JP3052703B2 - 高周波フィルタ - Google Patents

高周波フィルタ

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JP3052703B2
JP3052703B2 JP5304839A JP30483993A JP3052703B2 JP 3052703 B2 JP3052703 B2 JP 3052703B2 JP 5304839 A JP5304839 A JP 5304839A JP 30483993 A JP30483993 A JP 30483993A JP 3052703 B2 JP3052703 B2 JP 3052703B2
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田 隆 志 牧
々 木 豊 佐
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は高周波フィルタに関
し、特に誘電体基板が用いられ複数の共振器を有する平
面型の分布定数フィルタであって、たとえばバンドパス
フィルタなどとして用いられる高周波フィルタに関す
る。
【0002】
【従来の技術】この発明の背景となる従来のストリップ
線路フィルタの一例が、たとえば特公昭60−2844
1号に開示されている。図10はこのような従来の高周
波フィルタの一例を示す平面図であり、図11はその側
面図である。図10および図11に示す高周波フィルタ
1は、比誘電率がたとえば10〜20の誘電体基板2を
含む。誘電体基板2の一方主面の全面には、アース電極
3が形成される。また、誘電体基板2の他方主面には、
5つの直線状のパターン電極4a,4b,4c,4dお
よび4eが、アース電極3に対向するように形成され
る。この場合、これらのパターン電極4a〜4eは、隣
合う2つが電磁界的に結合するように、所定の間隔S1
を隔てて平行に形成される。これらのパターン電極4a
〜4eの一端は、誘電体基板2の一端面を介して、アー
ス電極3に接続される。そして、誘電体基板2,アース
電極3および5つのパターン電極4a〜4eで5段のλ
/4共振器が構成される。また、入出力電極5aおよび
5bが、両側のパターン電極4aおよび4eのそれぞれ
の中間部から誘電体基板2の両側部に延びて形成され
る。したがって、この高周波フィルタ1は、コムライン
型フィルタとして構成される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図10および図11に
示す高周波フィルタ1では、大きな減衰量を有する高性
能な周波数特性を得るためには、共振器を多段にする必
要があって形状が大きくなるだけでなく、共振器の段数
を多くするに従って指数関数的に設計が困難になるとい
う問題点を有する。
【0004】また、図10および図11に示す高周波フ
ィルタ1では、近年の市場の要求に沿った小型化を、5
つの共振器のパターン電極4a〜4eの長さL1などを
短縮するために誘電体基板2の高誘電率化で対応しよう
とすると、隣合う2つの共振器間の電磁界の干渉効果が
強くなってしまう。そのため、高周波フィルタの選択特
性などの周波数特性が劣化してしまう。このような周波
数特性の劣化を補正するためには、隣合う2つの共振器
のパターン電極間の間隔S1を広げる再設計などが必要
となる。そして、隣合う2つの共振器のパターン電極間
の間隔S1を広げると、高周波フィルタが小型化に反し
て大型化してしまうだけでなく、その設計が困難であ
り、場合によっては設計が不可能になる可能性がある。
【0005】そこで、本願発明者は、小型化が可能であ
る新規な高周波フィルタを考え出した。
【0006】図12はこの発明の背景となる新規な高周
波フィルタの一例を示す平面図であり、図13はその側
面図であり、図14は図12の線XIV−XIVにおけ
る断面図である。図12ないし図14に示す高周波フィ
ルタ1では、特に、比誘電率が50以上の高誘電率を有
する誘電体基板2を含み、誘電体基板2の一方主面の全
面には、アース電極3が形成される。また、誘電体基板
2の他方主面には、2つのパターン電極4aおよび4b
が形成される。これらのパターン電極4aおよび4b
は、アース電極3から延びる一端側部分が互いに間隔S
2を隔てて平行に形成され、それらの他端側部分が互い
に直交する方向に延びて形成される。また、パターン電
極4aおよび4bの先端部には、入出力電極5aおよび
5bが、コンデンサ6aおよび6bを介して接続され
る。なお、コンデンサ6aおよび6bは、パターン電極
4aおよび4bの先端部と、それらの先端部などの上に
形成される誘電体層7aおよび7bと、入出力電極5a
および5bから誘電体層7aおよび7bの上に延びる電
極8aおよび8bとで構成される。したがって、図12
ないし図14に示す高周波フィルタ1は、図15に示す
等価回路を有する。
【0007】図12ないし図14に示す高周波フィルタ
1では、誘電体基板2と、アース電極3と、2つのパタ
ーン電極4aおよび4bとで、2つのλ/4共振器が構
成される。また、2つのパターン電極4aおよび4b
は、それらの一端側部分が互いに間隔S2を隔てて平行
に形成されるため、それらの一端側部分で電磁界的に結
合するが、それらの他端側部分が互いに直交する方向に
延びて形成されるため、それらの他端側部分で電磁界的
にほとんど結合しない。そのため、2つの共振器は、互
いに電磁界の干渉効果を受けにくくなる。
【0008】そして、図12ないし図14に示す高周波
フィルタ1では、高誘電率を有する誘電体基板2が用い
られるので、2つのパターン電極4aおよび4bの長さ
を短縮することができ、しかも、2つの共振器が互いに
電磁界の干渉効果を受けにくくなるので、2つの共振器
の2つのパターン電極4aおよび4b間の間隔S2を狭
めることができる。そのため、高周波フィルタの小型化
が可能になる。
【0009】ところが、図12ないし図14に示す高周
波フィルタ1では、小型化が可能になるものの、図10
および図11に示す高周波フィルタ1と比べ図16に示
すように、選択特性などの周波数特性が劣化するという
問題点があった。
【0010】それゆえに、この発明の主たる目的は、小
型化が可能でしかも周波数特性のよい、高周波フィルタ
を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明は、誘電体基板
の一方主面に形成されるアース電極と、アース電極に対
向するように誘電体基板の他方主面である同一面上に形
成される複数のパターン電極とを含み、複数のパターン
電極は、それらの一端側部分がアース電極に接続されか
互いに間隔を隔てて平行に形成され、それらの他端側
部分が互いに直交するように形成され、さらに複数のパ
ターン電極の他端側部分の重なり合う部分の間およびそ
の周囲のみに誘電体層が形成される、高周波フィルタで
ある。また、この発明は、誘電体基板の一方主面に形成
されるアース電極と、アース電極に対向するように誘電
体基板の他方主面である同一面上に形成される複数のパ
ターン電極とを含み、複数のパターン電極は、それらの
一端側部分がアース電極に接続されかつ互いに間隔を隔
てて平行に形成され、それらの他端側部分が互いに直交
するように形成され、さらに複数のパターン電極の他端
側部分の重なり合う部分のみで静電容量を得るために誘
電体層が形成される、高周波フィルタである。さらに、
この発明は、誘電体基板の一方主面に形成されるアース
電極と、アース電極に対向するように誘電体基板の他方
主面に形成される複数のパターン電極とを含み、複数の
パターン電極は、それらの一端側部分がアース電極に接
続されかつ互いに間隔を隔てて平行に形成され、それら
の他端側部分が互いに直交するように形成され、複数の
パターン電極は、それらの一端側部分で磁界結合を主と
して結合され、さらに複数のパターン電極の他端側部分
の重なり合う部分の間に誘電体層が形成される、高周波
フィルタである。なお、この発明にかかる高周波フィル
タには、複数のパターン電極の先端間に静電容量が形成
されてもよい。また、この発明にかかる高周波フィルタ
では、複数のパターン電極の先端部が誘電体基板の両側
部に向いて形成されてもよい。さらに、この発明にかか
る高周波フィルタでは、複数のパターン電極の先端部が
誘電体基板の他端部に向いて形成されることによって、
複数のパターン電極の先端部にコンデンサを介して接続
される入出力電極間に容量が形成されてもよい。
【0012】
【作用】誘電体基板,アース電極および複数のパターン
電極で、複数の共振器が構成される。
【0013】ところで、複数のパターン電極は、それら
の他端側部分の重なり合う部分の間に誘電体層が形成さ
れ、その間に静電容量が発生するので、電磁界結合に加
え容量性結合も付加される。そのため、結合を弱めるた
め複数のパターン電極間の間隔を広げることができる。
したがって、複数のパターン電極の他端側部分が重なり
合うことによる効果の他、複数のパターン電極の並び方
向における距離をさらに短くすることができる。
【0014】
【発明の効果】この発明によれば、高周波フィルタにお
いて、複数のパターン電極の並び方向における距離を短
くすることができる。そのため、高周波フィルタにおい
て、小型化が可能となる。なお、高誘電率を有する誘電
体基板を用いれば、複数のパターン電極の長さも短縮さ
れてさらに小型化され本発明の効果はより良好なものと
なる。
【0015】さらに、この発明によれば、高周波フィル
タにおいて、複数のパターン電極の他端側部分の重なり
合う部分の間に誘電体層が形成され、その間に静電容量
が発生するため、低域側に減衰極が発生し、周波数特性
がよくなる。なお、この高周波フィルタにおいて、2つ
の入出力電極間に静電容量を形成すれば、高域側および
低域側にそれぞれ減衰極が発生し、周波数特性がさらに
よくなる。
【0016】この発明の上述の目的,その他の目的,特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
【0017】
【実施例】図1はこの発明の一実施例を示す平面図であ
り、図2は図1の線II−IIにおける断面図であり、
図3は図1の線III−IIIにおける断面図である。
この高周波フィルタ10は、たとえば矩形板状の誘電体
基板12を含む。この誘電体基板12としては、比誘電
率がたとえば50以上の高誘電率を有するものが用いら
れる。
【0018】誘電体基板12の一方主面の全面には、ア
ース電極14が形成される。なお、アース電極14は、
誘電体基板12の一端面の全面および他方主面の端部に
も形成される。
【0019】誘電体基板12の他方主面には、2つのパ
ターン電極16aおよび16bが形成される。一方のパ
ターン電極16aは、アース電極14から縦方向に直線
的に延びる一端側部分18aと、その一端側部分18a
からたとえば45度の角度をもって内側に直線的に延び
る他端側部分20aとを有する。同様に、他方のパター
ン電極16bは、アース電極14から縦方向に直線的に
延びる一端側部分18bと、その一端側部分18bから
たとえば45度の角度をもって内側に直線的に延びる他
端側部分20bとを有する。この場合、2つのパターン
電極16aおよび16bにおいて、一端側部分18aお
よび18bは互いに間隔S3を隔てて平行に形成され、
他端側部分20aおよび20bは互いに直交するように
形成される。そのため、2つのパターン電極16aおよ
び16bは、それらの一端側部分18aおよび18bで
電磁界的に結合し、それらの他端側部分20aおよび2
0bで電磁界的にほとんど結合しない。なお、パターン
電極16aおよび16bの先端部(開放端部)22aお
よび22bは、誘電体基板12の両側部に向いて形成さ
れる。
【0020】また、それらのパターン電極16aおよび
16bの他端側部分20aおよび20bの重なり合う部
分の間には、コンデンサ24が形成される。このコンデ
ンサ24は、特に、図2に示すように、パターン電極1
6aの他端側部分20aの中間部と、その中間部などの
上に形成される誘電体層26と、その誘電体層26の上
に形成されるパターン電極16bの他端側部分20bの
中間部とで構成される。なお、この誘電体層26は、た
とえば、ポリイミドなどの誘電体で5μmの厚さにホト
リソグラフィーなどの方法によって形成される。そし
て、パターン電極16aおよび16bの他端側部分20
aおよび20bの中間部分には、たとえば、0.2〜
0.8pFの静電容量Ccが発生する。
【0021】さらに、誘電体基板12の他方主面には、
パターン電極16aおよび16bの先端部22aおよび
22bの近傍に、2つの入出力電極28aおよび28b
が形成される。
【0022】また、パターン電極16aおよび16bの
先端部22aおよび22bと入出力電極28aおよび2
8bとの間には、コンデンサ30aおよび30bがそれ
ぞれ形成される。一方のコンデンサ30aは、特に、図
3に示すように、パターン電極16aの先端部22a
と、その先端部22aなどの上に形成される誘電体層3
2aと、入出力電極28aから誘電体層32a上に延び
る電極34aとで構成される。同様に、他方のコンデン
サ30bは、パターン電極16bの先端部22bと、そ
の先端部22bなどの上に形成される誘電体層32b
と、入出力電極28bから誘電体層32b上に延びる電
極34bとで構成される。
【0023】したがって、この高周波フィルタ10は、
図4に示す等価回路を有する。
【0024】この高周波フィルタ10では、誘電体基板
12,アース電極14および一方のパターン電極16a
で1つのλ/4共振器が構成され、誘電体基板12,ア
ース電極14および他方のパターン電極16bで別のλ
/4共振器が構成される。
【0025】また、この高周波フィルタ10では、2つ
のパターン電極16aおよび16bは、それらの一端側
部分18aおよび18bが互いに間隔S3を隔てて平行
に形成されるため、それらの一端側部分18aおよび1
8bで電磁界的に結合する。しかし、2つのパターン電
極16aおよび16bは、それらの他端側部分20aお
よび20bが互いに直交するように形成されるため、そ
れらの他端側部分20aおよび20bで電磁界的にほと
んど結合しない。そのため、2つの共振器は、互いに電
磁界の干渉効果を受けにくくなる。
【0026】さらに、この高周波フィルタ10では、2
つのパターン電極16aおよび16bは、それらの他端
側部分20aおよび20bの重なり合う部分の間に誘電
体層26が形成され、その間に静電容量Ccが発生する
ので、電磁界結合に加え容量性結合も付加される。その
ため、2つのパターン電極16aおよび16b間の間隔
を広げて電磁界結合を弱くしなければならない。したが
って、2つのパターン電極16aおよび16bの他端側
部分20aおよび20bが重なり合うことによる効果の
他、2つのパターン電極16aおよび16b間の間隔を
広げることにより、図10および図11に示す従来例や
図12ないし図14に示す高周波フィルタに比べて、2
つのパターン電極16aおよび16bの並び方向におけ
る距離を大幅に短くすることができる。
【0027】上述のように、この高周波フィルタ10で
は、高誘電率を有する誘電体基板12が用いられるの
で、2つのパターン電極16aおよび16bの長さを図
10および図11に示す従来例における長さに比べて短
縮することができ、しかも、2つのパターン電極16a
および16bの並び方向における距離を図10および図
11に示す従来例や図12ないし図14に示す高周波フ
ィルタにおける距離に比べて大幅に短くすることができ
る。そのため、この高周波フィルタ10では、従来例な
どに比べて小型化が可能である。
【0028】さらに、この高周波フィルタ10では、2
つのパターン電極16aおよび16bの他端側部分18
aおよび18bの直交する部分の間に誘電体層26が形
成され、その間に静電容量Ccが発生するため、低域側
に減衰極が発生し、周波数特性がよい。
【0029】また、この高周波フィルタ10では、2つ
の共振器のパターン電極16aおよび16bの短絡端に
近い一端側部分18aおよび18bのみで2つの共振器
が磁界結合を主として結合し、2つの共振器が互いに電
磁界の干渉効果を受けにくいため、高誘電率を有する誘
電体基板12を使用しているにもかかわらず、設計の複
雑化や困難化が少なく、比較的容易に設計できる。
【0030】さらに、この高周波フィルタ10では、入
出力電極28aおよび28bがコンデンサ30aおよび
30bを介して2つの共振器のパターン電極16aおよ
び16bに接続されるので、たとえば百数十オーム程度
の比較的高い入出力インピーダンスをもたせることがで
きる。そのため、この高周波フィルタ10では、通常は
公称50オームである外部回路のインピーダンスの変動
に対して、周波数特性の劣化が小さい。
【0031】また、この高周波フィルタ10では、誘電
体基板12の他方主面側のアース電極14の他端から4
5度おり曲げ部までの距離L3やパターン電極16aお
よび16bの一端側部分18aおよび18b間の間隔S
3を適当に変化させることができ、共振器のλ/4長を
ほとんど変えることなく入出力電極28aおよび28b
の位置寸法D3をある程度変化させることができるとい
った設計の自由度を有する。
【0032】図5はこの発明の他の実施例を示す平面図
である。図5に示す実施例では、図1ないし図3に示す
実施例と比べて、特に、2つのパターン電極16aおよ
び16bの先端部22aおよび22bが誘電体基板12
の他端部に向いて形成される。さらに、2つの入出力電
極28aおよび28bが、誘電体基板12の他端部に接
近して形成される。そのため、2つの入出力電極28a
および28b間には、静電容量Cpが発生する。したが
って、この高周波フィルタ10は、図6に示す等価回路
を有する。
【0033】図5に示す高周波フィルタ10では、図1
ないし図3に示す高周波フィルタ10と比べて、特に、
2つの入出力電極28aおよび28b間に静電容量Cp
が発生するので、高域側および低域側にそれぞれ減衰極
が発生し、周波数特性がさらによくなる。
【0034】また、図5に示す高周波フィルタ10で
は、図1ないし図3に示す高周波フィルタ10と比べ
て、2つのパターン電極16aおよび16bの先端部2
2aおよび22b間の間隔や2つの入出力電極28aお
よび28b間の間隔などが狭くなるので、さらに小型化
が可能になる。
【0035】なお、図7には、図1ないし図3に示す実
施例および図5に示す実施例の周波数特性を示す。図7
に示した周波数特性より、図5に示す実施例では、図1
ないし図3に示す実施例と比べて、高域側および低域側
にそれぞれ減衰極が発生し、周波数特性がさらによくな
っていることがわかる。
【0036】なお、上述の各実施例では2つのパターン
電極16aおよび16bと2つの入出力電極28aおよ
び28bとの間に接続されるコンデンサ30aおよび3
0bとして、誘電体層32aおよび32bなどを用いた
が、それらのコンデンサとしては、チップコンデンサや
ギャップ容量によるコンデンサが用いられてもよい。た
とえば、図1に示す実施例と比べて、図8に示すよう
に、パターン電極16aおよび16bの先端部22aお
よび22bと入出力電極28aおよび28bとの間に接
続されるコンデンサ30aおよび30bとして、チップ
コンデンサがそれぞれ用いられてもよい。あるいは、図
1に示す実施例と比べて、図9に示すように、パターン
電極16aおよび16bの先端部22aおよび22bと
入出力電極28aおよび28bとが接近して形成され、
パターン電極16aおよび16bの先端部22aおよび
22bと入出力電極28aおよび28bとの間に接続さ
れるコンデンサ30aおよび30bの容量として、それ
らの間のギャップ容量が用いられてもよい。
【0037】また、上述の各実施例では、パターン電極
16aおよび16bにおいて、一端側部分18aおよび
18bから45度の角度をもって他端側部分20aおよ
び20bがそれぞれ形成されているが、これらの他端側
部分20aおよび20bは、互いに直交するように形成
されればよく、他の角度をもって形成されてもよい。た
とえば、一方の角度が40度で他方の角度が50度であ
ってもよい。
【0038】さらに、上述の各実施例では2つのパター
ン電極すなわち2つのλ/4共振器を有するが、この発
明では、3つの以上のパターン電極ないしλ/4共振器
を有する高周波フィルタにも適用され得る。この場合、
接近する2つのパターン電極間において他端側部分(開
放端側部分)がほぼ直交するように形成され、それらの
重なり合う部分の間に誘電体層が形成されればよい。
【0039】また、上述の各実施例は高誘電率基板を用
いた例であるが、この発明は並び方向の小型化という点
でそれに限定されるものではない。
【0040】
【0041】また、上述の各実施例では1枚の誘電体基
板が用いられているが、この発明は複数の誘電体層など
を積層して一体化したトリプレート型の高周波フィルタ
にも適用され得る。この場合、パターン電極間の結合が
強くなるので、この発明は特に有用なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す平面図である。
【図2】図1の線II−IIにおける断面図である。
【図3】図1の線III−IIIにおける断面図であ
る。
【図4】図1ないし図3に示す実施例の等価回路図であ
る。
【図5】この発明の他の実施例を示す平面図である。
【図6】図5に示す実施例の等価回路図である。
【図7】図1ないし図3に示す実施例および図5に示す
実施例の周波数特性を示すグラフである。
【図8】図1に示す実施例の変形例を示す図解図であ
る。
【図9】図1に示す実施例の他の変形例を示す図解図で
ある。
【図10】従来の高周波フィルタの一例を示す平面図で
ある。
【図11】図10に示す高周波フィルタの側面図であ
る。
【図12】この発明の背景となる新規な高周波フィルタ
の一例を示す平面図である。
【図13】図12に示す高周波フィルタの側面図であ
る。
【図14】図12の線XIV−XIVにおける断面図で
ある。
【図15】図12ないし図14に示す高周波フィルタの
等価回路図である。
【図16】図10および図11に示す高周波フィルタお
よび図12ないし図14に示す高周波フィルタの周波数
特性を示すグラフである。
【符号の説明】
10 高周波フィルタ 12 誘電体基板 14 アース電極 16a,16b パターン電極 18a,18b 一端側部分 20a,20b 他端側部分 22a,22b 先端部 26 誘電体層 28a,28b 入出力電極 30a,30b コンデンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−335805(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01P 1/203 H01P 1/205

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体基板の一方主面に形成されるアー
    ス電極、および前記アース電極に対向するように前記誘
    電体基板の他方主面である同一面上に形成される複数の
    パターン電極を含み、 前記複数のパターン電極は、それらの一端側部分が前記
    アース電極に接続されかつ互いに間隔を隔てて平行に形
    成され、それらの他端側部分が互いに直交するように形
    成され、さらに前記複数のパターン電極の他端側部分の
    重なり合う部分の間およびその周囲のみに誘電体層が形
    成される、高周波フィルタ。
  2. 【請求項2】 誘電体基板の一方主面に形成されるアー
    ス電極、および前記アース電極に対向するように前記誘
    電体基板の他方主面である同一面上に形成される複数の
    パターン電極を含み、 前記複数のパターン電極は、それらの一端側部分が前記
    アース電極に接続されかつ互いに間隔を隔てて平行に形
    成され、それらの他端側部分が互いに直交するように形
    成され、さらに前記複数のパターン電極の他端側部分の
    重なり合う部分のみで静電容量を得るために誘電体層が
    形成される、高周波フィルタ。
  3. 【請求項3】 誘電体基板の一方主面に形成されるアー
    ス電極、および前記アース電極に対向するように前記誘
    電体基板の他方主面に形成される複数のパターン電極を
    含み、 前記複数のパターン電極は、それらの一端側部分が前記
    アース電極に接続されかつ互いに間隔を隔てて平行に形
    成され、それらの他端側部分が互いに直交するように形
    成され、 前記複数のパターン電極は、それらの一端側部分で磁界
    結合を主として結合され、さらに前記複数のパターン電
    極の他端側部分の重なり合う部分の間に誘電体層が形成
    される、高周波フィルタ。
  4. 【請求項4】 前記複数のパターン電極の先端間に静電
    容量が形成される、請求項1ないし請求項3のいずれか
    に記載の高周波フィルタ。
  5. 【請求項5】 前記複数のパターン電極の先端部が前記
    誘電体基板の両側部に向いて形成される、請求項1ない
    し請求項4のいずれかに記載の高周波フィルタ。
  6. 【請求項6】 前記複数のパターン電極の先端部が前記
    誘電体基板の他端部に向いて形成されることによって、
    前記複数のパターン電極の先端部にコンデンサを介して
    接続される入出力電極間に容量が形成される、請求項1
    ないし請求項4のいずれかに記載の高周波フィルタ。
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