DIN EN 62575-2-2013 Radio frequency (RF) bulk acoustic wave (BAW) filters of assessed quality - Part 2 Guidelines for the use (IEC 62575-2 2012) German version EN 62575-2 2012《射频(R.pdf

1、Mai 2013DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDEPreisgruppe 15DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 31.1

2、60; 31.140!$UV“1935051www.din.deDDIN EN 62575-2Volumenwellenfilter fr Hochfrequenzanwendungen (HFBAW-Filter) Teil 2: Leitfaden fr die Anwendung (IEC 62575-2:2012);Deutsche Fassung EN 62575-2:2012Radio frequency (RF) bulk acoustic wave (BAW) filters of assessed quality Part 2: Guidelines for the use

3、(IEC 62575-2:2012);German version EN 62575-2:2012Filtres radiofrquences (RF) ondes acoustiques de volume (OAV) sous assurance de laqualit Partie 2: Lignes directrices demploi (CEI 62575-2:2012);Version allemande EN 62575-2:2012Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.

4、deGesamtumfang 22 SeitenDIN EN 62575-2:2013-05 2 Anwendungsbeginn Anwendungsbeginn fr die von CENELEC am 2012-08-29 angenommene Europische Norm als DIN-Norm ist 2013-05-01. Nationales Vorwort Vorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN IEC 62575-2:2009-08. Fr diese Norm ist das nationale Arbeitsgremium K 6

5、42 Piezoelektrische Bauteile zur Frequenzstabilisierung und -selektion“ der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE (www.dke.de) zustndig. Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom TC 49 Piezoelectric and dielectric devices for frequency control and select

6、ion“ erarbeitet. Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zu dem Datum (stability date) unverndert bleiben soll, das auf der IEC-Website unter http:/webstore.iec.ch“ zu dieser Publikation angegeben ist. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitee

7、s die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folgeausgabe ersetzt oder gendert. Fr den Fall einer undatierten Verweisung im normativen Text (Verweisung auf eine Norm ohne Angabe des Ausgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich die Verwei

8、sung auf die jeweils neueste gltige Ausgabe der in Bezug genommenen Norm. Fr den Fall einer datierten Verweisung im normativen Text bezieht sich die Verweisung immer auf die in Bezug genommene Ausgabe der Norm. Der Zusammenhang der zitierten Normen mit den entsprechenden Deutschen Normen ergibt sich

9、, soweit ein Zusammenhang besteht, grundstzlich ber die Nummer der entsprechenden IEC-Publikation. Beispiel: IEC 60068 ist als EN 60068 als Europische Norm durch CENELEC bernommen und als DIN EN 60068 ins Deutsche Normenwerk aufgenommen. EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EN 62575-2 S

10、eptember 2012 ICS 31.140 Deutsche Fassung Volumenwellenfilter fr Hochfrequenzanwendungen (HFBAW-Filter) Teil 2: Leitfaden fr die Anwendung (IEC 62575-2:2012) Radio frequency (RF) bulk acoustic wave (BAW) filters of assessed quality Part 2: Guidelines for the use (IEC 62575-2:2012) Filtres radiofrque

11、nces (RF) ondes acoustiques de volume (OAV) sous assurance de la qualit Partie 2: Lignes directrices demploi (CEI 62575-2:2012) Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2012-08-29 angenommen. Die CENELEC-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen f

12、estgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim CEN-CENELEC Management Centre oder bei jedem CENELEC-Mitglied auf Anfra

13、ge erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem CEN-CENELEC Management Centre mitgeteilt w

14、orden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, der ehemaligen jugoslawischen Republik Mazedonien, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien,

15、Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, der Trkei, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. CENELEC Europisches Komitee fr Elektrotechnisc

16、he Normung European Committee for Electrotechnical Standardization Comit Europen de Normalisation Electrotechnique Management Centre: Avenue Marnix 17, B-1000 Brssel 2012 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vo

17、rbehalten. Ref. Nr. EN 62575-2:2012 DDIN EN 62575-2:2013-05 EN 62575-2:2012 Vorwort Der Text des Dokuments 49/994/FDIS, zuknftige 1. Ausgabe der IEC 62575-2, erarbeitet vom IEC/TC 49 Piezoelectric, dielectric and electrostatic devices and associated materials for frequency control, selection and det

18、ection“, wurde zur parallelen IEC-CENELEC-Abstimmung vorgelegt und von CENELEC als EN 62575-2:2012 angenommen. Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem die EN auf nationaler Ebene durch Verffentlichung einer identischen nationalen Norm oder durch Anerkennung bernommen werden muss

19、 (dop): 2013-05-29 sptestes Datum, zu dem nationale Normen, die der EN entgegenstehen, zurckgezogen werden mssen (dow): 2015-08-29 Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. CENELEC und/oder CEN sind nicht dafr verantwortlich, einige ode

20、r alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Anerkennungsnotiz Der Text der Internationalen Norm IEC 62575-2:2012 wurde von CENELEC ohne irgendeine Abnderung als Europische Norm angenommen. In der offiziellen Fassung sind unter Literaturhinweise“ zu den aufgelisteten Normen die nachstehende

21、n Anmerkungen einzutragen: IEC 60862-1:2003 ANMERKUNG Harmonisiert als EN 60862-1:2003 (nicht modifiziert). IEC 62047-7:2011 ANMERKUNG Harmonisiert als EN 62047-7:2011 (nicht modifiziert). 2 DIN EN 62575-2:2013-05 EN 62575-2:2012 Inhalt SeiteVorwort .2 Einleitung4 1 Anwendungsbereich.5 2 Normative V

22、erweisungen .5 3 Technische Hinweise .5 4 Grundlagen der HFBAW-Filter.6 4.1 Allgemeines6 4.2 Grundlagen der HFBAW-Resonatoren 6 4.3 Strukturen von HFResonatoren .11 4.4 Abzweigfilter.13 5 Leitfaden fr die Anwendung .16 5.1 Anwendung in elektronischen Schaltungen.16 5.2 Verfgbarkeit und Grenzen16 5.3

23、 Eingangspegel16 6 Praktische Hinweise.17 6.1 Allgemeines17 6.2 bersprechsignale .17 6.3 Bedingungen fr die Last- und Quellenimpedanz17 7 Verschiedenes17 7.1 Ltbedingungen17 7.2 Statische Elektrizitt.18 8 Bestellverfahren .18 Literaturhinweise 20 Bild 1 Frequenzgang eines HFBAW-Filters.5 Bild 2 Anwe

24、ndbare Frequenzbereiche und relative Bandbreite von HFBAW-Filtern und anderen Filterarten .6 Bild 3 Grundlegender Aufbau eines BAW-Resonators .7 Bild 4 BVD-Modell .8 Bild 5 Typische Impedanzeigenschaften.8 Bild 6 Typische Impedanzkennlinien von HFBAW-Bauelementen .10 Bild 7 Modifiziertes BVD-Modell

25、11 Bild 8 FBAR-Strukturen .12 Bild 9 SMR-Struktur.13 Bild 10 Struktur des Abzweigfilters13 Bild 11 Ersatzschaltung des Grundglieds eines Kettenfilters14 Bild 12 Grundkonzept des Abzweigfilters14 Bild 13 Typische Charakteristiken eines Abzweigfilters fr den 1,9-GHz-Bereich15 3 DIN EN 62575-2:2013-05

26、EN 62575-2:2012 Einleitung HFBAW-Filter werden heute auf breiter Basis in Mobilfunkanwendungen eingesetzt. Obwohl die HFBAW-Filter unterschiedlichen Anforderungen gengen, knnen sie zum grten Teil in wenige grundlegende Klassen eingeteilt werden. Normfestlegungen nach IEC 62575 sowie nationale Spezif

27、ikationen oder von Herstellern herausgegebene Bauartspezifikationen geben die verfgbaren Kombinationen von Nennfrequenz, Durchlassbandbreite, Welligkeit, Formfaktor, Abschlussimpedanz usw. an. Diese Spezifikationen werden erstellt, um einen weiten Bereich von HFBAW-Filtern mit standardisierten Eigen

28、schaften abzudecken. Es kann nicht gengend betont werden, dass der Anwender, sofern mglich, HFBAW-Filter mit standardisierten Eigenschaften auswhlen sollte, auch wenn die Verwendung von Standardfiltern geringfgige nderungen seiner Schaltung nach sich ziehen kann. Dies gilt besonders fr die Auswahl d

29、er Nennfrequenz. Diese Norm entspricht dem allgemein von Anwendern und Herstellern geuerten Wunsch nach einem Leitfaden fr die Anwendung von HFBAW-Filtern, der es ermglicht, die Vorteile dieser Filter auf die bestmgliche Weise zu nutzen. Aus diesem Grund werden in diesem Teil von IEC 62575 allgemein

30、e und grundlegende Eigenschaften erlutert. Die vorliegende Norm hat nicht das Ziel, die Theorie zu erklren oder zu versuchen, alle Mglichkeiten zu behandeln, die sich unter praktischen Umstnden ergeben knnen. Diese Norm lenkt die Aufmerksamkeit auf einige grundlegende Fragen, die der Anwender in Bet

31、racht ziehen sollte, bevor er ein HFBAW-Filter fr eine neue Anwendung bestellt. Eine derartige Vorgehensweise soll den Anwender vor einem unbefriedigenden Ergebnis bewahren. 4 DIN EN 62575-2:2013-05 EN 62575-2:2012 1 Anwendungsbereich Dieser Teil von IEC 62575 gibt praktische Hinweise fr die Anwendu

32、ng von HFBAW-Filtern in der Telekommunikation, in Messgerten, in Radarsystemen und in Konsumprodukte. Allgemeine Angaben, Normwerte und Prfbedingungen werden in einer zuknftigen IEC-Norm1)enthalten sein. Dieser Teil von IEC 62575 umfasst eine groe Anzahl unterschiedlicher Filteranordnungen mit einem

33、 Betriebsfrequenzbereich von etwa 500 MHz bis 10 GHz und einer relativen Bandbreite von etwa 1 % bis 5 % der Mittenfrequenz. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei dat

34、ierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). Keine. 3 Technische Hinweise Fr den Anwender ist es in erster Linie interessant, dass die Filtereigenschaften einer bes

35、timmten Festlegung gengen. Die Auswahl der Anpassungsnetzwerke und HFBAW-Filter, die diese Festlegung erfllen, sollte zwischen Anwender und Hersteller vereinbart werden. Die Filterkennwerte werden blicherweise, wie in Bild 1 dargestellt, in Bezug auf die Einfgungsdmpfung in Abhngigkeit von der Frequ

36、enz angegeben. Ein genormtes Verfahren zur Messung der Einfgungsdmpfung ist in IEC 60862-1:2003, 5.5.2, beschrieben. Die Kennwerte der Einfgungsdmpfung sind weiterhin durch Nennfrequenz, kleinste oder grte Einfgungsdmpfung, Welligkeit im Durchlassbereich und Formfaktor festgelegt. Die Spezifikation

37、ist zwischen der niedrigsten und der hchsten Temperatur des festgelegten Betriebstemperaturbereichs sowie vor und nach den Umgebungsprfungen einzuhalten. Bild 1 Frequenzgang eines HFBAW-Filters 1)Diese Norm (in Vorbereitung) soll unter der Bezugsnummer IEC 62575-1 verffentlicht werden. 5 DIN EN 6257

38、5-2:2013-05 EN 62575-2:2012 4 Grundlagen der HFBAW-Filter 4.1 Allgemeines HFBAW-Filter zeichnen sich durch eine kleine Baugre, ein geringes Gewicht, Abgleichfreiheit, hohe Stabilitt und hohe Zuverlssigkeit aus. HFBAW-Filter bieten gegenber OFW-Filtern und dielektrischen Resonatorfiltern neue Eigensc

39、haften und neue Anwendungsmglichkeiten. Zurzeit kommen HFBAW-Filter mit niedriger Einfgungsdmpfung fr die unterschiedlichsten Anwendungsflle bis in den GHz-Bereich zum Einsatz. Als Filter mit kleinen Abmessungen und niedriger Einfgungsdmpfung werden HFBAW-Filter zunehmend in Mobilfunkanwendungen ein

40、gesetzt. Mit HFBAW-Resonatorfiltern knnen ohne Schwierigkeiten niedrige Einfgungsdmpfungen und eine kleinere Baugre als mit HF-OFW-Filtern derselben Bandbreite realisiert werden. Ihre nutzbare Bandbreite aber ist aufgrund der Verwendung piezoelektrischer Werkstoffe, der Konstruktionsverfahren usw. b

41、egrenzt. Es ist wnschenswert, dass die Anwender diese Faktoren fr HFBAW-Resonatorfilter verstehen. In dieser Norm werden die Grundlagen und Eigenschaften von HFBAW-Resonatorfiltern erlutert. Fr HFBAW-Filter wird blicherweise eine Filteranordnung angewendet, die als Abzweigfilter bezeichnet wird und

42、aus mehreren HFBAW-Resonatoren aufgebaut ist. Sie werden in zwei Arten eingeteilt: Dnnschicht-Volumenwellen-Resonatoren (en: film bulk acoustic resonators FBAR) und fest montierte Resonatoren (en: solidly mounted resonators SMR). In Bild 2 werden der Einsatzfrequenzbereich und die relative Band-brei

43、te von HFBAW-Filtern im Vergleich zu Keramikfiltern, Quarzfiltern, dielektrischen Filtern, Spulenfiltern, OFW-Filtern und Streifenleiterfiltern dargestellt. Bild 2 Anwendbare Frequenzbereiche und relative Bandbreite von HFBAW-Filtern und anderen Filterarten 4.2 Grundlagen der HFBAW-Resonatoren a) Ak

44、ustische Resonanz Wenn ein mechanischer Sto auf eine Festkrperoberflche ausgefhrt wird, dann werden akustische Wellen erzeugt und ein Teil ihrer Energie wird durch die Ausbreitung der akustischen Wellen im Festkrper ber-tragen. Dieser Wellentyp wird als akustische Volumenwelle (en: bulk acoustic wav

45、e BAW) bezeichnet. Die 6 DIN EN 62575-2:2013-05 EN 62575-2:2012 brige Energie kann durch die Ausbreitung der akustischen Wellen entlang der Oberflche bertragen werden. Dieser Wellentyp wird als Oberflchenwelle (OFW) (en: surface acoustic wave SAW) bezeichnet. Es gibt zwei Arten von akustischen Volum

46、enwellen (BAWs): die Longitudinal- oder Dehnungs-BAW mit der Verschiebung in Ausbreitungsrichtung und die Transversal- oder Scher-BAW mit der Verschiebung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Die Geschwindigkeit akustischer Wellen in Festkrper betrgt einige hundert Meter je Sekunde bis zwanzigtausend

47、 Meter je Sekunde. Bei vorgegebenem Werkstoff und angegebener Aus-richtung ist die Longitudinal-BAW einige Male schneller als die Scher-BAW. Bei der Ausbreitung einer akustischen Welle in einer parallelen Platte ist bekannt, dass die Platte eine mechanische Resonanz (Dickenresonanz) verursacht, wenn

48、 die Dicke der Platte h ein halbzahliges Viel-faches der Wellenlnge der akustischen Wellen ist, die sich in der Platte senkrecht zur Plattenoberflche ausbreiten, d. h. h = n/2, wobei n eine ganze Zahl ist und die Ordnung der Moden bezeichnet. Die mechanischen Resonanzfrequenzen frergeben sich aus: f

49、r= V/ = nV/(2h) (1) Dabei ist V die Geschwindigkeit der akustischen Welle. Gleichung (1) gibt an, dass zustzlich zur Resonanz niedrigster Ordnung (n = 1), die als Grundresonanz bezeichnet wird, eine Reihe von Resonanzen hherer Ordnung (n 1) angeregt werden knnen. Da frbei n 1 ein ganzzahliges Vielfaches von frbei n = 1 in diesem Fall ist, werden die Re