JP3193403B2 - 梯子型圧電フィルタ - Google Patents
梯子型圧電フィルタInfo
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Classifications
-
- 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 piezo-electric or electrostrictive material
- H03H9/56—Monolithic crystal filters
- H03H9/562—Monolithic crystal filters comprising a ceramic piezoelectric layer
-
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- 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 piezo-electric or electrostrictive material
- H03H9/58—Multiple crystal filters
- H03H9/60—Electric coupling means therefor
- H03H9/605—Electric coupling means therefor consisting of a ladder configuration
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、携帯用移動無線機、自
動車電話、コードレス電話等の無線通信機のフィルタ回
路に係り、特に１ＭＨｚ以上の高周波領域で使用される
梯子型圧電フィルタに関するものである。
動車電話、コードレス電話等の無線通信機のフィルタ回
路に係り、特に１ＭＨｚ以上の高周波領域で使用される
梯子型圧電フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の梯子型電気濾波器の殆ど
は、４５５ＫＨｚの中心周波数で動作するように、設計
されている。かかるフィルタは、一般に正方形圧電磁器
素子の表裏面に電極対が被着され、共振周波数が４５５
ＫＨｚに設定された圧電共振子Ｓと、同じく正方形圧電
磁器素子の表裏面に電極対が被着され、反共振周波数が
４５５ＫＨｚに設定された圧電共振子Ｐとを、図１２に
示す梯子型回路の直列枝と並列枝とにそれぞれ挿入した
構成になっているが、前記各圧電共振子は略５ｍｍ角を
なす正方形状であるから、フィルタの形状が大きくなる
欠点があった。
は、４５５ＫＨｚの中心周波数で動作するように、設計
されている。かかるフィルタは、一般に正方形圧電磁器
素子の表裏面に電極対が被着され、共振周波数が４５５
ＫＨｚに設定された圧電共振子Ｓと、同じく正方形圧電
磁器素子の表裏面に電極対が被着され、反共振周波数が
４５５ＫＨｚに設定された圧電共振子Ｐとを、図１２に
示す梯子型回路の直列枝と並列枝とにそれぞれ挿入した
構成になっているが、前記各圧電共振子は略５ｍｍ角を
なす正方形状であるから、フィルタの形状が大きくなる
欠点があった。
【０００３】一方、このような欠点を解消せんとして長
方形圧電磁器素子の表裏面に対向電極を被着した長さ方
向に振動する圧電共振子を用いるものが提案された。こ
のものは縦または横の寸法が正方形圧電共振子のそれよ
り７／１０以下と短いためフィルタ形状を小さくできる
というだけでなく、圧電材料の使用量も少なくて済むた
め、製造コストを大幅に引き下げるという長所を有す
る。
方形圧電磁器素子の表裏面に対向電極を被着した長さ方
向に振動する圧電共振子を用いるものが提案された。こ
のものは縦または横の寸法が正方形圧電共振子のそれよ
り７／１０以下と短いためフィルタ形状を小さくできる
というだけでなく、圧電材料の使用量も少なくて済むた
め、製造コストを大幅に引き下げるという長所を有す
る。
【０００４】最近、自動車電話用無線通信機のフィルタ
として、１．７ＭＨｚ，２ＭＨｚ等の高周波領域で動作
し、かつ形状の小型な梯子型圧電フィルタが要望されて
いる。この要望を、前記長方形圧電共振子を使用するこ
とで対処しようとすると、縦、横とも非常に小さい寸法
のものを用いなければならず、製造、取り扱いの面から
実現困難である。本発明は、小型で、しかも製造が簡単
な高周波領域で動作する梯子型圧電フィルタの提供を目
的とするものである。
として、１．７ＭＨｚ，２ＭＨｚ等の高周波領域で動作
し、かつ形状の小型な梯子型圧電フィルタが要望されて
いる。この要望を、前記長方形圧電共振子を使用するこ
とで対処しようとすると、縦、横とも非常に小さい寸法
のものを用いなければならず、製造、取り扱いの面から
実現困難である。本発明は、小型で、しかも製造が簡単
な高周波領域で動作する梯子型圧電フィルタの提供を目
的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、長方形圧電共
振子を利用する点では従来と同じであるが、本発明の構
成上の特徴とする処は、所定の倍調波振動を惹起するよ
うに対向電極のいずれか一方もしくは両方を長手方向に
沿って所要数に分割し、これら分割された対向電極によ
り区分される複数の圧電領域をいずれも同方向に分極し
てなる圧電共振子を、前記直列枝に挿入し、さらには所
定の倍調波振動を惹起するように対向電極のいずれか一
方を所要数分割し、これら分割された対向電極により区
分される複数の圧電領域を交互に逆分極すると共に分割
した電極間を導体により橋絡してなる圧電共振子を、前
記並列枝に挿入したことにある。また本発明は前記直列
枝圧電共振子の幅方向の長さと並列枝圧電共振子の幅方
向の長さが異なることも特徴とする。
振子を利用する点では従来と同じであるが、本発明の構
成上の特徴とする処は、所定の倍調波振動を惹起するよ
うに対向電極のいずれか一方もしくは両方を長手方向に
沿って所要数に分割し、これら分割された対向電極によ
り区分される複数の圧電領域をいずれも同方向に分極し
てなる圧電共振子を、前記直列枝に挿入し、さらには所
定の倍調波振動を惹起するように対向電極のいずれか一
方を所要数分割し、これら分割された対向電極により区
分される複数の圧電領域を交互に逆分極すると共に分割
した電極間を導体により橋絡してなる圧電共振子を、前
記並列枝に挿入したことにある。また本発明は前記直列
枝圧電共振子の幅方向の長さと並列枝圧電共振子の幅方
向の長さが異なることも特徴とする。
【０００６】
【作用】上記本発明の構成にかかる直並列長方形圧電素
子は、後記する実施例からも明らかなように、１ＭＨｚ
以上で動作するフィルタ特性を呈する。また直列枝圧電
共振子の幅方向の長さと並列枝圧電共振子の幅方向の長
さを異ならせた場合は、幅方向の共振によるスプリアス
周波数がズレるため互いに打ち消し合い、スプリアスを
小さくすることができる。
子は、後記する実施例からも明らかなように、１ＭＨｚ
以上で動作するフィルタ特性を呈する。また直列枝圧電
共振子の幅方向の長さと並列枝圧電共振子の幅方向の長
さを異ならせた場合は、幅方向の共振によるスプリアス
周波数がズレるため互いに打ち消し合い、スプリアスを
小さくすることができる。
【０００７】
【実施例】図１は、長さ方向に二倍調波振動を生ずる長
方形圧電共振子Ｓ1 と同じく長さ方向に二倍調波振動を
生ずる長方形圧電共振子Ｐ1 とを、梯子型回路の直並列
枝にそれぞれ挿入した本発明の圧電フィルタを示す。
方形圧電共振子Ｓ1 と同じく長さ方向に二倍調波振動を
生ずる長方形圧電共振子Ｐ1 とを、梯子型回路の直並列
枝にそれぞれ挿入した本発明の圧電フィルタを示す。
【０００８】前記直列枝に挿入される長方形圧電共振子
Ｓ1 は、その具体的構造を図２に示すように、横寸法が
縦寸法よりも７／１０以下と短くした長方形圧電磁器素
子１１の表裏面に銀焼き付け等により形成した対向電極
１２，１３のいずれか一方、ここでは表面電極１２を二
倍調波振動の波形（一点鎖線で示す）の節点ｎに対応す
る位置に刻設した絶縁スリット１４により分割電極１２
ａと分割電極１２ｂとに二等分し、該分割電極１２ａ，
１２ｂと裏面電極１３との間に挟持される二つの圧電領
域１１ａ，１１ｂをいずれも厚み方向、かつ同方向（矢
印）に分極処理を施している。そして図１に示すように
一方の分割電極１２ａと他方の分割電極１２ｂをそれぞ
れ梯子型回路の入出力ラインＬ１に接続するようにして
いる。
Ｓ1 は、その具体的構造を図２に示すように、横寸法が
縦寸法よりも７／１０以下と短くした長方形圧電磁器素
子１１の表裏面に銀焼き付け等により形成した対向電極
１２，１３のいずれか一方、ここでは表面電極１２を二
倍調波振動の波形（一点鎖線で示す）の節点ｎに対応す
る位置に刻設した絶縁スリット１４により分割電極１２
ａと分割電極１２ｂとに二等分し、該分割電極１２ａ，
１２ｂと裏面電極１３との間に挟持される二つの圧電領
域１１ａ，１１ｂをいずれも厚み方向、かつ同方向（矢
印）に分極処理を施している。そして図１に示すように
一方の分割電極１２ａと他方の分割電極１２ｂをそれぞ
れ梯子型回路の入出力ラインＬ１に接続するようにして
いる。
【０００９】また前記並列枝に挿入される長方形圧電共
振子Ｐ1 は、その具体的構造を図３に示すように、長方
形圧電磁器素子２１の対向電極２２，２３のいずれか一
方、ここでは表面電極２２を、二倍調波振動の節点ｎに
対応する位置に刻設した絶縁スリット２４により二等分
割する処までは上記直列用共振子Ｓ1 と同じであるが、
前記分割電極２２ａ，２２ｂと裏面電極２３との間に挟
持される二つの圧電領域２１ａ，２１ｂを、厚み方向、
かつ逆方向（矢印）に分極処理をすると共に分割電極２
２ａ，２２ｂ間を導電塗料等の適当な導体３により橋絡
する。そして図１に示すように前記共通接続した分割電
極２２ａ，２２ｂを梯子型回路の入出力ラインＬ１に接
続し、裏面電極２３をアースラインＬ２に接続するよう
にしている。
振子Ｐ1 は、その具体的構造を図３に示すように、長方
形圧電磁器素子２１の対向電極２２，２３のいずれか一
方、ここでは表面電極２２を、二倍調波振動の節点ｎに
対応する位置に刻設した絶縁スリット２４により二等分
割する処までは上記直列用共振子Ｓ1 と同じであるが、
前記分割電極２２ａ，２２ｂと裏面電極２３との間に挟
持される二つの圧電領域２１ａ，２１ｂを、厚み方向、
かつ逆方向（矢印）に分極処理をすると共に分割電極２
２ａ，２２ｂ間を導電塗料等の適当な導体３により橋絡
する。そして図１に示すように前記共通接続した分割電
極２２ａ，２２ｂを梯子型回路の入出力ラインＬ１に接
続し、裏面電極２３をアースラインＬ２に接続するよう
にしている。
【００１０】上記直並列用共振子Ｓ1 ，Ｐ1 にあって、
例えばチタン酸ジルコン酸鉛よりなる圧電磁器素子１
１，２１の外径寸法を、横０．５ｍｍ×縦２．０ｍｍ×
厚み寸法０．２５ｍｍとし、その表裏面に焼き付けによ
り形成した電極のうち、表面電極１２，２２を０．３ｍ
ｍ幅の絶縁スリット１４，２４により二分割し、各圧電
領域１１ａ，１１ｂ、２１ａ，２１ｂをそれぞれ３ＫＶ
／ｍｍの直流電圧によって所定の方向に分極したものを
作成し、そのインピーダンス特性を調べた。その結果
は、図４に示すようになり、目的とする二倍調波の周波
数１．７ＭＨｚで共振インピーダンスの大きい共振ｆ1
を惹起することが解った。更にこの直並列用共振子Ｓ
1 ，Ｐ1にあって、直列用共振子の共振周波数を１．７
ＭＨｚに設定し、静電容量を２５ＰＦとしたもの４個
と、並列用共振子の反共振周波数を１．６５ＭＨｚに設
定し、静電容量を９０ＰＦとしたもの４個をそれぞれ図
１に示す梯子型回路になるよう配線すると共に入出力抵
抗（Ｒ１＝Ｒ２−２ＫΩ）を接続した上で、フィルタ特
性を測定した処、図５に示すように満足すべき特性を得
ることができた。
例えばチタン酸ジルコン酸鉛よりなる圧電磁器素子１
１，２１の外径寸法を、横０．５ｍｍ×縦２．０ｍｍ×
厚み寸法０．２５ｍｍとし、その表裏面に焼き付けによ
り形成した電極のうち、表面電極１２，２２を０．３ｍ
ｍ幅の絶縁スリット１４，２４により二分割し、各圧電
領域１１ａ，１１ｂ、２１ａ，２１ｂをそれぞれ３ＫＶ
／ｍｍの直流電圧によって所定の方向に分極したものを
作成し、そのインピーダンス特性を調べた。その結果
は、図４に示すようになり、目的とする二倍調波の周波
数１．７ＭＨｚで共振インピーダンスの大きい共振ｆ1
を惹起することが解った。更にこの直並列用共振子Ｓ
1 ，Ｐ1にあって、直列用共振子の共振周波数を１．７
ＭＨｚに設定し、静電容量を２５ＰＦとしたもの４個
と、並列用共振子の反共振周波数を１．６５ＭＨｚに設
定し、静電容量を９０ＰＦとしたもの４個をそれぞれ図
１に示す梯子型回路になるよう配線すると共に入出力抵
抗（Ｒ１＝Ｒ２−２ＫΩ）を接続した上で、フィルタ特
性を測定した処、図５に示すように満足すべき特性を得
ることができた。
【００１１】尚、以上の実施例は、二倍調波振動する直
列用共振子Ｓ1 と並列用共振子Ｐ1を例にとったが、目
的に応じて三倍調波以上で振動する長方形共振子を用い
てもよく、これらの形態を図６〜図１０に示す。
列用共振子Ｓ1 と並列用共振子Ｐ1を例にとったが、目
的に応じて三倍調波以上で振動する長方形共振子を用い
てもよく、これらの形態を図６〜図１０に示す。
【００１２】図６と図７は、三倍調波振動を利用した直
列用共振子Ｓ2 と並列用共振子Ｐ2であり、図８と図９
は、四倍調波振動を利用した直列用共振子Ｓ3 と並列用
共振子Ｐ3 であり、更に図１０と図１１は、五倍調波振
動を利用した直列用共振子Ｓ4 と並列用共振子Ｐ4 であ
る。ここで、直列用共振子Ｓ2 は、各倍調波振動に対応
して節点ｎの位置を規定する絶縁スリット１４を表裏面
電極に交互に形成するようにし、各圧電領域が入出力ラ
インＬ1 に直列接続されるようにしている。
列用共振子Ｓ2 と並列用共振子Ｐ2であり、図８と図９
は、四倍調波振動を利用した直列用共振子Ｓ3 と並列用
共振子Ｐ3 であり、更に図１０と図１１は、五倍調波振
動を利用した直列用共振子Ｓ4 と並列用共振子Ｐ4 であ
る。ここで、直列用共振子Ｓ2 は、各倍調波振動に対応
して節点ｎの位置を規定する絶縁スリット１４を表裏面
電極に交互に形成するようにし、各圧電領域が入出力ラ
インＬ1 に直列接続されるようにしている。
【００１３】各図において直列用共振子Ｓ2 〜Ｓ4 は絶
縁スリット１４で表面電極１２を分割電極１２ｃ〜１２
ｊに分割して構成し、裏面電極１３を分割電極１３ａ〜
１３ｇに分割して構成して、圧電領域（矢印は分極方
向）１１ｃ〜１１ｎを生じさせている。また、並列用共
振子Ｐ2 〜Ｐ4 を絶縁スリット２４で表面電極２２を分
割電極２２ｃ〜２２ｎに分割して構成し、圧電領域（矢
印は分極方向）２１ｃ〜２１ｎを生じさせている。ここ
で他の符号は図２，図３と同じである。
縁スリット１４で表面電極１２を分割電極１２ｃ〜１２
ｊに分割して構成し、裏面電極１３を分割電極１３ａ〜
１３ｇに分割して構成して、圧電領域（矢印は分極方
向）１１ｃ〜１１ｎを生じさせている。また、並列用共
振子Ｐ2 〜Ｐ4 を絶縁スリット２４で表面電極２２を分
割電極２２ｃ〜２２ｎに分割して構成し、圧電領域（矢
印は分極方向）２１ｃ〜２１ｎを生じさせている。ここ
で他の符号は図２，図３と同じである。
【００１４】尚、図４からも解るように、長方形共振子
のインピーダンス特性には、長さ方向の主共振周波数ｆ
1 のほか、幅方向の共振周波数（スプリアス周波数）ｆ
2 を生じている。従って幅寸法の同じ複数個の共振子を
用いた場合、これら幅方向の共振周波数がほぼ等しいた
め大きなスプリアスとなって表われるという問題がある
が、各長方形共振子の幅寸法を異ならせることによっ
て、前記幅方向の共振周波数にズレを生じさせ、互いに
干渉、打ち消し合わせることによりスプリアスを抑制す
るようにしても良い。
のインピーダンス特性には、長さ方向の主共振周波数ｆ
1 のほか、幅方向の共振周波数（スプリアス周波数）ｆ
2 を生じている。従って幅寸法の同じ複数個の共振子を
用いた場合、これら幅方向の共振周波数がほぼ等しいた
め大きなスプリアスとなって表われるという問題がある
が、各長方形共振子の幅寸法を異ならせることによっ
て、前記幅方向の共振周波数にズレを生じさせ、互いに
干渉、打ち消し合わせることによりスプリアスを抑制す
るようにしても良い。
【００１５】
【発明の効果】以上のように本発明は、長方形圧電共振
子の長さ振動の高倍調波を利用して所定の１ＭＨｚ以上
の周波数で動作する梯子型圧電フィルタを得ることがで
きる。また、各長方形圧電共振子の幅寸法を異ならせる
場合には、スプリアス特性の改良されたフィルムを提供
することができる。更には正方形共振子よりも形状寸法
が小さく、材料費も節約できると長方形共振子を使用し
ていることにより、小型かつ安価な高周波用梯子型圧電
フィルタを得ることができる。
子の長さ振動の高倍調波を利用して所定の１ＭＨｚ以上
の周波数で動作する梯子型圧電フィルタを得ることがで
きる。また、各長方形圧電共振子の幅寸法を異ならせる
場合には、スプリアス特性の改良されたフィルムを提供
することができる。更には正方形共振子よりも形状寸法
が小さく、材料費も節約できると長方形共振子を使用し
ていることにより、小型かつ安価な高周波用梯子型圧電
フィルタを得ることができる。
【００１６】また所定の倍調波振動を惹起するように対
向電極のいずれか一方もしくは両方を長手方向に沿って
所要数に分割し、これら分割された対向電極により区分
される複数の圧電領域を所要方向に分極して、直列用共
振子と並列用共振子を形成するようにしたから、長方形
圧電共振子の長さ振動の高倍調波を、分割位置の選定に
よって随意に生じさせることができ、しかも全体形状を
取り扱いの容易な範囲で選定できるから、製造が簡易で
組み付が容易となる、等の優れた効果がある。
向電極のいずれか一方もしくは両方を長手方向に沿って
所要数に分割し、これら分割された対向電極により区分
される複数の圧電領域を所要方向に分極して、直列用共
振子と並列用共振子を形成するようにしたから、長方形
圧電共振子の長さ振動の高倍調波を、分割位置の選定に
よって随意に生じさせることができ、しかも全体形状を
取り扱いの容易な範囲で選定できるから、製造が簡易で
組み付が容易となる、等の優れた効果がある。
【図１】本発明の一実施例にかかる梯子型圧電フィルタ
の回路図である。
の回路図である。
【図２】図１の梯子型回路の直列枝に挿入され、長さ振
動の二倍調波を利用する長方形圧電共振子の、平面図と
横断面図である。
動の二倍調波を利用する長方形圧電共振子の、平面図と
横断面図である。
【図３】図１の梯子型回路の並列枝に挿入され、長さ振
動の二倍調波を利用する長方形圧電共振子である。
動の二倍調波を利用する長方形圧電共振子である。
【図４】直並列用圧電共振子のインピーダンス特性を示
す図である。
す図である。
【図５】本発明の直並列用圧電共振子を用いた梯子形回
路のフィルタ特性を示す図である。
路のフィルタ特性を示す図である。
【図６】図１の梯子型回路の直列枝に挿入され、長さ振
動の三倍調波を利用する長方形圧電共振子の、平面図と
横断面図である。
動の三倍調波を利用する長方形圧電共振子の、平面図と
横断面図である。
【図７】図１の梯子型回路の並列枝に挿入され、長さ振
動の三倍調波を利用する長方形圧電共振子の、平面図と
横断面図である。
動の三倍調波を利用する長方形圧電共振子の、平面図と
横断面図である。
【図８】図１の梯子型回路の直列枝に挿入され、長さ振
動の四倍調波を利用する長方形圧電共振子の、平面図と
横断面図である。
動の四倍調波を利用する長方形圧電共振子の、平面図と
横断面図である。
【図９】図１の梯子型回路の並列枝に挿入され、長さ振
動の四倍調波を利用する長方形圧電共振子の、平面図と
横断面図である。
動の四倍調波を利用する長方形圧電共振子の、平面図と
横断面図である。
【図１０】図１の梯子型回路の直列枝に挿入され、長さ
振動の五倍調波を利用する長方形圧電共振子の、平面図
と横断面図である。
振動の五倍調波を利用する長方形圧電共振子の、平面図
と横断面図である。
【図１１】図１の梯子型回路の並列枝に挿入され、長さ
振動の五倍調波を利用する長方形圧電共振子の、平面図
と横断面図である。
振動の五倍調波を利用する長方形圧電共振子の、平面図
と横断面図である。
【図１２】従来の梯子型圧電フィルタの回路を示すであ
る。
る。
Ｓ1 〜Ｓ4 直列用共振子 Ｐ1 〜Ｐ4 並列用共振子 １１ａ〜１１ｎ 圧電領域 １２ 表面電極 １２ａ〜１２ｊ 分割電極 １３ 裏面電極 １３ａ〜１３ｇ 分割電極 １４ 絶縁スリット ２１ａ〜２１ｎ 圧電領域 ２２ 表面電極 ２２ａ〜２２ｎ 分割電極 ２３ 裏面電極 ２４ 絶縁スリット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−234707（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−11849（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−1052（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−63359（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03H 9/00 - 9/215 H03H 9/54 - 9/60
Claims (2)
- 【請求項１】長さ方向倍調波振動を利用する長方形圧電
共振子を梯子型回路の直列枝と並列枝にそれぞれ挿入し
てなるものにおいて、 所定の倍調波振動を惹起するように対向電極のいずれか
一方もしくは両方を、長手方向に沿って所要数に分割
し、これら分割された対向電極により区分される複数の
圧電領域をいずれも同方向に分極してなる圧電共振子
を、前記直列枝に挿入し、 さらには所定の倍調波振動を惹起するように対向電極の
いずれか一方を所要数分割し、これら分割された対向電
極により区分される複数の圧電領域を交互に逆分極する
と共に分割した電極間を導体により橋絡してなる圧電共
振子を、前記並列枝に挿入してなることを特徴とする梯
子型圧電フィルタ。 - 【請求項２】 前記直列枝圧電共振子の幅方向の長さと
並列枝圧電共振子の幅方向の長さが異なることを特徴と
する請求項１記載の梯子型圧電フィルタ。
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|---|---|---|---|
| JP20402291A JP3193403B2 (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 梯子型圧電フィルタ |
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP20402291A JP3193403B2 (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 梯子型圧電フィルタ |
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