DIN EN 62761-2014 Guidelines for the measurement method of nonlinearity for surface acoustic wave (SAW) and bulk acoustic wave (BAW) devices in radio frequency (RF) (IEC 62761 2014.pdf

1、Dezember 2014DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDEPreisgruppe 16DIN 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

2、 31.140; 31.160!%;p0“2247713www.din.deDDIN EN 62761Leitfaden zum Messverfahren fr die Nichtlinearitt vonOberflchenwellen-(OFW-) und Volumenwellen-(BAW-)Bauelementen frHochfrequenzanwendungen (IEC 62761:2014);Deutsche Fassung EN 62761:2014Guidelines for the measurement method of nonlinearity for surf

3、ace acoustic wave (SAW)and bulk acoustic wave (BAW) devices in radio frequency (RF) (IEC 62761:2014);German version EN 62761:2014Lignes directrices pour la mthode de mesure des non-linarits pour les dispositifs ondes acoustiques de surface (OAS) et ondes acoustiques de volume (OAV) pourfrquences rad

4、iolectriques (RF) (CEI 62761:2014);Version allemande EN 62761:2014Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 25 SeitenDIN EN 62761:2014-12 2 Anwendungsbeginn Anwendungsbeginn fr die von CENELEC am 2014-03-26 angenommene Europische Norm als DIN-Norm ist 20

5、14-12-01. Nationales Vorwort Vorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN EN 62761:2012-03. Fr dieses Dokument ist das nationale Arbeitsgremium K 642 Piezoelektrische Bauteile zur Frequenz-stabilisierung und -selektion“ der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE

6、 (www.dke.de) zustndig. Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom TC 49 Piezoelectric and dielectric devices for frequency control and selection“ erarbeitet. Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zu dem Datum (stability date) unverndert bleiben soll, das auf der IEC-

7、Website unter http:/webstore.iec.ch“ zu dieser Publikation angegeben ist. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folgeausgabe ersetzt oder gendert. Fr den Fall einer undatierten Verweisung im normativen Text (Verweisung

8、auf eine Norm ohne Angabe des Ausgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich die Verweisung auf die jeweils neueste gltige Ausgabe der in Bezug genommenen Norm. Fr den Fall einer datierten Verweisung im normativen Text bezieht sich die Verweisung

9、immer auf die in Bezug genommene Ausgabe der Norm. Der Zusammenhang der zitierten Normen mit den entsprechenden Deutschen Normen ergibt sich, soweit ein Zusammenhang besteht, grundstzlich ber die Nummer der entsprechenden IEC-Publikation. Beispiel: IEC 60068 ist als EN 60068 als Europische Norm durc

10、h CENELEC bernommen und als DIN EN 60068 ins Deutsche Normenwerk aufgenommen. Das Original-Dokument enthlt Bilder in Farbe, die in der Papierversion in einer Graustufen-Darstellung wiedergegeben werden. Elektronische Versionen dieses Dokuments enthalten die Bilder in der originalen Farbdarstellung.

11、EN 62761 Mai 2014 EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE ICS 31.140 Deutsche Fassung Leitfaden zum Messverfahren fr die Nichtlinearitt von Oberflchenwellen-(OFW-) und Volumenwellen-(BAW-)Bauelementen fr Hochfrequenzanwendungen (IEC 62761:2014) Guidelines for the measurement method of nonl

12、inearity for surface acoustic wave (SAW) and bulk acoustic wave (BAW) devices in radio frequency (RF) (IEC 62761:2014) Lignes directrices pour la mthode de mesure des non-linarits pour les dispositifs ondes acoustiques de surface (OAS) et ondes acoustiques de volume (OAV) pour frquences radiolectriq

13、ues (RF) (CEI 62761:2014) Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2014-03-26 angenommen. CENELEC-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu

14、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 Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch).

15、 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 worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CENELEC-Mitglieder sind die nationalen e

16、lektrotechnischen Komitees von Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, der ehemaligen jugoslawischen Republik Mazedonien, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rum

17、nien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, der Trkei, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. CENELEC Europisches Komitee fr Elektrotechnische Normung European Committee for Electrotechnical Standardization Comit Europen de Normalisation Electrot

18、echnique CEN-CENELEC Management Centre: Avenue Marnix 17, B-1000 Brssel 2014 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten. Ref. Nr. EN 62761:2014 DDIN EN 62761:2014-12 EN 62761:2014 Vorwort Der Text des Dok

19、uments 49/1091/FDIS, zuknftige 1. Ausgabe der IEC 62761, erarbeitet vom IEC/TC 49 Piezoelectric, dielectric and electrostatic devices and associated materials for frequency control, selection and detection“, wurde zur parallelen IEC-CENELEC-Abstimmung vorgelegt und von CENELEC als EN 62761:2014 ange

20、nommen. Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem dieses Dokument auf nationaler Ebene durch Verffentlichung einer identischen nationalen Norm oder durch Anerkennung bernommen werden muss (dop): 2014-12-26 sptestes Datum, zu dem nationale Normen, die diesem Dokument entgegenstehen

21、, zurckgezogen werden mssen (dow): 2017-03-26 Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. CENELEC und/oder CEN sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Anerkennungsnotiz Der Text der

22、Internationalen Norm IEC 62761:2014 wurde von CENELEC ohne irgendeine Abnderung als Europische Norm angenommen. In der offiziellen Fassung sind unter Literaturhinweise“ zu den aufgelisteten Normen die nachstehenden Anmerkungen einzutragen: IEC 60862-1:2003 ANMERKUNG Harmonisiert als EN 60862-1:2003

23、(nicht modifiziert). IEC 62047-7:2011 ANMERKUNG Harmonisiert als EN 62047-7:2011 (nicht modifiziert). IEC 62575-2:2012 ANMERKUNG Harmonisiert als EN 62575-2:2012 (nicht modifiziert). 2 DIN EN 62761:2014-12 EN 62761:2014 Inhalt SeiteVorwort .2 Einleitung4 1 Anwendungsbereich.5 2 Normative Verweisunge

24、n.5 3 Begriffe.5 3.1 Allgemeine Begriffe 5 3.2 Auf das bertragungsverhalten bezogene Begriffe.7 3.3 Auf die Nichtlinearitt bezogene Begriffe.8 4 Grundlegende Eigenschaften nichtlinearer Systeme.9 4.1 Verhalten nichtlinearer Systeme 9 4.2 Aufbau zur Messung der Nichtlinearitt .11 4.3 Einfluss der Sch

25、altungsimpedanz bei der Messung der Nichtlinearitt.15 4.4 Einfluss der Nichtlinearitt der Schaltung 17 5 Messung der Nichtlinearitt17 5.1 Messeinrichtungen .17 5.2 Messspezifikationen.19 5.3 Messverfahren20 5.4 Messbericht22 Literaturhinweise 23 Bild 1 FBAR-Struktur .6 Bild 2 SMR-Struktur.7 Bild 3 G

26、rundschwingungs- und Oberschwingungs-Ausgangsleistung als Funktion der Eingangssignalleistung 11 Bild 4 Grundlegender Aufbau zur Messung der Oberschwingungen12 Bild 5 Praktischer Aufbau zur Messung der Oberschwingungen12 Bild 6 Messaufbau unter Verwendung eines Zirkulators/Isolators 13 Bild 7 Prakti

27、scher Aufbau zur Messung der Intermodulationsverzerrung (Zweitonmessung) 14 Bild 8 Praktischer Aufbau fr die Dreitonmessung15 Bild 9 Aufbau zur Messung der Intermodulationsverzerrung zweiter Ordnung (IMD2) von OFW-/BAW-Antennenduplexern15 Bild 10 Bereich der durch den Fehlerfaktor gegebenen Abweichu

28、ngen in dB.17 Bild 11 Idealer Aufbau zur IMD2-Messung von HF-OFW-/BAW-Duplexern.20 Bild 12 Aufbau zur Messung der Eingangssignalintensitt .21 Tabelle 1 Frequenzen f und f der Eingangssignale und Zielfrequenz f .20 a b t3 DIN EN 62761:2014-12 EN 62761:2014 Einleitung Oberflchenwellen-(OFW-) und Volum

29、enwellen-(BAW-)Bauelemente fr Hochfrequenzanwendungen, wie zum Beispiel Filter und Duplexer, werden heute auf breiter Basis in vielfltigen Kommunikationssystemen eingesetzt. Aufgrund ihrer kleinen physikalischen Baugre entstehen infolge der Energiekonzentration selbst bei relativ geringer anliegende

30、r elektrischer Leistung nichtlineare Signale, die die Datenbertragung strend beeinflussen knnen. HF-OFW-/BAW-Bauelemente zeichnen sich durch eine kleine Baugre, ein geringes Gewicht, den Wegfall von Impedanz- und/oder Frequenzabgleich, hohe Stabilitt und hohe Zuverlssigkeit aus. Zurzeit kommen HF-OF

31、W-/BAW-Bauelemente mit niedriger Einfgungsdmpfung fr die unterschiedlichsten Anwendungsflle im Hochfrequenzbereich zum Einsatz. Fr diese Anwendungen wird in besonderem Mae gefordert, dass die bertragung und Erzeugung unerwnschter Signale unterdrckt werden. Da die Nichtlinearitt von HF-OFW-/BAW-Bauel

32、ementen derartige Signale erzeugt, ist ihre endgltige Unterdrckung stets von entscheidender Bedeutung. Zugleich ist aus Sicht der Industrie ein anerkanntes Messverfahren fr nichtlineare Signale erforderlich. In passiven Filtern, wie HF-OFW-/BAW-Filtern, wird die Frequenzselektivitt durch Impedanzanp

33、assung/ -fehlanpassung mit Peripherieschaltungen realisiert. Die Impedanz der Peripherieschaltungen muss daher den Festlegungen fr zuverlssige und reproduzierbare Filtereigenschaften entsprechen. Dies gilt auch fr nichtlineare Eigenschaften. Es sollte beachtet werden, dass die Nichtlinearitt gerader

34、 Ordnung, die in allgemeinen passiven Bauelementen der Elektronik nicht blich ist, in HF-OFW-/BAW-Bauelementen, bei denen piezoelektrische Werkstoffe zur elektrischen Anregung und Erkennung von Oberflchenwellen/ akustischen Volumenwellen eingesetzt werden, auftreten kann. Dies liegt daran, dass fr d

35、as Vorhandensein von Piezoelektrizitt eine kristallografische Asymmetrie erforderlich ist. Daher sollten spezielle Verfahren zur Messung des nichtlinearen Verhaltens von HF-OFW-/BAW-Bauelementen festgelegt werden. Diese Norm entspricht dem allgemein von Anwendern und Herstellern geuerten Wunsch nach

36、 einem Leitfaden mit allgemeinen Angaben zu Prfbedingungen fr HF-OFW-/BAW-Filter, der es ermglicht, die Vorteile dieser Filter auf die bestmgliche Weise zu nutzen. Aus diesem Grund werden in dieser Norm allgemeine und grundlegende Eigenschaften erlutert. 4 DIN EN 62761:2014-12 EN 62761:2014 1 Anwend

37、ungsbereich Diese Internationale Norm beschreibt das Verfahren zur Messung nichtlinearer Signale, die in Oberflchen-wellen-(OFW-) und Volumenwellen-(BAW-)Bauelementen fr Hochfrequenzanwendungen, wie zum Beispiel Filtern und Duplexern, erzeugt werden, welche in der Telekommunikation, in Messgerten, i

38、n Radarsystemen und in Konsumprodukten eingesetzt werden. IEC 62761 umfasst grundlegende Eigenschaften der Nichtlinearitt sowie Leitlinien zum Aufbau des Mess-systems und zur Festlegung des Messverfahrens fr nichtlineare Signale, die in OFW-/BAW-Bauelementen erzeugt werden. Die vorliegende Norm hat

39、nicht das Ziel, die Theorie zu erklren oder zu versuchen, alle Mglichkeiten zu behandeln, die sich unter praktischen Umstnden ergeben knnen. Diese Norm soll die Aufmerksamkeit auf einige grundlegende Fragen lenken, die der Anwender in Betracht ziehen muss, bevor ein HF-OFW/BAW-Bauelement fr eine neu

40、e Anwendung bestellt wird. Eine derartige Vorgehensweise soll den Anwender vor einem unbefriedigenden Ergebnis bewahren. 2 Normative Verweisungen Keine 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 3.1 Allgemeine Begriffe 3.1.1 BAW-Duplexer Antennenduplexer, der aus HF-

41、BAW-Resonatoren besteht 3.1.2 BAW-Filter Filter auf der Grundlage von akustischen Volumenwellen, die blicherweise von einem Elektrodenpaar erzeugt werden und sich entlang einer Dnnschicht-Dickenrichtung ausbreiten 3.1.3 akustische Volumenwelle BAW akustische Welle, die sich zwischen der Oberseite un

42、d der Unterseite einer piezoelektrischen Struktur ausbreitet und dabei die gesamte Dicke des piezoelektrischen Festkrpers durchluft Anmerkung 1 zum Begriff: Die Welle wird durch Metallelektroden, die auf beiden Seiten der piezoelektrischen Schicht angebracht sind, angeregt. 3.1.4 Grenzfrequenz Frequ

43、enz des Durchlassbereichs, bei der die relative Dmpfung einen festgelegten Wert erreicht 3.1.5 Duplexer Bauelement, das in einem Frequenzduplexsystem verwendet wird und den gleichzeitigen Signalsende- und -empfangsbetrieb ber dieselbe Antenne ermglicht 5 DIN EN 62761:2014-12 EN 62761:2014 3.1.6 Dnns

44、chicht-Volumenwellen-Resonator FBAR Dnnschicht-BAW-Resonator, der aus einer zwischen zwei Elektrodenschichten mit spannungsfreier Ober- und Unterseite liegenden piezoelektrischen Schicht besteht, die an den Kanten durch ein Substrat mit Hohlraumstruktur, wie in Bild 1 beispielhaft dargestellt, oder

45、mit Membranstruktur mechanisch gesttzt wird Bild 1 FBAR-Struktur 3.1.7 Empfangsfrequenzband (Rx-Band) in einem Empfangsteil zur Erfassung von Signalen einer Antenne verwendetes Frequenzband 3.1.8 Rx-Filter in einem Empfangsteil zur Beseitigung unerwnschter Signale verwendetes Filter Anmerkung 1 zum

46、Begriff: Das Rx-Filter ist ein grundlegendes Teil eines Duplexers. 3.1.9 OFW-Filter Filter auf der Grundlage von einem oder mehreren Oberflchenwellen-bertragungsleitungs- oder Resonanz-elementen, wobei die Oberflchenwelle blicherweise durch einen Interdigitalwandler erzeugt wird und sich entlang ein

47、es Substrats ausbreitet 3.1.10 fest montierter Resonator SMR BAW-Resonator, bei dem die Struktur Elektrode-Piezoschicht-Elektrode untersttzt wird durch eine Abfolge aus weiteren Dnnschichten mit abwechselnd niedriger und hoher akustischer Impedanz Za, deren Dicken einem Viertel der Wellenlnge entspr

48、echen und die als akustische Reflektoren wirken und den Resonator akustisch vom Trgersubstrat entkoppeln, wie in Bild 2 beispielhaft dargestellt 6 DIN EN 62761:2014-12 EN 62761:2014 Bild 2 SMR-Struktur 3.1.11 Oberflchenwelle OFW akustische Welle, die sich entlang der Oberflche eines elastischen Subs

49、trats ausbreitet und deren Amplitude mit dem Abstand von der Oberflche exponentiell abnimmt QUELLE: IEC 60862-1:2003, 2.2.1.1 3.1.12 Sendefrequenzband (Tx-Band) in einem Sendeteil fr das Versenden von Signalen einer Antenne verwendetes Frequenzband 3.1.13 Tx-Filter in einem Sendeteil zur Beseitigung unerwnschter Signale verwendetes Filter. Es ist ein grundlegendes Teil ei