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Die vorliegende Erfindung betrifft
hauptsächlich
einen Radiofrequenzfilter zur Verwendung bei einer Ausrüstung für mobile
Kommunikation, wie z. B. einem Mobiltelefon.
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In letzter Zeit reichte mit Zunahme
des Bedarts an Mobilkommunikationsausrüstungen, wie z. B. einem Mobiltelefon,
die Bandbreite des dafür
verwendeten Frequenzbandes nicht mehr aus, was zu einer Verschiebung
zu einem Frequenzband höherer Frequenz
führte.
Somit ist es für
eine Mobilkommunikationsausrüstung,
wie z. B. Mobiltelefone, ertorderlich, dass sie kompatibel mit einer
höheren
Frequenz sind. Vor allem weisen die für sie verwendeten Radiofrequenzfilter
eine niedrigere relative Bandbreite auf und ihre Komponenten-Schaltkreiselemente
müssen eine
höhere örtliche
Genauigkeit sicherstellen.
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Ein herkömmlicher Radiofrequenzfilter
hat im allgemeinen eine Struktur, wie sie in 5 dargestellt ist. Die Struktur ist wie
folgt:
- (1) Eine erste Masseelektrode 502 ist
auf der oberen Oberfläche
der ersten dielektrischen Schicht 501 ausgebildet, und
eine zweite dielektrische Schicht 503 ist auf die Masseelektrode 502 laminiert.
- (2) Zwei Resonatorelektroden 504a und 504b sind
auf der oberen Oberfläche
der dielektrischen Schicht 503 ausgebildet, und eine dritte
dielektrische Schicht 505 ist auf die Resonatoren 504a und 504b laminiert.
- (3) Eine erste Übertragungselektrode 506a,
eine zweite Übertragungselektrode 506b,
eine dritte Übertragungselektrode 506c,
eine erste Kondensatorelektrode 507a und eine zweite Kondensatorelektrode 507b sind
auf der oberen Oberfläche der
dielektrischen Schicht 505 ausgebildet, und eine vierte
dielektrische Schicht 508 ist auf diese Elektroden laminiert.
- (4) Eine zweite Masseelektrode 509 ist auf der oberen
Oberfläche
der dielektrischen Schicht 508 ausgebildet, und eine fünfte dielektrische
Schicht 510 ist auf die Masseelektrode 509 laminiert.
- (5) Anschlusselektroden 511a, 511b, 511c, 511d, sind
auf der seitlichen Oberfläche
der dielektrischen Schicht 510 ausgebildet.
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Hier sind die Resonatorelektrode 504a und die
Kondensatorelektrode 507a, sowie die Resonatorelektrode 504b und
die Kondensatorelektrode 507b jeweils so vorgesehen, dass
sie wenigstens teilweise einander via der dielektrischen Schicht 505 gegenüberliegen.
Wie in 5 gezeigt ist,
sind die Übertragungselektrode 506a,
die Kondensatorelektrode 507a, die Übertragungselektrode 506b,
die Kondensatorelektrode 507b und die Übertragungselektrode 506c in
dieser Reihenfolge zwischen den Anschlusselektroden 511c und 511d ausgebildet,
so dass sie eine Übertragungsleitung
bilden. Weiterhin ist die Anschlusselektrode 511a zum Zwecke
der Erdung mit den Masseelektroden 502 und 509 verbunden.
Weiterhin ist die Anschlusselektrode 511b zum Zwecke der
Erdung mit den Masseelektroden 502 und 509 und
mit jedem Ende der Resonatorelektrode 504a und 504b verbunden.
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Bei einem herkömmlichen Radiofrequenzfilter
mit der oben beschriebenen Struktur sind die Resonatorelektroden 504a und 504b in
einer Dreiplattenstruktur ausgebildet, wobei sie zwischen zwei Masseelektroden 502 und 509 eingebettet
sind. Die Resonatorelektroden 504a und 504b, von
denen jeweils ein Ende jeder Elektrode geerdet ist, wirken als ein
Viertel-Wellenlängenresonator,
d. h., als ein serieller Resonator. Weiterhin sind diese Resonatoren teilweise
den Kondensatoren 507a bzw. 507b via der dielektrischen
Schicht 505 gegenüberliegend
vorgesehen und wirken als ein Parallelplattenkondensator. Speziell
sind zwei serielle Resonatoren, mit einer geendeten Erde, über dem
Parallelplattenkondensator parallel zur Übertragungsleitung zwischen
den Anschlusselektroden 511c und 511d geschaltet.
Folglich wirkt dieser Filter wie ein Bandsperrfilter, der Anschlusselektroden 511c und 511d als
Eingangs- bzw. Ausgangsanschlüsse
aufweist.
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Bei einem herkömmlichen Radiofrequenzfilter,
der die obige Struktur und Arbeitsweise aufweist, wird jede Elektrode
durch eine Mehrzahl von Elektrodenschichten mit vorbestimmten Messungen
innerhalb dielektrischer Schichten gebildet. Nach dem Elektrodenschicht-Ausbildungsprozess,
der durch einen Dielektrische-Schicht-Sinterprozess gefolgt wird, wird
durch Messungen ein Filter mit einer vorbestimmten Frequenzcharakteristik
ausgewählt.
Da aber neuere Anlagen höhere
Frequenzen aufweisen, was bewirkt; dass die relative Bandbreite
der Frequenzcharakteristik des Filters schmäler wer den muss, werden Elektrodenschichten
benötigt,
die eine höhere
Maßgenauigkeit
aufweisen. Mit einem solchen herkömmlichen Herstellungsprozess
ist es aber schwierig, die erforderten Charakteristiken zu erreichen.
Da darüber
hinaus Elektrodenschichten in den meisten Fällen unter Verwendung von Siebdrucktechniken
hergestellt wurden, gab es ein Problem des Verschlechterns der Maßgenauigkeit,
wie z. B. durch "Verwischen
beim Drucken". Daher
ist das herkömmliche
Verfahren nicht in der Lage, die Elektrodenabmessungen zu reduzieren
und dabei gleichzeitig eine hohe Maßgenauigkeit aufrechtzuerhalten, und
daher beschränkt
hinsichtlich der Verkleinerung der Filtergrößen.
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In der US-A-5 400 000 wird ein Radiofrequenzfilter
beschrieben, wobei eine spezielle Frequenzcharakteristik durch die
Dicke und die dielektrische Konstante einer dielektrischen Schicht
innerhalb des Filters bestimmt wird. Weiterhin kann die Frequenzcharakteristik
durch das Schneiden von Ablenkelektroden angepasst werden. Bei diesem
Filterherstellungsvertahren sind alle Schichten, einschließlich der
Elektrodenschichten, der dielektrischen Schicht und der oberen und
unteren Schutzschichten, laminiert und werden erhitzt, um die Filtervorrichtung
zu bilden.
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Roshen W. A. beschreibt in "Effect of Finite Thickness
of Magnetic Substrate on Planar Inductors" in IEEE Transactions on Magnetics,
Band 26, Nr. 1, Seiten 270 bis 275, Januar 1990, den Einfluss der
Substratdicke und der magnetischen Permeabilität auf die Induktivität eines
planaren Induktors.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Anpassen eines Radiofrequenzfilters
an die erwünschten
Frequenzcharakteristiken bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale
von Anspruch 1 gelöst.
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Weitere Ausführungsformen sind der Gegenstand
der abhängigen
Ansprüche.
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Der Radiofrequenzfilter, der gemäß der vorliegenden
Erfindung erhalten wird, umfasst eine Induktionskomponente, eine
Kapazitätskomponente und
eine Widerstandskomponente, und hat eine Konfiguration, wie sie
nachfolgend beschrieben wird.
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Ein Leitermuster wird auf der Oberfläche einer
dielektrischen Schicht ausgebildet, wobei wenigstens eine Induktionskomponente
oder Kapazitätskomponente
oder Widerstandskomponente gebildet wird.
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Eine Regulierschicht wird gebildet,
um wenigstens einen Teil des Leitermusters abzudecken und dient
dazu, die Frequenzcharakteristik (Frequenzkennlinie) des Filters
einzustellen.
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Das Leitermuster wird gewöhnlich auf
der Obertäche
der dielektrischen Schicht ausgebildet und danach gesintert.
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Die vorliegende Erfindung weist die
folgenden Eigenschaften auf.
- (1) Durch Ausbilden
einer Regulierschicht mit einem dielektrischen Material ist es möglich, den Frequenzregulierbereich
durch Ändern
der effektiven dielektrischen Konstante zu erhöhen.
- (2) Durch Ausbilden einer Regulierschicht mit einem magnetischen
Material ist es möglich,
den Frequenzregulierbereich durch Ändern der effektiven Permeabilität zu erhöhen.
- (3) Durch Bilden eines Leiters auf der oberen Oberfläche der
Regulierschicht, die auf dem dielektrischen Material oder dem magnetischen
Material ausgebildet ist, ist es möglich, die Änderung der effektiven dielektrischen
Konstante oder effektiven Permeabilität zu verstärken.
- (4) Durch Erden der Regulierschicht gemäß (3) ist es möglich, die Änderung
der effektiven dielektrischen Konstante oder effektiven Permeabilität weiter
zu verstärken.
- (5) Durch Bilden einer dielektrischen Schicht zwischen dem Leitermuster
und der Regulierschicht ist es möglich,
den Zusammenbruch oder die Beschädigung
von Elektroden, die nicht reguliert werden sollen, zu vermeiden.
- (6) Die Anpassung kann durch Ändern der Fläche der
Regulierschicht für
jedes Leitermuster des Anpassungsobjekts reguliert werden.
- (7) Die Frequenz kann höher
eingestellt werden, indem ein Teil der Regulierschicht entfernt
wird.
- (8) Die Frequenz kann niedriger eingestellt werden, indem ein
Teil der Regulierschicht auf ihr hinzugefügt wird.
- (9) Der Wert der Kapazität
des Kondensators kann eingestellt werden, indem wenigstens ein Paar
von Interdigitalelektroden im Leitermuster ausgebildet wird.
- (10) Der Wert der Induktivität
des Induktors kann eingestellt werden, indem das Leitermuster gebildet
wird, wobei die Linienbreite und/oder der Linienabstand nicht mehr
als 60 μm
betragen dürten.
- (11) Unter Verwendung von Tiefdrucktechniken zum Ausbilden des
Leitermusters ist es möglich, den
Filter so herzustellen, dass er eine kleine Größe aufweist und einstellbar
ist.
- (12) Unter Verwendung von Dünnfilmtechniken zum
Ausbilden des Leitermusters ist es möglich, den Filter so herzustellen,
dass er eine kleine Größe aufweist
und einstellbar ist.
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Die vorliegende Erfindung, die eine
wie oben beschriebene Konfiguration aufweist, kann einen Radiofrequenzfilter
kleiner Größe bereitstellen,
durch den die erwünschte
Frequenzkennlinie selbst bei einem Frequenzband im Bereich höherer Frequenzen bei
einer einfachen Konfiguration leicht erreicht werden kann.
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1 ist
ein Konfigurationsdiagramm eines Radiofrequenzfilters bei der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
ein Konfigurationsdiagramm eines Radiofrequenzfilters bei der Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
ein Konfigurationsdiagramm eines Radiofrequenzfilters bei der Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung.
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4 ist
ein Konfigurationsdiagramm eines Radiofrequenzfilters bei der Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
ein Konfigurationsdiagramm eines Radiofrequenzfilters bei einem
herkömmlichen
Beispiel.
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Die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen beschrieben.
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(Ausführungsform 1)
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1 ist
ein Konfigurationsdiagramm eines Radiofrequenzfilters gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung. Beim Radiofrequenzfilter der vorliegenden
Ausführungsform
ist die Masseelektrode 102 auf der unteren Oberfläche des
Dielektrikums 101 ausgebildet, und Anschlusselektroden 103a, 103b, 103c, 103d, 103e, 103f sind
so ausgebildet, dass sie um die Seite des Dielektrikums 101 herum angeordnet
sind und teilweise bis zu dessen Oberseite geführt sind. Weiterhin sind auf
der oberen Oberfläche
des Dielektrikums 101 eine erste Übertragungselektrode 104,
eine zweite Übertragungselektrode 105,
eine dritte Übertragungselektrode 106, eine
erste Interdigitalelektrode 107a, 107b, eine zweite
Interdigitalelektrode 108a/108b ausgebildet. Weiterhin
ist eine dielektrische Schicht 109 auf die Oberseite dieser
Elektrode laminiert, auf welcher dielektrische Regulierschichten 110a bzw. 110b ausgebildet
sind, so dass sie wenigstens teilweise durch die erste Interdigitalelektrode 107a, 107b und
die zweite Interdigitalelektrode 108a, 108b überlappt werden.
Ein Ende der ersten Übertragungselektrode 104 und
ein Ende der zweiten Übertragungselektrode 105 sind
mit der Anschlusselektrode 103a verbunden. Darüber hinaus
ist ein Ende der ersten Interdigitalelektrode 107a mit
dem anderen Ende der zweiten Übertragungselektrode 105 übertragen,
und die AAnschlusselektrode 103d ist mit der anderen Elektrode der
ersten Interdigitalelektrode 107b verbunden. Auf ähnliche
Weise sind das andere Ende der ersten Übertragungselektrode 104 und
ein Ende der dritten Übertragungselektrode 106 mit
der Anschluss elektrode 103c verbunden. Weiterhin ist die
zweite Interdigitalelektrode 108a mit dem anderen Ende
der dritten Übertragungselektrode 106 verbunden,
und die Anschlusselektrode 103f ist mit der dritten Interdigitalelektrode 108b verbunden.
Weiterhin sind die Anschlusselektroden 103b, 103d, 103e und 103f alle zum
Zwecke der Erdung mit der Masseelektrode 102 verbunden.
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Die Arbeitsweise eines Radiofrequenzfilters mit
der oben beschriebenen Konfiguration wird nun beschrieben.
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Die Interdigitalelektroden 107a/107b sind nahe
beieinander vorgesehen, ohne miteinander in Kontakt zu stehen. Sie
wirken als ein Interdigitalkondensator, dessen Kapazität durch
die Dimension der Elektrode, die Anzahl der Elektroden, dem Abstand zwischen
den Elektroden und der dielektrischen Konstante des Dielektrikums 101 bestimmt
wird. Die Interdigitalelektroden 108a/108b funktionieren
auf die gleiche Weise. Weiterhin wirkt die Übertragungselektrode 105 als
ein Induktor, dessen Induktivität
proportional zur charakteristischen Impedanz ist, die durch die
Form und Abmessungen der Übertragungsleitung,
und der dielektrischen Konstante des Dielektrikums 101 bestimmt
wird. Die Übertragungselektrode 106 funktioniert
auf die gleiche Weise. Insbesondere sind ein serieller Resonator,
der die als Induktor wirkende Übertragungselektrode 105 umfasst,
und die als Kondensator wirkende Interdigitalelektrode 107a/107b parallel
mit der Übertragungsleitung 104 geschaltet.
Die Übertragungselektrode 106 und
die Interdigitalelektroden 108a/108b funktionieren
auf die gleiche Weise. Der serielle Resonator, der parallel mit
der Übertragungsleitung
geschaltet ist, besitzt einen Abschwächungspol. Folglich wirkt der
Radiofrequenzfilter der vorliegenden Erfindung als ein Bandsperrfilter
mit zwei Abschwächungspolen,
bei welchem die Anschlusselektrode 103a bzw. die Anschlusselektrode 103c als
Eingangs- bzw. Ausgangsanschluss fungieren.
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Die dielektrische Schicht 109 schützt jede Elektrode,
die auf der oberen Oberfläche
des Dielektrikums 101 ausgebildet ist, wobei sie deren
Zerbrechen oder Beschädigung
verhindert. Dielektrische Regulierschichten 110a und 110b sind
so ausgebildet, dass sie die Interdigitalelektroden 107a/107b bzw. 108a/108b bedecken.
Folglich wird die effektive dielektrische Konstante des bedeckten
Abschnitts im Vergleich mit dem nicht bedeckten Abschnitt größer, was
ihre Kapazitäten
erhöht.
Weiterhin wird ein Dielektrikum als Material für die dielektrischen Regulierschichten 110a und 110b verwendet,
dessen Sinter temperatur niedriger als die Sintertemperatur für das Dielektrikum 101 und
die dielektrische Schicht 109 ist. Auf diese Weise kann
die dielektrische Regulierschicht im abschließenden Sinterprozess gebildet werden.
Dadurch wird es möglich,
die Frequenzcharakteristik nach dem Herstellen des Radiofrequenzfilters
anzupassen. Zum Beispiel konnte für den Fall, dass ein Reaktionsharz
verwendet wird, experimentell bestätigt werden, dass die Kapazität des Interdigitalkondensators
um 20% erhöht
wird.
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(Ausführungsform 2)
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2 ist
ein Konfigurationsdiagramm des Radiofrequenzfilters gemäß der Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung. Der Unterschied des Radiofrequenzfilters
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
gegenüber
der Ausführungsform
1 besteht in der Position, in der die dielektrische Regulierschicht
ausgebildet wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die dielektrischen
Regulierschichten 210a und 210b so ausgebildet,
dass sie wenigstens mit einem Teil der Transmissionselektroden 105 und 106 auf
der oberen Oberfläche
der dielektrischen Schicht 109 überlappt werden, wie in 2 gezeigt. In diesem Fall
kann die Frequenzcharakteristik des Radiofrequenzfilters durch Ändern der dielektrischen
Konstante dieser Übertragungselektroden
angepasst werden, wodurch die Induktivität des Induktors angepasst wird.
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Im Fall des Radiofrequenzfilters
der vorliegenden Erfindung kann eine magnetische Regulierschicht
anstelle einer dielektrischen Regulierschicht gebildet werden. In
diesem Fall ist es möglich,
den Bereich zu erhöhen,
in dem die Induktivität
angepasst werden kann. Im Fall der Radiofrequenzfilter gemäß der Ausführungsformen
1 und 2 kann eine leitende Regulierschicht anstelle einer dielektrischen Regulierschicht
gebildet werden. Auch in diesem Fall ist es möglich, den Bereich zu erhöhen, in
dem die Kapazität
oder die Induktivität
anpassbar ist.
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(Ausführungsform 3)
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3 ist
ein Konfigurationsdiagramm des Radiofrequenzfilters gemäß der Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung. Bei dem in 3 gezeigten Radiofrequenzfilter der vorliegenden
Ausführungsform
sind anstelle der dielektrischen Regulierschichten von Ausführungsform
1 leitende Regulierschichten 310a und 310b vorgesehen,
welche unter Verwendung der Anschlusselektroden 303d und 303f geerdet
sind. Abgesehen von diesem Unterschied liegt die gleiche Konfiguration
vor wie bei der Ausführungsform
1. In 3 sind dielektrische
leitende Regulierschichten 310a und 310b auf den
Interdigitalelektroden ausgebildet, und die Kondensatoren sind anteilsmäßig zur
Fläche,
die durch die Interdigitalelektrode eingenommen wird, hinzugefügt. Dadurch ist
es möglich,
den Bereich zu erhöhten,
in dem die Kapazität
anpassbar ist.
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(Ausführungsform 4)
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4 ist
ein Konfigurationsdiagramm des Radiofrequenzfilters der Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung. Beim in 4 gezeigten
Radiofrequenzfilter der vorliegenden Erfindung sind anstelle von
dielektrischen Regulierschichten, wie bei der Ausführungsform
2, leitende Regulierschichten 410a und 410b so
vorgesehen, dass sie wenigstens teilweise durch die Übertragungselektroden 105 und 106 auf
der oberen Oberfläche
der dielektrischen Schicht 109 überlappt werden. Weiter sind
sie unter Verwendung der Masseelektrode 403e geerdet, wie 4 zeigt. Abgesehen davon
ist die Konfiguration dieselbe, wie bei der Ausführungsform 2. In diesem Fall
weisen die Elektroden 105 und 106 eine Dreiplattenstruktur
auf, und ihr elektromagnetisches Feld konzentriert sich zwischen
die Masseelektrode 102 und die leitenden Schichten 410a und 410b.
Folglich ist es möglich,
die effektive dielektrische Konstante in der Nähe der Übertragungselektroden zu erhöhen und
den Bereich zu vergrößern, in
dem die Induktivität
angepasst werden kann.
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Bei jeder der oben beschriebenen
Ausführungsformen
wird ferner bevorzugt, dass die Frequenz durch das Erhöhen oder
Verringern der Fläche der
dielektrischen Schicht angepasst wird, die auf der oberen Oberfläche jeder
Elektrode ausgebildet ist, um die Elektrode zu schützen. In
diesem Fall besteht ein Vorteil darin, dass das Herstellungsverfahren
für den
Radiofrequenzfilter reduziert werden kann.
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Da die oben beschriebenen Radiofrequenzfilter Übertragungselektroden
und Interdigitalelektroden aufweisen, ist es weiter möglich, die
Elektrodenschicht als eine einzige Schicht darzustellen und die Radiofrequenzfilter
dadurch herzustellen, dass eine Tiefdrucktechnik oder eine Dünnfilmtechnik
verwendet wird. Folglich kann beim Radiofre quenzfilter der vorliegenden
Erfindung jede Elektrode so gebildet werden, dass die Linienbreite
und der Linienabstand nicht mehr als 60 μm betragen. Dadurch ist es möglich, den
Radiofrequenzfilter kleiner und dünner herzustellen, als dies
bei einem herkömmlichen
Radiofrequenzfilter der Fall ist.
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Weiter ist beim seriellen Resonator
bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen ein Ende mit der Übertragungsleitung
zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss verbunden,
und das andere Ende ist geerdet. Dadurch fungiert der Radiofrequenzfilter
bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen als ein Bandsperrfilter.
Weiter ist es unter Hinzunahme der unten beschriebenen Bedingungen
möglich,
dass der Filter auch anders als ein Bandsperrfilter wirkt.
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Da jeder der zwei seriellen Resonatoren
einen Dämpfungspol
(Abschwächungspol)
aufweist, ist die Impedanz kapazitiv, wenn die Frequenz niedriger als
die Resonanzfrequenz ist, und induktiv, wenn sie höher ist.
Wenn die Frequenz zwischen den beiden Resonanzfrequenzen liegt,
löschen
sich folglich die Reaktanzkomponenten der zwei Resonatoren gegenseitig
aus. In diesem Fall sind die Form und Abmessungen der zweiten Übertragungselektrode 105 und
der ersten Interdigitalelektroden 107a/107b, und der
dritten Übertragungselektrode 106 und
der zweiten Interdigitalelektroden 108a/108b so
festgelegt, dass die Reaktanzkomponenten verschwinden oder nahezu
verschwinden. Dann wirkt der Radiofrequenzfilter als ein Bandpassfilter
mit einem Durchlassbereich, der im Bandbereich zwischen den zwei Resonanzfrequenzen
liegt.
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Bei einem solchen Bandpassfilter
ist es möglich,
die Frequenzcharakteristik des Filters nach dem Herstellen des Filters
anzupassen. Weiterhin ist es beim Herstellungsvertahren von Mobilkommunikationseinrichtungen,
wie z. B. Mobiltelefonen, möglich, die
Frequenzcharakteristik des Filters nach dem Zusammenbau der Schaltungskomponenten
anzupassen. Folglich kann die Ausbeute bezüglich der Herstellung der Anlage
verbessert werden.
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Die vorliegende Erfindung mit einer
Konfiguration, wie oben beschrieben, stellt einen Radiofrequenzfilter
kleiner Größe bereit,
durch den die erwünschte
Frequenzcharakteristik mit einer einfachen Konfiguration selbst
in einem Frequenzband höherer Frequenzen
erreicht werden kann.