JP2003332812A - 共振器、フィルタ、デュプレクサ、複合フィルタ装置、送受信装置、および通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 共振器の温度が変動しても、共振器の共振周
波数を略一定に保てるようにした共振器およびその利用
装置を構成する。 【解決手段】 たとえば誘電体基板１の下面に接地電極
３を形成し、上面に共振電極２を形成してマイクロスト
リップ共振器を構成する場合、共振電極２の端部付近
を、その端部へ向かうほど膜厚が薄くなるテーパ形状と
する。これにより、表面リアクタンスの変化による共振
周波数の変化を、電極の実効寸法の変化による共振周波
数の変化で相殺し、温度変化に関わらず共振周波数を略
一定とする。これにより、温度変化に対する共振周波数
の安定性を増す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、通信機器の高周
波回路等に用いられる共振器、フィルタ、デュプレク
サ、複合フィルタ装置、送受信装置およびこれらを用い
た通信装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波帯で使用される共振器とし
て、誘電体に電極を形成してなる誘電体共振器が用いら
れている。たとえばマイクロストリップ共振器や誘電体
同軸共振器等である。通信装置の高性能化に伴い、これ
らの共振器においては低損失化が重要な課題となってい
る。導体損失の少ない誘電体共振器としては、電極に超
伝導体を用いたものがある。このような共振器では、低
損失特性を維持するために、電極を超伝導体の臨界温度
より常に低く保つ必要がある。そのため、共振器および
それを備えた通信装置等を断熱ケース内に収納するとと
もに、冷却機で常に冷却し続けることになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように電
極に超伝導体を用いた共振器においては、超伝導体の臨
界温度以下の温度であっても、共振器の電気的特性に温
度依存性があった。すなわち超伝導体の電極は、その高
周波表面リアクタンスが、温度の低下に伴い減少する特
性を持っている。したがって、そのような超伝導体によ
る電極を形成した共振器は、温度低下に伴って電極のリ
アクタンス成分が減少して共振周波数が高くなる。も
し、上記冷却機の冷却能力が変動したり、外気温が変動
すると、共振器の共振周波数が変化してしまう。

【０００４】そのため、安定した電気的特性を得るため
には、共振器の温度を一定に保つための手だてが必要と
なる。例えば、断熱効果の高い大型の断熱ケースを用い
たり、断熱ケース内の温度を測定してフィードバック制
御により冷却機を高精度に制御したりする必要が生じ
る。いずれにしても全体に非常に大掛かりなものとなら
ざるを得なかった。

【０００５】そこで、この発明は、共振器の温度が多少
変動しても、共振器の共振周波数を略一定に保てるよう
にした共振器およびその利用装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の共振器は、誘
電体と該誘電体に形成した電極とからなり、電極の寸法
によって共振周波数が定まる共振器において、電極の端
部付近を、該電極の膜厚が該電極の端部へ向かう程薄く
なるテーパ形状にしたことを特徴としている。

【０００７】また、そのテーパ形状は、電極への電磁界
侵入長により定まる電極の実効寸法の変化による共振周
波数の変化が、電極の表面リアクタンスの変化による共
振周波数の変化を相殺するようにして、温度変化に関わ
らず共振周波数が略一定となるようにしたことを特徴と
している。

【０００８】電極の電磁界侵入長（ロンドン長）は温度
依存性を持ち、高温になるほど電磁界侵入長が長く（深
く）なる。電極は、その端部付近が端部へ向かうほど薄
くなるテーパ形状であるため、電極の実効寸法が高温に
なるほど短くなる。一方、超伝導体による電極は、その
表面リアクタンスが温度上昇に伴って増大する。この関
係を利用して、表面リアクタンスの変化による共振周波
数の変化を、電極の実効寸法の変化による共振周波数の
変化で相殺し、温度変化に関わらず共振周波数を略一定
とする。

【０００９】また、この発明の共振器は、前記電磁界侵
入長により定まる、使用温度範囲での電極の最小実効寸
法と最大実効寸法との比が、電極をテーパ形状にしない
ときの使用温度範囲での共振器の最高共振周波数と最低
共振周波数との比に略等しくなるように、前記テーパ形
状を定めたことを特徴としている。この電極の形状によ
って、使用温度範囲に亘って共振器の共振周波数を略一
定に保つ。

【００１０】また、この発明の共振器は、前記電極を超
伝導体膜と金属膜とを積層した複合電極とし、超伝導体
膜と金属膜の両方またはいずれか一方を前記テーパ形状
にしたことを特徴としている。このように超伝導体膜と
金属膜とを積層した複合電極によって、超伝導体膜の臨
界温度以上での共振器としての動作を可能とする。

【００１１】また、この発明の共振器は、前記複合電極
の超伝導体膜が主たる導体部として作用する、臨界温度
より低い低温動作時での共振周波数と、複合電極の金属
膜が主たる導体部として作用する、臨界温度以上の高温
動作時での共振周波数とが略等しくなるように、金属膜
と超伝導体膜のそれぞれの寸法を定めたことを特徴とし
ている。これにより臨界温度を挟む温度変化での共振周
波数変化を小さく抑える。

【００１２】この発明のフィルタおよびデュプレクサ
は、上記構成の共振器を複数組備えるとともに、所定の
共振器に結合する複数の入出力手段を設けたことを特徴
としている。

【００１３】また、この発明の複合フィルタ装置は、前
記フィルタまたはデュプレクサを複数組備えて構成した
ことを特徴としている。

【００１４】この発明の送受信装置は、前記フィルタ、
デュプレクサまたは複合フィルタ装置と、それらの入力
部または出力部に接続した増幅器と、それらを臨界温度
より低く冷却する冷却機とを備えたことを特徴としてい
る。ここで、「送受信装置」とは、送受両方の機能を備
えたものに限らず、送信だけを行う送信装置や、受信だ
けを行う受信装置をも含む。

【００１５】この発明の通信装置は、前記フィルタ、デ
ュプレクサ、複合フィルタ装置または送受信装置を備え
て構成したことを特徴としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】第１の実施形態に係るマイクロス
トリップ共振器の構成を、図１〜図４を参照して説明す
る。

【００１７】図１の（Ａ）はマイクロストリップ共振器
の上面図、（Ｂ）はその共振電極の長辺方向の断面図、
（Ｃ）はその共振電極の短辺方向の断面図である。図１
において、１は誘電体基板、２は共振電極、３は接地電
極である。（Ｄ）は共振電極２の長辺方向の断面図であ
る。但し、この共振電極２の端部の形状を明確に示すた
めに、長辺方向よりも厚み方向を拡大して（誇張して）
表している。

【００１８】誘電体基板１は所定誘電率の誘電体セラミ
ックからなる。共振電極２および接地電極３は共に超伝
導体膜からなる。共振電極２の両端は開放しているの
で、この共振電極２の長辺方向の長さが半波長またはそ
の整数倍波長で共振するマイクロストリップ共振器とし
て作用する。

【００１９】誘電体基板１としては、ＭｇＯ，Ａｌ₂ Ｏ
₃ ，ＬａＡｌＯ₃ ，Ｂａ（Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ₃ ，Ｂａ（Ｓ
ｎ，Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ₃ ，Ｂａ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ₃ ，Ｂａ
（Ｚｎ，Ｎｂ）Ｏ₃ などの誘電体セラミック材料を板状
に成形し焼成したものを用いる。

【００２０】共振電極２および接地電極３の超伝導体膜
は、Ｙ₁ Ｂａ₂ Ｃｕ₃ Ｏ_x ，（Ｂｉ，Ｐｂ）₂ Ｓｒ₂ Ｃ
ａ₂ Ｃｕ₃ Ｏ_x ，Ｂｉ₂ Ｓｒ₂ Ｃａ₁ Ｃｕ₂ Ｏ_x などの
Ｃｕを含む酸化物超伝導体を成膜したものである。この
ようなＣｕを含む酸化物超伝導体は、その臨界温度が約
１００Ｋであり、超伝導体材料の中では比較的臨界温度
が高い。そのため、たとえばスターリング冷凍機、ＧＭ
冷凍機、パルス管冷凍機、ペルチエ素子等の所定の性能
を有する冷却機を用いて、比較的容易に超伝導状態にす
ることができる。

【００２１】共振電極２は、その長辺方向の両端部付近
が端部へ向かうほど膜厚が薄くなるテーパ形状にしてい
る。図１の（Ｄ）において、Ｄａ，Ｄｂは電磁界侵入長
（ロンドン長）、Ｌａ，Ｌｂは、電磁界侵入長Ｄａ，Ｄ
ｂのときの共振電極２の実効寸法を表している。電磁界
侵入長Ｄ（Ｄａ〜Ｄｂ）は、共振器の温度（共振電極２
の温度）に応じて定まり、この電磁界侵入長Ｄと共振電
極２のテーパ部分の形状とによって共振電極２の実効寸
法Ｌ（Ｌａ〜Ｌｂ）が定まる。すなわち、電磁界侵入長
がＤａの時、共振電極２の厚みがＤａより薄い部分は電
極として作用しないため、共振電極２の実効寸法はＬａ
となる。同様に電磁界侵入長がＤｂの時の実効寸法はＬ
ｂとなる。一方、共振器の温度（共振電極２の温度）に
応じて共振電極２の表面リアクタンスが変化する。

【００２２】ここで、共振器の最低使用温度をＴａ、最
高使用温度をＴｂとし、共振電極２の端部にテーパをつ
けない場合の温度Ｔａにおける共振器の共振周波数をｆ
ａ、温度Ｔｂにおける共振周波数をｆｂとする。この共
振周波数変化は、共振電極２の表面リアクタンスの変化
だけに起因する変化である。また、温度Ｔａでの共振電
極２の電磁界侵入長と実効寸法をＤａ，Ｌａ、温度Ｔｂ
での共振電極２の電磁界侵入長と実効寸法をＤｂ，Ｌｂ
とする。このとき、 Ｌａ／Ｌｂ＝ｆａ／ｆｂ …（１） の関係となるように、共振電極２の両端部のテーパ形状
を定める。

【００２３】このように、（１）式を満たすＬａ，Ｌｂ
の値を定め、図１の（Ｄ）に示す断面における共振電極
２のテーパ部分を、Ｄａ，Ｌａで定まる点と、Ｄｂ，Ｌ
ｂで定まる点とを直線で結ぶ断面形状とする。

【００２４】このことにより、温度変化にともなう共振
電極２の実効寸法の変化による共振周波数の変化が、温
度変化にともなう表面リアクタンスの変化による共振周
波数の変化を相殺することになり、結局、使用温度範囲
内で温度変化があっても共振器の共振周波数は略一定と
なる。

【００２５】なお、上述の例では、最低使用温度と最高
使用温度の２点だけから、上記テーパ部分の形状を共振
電極２の端部に近づくほど、膜厚の断面形状が直線的に
薄くなるように設計したが、複数の異なった温度につい
て、電磁界侵入長と表面リアクタンスとにより定まる共
振周波数が略一定になるように、テーパ部分の断面形状
を曲線状に設計してもよい。また、温度と共振周波数と
の関係を実測し、温度変化に関わらずに共振周波数が略
一定となるように、共振電極２の端部付近のテーパ形状
を実験的に求めてもよい。

【００２６】図２はこの共振器の共振周波数温度特性を
示している。ここでＡは図１に示した共振器の特性、Ｂ
は図１に示した共振器において共振電極２の端部をテー
パ形状にしない場合の特性である。

【００２７】このように、共振電極２の端部を所定のテ
ーパ形状にしたことにより、約９２Ｋ以下で共振周波数
は略一定となる。したがって、この範囲で温度変化が生
じても安定した共振周波数特性の下で共振器を用いるこ
とができる。

【００２８】図３および図４は上記共振電極２の形成方
法を示す図である。図３に示す例では、誘電体基板１の
表面から所定距離だけ離れた位置に共振電極２のパター
ンとは逆の（ネガパターンの）開口を設けたマスク１０
を配置し、その状態でスパッタリング法または真空蒸着
法によって超伝導体材料を誘電体基板１の表面に成膜す
る。この時、マスク１０の影部分に超伝導体材料の分子
（原子）が回り込むため、共振電極２の端部がテーパ形
状となる。このテーパ形状は、成膜条件と誘電体基板１
とマスク１０との間隔によって定めればよい。

【００２９】図４に示す例では、まず誘電体基板１の上
面全面に超伝導体膜２′を成膜し、その表面にレジスト
９を被膜形成する。このレジスト９は超伝導体膜２′と
同程度のミリングレートを持つ材料からなり、その端部
をテーパ形状にしておく。その状態でイオンミリングす
る。このことによって超伝導体膜２′およびレジスト９
をミリングし、超伝導体膜２′の厚み分だけミリングし
た状態で、（Ｂ）に示すように、端部がテーパ形状を有
する共振電極２を形成する。すなわちレジスト９のパタ
ーンを転写したような超伝導体膜による共振電極２を形
成する。

【００３０】次に、第２の実施形態に係るマイクロスト
リップ共振器の斜視図を図５に示す。図１に示した例で
は、共振電極２の端部を、その膜厚が直線的に次第に薄
くなるテーパ形状としたが、これを図５のように段階的
に膜厚が薄くなるようにして、全体としてテーパ形状に
なるようにしてもよい。この構造によれば、温度変化に
応じて共振周波数は段階的に変化するが、その変化幅は
小さくできるので、臨界温度以下での広い温度範囲につ
いてみれば、共振器の共振周波数の変動を所定の周波数
幅に収めることができる。

【００３１】次に、第３の実施形態に係るマイクロスト
リップ共振器の構成を図６に示す。ここで（Ａ）はマイ
クロストリップ共振器の上面図、（Ｂ）はその共振電極
の長辺方向の断面図、（Ｃ）はその共振電極の短辺方向
の断面図である。共振電極２は、超伝導体膜２１を下地
とし、その上に金属膜２２を積層した複合電極としてい
る。同様に接地電極３も、超伝導体膜３１を下地とし、
その上に金属膜３２を積層した複合電極としている。金
属膜２２，３２としては、Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｐｔなど
を用いる。超伝導体膜２１，３１としては第１・第２の
実施形態で示したものと同様の材料を用いる。このよう
に電極を超伝導体膜と金属膜による複合電極としたこと
により、臨界温度より低い低温動作時には超伝導体膜２
１，３１が主たる導体部として作用し、臨界温度以上の
高温動作時には金属膜２２，３２が主たる導体部として
作用する。すなわち臨界温度以上では、電極部分での導
体損失が増大するものの、共振器として作用する。

【００３２】また、共振電極２の金属膜２２の長辺方向
寸法は、超伝導体膜２１の長辺方向寸法より短い所定寸
法にしている。このことにより、超伝導体膜２１が超伝
導状態から非超伝導状態（常伝導状態）へ遷移した際
に、超伝導体膜２１の表面リアクタンスの変化により共
振周波数が低下する温度範囲で、金属膜２２を主たる導
体部として作用させることにより、共振周波数の低下を
補償する。すなわち臨界温度の前後での共振周波数の変
化を抑える。しかも、金属膜２２についても、その端部
付近の膜厚を、端部へ向かうほど薄くなるテーパ形状と
している。このことにより、温度変化による共振電極２
の実効寸法を、金属膜２２に対する電磁界侵入長の温度
依存性により変化させて、共振周波数の安定性を高めて
いる。

【００３３】図６に示した例では、超伝導体膜２１と金
属膜２２の両方について、端部付近の膜厚をテーパ形状
としたが、超伝導体膜２１のみについて、または金属膜
２２のみについて、端部付近の膜厚をテーパ形状として
もよい。

【００３４】なお、第１〜第３の実施形態では、共振電
極２の両端部をテーパ形状にしたが、温度変化にともな
う共振電極２の表面リアクタンスの変化による共振周波
数の変化を、温度変化にともなう内導体の実効寸法の変
化による共振周波数の変化で相殺するようにテーパ形状
を定めれば、共振電極２の一方の端部のみをテーパ形状
にしてもよい。

【００３５】次に、第４の実施形態に係る誘電体同軸共
振器の構成を図７に示す。図７の（Ａ）は誘電体同軸共
振器の貫通孔の軸方向に垂直な平面で切った断面図、
（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ部分の断面図である。図
７において１１は誘電体ブロック、１２は貫通孔の内面
に形成した内導体、１３は誘電体ブロック１１の四側面
に形成した外導体である。内導体１２の両端部付近は、
（Ｂ）に現れているように、その膜厚が端部へ向かうほ
ど薄くなるテーパ形状としている。これにより、第１〜
第３の実施形態で示したマイクロストリップ共振器の場
合と同様に、温度に応じて電磁界侵入長が変化し、電磁
界侵入長により内導体１２の実効寸法は変化する。その
変化が温度変化による内導体１２の表面リアクタンスの
変化が共振周波数に与える影響を打ち消すことになり、
結果的に温度変化に対する共振周波数の安定性が増す。

【００３６】図７に示した例では、内導体１２の両端部
をテーパ形状にしたが、温度変化にともなう内導体１２
の表面リアクタンスの変化による共振周波数の変化を、
温度変化にともなう内導体の実効寸法の変化による共振
周波数の変化を相殺するようにテーパ形状を定めれば、
内導体１２の一方の端部のみをテーパ形状にしてもよ
い。

【００３７】なお、図７に示した例では両端を開放し
て、半波長またはその整数倍の波長で共振するようにし
たが、誘電体ブロック１１の一方の端面に内導体１２の
端部が導通する外導体を設けることによって、１／４波
長またはその奇数倍の波長で共振するようにしてもよ
い。

【００３８】次に、第５の実施形態に係るマイクロスト
リップフィルタの平面図を図８に示す。図８において１
は誘電体基板であり、その上面に４つの共振電極２ａ〜
２ｄおよび２つの入出力電極４ａ，４ｄを形成してい
る。誘電体基板１の下面には略全面に接地電極を形成し
ている。各共振電極２ａ〜２ｄの端部付近は、図１に示
した共振電極２と同様に、それらの膜厚が端部へ向かう
ほど薄くなるテーパ形状としている。このことにより、
各共振電極の温度変化に対する共振周波数の安定性が増
し、通過帯域の中心周波数が安定化する。

【００３９】なお、各共振電極２ａ〜２ｄのそれぞれの
端部付近を、図５に示したように階段状にしてもよい。
また、図６に示したように超伝導体膜と金属膜とを積層
した複合電極としてもよい。

【００４０】また、本実施形態では、二つの入出力電極
を備えたフィルタを示したが、二つの入出力電極と一つ
の共用電極を備えたマイクロストリップデュプレクサを
構成することもできる。

【００４１】次に、第６の実施形態に係る誘電体ブロッ
クを用いたフィルタの構成を図９に示す。図９におい
て、１１は全体に略直方体形状の誘電体ブロック、１５
ａ〜１５ｈは誘電体ブロック１１に設けた内導体形成
孔、１６は隣接する内導体形成孔の間に設けた所定深さ
の結合用孔である。誘電体ブロック１１の四側面には外
導体１３を形成している。内導体形成孔１５ａ〜１５ｈ
の内面には内導体を形成している。また、誘電体ブロッ
ク１１の外面には入出力電極１４ａ，１４ｈを形成して
いる。入出力電極１４ａ，１４ｈは内導体形成孔１５
ａ，１５ｈによる２つの共振器にそれぞれ容量性結合す
る。なお、図における上面が実装基板に対する実装面で
ある。このようにして、８つの共振器を順次結合させて
なる帯域通過特性を有するフィルタを構成している。

【００４２】このような構造のフィルタにおいて、内導
体形成孔の内面に、図７に示した内導体１２と同様に、
その端部付近を、端部へ向かうほど膜厚が薄くなるテー
パ形状としている。これにより、各段の共振器の温度変
化に対する共振周波数の安定性を高め、フィルタの帯域
通過特性を安定化している。

【００４３】なお、本実施形態では、各共振器部分が１
／２波長共振器を構成するようにしたが、内導体形成孔
の一端が短絡端である１／４波長共振器を構成してもよ
い。また、１／４波長共振器を構成するとともに、内導
体形成孔の開放端となる面に、隣接共振器間を結合させ
るための電極を形成してもよい。

【００４４】また、複数の入出力電極と共用電極とを誘
電体ブロックの外面に形成した、デュプレクサや、トリ
プレクサ等の複合フィルタ装置についても、同様の電極
構成を適用することができ、同様の効果を得ることがで
きる。

【００４５】次に、第７の実施形態に係る低温受信装置
について、図１０を参照して説明する。図１０は低温受
信装置の概要図である。図１０において、９０はフィル
タ、９１はＬＮＡ（低雑音増幅器）、９２は断熱高周波
ケーブル、９３は冷却装置、９４は冷却ステージ、９５
は真空断熱ケース、９６ａ，９６ｂはハーメチックコネ
クタである。

【００４６】フィルタ９０とＬＮＡ９１とを、互いに断
熱高周波ケーブル９２により接続した状態で、冷却ステ
ージ９４上に設置している。冷却装置９３は冷却ステー
ジ９４に接続し、冷却ステージ９４を所定の温度に冷却
する。これら、フィルタ９０、ＬＮＡ９１、冷却ステー
ジ９４を、真空断熱ケース９５内に設置し、フィルタ９
０、ＬＮＡ９１を常時、一定の低温に制御している。

【００４７】また、フィルタ９０はハーメチックコネク
タ９６ａに、ＬＮＡ９１はハーメチックコネクタ９６ｂ
に、それぞれ断熱高周波ケーブル９２で接続し、これら
ハーメチックコネクタ９６ａ，９６ｂを介して、外部回
路に接続している。

【００４８】ハーメチックコネクタ９６ａを介して外部
回路から受信した信号は、断熱高周波ケーブル９２を介
し、フィルタ９０に伝送される。フィルタ９０では、必
要な周波数帯の信号のみを通過し、その信号を断熱高周
波ケーブル９２を介し、ＬＮＡ９１に伝送する。ＬＡＮ
９１では、伝送された信号を増幅し、断熱高周波ケーブ
ル９２とハーメチックコネクタ９６ｂを介して、次段の
外部回路に出力する。

【００４９】冷却装置９３により、フィルタ９０を超伝
導体の臨界温度より低くすることにより、フィルタ９０
の電極が超伝導体膜になるため、導体損失を低減するこ
とができ、優れた通信特性を備える受信装置を構成する
ことができる。

【００５０】図１０に示したフィルタ９０には、前述の
実施形態に示したフィルタを用いることができる。外気
温が変動したり、冷却装置９３の冷却能力が変動したり
して、真空断熱ケース９５内の温度が変動すると、フィ
ルタ９０の温度も変動する。しかし、このような温度変
化が生じても、前述した作用によって、フィルタの周波
数特性が略一定に保たれる。

【００５１】なお、低温送信装置についても、フィルタ
と増幅器の組合せで構成されているので、前述の低温受
信装置と同様の構造で構成することができる。送信機能
と受信機能の両方を含む送受信装置についても同様であ
る。

【００５２】なお、本実施形態では、フィルタの出力部
に増幅器を接続したものを示したが、逆に、フィルタの
入力部に増幅器を接続したものにも同様に適用できる。

【００５３】次に、第８の実施形態に係る通信装置につ
いて、図１１を参照して説明する。図１１は通信装置の
ブロック図である。図１１において、ＡＮＴは送受信ア
ンテナ、ＤＰＸはデュプレクサ、ＢＰＦａ、ＢＰＦｂは
それぞれ帯域通過フィルタ、ＡＭＰａ、ＡＭＰｂはそれ
ぞれ増幅回路、ＭＩＸａ、ＭＩＸｂはそれぞれミキサ、
ＯＳＣはオシレータ、ＳＹＮはシンセサイザ、ＩＦは中
間周波信号である。ＭＩＸａはＳＹＮから出力される周
波数信号をＩＦ信号で変調し、ＢＰＦａで送信周波数の
帯域のみを通過させ、ＡＭＰａはこれを電力増幅し、Ｄ
ＰＸを介しＡＮＴより送信する。ＡＭＰｂはＤＰＸから
出力される信号を電力増幅し、ＢＰＦｂで受信周波数帯
域のみを通過させる。ＭＩＸｂはＳＹＮより出力される
周波数信号とＢＰＦｂから出力される受信信号とをミキ
シングして中間周波信号ＩＦを出力する。

【００５４】図１１に示したデュプレクサＤＰＸには、
前述の実施形態に示した構造のデュプレクサ、およびフ
ィルタを用いることができる。また、フィルタＢＰＦ
ａ，ＢＰＦｂにも、前述の実施形態に示した構造のフィ
ルタを用いることができる。また、ＢＰＦａ＋ＡＭＰ
ａ、およびＡＭＰｂ＋ＢＰＦｂの組合せには、前述の実
施形態に示した構造の低温送信装置および低温受信装置
を用いることができる。このようにして、優れた通信特
性を有する通信装置を構成することができる。

【００５５】

【発明の効果】この発明によれば、温度変化にともなう
実効寸法の変化による共振周波数の変化が、温度変化に
ともなう表面リアクタンスの変化による共振周波数の変
化を相殺することになり、共振器自体の特性として温度
変化に対する共振器の共振周波数を安定化することがで
きる。そのため、断熱効果の高い大型の断熱ケースを用
いたり、断熱ケース内の温度を測定してフィードバック
制御により冷却機を高精度に制御したりする必要が無
く、全体に小型化・低コスト化を図ることができる。

【００５６】また、この発明によれば、電極の電磁界侵
入長により定まる、使用温度範囲での電極の最小実効寸
法と最大実効寸法との比が、電極をテーパ形状にしない
ときの使用温度範囲での共振器の最高共振周波数と最低
共振周波数との比に略等しくなるように、電極端部のテ
ーパ形状を定めたことにより、単純な構造の電極を形成
するだけで、使用温度範囲に亘って共振器の共振周波数
を略一定に保つことができる。

【００５７】また、この発明によれば、電極を超伝導体
膜と金属膜とを積層した複合電極とし、超伝導体膜と金
属膜の両方またはいずれか一方をテーパ形状にしたこと
により、超伝導体膜の臨界温度以上での共振器としての
動作が可能となる。

【００５８】また、この発明によれば、複合電極の超伝
導体膜が主たる導体部として作用する、臨界温度より低
い低温動作時での共振周波数と、複合電極の金属膜が主
たる導体部として作用する、臨界温度以上の高温動作時
での共振周波数とが略等しくなるように、金属膜と超伝
導体膜のそれぞれの寸法を定めたことにより、臨界温度
を挟む温度変化での共振周波数変化が小さく抑えられ
る。

【００５９】また、この発明によれば、前記共振器を複
数組配置するとともに、所定の共振器に結合する入出力
手段を設けてフィルタ、デュプレクサまたは複合フィル
タ装置を構成することにより、広い温度範囲でフィルタ
特性を一定にすることができる。

【００６０】また、この発明によれば、前記フィルタ、
デュプレクサ、または複合フィルタ装置と、前記フィル
タ、デュプレクサ、複合フィルタ装置の入力部または出
力部に接続する増幅器とを冷凍機に備えることで、安定
した伝送特性を有する送受信装置を構成することができ
る。

【００６１】また、この発明によれば、前記フィルタ、
デュプレクサ、複合フィルタ装置、または送受信装置を
備えることで、安定した通信特性を有する通信装置を構
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係るマイクロストリップ共振
器の上面図および断面図

【図２】同共振器の共振周波数温度特性を示す図

【図３】同共振器の共振電極形成方法の例を示す図

【図４】同共振器の共振電極形成方法の他の例を示す図

【図５】第２の実施形態に係るマイクロストリップ共振
器の上面図および断面図

【図６】第３の実施形態に係るマイクロストリップ共振
器の上面図および断面図

【図７】第４の実施形態に係る誘電体同軸共振器の断面
図

【図８】第５の実施形態に係るマイクロストリップフィ
ルタの上面図

【図９】第６の実施形態に係る誘電体フィルタの斜視図

【図１０】第７の実施形態に係る低温受信装置の概要図

【図１１】第８の実施形態に係る通信装置のブロック図

【符号の説明】

１−誘電体基板 ２−共振電極 ３−接地電極 ４−入出力電極 ９−レジスト １０−マスク １１−誘電体ブロック １２−内導体 １３−外導体 １４−入出力電極 １５−内導体形成孔 １６−結合用孔 ２１，３１−超伝導体膜 ２２，３２−金属膜 ９０−フィルタ ９１−ＬＮＡ ９２−断熱高周波ケーブル ９３−冷却装置 ９４−冷却ステージ ９５−真空断熱ケース ９６−ハーメチックコネクタ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体と該誘電体に形成した電極とから
   なり、該電極の寸法によって共振周波数が定まる共振器
   において、 前記電極の端部付近を、該電極の膜厚が該電極の端部へ
   向かう程薄くなるテーパ形状にしたことを特徴とする共
   振器。
2. 【請求項２】 前記テーパ形状は、前記電極への電磁界
   侵入長により定まる電極の実効寸法の変化による共振周
   波数の変化が、前記電極の表面リアクタンスの変化によ
   る共振周波数の変化を相殺するようにして、温度変化に
   関わらず共振周波数が略一定となるように形成された請
   求項１に記載の共振器。
3. 【請求項３】 前記電磁界侵入長により定まる、使用温
   度範囲での前記電極の最小実効寸法と最大実効寸法との
   比が、前記電極を前記テーパ形状にしないときの前記使
   用温度範囲での前記共振器の最高共振周波数と最低共振
   周波数との比に略等しくなるように、前記テーパ形状を
   定めたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載
   の共振器。
4. 【請求項４】 前記電極を超伝導体膜と金属膜とを積層
   した複合電極とし、前記超伝導体膜と前記金属膜の両方
   を、またはいずれか一方を前記テーパ形状にしたことを
   特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の共振器。
5. 【請求項５】 前記複合電極の超伝導体膜が主たる導体
   部として作用する、臨界温度より低い低温動作時での共
   振周波数と、前記複合電極の金属膜が主たる導体部とし
   て作用する、臨界温度以上の高温動作時での共振周波数
   とが略等しくなるように、前記金属膜と前記超伝導体膜
   のそれぞれの寸法を定めたことを特徴とする請求項４に
   記載の共振器。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の共振器
   を複数組備えるとともに、所定の共振器に結合する複数
   の入出力手段を設けてなるフィルタ。
7. 【請求項７】 請求項１〜５のいずれかに記載の共振器
   を複数組備えるとともに、所定の共振器に結合する複数
   の入出力手段を設けてなるデュプレクサ。
8. 【請求項８】 請求項６に記載のフィルタ、または請求
   項７に記載のデュプレクサを複数組備えた複合フィルタ
   装置。
9. 【請求項９】 請求項６に記載のフィルタ、請求項７に
   記載のデュプレクサ、または請求項８に記載の複合フィ
   ルタ装置と、該フィルタ、デュプレクサ、または複合フ
   ィルタ装置の入力部または出力部に接続した増幅器と、
   これらを前記臨界温度より低く冷却する冷却機とを備え
   た送受信装置。
10. 【請求項１０】 請求項６に記載のフィルタ、請求項７
    に記載のデュプレクサ、請求項８に記載の複合フィルタ
    装置、または請求項９に記載の送受信装置を備えた通信
    装置。