JP2000059101A - 能動高周波制御要素及びその使用 - Google Patents
能動高周波制御要素及びその使用Info
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- H01P3/02—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type with two longitudinal conductors
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- H01P5/04—Coupling devices of the waveguide type with variable factor of coupling
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- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Waveguides (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 コスト上有利に製造することができる能動高
周波制御要素を製造すること。 【解決手段】 本発明は、能動ＨＦ制御要素に関し、Ｈ
Ｆ向き基板、並びに、該基板上に設けられたＨＦ線路装
置と、基板上に設けられていて、導電度が温度変化によ
って制御可能であって、少なくとも１つの個所で、ＨＦ
線路装置と結合されている制御層と、制御層の温度変化
用手段とを有している。
周波制御要素を製造すること。 【解決手段】 本発明は、能動ＨＦ制御要素に関し、Ｈ
Ｆ向き基板、並びに、該基板上に設けられたＨＦ線路装
置と、基板上に設けられていて、導電度が温度変化によ
って制御可能であって、少なくとも１つの個所で、ＨＦ
線路装置と結合されている制御層と、制御層の温度変化
用手段とを有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、能動高周波（Ｈ
Ｆ）制御要素及びその使用に関する。
Ｆ）制御要素及びその使用に関する。
【０００２】
【従来の技術】高周波回路装置（高周波は、以下、ＨＦ
と短縮して示す）では、例えば、ダイオード、トランジ
スタ、管のような能動ＨＦ構成要素が、制御要素として
使用される。しかし、この構成要素の製造のためには、
コスト高な技術を使用する必要がある。
と短縮して示す）では、例えば、ダイオード、トランジ
スタ、管のような能動ＨＦ構成要素が、制御要素として
使用される。しかし、この構成要素の製造のためには、
コスト高な技術を使用する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、コス
ト上有利に製造することができる能動高周波制御要素を
製造することにある。
ト上有利に製造することができる能動高周波制御要素を
製造することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
ると、高周波（ＨＦ）向き基板、並びに、該基板上に設
けられた高周波（ＨＦ）線路装置と、基板上に設けられ
ていて、導電度が温度変化によって制御可能であって、
少なくとも１つの個所で、高周波（ＨＦ）線路装置と結
合されている制御層と、制御層の温度変化用手段とを有
していることにより解決される。
ると、高周波（ＨＦ）向き基板、並びに、該基板上に設
けられた高周波（ＨＦ）線路装置と、基板上に設けられ
ていて、導電度が温度変化によって制御可能であって、
少なくとも１つの個所で、高周波（ＨＦ）線路装置と結
合されている制御層と、制御層の温度変化用手段とを有
していることにより解決される。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の特に有利な実施例は、従
属請求項に記載されている。
属請求項に記載されている。
【０００６】本発明のＨＦ制御要素は、導電度が温度変
化によって制御可能な制御層を有する従来のＨＦ線路の
接続に基づいている。その際、導電度が、例えば、１０
の累乗倍で急激に変化するような材料は有利である。制
御層は、ＨＦ線路装置と同様にＨＦ向き基板材料（例え
ば、酸化アルミニウム乃至サファイアの様なセラミック
材）上に被着されている。
化によって制御可能な制御層を有する従来のＨＦ線路の
接続に基づいている。その際、導電度が、例えば、１０
の累乗倍で急激に変化するような材料は有利である。制
御層は、ＨＦ線路装置と同様にＨＦ向き基板材料（例え
ば、酸化アルミニウム乃至サファイアの様なセラミック
材）上に被着されている。
【０００７】制御層用の材料として、例えば、転位時に
導電度が急激に極めて大きく変化する相転位材料が適し
ている。最適な物質は、二酸化バナジウムＶＯ２であ
り、この二酸化バナジウムは、Ｔｃ＝６８℃で、半導体
状態から金属状態に転位する。転位温度の下側では、Ｖ
Ｏ２は高抵抗であり、転位温度以上に加熱された際に、
ＶＯ２の導電度は、約１０４のファクタだけ上昇する。
金属イオンをドーピングすることによって、転位温度
は、所定限界内でシフトすることができる（約０〜１０
０℃）。
導電度が急激に極めて大きく変化する相転位材料が適し
ている。最適な物質は、二酸化バナジウムＶＯ２であ
り、この二酸化バナジウムは、Ｔｃ＝６８℃で、半導体
状態から金属状態に転位する。転位温度の下側では、Ｖ
Ｏ２は高抵抗であり、転位温度以上に加熱された際に、
ＶＯ２の導電度は、約１０４のファクタだけ上昇する。
金属イオンをドーピングすることによって、転位温度
は、所定限界内でシフトすることができる（約０〜１０
０℃）。
【０００８】構成要素の他の使用温度では、Ｖ２Ｏ
３（Ｔｃ＝−１１５℃）、ＮｉＳ（−２３℃）、ＮｂＯ
２（８００℃）、ＦｅＳｉ２（７００℃）、ＬａＣｏＯ
３（４３０℃）、Ｌａ２ＮｉＯ３（２３０℃）、Ｔｉ２
Ｏ３（４００℃）、Ｔｉ４Ｏ７（−１５０℃）、Ｔｉ５
Ｏ９（−１７５℃）、又はＦｅ３Ｏ４（−１８０℃）の
様な材料及び他の材料を使用することもできる。図１４
には、相関温度に依存する幾つかの相転位材料の導電度
が示されている。
３（Ｔｃ＝−１１５℃）、ＮｉＳ（−２３℃）、ＮｂＯ
２（８００℃）、ＦｅＳｉ２（７００℃）、ＬａＣｏＯ
３（４３０℃）、Ｌａ２ＮｉＯ３（２３０℃）、Ｔｉ２
Ｏ３（４００℃）、Ｔｉ４Ｏ７（−１５０℃）、Ｔｉ５
Ｏ９（−１７５℃）、又はＦｅ３Ｏ４（−１８０℃）の
様な材料及び他の材料を使用することもできる。図１４
には、相関温度に依存する幾つかの相転位材料の導電度
が示されている。
【０００９】相転位を誘導するために、温度は、できる
限り高速で上昇させる必要がある。これは、電流を用い
て、制御層の抵抗加熱によって、又は、電磁波を用いて
加熱することによって実施することができる。
限り高速で上昇させる必要がある。これは、電流を用い
て、制御層の抵抗加熱によって、又は、電磁波を用いて
加熱することによって実施することができる。
【００１０】抵抗加熱：二酸化バナジウムは、室温で半
導体特性を示す。この材料製の導体路を電流が流れる
と、この材料は、その高いオーム抵抗によって急激に加
熱されて、相転位温度に迄達する。電流制限電源を用い
た場合、転位温度の上側では、急激に抵抗が低減するた
めに、加熱は自動的に停止される。加熱乃至冷却速度
は、基板に対する制御層の熱結合を介して、給電電力に
よって調整可能である。基板に対する制御層の熱結合
は、基板と制御層との間の熱絶縁層によって調整するこ
とができる。
導体特性を示す。この材料製の導体路を電流が流れる
と、この材料は、その高いオーム抵抗によって急激に加
熱されて、相転位温度に迄達する。電流制限電源を用い
た場合、転位温度の上側では、急激に抵抗が低減するた
めに、加熱は自動的に停止される。加熱乃至冷却速度
は、基板に対する制御層の熱結合を介して、給電電力に
よって調整可能である。基板に対する制御層の熱結合
は、基板と制御層との間の熱絶縁層によって調整するこ
とができる。
【００１１】電磁加熱：電磁加熱は、例えば、フラッシ
ュランプ又はレーザダイオードを介して実施することが
できる。スイッチングすべき制御層は、電気加熱の場合
と同様に、熱絶縁層によって、基板から熱的に減結合す
ることができる。制御層の照射によって、この制御層
は、極めて高速で加熱されて、導電状態にスイッチング
される。
ュランプ又はレーザダイオードを介して実施することが
できる。スイッチングすべき制御層は、電気加熱の場合
と同様に、熱絶縁層によって、基板から熱的に減結合す
ることができる。制御層の照射によって、この制御層
は、極めて高速で加熱されて、導電状態にスイッチング
される。
【００１２】
【実施例】次に、本発明について、図示の有利な実施例
を用いて詳述する。
を用いて詳述する。
【００１３】図１には、本発明の高周波制御要素の２つ
の可能な実施例が示されている。図１（ａ）に示された
実施例では、導電度が制御可能な材料からなる制御層Ｓ
は、連続的なＨＦ線路の一部分を形成する。制御層Ｓ及
びＨＦ線路は、直列接続されている。制御層Ｓの材料が
転位温度以上に加熱されたり、転位温度以下に冷却され
たりした場合、線路の伝送特性は、導通（伝送）及び無
負荷（絶縁）との間で変化することができる。
の可能な実施例が示されている。図１（ａ）に示された
実施例では、導電度が制御可能な材料からなる制御層Ｓ
は、連続的なＨＦ線路の一部分を形成する。制御層Ｓ及
びＨＦ線路は、直列接続されている。制御層Ｓの材料が
転位温度以上に加熱されたり、転位温度以下に冷却され
たりした場合、線路の伝送特性は、導通（伝送）及び無
負荷（絶縁）との間で変化することができる。
【００１４】図１ｂでは、本発明の制御層Ｓが、連続的
なＨＦ線路に対して並列に設けられている。温度変化に
よって、線路の波動インピーダンス及び位相を制御する
ことができる。
なＨＦ線路に対して並列に設けられている。温度変化に
よって、線路の波動インピーダンス及び位相を制御する
ことができる。
【００１５】図２には、１２５μｍ厚の酸化アルミニウ
ム基板上の１０ｍｍ長ストリップ線路の波動インピーダ
ンス変化及び位相変化が、導体幅の関数として示されて
いる。
ム基板上の１０ｍｍ長ストリップ線路の波動インピーダ
ンス変化及び位相変化が、導体幅の関数として示されて
いる。
【００１６】本発明の制御要素は、プレナ線路構造で、
信号をスイッチングする用途もある。図３ａ及び図３ｂ
には、例としてストリップ線路を用いて原理的な機能形
式が示されている。選択的に、無負荷線路の終端を制御
層Ｓを介して短絡することができるか、又は、別の線路
構造と接続することができるか、又は、中継線路が、所
定の個所で接地と接続されているか（図３ｂ）又は他の
線路と接続されている。更に、制御層Ｓは、ＨＦスタブ
線路の終端部を構成する（図３ｃに示されている）。従
って、高周波の場合に作用するスタブ線路の長さに調整
することができる。
信号をスイッチングする用途もある。図３ａ及び図３ｂ
には、例としてストリップ線路を用いて原理的な機能形
式が示されている。選択的に、無負荷線路の終端を制御
層Ｓを介して短絡することができるか、又は、別の線路
構造と接続することができるか、又は、中継線路が、所
定の個所で接地と接続されているか（図３ｂ）又は他の
線路と接続されている。更に、制御層Ｓは、ＨＦスタブ
線路の終端部を構成する（図３ｃに示されている）。従
って、高周波の場合に作用するスタブ線路の長さに調整
することができる。
【００１７】本発明の制御要素の機能は、図１及び図３
では、例として、プレナストリップ線路の場合で示され
ている。しかし、他の線路タイプでも実施することがで
きる（コプレナ線路、スリット線路、フィン線路、
等）。
では、例として、プレナストリップ線路の場合で示され
ている。しかし、他の線路タイプでも実施することがで
きる（コプレナ線路、スリット線路、フィン線路、
等）。
【００１８】例えば、抵抗のヒーティングによって、制
御層が臨界温度以上に加熱されることがある。抵抗のヒ
ーティング部を有する本発明のＨＦ制御要素の２つの実
施例が、図４ａ及び４ｂに示されている。図４ａ及び４
ｂに示されたＨＦ制御要素は、図１ａ及び３ｂに示され
てる実施例に基づいている。（ここには図示していな
い）電流源を用いて、制御層Ｓを通って電流が流され、
この電流は、層の抵抗加熱を生じる。高周波線路での狭
幅スリットＧＴにより、直流分離される。高周波信号
は、容量的にスリットＧＴを介して結合される。
御層が臨界温度以上に加熱されることがある。抵抗のヒ
ーティング部を有する本発明のＨＦ制御要素の２つの実
施例が、図４ａ及び４ｂに示されている。図４ａ及び４
ｂに示されたＨＦ制御要素は、図１ａ及び３ｂに示され
てる実施例に基づいている。（ここには図示していな
い）電流源を用いて、制御層Ｓを通って電流が流され、
この電流は、層の抵抗加熱を生じる。高周波線路での狭
幅スリットＧＴにより、直流分離される。高周波信号
は、容量的にスリットＧＴを介して結合される。
【００１９】以下、本発明のＨＦ制御要素をＨＦ回路装
置に使用することについて説明する。
置に使用することについて説明する。
【００２０】単一スイッチ（オン／オフスイッチ、ＳＰ
ＳＴ＝ｓｉｎｇｌｅ−ｐｏｌｅ−ｓｉｎｇｌｅ−ｔｈｒ
ｏｗ：単極単投スイッチ） ＳＰＳＴ（単極単投）スイッチは、例えば、本発明の制
御層Ｓを、スタブ線路（スタブ）ＳＬを無負荷と接地金
属化部ＭＭへの短絡との間で切り換えるためにＴ分路で
使用される場合に形成される。そのようなスイッチの実
施例は、図５に示されている。その際、本発明の制御層
は、通常のようにＨＦスイッチで使用される半導体構成
要素（ダイオード又はトランジスタ）に置き換えられ
る。
ＳＴ＝ｓｉｎｇｌｅ−ｐｏｌｅ−ｓｉｎｇｌｅ−ｔｈｒ
ｏｗ：単極単投スイッチ） ＳＰＳＴ（単極単投）スイッチは、例えば、本発明の制
御層Ｓを、スタブ線路（スタブ）ＳＬを無負荷と接地金
属化部ＭＭへの短絡との間で切り換えるためにＴ分路で
使用される場合に形成される。そのようなスイッチの実
施例は、図５に示されている。その際、本発明の制御層
は、通常のようにＨＦスイッチで使用される半導体構成
要素（ダイオード又はトランジスタ）に置き換えられ
る。
【００２１】図５ａには、ストリップ線路技術での、そ
の種のスイッチオン／オフスイッチが略示されている。
図５ｂには、内部導体ＩＬ及び接地金属化部ＭＭを有す
るコプレナ線路技術でのスイッチが示されている。その
種のスイッチの設計について、以下、作動周波数２４．
１２５ＧＨｚ（ＩＳＭ帯域の中間周波数）の場合につき
説明する。２４．１２５ＧＨｚでの自由空間波長λ
０は、１２．４４ｍｍである。しかし、線路変成器は、
線路波長λを、以下定義されているようにして決定す
る：
の種のスイッチオン／オフスイッチが略示されている。
図５ｂには、内部導体ＩＬ及び接地金属化部ＭＭを有す
るコプレナ線路技術でのスイッチが示されている。その
種のスイッチの設計について、以下、作動周波数２４．
１２５ＧＨｚ（ＩＳＭ帯域の中間周波数）の場合につき
説明する。２４．１２５ＧＨｚでの自由空間波長λ
０は、１２．４４ｍｍである。しかし、線路変成器は、
線路波長λを、以下定義されているようにして決定す
る：
【００２２】
【数１】
【００２３】この例で選択された５０Ωのコプレナ線路
の場合、実効誘電率εｒ ｅｆｆ＝５．３９である。従
って、線路波長は、５．３６ｍｍである。
の場合、実効誘電率εｒ ｅｆｆ＝５．３９である。従
って、線路波長は、５．３６ｍｍである。
【００２４】設計の初めに、スイッチが制御層の急激に
温度変化する温度の下側で、伝送又は絶縁のどちら側に
スイッチングされるべきであるかどうか決定される。長
さが線路波長の１／２（又は、その偶数倍）に等しい開
放スタブ線路が選択された場合には、この線路は、変成
器特性を有していない。つまり、図５ｃの等価回路図
で、抵抗Ｒは無終端であると仮定することができる。ス
タブ線路ＳＬは、ＨＦ電力が給電された場合、作用しな
いので、Ｔ構造は、単一中継線路のように作動する。
温度変化する温度の下側で、伝送又は絶縁のどちら側に
スイッチングされるべきであるかどうか決定される。長
さが線路波長の１／２（又は、その偶数倍）に等しい開
放スタブ線路が選択された場合には、この線路は、変成
器特性を有していない。つまり、図５ｃの等価回路図
で、抵抗Ｒは無終端であると仮定することができる。ス
タブ線路ＳＬは、ＨＦ電力が給電された場合、作用しな
いので、Ｔ構造は、単一中継線路のように作動する。
【００２５】しかし、スタブ線路ＳＬの長さがλ／４
（又は、λ／４の奇数倍）に選定された場合、線路長
は、無負荷状態を（基準面に関して）短絡状態に変換す
る。つまり、等価回路図でＲ＝０Ωであり、Ｔ構造は、
分離線路のように作動する。
（又は、λ／４の奇数倍）に選定された場合、線路長
は、無負荷状態を（基準面に関して）短絡状態に変換す
る。つまり、等価回路図でＲ＝０Ωであり、Ｔ構造は、
分離線路のように作動する。
【００２６】線路設計が決定された後、本発明の制御層
を用いてスイッチングが以下のようにして行われる：ス
タブ線路ＳＬの長さが線路長の１／２（又は、その複数
倍）に選定された場合、制御層Ｓは、絶縁状態になり、
その結果、ＳＰＳＴスイッチは閉じられる（伝送）。温
度変化により、接地と接続された制御層Ｓの導電度は、
急激に上昇し、その結果、接地と短絡路が形成される。
スイッチは、開状態（絶縁）となる。
を用いてスイッチングが以下のようにして行われる：ス
タブ線路ＳＬの長さが線路長の１／２（又は、その複数
倍）に選定された場合、制御層Ｓは、絶縁状態になり、
その結果、ＳＰＳＴスイッチは閉じられる（伝送）。温
度変化により、接地と接続された制御層Ｓの導電度は、
急激に上昇し、その結果、接地と短絡路が形成される。
スイッチは、開状態（絶縁）となる。
【００２７】それに対して、スタブ線路ＳＬの長さがλ
／４（又は、λ／４の奇数倍）に選定されて、制御層が
絶縁状態である場合、ＳＰＳＴスイッチは開かれる（絶
縁）。温度変化及び制御層Ｓの導電度の相応の上昇によ
って、制御層Ｓは、閉状態にスイッチングされる（伝
送）。
／４（又は、λ／４の奇数倍）に選定されて、制御層が
絶縁状態である場合、ＳＰＳＴスイッチは開かれる（絶
縁）。温度変化及び制御層Ｓの導電度の相応の上昇によ
って、制御層Ｓは、閉状態にスイッチングされる（伝
送）。
【００２８】別のＳＰＳＴスイッチは、Ｔ分路での、ス
タブ線路の実効長の変化によって構成することができる
（図３ｃに示されているように）。その際、スタブ線路
の終端部は、本発明によると、制御層Ｓから製造されて
いる。この部分の長さは、λ／４（又は、λ／４の奇数
倍）である。制御層Ｓが絶縁又は導電状態であるかどう
かに応じて、高周波で作用するスタブ線路の長さは種々
異なっており、その結果、スイッチは、開（絶縁）又は
閉状態（伝送）との間でスイッチングされる。
タブ線路の実効長の変化によって構成することができる
（図３ｃに示されているように）。その際、スタブ線路
の終端部は、本発明によると、制御層Ｓから製造されて
いる。この部分の長さは、λ／４（又は、λ／４の奇数
倍）である。制御層Ｓが絶縁又は導電状態であるかどう
かに応じて、高周波で作用するスタブ線路の長さは種々
異なっており、その結果、スイッチは、開（絶縁）又は
閉状態（伝送）との間でスイッチングされる。
【００２９】スタブ線路（制御層から製造された部分の
ない）の長さを介して、スイッチの基底状態が、制御層
Ｓの臨界温度の下側に調整される。
ない）の長さを介して、スイッチの基底状態が、制御層
Ｓの臨界温度の下側に調整される。
【００３０】交互切換スイッチ（ＳＰＤＴ＝ｓｉｎｇｌ
ｅ−ｐｏｌｅ−ｄｏｕｂｌｅ−ｔｈｒｏｗ：単極双投ス
イッチ） 上述の特性を利用して、交互切換スイッチ（ＳＰＤＴ）
が設計される。図６ａには、マイクロストリップ線路技
術での、その種のスイッチが略示されている。図６ｂに
は、コプレナ技術でのＳＰＤＴが示されており、以下、
詳細に説明する。ＳＰＤＴスイッチは、両実施例では、
Ｔ分路として構成されており、その際、入力側並びに両
出力側は、Ｔの３つの端点に位置している。装置構成
は、更に、２つの種々異なった長さのスタブ線路ＳＬを
有しており、これらスタブ線路は、両出力側を接続する
線路部分から出ている。両スタブ線路ＳＬの終端部は、
それぞれ本発明の、導電度が制御可能な材料（例えば、
ＶＯ２）製の制御層Ｓにより形成され、この制御層を介
して、スタブ線路を接地と接続することができる。
ｅ−ｐｏｌｅ−ｄｏｕｂｌｅ−ｔｈｒｏｗ：単極双投ス
イッチ） 上述の特性を利用して、交互切換スイッチ（ＳＰＤＴ）
が設計される。図６ａには、マイクロストリップ線路技
術での、その種のスイッチが略示されている。図６ｂに
は、コプレナ技術でのＳＰＤＴが示されており、以下、
詳細に説明する。ＳＰＤＴスイッチは、両実施例では、
Ｔ分路として構成されており、その際、入力側並びに両
出力側は、Ｔの３つの端点に位置している。装置構成
は、更に、２つの種々異なった長さのスタブ線路ＳＬを
有しており、これらスタブ線路は、両出力側を接続する
線路部分から出ている。両スタブ線路ＳＬの終端部は、
それぞれ本発明の、導電度が制御可能な材料（例えば、
ＶＯ２）製の制御層Ｓにより形成され、この制御層を介
して、スタブ線路を接地と接続することができる。
【００３１】両実施例に対して、個別線路部分の例示的
な寸法が記載されている。その際、左側のスタブ線路の
長さ（制御層Ｓなし）は、λ／２又はその整数倍であ
る。右側スタブ線路の長さ（制御層Ｓなし）は、λ／４
又はその奇数倍である。入力分路とそれぞれのスタブ線
路との間の線路部分の長さは、λ／４又はその奇数倍で
ある。導電度が制御可能な材料製の制御層Ｓの長さは、
以下説明するスイッチング作用では重要ではない。重要
なのは、制御層の導電状態で、接地との短絡が達成され
るということだけである。
な寸法が記載されている。その際、左側のスタブ線路の
長さ（制御層Ｓなし）は、λ／２又はその整数倍であ
る。右側スタブ線路の長さ（制御層Ｓなし）は、λ／４
又はその奇数倍である。入力分路とそれぞれのスタブ線
路との間の線路部分の長さは、λ／４又はその奇数倍で
ある。導電度が制御可能な材料製の制御層Ｓの長さは、
以下説明するスイッチング作用では重要ではない。重要
なのは、制御層の導電状態で、接地との短絡が達成され
るということだけである。
【００３２】図６ｂに示されている要素のスイッチング
の経過は、以下の通りである：室温で、下側の分路内に
給電された電力は、スイッチの右側の分路に減結合され
ている（ＶＯ２製の両制御層Ｓは、絶縁状態であるか
ら）。基板が加熱され、それにより、両制御層も加熱さ
れると、両無負荷スタブ線路ＳＬは短絡されて、スイッ
チは、ポート２からポート３に切り換えられる。
の経過は、以下の通りである：室温で、下側の分路内に
給電された電力は、スイッチの右側の分路に減結合され
ている（ＶＯ２製の両制御層Ｓは、絶縁状態であるか
ら）。基板が加熱され、それにより、両制御層も加熱さ
れると、両無負荷スタブ線路ＳＬは短絡されて、スイッ
チは、ポート２からポート３に切り換えられる。
【００３３】シミュレーションにより求められた、図６
ｂの交互切換スイッチの分散パラメータは、図７に示さ
れている。
ｂの交互切換スイッチの分散パラメータは、図７に示さ
れている。
【００３４】その際：Ｓ１１は、スイッチの入力整合を
示し、Ｓ２１は、入力側とポート２との間の伝送パラメ
ータを示し、Ｓ３１は、入力側とポート３との間の伝送
パラメータを示す。
示し、Ｓ２１は、入力側とポート２との間の伝送パラメ
ータを示し、Ｓ３１は、入力側とポート３との間の伝送
パラメータを示す。
【００３５】図７ａは、室温での、つまり、制御層のス
イッチング可能な材料の急激に変化する温度の下側で
の、この伝送パラメータＳｘｘの周波数依存特性を示
す。図７ｂは、スイッチング可能な材料の急激に変化す
る温度の上側の同じパラメータを示す。
イッチング可能な材料の急激に変化する温度の下側で
の、この伝送パラメータＳｘｘの周波数依存特性を示
す。図７ｂは、スイッチング可能な材料の急激に変化す
る温度の上側の同じパラメータを示す。
【００３６】シミュレーションでは、制御層は、スタブ
端と接地金属化部との間の抵抗として使用されている。
急激な変化温度以下で作動中、抵抗に対しては、１ｋΩ
の値が仮定されている。比較的高い抵抗値により、ポー
ト３に対するスイッチの絶縁が改善されるが、技術的に
実施が難しい。制御可能な材料の急激に変化する温度の
上側の温度の場合、抵抗値は、０．１Ωに設定されてお
り、この抵抗値は、ファクタ１０４の導電率変化に相応
する。
端と接地金属化部との間の抵抗として使用されている。
急激な変化温度以下で作動中、抵抗に対しては、１ｋΩ
の値が仮定されている。比較的高い抵抗値により、ポー
ト３に対するスイッチの絶縁が改善されるが、技術的に
実施が難しい。制御可能な材料の急激に変化する温度の
上側の温度の場合、抵抗値は、０．１Ωに設定されてお
り、この抵抗値は、ファクタ１０４の導電率変化に相応
する。
【００３７】ポート１とポート３（図７ａのＳ３１）と
の間、並びに、ポート１とポート２（図７ｂのＳ２１）
の種々異なる絶縁は、以下の理由を有している：理論的
には、急激に変化する温度以下では、スラブ線路端と接
地金属化部との間は、無限に高い抵抗となる。しかし、
実際には、有限の抵抗値しか生じず、この値は、この考
察の範囲内では、１ｋΩと仮定される。以下の式 Ｚ＝（Ｚλ／４）２／ＺＬ により、１ｋΩ−負荷ＺＬが、λ／４長の５０Ωの線路
が、２．５Ωの波動インピーダンスに変換される（ポー
ト３）。しかし、スイッチが、急激に変化する温度の上
側で作動される場合、短絡の際には、０．１Ωの抵抗が
設定され、その結果、図５ｃの等価回路図によると、比
較的高い絶縁となる（ポート２）。
の間、並びに、ポート１とポート２（図７ｂのＳ２１）
の種々異なる絶縁は、以下の理由を有している：理論的
には、急激に変化する温度以下では、スラブ線路端と接
地金属化部との間は、無限に高い抵抗となる。しかし、
実際には、有限の抵抗値しか生じず、この値は、この考
察の範囲内では、１ｋΩと仮定される。以下の式 Ｚ＝（Ｚλ／４）２／ＺＬ により、１ｋΩ−負荷ＺＬが、λ／４長の５０Ωの線路
が、２．５Ωの波動インピーダンスに変換される（ポー
ト３）。しかし、スイッチが、急激に変化する温度の上
側で作動される場合、短絡の際には、０．１Ωの抵抗が
設定され、その結果、図５ｃの等価回路図によると、比
較的高い絶縁となる（ポート２）。
【００３８】それぞれの分路の減衰は、同様に種々異な
っている。つまり、急激に変化する温度以下では、無負
荷スラブ線路は、シミュレーションでは、接地に対する
１ｋΩの抵抗によって構成される（ポート２）。しか
し、ポート３では、急激に変化する温度の下側では、ス
ラブ線路の端で、接地に対して２５ｋΩの抵抗が達成さ
れる。これにより、入力側とポート３との間、乃至、入
力側とポート２との間での、図８の種々異なった伝送損
失が説明される。
っている。つまり、急激に変化する温度以下では、無負
荷スラブ線路は、シミュレーションでは、接地に対する
１ｋΩの抵抗によって構成される（ポート２）。しか
し、ポート３では、急激に変化する温度の下側では、ス
ラブ線路の端で、接地に対して２５ｋΩの抵抗が達成さ
れる。これにより、入力側とポート３との間、乃至、入
力側とポート２との間での、図８の種々異なった伝送損
失が説明される。
【００３９】交互切換スイッチの別の可能な実施例は、
図９に略示されている。この実施例は、図１ａ及び図３
ｂに示されている線路構造を有している。つまり、Ｔ型
分路の線路構造を有しており、その際、右側分路内で
は、制御層Ｓは、連続ＨＦ線路の一部分を形成し、左側
分路内では、制御層Ｓは、ＨＦ線路の所定の個所で、Ｈ
Ｆ線路と結合されており、接地に対するスイッチング可
能な短絡路を形成する。
図９に略示されている。この実施例は、図１ａ及び図３
ｂに示されている線路構造を有している。つまり、Ｔ型
分路の線路構造を有しており、その際、右側分路内で
は、制御層Ｓは、連続ＨＦ線路の一部分を形成し、左側
分路内では、制御層Ｓは、ＨＦ線路の所定の個所で、Ｈ
Ｆ線路と結合されており、接地に対するスイッチング可
能な短絡路を形成する。
【００４０】それぞれの分路の減衰は、同様に種々異な
っている。つまり、急激に変化する温度以下では、無負
荷スラブ線路は、シミュレーションでは、接地に対する
１ｋΩの抵抗によって実施される（ポート２）。しか
し、ポート３では、急激に変化する温度以上では、スラ
ブ線路の端で、接地に対する２５ｋΩの抵抗が達成され
る。これにより、入力側とポート３との間乃至入力側と
ポート２との間の、図８に示された種々異なる伝送損失
が説明される。
っている。つまり、急激に変化する温度以下では、無負
荷スラブ線路は、シミュレーションでは、接地に対する
１ｋΩの抵抗によって実施される（ポート２）。しか
し、ポート３では、急激に変化する温度以上では、スラ
ブ線路の端で、接地に対する２５ｋΩの抵抗が達成され
る。これにより、入力側とポート３との間乃至入力側と
ポート２との間の、図８に示された種々異なる伝送損失
が説明される。
【００４１】交互切換スイッチの別の可能な実施例は、
図９に示されている。この実施例は、図１ａ及び図３ｂ
に示された線路構造を有している。つまり、Ｔ型分路を
有しており、その際、右側分路内には、制御層Ｓは、連
続ＨＦ線路の一部分を有しており、左側分路内には、制
御層Ｓは、ＨＦ線路の所定位置で、ＨＦ線路と接続され
ており、接地に対するスイッチング可能な短絡路を形成
する。左側の分路のスラブ線路ＳＬは、λ／４又はλ／
４の奇数倍の全長を有している。右側の分路のスラブ線
路ＳＬは、λ／２又はλ／２の整数倍の全長を有してい
る。
図９に示されている。この実施例は、図１ａ及び図３ｂ
に示された線路構造を有している。つまり、Ｔ型分路を
有しており、その際、右側分路内には、制御層Ｓは、連
続ＨＦ線路の一部分を有しており、左側分路内には、制
御層Ｓは、ＨＦ線路の所定位置で、ＨＦ線路と接続され
ており、接地に対するスイッチング可能な短絡路を形成
する。左側の分路のスラブ線路ＳＬは、λ／４又はλ／
４の奇数倍の全長を有している。右側の分路のスラブ線
路ＳＬは、λ／２又はλ／２の整数倍の全長を有してい
る。
【００４２】両制御層Ｓの急激に変化する温度の下側で
は、スイッチの左側分路で、入力側に給電される電力が
減結合され、急激に変化する温度の上側では、右側分路
での電力が減結合される。
は、スイッチの左側分路で、入力側に給電される電力が
減結合され、急激に変化する温度の上側では、右側分路
での電力が減結合される。
【００４３】位相切換スイッチ 図６ａ、図６ｂ又は図９のＳＰＤＴスイッチを用いて、
単一位相切換スイッチを構成することができる。１実施
例が、図１０に示されている。両スイッチＳＰＤＴを用
いて、種々異なる長さの２つのＨＦ線路Ｌ１，Ｌ２の間
で切り換えることができる。
単一位相切換スイッチを構成することができる。１実施
例が、図１０に示されている。両スイッチＳＰＤＴを用
いて、種々異なる長さの２つのＨＦ線路Ｌ１，Ｌ２の間
で切り換えることができる。
【００４４】温度スイッチ 温度上昇の結果、導電度が急激に変化するので、制御層
Ｓは、簡単に（図１ａ又は図３ａと同様に）ＨＦ回路装
置内の温度スイッチとして使用することができる。
Ｓは、簡単に（図１ａ又は図３ａと同様に）ＨＦ回路装
置内の温度スイッチとして使用することができる。
【００４５】電力制限器 図３ａの装置構成は、層厚及び導体幅に関する幾何学的
形状を適切に選定すると、電力制限器乃至ヒューズ又は
過負荷保護装置として使用することができる。
形状を適切に選定すると、電力制限器乃至ヒューズ又は
過負荷保護装置として使用することができる。
【００４６】スイッチング可能なキャパシタンス 本発明の制御層の集積化により、任意の導体装置のキャ
パシタンスを変化することができる。図１１には、例と
して、インターディジタルコンデンサが略示されてお
り、その際、終端部分は、関与している両導体の一方
に、スイッチング可能な制御層Ｓによって形成される。
温度変化によって、インターディジタルコンデンサのキ
ャパシタンス値は、２つの値の間で切り換えることがで
きる。
パシタンスを変化することができる。図１１には、例と
して、インターディジタルコンデンサが略示されてお
り、その際、終端部分は、関与している両導体の一方
に、スイッチング可能な制御層Ｓによって形成される。
温度変化によって、インターディジタルコンデンサのキ
ャパシタンス値は、２つの値の間で切り換えることがで
きる。
【００４７】スイッチング可能なインダクタンス キャパシタンス同様、任意の線路構造のインダクタンス
も、本発明の制御層を用いて導体幅を変えることによっ
てスイッチングすることができる。例として、このため
に、図１２では、スパイラルコイルが図示されており、
その際、制御層Ｓは、ＨＦ線路に対して並列に設けられ
ている。
も、本発明の制御層を用いて導体幅を変えることによっ
てスイッチングすることができる。例として、このため
に、図１２では、スパイラルコイルが図示されており、
その際、制御層Ｓは、ＨＦ線路に対して並列に設けられ
ている。
【００４８】スイッチング可能な共振器 スイッチング可能な制御層Ｓの別の可能な用途は、ＨＦ
共振器、例えば、パッチ共振器（Ｐａｔｃｈｒｅｓｏｎ
ａｔｏｒ）（図１３ａ）、リング共振器（図１３ｂ）又
は線路共振器（図３ｃ）で使用することにある。パッチ
共振器は、パッチアンテナの基本要素として使用するこ
ともでき、パッチアンテナの面は、制御層によって変え
ることができ、その共振周波数は、そうすることによっ
て切り換えることができる。
共振器、例えば、パッチ共振器（Ｐａｔｃｈｒｅｓｏｎ
ａｔｏｒ）（図１３ａ）、リング共振器（図１３ｂ）又
は線路共振器（図３ｃ）で使用することにある。パッチ
共振器は、パッチアンテナの基本要素として使用するこ
ともでき、パッチアンテナの面は、制御層によって変え
ることができ、その共振周波数は、そうすることによっ
て切り換えることができる。
【００４９】フィルタ 図１ｂ、図３ｃ又は図１３ａに示されている構造の１つ
又は複数から構成された装置構成は、ＨＦフィルタの実
施のために使用することができる。
又は複数から構成された装置構成は、ＨＦフィルタの実
施のために使用することができる。
【００５０】
【発明の効果】本発明による能動高周波制御要素によ
り、一連の利点が得られる： ・公知の能動ＨＦ構成要素、例えば、ダイオード、トラ
ンジスタ、管の代わりに用いることができる。
り、一連の利点が得られる： ・公知の能動ＨＦ構成要素、例えば、ダイオード、トラ
ンジスタ、管の代わりに用いることができる。
【００５１】・簡単且つコスト上有利な技術で製造する
ことができる。
ことができる。
【００５２】・プレナ回路に対してコンパチブルであ
る。
る。
【図１】本発明のＨＦ制御要素の実施例を示す図
【図２】ストリップ線路の幅に依存する波動インピーダ
ンス変化及び位相変化を示す図
ンス変化及び位相変化を示す図
【図３】本発明のＨＦ制御要素の実施例を示す図
【図４】制御層の抵抗加熱部を有する本発明のＨＦ制御
要素の２つの実施例を示す図
要素の２つの実施例を示す図
【図５】本発明のＨＦ制御要素をＳＰＳＴスイッチに用
いた図
いた図
【図６】本発明のＨＦ制御要素をＳＰＤＴスイッチに用
いた図
いた図
【図７】図６のＳＰＤＴスイッチの分散パラメータを示
す図
す図
【図８】図６のＳＰＤＴスイッチの伝送損失を示す図
【図９】本発明のＨＦ制御要素をＳＰＤＴスイッチに用
いた図
いた図
【図１０】本発明のＨＦ制御要素を位相切換器に用いた
図
図
【図１１】本発明のＨＦ制御要素をスイッチング可能な
インターディジタルコンデンサに用いた図
インターディジタルコンデンサに用いた図
【図１２】本発明のＨＦ制御要素をスイッチング可能な
インダクタンスに用いた図
インダクタンスに用いた図
【図１３】本発明のＨＦ制御要素をスイッチング可能な
共振器に用いた図
共振器に用いた図
【図１４】本発明のＨＦ制御要素に適した幾つかの材料
の、相関温度に依存する導電度を示す図
の、相関温度に依存する導電度を示す図
Ｓ 制御層 ＧＴ スリット ＳＬ スタブ線路（スタブ） ＭＭ 接地金属化部 ＩＬ 内部導体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミヒャエル シュトッツ ドイツ連邦共和国 ロンゼー ネーゲレス ベルク 10 (72)発明者 ハルトムート ドフナー ドイツ連邦共和国 ハークナウ ハンス− ヤーコプ−シュトラーセ １ (72)発明者 ヴェルナー シェルバー ドイツ連邦共和国 ベルマティンゲン ウ ンテラー ヘーエンヴェーク 22
Claims (9)
- 【請求項１】 能動高周波（ＨＦ）制御要素において、 −高周波（ＨＦ）向き基板、並びに、該基板上に設けら
れた高周波（ＨＦ）線路装置と、 −前記基板上に設けられていて、導電度が温度変化によ
って制御可能であって、少なくとも１つの個所で、前記
高周波（ＨＦ）線路装置と結合されている制御層と、 −前記制御層の温度変化用手段とを有していることを特
徴とする能動高周波（ＨＦ）制御要素。 - 【請求項２】 制御層は、連続的な高周波（ＨＦ）線路
の一部分を形成するか、又は、当該連続的な高周波（Ｈ
Ｆ）線路に対して並列に接続されている請求項１記載の
能動高周波（ＨＦ）制御要素。 - 【請求項３】 制御層は、高周波（ＨＦ）スタブ線路の
無負荷端に設けられている請求項１記載の能動高周波
（ＨＦ）制御要素。 - 【請求項４】 制御層は、連続的な高周波（ＨＦ）線路
に沿った所定個所で当該高周波（ＨＦ）線路に結合され
ている請求項１記載の能動高周波（ＨＦ）制御要素。 - 【請求項５】 制御層は、接地に対して接続可能な短絡
部として構成されている請求項３又は４記載の能動高周
波（ＨＦ）制御要素。 - 【請求項６】 制御層の温度変化用手段は、制御層の抵
抗加熱用電流源又は電磁放射源を有する請求項１〜５ま
でのいずれか１記載の能動高周波（ＨＦ）制御要素。 - 【請求項７】 制御層の材料は、半導体／金属の相転位
部を有している請求項１〜６までのいずれか１記載の能
動高周波（ＨＦ）制御要素。 - 【請求項８】 制御層の材料は、ＶＯ２，Ｖ２Ｏ３，Ｎ
ｉＳ，ＮｂＯ２，ＦｅＳｉ３，ＬａＣｏＯ３，Ｌａ２Ｎ
ｉＯ３，Ｔｉ２Ｏ３，Ｔｉ４Ｏ７，Ｔｉ５Ｏ ９又はＦｅ
３Ｏ４である請求項１〜７までのいずれか１記載の能動
高周波（ＨＦ）制御要素。 - 【請求項９】 ＳＰＳＴ又はＳＰＤＴスイッチ、位相調
整部材、電力制限器、温度スイッチ、スイッチング可能
なキャパシタンス、スイッチング可能なインダクタン
ス、高周波（ＨＦ）フィルタ又はスイッチング可能な共
振器での請求項１〜８までのいずれか１記載の能動高周
波（ＨＦ）制御要素の使用。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1998133512 DE19833512A1 (de) | 1998-07-25 | 1998-07-25 | Aktives Hochfrequenzsteuerelement |
| DE19833512.1 | 1998-07-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000059101A true JP2000059101A (ja) | 2000-02-25 |
Family
ID=7875291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20924199A Pending JP2000059101A (ja) | 1998-07-25 | 1999-07-23 | 能動高周波制御要素及びその使用 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0977299A3 (ja) |
| JP (1) | JP2000059101A (ja) |
| DE (1) | DE19833512A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100349571B1 (ko) * | 2000-07-04 | 2002-08-24 | 안달 | 유전체의 접지면에 식각된 결함 구조를 갖는 공진기 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018126184A1 (en) * | 2016-12-29 | 2018-07-05 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Tunable electronic nanocomposites with phase change materials and controlled disorder |
| CN116053735B (zh) * | 2023-03-20 | 2024-03-08 | 电子科技大学 | 一种可调太赫兹SSPPs传输线 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6472601A (en) * | 1987-09-14 | 1989-03-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Stub tuner |
| US4906956A (en) * | 1987-10-05 | 1990-03-06 | Menlo Industries, Inc. | On-chip tuning for integrated circuit using heat responsive element |
| FR2628893B1 (fr) * | 1988-03-18 | 1990-03-23 | Thomson Csf | Interrupteur hyperfrequence |
| DE19619585C2 (de) * | 1996-05-15 | 1999-11-11 | Bosch Gmbh Robert | Schaltbarer planarer Hochfrequenzresonator und Filter |
-
1998
- 1998-07-25 DE DE1998133512 patent/DE19833512A1/de not_active Withdrawn
-
1999
- 1999-07-16 EP EP99113897A patent/EP0977299A3/de not_active Withdrawn
- 1999-07-23 JP JP20924199A patent/JP2000059101A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100349571B1 (ko) * | 2000-07-04 | 2002-08-24 | 안달 | 유전체의 접지면에 식각된 결함 구조를 갖는 공진기 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0977299A3 (de) | 2001-07-25 |
| EP0977299A2 (de) | 2000-02-02 |
| DE19833512A1 (de) | 2000-01-27 |
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