JPH05283905A - 積層型誘電体フィルタ - Google Patents

積層型誘電体フィルタ

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JPH05283905A
JPH05283905A JP7737692A JP7737692A JPH05283905A JP H05283905 A JPH05283905 A JP H05283905A JP 7737692 A JP7737692 A JP 7737692A JP 7737692 A JP7737692 A JP 7737692A JP H05283905 A JPH05283905 A JP H05283905A
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JP
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electrode
electrodes
dielectric layer
resonance
dielectric
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JP7737692A
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Inventor
Takami Hirai
隆己 平井
Shinsuke Yano
信介 矢野
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NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】実装基板上における面積を減少させた積層型誘
電体フィルタを提供する。 【構成】ストリップラインからなり、誘電体層11 上に
形成され、かつ一端がアース電極2に電気的に接続され
る共振素子31 〜33 と、一端がアース電極2に電気的
に接続され、共振素子31 〜33 の開放端側の部分と一
部が誘電体層12 、12および13 、12 〜14 を介し
てそれぞれ重なる電極61 〜63 、電極71 〜7 3 電極
1 〜83 とを誘電体内に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は携帯用電話機等の高周波
機器に利用するフィルタやアンテナ共用器に使用される
積層型誘電体フィルタに関し、さらに詳細には小型化を
可能にした積層型誘電体フィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の積層型誘電体フィルタは、例えば
図8(a)および(b)に示すように、誘電体層20の
表面にストリップラインからなる共振素子21〜23を
印刷形成すると共に、誘電体層20の表面に共振素子2
1〜23の開放端側に共振素子21〜23から所定距離
離れてそれぞれ対向する電極24〜26を印刷形成し、
さらに共振素子21には入力用電極27が電気的に接続
される状態に印刷形成し、共振素子23には出力用電極
28が電気的に接続される状態に印刷形成している。
【0003】上記構成の誘電体層20の表面に誘電体層
30を積層したのち焼成して一体とし、一体とされた誘
電体層フィルタの周囲表面に共振素子21〜23の一端
と電気的に接続されると共に、電極24〜26の一端と
電気的に接続されるアース電極35を、入力端子部33
および出力端子部34を除いて印刷し、入力端子部33
内におよび出力端子部34内にそれぞれアース電極35
と電気的に絶縁して入力用電極27に電気的に接続され
る入力端子31としての電極およびアース電極35と電
気的に絶縁して出力用電極28と電気的に接続される出
力端子32としての電極を印刷し、焼成して構成されて
いる。
【0004】上記した積層型誘電体フィルタは共振素子
21〜23の開放端側に電極24〜26が対向し、かつ
共振素子21〜23の開放端側および電極24〜26の
一端をアースすることによって、共振素子21〜23と
電極24〜26との間にそれぞれ静電容量を形成し、該
静電容量は共振素子21〜23と並列接続されることに
よって共振素子21〜23の長さを短縮している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、共振素
子と共振素子に対向する電極とは同一平面上にあり、か
つ両者の間隔は製作上から100μm以下にすることは
困難である。この間隔を100μmにしても、得られる
静電容量は誘電体層に比誘電率80の基板を用いたとし
ても共振素子の幅1mm当たり、たとえば2pF弱程度
である。このため従来の構成の積層型誘電体フィルタで
は小型化には自ずから限界があるという問題点があっ
た。
【0006】また、共振素子21〜23に代わって図8
(c)に示すように、共振素子21−1、22−1およ
び23−1をその開放端側の所定長だけ、幅広く形成す
ることも考えられる。この方法では幅広く構成した分だ
け電極24〜26との間に形成される静電容量は増加で
きて共振素子の長さは短縮できるが、共振素子の幅方向
に広がってしまうため積層型誘電体フィルタの横方向の
形状が大きくなってしまって実装基板上における面積を
減少させることにはならないという問題点があった。
【0007】本発明は、実装基板上における面積を減少
させた積層型誘電体フィルタを提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の積層型誘電体フ
ィルタは、ストリップラインからなり、同一誘電体層上
に形成され、かつ一端がアース電極に電気的に接続され
る1以上の共振素子と、一端がアース電極に電気的に接
続され、各共振素子の開放端側の部分と一部がそれぞれ
誘電体層を介して重なる1以上の電極と、を誘電体内に
設けたことを特徴とする。
【0009】また、電極の長さを同一としてもよく、異
なる誘電体層上に形成される電極の長さを異ならせても
よい。
【0010】
【作用】本発明の積層型誘電体フィルタによれば、電極
と共振素子との間に形成される静電容量が共振素子に並
列接続されることになり、さらに電極の一部と共振素子
とは誘電体層を挟んで重なっているため静電容量は大き
く、共振素子の長さを短縮することができ、実装基板上
の積層型誘電体フィルタの面積は小さくなる。
【0011】電極の長さを同一とした場合は、同一パタ
ンで電極を形成した誘電体層を用いることができて製造
が容易となり、異なる誘電体層上に形成される電極の長
さを異ならせた場合は、同一パターンで電極を形成した
場合よりも外側の電極と共振素子との間に形成される静
電容量が大きくなるため、共振素子の長さをさらに短く
できる。
【0012】
【実施例】以下本発明を実施例によって説明する。
【0013】図1は本発明の第1実施例の模式展開図で
あり、図2は本発明の第1実施例の斜視図であり、図3
は本発明の第1実施例の主要部の構成を示す平面図およ
び断面図である。
【0014】誘電体層11 の一方の端部にまで延びて、
誘電体層11 の裏面全面に形成される後記のアース電極
2に一端部がそれぞれ電気的に接続される1/4波長よ
り僅かに短いストリップライン共振器を構成する複数の
共振素子31 〜33 を誘電体層11 の表面に並行に形成
する。さらに、誘電体層11 の他方の端部にまで延びて
一端部がアース電極2に電気的に接続され、かつ他端が
共振素子31 〜33 の他端(開放端)から所定の間隔離
れて共振素子31 〜33 のそれぞれに対向する電極
1 、42 、43 を誘電体層11 の前記表面に形成し
て、共振素子31 〜3 3 各々の分布結合によるインダク
タンスで共振素子31 〜33 が誘導結合されることを利
用してコムライン型のフィルタを構成する。
【0015】誘電体層11 上に積層される誘電体層12
の表面に、誘電体層12 を挟んで入力側の共振素子31
の一部に重なり、一端は誘電体層11 の一方の端部にま
で延びて入力端子91 に電気的に接続されると共に、共
振素子31 にほぼ直交するように入力用電極51 を形成
し、同様に誘電体層12 の表面に誘電体層12 を挟んで
出力側の共振素子33 の一部に重なり、一端は誘電体層
2 の他方の端部にまで延びて出力端子92 に電気的に
接続されると共に、共振素子33 にほぼ直交するように
出力用電極52 を形成する。
【0016】さらに、誘電体層12 の表面に、誘電体層
2 を挟んで電極41 、42 、43にそれぞれに各別に
対向し、一端は誘電体層12 の他方の端部にまで延びて
アース電極2に電気的に接続され、かつ他端部は共振素
子31 〜33 に誘電体層12を挟んで各別に重なる電極
1 、62 、63 を形成する。さらにまた、誘電体層1
2 上に積層される誘電体層13 の表面に、誘電体層13
を挟んで電極61 、6 2 、63 のそれぞれに各別に対向
し、一端は誘電体層13 の他方の端部にまで延びてアー
ス電極2に電気的に接続され、電極61 、62 、63
長さより長く、かつ他端部は共振素子31 〜33 に誘電
体層12 および13 を挟んで各別に重なる電極71 、7
2 、73 を形成する。
【0017】さらに、誘電体層13 上に積層される誘電
体層14 の表面に、誘電体層14 を挟んで電極71 、7
2 、73 のそれぞれに各別に対向し、一端は誘電体層1
4 の他方の端部にまで延びてアース電極2に電気的に接
続され、電極71 、72 、7 3 の長さより長く、かつ他
端部は共振素子31 〜33 に誘電体層12 〜14 を挟ん
で各別に重なる電極81 、82 、83 を形成し、誘電体
層14 上に、表面にアース電極が形成される誘電体層1
5 を積層して、誘電体層11 〜15 を一体に構成し、そ
の表面と裏面と入力端子部101 および出力端子部10
2 を除く側面とにアース電極2を塗布して形成する。
【0018】一方、一体に構成した誘電体層11 〜15
の一方の側面に、アース電極2と電気的に絶縁して、入
力用電極51 と電気的に接続される入力端子91 を入力
端子部101 内に形成し、さらに同様に一体に構成した
誘電体層11 〜15 の他方の側面に、アース電極2と電
気的に絶縁して、出力用電極52 と電気的に接続される
出力端子92 を出力端子部102 内に形成する。
【0019】電極41 〜43 、61 〜63 、71 〜73
および81 〜83 のそれぞれの幅は共振素子31 〜33
の幅と等しく形成してあり、共振素子31 、入力用電極
1、電極41 、電極61 、電極71 および電極81
空間的な構成を平面図で例示すれば図3(a)に示す如
くである。
【0020】上記のように構成した本第1実施例におい
て、共振素子31 、電極41 、入力用電極51 、電極6
1 、電極71 および電極81 を断面図で示せば図3
(b)の実線で示す如くであって、相互に重なり部分が
あって、かつ誘電体層12 、13、14 を挟んで対向し
ているため、電極41 、入力用電極51 、電極61 、7
1、81 それぞれと共振素子31 の他端部との間に静電
容量4C1 、5C1 、6C 1 、7C1 、8C1 が存在す
る。ここで、共振素子31 と入力用電極51 との間の静
電容量5C1 は入力結合静電容量である。さらに、電極
1 、61 、71 、81 の一端はアース電極2に電気的
に接続されているため、上記のように構成された本第1
実施例の電気的な等価回路は、共振素子31 に対応する
部分のみを示せば図4に示すように、共振素子31 に静
電容量4C1 、6C1 、7C1 、8C 1 が並列接続され
た回路となる。
【0021】上記の関係は共振素子32 と電極42 、6
2 、72 、82 とについても同様であって、共振素子3
2 の他端部との間に静電容量4C2 、6C2 、7C2
8C 2 が存在し、共振素子32 に静電容量4C2 、6C
2 、7C2 、8C2 が並列に接続される。同様に、共振
素子33 と電極43 、出力用電極52 、電極63
3 、83 とについても同様に、共振素子33 の他端部
との間に静電容量4C3 、5C2 、6C3 、7C3 、8
3 が存在し、共振素子33 に静電容量4C3 、6
3 、7C3 、8C3 が並列に接続される。ここで、静
電容量5C2 は出力結合静電容量であり、共振素子32
については入力用電極51 、出力用電極52 との間に形
成される結合容量が存在しないことは勿論である。
【0022】上記のように構成した本第1実施例の積層
型誘電体フィルタにおいて、共振素子31 に並列接続さ
れる静電容量をVc1 (=4C1 +6C1 +7C1 +8
1)、共振素子31 の特性インピーダンスをZ、各周
波数をω、その周波数ωにおける共振素子31 の電気長
をθとすれば、共振条件はZtanθ=1/ωVc1
なる。したがって、静電容量Vc1 が大きくなるほど、
電気長θが短くなり、共振素子31 の長さは短くなっ
て、小型化される。共振素子32 および33 についても
同様である。
【0023】共振素子に並列に接続される静電容量は電
極を共振素子と同一層内に設けるより、誘電体層を挟ん
で共振素子と重なるように設けた場合の方が大きく、本
実施例の場合に、電極41 〜43 と異なり、電極61
3 、71 〜73 および81〜83 は共振素子31 〜3
3 に対してそれぞれ誘電体層12 、12 および13 、1
2 〜14 をそれぞれ挟んで重なっているため、各静電容
量6C1 〜6C3 、7C1 〜7C3 および8C1 〜8C
3 は静電容量4C1 〜4C3 よりも大きくなって、共振
素子31 〜33 の長さは従来よりも短くできて本第1実
施例の積層型誘電体フィルタの平面積は小さくて済む。
【0024】一方、積層型誘電体フィルタの厚さは共振
素子の共振の鋭さQ(Quality factor)によって決定さ
れ、誘電体層の厚いときは共振の鋭さQが増大する。ま
た、共振の鋭さQが大きい誘電体フィルタほど挿入損失
が少ない。しかるに、本第1実施例の積層型誘電体フィ
ルタは誘電体層12 、13 および14 が増加した分だけ
従来例の場合より厚くなるように見えるが、従来例では
共振の鋭さQを得るためおよび挿入損失を低減させるた
め所定以下の厚さにすることができず、本第1実施例の
場合においても逆に従来例の場合と略同様の厚さに設定
される。このことからも明らかなように本第1実施例の
積層型誘電体フィルタの厚さが厚くなるわけではない。
【0025】共振素子31 〜33 に付加される静電容量
は共振素子31 〜33 に近い位置に位置する電極ほど大
きく、遠ざかるにしたがって、共振素子31 〜33 との
間の誘電体層の厚さが厚くなり、かつその間に存在する
電極が静電シールドの作用をして、共振素子31 〜33
に付加される静電容量は共振素子31 〜33 から遠ざか
るにしたがって小さくなる。しかるに、本第1実施例で
は電極の長さを、電極61 〜63 <電極71 〜73 <電
極81 〜83 に設定しているために、電極71〜73
電極81 〜83 の各電極と共振素子31 〜33 との間の
静電容量を大きくできて、共振素子31 〜33 の長さを
短くすることができる。
【0026】次に本発明の第2実施例について説明す
る。本第2実施例の積層誘電体フィルタは図3(b)に
おいて破線で示すように、上記した第1実施例の電極6
1 〜6 3 、71 〜73 、81 〜83 に対応してさらに、
共振素子31 、32 、33 の裏面側においてさらに電極
1 〜63 、71 〜73 、81 〜83 にそれぞれ対称的
に電極611 〜613 、711 〜713 、811 〜81
3 を設けて構成したものである。このように構成するこ
とによって共振素子31 に並列接続される静電容量は前
記第1実施例の場合にさらに、共振素子31 と電極61
1 、711 、81 1 との間に形成される静電容量が加わ
ることになる。
【0027】また、共振素子32 、33 についても同様
である。したがって、本第2実施例の場合は第1実施例
の場合よりもさらに共振素子31 〜33 の長さを短縮で
きる。本第2実施例における積層型誘電体フィルタの厚
さについても前記した理由によって従来例と略同様の厚
さですみ、従来例と厚さについては遜色がない。
【0028】次に本発明の第2実施例の変形例について
説明する。
【0029】本発明の第2実施例の第1変形例は図5に
示すように電極61 〜63 、71 〜73 、81 〜83
611 〜613 、711 〜713 および811 〜813
の長さを同一に設定してある。この場合は電極61 〜6
3 、71 〜73 、81 〜83、611 〜613 、711
〜713 および811 〜813 の電極の長さを略等しく
したために、共振素子31 〜33 から離れた位置に位置
する電極によって形成される静電容量は少なくなるが、
電極の長さが等しいため、電極が形成された同一構成の
誘電体層を積層することで構成できて製作が容易とな
る。
【0030】本発明の第2実施例の第2変形例は図6に
示すように電極の長さを電極61 〜63 、611 〜61
3 、>71 〜73 、711 〜713 >81 〜83 、81
1 〜813 に設定した場合である。本第2変形例では電
極の長さをこのように構成したため、共振素子31 〜3
3 から離れた位置にある電極ほど共振素子31 〜33
の間に形成される静電容量が小さくなるため、外側の電
極を選択的に付加することによって形成加工上実現でき
ないような共振素子31 〜33 の長さの微小な設定が実
質的に可能となる。
【0031】ここで上記した各実施例の積層型誘電体フ
ィルタの構成材について説明する。
【0032】共振素子31 〜33 は損失の少ない比抵抗
の低い導体を用いいるのが好ましく、例えば低抵抗のA
g系、若しくはCu系の導体を用いるのが好ましい。誘
電体材料としては、信頼性が高く、誘電率が大きく、か
つ小型化に適するために、セラミックスを使用すること
が好ましい。セラミックス誘電体層の形成方法として
は、誘電体粉末の形成体とその形成体上に塗布した共振
素子および電極を形成する導体とを積層した後、焼成緻
密化し、一体となるように構成することが望ましい。
【0033】上記した方法で構成した上記第2実施例の
積層型誘電体フィルタにおいて、各共振素子31 〜33
の幅を0.8mm、共振素子31 と32 との間隔および
共振素子32 と33 との間隔を1.2mm、共振素子3
1 〜33 の長さを4mmとし、電極41 〜43 の長さを
0.5mm、共振素子31 〜33 と電極41 〜43 との
間隔を0.3mmとし、共振素子31 〜33 の上下に
0.2mm毎に電極61〜63 、電極611 〜613
電極71 〜73 、電極711 〜713 、電極81
3 、電極811 〜813 を設け、共振素子31 〜33
と電極61 〜63 、電極611 〜613 との重なり長さ
を0.9mm、共振素子31 〜33 と電極71〜73
電極711 〜713 との重なり長さを0.8mm、共振
素子31 〜33と電極81 〜83 、電極811 〜813
との重なり長さを1.2mm、誘電体層11 の厚さを
0.2mm、誘電体層15 の厚さを1.2mmとして構
成した。
【0034】上記の積層型誘電体フィルタで誘電体の比
誘電率80のときに、中心周波数1300MHz、帯域
幅75MHz、挿入損失は2.5dBであった。これに
対して、共振素子31 〜33 および電極41 〜43 で構
成し、厚さが上記と同様の積層型誘電体フィルタの場
合、共振素子31 〜33 の長さが6mmのときに中心周
波数1300MHz、帯域幅75MHz、挿入損失2.
5dBとなった。両者を比較すれば明らかなように、本
第2実施例の場合は共振素子31 〜33 の長さが2mm
少なくて済み、実装基板上の面積が小さくなる。
【0035】なお、上記した各実施例および変形例にお
いて電極61 〜63 、71 〜73 および81 〜83 のそ
れぞれの幅を共振素子31 〜33 の幅と等しく形成した
場合を例示したが、図7に示すように電極61 〜63
1 〜73 および81 〜83のそれぞれの幅を共振素子
1 〜33 の幅より広くしてもよい。電極61 〜63
1 〜73 および81 〜83 のそれぞれの幅を共振素子
1 〜33 の幅より広くしたことによって、焼成時にお
ける誘電体層11 に対する誘電体層12 、13、14
位置ずれによる電極41 〜43 、61 〜63 、71 〜7
3 および81 〜83 の配置ずれおよび収縮などが生じて
も、電極41 〜43 、61 〜63 、71〜73 および8
1 〜83 と共振素子31 〜33 との重なり部分の幅が変
化することもなく所望の静電容量が得られて、共振素子
の長さが予定通り短くなる効果がある。
【0036】以上の各実施例および変形例において、共
振素子の配置がコムライン型の場合について説明した
が、本発明はインタデジタル型の場合にも適応すること
ができる。
【0037】さらに、電極41 〜43 、61 〜63 、7
1 〜73 、81 〜83 が接続されているアース電極2の
部分を選択的に剥がすことにより、電極41 〜43 、6
1 〜63 、71 〜73 、または81 〜83 とアース電極
2との接続を電気的に遮断することができ、アースから
遮断される電極に基づいて共振素子の共振周波数の調整
ができて、積層型誘電体フィルタの中心周波数を調整す
ることもできる。
【0038】
【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、一端
がアース電極に電気的に接続され、各共振素子の開放端
側の部分と一部がそれぞれ誘電体層を介して重なる1以
上の電極と共振素子とを誘電体内に設けたため、電極と
共振素子との間に形成される静電容量が共振素子に並列
接続されることになり、さらに電極の一部と共振素子と
は誘電体層を挟んで重なっているため静電容量は大き
く、共振素子の長さを短縮することができ、実装基板上
の積層型誘電体フィルタの面積は小さくなる効果があ
る。
【0039】また、電極の長さを同一とした場合には、
同一パタンで電極を形成した誘電体層を用いることがで
きるため製造が容易となる効果があり、異なる誘電体層
上に形成される電極の長さを異ならせた場合は、共振素
子から離れた電極と共振素子との間に形成される静電容
量を大きくすることができるため共振素子の長さをさら
に短くできる効果がある。
【0040】さらに、電極接続されているアース電極2
の部分を選択的に剥がすことにより、一部の電極とアー
ス電極2との接続が電気的に遮断できて、遮断されるす
ることによって、アースから遮断される電極に基づいて
共振素子の共振周波数の調整ができて、積層型誘電体フ
ィルタの中心周波数を調整することができる効果もあ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の構成を示す模式展開図で
ある。
【図2】本発明の第1実施例の斜視図である。
【図3】本発明の第1実施例の主要部の構成を示す平面
図、本発明の第1および第2実施例の主要部の構成を示
す断面図である。
【図4】本発明の第1実施例の電気的な等価回路図であ
る。
【図5】本発明の第2実施例の第1変形例の構成を示す
断面図である。
【図6】本発明の第2実施例の第2変形例の構成を示す
断面図である。
【図7】本発明の第1および第2実施例変形例の構成を
示す主要部の平面図である。
【図8】従来例の構成を示す説明図および断面図であ
る。
【符号の説明】
1 〜15 …誘電体層 2…アース電極 31 〜33 …共振素子 41 〜43 、61 〜63 、71 〜73 、81 〜83 …電
極 51 …入力用電極 52 …出力用電極 91 …入力端子 92 …出力端子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ストリップラインからなり、同一誘電体層
    上に形成され、かつ一端がアース電極に電気的に接続さ
    れる1以上の共振素子と、 一端がアース電極に電気的に接続され、各共振素子の開
    放端側の部分と一部がそれぞれ誘電体層を介して重なる
    1以上の電極と、 を誘電体内に設けたことを特徴とする積層型誘電体フィ
    ルタ。
  2. 【請求項2】請求項1記載の積層型誘電体フィルタにお
    いて、電極の長さを同一としたことを特徴とする積層型
    誘電体フィルタ。
  3. 【請求項3】請求項1記載の積層型誘電体フィルタにお
    いて、異なる誘電体層上に形成される電極の長さを異な
    らせたことを特徴とする積層型誘電体フィルタ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07226603A (ja) * 1994-02-10 1995-08-22 Ngk Insulators Ltd 積層型誘電体フィルタ

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