Circuit theoretic models for the parameterization and approximation of surface acoustic wave filters

• Applicant: Dr.-Ing. Rainer Pauli
• Subject Area: Electronic Semiconductors, Components and Circuits, Integrated Systems, Sensor Technology, Theoretical Electrical Engineering
• Term: from 2002 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5384351

Vor allem in der Mobilfunktechnik, aber auch in derKonsumelektronik, Radartechnik oder in drahtlosen Systemen zurIdentifikation und Sensorik, spielen elektrische Filterbausteine eine Schlüsselrolle, deren Funktionsweise intern durch mechanisch-akustische Wellen bestimmt ist, die sich auf piezoelektrischen Substraten ausbreiten. Hierzu regt das elektrische Eingangssignal in einem elektroakustischen Wandler mittels des piezoelektrischen Effektes eine mechanische Welle an, die sich auf Grund der Elastizität des Substrates entlang der Substratoberfläche ausbreitet. Die funktionsbestimmenden Elemente sind auf der Substratoberfläche aufgebrachte metallische oder nichtmetallische Strukturen wie z.B Gitter, Dämpfungselemente oder Einkerbungen. Wegen der Reziprozität des piezoelektrischen Effektes ist dieser Vorgang umkehrbar, d.h., die in ihren Eigenschaften gezielt veränderten Oberflächenwellen können in einem zweiten Wandler in ein elektrisches Ausgangssignal zurückgewandelt werden. Gegenstand des Projektes sind die heute vorherrschenden Bauformen vonOberflächenwellenfiltern aus einem Paar unidirektionaler Einphasenwandler, für die sich die Abkürzung SPUDT (single phase unidirectional transducer) etabliert hat. Interne Reflexionen und Resonanzen in diesen Wandlern eröffnen neue Freiheitsgrade und ermöglichen die Realisierung hervorragender Filtercharakteristiken. Die bislang in der Oberflächenwellentechnik traditionellen Entwurfsmethoden im Zeitbereich haben sich jedoch als ungeeignet erwiesen, diese prinzipiell möglichen Verbesserungen in vollem Umfang nutzbar zu machen. Die in der klassischen Netzwerksynthese grundlegenden Methoden der rationalen Approximation konnten bislang nicht angewendet werden, da keine geeigneten netzwerktheoretisch-mathematischen Modelle für die Übertragungsfunktionen der Filter bekannt sind.Ziel des Projektes ist es, die genannte Klasse von Filterstrukturen durch geeignete Modellierung der mathematisch gebotenen Behandlung durch rationale Approximation im Sinne der klassischen Netzwerksynthese zugänglich zu machen.Hierzu sollen ein hinreichend einfaches Netzwerkmodell, geeignetemathematische Beschreibungsformen sowie ein Verfahren zur Identifikation der Modellparameter aus einer vorgegebenen Übertragungsfunktion oder einer realisierbaren rationalen Matrixbeschreibung entwickelt werden. Die Aufgabebietet technisch neue und methodisch grundlegende Problemstellungen, die über den etablierten Methodenkanon der klassischen Netzwerksynthese hinausgehen - u.a. weil die betrachteten Filter inhärent verlustbehaftet sind.

• DFG Programme: Research Grants