JP3175116B2 - 圧電フィルタ - Google Patents
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- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 12
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- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
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- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/46—Filters
- H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/58—Multiple crystal filters
- H03H9/581—Multiple crystal filters comprising ceramic piezoelectric layers
-
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- H03H9/46—Filters
- H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/56—Monolithic crystal filters
- H03H9/562—Monolithic crystal filters comprising a ceramic piezoelectric layer
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- H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/58—Multiple crystal filters
- H03H9/60—Electric coupling means therefor
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、厚み縦振動の２倍波を
用いたエネルギ閉込め型の圧電フィルタに関する。
用いたエネルギ閉込め型の圧電フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】図８及び図９を参照して、厚み縦振動モ
ードの２倍波を用いた従来のエネルギ閉込め型の圧電フ
ィルタを説明する。図８に示すように、圧電フィルタ１
では、図示の矢印で示すように厚み方向に分極処理され
た圧電基板２の厚み方向中央にアース電極３が配置され
ている。圧電基板２の上面２ａ上には、アース電極３の
一部と圧電基板層を介して対向するように入力電極４が
形成されている。他方、圧電基板２の下面２ｂ上には、
出力電極５が形成されている。出力電極５は、アース電
極３の一部に対し、圧電基板層を介して対向するように
形成されており、かつ入力電極４と圧電基板２を介して
重なり合わない位置に形成されている。上記アース電極
３、入力電極４及び出力電極５の平面形状及び相互の位
置関係を、図９に分解斜視図で示す。なお、図９におい
て、出力電極５は、圧電基板の下面２ｂを下方に投影し
た状態で示す。上述した従来の圧電フィルタ１では、厚
み縦振動の２倍波を用いた二重モードフィルタが構成さ
れ、高周波域で使用することが可能とされている。
ードの２倍波を用いた従来のエネルギ閉込め型の圧電フ
ィルタを説明する。図８に示すように、圧電フィルタ１
では、図示の矢印で示すように厚み方向に分極処理され
た圧電基板２の厚み方向中央にアース電極３が配置され
ている。圧電基板２の上面２ａ上には、アース電極３の
一部と圧電基板層を介して対向するように入力電極４が
形成されている。他方、圧電基板２の下面２ｂ上には、
出力電極５が形成されている。出力電極５は、アース電
極３の一部に対し、圧電基板層を介して対向するように
形成されており、かつ入力電極４と圧電基板２を介して
重なり合わない位置に形成されている。上記アース電極
３、入力電極４及び出力電極５の平面形状及び相互の位
置関係を、図９に分解斜視図で示す。なお、図９におい
て、出力電極５は、圧電基板の下面２ｂを下方に投影し
た状態で示す。上述した従来の圧電フィルタ１では、厚
み縦振動の２倍波を用いた二重モードフィルタが構成さ
れ、高周波域で使用することが可能とされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電フ
ィルタ１では、高周波域で使用可能なエネルギ閉込め型
の圧電フィルタを提供することはできるものの、挿入損
失が比較的大きく、その低減が求められていた。また、
前記圧電フィルタ１において、より広範な用途に用いる
ために、マッチングインピーダンスの低減が求められて
いる。マッチングインピーダンスを低めるには、圧電フ
ィルタ１における電極、すなわちアース電極３、入出力
電極４，５の面積を大きくすればよいと考えられる。し
かしながら、電極面積を大きくした場合には、マッチン
グインピーダンスは低下するものの、不要スプリアス振
動のレベルが大きくなり、特性が悪化するという問題が
あった。
ィルタ１では、高周波域で使用可能なエネルギ閉込め型
の圧電フィルタを提供することはできるものの、挿入損
失が比較的大きく、その低減が求められていた。また、
前記圧電フィルタ１において、より広範な用途に用いる
ために、マッチングインピーダンスの低減が求められて
いる。マッチングインピーダンスを低めるには、圧電フ
ィルタ１における電極、すなわちアース電極３、入出力
電極４，５の面積を大きくすればよいと考えられる。し
かしながら、電極面積を大きくした場合には、マッチン
グインピーダンスは低下するものの、不要スプリアス振
動のレベルが大きくなり、特性が悪化するという問題が
あった。
【０００４】よって、本発明の目的は、挿入損失を低減
することができ、かつ所望でないスプリアス振動のレベ
ルを増大させることなくマッチングインピーダンスを低
下させ得る構造を備えた圧電フィルタを提供することに
ある。
することができ、かつ所望でないスプリアス振動のレベ
ルを増大させることなくマッチングインピーダンスを低
下させ得る構造を備えた圧電フィルタを提供することに
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、厚み縦振動モ
ードを利用したエネルギ閉込め型の圧電フィルタであっ
て、圧電基板と、前記圧電基板の厚み方向中央に形成さ
れたアース電極と、前記圧電基板層を介してアース電極
の一部に対向するように圧電基板の一方主面に形成され
た入力電極と、前記アース電極の前記一部以外の他の部
分に対向するように圧電基板の他方主面上に形成された
出力電極と、出力電極と圧電基板を介して重なり合うよ
うに圧電基板の一方主面上に、及び／または前記入力電
極と圧電基板を介して重なり合うように圧電基板の他方
主面上に形成されたダミー電極とを備えることを特徴と
する。
ードを利用したエネルギ閉込め型の圧電フィルタであっ
て、圧電基板と、前記圧電基板の厚み方向中央に形成さ
れたアース電極と、前記圧電基板層を介してアース電極
の一部に対向するように圧電基板の一方主面に形成され
た入力電極と、前記アース電極の前記一部以外の他の部
分に対向するように圧電基板の他方主面上に形成された
出力電極と、出力電極と圧電基板を介して重なり合うよ
うに圧電基板の一方主面上に、及び／または前記入力電
極と圧電基板を介して重なり合うように圧電基板の他方
主面上に形成されたダミー電極とを備えることを特徴と
する。
【０００６】
【作用】本発明の圧電フィルタでは、圧電基板の両主面
において重なり合わないように形成された入力電極及び
出力電極の少なくとも一方に対して圧電基板を介して重
なり合うように上記ダミー電極が形成されているため、
圧電フィルタにおける電極構造の対称性が高められ、エ
ネルギの閉込め状態が良くなり、それによって圧電フィ
ルタの機械的Ｑが高められる。よって、圧電フィルタの
挿入損失が低減され、かつスプリアス振動のレベルを大
きくすることなくマッチングインピーダンスが低下され
る。
において重なり合わないように形成された入力電極及び
出力電極の少なくとも一方に対して圧電基板を介して重
なり合うように上記ダミー電極が形成されているため、
圧電フィルタにおける電極構造の対称性が高められ、エ
ネルギの閉込め状態が良くなり、それによって圧電フィ
ルタの機械的Ｑが高められる。よって、圧電フィルタの
挿入損失が低減され、かつスプリアス振動のレベルを大
きくすることなくマッチングインピーダンスが低下され
る。
【０００７】
【実施例の説明】図１及び図２を参照して、本発明の一
実施例の圧電フィルタを説明する。図１から明らかなよ
うに、本実施例の圧電フィルタ１１では、図示の矢印で
示すように厚み方向に分極処理された圧電基板１２の厚
み方向中央にアース電極１３が配置されている。アース
電極１３は、圧電フィルタ１１を分解して示す図２から
明らかなように、平面形状が矩形形状を有するように構
成されている。圧電基板１２の上面１２ａ上には、入力
電極１４と、第１のダミー電極１６が形成されている。
入力電極１４は、アース電極１３の一部と圧電基板層１
２ｃを介して対向するように形成されている（図２参
照）。また、圧電基板１２の下面１２ｂ上には、出力電
極１５及び第２のダミー電極１７が形成されている。出
力電極１５は、アース電極１３の入力電極１４と重なり
合っていない部分において、圧電基板層１２ｄを介して
対向するように配置されている。
実施例の圧電フィルタを説明する。図１から明らかなよ
うに、本実施例の圧電フィルタ１１では、図示の矢印で
示すように厚み方向に分極処理された圧電基板１２の厚
み方向中央にアース電極１３が配置されている。アース
電極１３は、圧電フィルタ１１を分解して示す図２から
明らかなように、平面形状が矩形形状を有するように構
成されている。圧電基板１２の上面１２ａ上には、入力
電極１４と、第１のダミー電極１６が形成されている。
入力電極１４は、アース電極１３の一部と圧電基板層１
２ｃを介して対向するように形成されている（図２参
照）。また、圧電基板１２の下面１２ｂ上には、出力電
極１５及び第２のダミー電極１７が形成されている。出
力電極１５は、アース電極１３の入力電極１４と重なり
合っていない部分において、圧電基板層１２ｄを介して
対向するように配置されている。
【０００８】第１のダミー電極１６は、圧電基板１２を
介して出力電極１５と表裏対向するように形成されてお
り、第２のダミー電極１７は、入力電極１４と圧電基板
１２を介して表裏対向するように形成されている。な
お、図２では、入力電極１４及び出力電極１５に、電極
引出し部１４ａ，１５ａが連ねられた形状に図示されて
いるが、この電極引出し部１４ａ，１５ａは形成されず
ともよい。すなわち、図１に示すように、入力電極１４
及び出力電極１５は、外部と電気的に接続され得るよう
にさえ構成されておればよい。駆動に際しては、入力電
極１４と、アース電極１３との間に入力電圧が印加さそ
れによって入力電極１４とアース電極１３との対向して
いる領域が励振され、アース電極１３と出力電極１５と
が対向している領域において、該振動に基づく出力電圧
が取り出される。この場合、圧電フィルタ１１では、対
称モード及び非対称モードの双方が励振され、従って図
８に示した従来の２倍波を用いた圧電フィルタ１と同様
に、厚み縦振動モードの２倍波を利用した二重モードフ
ィルタとして駆動される。
介して出力電極１５と表裏対向するように形成されてお
り、第２のダミー電極１７は、入力電極１４と圧電基板
１２を介して表裏対向するように形成されている。な
お、図２では、入力電極１４及び出力電極１５に、電極
引出し部１４ａ，１５ａが連ねられた形状に図示されて
いるが、この電極引出し部１４ａ，１５ａは形成されず
ともよい。すなわち、図１に示すように、入力電極１４
及び出力電極１５は、外部と電気的に接続され得るよう
にさえ構成されておればよい。駆動に際しては、入力電
極１４と、アース電極１３との間に入力電圧が印加さそ
れによって入力電極１４とアース電極１３との対向して
いる領域が励振され、アース電極１３と出力電極１５と
が対向している領域において、該振動に基づく出力電圧
が取り出される。この場合、圧電フィルタ１１では、対
称モード及び非対称モードの双方が励振され、従って図
８に示した従来の２倍波を用いた圧電フィルタ１と同様
に、厚み縦振動モードの２倍波を利用した二重モードフ
ィルタとして駆動される。
【０００９】本実施例の圧電フィルタ１１では、上述し
た第１，第２のダミー電極１６，１７が形成されている
ため、挿入損失の低減及びマッチングインピーダンスの
低下が図られる。これを、図３〜図６を参照して説明す
る。上記実施例の圧電フィルタ１１の対称モード及び非
対称モードについてのインピーダンス−周波数特性を、
図３及び図４に示すようにして測定した。図３は、対称
モードのインピーダンス−周波数特性を測定するための
電気的接続状態を示す模式図であり、図４は、非対称モ
ードのインピーダンス−周波数特性を測定するための電
気的接続状態を示す模式図である。なお、図３及び図４
において、Ｃ 1，Ｃ2 は、それぞれカプリングコンデン
サを示す。
た第１，第２のダミー電極１６，１７が形成されている
ため、挿入損失の低減及びマッチングインピーダンスの
低下が図られる。これを、図３〜図６を参照して説明す
る。上記実施例の圧電フィルタ１１の対称モード及び非
対称モードについてのインピーダンス−周波数特性を、
図３及び図４に示すようにして測定した。図３は、対称
モードのインピーダンス−周波数特性を測定するための
電気的接続状態を示す模式図であり、図４は、非対称モ
ードのインピーダンス−周波数特性を測定するための電
気的接続状態を示す模式図である。なお、図３及び図４
において、Ｃ 1，Ｃ2 は、それぞれカプリングコンデン
サを示す。
【００１０】上記のようにして測定された対称モード及
び非対称モードのインピーダンス−周波数特性を図５に
示す。また、比較のために、図８に示した従来の圧電フ
ィルタ１の同様にして測定された対称モード及び非対称
モードのインピーダンス−周波数特性を図６に示す。な
お、図５及び図６において、それぞれ、実線は対称モー
ドのインピーダンス−周波数特性曲線を、破線は非対称
モードのインピーダンス−周波数特性曲線を示す。図５
及び図６の比較から明らかなように、本実施例の圧電フ
ィルタ１１では、対称モード及び非対称モードのいずれ
においても、従来例に比べて大きな応答の得られること
がわかる。そして、本願発明者の実験によれば、上記ダ
ミー電極１６，１７を設けたことにより、対称モード及
び非対称モードの双方においてレスポンスが大きくなっ
た結果、挿入損失が１〜２ｄＢ小さくなることが確かめ
られた。これは、本実施例の圧電フィルタ１１では、ダ
ミー電極１６，１７を設けたことにより、電極構造の対
称性が高められてエネルギの閉込め状態が良くなり、そ
れによって機械的Ｑが高められたためと思われる。
び非対称モードのインピーダンス−周波数特性を図５に
示す。また、比較のために、図８に示した従来の圧電フ
ィルタ１の同様にして測定された対称モード及び非対称
モードのインピーダンス−周波数特性を図６に示す。な
お、図５及び図６において、それぞれ、実線は対称モー
ドのインピーダンス−周波数特性曲線を、破線は非対称
モードのインピーダンス−周波数特性曲線を示す。図５
及び図６の比較から明らかなように、本実施例の圧電フ
ィルタ１１では、対称モード及び非対称モードのいずれ
においても、従来例に比べて大きな応答の得られること
がわかる。そして、本願発明者の実験によれば、上記ダ
ミー電極１６，１７を設けたことにより、対称モード及
び非対称モードの双方においてレスポンスが大きくなっ
た結果、挿入損失が１〜２ｄＢ小さくなることが確かめ
られた。これは、本実施例の圧電フィルタ１１では、ダ
ミー電極１６，１７を設けたことにより、電極構造の対
称性が高められてエネルギの閉込め状態が良くなり、そ
れによって機械的Ｑが高められたためと思われる。
【００１１】また、図５及び図６の比較から明らかなよ
うに、本実施例の圧電フィルタ１１では、対称モード及
び非対称モードのインピーダンス−周波数特性同士がク
ロスしている部分のインピーダンス値が低くなってお
り、従ってマッチングインピーダンスも低くされ得るこ
とがわかる。よって、ダミー電極１６，１７を設けたこ
とにより、入出力電極１４，１５及びアース電極１３の
電極面積を増大させずとも、インピーダンスを効果的に
低減し得ることがわかる。よって、不要スプリアス振動
レベルを増大させることなく、マッチングインピーダン
スを低下させることができる。
うに、本実施例の圧電フィルタ１１では、対称モード及
び非対称モードのインピーダンス−周波数特性同士がク
ロスしている部分のインピーダンス値が低くなってお
り、従ってマッチングインピーダンスも低くされ得るこ
とがわかる。よって、ダミー電極１６，１７を設けたこ
とにより、入出力電極１４，１５及びアース電極１３の
電極面積を増大させずとも、インピーダンスを効果的に
低減し得ることがわかる。よって、不要スプリアス振動
レベルを増大させることなく、マッチングインピーダン
スを低下させることができる。
【００１２】なお、上記挿入損失及びマッチングインピ
ーダンスの低減は、第１のダミー電極１６及び第２のダ
ミー電極１７を形成したことにより達成されるものであ
るが、第１，第２のダミー電極１６，１７の大きさは、
図示のように入出力電極１４，１５と同一寸法にする必
要はない。すなわち、圧電フィルタ１１における電極構
造の対称性が従来例に比べて高められる限り、上記のよ
うな挿入損失及びマッチングインピーダンスの低減を図
ることができる。もっとも、本願発明者の実験によれ
ば、第１，第２のダミー電極１６，１７の有効面積、す
なわちアース電極１３と重なり合っている領域の面積
は、入出力電極１４，１５の２０〜２００％の範囲とし
たときに十分な挿入損失の低減効果及びマッチングイン
ピーダンスの低減効果を得られることが確かめられてい
る。入出力電極１４，１５面積の２０％未満の場合に
は、上記のような挿入損失の低減及びマッチングインピ
ーダンスの低下を十分に図ることができないからであ
り、他方、２００％を超えた大きさとした場合には、挿
入損失及びマッチングインピーダンスの低減効果が飽和
し、それ以上改善されず、素子が大型化するからであ
る。
ーダンスの低減は、第１のダミー電極１６及び第２のダ
ミー電極１７を形成したことにより達成されるものであ
るが、第１，第２のダミー電極１６，１７の大きさは、
図示のように入出力電極１４，１５と同一寸法にする必
要はない。すなわち、圧電フィルタ１１における電極構
造の対称性が従来例に比べて高められる限り、上記のよ
うな挿入損失及びマッチングインピーダンスの低減を図
ることができる。もっとも、本願発明者の実験によれ
ば、第１，第２のダミー電極１６，１７の有効面積、す
なわちアース電極１３と重なり合っている領域の面積
は、入出力電極１４，１５の２０〜２００％の範囲とし
たときに十分な挿入損失の低減効果及びマッチングイン
ピーダンスの低減効果を得られることが確かめられてい
る。入出力電極１４，１５面積の２０％未満の場合に
は、上記のような挿入損失の低減及びマッチングインピ
ーダンスの低下を十分に図ることができないからであ
り、他方、２００％を超えた大きさとした場合には、挿
入損失及びマッチングインピーダンスの低減効果が飽和
し、それ以上改善されず、素子が大型化するからであ
る。
【００１３】なお、圧電フィルタ１１では、圧電基板１
２の両主面にダミー電極１６，１７が形成されていた
が、図７に示すように、圧電基板１２の上面にのみダミ
ー電極２６を形成し、下面にはダミー電極を形成しない
構造であっても、図８に示した従来の圧電フィルタに比
べれば電極構造の対称性が高められるため、やはり挿入
損失の低減及びマッチングインピーダンスの低下効果を
得ることができる。従って、本発明の圧電フィルタで
は、ダミー電極は、圧電基板の両主面の少なくとも一方
において、入力電極または出力電極に圧電基板を介して
重なり合うようにさえ配置されておればよい。
２の両主面にダミー電極１６，１７が形成されていた
が、図７に示すように、圧電基板１２の上面にのみダミ
ー電極２６を形成し、下面にはダミー電極を形成しない
構造であっても、図８に示した従来の圧電フィルタに比
べれば電極構造の対称性が高められるため、やはり挿入
損失の低減及びマッチングインピーダンスの低下効果を
得ることができる。従って、本発明の圧電フィルタで
は、ダミー電極は、圧電基板の両主面の少なくとも一方
において、入力電極または出力電極に圧電基板を介して
重なり合うようにさえ配置されておればよい。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、厚み方向中央にアース
電極を配置し、両主面にアース電極と部分的に対向し、
かつ相互には対向しないように入出力電極を形成した厚
み縦振動モードの２倍波を利用した二重モード圧電フィ
ルタにおいて、入力電極及び／または出力電極に対して
圧電基板を介して表裏対向するようにダミー電極が形成
されているため、圧電フィルタの電極構造の対称性が高
められ、それによって挿入損失の低減及びマッチングイ
ンピーダンスの低下が図られる。従って、電極面積を増
大させることなくマッチングインピーダンスを低下させ
ることができるため、所望でないスプリアス振動を増大
させることがない。
電極を配置し、両主面にアース電極と部分的に対向し、
かつ相互には対向しないように入出力電極を形成した厚
み縦振動モードの２倍波を利用した二重モード圧電フィ
ルタにおいて、入力電極及び／または出力電極に対して
圧電基板を介して表裏対向するようにダミー電極が形成
されているため、圧電フィルタの電極構造の対称性が高
められ、それによって挿入損失の低減及びマッチングイ
ンピーダンスの低下が図られる。従って、電極面積を増
大させることなくマッチングインピーダンスを低下させ
ることができるため、所望でないスプリアス振動を増大
させることがない。
【図１】本発明の一実施例の圧電フィルタを示す模式的
断面図。
断面図。
【図２】図１の圧電フィルタの分解斜視図。
【図３】対称モードのインピーダンス−周波数特性を測
定するための接続状態を示す模式図。
定するための接続状態を示す模式図。
【図４】非対称モードのインピーダンス−周波数特性を
測定するための接続状態を示す模式図。
測定するための接続状態を示す模式図。
【図５】実施例の圧電フィルタの対称モード及び非対称
モードのインピーダンス−周波数特性を示す図。
モードのインピーダンス−周波数特性を示す図。
【図６】従来の圧電フィルタの対称モード及び非対称モ
ードのインピーダンス−周波数特性を示す図。
ードのインピーダンス−周波数特性を示す図。
【図７】本発明の他の実施例の圧電フィルタの模式的断
面図。
面図。
【図８】従来の圧電フィルタの模式的断面図。
【図９】従来の圧電フィルタの分解斜視図。
１１…圧電フィルタ １２…圧電基板 １２ａ…上面 １２ｂ…下面 １３…アース電極 １４…入力電極 １５…出力電極 １６，１７…第１，第２のダミー電極
Claims (1)
- 【請求項１】 厚み縦振動モードを利用したエネルギ閉
込め型の圧電フィルタであって、 圧電基板と、 前記圧電基板の厚み方向中央に形成されたアース電極
と、 前記圧電基板層を介してアース電極の一部に対向するよ
うに圧電基板の一方主面に形成された入力電極と、 圧電基板層を介して前記アース電極の前記一部以外の他
の部分に対向するように圧電基板の他方主面に形成され
た出力電極と、 前記出力電極と圧電基板を介して重なり合うように圧電
基板の前記一方主面上に及び／または前記入力電極と圧
電基板を介して重なり合うように前記圧電基板の他方主
面上に形成されたダミー電極とを備える、圧電フィル
タ。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24747491A JP3175116B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 圧電フィルタ |
| US07/951,580 US5294860A (en) | 1991-09-26 | 1992-09-25 | Piezoelectric filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24747491A JP3175116B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 圧電フィルタ |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP24747491A Expired - Lifetime JP3175116B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 圧電フィルタ |
Country Status (2)
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| US (1) | US5294860A (ja) |
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1992
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| US5294860A (en) | 1994-03-15 |
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