JPH02150110A - 複合縦振動メカニカル・フィルタ - Google Patents

複合縦振動メカニカル・フィルタ

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JPH02150110A
JPH02150110A JP30652888A JP30652888A JPH02150110A JP H02150110 A JPH02150110 A JP H02150110A JP 30652888 A JP30652888 A JP 30652888A JP 30652888 A JP30652888 A JP 30652888A JP H02150110 A JPH02150110 A JP H02150110A
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JP
Japan
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output
input
longitudinal vibration
mechanical filter
vibrating
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JP30652888A
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Yoshihiko Takeuchi
嘉彦 竹内
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Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
Japan Radio Co Ltd
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は複合縦振動メカニカル・フィルタに関し、−層
詳細には、縦振動体(以下、縦振動音片という)および
圧電部材等の構成体を保持するために設けられた保持部
材に電極取着部材を設け、当該電極取着部材に絶縁部材
を形成し、さらに絶縁部材に導体部材を形成して、当該
導体部材の圧電部材の近傍側端部より比較的微細な良導
体線を圧電部材の電極板に縦振動方向と略直交する方向
において接続するように構成することにより、縦振動音
片に生起する振動が導体から他の部材に伝達されること
を低減せしめて縦振動音片の電圧拡大率(Q)の値の低
下を阻止するようにした複合縦振動メカニカル・フィル
タに関する。
[発明の背景] 近時、LCフィルタ、水晶フィルタの中間的な存在とし
てメカニカル・フィルタが通信機器等に広範囲に採用さ
れている。メカニカル・フィルタはその良好なQの値の
特性のもとに選択特性に優れ、さらに、温度変化に対す
る安定性にも優れ且つ小型化が可能であるという理由に
基づく。
この種の複合縦振動メカニカル・フィルタの一例を第1
図に示す。当該複合縦振動メカニカル・フィルタは、図
から諒解されるように、同一面上に配置され、且つ、金
属材料等からなる入力側縦振動音片2と出力側縦振動音
片4とを備える。当該入力側縦振動音片2および出力側
縦振動音片4は恒弾性の結合部材6および8によって一
体的に接続されている。この場合、入力側縦振動音片2
と出力側縦振動音片4の外側中央部には支持部材10お
よび12が突出して設けられている。入力側縦振動音片
2には一対の入力側圧電セラミック14aおよび14b
が半田付等を使用して重合固着され、出力側縦振動音片
4にも一対の出力側圧電セラミック16aおよび16b
が重合固着されている。前記支持部材10および12の
端部がU字状の保持部材24の直立片24aおよび24
bの上部中央にレーザ溶接等により固着されている。そ
して、このように構成される複合縦振動メカニカル・フ
ィルタの入力側圧電セラミック14a、14bおよび直
立片24aとには入力信号を供給するための供給線18
と接地線18eとが接続され、一方、出力側圧電セラミ
ック16a、16bおよび直立片24b間には出力信号
を導出する導出線20および接地線20eとが接続され
ている。
以上のような構成からすれば、結合部材6および8によ
って連設された入力側縦振動音片2と出力側縦振動音片
4とが略空中に配置されて、その縦振動動作に支障のな
いよう形成されていることが諒解されよう。当該複合縦
振動メカニカル・フィルタは図示しない框体等に収納さ
れた後、通信機器等の中間周波増幅部等に装着されてそ
の所望の目的を達成する。
上記のように構成される複合縦振動メカニカル・フィル
タにおいて、供給線18および接地線186間に信号源
OSCから抵抗Rを経た高周波信号S1が入力側圧電セ
ラミック14aおよび14b上に取着された図示しない
電極に加えられ、電気的にアースされた入力側縦振動音
片2との間に入力側圧電セラミック14aおよび14b
を通して高周波信号に相応した電界を生起する。この電
界により入力側圧電セラミック14aおよび14bは厚
さ方向と、図中の矢印v1およびV、。
に示す方向に電歪を生じ、入力側縦振動音片2の長さL
lを縦波の半波長とする周波数F1において共振する。
次に、入力側縦振動音片2における縦波の平均伝播速度
をVとすると、前記周波数F、は次式にて与えられる。
F、=2Ll  /V ・・・(1) この周波数F1における縦振動は結合部材6および8に
おいて出力側縦振動音片4に機械的に結合して伝播し、
出力側縦振動音片4は長さF2による周波数F2の縦振
動で共振する。
この周波数F2は(1)式と同様に出力縦振動音片4の
縦波の平均伝播速度をVとするならば、F2  =2L
2 /v ・・・(2) となる。この出力側縦振動音片4の縦振動による出力側
圧電セラミック16aおよび16bに生じた電界におい
て、出力側圧電セラミック16aおよび16bの図示し
ない電極に生じた電圧が導出線20と接地線2Oe間に
所定の、例えば、急峻な周波数特性に形成された高周波
信号S2として導出される。
ところで、この種の複合縦振動メカニカル・フィルタに
おける周波数特性は縦振動音片の持つQの値(以下、Q
値という)に依存する。Q値が大なることは共振が鋭い
、すなわち、急峻な周波数特性を示し、次式により表さ
れる。
・・・(3) 前記の(3)式からも諒解されるように、非線形な振動
を用いない、すなわち、−船釣な振動において作動する
縦振動音片では、共振の振動エネルギを増せば、それに
相応して共振周波数の1周期当たりの損失も増大する。
従って、振動エネルギを増大せしめてもQ値が上昇する
要因とならない。当該共振周波数の1周期当たりの損失
の誘因は一般的に次のようである。
第1の誘因として、縦振動音片を構成する部材の材質に
より縦振動音片の振動エネルギが熱エネルギに変換され
ることに起因して生起する損失である。さらに、第2の
誘因としては、振動エネルギが縦振動音片を支持するた
めに設けられた支持部材を伝播し、当該支持部材が取着
された保持部材等に伝達されることにより生起する損失
であり、また第3の誘因として、縦振動音片に取着され
る圧電セラミックに電気的に接続された導線を伝播する
ことにより生起する損失である。
従って、複合縦振動メカニカル・フィルタの特性向上の
ため、これらのQ値を減下させることになる誘因を除去
する必要がある。周知の技術あるいは実験等から知見さ
れるに、第1および第2の誘因に対して、第3の誘因は
無視し得ないものである。特に、導線は半田付等により
圧電セラミックの電極板に取着され、その半田付等の接
続状態によりQ値は変化する。また、製造工程等で導線
に工具等が触れ、その空間的配置状態等が変形すること
により、振動エネルギの伝播状態が変動して周波数特性
が変化し、周波数特性等が不安定になる。さらに、導線
を縦振動音片の振動方向と同一、例えば、前記入力側お
よび出力側縦振動音片の長平方向に並行状態に接続する
場合には、導線を伝わる振動エネルギが多大となりQ値
が低下するという夫々の不都合を露呈する。
[発明の目的] 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、入力側および出力側縦振動音片と当該入力側お
よび出力側縦振動音片に重合せしめられた圧電部材等か
らなる構成体を保持する夫々の保持部材に電極取着部材
を突設し、当該電極取着部材に絶縁部材を形成して、さ
らに絶縁部材に導体部材を形成すると共に、当該導体部
材の圧電部材方向の端部より、比較的微細な良導体線を
入力側および出力側の夫々の圧電部材の電極板に縦振動
方向と略直交する方向において接続するようにして、縦
振動音片に生起する振動エネルギが接続される導体を伝
播して、例えば、保持部材等に伝達することを低減せし
め、縦振動音片のQ値の低下を阻止するように構成した
複合縦振動メカニカル・フィルタを提供することを目的
とする。
[目的を達成するための手段] 前記の目的を達成するために、本発明は供給された高周
波信号を所定の周波数帯域に形成して導出する複合縦振
動メカニカル・フィルタにおいて、高周波信号の入力側
および出力側を含む複数の振動体と、当該入力側振動体
および出力側振動体に夫々重合せしめられ導体接続のた
めの電極板を備えた圧電部材と、前記複数の振動体の間
を接続する複数の結合部材と、前記入力側振動体および
出力側振動体に突設して形成される支持部材と、当該支
持部材が取着されて前記入力側および出力側を含む複数
の振動体を保持する保持部材と、当該保持部材から入力
側振動体および出力側振動体方向に突設された電極取着
部材と、当該電極取着部材に形成された絶縁部材と、当
該絶縁部材に形成された導体部材と、当該導体部材に一
端が接続され他端が前記圧電部材の電極板に直交する方
向において接続された導線とを具備して構成されたこと
を特徴とする。
[実施態様] 次に、本発明に係る複合縦振動メカニカル・フィルタに
ついて好適な一実施態様を掲げ、添付図面を参照しなが
ら以下詳細に説明する。
第2図において、参照符号30は本実施態様に係る複合
縦振動メカニカル・フィルタを示し、当該複合縦振動メ
カニカル・フィルタ30は入力側縦振動音片32と、当
該入力側縦振動音片32と同一形状の出力側縦振動音片
34とを有している。
前記の入力側および出力側縦振動音片32および34は
同一面に配置され、互いに細い恒弾性材からなる結合部
材36および38がレーザ溶接等を利用して接続されて
いる。さらに入力側縦振動音片32と出力側縦振動音片
34には、その中央部から突出して支持部材40および
42が設けられている。前記入力側縦振動音片32には
一対の入力側圧電セラミック44aおよび44bが半田
付等により重合固着されている。同様に、出力側縦振動
音片34にも出力側圧電セラミック46aおよび46b
が重合固着されている。入力側圧電セラミック44a、
44bおよび出力側圧電セラミック46a、46bの表
面には予めメタライズ等の図示しない電極板が夫々形成
されている。
前記支持部材40および42の夫々の端部が長方形の金
属製の外枠部材50の内端面にレーザ溶接等により取着
されている。この場合、前記外枠部材50と入力側縦振
動音片32と出力側縦振動音片34とは同一面上にある
さらに、支持部材40および42の近傍には外枠部材5
0の内端面から入力側縦振動音片32の方向に突設され
る電極取着部材47と、さらに同様に出力側縦振動音片
34の方向に突設される電極取着部材48とを有し、当
該電極取着部材47および48には入力側および出力側
圧電セラミック44a、44bおよび46a、46bに
接続される導線の取着部が設けられている。当該導線の
取着部を第3図および第4図に示す。第4図は第2図の
■■線間断面の要部である。
電極取着部材47.48と外枠部材50の表裏面には絶
縁層54および56が、例えば、スクリーン印刷等を用
いてポリイミド材等の薄膜が形成される。そして絶縁層
54のその表面部にはスクリーン印刷等を用いて導電性
の溶剤等を用いて形成される導体薄膜のボンディングパ
ット58および60が形成されている。さらに同様にし
て、ボンディングパット58および60の間を接続する
結線パターン62が設けられている。
そして、ボンディングパット58および60には極めて
微細、且つ、低抵抗値の導線、例えば、金材料あるいは
アルミニュウム材料等のボンディングワイヤ66および
68の一端66tおよび68tが夫々に接続され、その
他端66pおよび68pは夫々入力側圧電セラミック4
4aおよび44bの表面の電極板に略直交するようにし
て接続されている。
一方、絶縁層56の表面部にもボンディングバット72
および74と、結線パターン76が形成されている。当
該ボンディングパット72′:J6よび74にも、ボン
ディングワイヤ78および80の一端78tおよび80
tが接続されている。また、他端78pおよび80pが
夫々出力側圧電セラミック46aおよび46bの表面の
電極板に略直交するようにして接続されている。
さらに、結線パターン62と外枠部材50には夫々供給
線84および接地線84eが接続され、また結線パター
ン76と外枠部材50には夫々導出線86および接地線
86eが接続されている。このように構成されることに
より支持部材40および42と結合部材36および38
を介して入力側縦振動音片32と出力側縦振動音片34
等が外枠部材50内に中空状態とされ、その縦振動の作
動に影響を与えることなく配置されることが諒解されよ
う。
本発明に係る複合縦振動メカニカル・フィルタ30は以
上のように構成されるものであり、次にその作用並びに
実施態様における効果について説明する。
先ず、一対の入力側圧電セラミック44aおよび44b
と入力側縦振動音片32との間に供給線84および接地
線84eを経て信号源OSCより抵抗Rを介した高周波
信号S4、例えば、スーパーヘテロゲイン式受信機等の
周波数変換部より生成される455KHzの中間周波数
信号が供給される。
それにより、電気的にアースされた入力側縦振動音片3
2との間に入力側圧電セラミック44aおよび44bを
通して高周波信号S4°に相応した電界を生起する。こ
の電界により入力側圧電セラミック44aおよび44b
は厚さ方向および図中の矢印m、、m0に示す方向に電
歪を生じ、入力側縦振動音片32が長さL4を縦波の半
波長とする周波数F、において共振する。入力側縦振動
音片32における縦波の平均伝播速度をVとすると、周
波数F、は次式にて与えられる。
F4  =2L4  /V ・・・(4) この縦振動は結合部材36および38を介して出力側縦
振動音片34に機械的に結合して伝播し、出力側縦振動
音片34の長さL5により周波数F5の振動において応
動し、すなわち、縦振動で共振する。この周波数F、は
(4)式と同様に出力側縦振動音片34の縦波の平均伝
播速度をVとするならば、 Fs=2Ls/V ・・・(5) となる。この出力側縦振動音片34の縦振動の電歪によ
り出力側圧電セラミック46aおよび46bに生じる電
界は出力側圧電セラミック46 a bよび46bの図
示しない電極に電圧を生じ、縦振動の伝達等に起因して
形成される所定の急峻な周波数特性、すなわち、狭帯域
の周波数特性に形成された、例えば、455KHzの中
間周波信号が導出線86および接地線86eから出力信
号S5として導出される。
このように形成される当該複合縦振動メカニカル・フィ
ルタ30にふいては、微細なボンディングワイヤ66.
68J6よび78.80が夫々入力側および出力側縦振
動音片32!よび34の縦振動方向m、、m、と略垂直
方向をもって接続される。
それ故、縦振動がボンディングワイヤ66.68および
78.80を伝播することが低減されて、入力側および
出力側縦振動音片32および34等のQ値の低下が有効
に阻止される。また生産工程等においてボンディングワ
イヤ66.68および78.80に、例えば、生産用工
具等が接触し、それにより空間的配置状態の変形を生起
しても、微細な導線であるが故に、入力側および出力側
縦振動音片32および34等のQ値の低下が比較的に免
れることになる。
なお、前記の実施態様においては、2つの縦振動音片を
用いて説明しているが、これに限定されることなく、例
えば、第5図に示されるように、より急峻な周波数特性
を得るべく縦振動音片を3以上の複数個をもって構成す
ることも可能である。すなわち、この複合縦振動メカニ
カル・フィルタ100にふいては、入力側縦振動音片1
02に一対の入力側圧電セラミック104aおよび10
4bが重合固着され、また、出力側縦振動音片106に
出力側圧電セラミック108aおよび108bが重合固
着されている。さらに、縦振動音片112.114 、
および116が夫々結合部材120乃至134をもって
同一面に形成される。さらに、この全体を囲繞する外枠
部材136を有し、当該外枠部材136の内端面と入力
側縦振動音片102とが支持部材138で接続されてい
る。また同様に、出力側縦振動音片106は支持部材1
42とで接続されている。
さらに、外枠部材136には入力側および出力側縦振動
音片102および106等の方向に電極取着部材139
および140が突設されている。
当該電極取着部材139および140と外枠部材136
の表裏面には導線の取着部が形成される。
この導線の取着部は電極取着部材139および140に
絶縁層14gおよび150が設けられると共にボンディ
ングパット154aと図示しない154bおよび158
aと図示しない158bが形成されている。
また、ボンディングパラ) 154aおよび154bは
結線パターン160で連接されると共に、入力側圧電セ
ラミック104a右よび104bの表面の電極板に略直
交するようにしてボンディングワイヤ164および16
6が結線されている。
一方、ボンディングパラ) 158aおよび158hは
結線パターン168で連接されると共に出力側圧電セラ
ミック108aおよび108bの表面の電極板に略直交
するようにしてボンディングワイヤ172および174
が結線されている。
当該構成は前記第2図に示される実施態様と同様につき
、特に詳細な説明は要しないであなろう。
このように形成された導線の取着部においては、信号源
O3゜に接続された供給線176が結線パターン160
に接続される。また、接地線176eが外枠部材136
に接続されている。結線パターン168には出力用の導
出線178が接続され、また、接地線178eが外枠部
材136に接続されている。
このように構成される複合縦振動メカニカル・フィルタ
100の作用並びに効果については、前記複合縦振動メ
カニカル・フィルタ30と基本的に同様であるため、そ
の重複する説明は省略する。
次に、第2図および第5図に示す複合縦振動メカニカル
・フィルタ30および100は、例えば、第6図に示さ
れるように、框体に収納され、耐衝撃型縦振動メカニカ
ル・フィルタ200として用いられる。この耐衝撃型縦
振動メカニカル・フィルタ200では、絶縁基板202
に信号入力用端子204a、204bおよび信号導出用
端子206a、206bが設けられ、その上部にプラス
チック等の絶縁スペーサとなる枠材208が載置される
。当該枠材208には、導体層208a、208bおよ
び208f。
208Jが形成されている。さらに、この枠材208の
上部に前記複合縦振動メカニカル・フィルタ100が嵌
合載置されている。また、この複合縦振動メカニカル・
フィルタ100の上に枠材212が載置されている。こ
れにより複合縦振動メカニカル・フィルタ100の外枠
部材136内に形成される縦振動音片等が中空状態に配
置され、その縦振動の作動に影響が無いことが諒解され
よう。また、信号入力用端子204a、204bは枠材
208に設けられた導体層208a、 208bど、さ
らに複合縦振動メカニカル・フィルタ100の結線パタ
ーン160と外枠部材136の間が夫々に図示しない別
体の導線部材等を用いて結線されている。
一方、信号導出用端子206a、206bは枠材208
に設けられた導体層208f、 208jと、さらに複
合縦振動メカニカル・フィルタ100°の結線パターン
168と外枠部材136間が別体の導線部材等を用いて
結線されている。このように接続されることにより、比
較的簡単な構成をもって高周波信号S4および出力信号
S5の入力および出力が可能となる。さらに、当該枠材
212の上部に蓋板216が枠材212の開口部を閉塞
するように載置されると共に、前記の各部材は螺子ある
いは接着剤等で接合されて密閉状態に構成される。
このように構成されることにより図示しないプリント基
板の表面上の結線略等上に信号人力用端子204a、 
204bおよび信号導出用端子206a、206bを半
田付を利用して固定する、所謂、表面実装用の耐衝撃型
複合縦振動メカニカル・フィルタ200が比較的簡素な
部材構成をもって形成されることになる。この種の構成
は、近時、多用される多層基板あるいは基板の立体化構
造に十分に適合寄与するものであり、使用の利便性、自
由度が向上する利点がある。
次に、前記導線の取着部の変形例の要部を第7図に示す
この例は、図から諒解されるように、電極取着部材48
に挿通された別体の管状絶縁体222と、当該管状絶縁
体222の外周面に積層された給電部材224とを有し
ている。給電部材224の一端は外枠部材50の絶縁層
56に形成された結線パターン62に接続されている。
一方、給電部材224の他端部にはボンディングワイヤ
78および80の一端78tおよび80tが接続されて
いる。また、ボンディングワイヤ78および80の他端
78pおよび8opが夫々出力側圧電セラミック46a
および46bの図示しない電極面に略直交するようにし
て接続されている。
当該導線の取着部は第2図に示される実施態様の出力側
圧電セラミック46aおよび46bに接続されるボンデ
ィングワイヤ78および80の接続において説明したが
、他の接続部分等と同様に構成されることは勿論である
。当該導線の取着部は、例えば、給電部材224が管状
絶縁体222の外周面全域に形成されることからボンデ
ィングワイヤ78および80の取着の自由度が向上する
利点がある。
なお、本実施態様において、導線の取着部はスクリーン
印刷の手法を用いて絶縁層が形成され、さらに同様のス
クリーン印刷の手法を用いて導体薄膜のポンデイグパッ
ドバットおよび結線パターン等が積層され、あるいは管
状絶縁体を挿通して形成されているが、これに限定され
るものでなく、例えば、フレキシブル基板に前記絶縁層
、ポンデイグパッドバットおよび結線パターン等をフレ
キシブル基板の作成の手法をもって別体に作製して、所
要の位置に挿通せしめ、導線の取着部を形成することを
妨げない。
[発明の効果] 以上のように、本発明によれば、入力側および出力側縦
振動音片と当該入力側および出力側縦振動音片に重合せ
しめられた圧電部材等の構成体を保持するために設けら
れた保持部材に、電極取着部材を前記入力側および出力
側縦振動音片等の方向に突設し、当該電極取着部材に絶
縁部材を形成して、さらに絶縁部材に導体部材を形成し
、当該導体部材の圧電部材の方向の端部より、比較的微
細な良導体線を圧電部材の電極板に縦振動方向と略直交
する方向において接続するように構成している。これに
より、縦振動音片に生起する振動が接続される導体を伝
播して、例えば、保持部材等に伝達することが低減され
、縦振動音片のQ、値の低減が有効に阻止され、それに
より利用される回路網における挿入損失が軽減される効
果を奏する。
以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものでなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに
設計の変更が可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術に係る複合縦振動メカニカル・フィル
タの構成を示す斜視図、 第2図は本発明に係る複合縦振動メカニカル・フィルタ
の構成を示す斜視図、 第3図は第2図の複合縦振動メカ1ニカル・フィルタに
おける導線の取着部の要部拡大図、第4図は第2図に示
される複合縦振動メカニカル・フィルタにおける■−■
線断面図、第5図は本発明に係る複合縦振動メカニカル
・フィルタにおいて、縦振動音片を5個で構成した他の
実施態様を示す斜視図、 第6図は第3図に示す複合縦振動メカニカル・フィルタ
が表面実装型に構成された一例を示す斜視図、 第7図は導線の取着部の変形例を示す斜視図である。 30・・・複合縦振動メカニカル・フィルタ32・・・
入力側縦振動音片 34・・・出力側縦振動音片36.
38・・・結合部材   40.42・・・支持部材4
4a、44b・・・入力側圧電セラミック46a、46
b・・・出力側圧電セラミック47.48・・・電極取
着部材 50・・・外枠部材54.56・・・絶縁層 58.60.72.74・・・ボンディングバット62
.76・・・結線パターン 66.68.78.80・・・ボンディングワイヤ10
0・・・複合縦振動メカニカル・フィルタ139.14
0・・・電極取着部材 200・・・耐衝撃型複合縦振動メカニカル・フィルタ
FIG、6

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)供給された高周波信号を所定の周波数帯域に形成
    して導出する複合縦振動メカニカル・フィルタにおいて
    、高周波信号の入力側および出力側を含む複数の振動体
    と、当該入力側振動体および出力側振動体に夫々重合せ
    しめられ導体接続のための電極板を備えた圧電部材と、
    前記複数の振動体の間を接続する複数の結合部材と、前
    記入力側振動体および出力側振動体に突設して形成され
    る支持部材と、当該支持部材が取着されて前記入力側お
    よび出力側を含む複数の振動体を保持する保持部材と、
    当該保持部材から入力側振動体および出力側振動体方向
    に突設された電極取着部材と、当該電極取着部材に形成
    された絶縁部材と、当該絶縁部材に形成された導体部材
    と、当該導体部材に一端が接続され他端が前記圧電部材
    の電極板に直交する方向において接続された導線とを具
    備して構成されたことを特徴とする複合縦振動メカニカ
    ル・フィルタ。
JP30652888A 1988-11-30 1988-11-30 複合縦振動メカニカル・フィルタ Pending JPH02150110A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5568259A (en) * 1994-07-27 1996-10-22 Shimadzu Corporation Elongation measuring method and laser noncontact extensometer

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