ sein, der eine elektromagnetische Wechselwirkung zwischen ihnen gestattet. Das erste Koppelelement CE1 kann vom gleichen Typ wie das zweite Koppelelement CE2 sein. Es ist jedoch möglich, dass die Typen von Koppelelementen für das erste Koppelelement CE1 und das zweite Koppelelement CE2 verschieden sind.The first coupling element CE1 and the second coupling element CE2 are not limited to specific types of coupling elements. The two coupling elements can be of any type that allows electromagnetic interaction between them. The first coupling element CE1 may be of the same type as the second coupling element CE2 his. However, it is possible that the types of coupling elements for the first coupling element CE1 and the second coupling element CE2 are different.

3 zeigt die Möglichkeit des Verwendens von kapazitiven (C) Elementen und/oder induktiven (L) Elementen, um die elektromagnetische Wechselwirkung zwischen den Resonatoren herzustellen. Jedes der LC-Elemente kann als ein strahlendes „Antennenelement“ für das jeweilige assoziierte Element der entsprechenden Koppelschaltung CC wirken. Kapazitive Elemente und induktive Elemente können elektrisch parallel geschaltet werden, um eine LC-Parallelschaltung herzustellen, oder können elektrisch in Reihe geschaltet werden, um eine LC-Reihenschaltung herzustellen. 3 shows the possibility of using capacitive ( C ) Elements and / or inductive ( L ) Elements to establish the electromagnetic interaction between the resonators. Each of the LC Elements can be considered as a radiating "antenna element" for the respective associated element of the corresponding coupling circuit CC Act. Capacitive elements and inductive elements can be electrically connected in parallel to one another LC Parallel connection or can be electrically connected in series to a LC To make a series connection.

4 zeigt die Möglichkeit des Verwendens einer Übertragungsleitung TL in einer gekoppelten Schaltung CC. Die Übertragungsleitungen TL umfassen Leiterfelder, die parallel und beieinander angeordnet sein können, um die elektromagnetische Kopplung zwischen den Übertragungsleitungen zu steigern. Der erste Port P1 bzw. der zweite Port P2 können elektrisch an ein distales Ende oder zwischen distale Enden der Übertragungsleitungen TL angeschlossen sein. Die jeweiligen anderen distalen Enden der Übertragungsleitungen TL können über die akustischen Resonatoren R1, R2 elektrisch mit Masse verbunden sein. 4 shows the possibility of using a transmission line TL in a coupled circuit CC , The transmission lines TL comprise conductor arrays which may be arranged in parallel and with each other to increase the electromagnetic coupling between the transmission lines. The first port P1 or the second port P2 can electrically to a distal end or between distal ends of the transmission lines TL be connected. The respective other distal ends of the transmission lines TL can be over the acoustic resonators R1 . R2 be electrically connected to ground.

Eine Eigenschaft eines elektroakustischen Resonators besteht darin, dass er eine statische Kapazität besitzt, die gestattet, die geometrische Länge der Übertragungsleitung TL, mit der der Resonator verbunden ist, zu reduzieren. Somit liefert eine Kombination aus einer Übertragungsleitung und einem elektroakustischen Resonator nicht nur die Möglichkeit, die akustische Resonanz zu verwenden und die elektroakustische Resonanz bereitzustellen, sondern sie unterstützt auch, die räumlichen Abmessungen der entsprechenden Filterbauelemente zu reduzieren.A characteristic of an electroacoustic resonator is that it has a static capacitance that allows the geometric length of the transmission line TL to which the resonator is connected to reduce. Thus, a combination of a transmission line and an electroacoustic resonator not only provides the ability to use the acoustic resonance and provide the electroacoustic resonance, but also helps to reduce the spatial dimensions of the respective filter devices.

5 veranschaulicht die Möglichkeit, mehr als zwei Basiskoppelsektionen zu haben. Jede Basissektion ist an den Rest der Basissektionen des Filters mit dem Koppelfaktor gekoppelt, der durch die Leitungslänge, die Dicke und die dielektrische Konstante des dielektrischen Substrats, die Distanz zwischen jeder Leitung, die Breite der Leitung, die Dicke der Leitung, Verbindung mit Masse und elektrische Eigenschaft der Masse (wie etwa Induktanz der Masse) bestimmt wird. 5 illustrates the possibility of having more than two basic linkage sections. Each base section is coupled to the remainder of the base sections of the filter with the coupling factor represented by the line length, thickness and dielectric constant of the dielectric substrate, the distance between each line, the width of the line, the thickness of the line, connection to ground and electrical property of the mass (such as inductance of the mass) is determined.

Das Filter F kann eine erste Basiskoppelsektion BCS1, eine zweite Basiskoppelsektion BCS2 und eine n-te Basiskoppelsektion BCSn besitzen. Die Zahl n kann 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder mehr betragen. Die erste Basiskoppelsektion BCS1 und die n-te Basiskoppelsektion BCSn sind elektromagnetisch nur an eine weitere Basiskoppelsektion gekoppelt: die erste Basiskoppelsektion BCS1 ist elektromagnetisch nur an die zweite Basiskoppelsektion BCS2 gekoppelt. Die n-te Basiskoppelsektion BCSn ist elektromagnetisch nur an die n-1-te Basiskoppelsektion gekoppelt. Jedoch sind die anderen Basiskoppelsektionen elektromagnetisch an zwei weitere Basiskoppelsektionen gekoppelt: die Basiskoppelsektion mit der nächstniedrigeren Zahl und mit der nächsthöheren Zahl.The filter F can be a first base coupling section BCS1 , a second base coupling section BCS2 and an nth base coupling section BCSn have. The number n may be 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or more. The first base coupling section BCS1 and the n-th base coupling section BCSn are electromagnetically coupled only to another base coupling section: the first base coupling section BCS1 is electromagnetically only to the second base coupling section BCS2 coupled. The nth base coupling section BCSn is electromagnetically coupled only to the n-1 th base coupling section. However, the other base coupling sections are electromagnetically coupled to two other base coupling sections: the base coupling section with the next lower number and the next higher number.

Die Anzahl von Basiskoppelsektionen bestimmt hauptsächlich die Bandbreite der entsprechenden Übertragungsfunktion. Die Anzahl von Resonatoren bestimmt die Anzahl der möglichen Kerbfrequenzen.The number of base coupling sections mainly determines the bandwidth of the corresponding transfer function. The number of resonators determines the number of possible notch frequencies.

Es ist möglich, dass das Filter weitere Übertragungsleitungen besitzt, die nicht direkt elektrisch an einen Resonator oder weitere Resonatoren angeschlossen sind, die nicht direkt elektrisch mit einer Koppelschaltung wie etwa eine LC-Schaltung oder eine Übertragungsleitung verbunden sind.It is possible that the filter has other transmission lines that are not directly electrically connected to a resonator or other resonators that are not directly electrically connected to a coupling circuit such as an LC circuit or a transmission line.

Es ist anzumerken, dass der Verbindungspunkt der ersten Basiskoppelsektion BCS1 mit dem ersten Port und der n-ten Basiskoppelsektion BCSn mit dem zweiten Port nicht auf die gezeigte Position beschränkt sind. Ein HF-Signal kann auch in die Filterstruktur F eingespeist und an anderen Positionen aus der Filterstruktur extrahiert werden.It should be noted that the connection point of the first base coupling section BCS1 with the first port and the nth base linkage section BCSn with the second port are not limited to the position shown. An RF signal may also be in the filter structure F fed and extracted at other positions from the filter structure.

6 veranschaulicht die Möglichkeit des elektrischen Verbindens eines Reihenresonators entlang des Signalpfads. Es ist möglich, einen ersten Reihenresonator SR1 elektrisch zwischen die erste Basiskoppelsektion und die letzte Basiskoppelsektion zu schalten. Insbesondere ist es möglich, den ersten Reihenresonator SR1 elektrisch an einem Ort nahe dem Verbindungspunkt des ersten Ports P1 bzw. des zweiten Ports P2 anzuschließen. 6 illustrates the possibility of electrically connecting a series resonator along the signal path. It is possible to use a first series resonator SR1 to switch electrically between the first base coupling section and the last base coupling section. In particular, it is possible to use the first series resonator SR1 electrically at a location near the connection point of the first port P1 or the second port P2 to join.

Als eine Alternative oder zusätzlich zu dem ersten Reihenresonator SR1 ist es möglich, einen zweiten Reihenresonator SR2 vorzusehen, der die jeweils entgegengesetzten distalen Enden der Übertragungsleitungen elektrisch verbinden kann.As an alternative or in addition to the first series resonator SR1 is it possible to use a second series resonator SR2 to provide, which can electrically connect the respective opposite distal ends of the transmission lines.

7 veranschaulicht die Möglichkeit des elektrischen Verbindens eines Reihenresonators oder eines Reihenkondensators entlang des Signalpfads. Es ist möglich, eine ersten Reihenresonator SR1 oder den ersten Reihenkondensator SC1 elektrisch zwischen die erste Basiskoppelsektion und die letzte Basiskoppelsektion zu schalten. Insbesondere ist es möglich, den ersten Reihenresonator SR1 oder den ersten Reihenkondensator SC1 an einem Ort nahe dem Verbindungspunkt des ersten Ports P1 bzw. des zweiten Ports P2 zu verbinden. 7 illustrates the possibility of electrically connecting a series resonator or series capacitor along the signal path. It is possible to use a first series resonator SR1 or the first series capacitor SC1 to switch electrically between the first base coupling section and the last base coupling section. In particular, it is possible to use the first series resonator SR1 or the first series capacitor SC1 at a location near the connection point of the first port P1 or the second port P2 connect to.

Als eine Alternative oder zusätzlich zu dem ersten Reihenresonator SR1 oder zu dem ersten Reihenkondensator SC1 ist es möglich, einen zweiten Reihenresonator SR2 oder einen zweiten Reihenkondensator SC2 vorzusehen, die jeweils die entgegengesetzten distalen Enden oder zwischen distalen Enden der Übertragungsleitungen elektrisch verbinden können. Die entgegengesetzten distalen Enden können elektrisch mit einem erdenden Koppelelement GCE verbunden sein. Das erdende Koppelelement kann ein Induktor sein, der größer oder gleich 0,1 nH ist, eine Übertragungsleitung oder eine Kombination aus dem Induktor und der Übertragungsleitung.As an alternative or in addition to the first series resonator SR1 or to the first series capacitor SC1 is it possible to use a second series resonator SR2 or a second series capacitor SC2 which are each capable of electrically connecting the opposite distal ends or between distal ends of the transmission lines. The opposite distal ends may be electrically connected to a grounding coupling element GCE be connected. The grounding coupling element may be an inductor greater than or equal to 0.1 nH, a transmission line or a combination of the inductor and the transmission line.

8 veranschaulicht die Übertragungscharakteristika (Matrixelement S21) und Reflexionscharakteristika (Matrixelement S11) eines Bandpassfilters, das fünf Basiskoppelsektionen umfasst. Das Matrixelement S11 zeigt die Anwesenheit von vier Kerben in der Reflexionscharakteristik entsprechend guten Übertragungswerten. 8th illustrates the transfer characteristics (matrix element S21 ) and reflection characteristics (matrix element S11 ) a bandpass filter comprising five base coupling sections. The matrix element S11 shows the presence of four notches in the reflection characteristic corresponding to good transmission values.

Die Anzahl der Kerben im Matrixelement S11 hängt von der Anzahl der Basiskoppelsektionen ab.The number of notches in the matrix element S11 depends on the number of base coupling sections.

Weiterhin veranschaulicht 9 Filtercharakteristika einer verbesserten Ausführungsform, die fünf Basiskoppelsektionen mit einer Übertragungsleitung und einem elektroakustischen Resonator in jeder Basiskoppelsektion umfasst. Die Übertragungscharakteristik (Matrixelement S21) ist vorgesehen. Elektroakustische Resonanzen werden verwendet, um Kerben innerhalb des Durchlassbands zu erzeugen, was zu mehreren Durchlassbändern (PB1 und PB2) führt. Weiterhin wird die kombinierte Breite des resultierenden Durchlassbands durch die Einführung der Kerbe nicht wesentlich beeinflusst. PB1+PB2 beträgt etwa PB.Further illustrated 9 Filter characteristics of an improved embodiment comprising five base coupling sections with a transmission line and an electroacoustic resonator in each base coupling section. The transfer characteristic (matrix element S21 ) is provided. Electroacoustic resonances are used to create notches within the passband resulting in multiple passbands (FIG. PB1 and PB2 ) leads. Furthermore, the combined width of the resulting passband is not significantly affected by the introduction of the notch. PB1 + PB2 is about PB ,

10 veranschaulicht Filtercharakteristika einer verbesserten Ausführungsform, die fünf Basiskoppelsektionen mit einer Übertragungsleitung, einem elektroakustischen Resonator in jeder Basiskoppelsektion und einem zwischen den ersten Port und den zweiten Port geschalteten Reihenkondensator umfasst. Die Übertragungscharakteristik (Matrixelement S21) liefert ein erstes Durchlassband PB1 mit einer sehr steilen linken Flanke und ein zweites Durchlassband PB2 mit einer sehr steilen rechten Flanke. Zwischen den beiden Durchlassbändern ist ein Frequenzbereich mit einem hohen Reflexionsvermögen (Matrixelement S11) vorgesehen. Elektroakustische Resonanzen werden verwendet, um Kerben innerhalb des Durchlassbands zu erzeugen, was zu mehreren Durchlassbändern (PB1 und PB2) führt. Weiterhin wird die kombinierte Breite des resultierenden Durchlassbands durch die Einführung der Kerbe nicht wesentlich beeinflusst. 10 illustrates filter characteristics of an improved embodiment, the five Base coupling sections comprising a transmission line, an electroacoustic resonator in each base coupling section and a series capacitor connected between the first port and the second port. The transfer characteristic (matrix element S21 ) provides a first passband PB1 with a very steep left flank and a second pass band PB2 with a very steep right flank. Between the two passbands is a frequency range with a high reflectivity (matrix element S11 ) intended. Electroacoustic resonances are used to create notches within the passband resulting in multiple passbands (FIG. PB1 and PB2 ) leads. Furthermore, the combined width of the resulting passband is not significantly affected by the introduction of the notch.

Das breitbandige HF-Filter und das Filterbauelement sind nicht auf den oben beschriebenen Gegenstand und auf die in den beiliegenden Figuren gezeigten technischen Merkmale beschränkt. Filtertopologien, die weitere Filterelemente wie etwa Resonatoren, Übertragungsleitungen, LC-Schaltungen oder Nebenschluss- oder zusätzliche Parallelpfade umfassen, sind ebenfalls umfasst. Das Bauelement kann auch weitere dielektrische oder Metallisierungsschichten und Elemente umfassen, die in einer Außenseite des Substrats integriert oder darauf angeordnet sind.The broadband RF filter and the filter device are not limited to the subject matter described above and the technical features shown in the accompanying figures. Filter topologies that include other filter elements such as resonators, transmission lines, LC circuits, or shunt or additional parallel paths are also included. The device may also include other dielectric or metallization layers and elements integrated or disposed on an outer surface of the substrate.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

BDCS1, 2...:BDCS1, 2 ...:
erste, zweite, ..., Basiskoppelsektionfirst, second, ..., base coupling section
CC:CC:
Koppelschaltung umfassend ein KoppelelementCoupling circuit comprising a coupling element
CE1, CE2:CE1, CE2:
erstes, zweites Koppelelementfirst, second coupling element
Csh:csh:
Erdungskondensatorground capacitor
Cstatic:CStatic:
statische Kapazität eines elektroakustischen Resonatorsstatic capacitance of an electroacoustic resonator
EMV:EMC:
elektromagnetische Kopplungelectromagnetic coupling
F:F:
breitbandiges HF-Filterbroadband RF filter
GCE:GCE:
erdendes Koppelelementgrounding coupling element
P1, P2:P1, P2:
erster, zweiter Portfirst, second port
PB:PB:
DurchlassbandPassband
R1, R2:R1, R2:
erster, zweiter elektroakustischer Resonatorfirst, second electroacoustic resonator
S11, S21:S11, S21:
Matrixelementematrix elements
SR, SR2:SR, SR2:
erster, zweiter Reihenresonatorfirst, second series resonator
TL:TL:
Übertragungsleitungtransmission line

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 8031035 B2 [0004]US8031035 B2 [0004]

Claims (13)

Breitbandiges HF-Filter, umfassend - einen ersten Port und einen zweiten Port, - einen ersten elektroakustischen Resonator, der an den ersten Port gekoppelt ist, - einen zweiten elektroakustischen Resonator, der an den zweiten Port gekoppelt ist, wobei - der erste elektroakustische Resonator elektromagnetisch an den zweiten elektroakustischen Resonator gekoppelt ist.Broadband RF filter comprising a first port and a second port, a first electroacoustic resonator coupled to the first port, a second electroacoustic resonator coupled to the second port, wherein - The first electro-acoustic resonator is electromagnetically coupled to the second electro-acoustic resonator. Breitbandiges HF-Filter, umfassend - einen ersten Port und einen zweiten Port, - einen ersten elektroakustischen Resonator, der an den ersten Port gekoppelt ist, - einen zweiten elektroakustischen Resonator, der an den zweiten Port gekoppelt ist, - ein erstes Koppelelement, das elektrisch mit dem ersten Resonator verbunden ist, - ein zweites Koppelelement, das elektrisch mit dem zweiten Resonator verbunden ist, wobei das erste Koppelelement an das zweite Koppelelement gekoppelt ist.Broadband RF filter comprising a first port and a second port, a first electroacoustic resonator coupled to the first port, a second electroacoustic resonator coupled to the second port, a first coupling element, which is electrically connected to the first resonator, - A second coupling element, which is electrically connected to the second resonator, wherein the first coupling element is coupled to the second coupling element. Filter nach dem vorausgegangenen Anspruch, wobei - das erste Koppelelement elektromagnetisch an das zweite Koppelelement gekoppelt ist und - das erste Koppelelement und das zweite Koppelelement den ersten elektroakustischen Resonator an den zweiten elektroakustischen Resonator koppeln.Filter according to the preceding claim, wherein - The first coupling element is electromagnetically coupled to the second coupling element and - The first coupling element and the second coupling element coupling the first electro-acoustic resonator to the second electro-acoustic resonator. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste elektroakustische Resonator und der zweite elektroakustische Resonator über eine Koppelschaltung, die eine oder mehrere LC-Schaltungen oder eine oder mehrere Übertragungsleitungen umfasst, gekoppelt sind.A filter according to any one of the preceding claims, wherein the first electroacoustic resonator and the second electroacoustic resonator are coupled via a coupling circuit comprising one or more LC circuits or one or more transmission lines. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Vielzahl von zwei oder mehr Basiskoppelsektionen, die in Reihe zwischen den ersten Port und den zweiten Port gekoppelt sind.A filter according to any one of the preceding claims, comprising a plurality of two or more base coupling sections coupled in series between the first port and the second port. Filter nach dem vorhergegangenen Anspruch, wobei jede Basiskoppelsektion einen elektroakustischen Resonator und ein Koppelelement umfasst.A filter according to the preceding claim, wherein each base coupling section comprises an electroacoustic resonator and a coupling element. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend - angeordnet zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port, einen Signalpfad, der vorgesehen ist, um ein HF-Signal von dem ersten Port zu dem zweiten Port zu übertragen, Wobei - der Signalpfad galvanisch getrennte Sektionen umfasst.Filter according to one of the preceding claims, comprising disposed between the first port and the second port, a signal path provided to transmit an RF signal from the first port to the second port, wherein - The signal path includes galvanically separated sections. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste elektroakustische Resonator und der zweite elektroakustische Resonator an Masse gekoppelt sind.A filter according to any one of the preceding claims, wherein the first electroacoustic resonator and the second electroacoustic resonator are coupled to ground. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend einen Reihenresonator oder einen Reihenkondensator, der elektrisch zwischen den ersten Port und den zweiten Port gekoppelt ist.The filter of any one of the preceding claims, further comprising a series resonator or series capacitor electrically coupled between the first port and the second port. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Resonanzfrequenz des ersten und/oder des zweiten elektroakustischen Resonators vorgesehen ist, um eine oder mehrere Kerben in einer Übertragungsfunktion des Filters zu erzeugen.A filter according to any one of the preceding claims, wherein a resonant frequency of the first and / or the second electro-acoustic resonator is provided to produce one or more notches in a transfer function of the filter. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ein Multiband-HF-Filter ist.A filter as claimed in any one of the preceding claims, which is a multi-band RF filter. HF-Filterbauelement umfassend die Filtertopologie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - umfassend ein mehrschichtiges Trägersubstrat mit dielektrischen Schichten, wobei - die elektroakustischen Resonatoren an der Oberseite des Trägersubstrats und/oder in einem in das Trägersubstrat eingebetteten Hohlraum angeordnet sind, - Koppelelemente zum elektromagnetischen Koppeln der Resonatoren als metallisierte Strukturen in Metallisierungsschichten zwischen dielektrischen Schichten realisiert sind.RF filter device comprising the filter topology according to one of the preceding claims, comprising a multilayer carrier substrate with dielectric layers, wherein the electroacoustic resonators are arranged on the upper side of the carrier substrate and / or in a cavity embedded in the carrier substrate, - Coupling elements for the electromagnetic coupling of the resonators are realized as metallized structures in metallization between dielectric layers. HF- Filterbauelement nach dem vorhergehenden Anspruch, weiterhin umfassend - eine integrierte passive Einrichtung (IPD - Integrated Passive Device); - ein piezoelektrisches Material, wobei - die elektroakustischen Resonatoren und die Koppelelemente auf dem gleichen piezoelektrischen Substrat angeordnet sind.HF filter component according to the preceding claim, further comprising - an integrated passive device (IPD); - A piezoelectric material, wherein - The electro-acoustic resonators and the coupling elements are arranged on the same piezoelectric substrate.
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