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SAW-Filter (Surface Acoustic Wave = akustische Oberflächenwelle = Schallwelle) sind Bandpassfilter mit einer geringen Bandbreite von wenigen MHz und finden deshalb vor allem in der mobilen Datenübertragung Anwendung.
SAW-Filter basieren auf dem Piezoeffekt.
Auf einem Piezokristall sind zwei aus je einem Paar kammförmig ineinenandergreifender Elektroden bestehende Wandler (Interdigital Transducer, kurz IDT genannt) aufgebracht. Durch den Piezoeffekt und das zwischen den Fingern (wie die Zinken bezeichnet werden) entstehende elektrische Feld werden auf der Kristalloberfläche Schwingungen erzeugt, die sich bei passender Anregefrequenz durch konstruktive Interferenz zu Oberflächenwellen überlagern. Der doppelte Abstand der einzelnen Finger entspricht der Wellenlänge (Lambda) der gewünschten Durchlassfrequenz auf dem Kristall.
Diese Welle wird vom zweiten Wandler wieder in ein elektrisches Signal umgewandelt.
Der Aufbau bildet einen FIR-Filter. Daher lässt sich durch die Abmessungen des Kristalls und den Aufbau der Finger (Abstand, Form, Länge, ...) der Frequenzgang des Filters fast beliebig einstellen. Bei der Entwicklung eines SAW-Filters muss auch darauf geachtet werden, dass die Sender- und Empfängerelektrode weder induktiv noch kapazitiv gekoppelt sind. Nachteilig ist die Temparaturempfindlichkeit.
Zu den wichtigsten Aufbauarten der Finger gehören die sogenannte „Dart-Zelle“ und „Hunsinger-Zelle“.
Schematische Darstellung
****************************************************** * H In1 Out1 H * * H
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--- H * * H | | | | | | | | H * * H | | | | | | | | | | | | | | | | H * * H | | | | | | | | | | | | | | | | H * * H | | | | | | | | H * * H
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- H * * H In2 Out2 H * ****************************************************** "H" stellt einen Absorber bzw. Reflektor dar.
Ein Reflektor ist vorzuziehen, da das Filter dadurch eine geringere Einfügedämpfung (Insertion Loss) hat. Jedoch muss der Reflektor wieder in einem bestimmten Abstand sein, damit sich die reflektierten Wellen auf die ausgesendeten Wellen addieren und somit das Signal verstärken.
Die Einfügedämpfung eines SAW-Filters ist von der Bandbreite abhängig. SAW-Filter mit sehr kleiner Bandbreite erreichen eine Einfügedämpfung von ca. 0,5–3 dB; breitbandigere dagegen nur ca. 5–9 dB.
SAW-Filter in der Praxis
In der Praxis bedarf eigentlich jedes SAW-Filter einer Anpassung, um die Einfügedämpfung und somit die Ein- und Ausgangsreflexion auf ein Minimum zu reduzieren.
Die Anpassungsschaltung erfolgt mit passiven Bauteilen, also Spule und Kondensator, kann aber auch durch eine Stichleitung erfolgen. Meistens jedoch ist die Anpassschaltung eine in Serie geschaltete Spule mit einem parallelen Kondensator.
Anpassschaltung mit Spule und Kondensator
Anpassschaltung mit Spule und Kondensator (Variante1).svg
oder
Anpassschaltung mit Spule und Kondensator (Variante2).svg
siehe auch
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