EP0714150A1 - Supraleiterbandfilter - Google Patents

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Publication number
EP0714150A1
EP0714150A1 EP95113967A EP95113967A EP0714150A1 EP 0714150 A1 EP0714150 A1 EP 0714150A1 EP 95113967 A EP95113967 A EP 95113967A EP 95113967 A EP95113967 A EP 95113967A EP 0714150 A1 EP0714150 A1 EP 0714150A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
band filter
superconductor band
substrate
magnetic field
stripline
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP95113967A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Grothe
Klaus Dr. Voigtlaender
Matthias Dr. Klauda
Claus Dr. Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP0714150A1 publication Critical patent/EP0714150A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203—Strip line filters
    • H01P1/20327—Electromagnetic interstage coupling
    • H01P1/20354—Non-comb or non-interdigital filters
    • H01P1/20363—Linear resonators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
    • Y10S505/70—High TC, above 30 k, superconducting device, article, or structured stock
    • Y10S505/701—Coated or thin film device, i.e. active or passive
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
    • Y10S505/825—Apparatus per se, device per se, or process of making or operating same
    • Y10S505/866—Wave transmission line, network, waveguide, or microwave storage device

Definitions

  • the invention is based on a superconductor band filter according to the preamble of the main claim.
  • Superconductor band filters are known in which a plurality of strip conductors applied side by side on a substrate serve to allow high-frequency signals to pass only in a certain frequency range. The frequency range is determined by the geometric arrangement of the strip lines on the substrate.
  • the superconductor band filter according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that, despite a geometrically fixed arrangement of the strip conductors on the substrate, a variable pass characteristic of the superconductor band filter can be achieved.
  • tuning device it is particularly advantageous to design the tuning device in such a way that a mechanical force or tension can be exerted on the stripline, since a very inexpensive tuning device can be implemented in this way.
  • the tuning device has at least one pressure element which can be pressed against the surface of the substrate or the stripline, a reliable and at the same time efficient tuning of the superconductor band filter can be achieved.
  • a pressure element has a rounded pressure head, the generation of local voltages on the substrate or on the strip conductors is advantageously avoided, as a result of which the risk of damage to the superconductor band filter by the pressure elements is reduced.
  • the use of a flexible substrate advantageously increases the tunability of the superconductor band filter, since the flexibility enables a greater mechanical deformation and thus a larger tuning range to be achieved.
  • the variation of field strength and / or field direction of the magnetic field has the advantage that a very different influence on the pass characteristic of the superconducting band filter is made possible.
  • a mechanical adjusting device 16 is used to move a pressure element 4, at the end of which a pressure head 7 is attached. The pressure head 7 rests on the superconductor band filter 3 on the surface of the stripline 1.
  • Another mechanical adjusting device 17 drives a further pressure element 6, which has a further pressure head 18 at its end.
  • the further pressure head 18 lies against the substrate 5 on the side opposite the first pressure head 7.
  • the adjusting devices 16, 17 and the pressing elements 4, 6 with the pressure heads 7, 18 together form a tuning device 2.
  • the superconducting material is a type II superconductor, ie it has two critical field strengths, the three leading states of the superconductor, namely the Meissner phase and the mixed phase and the non-superconducting phase.
  • the pressing elements 6, 4 can be displaced perpendicular to the surface of the superconductor band filter 3 by means of the adjusting devices 16, 17.
  • the superconductor band filter 3 clamped at its ends deforms by being deflected in its center with respect to the edge regions clamped in the holders 10.
  • the deflection of the superconductor band filter 3 causes a change in the linear dimensions of the stripline 1. Such a change also affects the length of the stripline 1, which has a direct influence on the center frequency of the superconductor band filter 3.
  • the mechanical deflection of the substrate 5 and the stripline 1 causes a mechanical tension in the striplines 1.
  • the effective dimensions of the stripline 1 effective for the high-frequency signals to be transmitted are changed by the high-frequency magnetic fields of the high-frequency signals being able to penetrate into the stripline 1 at different depths, which means that depending on the direction of the mechanical forces Tuning device 2, the center frequency and / or the bandwidth of the superconductor band filter 3 is shifted.
  • the preferred bending direction for influencing the filter properties of the superconductor band filter 3 can be set by selecting the locations for fastening the brackets 10 or by aligning the stripline 1. It is also provided to arrange several such tuning devices 2 next to one another in order to achieve finer adjustability.
  • the pressure heads 7, 18 are advantageously elliptical or round, so that no local stresses are introduced into the superconductor band filter 3, which could cause cracking.
  • a material with sufficient flexibility, such as ceramic or a plastic film, is advantageously suitable for the substrate 5.
  • the tuning device 2 makes it possible above all to adjust the center frequency and / or the bandwidth of the superconductor band filter 3 after the stripline 1 has been structured. This can cause frequency shifts caused by inaccuracies in the structuring of the stripline 1 or in the design the structure of the stripline 1 were caused to be compensated.
  • the two mechanical adjustment devices 16, 17 can also be coupled in their drive in order to avoid, for example, an undesired opposing pressure on the substrate 5.
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a tunable superconductor band filter 3 according to the invention.
  • FIG. 3 The same parts were designated with the same numbers as in Figure 1.
  • Three coils 11, 12, 13 are arranged around the substrate 5 with the strip conductors 1 applied thereon.
  • the three coils 11, 12, 13 each have a magnetic field direction axis, the three magnetic field direction axes being aligned orthogonally to one another.
  • Each magnetic field direction axis represents the field direction for a magnetic field component 8, 14, 15.
  • a magnetic field 20 composed of the three magnetic field components 8, 14, 15 of the coils 11, 12, 13 can be generated, which can take any direction.
  • FIG. 3 shows the surface of the substrate 5 with the strip conductors 1.
  • the stripline 1 have an effective width b, an effective length l and an effective distance a from one another.
  • the pass band of the superconductor band filter 3 is defined by these geometric dimensions and by the thickness and dielectric constant of the substrate 5.
  • the stripline 1 Due to the layer structure of superconducting materials, the stripline 1 has a strong anisotropy of the magnetic penetration depth ⁇ (T).
  • the size of the magnetic penetration depth ⁇ (T) can therefore be varied by varying the field direction of the magnetic field 20.
  • the high-frequency magnetic field of the high-frequency signals is added to the magnetic field 20.
  • the demagnetization factor n of the stripline 1 is important, which strongly depends on the geometry of the stripline 1.
  • the coil 11 is arranged such that the magnetic field component 8 generated by it is oriented approximately perpendicular to the plane of the stripline 1.
  • the thickness of the stripline 1 is usually very small compared to its width and even smaller compared to its length.
  • the demagnetization factor n is therefore relatively high due to the large difference between the width and thickness of the stripline 1.
  • a high demagnetization factor n results in a low so-called effective lower critical field strength H c1, eff c (T).
  • H c1, eff c (T) the stripline 1 in this magnetic field 20 generated by the only magnetic field component 8 has a higher field concentration in its edge area than in the middle of its area. Therefore, the highest field strength always occurs at the edge of the stripline 1.
  • a first type of adjustment of the center frequency of the superconductor band filter 3 is possible by varying the field strength range of the magnetic field component 8 below the critical field strength H c1, eff c (T) determined by the demagnetization factor n. This adjustment can be fine-tuned relatively.
  • the effective lower critical field strength H c1, eff c (T) is exceeded directly at the edge region of the stripline 1.
  • the stripline 1 get thereby within a thin layer thickness, which is smaller than the magnetic penetration depth ⁇ (T), in the so-called mixed state, and the effective width b and length l of the stripline 1 decrease by this layer thickness, ie the current of the high-frequency signals then flows mainly in the Layer which is in the mixed state, while the magnetic field 20 and the high-frequency magnetic field continue to penetrate the strip conductor 1 only approximately to the magnetic penetration depth ⁇ (T).
  • the geometry factor of the stripline 1 for the magnetic field components 14, 15 in the plane of the stripline surface is substantially different from the geometry factor for the magnetic field component 8 perpendicular to it. This also results in a reduced demagnetization factor n and an increased one critical field strength H c1, eff c (T).
  • the critical field strength H c1, eff c (T) is therefore only of subordinate importance, since due to the demagnetization factor n ⁇ 1 present here, the mixed state only occurs with very much higher magnetic fields 20 occurs. Therefore, these two magnetic field components 14, 15 can only be used for adjusting the filter properties via the first type of adjustment, ie below the critical field strength H c1, eff c (T).
  • the choice of field strength is therefore decisive for the respectively effective mechanism, the field strength to be selected also being dependent on the field direction relative to the surface of the strip conductor 1 due to the geometric relationships of the strip conductor 1.
  • the direction of orientation and the field strength of the magnetic field 20 can thus be changed, thereby changing the effective dimensions of the stripline 1 for the high-frequency magnetic fields and currents of the high-frequency signals.
  • the center frequency of the superconductor band filter 3 changes.
  • the effective or effective width b of the strip line 1 via a suitably aligned magnetic field 20 a change in the effective distance a of Strip line 1 with each other and thereby cause a variation in the bandwidth of the superconductor band filter 3.
  • the entire phase diagram of a type II superconductor (Meissner phase and mixed state) can therefore be used by varying the direction and strength of the magnetic field 20.
  • the magnetic and the mechanical tuning device are advantageously arranged on a common superconductor band filter 3 and thereby combine the two mechanisms.
  • the filter according to the invention is not limited to the pattern of stripline 1 shown in the drawing, but can be used with any arrangement and configuration of stripline 1.
  • By arranging a number of mechanical tuning devices multiple tuning can be carried out both for only a single superconductor band filter 3 but also for a plurality of superconductor band filters 3 arranged on a common substrate 5, which are exerted on the substrate 5 by locally distributed different mechanical bending forces.
  • a preferred area of application for the superconductor band filter 3 according to the invention is the filtering of high-frequency signals in satellite communication or mobile radio technology.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

Es wird ein Supraleiterbandfilter vorgeschlagen, das auf einem Substrat aufgebrachte Streifenleiter aus einem supraleitfähigen Material aufweist. Es ist eine Abstimmvorrichtung vorgesehen, mittels der die magnetische Eindringtiefe und/oder die effektiven Abmessungen der Streifenleiter und dadurch die Mittenfrequenz und/oder die Bandbreite des Supraleiterbandfilters variierbar ist. <IMAGE>

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Supraleiterbandfilter nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind Supraleiterbandfilter bekannt, bei denen mehrere nebeneinander auf einem Substrat aufgebrachte Streifenleiter dazu dienen, hochfrequente Signale nur in einem bestimmten Frequenzbereich passieren zu lassen. Der Frequenzbereich ist dabei durch die geometrische Anordnung der Streifenleiter auf dem Substrat festgelegt.
    • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Supraleiterbandfilter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß trotz einer geometrisch festen Anordnung der Streifenleiter auf dem Substrat eine variable Durchlaßkennlinie des Supraleiterbandfilters erzielbar ist.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Supraleiterbandfilters möglich.
  • Es ist besonders vorteilhaft, die Abstimmvorrichtung so auszuführen, daß eine mechanische Kraft oder Spannung auf die Streifenleiter ausübbar ist, da sich auf diese Weise eine sehr kostengünstige Abstimmvorrichtung realisieren läßt.
  • Dadurch, daß die Abstimmvorrichtung wenigstens ein Andrückelement aufweist, das gegen die Oberfläche des Substrats oder der Streifenleiter drückbar ist, läßt sich eine zuverlässige und gleichzeitig effiziente Abstimmung des Supraleiterbandfilters erreichen.
  • Es erweist sich weiterhin als vorteilhaft, wenn ein weiteres Andrückelement vorgesehen ist, das dem ersten Andrückelement gegenüber angeordnet ist, da auf diese Weise eine Abstimmung des Supraleiterbandfilters in zwei verschiedenen Richtungen möglich ist.
  • Wenn ein Andrückelement einen abgerundeten Andruckkopf aufweist, wird in vorteilhafter Weise die Erzeugung von lokalen Spannungen am Substrat oder an den Streifenleitern vermieden, wodurch die Gefahr einer Beschädigung des Supraleiterbandfilters durch die Andrückelemente verringert wird.
  • Die Verwendung eines flexiblen Substrats erhöht in vorteilhafter Weise die Abstimmbarkeit des Supraleiterbandfilters, da durch die Flexibilität eine stärkere mechanische Verformung und dadurch ein größerer Abstimmbereich realisiert werden kann.
  • Es ist außerdem möglich, das Supraleiterbandfilter mittels eines magnetischen Feldes in seiner Mittenfrequenz oder seiner Bandbreite abzustimmen. Durch die Verwendung von magnetischen Feldern ist eine besonders genaue Abstimmung des Supraleiterbandfilters möglich. Außerdem wirken keinerlei mechanische Kräfte auf Substrat oder Streifenleiter, wodurch die Gefahr einer Beschädigung weiter verringert wird.
  • Die Variation von Feldstärke und/oder Feldrichtung des magnetischen Feldes bringt den Vorteil mit sich, daß eine sehr unterschiedliche Einflußnahme auf die Durchlaßkennlinie des Supraleiterbandfilters ermöglicht wird.
  • Wählt man den Feldstärkebereich, in dem das magnetische Feld variierbar ist, abhängig von der Feldrichtung relativ zur Oberfläche der Streifenleiter, so lassen sich verschiedene physikalische Effekte für die Abstimmung des Supraleiterbandfilters nutzen.
    • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1 eine mechanische Abstimmvorrichtung,
    • Figur 2 eine magnetische Abstimmvorrichtung,
    • Figur 3 die Oberfläche des Supraleiterbandfilters in Draufsicht.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In Figur 1 ist ein flaches Substrat 5 dargestellt, das auf seiner Oberseite teilweise mit Streifenleitern 1 aus einem supraleitfähigen Material beschichtet ist. Zwei der Streifenleiter 1 sind je an einer Seite mit Kontakten 9 verbunden, welche an Halterungen 10 befestigt sind, in die das Substrat 5 mit den Streifenleitern 1 eingespannt ist. Das Substrat 5 bildet zusammen mit den Streifenleitern 1 ein Supraleiterbandfilter 3 zur Filterung hochfrequenter Signale, die über die Kontakte 9 zu- bzw. abgeleitet werden. Eine mechanische Verstellvorrichtung 16 dient zur Verschiebung eines Andrückelementes 4, an dessen Ende ein Andruckkopf 7 angebracht ist. Der Andruckkopf 7 liegt am Supraleiterbandfilter 3 auf der Oberfläche der Streifenleiter 1 an. Eine weitere mechanische Verstellvorrichtung 17 treibt ein weiteres Andrückelement 6 an, das an seinem Ende einen weiteren Andruckkopf 18 aufweist. Der weitere Andruckkopf 18 liegt auf der dem ersten Andruckkopf 7 gegenüberliegenden Seite am Substrat 5 an. Die Verstellvorichtungen 16, 17 sowie die Andrückelemente 4, 6 mit den Andruckköpfen 7, 18 bilden zusammen eine Abstimmvorrichtung 2. Der supraleitfähige Material ist ein TypII-Supraleiter, d.h. es weist zwei kritische Feldstärken auf, die drei Leitzustände des Supraleiters, nämlich Meißnerphase, Mischphase und nichtsupraleitende Phase, voneinander trennen.
  • Mittels der Verstellvorrichtungen 16, 17 sind die Andrückelemente 6, 4 senkrecht zur Oberfläche des Supraleiterbandfilters 3 verschiebbar. Dabei verformt sich das an seinen Enden eingespannte Supraleiterbandfilter 3, indem es in seiner Mitte gegenüber den in den Halterungen 10 eingespannten Randbereichen ausgelenkt wird. Durch die Durchbiegung des Supraleiterbandfilters 3 wird zum einen eine Veränderung der linearen Dimensionen der Streifenleiter 1 bewirkt. Eine solche Änderung betrifft auch die Länge der Streifenleiter 1, welche einen direkten Einfluß auf die Mittenfrequenz des Supraleiterbandfilters 3 hat. Zum anderen bewirkt die mechanische Durchbiegung des Substrates 5 und der Streifenleiter 1 eine mechanische Spannung in den Streifenleitern 1. Die supraleitenden Streifenleiter 1 sind üblicherweise so auf dem Substrat 5 angebracht, daß deren Cu-O-Schichten parallel zur Oberfläche des Substrats 5 orientiert sind. Diese Cu-O-Schichten sind äußerst empfindlich auf Verspannungen, wobei sich die Sprungtemperatur Tc des supraleitenden Materials verändert. Aufgrund der Abhängigkeit zwischen magnetischer Eindringtiefe λ(T) supraleitender Materialien und der Sprungtemperatur Tc: T c ≈ λ(T=0K)/√(1 - (T/T c ) 4 )
    Figure imgb0001
     wird durch die Ausübung von mechanischer Spannung über die Veränderung der Sprungtemperatur Tc die magnetische Eindringtiefe λ(T) verändert. Durch die Veränderung der magnetischen Eindringtiefe λ(T) werden die für die durchzulassenden hochfrequenten Signale wirksamen, effektiven Abmessungen der Streifenleiter 1 verändert, indem die hochfrequenten Magnetfelder der hochfrequenten Signale unterschiedlich tief in die Streifenleiter 1 eindringen können, wodurch je nach Richtung der mechanischen Kräfte der Abstimmvorrichtung 2 die Mittenfrequenz und/oder die Bandbreite des Supraleiterbandfilters 3 verschoben wird. Die bevorzugte Biegerichtung für die Beeinflussung der Filtereigenschaften des Supraleiterbandfilters 3 ist durch Auswahl der Orte für die Befestigung der Halterungen 10 oder auch durch die Ausrichtung der Streifenleiter 1 einstellbar. Es ist außerdem ebenfalls vorgesehen, mehrere solche Abstimmvorrichtungen 2 nebeneinander anzuordnen, um eine feinere Einstellbarkeit zu erreichen.
  • Die Andruckköpfe 7, 18 sind in vorteilhafter Weise elliptisch oder rund ausgebildet, so daß keine lokalen Spannungen in das Supraleiterbandfilter 3 eingebracht werden, die eine Rißbildung verursachen könnten. Für das Substrat 5 ist vorteilhaft ein Material mit ausreichender Flexibilität wie beispielsweise Keramik oder eine Kunststoffolie geeignet. Durch die Abstimmvorrichtung 2 ist es vor allem möglich, die Mittenfrequenz und/oder die Bandbreite des Supraleiterbandfilters 3 nach der erfolgten Strukturierung der Streifenleiter 1 abzugleichen. Dadurch können Frequenzverschiebungen, welche durch Ungenauigkeiten bei der Strukurierung der Streifenleiter 1 oder beim Entwurf der Struktur der Streifenleiter 1 verursacht wurden, ausgeglichen werden. Die beiden mechanischen Verstellvorrichtungen 16, 17 können in ihrem Antrieb auch gekoppelt sein, um beispielsweise einen unerwünschten gegenläufigen Druck auf das Substrat 5 zu vermeiden.
  • In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes, abstimmbares Supraleiterbandfilter 3 dargestellt. Zur näheren Erläuterung wird auch auf die Figur 3 Bezug genommen. Gleiche Teile wurden dabei mit gleichen Ziffern wie in Figur 1 bezeichnet. Um das Substrat 5 mit dem darauf aufgebrachten Streifenleitern 1 sind drei Spulen 11, 12, 13 angeordnet. Die drei Spulen 11, 12, 13 weisen je eine Magnetfeldrichtungsachse auf, wobei die drei Magnetfeldrichtungsachsen zueinander orthogonal ausgerichtet sind. Jede Magnetfeldrichtungsachse stellt die Feldrichtung für eine Magnetfeldkomponente 8, 14, 15 dar. Dadurch ist ein aus den drei Magnetfeldkomponenten 8, 14, 15 der Spulen 11, 12, 13 zusammengesetztes Magnetfeld 20 erzeugbar, das jede beliebige Richtung annehmen kann. In Figur 3 ist die Oberfläche des Substrats 5 mit den Streifenleitern 1 dargestellt. Die Streifenleiter 1 weisen eine effektive Breite b, eine effektive Lange l und einen effektiven Abstand a voneinander auf. Durch diese geometrischen Maße sowie durch Dicke und Dielektrizitätszahl des Substrates 5 ist der Durchlaßbereich des Supraleiterbandfilters 3 festgelegt.
  • Durch die Schichtstruktur supraleitfähiger Materialien weisen die Streifenleiter 1 eine starke Anisotropie der magnetischen Eindringtiefe λ(T) auf. Durch Variation der Feldrichtung des Magnetfeldes 20 kann daher die Größe der magnetischen Eindringtiefe λ(T) variiert werden. Zu dem Magnetfeld 20 addiert sich das hochfrequente Magnetfeld der hochfrequenten Signale. Dabei ist dann zwischen zwei physikalischen Grundmechanismen zu unterscheiden, die eine unterschiedliche Einstellmöglichkeit für die effektiven Filterabmessungen zulassen. Für die Abgrenzung der beiden physikalischen Mechanismen ist der Entmagnetisierungsfaktor n der Streifenleiter 1 von Bedeutung, welcher stark von der Geometrie der Streifenleiter 1 abhängt. Die Spule 11 ist so angeordnet, daß die von ihr erzeugte Magnetfeldkomponente 8 in etwa senkrecht zur Ebene der Streifenleiter 1 ausgerichtet ist. Die Dicke des Streifenleiters 1 ist üblicherweise sehr klein gegenüber seiner Breite und noch kleiner gegenüber seiner Lange. Für die Magnetfeldkomponente 8 ist deshalb der Entmagnetisierungsfaktor n aufgrund des hohen Unterschiedes zwischen Breite und Dicke der Streifenleiter 1 relativ hoch. Ein hoher Entmagnetisierungsfaktor n ergibt eine geringe sogenannte effektive untere kritische Feldstarke Hc1,eff c(T). Gemaß dem hohen Entmagnetisierungsfaktor n für die senkrecht zur Ebene der Streifenleiter 1 angeordnete Magnetfeldkomponente 8 weisen die Streifenleiter 1 in diesem durch die einzige Magnetfeldkomponente 8 erzeugten Magnetfeld 20 in ihrem Randbereich eine höhere Feldkonzentration auf als in der Mitte ihrer Flache. Daher tritt die höchste Feldstarke stets am Rand der Streifenleiter 1 auf.
  • Für die in der zur streifenleiteroberflache orthogonalen Richtung wirksame Magnetfeldkomponente 8 ist eine erste Art der Justierung der Mittenfrequenz des Supraleiterbandfilters 3 durch Variation des Feldstarkenbereiches der Magnetfeldkomponente 8 unterhalb der durch den Entmagnetisierungsfaktor n bestimmten kritischen Feldstarke Hc1,eff c(T) möglich. Diese Justierung ist relativ fein abstimmbar. Durch die Addition der Magnetfeldkomponente 8 zum Magnetfeld der hochfrequenten Signale wird unmittelbar am Randbereich der Streifenleiter 1 die effektive untere kritische Feldstarke Hc1,eff c(T) überschritten. Die Streifenleiter 1 geraten dadurch innerhalb einer dünnen Schichtdicke, welche kleiner als die magnetische Eindringtiefe λ(T) ist, in den sogenannten Mischzustand, und die effektive Breite b und Länge l der Streifenleiter 1 veringern sich um diese Schichtdicke, d.h. der Strom der hochfrequenten Signale fließt dann hauptsächlich in der Schicht, die sich im Mischzustand befindet, während das Magnetfeld 20 und das hochfrequente Magnetfeld weiterhin in etwa nur bis zur magnetischen Eindringtiefe λ(T) in die Streifenleiter 1 eindringen.
  • Wird nun eine Feldstärke erzeugt, welche die kritische Feldstärke Hc1,eff c(T) im Randbereich der Streifenleiter 1 bereits überschreitet, so geht das supraleitende Material der Streifenleiter 1 in einer deutlich größeren Schichtdicke in den Mischzustand über, in dem durch die höhere Feldkonzentration an den Rändern der Streifenleiter 1 dort ein verstärktes Eindringen von hochfrequenten Magnetfeldern weit über das Maß der magnetischen Eindringtiefe λ(T) hinaus ermöglicht ist. Dagegen bleibt die Feldstärke im zentralen Bereich der Streifenleiter 1 noch unter der kritischen Feldstärke Hc1,eff c(T). Da die im Mischzustand im Randbereich der Streifenleiter 1 vorliegende Eindringtiefe wesentlich höher ist als die magnetische Eindringtiefe λ(T) kann hier eine noch stärkere Einschnürung der effektiven, d.h. wirksamen Breite b oder Länge l der Streifenleiter 1 hervorgerufen werden. Daher ist bei Überschreitung der kritischen Feldstärke Hc1,eff c(T) eine zweite Art der Justierung der effektiven Abmessungen der Streifenleiter 1 möglich.
  • Der Geometriefaktor der Streifenleiter 1 ist für die Magnetfeldkomponenten 14, 15 in der Ebene der Streifenleiteroberfläche wesentlich von dem Geometriefaktor für die Magnetfeldkomponente 8 senkrecht dazu verschieden. Daraus resultiert dann auch ein erniedrigter Entmagnetisierungsfaktor n und eine erhöhte kritische Feldstärke Hc1,eff c(T). Für die in der Ebene der Oberfläche der Streifenleiter 1 liegenden Magnetfeldkomponenten 14, 15 ist die kritische Feldstärke Hc1,eff c(T) somit nur von untergeordneter Bedeutung, da aufgrund des hier vorliegenden Entmagnetisierungsfaktor n ≈ 1 der Mischzustand nur bei sehr viel höheren Magnetfeldern 20 auftritt. Daher sind diese beiden Magnetfeldkomponenten 14, 15 nur über die erste Art der Justierung, d.h. unterhalb der kritischen Feldstärke Hc1,eff c(T) für eine Einstellung der Filtereigenschaften einsetzbar. Für den jeweils wirksamen Mechanismus ist also die Wahl der Feldstärke ausschlaggebend, wobei die zu wahlende Feldstärke wegen der Geometrieverhältnisse der Streifenleiter 1 auch von der Feldrichtung relativ zur Oberfläche der Streifenleiter 1 abhängig ist.
  • Durch Variation der einzelnen Magnetfeldkomponenten 8, 14, 15 läßt sich somit die Orientierungsrichtung und die Feldstärke des Magnetfeldes 20 verändern und dadurch die effektiven Abmessungen der Streifenleiter 1 für die hochfrequenten Magnetfelder und Ströme der hochfrequenten Signale verändern. Durch eine Veränderung der hochfrequenzwirksamen bzw. effektiven Länge l der Streifenleiter 1 verändert sich die Mittenfrequenz des Supraleiterbandfilters 3. Außerdem läßt sich durch eine Variation der effektiven bzw. wirksamen Breite b der Streifenleiter 1 über ein entsprechend ausgerichtetes Magnetfeld 20 eine Veränderung des effektiven Abstandes a der Streifenleiter 1 untereinander und dadurch eine Variation der Bandbreite des Supraleiterbandfilters 3 bewirken. Durch Variation von Richtung und Stärke des Magnetfeldes 20 ist daher das gesamte Phasendiagramm eines TypII-Supraleiters (Meißnerphase und Mischzustand) ausnützbar.
  • Es ist ebenso vorgesehen, die magnetische und die mechanische Abstimmvorrichtung in vorteilhafter Weise an einem gemeinsamen Supraleiterbandfilter 3 anzuordnen und dadurch die beiden Mechanismen zu kombinieren. Das erfindungsgemäße Filter beschränkt sich nicht auf das in der Zechnung dargestellte Muster der Streifenleiter 1 sondern ist mit beliebigen Anordnungen und Ausgestaltungen von Streifenleitern 1 einsetzbar. Durch eine Anordnung mehrerer mechanischer Abstimmvorrichtungen kann sowohl für nur ein einziges Supraleiterbandfilter 3 aber auch für mehrere auf einem gemeinsamen Substrat 5 angeordnete Supraleiterbandfilter 3 eine mehrfache Abstimmung erfolgen, die durch örtlich verteilte unterschiedliche mechanische Biegekräfte auf das Substrat 5 ausgeübt werden. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet für das erfindungsgemäße Supraleiterbandfilter 3 ist die Filterung von hochfrequenten Signalen bei der Satellitenkommunikation oder der Mobilfunktechnik.

Claims (9)

  1. Supraleiterbandfilter für elektromagnetische Signale mit auf einem Substrat (5) aufgebrachten Streifenleitern (1) aus einem supraleitfähigen Material, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstimmvorrichtung (2) vorgesehen ist, mittels der die magnetische Eindringtiefe (λ(T)) und/oder effektiven Abmessungen (b, l, d) der Streifenleiter (1) und damit die Mittenfrequenz und/oder die Bandbreite des Supraleiterbandfilters (3) variierbar ist.
  2. Supraleiterbandfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Abstimmvorrichtung (2) eine mechanische Kraft oder Spannung auf die Streifenleiter (1) ausübbar ist.
  3. Supraleiterbandfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmvorrichtung (2) wenigstens ein erstes Andrückelement (4) aufweist, das gegen die Oberfläche des Substrats (5) oder der Streifenleiter (1) drückbar ist.
  4. Supraleiterbandfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein weiteres, dem ersten Andrückelement (4) gegenüberliegendes Andrückelement (6) vorgesehen ist, das gegen die Oberfläche des Substrats (5) oder der Streifenleiter (1) drückbar ist.
  5. Supraleiterbandfilter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Andrückelement (4, 6) einen abgerundeten Andruckkopf (7) aufweist.
  6. Supraleiterbandfilter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (5) flexibel ist.
  7. Supraleiterbandfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Abstimmvorrichtung (2) ein Magnetfeld (20) in der Umgebung des Supraleiterbandfilters (3) erzeugbar ist.
  8. Supraleiterbandfilter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstärke und/oder die Feldrichtung des Magnetfelds (20) variierbar ist.
  9. Supraleiterbandfilter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldstärkebereich, in dem das Magnetfeld (20) variierbar ist, abhängig von der Feldrichtung relativ zur Oberfläche der Streifenleiter (1) wählbar ist.
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