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DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE

Einführungsbeitrag

In diesem Teil von IEC 62575 werden praktische Hinweise für die Anwendung von HF-BAW-Filtern in der Telekommunikation, in Messgeräten, in Radarsystemen und in Konsumprodukten gegeben. Die IEC 62575-2 umfasst eine große Anzahl unterschiedlicher Filteranordnungen mit einem Betriebsfrequenzbereich von etwa 500 MHz bis 10 GHz und einer relativen Bandbreite von etwa 1 % bis 5 % der Mittenfrequenz. Allgemeine Angaben, Normwerte und Prüfbedingungen wird die zukünftige IEC 62575-1 enthalten. HF-BAW-Filter werden heute auf breiter Basis in Mobilfunkanwendungen eingesetzt. Obwohl die HF-BAW-Filter unterschiedlichen Anforderungen genügen, können sie zum größten Teil in wenige grundlegende Klassen eingeteilt werden. Normfestlegungen nach IEC 62575 sowie nationale Spezifikationen oder von Herstellern herausgegebene Bauartspezifikationen geben die verfügbaren Kombinationen von Nennfrequenz, Durchlassbandbreite, Welligkeit, Formfaktor, Abschlussimpedanz und so weiter an. Diese Spezifikationen werden erstellt, um einen weiten Bereich von HF-BAW-Filtern mit standardisierten Eigenschaften abzudecken. Es kann nicht genügend betont werden, dass der Anwender, sofern möglich, HF-BAW-Filter mit standardisierten Eigenschaften auswählen sollte, auch wenn die Verwendung von Standardfiltern geringfügige Änderungen seiner Schaltung nach sich ziehen kann. Dies gilt besonders für die Auswahl der Nennfrequenz. Diese Norm entspricht dem allgemein von Anwendern und Herstellern geäußerten Wunsch nach einem Leitfaden für die Anwendung von HF-BAW-Filtern, der es ermöglicht, die Vorteile dieser Filter auf die bestmögliche Weise zu nutzen. Aus diesem Grund werden in diesem Teil von IEC 62575 allgemeine und grundlegende Eigenschaften erläutert. Die vorliegende Norm hat nicht das Ziel, die Theorie zu erklären oder zu versuchen, alle Möglichkeiten zu behandeln, die sich unter praktischen Umständen ergeben können. Diese Norm lenkt die Aufmerksamkeit auf einige grundlegende Fragen, die der Anwender in Betracht ziehen sollte, bevor er ein HF-BAW-Filter für eine neue Anwendung bestellt. Eine derartige Vorgehensweise soll den Anwender vor einem unbefriedigenden Ergebnis bewahren. HF-BAW-Filter zeichnen sich durch eine kleine Baugröße, ein geringes Gewicht, Abgleichfreiheit, hohe Stabilität und hohe Zuverlässigkeit aus. HF-BAW-Filter bieten gegenüber OFW-Filtern und dielektrischen Resonatorfiltern neue Eigenschaften und neue Anwendungsmöglichkeiten. Zurzeit kommen HF-BAW-Filter mit niedriger Einfügungsdämpfung für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle bis in den GHz-Bereich zum Einsatz. HF-BAW-Filter werden für Mobilfunkanwendungen zunehmend beliebter, weil sie klein sind und Filter mit niedriger Einfügungsdämpfung darstellen. Mit HF-BAW-Resonatorfiltern können ohne Schwierigkeiten niedrige Einfügungsdämpfungen und ein kleineres Volumen als mit HF-OFW-Filtern derselben Bandbreite realisiert werden. Durch die Verwendung piezoelektrischer Materialien, die Konstruktionsverfahren und so weiter ist jedoch die technisch nutzbare Bandbreite begrenzt. Es ist wünschenswert, dass die Anwender diese Faktoren für HF-BAW-Resonatorfilter verstehen. In dieser Norm werden die Grundlagen und Eigenschaften von HF-BAW-Resonatorfiltern erläutert. Für HF-BAW-Filter wird üblicherweise eine Filteranordnung angewendet, die als Kettenfilter bezeichnet wird und aus mehreren HF-BAW-Resonatoren aufgebaut ist. Sie werden in zwei Arten eingeteilt: Dünnschicht-Volumenwellen-Resonatoren (en: film bulk acoustic resonators - FBAR) und fest montierte Resonatoren (en: solidly mounted resonators - SMR). Für den Anwender ist es in erster Linie interessant, dass die Filtereigenschaften einer bestimmten Festlegung genügen. Die Auswahl der Anpassungsnetzwerke und HF-BAW-Filter, die diese Festlegung erfüllen, sollte zwischen Anwender und Hersteller vereinbart werden. Die Filterkennwerte werden üblicherweise in Bezug auf die Einfügungsdämpfung in Abhängigkeit von der Frequenz angegeben. Ein genormtes Verfahren zur Messung der Einfügungsdämpfung ist in IEC 60862-1 beschrieben. Die Kennwerte der Einfügungsdämpfung sind weiterhin durch Nennfrequenz, kleinste oder größte Einfügungsdämpfung, Welligkeit im Durchlassbereich und Formfaktor festgelegt. Die Spezifikation ist zwischen der niedrigsten und der höchsten Temperatur des festgelegten Betriebstemperaturbereichs sowie vor und nach den Umweltprüfungen einzuhalten. Zuständig ist das DKE/K 642 "Piezoelektrische Bauteile zur Frequenzstabilisierung und -selektion" der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE.

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Zuständiges nationales Arbeitsgremium

DKE/K 642 - Piezoelektrische Bauteile zur Frequenzstabilisierung und -selektion