Vielseitig einsetzbare SAW-Bausteine in der Praxis

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Komplexere SAW-Komponenten mit drei unabhängigen Fingerpaaren

Bild 2: Einfache SAW-Komponenten bestehen aus nur zwei IDTs, die von entgegengesetzten Seiten kontaktiert werden
(Bild: Rutronik)

In einfachen Anordnungen findet man nur zwei Paare von Fingern, eines auf der Sender-, ein anderes auf der Empfängerseite, die von den entgegengesetzten Seiten kontaktiert werden (Bild 2). Um komplexere Konfigurationen mit drei unabhängigen Paaren von Fingern zu realisieren, muss das dritte Paar über die beiden anderen hinweg kontaktiert werden. Um diese 3-Phasen-Konfiguration mit drei unabhängigen Paaren von IDTs für Sender und Empfänger zu realisieren, ist also eine deutlich komplexere dreidimensionale Konfiguration notwendig. Durch sorgfältiges Design ist es möglich, destruktive Interferenzen von reflektierten Wellen zu erzeugen und damit sehr hohe Effektivität und geringe Verluste zu erzielen.

SAW-Resonatoren haben zwei oder vier Anschlüsse

SAW-Resonatoren gibt es als 2- oder 4-Pin-Bauteile. 2-Pin-Bauteile sind vergleichbar mit Körperwellen-Quarzen. Sie werden typischerweise in modifizierten Colpitts-Oszillatorkonfigurationen eingesetzt, wo der Resonator zwischen der Basis des Transistors und Masse angeschlossen wird. Aufgrund ihrer kostengünstigen und robusten Ausführung sind typische Anwendungen dafür schlüssellose Schließsysteme für Kraftfahrzeuge, Reifendruckkontrollsysteme, Tür- und Toröffner, persönliche und Haussicherheitssysteme, Systeme für automatische Zählerstandsabfrage, kabellose POS-Terminals, Barcodeleser, Identifikationslabel und Computerzubehör. 4-Pin-SAW-Resonatoren verhalten sich ähnlich einem sehr schmalbandigen SAW-Filter. Üblicherweise befindet sich der Resonator zwischen den beiden Armen des Trimmnetzwerkes eines Pierce-Oszillators. Die Frequenz dieser Art Schaltung lässt sich etwas trimmen.

SAW-Oszillatoren bieten höhere Grundfrequenzen

SAW-Oszillatoren haben den Vorteil, dass sie deutlich höhere Grundfrequenzen erlauben als Körperwellen-Quarze. Im Gegensatz zu Körperwellen-Quarzen, wo die Dicke des schwingenden Bereiches frequenzbestimmend ist, wird die Frequenz von SAW-Oszillatoren durch die notwendige feine Struktur der Elektroden und die Schallgeschwindigkeit des Substrates begrenzt. Da sich feinere Strukturen wie in der Halbleiterindustrie mit Hilfe photolitographischer Prozesse erzeugen lassen, können SAW-Oszillatoren mit höheren Grundfrequenzen gefertigt werden.

AT-Quarze sind frequenzstabiler

SAW-Oszillatoren erreichen allerdings nicht die Frequenzstabilität von AT-Quarzen und sie eignen sich nicht zur Temperaturkompensation. Deshalb müssen in vielen Fällen zwei frequenzgebende Elemente eingesetzt werden: Der hochfrequente SAW-Filter erzielt dabei ein minimales Phasenrauschen und Frequenz-Jitter und wird mit einem Quarzoszillator niedrigerer Frequenz gekoppelt, der die benötigte hohe Frequenzstabilität ermöglicht.

Die neue Technik bietet eine ganze Reihe von Vorteilen

Bild 3: Vergleich des Frequenz-/Temperaturganges verschiedener Komponenten
(Bild: Rutronik)

Epson hat nun jedoch einen neuen Typ von SAW-Filtern mit deutlich verbessertem Temperaturkoeffizienten entwickelt (Bild 3). Die Filter der EG-41xxCA-Serie sind hoch genaue, hochfrequente Taktgeber mit geringem Jitter und Phasenrauschen, die über einen weiten Temperaturbereich betrieben werden können. Mit der neuen Technik werden Jitter und Phasenrauschen minimal und der Temperatur-Frequenzgang ist gleich oder sogar besser als der eines AT-Oszillators.

SAW-Oszillatoren mit sehr niedrigen Jitterwerten

SAW-basierende Oszillatoren können sehr geringe Jitterwerte aufweisen, sodass sie in Anwendungen wie digitalen Repeaterschaltungen für Glasfasernetzwerke (ATM/SONET/SDH) zur Datenkommunikation Einsatz finden. Abhängig vom Glasfasernetz sind dies Taktrückgewinnungs-SAW-Filter mit einer Mittenfrequenz für Bitraten von 155,52 Mbit/s (STM-1), 622,08 Mbit/s (STM-4) oder 2488,32 Mbit/s (STM-16). Die Frequenz dieser transversalen SAW-Filter liegt üblicherweise zwischen 700 und 1500 MHz. Die Einfügungsdämpfung für diese phasenlinearen Taktrückgewinnungs-SAW-Filter liegen häufig im Bereich 15 bis 20 dB und sie weisen im Durchlassbereich einen sehr geringen Phasen-Ripple auf.

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