DE102008048906B4 - Einzelstapel-gekoppelte-Resonatoren mit Differential-Ausgang - Google Patents

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Abstract

Gekoppelter Akustikresonator (100; 200) angepasst für eine Einzel-zu-Differential-Signaltransformation, umfassend einen Einzelstapel, welcher aufweist: einen ersten Filmvolumenakustikresonator (FBAR) (103–105) enthaltend einen Einzel-Eingang (110); einen zweiten FBAR (107–109), welcher über dem ersten FBAR (103–105) angeordnet ist und einen ersten Differential-Ausgang (111) und einen zweiten Differential-Ausgang (112) aufweist; eine Akustikentkopplungsschicht (106), welche zwischen dem ersten FBAR (103–105) und dem zweiten FBAR (107–109) angeordnet ist; und ein Resonanzelement (113, 114), welches mit dem ersten Differential-Ausgang (111) verbunden ist und wirksam ist, um ein Signal (118; 205)) von dem ersten Differential-Ausgang (111) mit einem Signal (119; 206) von dem zweiten Differential-Ausgang (112) im Wesentlichen abzustimmen.

Description

  • Hintergrund
  • In vielen Anwendungen wird ein gemeinsamer Signalweg gekoppelt sowohl an den Eingang eines Empfängers als auch an den Ausgang eines Senders. Zum Beispiel in einem Transceiver, wie beispielsweise einem Zellular- oder Schnurlostelefon, kann eine Antenne an den Eingang des Empfängers gekoppelt sein und an den Ausgang des Senders. In solch einer Anordnung wird ein Duplexer verwendet, um den gemeinsamen Signalweg an den Eingang des Empfängers und an den Ausgang des Senders zu koppeln. Der Duplexer liefert die notwendige Kopplung, während er verhindert, dass das modulierte Übertragungssignal, welches von dem Sender erzeugt wird, von der Antenne zurück in den Eingang des Empfängers gekoppelt wird und den Empfänger überlastet.
  • Oft werden, neben anderen Elementen, Resonatoren verwendet, um die unerwünschte Kopplung dieser Signale zu verhindern. Ein Typ von Filter basiert auf einer Filmvolumenakustikresonator(FBAR)-Struktur. Der FBAR umfasst einen akustischen Stapel enthaltend eine Schicht von piezoelektrischem Material, welche zwischen zwei Elektroden angeordnet ist. Akustische Wellen erzielen eine Resonanz über den akustischen Stapel, wobei die Resonanzfrequenz der Wellen bestimmt ist durch die Materialien in dem akustischen Stapel.
  • FBARs sind im Prinzip ähnlich zu Volumenakustikresonatoren wie beispielsweise Quarz, sind jedoch herunterskaliert, um bei Gigahertz-Frequenzen in Resonanz zu kommen. Da FBARs Dicken in der Größenordnung von Mikrometern und Längen und Breitenabmessungen von Hunderten von Mikrometern aufweisen, liefern FBARs vorteilhaft eine vergleichsweise kompakte Alternative zu bekannten Resonatoren.
  • Mehr und mehr gibt es ein Bedürfnis für Differentialsignalanwendungen von einem Einzel(single-ended)-Eingang. Dies hat zu der Untersuchung von alternativen Filteranordnungen geführt.
  • Ein Weg des Bereitstellens eines Einzel(single-ended)-zu-Differential-Signaltransformation in einer Filteranwendung umfasst eine Vorrichtung, welche als Balun (Symmetrierglied) bekannt ist. Zum Beispiel kann der Balun mit einem FBAR-basierten Filter verbunden sein. Leider, und neben anderen Nachteilen, fügt die Verwendung eines Baluns ein weiteres (externes) Element zu der Schaltung, was die Kosten und die Größe des Filters nach oben treibt.
  • Eine bekannte Resonatorstruktur mit einem Differential-Ausgang umfasst gekoppelte Modenresonatoren. Gekoppelte Modenresonatoren enthalten oft einen oberen FBAR und einen unteren FBAR, mit einer Schicht von akustischem Entkopplungsmaterial zwischen den beiden FBARs. Die zwei Elektroden von einem der FBARs umfasst die Differential-Ausgänge und einer der Eingänge zu dem unteren Resonator liefert den Einzel-Eingang. Die zweite Elektrode liefert die Masse für die Vorrichtung.
  • Während die angegebene Struktur vorteilhaft ist im Bereitstellen einer Einzel-zu-Differential-Signaltransformationsvorrichtung, wird eine parasitäre Kapazität durch die Masseelektrode, die Entkopplungsschicht und eine der Differential-Ausgangselektroden gebildet. Das Nettoresultat ist ein inakzeptables Amplitudenungleichgewicht, oder Phasenungleichgewicht, oder beides, zwischen den Differential-Ausgängen. Folglich kann die parasitäre Kapazität, wie auch andere parasitäre Komponenten, die extern zu dem Differential-Ausgangsresonator sein können, einen schädlichen Einfluss auf die Funktion des Differentialresonators haben.
  • Es gibt daher ein Bedürfnis für einen Einzel-zu-Differential-Filter, welcher mindestens die Nachteile von bekannten Filtern, wie sie oben diskutiert wurden, beseitigt.
  • Zusammenfassung
  • In einer repräsentativen Ausführungsform umfasst ein gekoppelter Akustikresonator, welcher angepasst ist für eine Einzel-zu-Differential-Signaltransformation, einen einzigen Stapel. Der Einzelstapel umfasst: einen ersten Filmvolumenakustikresonator (FBAR) enthaltend einen Einzel(single-ended)-Ausgang, einen zweiten FBAR, welcher über dem ersten FBAR angeordnet ist, und einen ersten Differential-Ausgang und einen zweiten Differential-Ausgang aufweist, eine akustische Entkopplungsschicht zwischen dem ersten FBAR und dem zweiten FBAR, und ein Resonanzelement, welches mit dem ersten Differential-Ausgang verbunden ist und wirksam ist zum im Wesentlichen Abstimmen eines Signals von dem ersten Differential-Ausgang mit einem Signal von dem zweiten Differential-Ausgang.
  • In einer anderen repräsentativen Ausführungsform umfasst eine Kommunikationsvorrichtung einen Sender; einen Empfänger; und einen Einzelstapel-gekoppelten-Resonatorfiler (CRF). Der CRF umfasst einen ersten Filmvolumenakustikresonator (FBAR) enthaltend einen Einzel-Ausgang, einen zweiten FBAR, welcher über dem ersten FBAR angeordnet ist und einen ersten Differential-Ausgang und einen zweiten Differential-Ausgang aufweist, eine akustische Entkopplungsschicht, welche zwischen dem ersten FBAR und dem zweiten FBAR angeordnet ist, und ein Resonanzelement, welches mit dem ersten Differential-Ausgang verbunden ist und wirksam ist zum im Wesentlichen Abstimmen eines Signals von dem ersten Differential-Ausgang mit einem Signal von dem zweiten Differential-Ausgang.
  • In einer anderen repräsentativen Ausführungsform umfasst eine elektronische Vorrichtung einen Sender; einen Empfänger; und einen Einzelstapel-gekoppelten-Resonatorfilter (CRF). Der CRF umfasst einen ersten Filmvolumenakustikresonator (FBAR) enthaltend einen Einzel-Ausgang, einen zweiten FBAR, welcher über dem ersten FBAR angeordnet ist und einen ersten Differential-Ausgang und einen zweiten Differential-Ausgang aufweist, eine akustische Entkopplungsschicht, welche zwischen dem ersten FBAR und dem zweiten FBAR angeordnet ist, und ein Resonanzelement, welches mit dem ersten Differential-Ausgang verbunden ist und wirksam ist, zum im Wesentlichen Abstimmen eines Signals von dem ersten Differential-Ausgang mit einem Signal von dem zweiten Differential-Ausgang.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die vorliegenden Lehren werden am besten verstanden von der folgenden detaillierten Beschreibung, wenn diese zusammen mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird. Die Merkmale sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet. Wo immer es praktikabel ist, beziehen sich ähnliche Bezugszahlen auf ähnliche Merkmale.
  • 1A ist eine vereinfachte schematische Darstellung eines gekoppelten Akustikresonators gemäß einer repräsentativen Ausführungsform.
  • 1B ist eine graphische Darstellung des Amplitudenungleichgewichts von Differential-Signalanschlüssen eines bekannten gekoppelten Akustikresonators.
  • 1C ist eine graphische Darstellung von Ausgangsamplituden von Differential-Signalausgängen eines gekoppelten Akustikresonators einer repräsentativen Ausführungsform.
  • 2A ist eine vereinfachte schematische Darstellung eines gekoppelten Akustikresonators gemäß einer repräsentativen Ausführungsform.
  • 2B ist eine graphische Darstellung des Amplitudenungleichgewichts von Differential-Signalanschlüssen eines bekannten gekoppelten Akustikresonators.
  • 2C ist eine graphische Darstellung einer Ausgangsamplitude von Differential-Signalanschlüssen eines gekoppelten Akustikresonators einer repräsentativen Ausführungsform.
  • 3 ist eine vereinfachte schematische Darstellung einer Duplexkommunikationsvorrichtung gemäß einer repräsentativen Ausführungsform.
  • Definierte Terminologie
  • Wie hierin verwendet, sind die hierin verwendeten Begriffe „ein” oder „eine” definiert als ein oder mehr als ein.
  • Repräsentative Ausführungsformen werden in dem Kontext von Akustikresonatorfiltern beschrieben. Die akustischen Resonatorfilter der Ausführungsformen umfassen Einzel-zu-Differential-Signaltransformations-Akustikresonatorfilter (single-ended to differential signal transformation acoustic resonator filter). Diese Filter sind zum Beispiel hilfreich in Duplex- und Multiplex-Kommunikationen. Zum Beispiel können Duplexkommunikationsarchitekturen, wie beispielsweise in dem gemeinsam übertragenen US-Patent 6,262,637 mit dem Titel „Duplexer Incorporating Thin-Film Bulk Acoustic Resonators (FBARs)” (zu deutsch: „Duplexer mit eingebautem akustischen Dünnschicht-Volumenresonator”) von Bradley et al., von Filtern, welche Resonatoren der repräsentativen Ausführungsformen enthalten, profitieren. Die Offenbarung dieses Patents ist hierin spezifisch durch Bezugnahme eingeschlossen.
  • Darüber hinaus und wie klarer werden wird, wenn die Beschreibung fortfährt, hat ein Filter mit der gestapelten FBAR-Struktur, welche eine akustisch entkoppelnde Schicht zwischen FBARs aufweist, Merkmale gemeinsam mit denen, die beschrieben sind in dem gemeinsam in Besitz befindlichen US-Patent 7,019,605 von Bradley et al. mit dem Titel „Stacked Bulk Acoustic Resonator Band-Pass Filter with Controllable Bandpass” (zu deutsch: „Gestapeler akustischer Volumenresonator-Filter mit steuerbarem Durchlassband”). Die Offenbarung dieses Patents ist hierin spezifisch durch Bezugnahme eingeschlossen.
  • Es wird hervorgehoben, dass die Anwendung der vorliegenden Lehren auf Filter nur dafür gedacht ist, anschaulich zu sein. Allgemeiner sind die entkoppelten Resonatorstrukturen der vorliegenden Lehren anwendbar auf einen breiten Bereich von elektronischen Vorrichtungen, Komponenten und Schaltungen (zum Beispiel Oszillatoren, Transformatoren und Mischer). Solche Anwendungen werden wahrscheinlich für einen Fachmann offensichtlicher, welcher den Vorteil der vorliegenden Offenbarung gehabt hat.
  • 1A ist eine Querschnittsansicht eines akustisch gekoppelten Resonatorfilters 100 gemäß einer repräsentativen Ausführungsform. Der Resonatorfilter 100 umfasst eine Einzelstapelstruktur, welche über einem Substrat 101 angeordnet ist. Der Einzelstapel 100 umfasst einen ersten FBAR enthaltend eine untere Elektrode 103, welche über einer Kavität oder einem Reflektor (zum Beispiel einem verstimmten akustischen Bragg-Reflektor) 102 angeordnet ist. Details der Kavität 102 und ihrer Herstellung können in dem in gemeinsam im Besitz befindlichen US-Patent Nr. 6,107,721 von Lakin gefunden werden, dessen Offenbarung in ihrer Gesamtheit in diese Offenbarung durch Bezugnahme eingeschlossen wird. Darüber hinaus kann die Kavität 102 gemäß bekannten Halbleiterprozessierverfahren und unter Verwendung von bekannten Materialien hergestellt werden. Anschaulich kann die Kavität 102 hergestellt werden gemäß den Lehren von US-Patenten 5,587,620 , 5,873,153 und 6,507,983 von Ruby et al. Die Offenbarungen dieser Patente sind hierin spezifisch durch Bezugnahme eingeschlossen. Es wird hervorgehoben, dass Verfahren, welche in diesen Patenten beschrieben sind, repräsentativ sind und andere Verfahren der Herstellung und Materialien innerhalb des Bereichs eines Fachmanns in Erwägung gezogen werden.
  • Der Einzelstapel umfasst auch eine piezoelektrische Schicht 104, welche über der unteren Elektrode 103 angeordnet ist und eine obere Elektrode 105 ist über der Schicht 104 angeordnet. Eine Entkopplungsschicht 106 ist über der oberen Elektrode 105 angeordnet. Der Einzelstapel umfasst auch einen zweiten FBAR, welcher eine untere Elektrode 107, eine piezoelektrische Schicht 108 und eine obere Elektrode 109 aufweist.
  • Der Resonatorfilter 100 liefert eine Einzel-zu-Differential-Signaltransformation. Insbesondere ist ein Einzel-Eingang 110 mit der unteren Elektrode 103 verbunden, und eine Masse(Erde)-Verbindung ist mit der oberen Elektrode 105 des ersten FBAR hergestellt. Darüber hinaus ist ein erster Differential-Ausgang 111 mit der ersten Elektrode 107 des zweiten FBAR verbunden; und ein zweiter Differential-Ausgang 112 ist mit der oberen Elektrode des zweiten FBAR verbunden. Viele der Details des Einzelstapel-Einzel-zu-Differential-Signaltransformations-Resonatorfilters der repräsentativen Ausführungsformen kann gefunden werden in der gemeinsam in Besitz befindlichen US-Patentanmeldung 20070176710 von Jamneala et al., deren Offenbarung hierin spezifisch durch Bezugnahme eingeschlossen wird. Als solches werden viele Details nicht wiederholt, um eine Verschleierung der Beschreibung der repräsentativen Ausführungsformen zu vermeiden.
  • In der repräsentativen Ausführungsform wird ein Eingangssignal (V) an den Einzel-Eingang 110 angelegt, was in einem Ausgangssignal V– an dem ersten Differential-Ausgang 111; und in einem Ausgangssignal V+ an dem zweiten Differential-Ausgang 112 des Resonatorfilters 100 resultiert, wobei die Differential-Ausgangssignale 180° phasenverschoben sind. Beachtenswert ist, dass die Vorzeichenkonvention der dargestellten Spannungen (+/–) nur veranschaulichend ist und natürlich von den piezoelektrischen Materialien, die für die Filter (zum Beispiel die Richtung der C-Achsen) ausgewählt wurden, und der ausgewählten Masseverbindung abhängt. Darüber hinaus, und wie es von den Fachleuten geschätzt werden wird, und wie es klarer werden wird, wenn diese Beschreibung fortfährt, sind die Begriffe „Eingang” und „Ausgang” vertauschbar, abhängig von der Signalrichtung. Ein Signal wird an dem Eingang 110 bereitgestellt. Das gefilterte Signal wird an die Differential-Ausgänge 111 und 112 geliefert, welche mit Schaltungen einer vorgeschriebenen Impedanz verbunden sind.
  • Entsprechend wird ein Einzel(single-ended)-Signal an dem Filter 100 zugeführt und wird transformiert in ein abgestimmtes (ausgeglichenes) Differential-Signal an den Ausgängen 111, 112. In natürlicher Weise liefert ein Zuführen eines Differentialsignals an die „Ausgänge” 111, 112 ein gefiltertes Einzel(single-ended)-Signal an dem „Eingang” 110.
  • Mit der oberen Elektrode 105 auf Masse und der unteren Elektrode 107 auf einer von Null verschiedenen Spannung enthalten die obere Elektrode 105 des ersten FBAR, die Entkopplungsschicht 106 und die untere Elektrode 107 des zweiten FBAR einen parasitären Kondensator (CP) 113. Wie hierin vollständiger beschrieben ist, wird gemäß einer repräsentativen Ausführungsform ein Resonanzinduktor (Lres) 114 parallel zu dem Kondensator 113 bereitgestellt. Der parallele Kondensator 113 und der Resonanzinduktor 114 bilden ein Resonanzelement einer repräsentativen Ausführungsform. Das Resonanzelement ist angepasst, um die Amplituden der Ausgangssignale der Differential-Ausgänge ausgeglichen (balanced) zu halten.
  • Wie geschätzt werden wird, resultiert, ohne Korrektur des Resonanzinduktors 114, der parasitäre Kondensator 113 in einer Last auf dem Ausgang 111. Obwohl die Beziehung V = V+ – V– beibehalten wird, wenn die Differential-Ausgänge 111, 112 mit Ausgängen derselben Impedanz verbunden werden (zum Beispiel einer 50 Ohm Leitung oder -Vorrichtung), wird die Spannung V– auf der unteren Elektrode 107 erniedrigt als ein Resultat der Last von CP. Letztendlich resultiert dies in einem Amplitudenungleichgewicht von Signalen an den Differential-Ausgängen 111, 112.
  • Das Erniedrigen der Ausgangsspannung von dem ersten Differential-Ausgang 111 ist graphisch dargestellt in 1B, die eine graphische Darstellung des relevanten S-Parameters über der Frequenz eines bekannten Resonators ist. Insbesondere der S-Parameter an dem Ausgang des ersten Differential-Ausgangs (ohne Korrektur), S1,5, ist dargestellt als Kurve 115. Im Gegensatz hierzu ist der Ausgangsparameter an dem zweiten Differential-Ausgang (wieder ohne Korrektur), S1,2, dargestellt als Kurve 116; und die Differenz 117 ist dargestellt, um mit der Frequenz zu variieren. Leider kann über den Frequenzbereich von Interesse die Größe der Differenz 117 so groß sein wie ungefähr –6,5 dB und nur so gering sein wie –3,5 dB. Dessen ungeachtet sind für viele Kommunikationsanwendungen Ausgangs-Differential-Spezifikationen (ABS (S1,5 – S1,2)) von der Größenordnung von weniger als 1,0 dB.
  • Im Gegensatz hierzu zeigt 1C die S-Parameter eines Filters 100 einer repräsentativen Ausführungsform und enthaltend das Resonanzelement, welches den Kondensator 113 und den Induktor 114 über demselben Frequenzbereich von Interesse aufweist. In der vorliegenden Ausführungsform hat die Kurve 118 von S1,5 eine wesentlich größere Amplitude (d. h. die Amplitude des Ausgangssignals ist größer) verglichen mit Kurve 115; und ABS (S1,5 – S1,2) ist 0,3 dB oder weniger über dem Frequenzbereich von Interesse.
  • Der Induktor 114 ist ausgewählt, so dass das Resonanzelement bei oder nahe einer Resonanz über den Betriebsfrequenzbereich des Filters 100 ist. Als solches ist, über diesen Bereich, das Resonanzelement tatsächlich eine unendliche Impedanz parallel zu der Ausgangsimpedanz an dem Anschluss, welcher den Differential-Ausgang 111 enthält. Entsprechend fließt wenig Strom in das Resonanzelement, und die Last, welche durch den parasitären Kondensator 113 erzeugt wird, ist im Wesentlichen aufgehoben.
  • 2A ist eine vereinfachte schematische Darstellung eines gekoppelten Akustikresonatorfilters 200 gemäß einer repräsentativen Ausführungsform. Da viele Details des Resonators 200 gemeinsam sind mit denen, die in Verbindung mit den Ausführungsformen von 1A beschrieben wurden, sind solche Details weggelassen, um eine Verschleierung der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsformen zu vermeiden.
  • Idealerweise erfahren die Differential-Ausgänge 111, 112 eine Ausgangsimpedanz, die im Wesentlichen identisch ist. Jedoch, und insbesondere bei den vergleichsweise hohen Betriebsfrequenzen der Schaltungen, in denen der Filter 200 eingesetzt wird, können sich parasitäre Impedanzelemente (Störungen) aus einer Vielzahl von Quellen manifestieren. Diese parasitären Impedanzelemente sind oft manifestiert als parasitäre Induktoren, können aber parasitäre Kondensatoren oder beides sein. Diese parasitären Impedanzelemente können aus Schaltungsdefekten (zum Beispiel ungleiche Schaltungsspurenlängen oder Dicken) resultieren. Ungeachtet ihrer Quelle ist aufgrund der parasitären Impedanzelemente die Ausgangsimpedanz der Elektroden 107, 109 unausgeglichen und die resultierenden Signalamplituden (S-Parameter) sind unausgeglichen. Wie in Verbindung mit den Figuren 1A–1C erläutert, ordnen Spezifikationen an, dass die S-Parameter innerhalb einer vorgeschriebenen Differenz sind.
  • Das parasitäre Impedanzelement kann mit der Elektrode 107, oder der Elektrode 109, oder beiden verbunden sein. Im Interesse der Einfachheit der Beschreibung wird ein spezifisches Element in dem Ausgangssignalweg der Elektrode 107 beschrieben. In natürlicher Weise sind die Prinzipien des Korrigierens des Ungleichgewichts, welches dieses Element erzeugt, anwendbar auf andere Typen von Impedanzelementen und auf Elemente in dem Ausgangssignalweg der Elektrode 109.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist ein parasitärer Induktor (L) 201 in dem Ausgangsweg der Elektrode 107. Ohne Induktor 201 funktionieren das Resonanzelement, welches den parasitären Kondensator 113 und den Resonanzinduktor 114 aufweist, bei oder nahe Resonanz für den ausgewählten Betriebsfrequenzbereich des Filters 200. Jedoch ändert die externe parasitäre Impedanz des Induktors 201 die Ausgangsimpedanz des Ausgangsweges der Elektrode 107. Im Betrieb ändert dies die Spannung an der Elektrode 107. Insbesondere und basierend auf den Spannungen bei den Elektroden des Filters, fließt Strom von der oberen Elektrode 109 durch die piezoelektrische Schicht 108 zu der unteren Elektrode 107. Strom durch den Reiheninduktor L 201 verursacht einen Spannungsabfall über dem Induktor 201, was in einem Anstieg der Spannung an der Elektrode 107 resultiert. Als solches wird die Spannung bei der Elektrode 107 erhöht und das Spannungsgleichgewicht zwischen den Elektroden 107, 109 beeinträchtigt.
  • 2B zeigt S1,5 und S1,2, welche von der Addition der Störung, die durch den Induktor 201 verursacht wird, resultieren. Wie erwartet ist S1,5, dargestellt als Kurve 202, erhöht aufgrund der erhöhten Spannung an der Elektrode 107, verglichen mit S1,2, dargestellt als Kurve 203. Darüber hinaus ist die Differenz 204 zwischen den Kurven 202, 203, welche das Ungleichgewicht der Ausgänge aufgrund der Störung repräsentiert, bei einer bestimmten Frequenz so groß wie 1,0 dB. Mit der Spezifikation, dass das Ungleichgewicht weniger als 1,0 dB sei, wird eine Milderung des Ungleichgewichts in der vorliegenden Ausführungsform bewirkt durch Ändern des Wertes des Resonanzinduktors 114.
  • In der repräsentativen Ausführungsform funktioniert der Resonanzinduktor 114 als ein Nebenschlussinduktor. Durch Reduzieren des Wertes des Induktors 114 wird ein größerer Stromfluss über den Nebenschluss realisiert und der Spannungsabfall über den Nebenschluss wird vergleichsweise erhöht. Deshalb ist die Spannung an der Elektrode 107 reduziert. Durch sorgfältige Auswahl der Induktivität des Induktors 114 können die Spannungen (S-Parameter) an den Elektroden 107, 109 näher an einen ausgeglichenen Zustand gebracht werden und die S-Parameter an den Ausgängen 111, 112 sind folglich näher an einen ausgeglichenen Zustand gebracht. Anders gesagt, durch Modifizieren der Induktivität des Resonanzinduktors 114 können die S-Parameter eine reduzierte Differenz über dem Frequenzbereich von Interesse erfahren. Das ist in 2C dargestellt, wo die Kurve 205 S1,5 repräsentiert und die Kurve 206 S1,2 repräsentiert. Anschaulich resultiert das Reduzieren des Resonanzinduktors 114 in einer Differenz 207, die höchstens 0,3 dB ist über dem Frequenzbereich von Interesse.
  • Wie angemerkt, können die parasitäre Induktivität oder andere Störungen zwischen den Differential-Ausgang 112 und die Elektrode 109 gekoppelt werden. In diesem Fall und wieder in Anbetracht des Stromflusses und der Spannungspolaritäten, wie in 2A dargestellt, wird die Spannung an der Elektrode 107 reduziert. Durch eine ähnliche Analyse kann diese Änderung der Spannung korrigiert werden durch einen Wechsel der Induktivität des Resonanzinduktors 114. In dem vorliegenden Fall wird ein Anstieg der Induktivität benötigt. Dies verringert den Strom über den Nebenschluss und erhöht folglich die Spannung an der Elektrode 107. Folglich liefert der Resonanzinduktor 114 das Abstimmen der Spannung an der Elektrode 107 und stellt folglich vorteilhaft das Gleichgewicht zwischen den Elektroden 107, 109 und folglich den Differential-Ausgängen 111, 112 wieder her.
  • 3 ist ein vereinfachtes schematisches Blockdiagramm einer Kommunikationsvorrichtung 300 gemäß einer repräsentativen Ausführungsform. Die Kommunikationsvorrichtung 300 kann zum Beispiel ein Zellulartelefon oder ähnliches Gerät sein, welches angepasst ist für eine Voll-Duplexkommunikation. Die Vorrichtung 300 umfasst eine Antenne 301, welche mit einem Empfängerfilter 302 und einem Senderfilter 303 verbunden ist. Ein Impedanzabstimmnetzwerk 304 ist bereitgestellt zum Erleichtern der Einzel-zu-Differential-Signaltransformation (single-ended to differential signal transformation) zu und von der Antenne 301. Namentlich kann das Abstimmnetzwerk direkt in dem Akustikresonatorfilter bereitgestellt werden, obwohl dies nicht notwendig ist und andere Abstimmnetzwerke verwendet werden können.
  • Der Senderfilter 303 verbindet die Antenne mit einem Sender 306 und umfasst ein Einzel(single-ended)-Filter mit einem Durchlassbereich, der ausgewählt ist, um dem Durchlassbereich des Senders der Kommunikationsvorrichtung 300 zu entsprechen. Der Senderfilter 303 kann ein Akustikresonatorfilter, wie beispielsweise oben beschrieben, sein.
  • Der Empfängerfilter 302 verbindet die Antenne mit dem Empfänger 306 und umfasst einen Hybrid-Akustikresonatorfilter, wie beispielsweise oben beschrieben. Der Hybrid-Akustikresonatorfilter liefert das gewünschte Durchlassband und eine Nahband-Zurückweisung, welche für ein Einzel(single-ended)-Signal in einem Differential-Ausgang 307 zu dem Empfänger 306 gewünscht ist. Der Empfängerfilter umfasst einen Akustikresonatorfilter 100 oder 200 wie vorstehend beschrieben.

Claims (20)

  1. Gekoppelter Akustikresonator (100; 200) angepasst für eine Einzel-zu-Differential-Signaltransformation, umfassend einen Einzelstapel, welcher aufweist: einen ersten Filmvolumenakustikresonator (FBAR) (103–105) enthaltend einen Einzel-Eingang (110); einen zweiten FBAR (107–109), welcher über dem ersten FBAR (103–105) angeordnet ist und einen ersten Differential-Ausgang (111) und einen zweiten Differential-Ausgang (112) aufweist; eine Akustikentkopplungsschicht (106), welche zwischen dem ersten FBAR (103–105) und dem zweiten FBAR (107–109) angeordnet ist; und ein Resonanzelement (113, 114), welches mit dem ersten Differential-Ausgang (111) verbunden ist und wirksam ist, um ein Signal (118; 205)) von dem ersten Differential-Ausgang (111) mit einem Signal (119; 206) von dem zweiten Differential-Ausgang (112) im Wesentlichen abzustimmen.
  2. Gekoppelter Akustikresonator nach Anspruch 1, wobei das Resonanzelement einen Induktor (114) umfasst, welcher zwischen dem ersten Differential-Ausgang (111) und Masse verbunden ist.
  3. Gekoppelter Akustikresonator nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Entkopplungsschicht (106), eine obere Elektrode (105) des ersten FBAR (103–105) und eine untere Elektrode (107) des zweiten FBAR (107–109) einen parasitären Kondensator (113) bilden.
  4. Gekoppelter Akustikresonator nach Anspruch 3, wobei das Resonanzelement (113, 114) einen Resonanzinduktor (114) und den parasitären Kondensator (113) parallel verbunden aufweist.
  5. Gekoppelter Akustikresonator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Resonanzelement (113, 114) einen Durchlassbereich aufweist, der ausgewählt ist, um einen Durchlassbereich des Resonators (100; 200) angeglichen zu sein.
  6. Gekoppelter Akustikresonator nach Anspruch 4, wobei der erste Differential-Ausgang (111) mit einer externen Schaltung (201) verbunden ist, welche eine parasitäre Impedanz aufweist; und der Resonanzinduktor (114) eine Induktivität aufweist, die ausgewählt ist, um die Abgestimmtheit beizubehalten.
  7. Gekoppelte Resonatorschaltung gemäß Anspruch 4, wobei der zweite Differential-Ausgang (112) mit einer externen Schaltung verbunden ist; welche eine parasitäre Impedanz aufweist; und der Resonanzinduktor (114) eine Induktivität aufweist, die ausgewählt ist, um die Abgestimmtheit beizubehalten.
  8. Gekoppelter Akustikresonator nach Anspruch 6, wobei die parasitäre Impedanz ein parasitärer Induktor (201) ist, und der parasitäre Induktor (201) parallel verbunden ist mit einer Tankschaltung, welche den parasitären Kondensator (113) und den Resonanzinduktor (114) aufweist.
  9. Gekoppelter Akustikresonator nach Anspruch 7, wobei die parasitäre Impedanz ein parasitärer Induktor ist und der parasitäre Induktor parallel mit einer Tankschaltung verbunden ist, welche den parasitären Kondensator (113) und den Resonanzinduktor (114) aufweist.
  10. Gekoppelter Akustikresonator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der gekoppelte Akustikresonator (100; 200) ein gekoppelter Resonatorfilter (CRF) ist.
  11. Gekoppelter Akustikresonator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein S-Parameter des Signals (118; 205) des ersten Differential-Ausgangs (111) und ein S-Parameter des Signals (119; 206) des zweiten Differential-Ausgangs (112) eine Differenz von weniger als 1,0 dB bis 0,3 dB aufweist.
  12. Kommunikationsvorrichtung (300) enthaltend: einen Sender (306); einen Empfänger (305); und einen Einzelstapel-gekoppelten Resonatorfilter (CRF) (100; 200), angepasst für eine Einzel-zu-Differential-Signaltransformation, welcher aufweist: einen ersten Filmvolumenakustikresonator (FBAR) (103–105) enthaltend einen Einzel-Eingang (110); einen zweiten FBAR (107–109), welcher über dem ersten FBAR (103–105) angeordnet ist und einen ersten Differential-Ausgang (111) und einen zweiten Differential-Ausgang (112) aufweist; eine akustische Entkopplungsschicht (106), welche zwischen dem ersten FBAR (103–105) und dem zweiten FBAR (107–109) angeordnet ist; und ein Resonanzelement (113, 114), welches mit dem ersten Differential-Ausgang (111) verbunden ist und wirksam ist, um ein Signal (118; 205) von dem ersten Differential-Ausgang (111) mit einem Signal (119; 206) von dem zweiten Differential-Ausgang (112) im Wesentlichen abzustimmen.
  13. Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Resonanzelement (113, 114) einen Induktor (114) aufweist, welcher zwischen dem ersten Differential-Ausgang (111) und Masse verbunden ist.
  14. Kommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei die Entkopplungsschicht (106) eine obere Elektrode (105) des ersten FBAR (103–105) und eine untere Elektrode (107) des zweiten FBAR (107–109) einen parasitären Kondensator (113) bilden.
  15. Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei das Resonanzelement (113, 114) einen Resonanzinduktor (114) und den parasitären Kondensator (113) parallel verbunden aufweist.
  16. Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei der erste Differential-Ausgang (111) mit einer externen Schaltung (201) verbunden ist, welche eine parasitäre Impedanz aufweist; und der Resonanzinduktor (114) eine Induktivität aufweist, die ausgewählt ist, um die Abgestimmtheit beizubehalten.
  17. Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei der zweite Differential-Ausgang (112) mit einer externen Schaltung verbunden ist, welche eine parasitäre Impedanz aufweist; und der Resonanzinduktor (114) eine Induktivität aufweist, die ausgewählt ist, um die Abgestimmtheit beizubehalten.
  18. Kommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei ein S-Parameter des Signals (118; 205) des ersten Differential-Ausgangs (111) und ein S-Parameter des Signals (119; 206) des zweiten Differential-Ausgangs (112) eine Differenz von weniger als 1,0 dB bis 0,3 dB aufweist.
  19. Elektronische Vorrichtung enthaltend: einen Einzelstapel-gekoppelten-Resonatorfilter (CRF) (100; 200), angepasst für eine Einzel-zu-Differential-Signaltransformation, welcher aufweist: einen ersten Filmvolumenakustikresonator (FBAR) (103–105) enthaltend einen Einzel-Eingang (110); einen zweiten FBAR (107–109), welcher über dem ersten FBAR (103–105) angeordnet ist und einen ersten Differential-Ausgang (111) und einen zweiten Differential-Ausgang (112) aufweist; eine Akustikentkopplungsschicht (106), welche zwischen dem ersten FBAR (103–105) und dem zweiten FBAR (107–109) angeordnet ist; und ein Resonanzelement (113, 114), welches mit dem ersten Differential-Ausgang (111) verbunden ist und wirksam ist, um ein Signal (118; 205) von dem ersten Differential-Ausgang (111) mit einem Signal (119; 206) von dem zweiten Differential-Ausgang (112) im Wesentlichen abzustimmen.
  20. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die elektronische Vorrichtung eine von einer Oszillatorschaltung, einem Mischer oder einem Transformator ist.
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