JP2000261201A - 非接触型高周波伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温且つ真空に保たれた容器内の超伝導フィ
ルタに電気的信号を伝達し、しかも熱伝導を遮断する高
周波伝達装置の開発。 【解決手段】 第１内部導体１１と、これと同軸線路を
形成する第１外部導体１２と、両導体間で第１内部導体
１１に共振可能に対向する第２内部導体２１と、この第
２内部導体２１と第１外部導体１２の間で第１外部導体
１２に共振可能に対向する第２外部導体２２と、を備え
た装置であり、第１内部導体と第１外部導体との一端が
誘電体３１により充填され、且つ他端が開放されてお
り、第２内部導体と第２外部導体との間も同様に構成さ
れてλ／４共振器を形成する。これを介して室温の気密
アダプタと低温の真空断熱容器４１内の超伝導フィルタ
４３とは電気的に接続され、熱的に遮断される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低温（７０Ｋ程度
の温度）で、しかも真空に保たれた容器内に存する超伝
導フィルタ回路に非接触的に接続する高周波伝達手段に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、無線通信機の高周波回路において
は、通常、電波信号をアンテナで受け、デュプレクサ回
路で送信・受信信号を分離した後、バンドパスフィルタ
で余分な周波数をカットした受信信号をアンプで増幅さ
せて信号処理している。また、近時、移動体通信系の基
地局等においては、微弱電波を受信可能とするため、そ
こに使用されるバンドパスフィルタを高性能フィルタ、
例えば超伝導フィルタ（High Tc(臨界温度) Supercondu
cting Filter： ＨＴＳフィルタと略記することがあ
る）に置き換える技術が検討されている。この場合、例
えば超伝導フィルタを真空断熱容器内に収納し、低温状
態を維持する必要があり、そのフィルタのインターフェ
ースに用いる同軸ケーブル等にも熱伝導を抑えることが
要求される。

【０００３】この場合、ＨＴＳフィルタ回路と真空断熱
容器外の回路とを電気的に接続する手段は、小さな冷却
能力で低温に保持するため、受信電力の損失が低くなけ
ればならない上に、熱の流入を防ぐため断熱性も良好
で、しかも輻射熱対策としても小型化が必要となる。

【０００４】ところで、このような条件において、電気
的に接続する手段は、非接触で高周波信号を伝えること
の可能な容量結合を使用することが先ず考えられる。も
っとも、この方法で低損失を図るには、容量結合値を大
きくする必要があり、結合する部分（対向面積）を拡げ
るか、又は結合間隙を狭めるかの選択が不可欠である。
しかるに、かような手法で非接触の高周波（容量結合
型）伝達装置を作成すると、以下のような不具合が生じ
てしまう。 （１）商業設備を想定すると、この高周波伝達装置は大
型化が避けられない。そうだとすると、輻射熱が大きく
なり、別にその対策が要る。 （２）容量結合値を大きくすると、結合間隙が狭くな
る。組付けの際、位置決めが困難となる。もしも接触す
ると大量の熱流入と大きな電気性能の変化が発生する。

【０００５】従来技術は、容量結合による高周波信号の
伝達において、一応の成果を得ていたのであるが、これ
は小規模の試験設備の場合であって、上述の少なくとも
２点の問題が存することが判明した。殊に、試験設備か
ら商業規模の設備に移行しようとするとき、設備規模に
起因する難しい課題が発生しそうである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】而して、小型で、組立
時に位置決めが容易である高周波信号伝達装置を開発す
ることが本発明の解決すべき課題である。

【０００７】基本的には、容量結合の原理を踏襲し、し
かも、線路を構成する部材製作の精密性や組付の際の精
度の問題から開放されることが必要であろう。本発明
は、このような従来の課題を解決することを発明の目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の発明者は、共振
状態にある高周波信号は非接触状態で信号伝達ができる
うえに、容量結合の場合に較べて、容量調整に配慮しな
くてよい点に着眼し、共振器の開発を鋭意検討したとこ
ろ、容量結合装置に形状が比較的類似している同軸共振
素子において実用性のある信号伝達手段を見出すことが
出来、本発明を完成した。

【０００９】上述の目的を達成するために、請求項１に
記載の発明は、第１内部導体と、これと共に同軸線路を
形成する第１外部導体と、両導体間で形成される空間に
填め込まれる、第２内部導体と、第２外部導体とからな
る二重円筒形状の共振器と、を備え、該第１内部導体と
該第１外部導体との一端が誘電体により充填され、他端
が開放面となり、該第２内部導体と該第２外部導体との
間も一端が誘電体により充填され、他端が開放面を形成
しており、しかも該共振器の筒長が使用する周波数の４
分の１波長を満足するような長さと成した非接触型の高
周波伝達装置である。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、前記第１
内部導体および前記第１外部導体が同軸ケーブルの一部
を構成し、これに前記第２内部導体および前記第２外部
導体からなる共振器が組み込まれ、そのいずれか一端を
所定の超伝導フィルタ回路に接続していることを特徴と
するものである。

【００１１】更に、請求項３に記載された発明は、第１
内部導体１１と、これと共に同軸線路を形成する第１外
部導体１２と、両導体間に形成される空間に填め込まれ
た二重円筒形状の第２内部導体２１と、第２外部導体２
２とからなり、第１内部導体１１と第１外部導体１２と
の一端が誘電体３１により封止され、且つ他端が開放さ
れており、第２内部導体２１と第２外部導体２２との間
は一端が誘電体３２により封止され、しかも他端が開放
されて空洞共振器を形成し、室温の真空断熱容器の気密
アダプタと低温の真空断熱容器内の超伝導フィルタ４３
とを電気的に接続し、しかも熱的に遮断されていること
を特徴とする超伝導フィルタシステムである。

【００１２】これら請求項１乃至３に開示された発明か
ら、前記第１内部導体および前記第１外部導体が同軸ケ
ーブルの一部を構成し、これに前記第２内部導体および
前記第２外部導体から形成されるλ／４共振器が組み込
まれ、そのいずれか一端を所定の超伝導フィルタ回路に
接続していると、該超伝導フィルタ回路への同軸線路を
介した熱伝導を遮断することができるという課題を完全
に解決でき、しかも伝達装置の各部材の製作や組立に熟
練を要することなく、容易に実施できる利点がある。

【００１３】そして、本発明装置を、例えば、移動体通
信系の基地局に設けられる超伝導フィルタシステムのイ
ンターフェースに適用することができる。

【００１４】

【作用】前述の第２内部導体及び第２外部導体から形成
される空洞共振器は、円筒形状の長さを、容量値に無関
係に、使用する周波数の４分の１に設定するだけでよ
く、この非接触型高周波伝達装置は１／４波長で低損失
となる、両端開放の共振を利用している。従って、結合
部分を拡げる必要性や結合間隙を狭める必要性もなく、
容量結合器固有の要件からの制約を受けない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明に係る高周波信号伝達
装置を構成する同軸共振器の一実施形態を示す図であ
る。

【００１６】図１において、１１は軸線方向に第１線路
を形成する第１内部導体であり、１２は第１内部導体１
１と共に同軸２線の線路（同軸線路）を形成する円筒状
の第１外部導体である。これら第１内部導体１１と第１
外部導体１２との空間には、第２内部導体２１と第２外
部導体２２からなる一方の端部が開放された二重円筒状
の共振器が形成され、前記空間に第１外部導体内面に接
触しないように填め込まれている。また、第２内部導体
２１は第１内部導体１１に対し非接触状態に離間して、
該第１内部導体１１を覆い込む。

【００１７】そして、第２内部導体２１及び第２外部導
体２２で形成される円筒の長さが、使用する周波数の４
分の１となるように調整し、λ／４共振素子とする。こ
の場合第２内部導体や第２外部導体とから形成される容
量値に捕らわれる必要はない。共振は第２の二重円筒の
長さによって決まり、共振が生じるとき、高周波信号は
低損失に伝達される。

【００１８】本発明の高周波伝達装置は、例えば図２に
開示した超伝導フィルタシステムに利用できる。

【００１９】図２において、第１内部導体１１及び第１
外部導体１２は、所定の超伝導フィルタ回路におけるイ
ンターフェース４４の一部になっており、例えば真空断
熱容器の気密アダプタへ接続される。第２内部導体２１
及び第２外部導体２２は、所定の特性インピーダンスと
なるよう径寸が設定されており、同じくインターフェー
ス４４の一部になっている。そして、所定の超伝導フィ
ルタ回路を形成するマイクロストリップ線路（詳細は図
示していない）との間に介在し、例えばストリップ線路
変換器に接続されている。また、これらはすべて真空断
熱容器４１内に設けられており、超伝導フィルタ４３に
は空気等の対流による伝熱や導体を介した熱伝導も全く
ない状態となっている。本発明の高周波伝達装置は、気
密アダプタと超伝導フィルタとを逆向きに接続した場合
でも、電気的、熱的の性能に差はなく、本発明の高周波
伝達装置を超伝導フィルタのインターフェース４４の両
端に配置すれば、真空断熱容器からの熱伝導は完全に遮
断できる。

【００２０】図２によれば、アンテナより受信した不要
な高出力信号を超伝導フィルタへ送る前に減衰させるフ
ィルタをインターフェース４４の一部に置き換えること
で損失要因である特定周波数減衰フィルタを省くことが
できる。さらに、第１内部導体１１および第１外部導体
１２が同軸ケーブルの一部を構成し、これに第２内部導
体２１および第２外部導体２２が組み込まれ、そのいず
れか一端を所定の超伝導フィルタ回路に接続するので、
超伝導フィルタ回路に対する熱の伝導を確実に遮断する
ことができ、フィルタ特性の向上を図ることができる。

【００２１】

【実施例】図１の伝達装置において、第１，第２の外部
導体及び第１，第２の内部導体はそれぞれ容量結合をし
ている。そのとき、第２内部及び外部導体（共振器）の
筒長は図１の矢印の通りであるが、共振周波数２ＧＨｚ
に合わせるようにこの筒長を３７．５ｍｍに設定し、１
ＧＨｚから３ＧＨｚまでの周波数において通過特性を測
定したところ、図３に示したような信号伝達特性を得
た。グラフから設定した２ＧＨｚ帯で減衰量が少なくな
り、そこから外れると減衰量が大きくなり不要な高出力
信号を減衰できるので、本発明の高周波伝達装置が支障
なく使用できることが判明した。

【００２２】なお、本実施形態においては、高周波伝達
装置を超伝導フィルタシステムのインターフェースに適
用したものであったが、本発明はこれに限らず、同軸線
路を用いて高周波信号を伝送するような場合に広く適用
することができ、使用温度範囲が低温域に制限されるも
のでないことはいうまでもない。また、容量結合部が非
接触であることから、第１内部導体１１および第１外部
導体１２が第２内部導体２１および第２外部導体２２に
対して相対回転するような場合にも用いることができ
る。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、これら請求項１乃至３
に開示された発明から、前記第１内部導体および前記第
１外部導体が同軸ケーブルの一部を構成し、これに前記
第２内部導体および前記第２外部導体から形成されるλ
／４共振器が組み込まれ、そのいずれか一端を所定の超
伝導フィルタ回路に接続していると、該超伝導フィルタ
回路への同軸線路を介した熱伝導を遮断することができ
ると言う課題を完全に解決でき、しかも伝達装置の各部
材の製作や組立に熟練を要することなく、容易に実施で
きる利点がある。

【００２４】また、第１内部導体および第１外部導体が
同軸ケーブルの一部を構成し、これに第２内部導体およ
び第２外部導体を組み込み、そのいずれか一端を所定の
超伝導フィルタ回路に接続する変換器に接続されるよう
にすれば、共振によって超伝導フィルタ回路に対する熱
伝導を確実に遮断することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高周波伝達装置を説明するための概略
図である。

【図２】本発明の高周波伝達装置を含む超伝導フィルタ
を使用したシステムのを説明するための概略図である。

【図３】本発明の高周波伝達装置が２ＧＨｚ帯の信号伝
達特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１１ 第１内部導体 １２ 第１外部導体 ２１ 第２内部導体 ２２ 第２外部導体 ３１ 誘電体 ３２ 誘電体 ４１ 真空断熱容器 ４３ 超伝導フィルタ ４４ インターフェース

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１内部導体と、これと共に同軸線路を形
   成する第１外部導体と、両導体間で第１内部導体に容量
   結合可能に対向する第２内部導体と、この第２内部導体
   と第１外部導体の間で第１外部導体に容量結合可能に対
   向する第２外部導体と、を備え、第１内部導体と第１外
   部導体との一端が誘電体により充填され、他端が開放面
   となり、第２内部導体と第２外部導体との間も一端が誘
   電体により充填され、他端が開放面を形成して、第２内
   部導体と第２外部導体との筒長が使用する周波数の４分
   の１波長（波長：λ）を満足するようにλ／４共振器を
   構成することからなる非接触型高周波伝達装置。
2. 【請求項２】前記第１内部導体および前記第１外部導体
   が同軸ケーブルの一部を構成し、 これに前記第２内部導体および前記第２外部導体が組み
   込まれ、そのいずれか一端を所定の超伝導フィルタ回路
   に接続してなる非接触型高周波伝達装置。
3. 【請求項３】第１内部導体と、これと共に同軸線路を形
   成する第１外部導体と、両導体間で形成される空間に填
   め込まれて共振可能に対向する第２内部導体と第２外部
   導体とからなる二重円筒形の共振器と、を備えた装置で
   あり、 該第１内部導体と該第１外部導体との一端が誘電体によ
   り充填され、且つ他端が開放されており、該第２内部導
   体と該第２外部導体との間も一端が誘電体により充填さ
   れ、しかも他端が開放されて所定の筒長を有するλ／４
   共振器を形成し、 室温の真空断熱容器の気密アダプタと低温の真空断熱容
   器内の超伝導フィルタ４３を電気的に接続し、しかも熱
   的に遮断されていることを特徴とする超伝導フィルタシ
   ステム。