JP2005020171A - Frequency adjustment method for filter, center frequency adjustment method for superconducting band pass filter, filter, and superconducting band pass filter - Google Patents

Frequency adjustment method for filter, center frequency adjustment method for superconducting band pass filter, filter, and superconducting band pass filter Download PDF

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Nobuyoshi Sakakibara
伸義 榊原
Kenji Saito
研志 斎藤
Masanobu Suzuki
正信 鈴木
Mitsuya Okazaki
三也 岡崎
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Alps Electric Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To highly precisely adjust the frequency of a filter. <P>SOLUTION: Each of resonance frequencies of resonators configuring the filter is designed higher than a desired frequency (target frequency) of the filter, after each resonator is formed on a board, the resonance frequency of each resonator is measured, a frequency shift of each resonator is calculated on the basis of a difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency, and the processing of forming a dielectric film corresponding to the frequency shift to each resonator is repeated until the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency reaches a prescribed value or below. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルタの周波数を調整する方法、超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を調整する方法、フィルタおよび超伝導バンドパスフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
フィルタの周波数を調整する（チューニングする）方法として、例えば特許文献１に示すものがある。このものは、各共振器をパターンエッチングにより誘電体基板上に形成した後に、各共振器の共振周波数を所定温度（例えば「７０Ｋ（ケルビン）」）まで冷却して測定し、各共振器の共振周波数と所望とするフィルタの所望周波数との差に基づいて各共振器の周波数シフト量を算出し、周波数シフト量に対応した誘電体膜を各共振器上に形成する。
【０００３】
この方法によれば、誘電体膜を各共振器上に形成することにより、各共振器の実効的な誘電率を高めることができ、各共振器の共振周波数をフィルタの所望周波数に向けてシフトさせる（合わせこむ）ことができる。この場合、誘電体膜の堆積面積や膜厚により周波数シフト量を制御することができるので、周波数シフト量に応じて誘電体膜の堆積面積や膜厚を共振器毎に変化させることにより、１回の誘電体膜を形成する処理を行うことにより、全ての共振器の共振周波数をフィルタの所望周波数に向けて一括してシフトさせることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２６７８０４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フィルタの仕様を満たすためには、上記したような誘電体膜を形成する処理を極めて高い精度で行う必要があるが、実際には、誘電体膜の堆積面積や膜厚に誤差が発生するという事情がある。そのため、誘電体膜の堆積面積や膜厚に誤差が発生し、誘電体膜を形成した後の最高共振周波数と最低共振周波数との差が大きくなり、各共振器の共振周波数のばらつきが大きくなると、適切な反射電力比を得ることができなくなるという問題があり、また、誘電体膜の膜厚のばらつきが大きくなると、各共振器の共振周波数をフィルタの所望周波数に向けて適切にシフトさせることができないという問題がある。
【０００６】
さらに、別の問題として、複数の超伝導バンドパスフィルタを同時に冷却して動作させる場合には、以下に示すような問題がある。すなわち、複数の超伝導バンドパスフィルタを移動体通信システムの通信基地局に適用する場合などでは、当該通信基地局が１セクタの構成ではダイバーシチ受信を実現するために２個の超伝導バンドパスフィルタを同時に冷却して動作させることになり、当該通信基地局が３セクタの構成では各セクタにおいてダイバーシチ受信を実現するために６個の超伝導バンドパスフィルタを同時に冷却して動作させることになる。また、地上波デジタル放送の中継局や電波天文に適用する場合などでは、仕様が互いに異なる複数の超伝導バンドパスフィルタを同時に冷却して動作させることになる。
【０００７】
この場合、複数の超伝導バンドパスフィルタが個々の動作温度を個別に制御可能な環境に実装されている場合では、各超伝導バンドパスフィルタの動作温度を個別に制御することにより、全ての超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を所望中心周波数に向けて適切にシフトさせることが可能になる。しかしながら、これに対して、複数の超伝導バンドパスフィルタが個々の動作温度を個別に制御不可能な環境に実装されている場合では、一の超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を所望中心周波数に向けてシフトさせることが可能になっても、他の超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を所望中心周波数に向けてシフトさせることが困難であり、全ての超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を所望中心周波数に向けてシフトさせることが困難である。
【０００８】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、第１の目的は、適切な反射電力比を得ることができると共に、各共振器の共振周波数をフィルタの所望周波数に向けて適切にシフトさせることができ、フィルタの周波数の調整を高精度で実現することができる周波数の調整方法、フィルタおよび超伝導バンドパスフィルタを提供することにある。
【０００９】
また、第２の目的は、複数の超伝導バンドパスフィルタが個々の動作温度を個別に制御不可能な環境に実装されている場合であっても、全ての超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を所望中心周波数に向けて適切にシフトさせることができ、全ての超伝導バンドパスフィルタの中心周波数の調整を高精度で実現することができる中心周波数の調整方法および超伝導バンドパスフィルタを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した発明によれば、フィルタを構成する各共振器の共振周波数を所望とするフィルタの所望周波数（狙いとするターゲット周波数）よりも高い値に設計する工程を行い、各共振器を基板上に形成する工程を行った後に、各共振器の共振周波数を測定し、最高共振周波数と最低共振周波数との差に基づいて各共振器の周波数シフト量を算出し、周波数シフト量に対応した誘電体膜を各共振器上に形成する処理を、最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで繰返して実施する工程を行う。このように、誘電体膜を各共振器上に形成する処理を最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで繰返して行うので、従来のものとは異なって、各共振器を基板上に形成した直後よりも最高共振周波数と最低共振周波数との差を小さくして各共振器の共振周波数のばらつきを小さくすることができ、適切な反射電力比を得ることができる。
【００１１】
そして、周波数シフト量に対応した誘電体膜を各共振器上に形成する処理を最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで繰返して行った後に、誘電体膜を各共振器上の全面に形成して各共振器の共振周波数をフィルタの所望周波数に向けて一括してシフトさせる工程を行う。このように、各共振器を基板上に形成した直後よりも各共振器の共振周波数のばらつきを小さくした状態で誘電体膜を各共振器上の全面に形成するので、従来のものとは異なって、各共振器の共振周波数のばらつきを小さくしている分、誘電体膜の膜厚のばらつきを小さくすることができ、各共振器の共振周波数をフィルタの所望周波数に向けて適切にシフトさせることができる。
【００１２】
これにより、フィルタの周波数を調整する場合に、適切な反射電力比を得ることができると共に、各共振器の共振周波数をフィルタの所望周波数に向けて適切にシフトさせることができ、フィルタの周波数の調整を高精度で実現することができる。
【００１３】
請求項２に記載した発明によれば、フィルタを構成する各共振器の共振周波数を所望とするフィルタの所望周波数よりも高い値に設計する場合に、２ＭＨｚ〜５ＭＨｚの範囲で高い値に設計するので、誘電体膜を形成することに起因して無負荷Ｑ値が低下するものの、周波数シフト量と無負荷Ｑ値との関係から、フィルタの周波数特性を満たす無負荷Ｑ値を確実に確保することができると共に、基板の板厚のばらつきや誘電率のばらつきに起因する各共振器の共振周波数のばらつきを未然に抑制することができる。
【００１４】
請求項３に記載した発明によれば、誘電体膜を各共振器上に形成する処理を繰返して行うときに、誘電率の高い誘電体膜を形成した後に、誘電率の低い誘電体膜を形成するので、誘電率の高い誘電体膜と誘電率の低い誘電体膜とでは、膜厚が同一である場合には誘電率の高い誘電体膜の方が誘電率の低い誘電体膜よりも周波数のシフト量を大きく確保することができるという事情から、最初に誘電率の高い誘電体膜を形成して粗調整を行い、続いて誘電率の低い誘電体膜を形成して微調整を行うことにより、全体としての誘電体膜の膜厚を小さくすることができると共に、共振周波数の調整を高精度で行うことができる。また、全体としての誘電体膜の膜厚を小さくすることができる分、誘電体膜の剥離を未然に抑制することもできる。
【００１５】
請求項４に記載した発明によれば、誘電率の高い誘電体膜として酸化セリウム膜を形成した後に、誘電率の低い誘電体膜としてアルミナ膜や酸化マグネシウム膜を形成するので、最初に酸化セリウム膜（誘電率は「約２４」）を形成して粗調整を行い、続いてアルミナ膜や酸化マグネシウム膜（誘電率は「約１０」）を形成して微調整を行うことにより、全体としての誘電体膜の膜厚を小さくすることができると共に、共振周波数の調整を高精度で行うことができ、また、全体としての誘電体膜の膜厚を小さくすることができる分、誘電体膜の剥離を未然に抑制することもできる。
【００１６】
請求項５に記載した発明によれば、超伝導バンドパスフィルタを構成する各共振器の共振周波数を所望とする超伝導バンドパスフィルタの所望中心周波数（狙いとするターゲット中心周波数）よりも高い値に設計する工程を行い、各共振器を基板上に形成する工程を行った後に、各共振器の共振周波数を測定し、最高共振周波数と最低共振周波数との差に基づいて各共振器の周波数シフト量を算出し、周波数シフト量に対応した誘電体膜を各共振器上に形成する処理を、最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで繰返して実施する工程を行う。このように、誘電体膜を各共振器上に形成する処理を最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで繰返して行うので、上記した請求項１に記載したものと同様にして、各共振器を基板上に形成した直後よりも最高共振周波数と最低共振周波数との差を小さくして各共振器の共振周波数のばらつきを小さくすることができ、適切な反射電力比を得ることができる。
【００１７】
そして、周波数シフト量に対応した誘電体膜を各共振器上に形成する処理を最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで繰返して行った後に、誘電体膜を各共振器上の全面に形成して各共振器の共振周波数を超伝導バンドパスフィルタの所望中心周波数に向けて一括してシフトさせる工程を行う。このように、各共振器を基板上に形成した直後よりも各共振器の共振周波数のばらつきを小さくした状態で誘電体膜を各共振器上の全面に形成するので、上記した請求項１に記載したものと同様にして、各共振器の共振周波数のばらつきを小さくしている分、誘電体膜の膜厚のばらつきを小さくすることができ、各共振器の共振周波数を超伝導バンドパスフィルタの所望中心周波数に向けて適切にシフトさせることができる。
【００１８】
これにより、超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を調整する場合に、適切な反射電力比を得ることができると共に、各共振器の共振周波数を超伝導バンドパスフィルタの所望中心周波数に向けて適切にシフトさせることができ、超伝導バンドパスフィルタの中心周波数の調整を高精度で実現することができる。
【００１９】
請求項６に記載した発明によれば、複数の超伝導バンドパスフィルタの各々に対して、各超伝導バンドパスフィルタを構成する各共振器の共振周波数を所望とする各超伝導バンドパスフィルタの所望中心周波数よりも高い値に設計し、各共振器を基板上に形成し、各共振器の共振周波数を測定して最高共振周波数と最低共振周波数との差に基づいて各共振器の周波数シフト量を算出して周波数シフト量に対応した誘電体膜を各共振器上に形成する処理を最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで繰返して実施する工程を行う。このように、各超伝導バンドパスフィルタにおいては、上記した請求項５に記載したものと同様にして、誘電体膜を各共振器上に形成する処理を最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで繰返して行うので、各共振器の共振周波数のばらつきを小さくすることができ、適切な反射電力比を得ることができる。
【００２０】
次いで、複数の超伝導バンドパスフィルタの各々に対して周波数シフト量に対応した誘電体膜を各共振器上に形成する処理を最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで繰返して行った後に、複数の超伝導バンドパスフィルタのうち中心周波数と仕様との差が最小の超伝導バンドパスフィルタを基準とし、当該中心周波数と仕様との差が最小の超伝導バンドパスフィルタを除いた他の超伝導バンドパスフィルタに対して、誘電体膜を各共振器上の全面に形成して当該他の超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を当該中心周波数と仕様との差が最小の超伝導バンドパスフィルタの中心周波数に向けてシフトさせる工程を行う。このように、中心周波数と仕様との差が最小の超伝導バンドパスフィルタを除いた他の超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を、中心周波数と仕様との差が最小の超伝導バンドパスフィルタの中心周波数に向けてシフトさせるので、全ての超伝導バンドパスフィルタの周波数特性が相対的な仕様を満たすようにすることができる。
【００２１】
そして、各超伝導バンドパスフィルタを同一の動作温度で制御し、各超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を所望中心周波数に向けて一括してシフトさせる工程を行うので、全ての超伝導バンドパスフィルタの周波数特性が絶対的な仕様を満たすようにすることができる。
【００２２】
これにより、複数の超伝導バンドパスフィルタが個々の動作温度を個別に制御不可能な環境に実装されている場合であっても、全ての超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を所望中心周波数に向けて適切にシフトさせることができ、全ての超伝導バンドパスフィルタの中心周波数の調整を高精度で実現することができる。
【００２３】
請求項７に記載した発明によれば、仕様が互いに異なる複数の超伝導バンドパスフィルタの各々に対して、各超伝導バンドパスフィルタを構成する各共振器の共振周波数を所望とする各超伝導バンドパスフィルタの所望中心周波数よりも高い値に設計し、各共振器を基板上に形成し、各共振器の共振周波数を測定して最高共振周波数と最低共振周波数との差に基づいて各共振器の周波数シフト量を算出して周波数シフト量に対応した誘電体膜を各共振器上に形成する処理を最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで繰返して実施する工程を行う。このように、各超伝導バンドパスフィルタにおいては、上記した請求項５に記載したものと同様にして、誘電体膜を各共振器上に形成する処理を最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで繰返して行うので、各共振器の共振周波数のばらつきを小さくすることができ、適切な反射電力比を得ることができる。
【００２４】
次いで、仕様が互いに異なる複数の超伝導バンドパスフィルタの各々に対して周波数シフト量に対応した誘電体膜を各共振器上に形成する処理を最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで繰返して行った後に、中心周波数と所望中心周波数との差の小さい超伝導バンドパスフィルタを基準とし、中心周波数と所望中心周波数との差の大きい超伝導バンドパスフィルタに対して、誘電体膜を各共振器上の全面に形成して当該中心周波数と所望中心周波数との差の大きい超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を当該中心周波数と所望中心周波数との差の小さい超伝導バンドパスフィルタの中心周波数に向けてシフトさせる工程を行う。このように、中心周波数と所望中心周波数との差の大きい超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を、中心周波数と所望中心周波数との差の小さい超伝導バンドパスフィルタの中心周波数に向けてシフトさせるので、上記した請求項６に記載したものと同様にして、全ての超伝導バンドパスフィルタの周波数特性が相対的な仕様を満たすようにすることができる。つまり、この場合は、中心周波数と所望中心周波数との差の小さい超伝導バンドパスフィルタが、上記した請求項６に記載した中心周波数と仕様との差が最小の超伝導バンドパスフィルタに相当する。
【００２５】
そして、各超伝導バンドパスフィルタを同一の動作温度で制御し、各超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を所望中心周波数に向けて一括してシフトさせる工程を行うので、上記した請求項６に記載したものと同様にして、全ての超伝導バンドパスフィルタの周波数特性が絶対的な仕様を満たすようにすることができる。
【００２６】
これにより、仕様が互いに異なる複数の超伝導バンドパスフィルタが個々の動作温度を個別に制御不可能な環境に実装されている場合であっても、全ての超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を所望中心周波数に向けて適切にシフトさせることができ、全ての超伝導バンドパスフィルタの中心周波数の調整を高精度で実現することができる。
【００２７】
請求項８に記載した発明によれば、比帯域が互いに異なる複数の超伝導バンドパスフィルタの各々に対して、各超伝導バンドパスフィルタを構成する各共振器の共振周波数を所望とする各超伝導バンドパスフィルタの所望中心周波数よりも高い値に設計し、各共振器を基板上に形成し、各共振器の共振周波数を測定して最高共振周波数と最低共振周波数との差に基づいて各共振器の周波数シフト量を算出して周波数シフト量に対応した誘電体膜を各共振器上に形成する処理を最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで繰返して実施する工程を行う。このように、各超伝導バンドパスフィルタにおいては、上記した請求項５に記載したものと同様にして、誘電体膜を各共振器上に形成する処理を最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで繰返して行うので、各共振器の共振周波数のばらつきを小さくすることができ、適切な反射電力比を得ることができる。
【００２８】
次いで、比帯域が互いに異なる複数の超伝導バンドパスフィルタの各々に対して周波数シフト量に対応した誘電体膜を各共振器上に形成する処理を最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで繰返して行った後に、比帯域の狭い超伝導バンドパスフィルタを基準とし、比帯域の広い超伝導バンドパスフィルタに対して、誘電体膜を各共振器上の全面に形成して当該比帯域の広い超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を当該比帯域の狭い超伝導バンドパスフィルタの中心周波数に向けてシフトさせる工程を行う。このように、比帯域の広い超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を、比帯域の狭い超伝導バンドパスフィルタの中心周波数に向けてシフトさせるので、上記した請求項６に記載したものと同様にして、全ての超伝導バンドパスフィルタの周波数特性が相対的な仕様を満たすようにすることができる。つまり、この場合は、比帯域の狭い超伝導バンドパスフィルタが、上記した請求項６に記載した中心周波数と仕様との差が最小の超伝導バンドパスフィルタに相当する。
【００２９】
そして、各超伝導バンドパスフィルタを同一の動作温度で制御し、各超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を所望中心周波数に向けて一括してシフトさせる工程を行うので、上記した請求項６に記載したものと同様にして、全ての超伝導バンドパスフィルタの周波数特性が絶対的な仕様を満たすようにすることができる。
【００３０】
これにより、比帯域が互いに異なる複数の超伝導バンドパスフィルタが個々の動作温度を個別に制御不可能な環境に実装されている場合であっても、全ての超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を所望中心周波数に向けて適切にシフトさせることができ、全ての超伝導バンドパスフィルタの中心周波数の調整を高精度で実現することができる。
【００３１】
請求項９に記載した発明によれば、超伝導バンドパスフィルタを構成する各共振器の共振周波数を所望とする超伝導バンドパスフィルタの所望中心周波数よりも高い値に設計する場合に、２ＭＨｚ〜５ＭＨｚの範囲で高い値に設計するので、上記した請求項２に記載したものと同様にして、超伝導バンドパスフィルタの周波数特性を満たす無負荷Ｑ値を確実に確保することができると共に、基板の板厚のばらつきや誘電率のばらつきに起因する各共振器の共振周波数のばらつきを未然に抑制することができる。
【００３２】
請求項１０に記載した発明によれば、誘電体膜を各共振器上に形成する処理を繰返して行うときに、誘電率の高い誘電体膜を形成した後に、誘電率の低い誘電体膜を形成するので、上記した請求項３に記載したものと同様にして、誘電率の高い誘電体膜と誘電率の低い誘電体膜とでは、膜厚が同一である場合には誘電率の高い誘電体膜の方が誘電率の低い誘電体膜よりも周波数のシフト量を大きく確保することができるという事情から、最初に誘電率の高い誘電体膜を形成して粗調整を行い、続いて誘電率の低い誘電体膜を形成して微調整を行うことにより、全体としての誘電体膜の膜厚を小さくすることができると共に、共振周波数の調整を高精度で行うことができる。また、全体としての誘電体膜の膜厚を小さくすることができる分、誘電体膜の剥離を未然に抑制することもできる。
【００３３】
請求項１１に記載した発明によれば、誘電率の高い誘電体膜として酸化セリウム膜を形成した後に、誘電率の低い誘電体膜としてアルミナ膜や酸化マグネシウム膜を形成するので、上記した請求項４に記載したものと同様にして、最初に酸化セリウム膜を形成して粗調整を行い、続いてアルミナ膜や酸化マグネシウム膜を形成して微調整を行うことにより、全体としての誘電体膜の膜厚を小さくすることができると共に、共振周波数の調整を高精度で行うことができ、また、全体としての誘電体膜の膜厚を小さくすることができる分、誘電体膜の剥離を未然に抑制することもできる。
【００３４】
請求項１２に記載した発明によれば、各超伝導バンドパスフィルタの動作温度を７０Ｋ±２Ｋの範囲で制御するので、周波数シフト量と動作温度との関係から、中心周波数を２００ｋＨｚ程度シフトさせることができ、また、無負荷Ｑ値と動作温度との関係から、超伝導バンドパスフィルタの周波数特性を満たす無負荷Ｑ値を確実に確保することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）
以下、本発明を、超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を調整する方法に適用した第１実施例について、図１ないし図７を参照して説明する。図２は、超伝導バンドパスフィルタ（以下、フィルタと略称する）において、各共振器を誘電体基板（以下、基板と略称する）上に形成した直後の構成、つまり、各共振器の共振周波数を調整する前の構成を示している。図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ´断面図である。
【００３６】
フィルタ３１は、複数（この場合は２０個）の共振器１〜２０が略円形状の基板３２の表面３２ａ側（図２（ｂ）中、上面側）にパターンエッチングにより形成されていると共に、超伝導グランドプレーン３３が基板３２の裏面３２ｂ側（図２（ｂ）中、下面側）に形成されて構成されており、マイクロストリップ型の構造となっている。また、超伝導グランドプレーン３３の表面側（図２（ｂ）中、下面側）には、Ａｕグランドプレーン３４が形成されている。
【００３７】
各共振器１〜２０は、一部が開放されたループ状に形成されていると共に、その長さ（ループ長）が波長の１／２に設定されており、基板３２の中心から所定半径の円環状に略等間隔で配置されている。この場合、各共振器１〜２０は、開放部分（ギャップ）が基板３２の中心を向くように配置されている。そして、共振器１には、信号の入力端子として機能する配線３５が接続されていると共に、共振器２０には、信号の出力端子として機能する配線３６が接続されている。尚、これら各共振器１〜２０、配線３５および配線３６は、いずれも超伝導材料により構成されている。
【００３８】
次に、上記した構成の作用として、フィルタ３１の中心周波数を調整する方法について、図１、図３ないし図７を参照して説明する。尚、ここでは、フィルタ３１の所望中心周波数（狙いとするターゲット中心周波数）が「２ＧＨｚ」であると仮定して説明する。図１は、フィルタ３１の中心周波数を調整する処理の流れをフローチャートとして概略的に示している。また、図３中、共振器番号「１」〜「２０」により示す共振器は、共振器１〜２０に相当する。
【００３９】
最初に、各共振器１〜２０の共振周波数を所望とするフィルタ３１の所望中心周波数よりも高い値に設計する（ステップＳ１）。この場合、各共振器１〜２０の共振周波数を所望中心周波数よりもどの程度高い値に設計するのが好ましいかについては後述する。次いで、各共振器１〜２０を所定のマスクパターンを用いてパターンエッチングにより基板３２上に形成する（ステップＳ２）。次いで、各共振器１〜２０の共振周波数を測定し（ステップＳ３）、最高共振周波数と最低共振周波数との差を算出し（ステップＳ４）、各共振器１〜２０の個々に対して最高共振周波数と最低共振周波数との差に基づいて周波数シフト量を算出する（ステップＳ５）。
【００４０】
具体的には、図３および図４を参照して説明すると、パターンエッチングを行った直後の各共振器１〜２０の共振周波数を測定した結果として、共振器３の共振周波数が例えば「２，００１，３３０ｋＨｚ」で最高であり、且つ、共振器１３の共振周波数が例えば「２，０００，３４７．５ｋＨｚ」で最低であると仮定すると、最高共振周波数と最低共振周波数との差として「９８２．５ｋＨｚ」を算出する。そして、最低共振周波数が測定された共振器１３の周波数シフト量が「０％」になると共に最高共振周波数が測定された共振器３の周波数シフト量が「１００％」になるように、各共振器１〜２０の個々に対して周波数シフト量を算出する。
【００４１】
そして、このようにして算出された周波数シフト量に対応した誘電体膜を各共振器１〜２０上に形成し（ステップＳ６）、第１回目の周波数調整を行う。尚、第１回目の周波数調整では、誘電体膜として例えば誘電率が「約２４」の酸化セリウム膜を用いる。
【００４２】
次いで、このようにして第１回目の周波数調整を行った後に、各共振器１〜２０の共振周波数を再度測定し（ステップＳ７）、最高共振周波数と最低共振周波数との差を再度算出する（ステップＳ８）。次いで、最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ９）。この場合、所定値は、例えばフィルタ３１の要求される周波数特性などに応じて予め決定されている値である。
【００４３】
ここで、最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下でなければ（ステップＳ９にて「ＮＯ」）、各共振器１〜２０の個々に対して最高共振周波数と最低共振周波数との差に基づいて周波数シフト量を再度算出する（ステップＳ１０）。
【００４４】
具体的には、第１回目の周波数調整を行った直後の各共振器１〜２０の共振周波数を測定した結果として、共振器１３の共振周波数が例えば「２，０００，３４７．５ｋＨｚ」で最高であり、且つ、共振器１の共振周波数が例えば「２，０００，２２０ｋＨｚ」で最低であると仮定すると、最高共振周波数と最低共振周波数との差として「１２７．５ｋＨｚ」を算出する。次いで、所定値が例えば「５０ｋＨｚ」であると仮定すると、最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下ではないので、最低共振周波数が測定された共振器１の周波数シフト量が「０％」になると共に最高共振周波数が測定された共振器１３の周波数シフト量が「１００％」になるように、各共振器１〜２０の個々に対して周波数シフト量を算出する。
【００４５】
そして、このようにして算出された周波数シフト量に対応した誘電体膜を各共振器１〜２０上に形成し（ステップＳ１１）、第２回目の周波数調整を行う。尚、第２回目の周波数調整では、誘電体膜として例えば誘電率が「約１０」、つまり、第１回目の周波数調整で用いた酸化セリウム膜よりも誘電率の低いアルミナ膜や酸化マグネシウム膜を用いる。
【００４６】
次いで、このようにして第２回目の周波数調整を行った後に、ステップＳ７に戻り、これ以降、最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで、ステップＳ７〜Ｓ１１を繰返して行う。ここで、最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下であれば（ステップＳ９にて「ＹＥＳ」）、フィルタ３１の所望中心周波数に対応した誘電体膜を各共振器１〜２０上の全面に形成し、各共振器１〜２０の共振周波数をフィルタ３１の所望中心周波数に向けて一括してシフトさせる（ステップＳ１２）。
【００４７】
具体的には、第２回目の周波数調整を行った直後の各共振器１〜２０の共振周波数を測定した結果として、共振器３の共振周波数が例えば「２，０００，２５１．２ｋＨｚ」で最高であり、且つ、共振器２０の共振周波数が例えば「２，０００，２１５ｋＨｚ」で最低であると仮定すると、最高共振周波数と最低共振周波数との差として「３６．２ｋＨｚ」を算出する。ここで、最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下であるので、フィルタ３１の所望中心周波数に対応した誘電体膜を各共振器１〜２０上の全面に形成し、各共振器１〜２０の共振周波数をフィルタ３１の所望中心周波数に向けて「２２０ｋＨｚ」低周波数側に一括してシフトさせ、第３回目の周波数調整を行う。尚、第３回目の周波数調整でも、誘電体膜として例えばアルミナ膜や酸化マグネシウム膜を用いる。
【００４８】
図５および図６は、各共振器１〜２０のうち共振器４，１３を代表して誘電体膜を時系列的に形成する態様を概略的に示している。尚、図５および図６では、ループ状に形成されている各共振器４，１３を直線状に延ばした格好で示している。
【００４９】
共振器４においては、誘電体膜４０１を共振器４上に形成することにより第１回目の周波数調整を行い、次いで、誘電体膜４０２を誘電体膜４０１上に形成することにより第２回目の周波数調整を行い、そして、誘電体膜４０３を誘電体膜４０２、誘電体膜４０１および共振器４上に跨って形成することにより第３回目の周波数調整を行うことになる。また、共振器１３においては、パターンエッチングを行った直後の共振周波数が最低であるので、第１回目の周波数調整では誘電体膜を形成することはなく、誘電体膜１３０２を共振器１３上に形成することにより第２回目の周波数調整を行い、誘電体膜１３０３を誘電体膜１３０２および共振器１３上に跨って形成することにより第３回目の周波数調整を行うことになる。
【００５０】
ところで、以上に説明したように、誘電体膜を各共振器１〜２０上に形成することにより、各共振器１〜２０の共振周波数をフィルタ３１の所望中心周波数に向けてシフトさせることが可能になるが、その一方で、誘電体膜を形成することに起因して無負荷Ｑ値を低下させてしまうという問題がある。この問題に対して、発明者らは、誘電体膜として酸化セリウム膜を用いた場合の周波数シフト量と無負荷Ｑ値との関係を測定したことにより、以下の結論を得た。
【００５１】
図７は、周波数シフト量と無負荷Ｑ値との関係を示すグラフである。図７から明らかなように、周波数シフト量が「０ＭＨｚ」の場合、つまり、各共振器１〜２０をパターンエッチングにより形成した直後では、「１１０，０００」以上の無負荷Ｑ値が確保されている。この状態から、誘電体膜として酸化セリウム膜を各共振器１〜２０上に形成すると、無負荷Ｑ値を低下させることになるが、例えば周波数シフト量を「５ＭＨｚ」とした場合であっても、「７０，０００」以上の無負荷Ｑ値が確保されている。
【００５２】
この場合、フィルタ３１の利点を十分に活かすためには一般的に「５０，０００」以上の無負荷Ｑ値を確保することが望ましいという事情を考慮すると、上記したステップＳ１における各共振器１〜２０の共振周波数を設計する工程では、「５ＭＨｚ」程度の余裕を確保することができ、つまり、各共振器１〜２０の共振周波数を所望とするフィルタ３１の所望中心周波数よりも上限として「５ＭＨｚ」以下の範囲で高い値に設計すれば良い。
【００５３】
また、各共振器１〜２０を基板３２上に形成するときに、基板３２の板厚や誘電率のばらつきにより、共振周波数のばらつきが発生するが、その共振周波数のばらつきが最大で「２ＭＨｚ」であることが実験により得られていることを考慮すると、上記したステップＳ１における各共振器１〜２０の共振周波数を設計する工程では、各共振器１〜２０の共振周波数を所望とするフィルタ３１の所望中心周波数よりも下限として「２ＭＨｚ」以上の範囲で高い値に設計すれば良い。
【００５４】
以上に説明したように第１実施例によれば、フィルタ３１を構成する各共振器１〜２０の共振周波数を所望とするフィルタ３１の所望中心周波数（「２ＧＨｚ」）よりも高い値に設計し、各共振器１〜２０を基板３２に形成した後に、各共振器１〜２０の共振周波数を測定し、最高共振周波数と最低共振周波数との差に基づいて各共振器１〜２０の周波数シフト量を算出し、周波数シフト量に対応した誘電体膜を各共振器１〜２０上に形成する処理を、最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで繰返して実施する工程を行うようにしたので、各共振器１〜２０を基板３２上に形成した直後よりも最高共振周波数と最低共振周波数との差を小さくして各共振器１〜２０の共振周波数のばらつきを小さくすることができ、適切な反射電力比を得ることができる。
【００５５】
そして、周波数シフト量に対応した誘電体膜を各共振器１〜２０上に形成する処理を最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで繰返して行った後に、誘電体膜を各共振器１〜２０上の全面に形成して各共振器１〜２０の共振周波数をフィルタ３１の所望中心周波数に向けて一括してシフトさせる工程を行うようにしたので、各共振器１〜２０の共振周波数のばらつきを小さくしている分、誘電体膜の膜厚のばらつきを小さくすることができ、各共振器１〜２０の共振周波数をフィルタ３１の所望中心周波数に向けて適切にシフトさせることができる。
【００５６】
これにより、フィルタ３１の中心周波数を調整する場合に、適切な反射電力比を得ることができると共に、各共振器１〜２０の共振周波数をフィルタ３１の所望中心周波数に向けて適切にシフトさせることができ、フィルタ３１の周波数の調整を高精度で実現することができる。
【００５７】
また、各共振器１〜２０の共振周波数を所望とするフィルタ３１の所望中心周波数よりも高い値に設計する場合に、２ＭＨｚ〜５ＭＨｚの範囲で高い値に設計するようにしたので、誘電体膜を形成することに起因して無負荷Ｑ値が低下するものの、周波数シフト量と無負荷Ｑ値との関係から、フィルタ３１の周波数特性を満たす無負荷Ｑ値を確実に確保することができると共に、基板３２の板厚のばらつきや誘電率のばらつきに起因する各共振器１〜２０の共振周波数のばらつきを未然に抑制することができる。
【００５８】
さらに、誘電体膜を各共振器１〜２０上に形成する処理を繰返して行うときに、誘電率の高い誘電体膜（酸化セリウム膜）を形成した後に、誘電率の低い誘電体膜（アルミナ膜や酸化マグネシウム膜）を形成するようにしたので、誘電率の高い誘電体膜と誘電率の低い誘電体膜とでは、膜厚が同一である場合には誘電率の高い誘電体膜の方が誘電率の低い誘電体膜よりも周波数のシフト量を大きく確保することができるという事情から、最初に誘電率の高い誘電体膜を形成して粗調整を行い、続いて誘電率の低い誘電体膜を形成して微調整を行うことにより、全体としての誘電体膜の膜厚を小さくすることができると共に、共振周波数の調整を高精度で行うことができ、また、全体としての誘電体膜の膜厚を小さくすることができる分、誘電体膜の剥離を未然に抑制することもできる。
【００５９】
（第２実施例）
次に、本発明の第２実施例について、図８ないし図１８を参照して説明する。上記した第１実施例では、１個のフィルタの中心周波数を調整する方法を説明したが、これに対して、第２実施例では、複数のフィルタの中心周波数を同時に調整する方法を説明する。ここでは、帯域幅が「１８ＭＨｚ」（比帯域が「０．９％」）の広帯域フィルタと、帯域幅が「５ＭＨｚ」（比帯域が「０．２５％」）の狭帯域フィルタとの２個のフィルタの中心周波数を同時に調整する方法を説明する。尚、ここでも、広帯域フィルタおよび狭帯域フィルタの各々の所望中心周波数（狙いとするターゲット中心周波数）が「２ＧＨｚ」であると仮定して説明する。図８は、広帯域フィルタおよび狭帯域フィルタの各々の中心周波数を同時に調整する処理の流れをフローチャートとして概略的に示している。
【００６０】
最初に、広帯域フィルタおよび狭帯域フィルタの各々に対して、上記した第１実施例で説明したステップＳ１〜Ｓ１１の処理を行うことにより、最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで誘電体膜を各共振器上に形成し、各共振器の共振周波数を調整する（ステップＳ２１，Ｓ２２）。
【００６１】
ここで、広帯域フィルタおよび狭帯域フィルタの各々の反射電力比について説明する。図９は、共振周波数のばらつきが「２００ｋＨｚ」の場合における広帯域フィルタの周波数特性をシュミレーションした結果を示すグラフであり、図１０は、共振周波数のばらつきが「２００ｋＨｚ」の場合における狭帯域フィルタの周波数特性をシュミレーションした結果を示すグラフであり、図１１は、共振周波数のばらつきが「６０ｋＨｚ」の場合における狭帯域フィルタの周波数特性をシュミレーションした結果を示すグラフである。図９ないし図１１において、破線は通過電力比を示しており、実線は反射電力比を示している。また、ｆ０は「２，０００」である。
【００６２】
図９ないし図１１から明らかなように、広帯域フィルタにおいては、共振周波数のばらつきが「２００ｋＨｚ」の場合に、通過帯域（「１８ＭＨｚ」）内で反射電力比として「−２０ｄＢ」が確保されているが、これに対して、狭帯域フィルタにおいては、共振周波数のばらつきが「２００ｋＨｚ」の場合に、通過帯域（「５ＭＨｚ」）内で反射電力比として「−２０ｄＢ」が確保されていない。つまり、共振周波数のばらつきが同じ程度であれば、比帯域が狭いほど十分な反射電力比が確保されていないことになる。また、狭帯域フィルタにおいては、共振周波数のばらつきが「６０ｋＨｚ」の場合に、通過帯域（「５ＭＨｚ」）内で反射電力比として「−２０ｄＢ」が確保されている。つまり、比帯域が狭くても、共振周波数のばらつきを抑制することにより、十分な反射電力比が確保されることになる。
【００６３】
さて、上記したステップＳ２１，Ｓ２２の処理を行い、共振周波数を調整した後に、広帯域フィルタおよび狭帯域フィルタの各々の動作温度が「７０Ｋ（ケルビン）」での通過特性として、図１２に示す結果が得られたと仮定する。図１２中マーカー「ａ１」〜「ａ４」は、広帯域フィルタの仕様を示すもので、所望中心周波数である「２ＧＨｚ」に対して「±８．９ＭＨｚ」の範囲内で挿入損失が「３ｄＢ」以下であると共に「±１０．１ＭＨｚ」の範囲内で挿入損失が「６０ｄＢ」以上であることを示している。また、図１２中マーカー「ｂ１」〜「ｂ４」は、狭帯域フィルタの仕様を示すもので、所望中心周波数である「２ＧＨｚ」に対して「±１．９ＭＨｚ」の範囲内で挿入損失が「３ｄＢ」以下であると共に「−３．１ＭＨｚ」〜「＋３．２ＭＨｚ」の範囲内で挿入損失が「６０ｄＢ」以上であることを示している。
【００６４】
図１２から明らかなように、広帯域フィルタにおいては、ステップＳ２１の処理を行ったことにより、つまり、最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで共振周波数を調整したことにより、中心周波数が所望中心周波数に対して「＋１ＭＨｚ」まで低周波数側にシフトされている。また、狭帯域フィルタにおいては、ステップＳ２２の処理を行ったことにより、つまり、最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで共振周波数を調整したことにより、中心周波数が所望中心周波数に対して「＋１５０ｋＨｚ」まで低周波数側にシフトされている。この場合、狭帯域フィルタの方が広帯域フィルタよりも所望中心周波数に接近してシフトされているのは、上記した理由により、狭帯域フィルタでは比帯域が狭いために共振周波数のばらつきを小さくする必要があり、共振周波数を調整する回数（誘電体膜を形成する回数）が広帯域フィルタよりも多くなったことに起因する。
【００６５】
さて、上記したステップＳ２１，Ｓ２２の処理を行った後に、広帯域フィルタにおいては、狭帯域フィルタを基準として、誘電体膜を各共振器上の全面に形成して中心周波数を狭帯域フィルタの中心周波数に向けてシフトさせる（ステップＳ２３）。図１３は、図１２に示す状態から、広帯域フィルタの中心周波数を「８５０ｋＨｚ」だけ低周波数側にシフトさせた後の広帯域フィルタおよび狭帯域フィルタの各々の動作温度が「７０Ｋ」での通過特性を示している。これにより、広帯域フィルタおよび狭帯域フィルタの各々の周波数特性が相対的な仕様を満たすようにすることができる。
【００６６】
次いで、広帯域フィルタおよび狭帯域フィルタを同一の動作温度で動作する環境に実装する（ステップＳ２４）。さて、上記したステップＳ２１〜Ｓ２３の処理を行ったことにより、広帯域フィルタおよび狭帯域フィルタの各々の周波数特性が相対的な仕様を満たすようにすることができるが、広帯域フィルタおよび狭帯域フィルタの各々の周波数特性が絶対的な仕様を満たすまでには至っていない。
【００６７】
図１４は、中心周波数の温度依存性を示すグラフを示しており、図１４から明らかにように、動作温度を「７０Ｋ」から「２Ｋ」だけ上昇させると、中心周波数を「２００ｋＨｚ」だけ低周波数側にシフトさせることが可能である。また、図１５は、無負荷Ｑ値の温度依存性を示すグラフを示しており、図１５から明らかにように、動作温度を上昇させると、無負荷Ｑ値を低下させることになるが、「７０Ｋ」の場合に「７０，０００」の無負荷Ｑ値が確保されていれば、動作温度を「７０Ｋ」から「２Ｋ」だけ上昇させたとしても、「６０，０００」以上の無負荷Ｑ値が確実に確保されている。
【００６８】
図１６は、広帯域フィルタの挿入損失の温度依存性を示すグラフを示しており、図１６から明らかなように、広帯域フィルタにおいては、動作温度が「７２Ｋ」の場合の挿入損失は「０．３ｄＢ」である。図１７は、狭帯域フィルタの挿入損失の温度依存性を示すグラフを示しており、図１７から明らかなように、狭帯域フィルタにおいては、動作温度が「７２Ｋ」の場合の挿入損失は「０．７ｄＢ」である。
【００６９】
これらの事情を考慮し、広帯域フィルタおよび狭帯域フィルタの各々の周波数特性が絶対的な仕様を満たすように、広帯域フィルタおよび狭帯域フィルタの動作温度を制御する（ステップＳ２４）。具体的には、広帯域フィルタおよび狭帯域フィルタを「７１．５Ｋ」の動作温度で動作するように冷却する。図１８は、広帯域フィルタおよび狭帯域フィルタの各々の動作温度が「７１．５Ｋ」での通過特性を示している。これにより、広帯域フィルタおよび狭帯域フィルタの各々の周波数特性が絶対的な仕様を満たすようにすることができる。
【００７０】
以上に説明したように第２実施例によれば、広帯域フィルタおよび狭帯域フィルタの各々に対して、各フィルタを構成する各共振器の共振周波数を所望とする各フィルタの所望中心周波数よりも高い値に設計し、各共振器を基板上に形成し、各共振器の共振周波数を測定して最高共振周波数と最低共振周波数との差に基づいて各共振器の周波数シフト量を算出して周波数シフト量に対応した誘電体膜を各共振器上に形成する処理を最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで繰返して行うようにしたので、各フィルタにおいては、上記した第１実施例に記載したものと同様にして、各共振器の共振周波数のばらつきを小さくすることができ、適切な反射電力比を得ることができる。
【００７１】
次いで、狭帯域フィルタを基準とし、広帯域フィルタに対して、誘電体膜を各共振器上の全面に形成して広帯域フィルタの中心周波数を狭帯域フィルタの中心周波数に向けてシフトさせるようにしたので、広帯域フィルタおよび狭帯域フィルタの各々の周波数特性が相対的な仕様を満たすようにすることができる。
【００７２】
そして、広帯域フィルタおよび狭帯域フィルタを同一の動作温度で制御し、広帯域フィルタおよび狭帯域フィルタの各々の中心周波数を所望中心周波数に向けて一括してシフトさせるようにしたので、広帯域フィルタおよび狭帯域フィルタの各々の周波数特性が絶対的な仕様を満たすようにすることができる。
【００７３】
これにより、比帯域が互いに異なる複数のフィルタが個々の動作温度を個別に制御不可能な環境に実装されている場合であっても、各フィルタの中心周波数を所望中心周波数に向けて適切にシフトさせることができ、各フィルタの中心周波数の調整を高精度で実現することができる。
【００７４】
（その他の実施例）
本発明は、上記した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のように変形または拡張することができる。
各共振器の形状は、ループ状に限らず、リング状や他のものであっても良い。
超伝導材料を用いて構成されたフィルタに適用する構成に限らず、常伝導材料を用いて構成されたフィルタに適用する構成であっても良い。
第１実施例においては、バンドパスフィルタに適用する構成に限らず、ローパスフィルタやハイパスフィルタに適用する構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すものであって、フィルタの中心周波数を調整する処理の流れを示すフローチャート
【図２】超伝導バンドパスフィルタの平面図および断面図
【図３】各共振器の共振周波数の変化を示すグラフ
【図４】最高共振周波数および最低共振周波数の変化を概略的に示す図
【図５】誘電体膜が各共振器上に形成される態様を概略的に示す図
【図６】図５相当図
【図７】周波数シフト量と無負荷Ｑ値との関係を示すグラフ
【図８】本発明の第２実施例を示すものであって、広帯域フィルタおよび狭帯域フィルタの各々の中心周波数を調整する処理の流れを示すフローチャート
【図９】広帯域フィルタの周波数特性をシュミレーションした結果を示すグラフ
【図１０】狭帯域フィルタの周波数特性をシュミレーションした結果を示すグラフ
【図１１】図１０相当図
【図１２】広帯域フィルタおよび狭帯域フィルタの通過特性を示すグラフ
【図１３】図１２相当図
【図１４】中心周波数の温度依存性を示すグラフ
【図１５】無負荷Ｑ値の温度依存性を示すグラフ
【図１６】広帯域フィルタの挿入損失の温度依存性を示すグラフ
【図１７】狭帯域フィルタの挿入損失の温度依存性を示すグラフ
【図１８】図１２相当図
【符号の説明】
図面中、１〜２０は共振器、３１は超伝導バンドパスフィルタ、３２は誘電体基板、４０１〜４０３は誘電体膜、１５０２，１５０３は誘電体膜である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for adjusting the frequency of a filter, a method for adjusting the center frequency of a superconducting bandpass filter, a filter, and a superconducting bandpass filter.
[0002]
[Prior art]
As a method for adjusting (tuning) the frequency of the filter, for example, there is a method disclosed in Patent Document 1. In this method, after each resonator is formed on a dielectric substrate by pattern etching, the resonance frequency of each resonator is cooled to a predetermined temperature (for example, “70 K (Kelvin)”) and measured. A frequency shift amount of each resonator is calculated based on a difference between the frequency and a desired frequency of a desired filter, and a dielectric film corresponding to the frequency shift amount is formed on each resonator.
[0003]
According to this method, by forming a dielectric film on each resonator, the effective dielectric constant of each resonator can be increased, and the resonance frequency of each resonator is shifted toward the desired frequency of the filter. It can be made to fit. In this case, since the frequency shift amount can be controlled by the deposition area and film thickness of the dielectric film, by changing the deposition area and film thickness of the dielectric film for each resonator according to the frequency shift amount, 1 By performing the process of forming the dielectric film twice, the resonance frequencies of all the resonators can be collectively shifted toward the desired frequency of the filter.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-267804 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to satisfy the specifications of the filter, it is necessary to perform the process for forming the dielectric film as described above with extremely high accuracy, but in reality, an error occurs in the deposited area and film thickness of the dielectric film. There are circumstances to do. For this reason, an error occurs in the deposition area and film thickness of the dielectric film, the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency after the dielectric film is formed increases, and the variation in the resonance frequency of each resonator increases. There is a problem that an appropriate reflected power ratio cannot be obtained, and when the variation of the film thickness of the dielectric film becomes large, the resonance frequency of each resonator is appropriately shifted toward the desired frequency of the filter. There is a problem that can not be.
[0006]
Further, as another problem, when a plurality of superconducting bandpass filters are operated while being cooled at the same time, there are the following problems. That is, when a plurality of superconducting bandpass filters are applied to a communication base station of a mobile communication system, two superconducting bandpass filters are used to realize diversity reception when the communication base station has a one-sector configuration. When the communication base station has a three-sector configuration, the six superconducting bandpass filters are simultaneously cooled and operated in order to realize diversity reception in each sector. In addition, when applied to a terrestrial digital broadcast relay station or radio astronomy, a plurality of superconducting bandpass filters having different specifications are simultaneously cooled and operated.
[0007]
In this case, when a plurality of superconducting bandpass filters are mounted in an environment where individual operating temperatures can be individually controlled, all superconducting bandpass filters can be controlled by individually controlling the operating temperature of each superconducting bandpass filter. It becomes possible to appropriately shift the center frequency of the conduction bandpass filter toward the desired center frequency. However, in contrast, when a plurality of superconducting bandpass filters are mounted in an environment in which individual operating temperatures cannot be individually controlled, the center frequency of one superconducting bandpass filter is set to the desired center frequency. However, it is difficult to shift the center frequency of other superconducting bandpass filters toward the desired center frequency, and the center frequencies of all superconducting bandpass filters can be shifted to the desired center. It is difficult to shift toward the frequency.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object is to obtain an appropriate reflected power ratio and to appropriately set the resonance frequency of each resonator to the desired frequency of the filter. An object of the present invention is to provide a frequency adjustment method, a filter, and a superconducting band-pass filter that can be shifted and can realize the adjustment of the frequency of the filter with high accuracy.
[0009]
The second purpose is to set the center frequencies of all the superconducting bandpass filters even when the plurality of superconducting bandpass filters are mounted in an environment where individual operating temperatures cannot be controlled individually. To provide a center frequency adjustment method and a superconducting bandpass filter that can be appropriately shifted toward a desired center frequency and can realize the adjustment of the center frequency of all superconducting bandpass filters with high accuracy. It is in.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the step of designing the resonance frequency of each resonator constituting the filter to be higher than the desired frequency (target target frequency) of the desired filter is performed. After performing the step of forming on the substrate, the resonance frequency of each resonator is measured, and the frequency shift amount of each resonator is calculated based on the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency. A process of repeatedly performing the process of forming the corresponding dielectric film on each resonator until the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency becomes a predetermined value or less is performed. In this way, the process of forming the dielectric film on each resonator is repeated until the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency is equal to or less than a predetermined value. Since the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency can be made smaller than immediately after the substrate is formed on the substrate, the variation in the resonance frequency of each resonator can be reduced, and an appropriate reflected power ratio can be obtained.
[0011]
Then, after the process of forming the dielectric film corresponding to the frequency shift amount on each resonator is repeated until the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency becomes a predetermined value or less, the dielectric film is moved to each resonance. The step of forming the entire surface of the resonator and shifting the resonance frequency of each resonator toward the desired frequency of the filter is performed. In this way, since the dielectric film is formed on the entire surface of each resonator in a state where the variation in the resonance frequency of each resonator is smaller than immediately after each resonator is formed on the substrate, it is different from the conventional one. Accordingly, the variation in the thickness of the dielectric film can be reduced by reducing the variation in the resonance frequency of each resonator, and the resonance frequency of each resonator is appropriately shifted toward the desired frequency of the filter. be able to.
[0012]
As a result, when adjusting the frequency of the filter, an appropriate reflected power ratio can be obtained, and the resonance frequency of each resonator can be appropriately shifted toward the desired frequency of the filter. Adjustment can be realized with high accuracy.
[0013]
According to the second aspect of the present invention, when the resonance frequency of each resonator constituting the filter is designed to be higher than the desired frequency of the desired filter, it is designed to be a high value in the range of 2 MHz to 5 MHz. Therefore, although the no-load Q value is reduced due to the formation of the dielectric film, the no-load Q value that satisfies the frequency characteristics of the filter is reliably ensured from the relationship between the frequency shift amount and the no-load Q value. In addition, it is possible to suppress the variation in the resonance frequency of each resonator due to the variation in the thickness of the substrate and the variation in the dielectric constant.
[0014]
According to the invention described in claim 3, when the process of forming the dielectric film on each resonator is repeatedly performed, the dielectric film having a low dielectric constant is formed after the dielectric film having a high dielectric constant is formed. When the film thickness is the same for the dielectric film having a high dielectric constant and the dielectric film having a low dielectric constant, the dielectric film having a high dielectric constant is more than the dielectric film having a low dielectric constant. Due to the fact that a large amount of frequency shift can be ensured, first a dielectric film having a high dielectric constant is formed and coarse adjustment is performed, and then a dielectric film having a low dielectric constant is formed and fine adjustment is performed. As a result, the film thickness of the dielectric film as a whole can be reduced, and the resonance frequency can be adjusted with high accuracy. In addition, since the thickness of the dielectric film as a whole can be reduced, peeling of the dielectric film can be suppressed in advance.
[0015]
According to the invention described in claim 4, after the cerium oxide film is formed as a dielectric film having a high dielectric constant, an alumina film or a magnesium oxide film is formed as a dielectric film having a low dielectric constant. A film (dielectric constant “about 24”) is formed and coarse adjustment is performed, and then an alumina film or a magnesium oxide film (dielectric constant is “about 10”) is formed and fine adjustment is performed. The thickness of the dielectric film can be reduced, the resonance frequency can be adjusted with high accuracy, and the thickness of the dielectric film as a whole can be reduced. Peeling can be suppressed in advance.
[0016]
According to the invention described in claim 5, the resonance frequency of each resonator constituting the superconducting bandpass filter is higher than the desired center frequency (target target center frequency) of the desired superconducting bandpass filter. After designing the resonator and forming each resonator on the substrate, the resonance frequency of each resonator is measured, and the frequency of each resonator is determined based on the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency. The process of calculating the shift amount and forming the dielectric film corresponding to the frequency shift amount on each resonator is repeatedly performed until the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency becomes a predetermined value or less. . As described above, the process of forming the dielectric film on each resonator is repeated until the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency is equal to or less than a predetermined value. Thus, the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency can be made smaller than immediately after each resonator is formed on the substrate, and the variation in the resonance frequency of each resonator can be reduced. Obtainable.
[0017]
Then, after the process of forming the dielectric film corresponding to the frequency shift amount on each resonator is repeated until the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency becomes a predetermined value or less, the dielectric film is moved to each resonance. A process is performed in which the resonance frequency of each resonator is collectively shifted toward the desired center frequency of the superconducting bandpass filter. Thus, since the dielectric film is formed on the entire surface of each resonator in a state in which the variation in the resonance frequency of each resonator is made smaller than immediately after each resonator is formed on the substrate, the above-mentioned claim 1 In the same manner as described, the variation in the thickness of the dielectric film can be reduced by reducing the variation in the resonance frequency of each resonator, and the resonance frequency of each resonator can be reduced to a superconducting bandpass filter. Can be appropriately shifted toward the desired center frequency.
[0018]
As a result, when adjusting the center frequency of the superconducting bandpass filter, an appropriate reflected power ratio can be obtained, and the resonance frequency of each resonator is appropriately set toward the desired center frequency of the superconducting bandpass filter. The center frequency of the superconducting bandpass filter can be adjusted with high accuracy.
[0019]
According to the invention described in claim 6, for each of the plurality of superconducting bandpass filters, each superconducting bandpass filter that desires the resonance frequency of each resonator constituting each superconducting bandpass filter. Design a value higher than the desired center frequency, form each resonator on the substrate, measure the resonance frequency of each resonator, and shift the frequency of each resonator based on the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency The process of calculating the amount and forming the dielectric film corresponding to the frequency shift amount on each resonator is repeatedly performed until the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency becomes a predetermined value or less. Thus, in each superconducting bandpass filter, the process of forming a dielectric film on each resonator is performed in the same manner as described in claim 5 above, and the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency is determined. Therefore, the variation in the resonance frequency of each resonator can be reduced, and an appropriate reflected power ratio can be obtained.
[0020]
Next, a process of forming a dielectric film corresponding to the amount of frequency shift on each resonator for each of the plurality of superconducting bandpass filters is performed until the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency becomes a predetermined value or less. After repeated processing, the superconducting bandpass filter with the smallest difference between the center frequency and the specification is used as a reference, and the difference between the center frequency and the specification is the smallest among the plurality of superconducting bandpass filters. Compared to other superconducting bandpass filters except for, a dielectric film is formed on the entire surface of each resonator, and the difference between the center frequency and the specification is minimized. The step of shifting toward the center frequency of the superconducting bandpass filter is performed. In this way, the center frequency of the other superconducting bandpass filters excluding the superconducting bandpass filter with the smallest difference between the center frequency and the specification is the same as that of the superconducting bandpass filter with the smallest difference between the center frequency and the specification. Since the shift is made toward the center frequency, the frequency characteristics of all the superconducting bandpass filters can satisfy relative specifications.
[0021]
Since each superconducting bandpass filter is controlled at the same operating temperature and the center frequency of each superconducting bandpass filter is collectively shifted toward the desired center frequency, all superconducting bandpass filters are The frequency characteristic of can satisfy the absolute specification.
[0022]
As a result, even if multiple superconducting bandpass filters are mounted in an environment where individual operating temperatures cannot be controlled individually, the center frequencies of all superconducting bandpass filters are directed to the desired center frequency. The center frequency of all superconducting bandpass filters can be adjusted with high accuracy.
[0023]
According to the seventh aspect of the present invention, for each of a plurality of superconducting bandpass filters having different specifications, each superconductivity that makes the resonance frequency of each resonator constituting each superconducting bandpass filter desired. Designed to be higher than the desired center frequency of the bandpass filter, each resonator is formed on the substrate, the resonance frequency of each resonator is measured, and each resonance is based on the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency Repeatedly performing the process of calculating the frequency shift amount of the resonator and forming the dielectric film corresponding to the frequency shift amount on each resonator until the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency becomes a predetermined value or less. I do. Thus, in each superconducting bandpass filter, the process of forming a dielectric film on each resonator is performed in the same manner as described in claim 5 above, and the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency is determined. Therefore, the variation in the resonance frequency of each resonator can be reduced, and an appropriate reflected power ratio can be obtained.
[0024]
Next, a process of forming a dielectric film corresponding to the frequency shift amount on each resonator for each of a plurality of superconducting bandpass filters having different specifications is performed with the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency being a predetermined value. After repeatedly performing until the following, with respect to the superconducting bandpass filter having a small difference between the center frequency and the desired center frequency, the superconducting bandpass filter having a large difference between the center frequency and the desired center frequency A dielectric film is formed on the entire surface of each resonator so that the center frequency of the superconducting bandpass filter having a large difference between the center frequency and the desired center frequency is the superconducting band having a small difference between the center frequency and the desired center frequency. A step of shifting toward the center frequency of the pass filter is performed. In this way, the center frequency of the superconducting bandpass filter having a large difference between the center frequency and the desired center frequency is shifted toward the center frequency of the superconducting bandpass filter having a small difference between the center frequency and the desired center frequency. The frequency characteristics of all superconducting bandpass filters can satisfy relative specifications in the same manner as described in the sixth aspect. That is, in this case, the superconducting bandpass filter having a small difference between the center frequency and the desired center frequency corresponds to the superconducting bandpass filter having the minimum difference between the center frequency and the specification described in claim 6. .
[0025]
The superconducting bandpass filter is controlled at the same operating temperature, and the center frequency of each superconducting bandpass filter is collectively shifted toward the desired center frequency. In the same manner as described above, the frequency characteristics of all the superconducting bandpass filters can satisfy the absolute specification.
[0026]
As a result, even if multiple superconducting bandpass filters with different specifications are mounted in an environment where individual operating temperatures cannot be individually controlled, the center frequency of all superconducting bandpass filters is desired. It can be appropriately shifted toward the center frequency, and the adjustment of the center frequency of all the superconducting bandpass filters can be realized with high accuracy.
[0027]
According to the invention described in claim 8, for each of a plurality of superconducting bandpass filters having different ratio bands, each superconducting bandpass filter constituting each superconducting bandpass filter has a desired resonance frequency. Designed to be higher than the desired center frequency of the conduction bandpass filter, each resonator is formed on the substrate, the resonance frequency of each resonator is measured, and each resonator is measured based on the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency. The process of calculating the frequency shift amount of the resonator and forming a dielectric film corresponding to the frequency shift amount on each resonator is repeatedly performed until the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency becomes a predetermined value or less. Perform the process. Thus, in each superconducting bandpass filter, the process of forming a dielectric film on each resonator is performed in the same manner as described in claim 5 above, and the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency is determined. Therefore, the variation in the resonance frequency of each resonator can be reduced, and an appropriate reflected power ratio can be obtained.
[0028]
Next, a process of forming a dielectric film corresponding to the frequency shift amount on each resonator for each of a plurality of superconducting bandpass filters having different ratio bands is determined so that the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency is predetermined. After repeating the process until the value is less than or equal to the value, a dielectric film is formed on the entire surface of each resonator with respect to the superconducting bandpass filter with a narrow relative bandwidth as a reference. Then, a step of shifting the center frequency of the superconducting bandpass filter having a wide specific bandwidth toward the center frequency of the superconducting bandpass filter having a narrow relative bandwidth is performed. As described above, since the center frequency of the superconducting bandpass filter having a wide specific band is shifted toward the center frequency of the superconducting bandpass filter having a narrow specific band, the same as described in claim 6 above. The frequency characteristics of all the superconducting bandpass filters can satisfy relative specifications. That is, in this case, the superconducting bandpass filter having a narrow specific band corresponds to the superconducting bandpass filter having the minimum difference between the center frequency and the specification described in claim 6.
[0029]
The superconducting bandpass filter is controlled at the same operating temperature, and the center frequency of each superconducting bandpass filter is collectively shifted toward the desired center frequency. In the same manner as described above, the frequency characteristics of all the superconducting bandpass filters can satisfy the absolute specification.
[0030]
As a result, even when a plurality of superconducting bandpass filters having different ratio bands are mounted in an environment where individual operating temperatures cannot be individually controlled, the center frequencies of all superconducting bandpass filters can be reduced. It can be appropriately shifted toward the desired center frequency, and the adjustment of the center frequency of all the superconducting bandpass filters can be realized with high accuracy.
[0031]
According to the ninth aspect of the present invention, when designing the resonance frequency of each resonator constituting the superconducting bandpass filter to be higher than the desired center frequency of the desired superconducting bandpass filter, 2 MHz to Since it is designed to be a high value in the range of 5 MHz, it is possible to ensure a no-load Q value that satisfies the frequency characteristics of the superconducting bandpass filter in the same manner as described in claim 2 and The variation in the resonance frequency of each resonator due to the variation in the plate thickness and the variation in the dielectric constant can be suppressed in advance.
[0032]
According to the invention described in claim 10, when the process of forming the dielectric film on each resonator is repeated, the dielectric film having a low dielectric constant is formed after the dielectric film having a high dielectric constant is formed. In the same manner as described in the third aspect, the dielectric film having a high dielectric constant and the dielectric film having a low dielectric constant have a high dielectric constant when the film thickness is the same. Since the body film can secure a larger frequency shift amount than the dielectric film having a low dielectric constant, a dielectric film having a high dielectric constant is first formed and coarse adjustment is performed, and then the dielectric film is formed. By performing fine adjustment by forming a dielectric film having a low rate, the thickness of the dielectric film as a whole can be reduced, and the resonance frequency can be adjusted with high accuracy. In addition, since the thickness of the dielectric film as a whole can be reduced, peeling of the dielectric film can be suppressed in advance.
[0033]
According to the invention described in claim 11, since the alumina film and the magnesium oxide film are formed as the dielectric film having a low dielectric constant after the cerium oxide film is formed as the dielectric film having a high dielectric constant, 4, the cerium oxide film is first formed and coarsely adjusted, and then the alumina film and the magnesium oxide film are formed and finely adjusted. The thickness of the dielectric film can be reduced, the resonance frequency can be adjusted with high accuracy, and the thickness of the dielectric film as a whole can be reduced. It can also be suppressed.
[0034]
According to the invention described in claim 12, since the operating temperature of each superconducting bandpass filter is controlled within a range of 70K ± 2K, the center frequency is shifted by about 200 kHz from the relationship between the frequency shift amount and the operating temperature. In addition, the no-load Q value satisfying the frequency characteristics of the superconducting bandpass filter can be reliably ensured from the relationship between the no-load Q value and the operating temperature.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
A first embodiment in which the present invention is applied to a method for adjusting the center frequency of a superconducting bandpass filter will be described below with reference to FIGS. FIG. 2 shows a configuration immediately after each resonator is formed on a dielectric substrate (hereinafter abbreviated as a substrate) in a superconducting bandpass filter (hereinafter abbreviated as a filter), that is, the resonance frequency of each resonator. The structure before adjusting is shown. FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG.
[0036]
In the filter 31, a plurality (20 in this case) of resonators 1 to 20 are formed by pattern etching on the surface 32a side (the upper surface side in FIG. 2B) of the substantially circular substrate 32, and A superconducting ground plane 33 is formed on the back surface 32b side (the lower surface side in FIG. 2B) of the substrate 32, and has a microstrip structure. An Au ground plane 34 is formed on the surface side of the superconducting ground plane 33 (the lower surface side in FIG. 2B).
[0037]
Each of the resonators 1 to 20 is formed in a loop shape in which a part is opened, and the length (loop length) is set to ½ of the wavelength, and has a predetermined radius from the center of the substrate 32. They are arranged in an annular shape at approximately equal intervals. In this case, each of the resonators 1 to 20 is arranged such that the open portion (gap) faces the center of the substrate 32. The resonator 1 is connected to a wiring 35 that functions as a signal input terminal, and the resonator 20 is connected to a wiring 36 that functions as a signal output terminal. The resonators 1 to 20, the wiring 35, and the wiring 36 are all made of a superconductive material.
[0038]
Next, a method for adjusting the center frequency of the filter 31 as an operation of the above-described configuration will be described with reference to FIGS. 1 and 3 to 7. Here, description will be made assuming that the desired center frequency (target target center frequency) of the filter 31 is “2 GHz”. FIG. 1 schematically shows a flow of processing for adjusting the center frequency of the filter 31 as a flowchart. In FIG. 3, the resonators indicated by the resonator numbers “1” to “20” correspond to the resonators 1 to 20.
[0039]
First, the resonance frequency of each resonator 1-20 is designed to be higher than the desired center frequency of the desired filter 31 (step S1). In this case, how much higher the resonance frequency of each of the resonators 1 to 20 is preferably than the desired center frequency will be described later. Next, the resonators 1 to 20 are formed on the substrate 32 by pattern etching using a predetermined mask pattern (step S2). Next, the resonance frequencies of the resonators 1 to 20 are measured (step S3), the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency is calculated (step S4), and the highest resonance is obtained for each of the resonators 1 to 20. A frequency shift amount is calculated based on the difference between the frequency and the lowest resonance frequency (step S5).
[0040]
Specifically, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, as a result of measuring the resonance frequency of each of the resonators 1 to 20 immediately after the pattern etching, the resonance frequency of the resonator 3 is, for example, “2, Assuming that the highest resonance frequency is “001, 330 kHz” and the lowest resonance frequency of the resonator 13 is “2,000, 347.5 kHz”, for example, the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency is “982. 5 kHz "is calculated. Then, each resonance so that the frequency shift amount of the resonator 13 whose lowest resonance frequency is measured is “0%” and the frequency shift amount of the resonator 3 whose highest resonance frequency is measured is “100%”. The frequency shift amount is calculated for each of the devices 1 to 20.
[0041]
And the dielectric film corresponding to the frequency shift amount calculated in this way is formed on each resonator 1-20 (step S6), and the first frequency adjustment is performed. In the first frequency adjustment, for example, a cerium oxide film having a dielectric constant of “about 24” is used as the dielectric film.
[0042]
Next, after performing the first frequency adjustment in this way, the resonance frequencies of the resonators 1 to 20 are measured again (step S7), and the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency is calculated again (step S7). Step S8). Next, it is determined whether or not the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency is equal to or less than a predetermined value (step S9). In this case, the predetermined value is a value determined in advance according to, for example, a frequency characteristic required for the filter 31.
[0043]
Here, if the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency is not less than or equal to a predetermined value (“NO” in step S9), the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency for each of the resonators 1 to 20 are determined. The frequency shift amount is calculated again based on the difference (step S10).
[0044]
Specifically, as a result of measuring the resonance frequency of each of the resonators 1 to 20 immediately after the first frequency adjustment, the resonance frequency of the resonator 13 is, for example, “2,000, 347.5 kHz” at the highest. Assuming that the resonance frequency of the resonator 1 is the lowest, for example, “2,000,220 kHz”, “127.5 kHz” is calculated as the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency. Next, assuming that the predetermined value is “50 kHz”, for example, the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency is not less than or equal to the predetermined value, so that the frequency shift amount of the resonator 1 at which the lowest resonance frequency is measured is “0”. The frequency shift amount is calculated for each of the resonators 1 to 20 so that the frequency shift amount of the resonator 13 whose maximum resonance frequency is measured becomes “100%”.
[0045]
And the dielectric film corresponding to the frequency shift amount calculated in this way is formed on each resonator 1-20 (step S11), and the second frequency adjustment is performed. In the second frequency adjustment, for example, an alumina film or a magnesium oxide film having a dielectric constant of “about 10”, that is, a dielectric constant lower than that of the cerium oxide film used in the first frequency adjustment is used as the dielectric film. Use.
[0046]
Next, after performing the second frequency adjustment in this way, the process returns to step S7, and thereafter, steps S7 to S11 are repeated until the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency becomes equal to or less than a predetermined value. Do. If the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency is equal to or smaller than a predetermined value (“YES” in step S9), a dielectric film corresponding to the desired center frequency of the filter 31 is placed on each resonator 1-20. The resonance frequencies of the resonators 1 to 20 are collectively shifted toward the desired center frequency of the filter 31 (step S12).
[0047]
Specifically, as a result of measuring the resonance frequency of each of the resonators 1 to 20 immediately after performing the second frequency adjustment, the resonance frequency of the resonator 3 is the highest at “2,000, 251.2 kHz”, for example. Assuming that the resonance frequency of the resonator 20 is the lowest, for example, “2,000, 215 kHz”, “36.2 kHz” is calculated as the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency. Here, since the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency is equal to or less than a predetermined value, a dielectric film corresponding to the desired center frequency of the filter 31 is formed on the entire surface of each of the resonators 1 to 20. The resonance frequency of 1 to 20 is collectively shifted to the “220 kHz” low frequency side toward the desired center frequency of the filter 31 to perform the third frequency adjustment. Even in the third frequency adjustment, for example, an alumina film or a magnesium oxide film is used as the dielectric film.
[0048]
5 and 6 schematically show a mode in which the dielectric films are formed in time series on behalf of the resonators 4 and 13 among the resonators 1 to 20. In FIGS. 5 and 6, the resonators 4 and 13 formed in a loop shape are shown in a straight line.
[0049]
In the resonator 4, the first frequency adjustment is performed by forming the dielectric film 401 on the resonator 4, and then the second time by forming the dielectric film 402 on the dielectric film 401. The frequency adjustment is performed, and the dielectric film 403 is formed over the dielectric film 402, the dielectric film 401, and the resonator 4 to perform the third frequency adjustment. In the resonator 13, since the resonance frequency immediately after the pattern etching is the lowest, no dielectric film is formed in the first frequency adjustment, and the dielectric film 1302 is placed on the resonator 13. The second frequency adjustment is performed by the formation, and the third frequency adjustment is performed by forming the dielectric film 1303 across the dielectric film 1302 and the resonator 13.
[0050]
By the way, as explained above, by forming a dielectric film on each resonator 1-20, it is possible to shift the resonance frequency of each resonator 1-20 toward the desired center frequency of the filter 31. However, on the other hand, there is a problem that the unloaded Q value is lowered due to the formation of the dielectric film. In response to this problem, the inventors have obtained the following conclusion by measuring the relationship between the frequency shift amount and the unloaded Q value when a cerium oxide film is used as the dielectric film.
[0051]
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the frequency shift amount and the no-load Q value. As is clear from FIG. 7, when the frequency shift amount is “0 MHz”, that is, immediately after each resonator 1-20 is formed by pattern etching, an unloaded Q value of “110,000” or more is secured. Yes. If a cerium oxide film is formed as a dielectric film on each of the resonators 1 to 20 from this state, the no-load Q value is reduced. For example, even when the frequency shift amount is “5 MHz”. No load Q value of “70,000” or more is secured.
[0052]
In this case, in consideration of the fact that it is generally desirable to ensure a no-load Q value of “50,000” or more in order to make full use of the advantages of the filter 31, the resonators 1 to 1 in step S 1 described above are considered. In the process of designing 20 resonance frequencies, a margin of about “5 MHz” can be secured, that is, the resonance frequency of each resonator 1 to 20 is set to “5 MHz as an upper limit than the desired center frequency of the desired filter 31. It is sufficient to design a high value within the following range.
[0053]
Further, when the resonators 1 to 20 are formed on the substrate 32, the resonance frequency varies due to variations in the thickness and dielectric constant of the substrate 32. The variation in the resonance frequency is “2 MHz” at the maximum. In the process of designing the resonance frequencies of the resonators 1 to 20 in step S1, the filter 31 that makes the resonance frequencies of the resonators 1 to 20 desired. The lower limit of the desired center frequency may be designed to be a high value in the range of “2 MHz” or more.
[0054]
As described above, according to the first embodiment, the resonance frequency of each of the resonators 1 to 20 constituting the filter 31 is designed to be higher than the desired center frequency (“2 GHz”) of the desired filter 31. After each resonator 1-20 is formed on the substrate 32, the resonance frequency of each resonator 1-20 is measured, and the frequency shift of each resonator 1-20 is based on the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency. A process of repeatedly calculating the amount of the dielectric film corresponding to the frequency shift amount on each of the resonators 1 to 20 until the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency is equal to or less than a predetermined value. Therefore, the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency is made smaller than immediately after the resonators 1 to 20 are formed on the substrate 32, and the variation in the resonance frequencies of the resonators 1 to 20 is reduced. Can be suitable It can be obtained Do reflection power ratio.
[0055]
And after performing the process which forms the dielectric film corresponding to the amount of frequency shift on each resonator 1-20 repeatedly until the difference of the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency becomes below a predetermined value, a dielectric film Are formed on the entire surface of each resonator 1-20, and the process of collectively shifting the resonance frequency of each resonator 1-20 toward the desired center frequency of the filter 31 is performed. Since the variation in the resonance frequency of ˜20 is reduced, the variation in the film thickness of the dielectric film can be reduced, and the resonance frequency of each of the resonators 1-20 is appropriately directed toward the desired center frequency of the filter 31. Can be shifted.
[0056]
Thereby, when adjusting the center frequency of the filter 31, an appropriate reflected power ratio can be obtained, and the resonance frequency of each resonator 1 to 20 can be appropriately shifted toward the desired center frequency of the filter 31. The frequency of the filter 31 can be adjusted with high accuracy.
[0057]
In addition, when the resonance frequency of each resonator 1 to 20 is designed to be higher than the desired center frequency of the desired filter 31, the dielectric film is designed to have a high value in the range of 2 MHz to 5 MHz. Although the no-load Q value is reduced due to the formation of, the no-load Q value satisfying the frequency characteristics of the filter 31 can be reliably ensured from the relationship between the frequency shift amount and the no-load Q value. The variation in the resonance frequency of each of the resonators 1 to 20 due to the variation in the thickness of the substrate 32 and the variation in the dielectric constant can be suppressed in advance.
[0058]
Furthermore, when the process of forming the dielectric film on each of the resonators 1 to 20 is repeatedly performed, after the dielectric film having a high dielectric constant (cerium oxide film) is formed, the dielectric film having a low dielectric constant (alumina) When the film thickness is the same between the dielectric film having a high dielectric constant and the dielectric film having a low dielectric constant, the dielectric film having a higher dielectric constant is used. Therefore, it is possible to secure a larger frequency shift amount than a dielectric film having a low dielectric constant, so that a dielectric film having a high dielectric constant is first formed and coarsely adjusted, and then a dielectric having a low dielectric constant is subsequently formed. By forming and finely adjusting the body film, the thickness of the dielectric film as a whole can be reduced, and the resonance frequency can be adjusted with high precision. Dielectric as much as the film thickness can be reduced It is also possible to suppress separation of the film in advance.
[0059]
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the first embodiment described above, the method for adjusting the center frequency of one filter has been described. On the other hand, in the second embodiment, a method for simultaneously adjusting the center frequencies of a plurality of filters will be described. Here, two filters, a wideband filter having a bandwidth of “18 MHz” (ratio band is “0.9%”) and a narrowband filter having a bandwidth of “5 MHz” (ratio band is “0.25%”). A method for simultaneously adjusting the center frequencies of the filters will be described. Here, the description will be made assuming that the desired center frequency (target target center frequency) of each of the wideband filter and the narrowband filter is “2 GHz”. FIG. 8 schematically shows a flow of processing for simultaneously adjusting the center frequencies of the wideband filter and the narrowband filter as a flowchart.
[0060]
First, the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency is reduced to a predetermined value or less by performing the processing of steps S1 to S11 described in the first embodiment for each of the wideband filter and the narrowband filter. A dielectric film is formed on each resonator until it is, and the resonance frequency of each resonator is adjusted (steps S21 and S22).
[0061]
Here, the reflected power ratio of each of the wideband filter and the narrowband filter will be described. FIG. 9 is a graph showing the result of simulating the frequency characteristics of the wideband filter when the variation in the resonance frequency is “200 kHz”, and FIG. 10 is the frequency of the narrowband filter when the variation in the resonance frequency is “200 kHz”. FIG. 11 is a graph showing the result of simulating the frequency characteristics of the narrowband filter when the variation in the resonance frequency is “60 kHz”. 9 to 11, the broken line indicates the passing power ratio, and the solid line indicates the reflected power ratio. F 0 Is “2,000”.
[0062]
As is apparent from FIGS. 9 to 11, in the wideband filter, when the variation in the resonance frequency is “200 kHz”, the reflected power ratio is “−20 dB” within the passband (“18 MHz”). On the other hand, in the narrow band filter, when the variation of the resonance frequency is “200 kHz”, “−20 dB” is not secured as the reflected power ratio in the pass band (“5 MHz”). That is, if the variation in the resonance frequency is the same, a sufficient reflected power ratio is not ensured as the ratio band is narrow. Further, in the narrow band filter, when the variation of the resonance frequency is “60 kHz”, “−20 dB” is secured as the reflected power ratio in the pass band (“5 MHz”). That is, even if the ratio band is narrow, a sufficient reflected power ratio is ensured by suppressing variations in the resonance frequency.
[0063]
Now, after performing the above steps S21 and S22 and adjusting the resonance frequency, the results shown in FIG. 12 are obtained as pass characteristics when the operating temperature of each of the wideband filter and the narrowband filter is “70 K (Kelvin)”. Assume that it was obtained. Markers “a1” to “a4” in FIG. 12 indicate the specifications of the broadband filter, and the insertion loss is “3 dB” or less within the range of “± 8.9 MHz” with respect to “2 GHz” which is the desired center frequency. And the insertion loss is “60 dB” or more within the range of “± 10.1 MHz”. Also, the markers “b1” to “b4” in FIG. 12 indicate the specifications of the narrowband filter, and the insertion loss is “± 1.9 MHz” within the range of “± 1.9 MHz” with respect to “2 GHz” which is the desired center frequency. It indicates that the insertion loss is “60 dB” or more within the range of “−3.1 MHz” to “+3.2 MHz”.
[0064]
As is clear from FIG. 12, in the wideband filter, by performing the process of step S21, that is, by adjusting the resonance frequency until the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency becomes a predetermined value or less, The center frequency is shifted to the low frequency side to “+1 MHz” with respect to the desired center frequency. In the narrowband filter, the center frequency is set to the desired center by performing the process of step S22, that is, by adjusting the resonance frequency until the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency is equal to or less than a predetermined value. The frequency is shifted to the low frequency side to “+150 kHz”. In this case, the narrowband filter is shifted closer to the desired center frequency than the wideband filter. For the reasons described above, the narrowband filter has a narrower ratio band, so that it is necessary to reduce the variation of the resonance frequency. This is because the number of times of adjusting the resonance frequency (number of times of forming the dielectric film) is larger than that of the broadband filter.
[0065]
Now, after performing the above-described steps S21 and S22, in the wideband filter, with the narrowband filter as a reference, a dielectric film is formed on the entire surface of each resonator, and the center frequency is set to the center frequency of the narrowband filter. (Step S23). FIG. 13 shows the pass characteristics when the operating temperature of each of the wideband filter and the narrowband filter after shifting the center frequency of the wideband filter by “850 kHz” from the state shown in FIG. 12 to “70 K”. Show. Thereby, each frequency characteristic of a wideband filter and a narrowband filter can be made to satisfy relative specifications.
[0066]
Next, the wideband filter and the narrowband filter are mounted in an environment that operates at the same operating temperature (step S24). Now, by performing the above-described steps S21 to S23, it is possible to satisfy the relative specifications of the frequency characteristics of the wideband filter and the narrowband filter. The frequency characteristics have not reached absolute specifications.
[0067]
FIG. 14 is a graph showing the temperature dependence of the center frequency. As clearly shown in FIG. 14, when the operating temperature is increased from “70 K” by “2 K”, the center frequency is decreased by “200 kHz”. It is possible to shift to the side. FIG. 15 shows a graph showing the temperature dependence of the no-load Q value. As is clear from FIG. 15, when the operating temperature is increased, the no-load Q value is decreased. If no load Q value of “70,000” is secured in the case of “70K”, even if the operating temperature is increased by “2K” from “70K”, no load Q value of “60,000” or more Is surely secured.
[0068]
FIG. 16 is a graph showing the temperature dependence of the insertion loss of the wideband filter. As is clear from FIG. 16, in the wideband filter, the insertion loss when the operating temperature is “72 K” is “0.3 dB”. Is. FIG. 17 is a graph showing the temperature dependence of the insertion loss of the narrow band filter. As is clear from FIG. 17, in the narrow band filter, the insertion loss when the operating temperature is “72 K” is “0”. .7 dB ".
[0069]
Considering these circumstances, the operating temperatures of the wideband filter and the narrowband filter are controlled so that the frequency characteristics of the wideband filter and the narrowband filter satisfy the absolute specifications (step S24). Specifically, the wideband filter and the narrowband filter are cooled to operate at an operating temperature of “71.5K”. FIG. 18 shows pass characteristics when the operating temperature of each of the wideband filter and the narrowband filter is “71.5 K”. Thereby, each frequency characteristic of a wideband filter and a narrowband filter can satisfy | fill an absolute specification.
[0070]
As described above, according to the second embodiment, for each of the wideband filter and the narrowband filter, the resonance frequency of each resonator constituting each filter is higher than the desired center frequency of each desired filter. Design each value to form each resonator on the substrate, measure the resonance frequency of each resonator, calculate the frequency shift amount of each resonator based on the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency. Since the process of forming the dielectric film corresponding to the shift amount on each resonator is repeatedly performed until the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency becomes a predetermined value or less, each filter has the above-described process. In the same manner as described in the first embodiment, the variation in the resonance frequency of each resonator can be reduced, and an appropriate reflected power ratio can be obtained.
[0071]
Next, with the narrow band filter as a reference, a dielectric film is formed on the entire surface of each resonator with respect to the wide band filter so that the center frequency of the wide band filter is shifted toward the center frequency of the narrow band filter. The frequency characteristics of the wideband filter and the narrowband filter can satisfy relative specifications.
[0072]
The wideband filter and the narrowband filter are controlled at the same operating temperature, and the center frequencies of the wideband filter and the narrowband filter are collectively shifted toward the desired center frequency. Each frequency characteristic of the filter can satisfy an absolute specification.
[0073]
As a result, even when multiple filters with different ratio bands are mounted in an environment where individual operating temperatures cannot be controlled individually, the center frequency of each filter is appropriately shifted toward the desired center frequency. The center frequency of each filter can be adjusted with high accuracy.
[0074]
(Other examples)
The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be modified or expanded as follows.
The shape of each resonator is not limited to a loop shape, and may be a ring shape or other shapes.
It is not limited to the configuration applied to the filter configured using the superconducting material, but may be configured to be applied to the filter configured using the normal conductive material.
The first embodiment is not limited to the configuration applied to the band pass filter, but may be a configuration applied to a low pass filter or a high pass filter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, and is a flowchart showing a flow of processing for adjusting the center frequency of a filter.
FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view of a superconducting bandpass filter.
FIG. 3 is a graph showing a change in resonance frequency of each resonator.
FIG. 4 is a diagram schematically showing changes in the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency.
FIG. 5 is a diagram schematically showing an aspect in which a dielectric film is formed on each resonator.
6 is a view corresponding to FIG.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the frequency shift amount and the no-load Q value.
FIG. 8 is a flowchart showing a flow of processing for adjusting the center frequency of each of the wideband filter and the narrowband filter according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a graph showing the result of simulating the frequency characteristics of a wideband filter.
FIG. 10 is a graph showing the result of simulating the frequency characteristics of a narrowband filter.
11 is equivalent to FIG.
FIG. 12 is a graph showing pass characteristics of a wideband filter and a narrowband filter.
FIG. 13 is a view corresponding to FIG.
FIG. 14 is a graph showing the temperature dependence of the center frequency.
FIG. 15 is a graph showing temperature dependence of no-load Q value.
FIG. 16 is a graph showing temperature dependence of insertion loss of a wideband filter.
FIG. 17 is a graph showing temperature dependence of insertion loss of a narrow band filter.
18 is equivalent to FIG.
[Explanation of symbols]
In the drawing, 1 to 20 are resonators, 31 is a superconducting bandpass filter, 32 is a dielectric substrate, 401 to 403 are dielectric films, and 1502 and 1503 are dielectric films.

Claims (14)

フィルタを構成する各共振器の共振周波数を所望とするフィルタの所望周波数よりも高い値に設計する工程と、
各共振器を基板上に形成する工程と、
各共振器の共振周波数を測定して最高共振周波数と最低共振周波数との差に基づいて各共振器の周波数シフト量を算出して周波数シフト量に対応した誘電体膜を各共振器上に形成する処理を最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで繰返して実施する工程と、
誘電体膜を各共振器上の全面に形成して各共振器の共振周波数をフィルタの所望周波数に向けて一括してシフトさせる工程と、
を行うことを特徴とするフィルタの周波数調整方法。Designing the resonance frequency of each resonator constituting the filter to a value higher than the desired frequency of the desired filter;
Forming each resonator on a substrate;
Measure the resonance frequency of each resonator, calculate the frequency shift amount of each resonator based on the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency, and form a dielectric film corresponding to the frequency shift amount on each resonator Repeatedly performing the process of performing until the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency is a predetermined value or less,
Forming a dielectric film on the entire surface of each resonator and shifting the resonance frequency of each resonator toward the desired frequency of the filter in a lump;
The frequency adjustment method of the filter characterized by performing. 請求項１に記載したフィルタの周波数調整方法において、
フィルタを構成する各共振器の共振周波数を所望とするフィルタの所望周波数よりも２ＭＨｚ〜５ＭＨｚの範囲で高い値に設計することを特徴とするフィルタの周波数調整方法。The filter frequency adjusting method according to claim 1,
A method for adjusting a frequency of a filter, wherein the resonance frequency of each resonator constituting the filter is designed to be higher in a range of 2 MHz to 5 MHz than a desired frequency of the desired filter. 請求項１または２に記載したフィルタの周波数調整方法において、
誘電体膜を各共振器上に形成する処理を繰返して行うときに、誘電率の高い誘電体膜を形成した後に、誘電率の低い誘電体膜を形成することを特徴とするフィルタの周波数調整方法。In the filter frequency adjustment method according to claim 1 or 2,
The frequency adjustment of the filter is characterized by forming a dielectric film having a low dielectric constant after forming a dielectric film having a high dielectric constant when the process of forming the dielectric film on each resonator is repeated. Method. 請求項３に記載したフィルタの周波数調整方法において、
誘電率の高い誘電体膜として酸化セリウム膜を形成した後に、誘電率の低い誘電体膜としてアルミナ膜や酸化マグネシウム膜を形成することを特徴とするフィルタの周波数調整方法。In the filter frequency adjusting method according to claim 3,
A filter frequency adjusting method comprising: forming a cerium oxide film as a dielectric film having a high dielectric constant, and then forming an alumina film or a magnesium oxide film as a dielectric film having a low dielectric constant. 超伝導バンドパスフィルタを構成する各共振器の共振周波数を所望とする超伝導バンドパスフィルタの所望中心周波数よりも高い値に設計する工程と、
各共振器を基板上に形成する工程と、
各共振器の共振周波数を測定して最高共振周波数と最低共振周波数との差に基づいて各共振器の周波数シフト量を算出して周波数シフト量に対応した誘電体膜を各共振器上に形成する処理を最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで繰返して実施する工程と、
誘電体膜を各共振器上の全面に形成して各共振器の共振周波数を超伝導バンドパスフィルタの所望中心周波数に向けて一括してシフトさせる工程と、
を行うことを特徴とする超伝導バンドパスフィルタの中心周波数調整方法。Designing the resonance frequency of each resonator constituting the superconducting bandpass filter to a value higher than the desired center frequency of the desired superconducting bandpass filter;
Forming each resonator on a substrate;
Measure the resonance frequency of each resonator, calculate the frequency shift amount of each resonator based on the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency, and form a dielectric film corresponding to the frequency shift amount on each resonator Repeatedly performing the process of performing until the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency is a predetermined value or less,
Forming a dielectric film on the entire surface of each resonator and shifting the resonance frequency of each resonator toward the desired center frequency of the superconducting bandpass filter;
A method for adjusting the center frequency of a superconducting band-pass filter. 複数の超伝導バンドパスフィルタの各々に対して、各超伝導バンドパスフィルタを構成する各共振器の共振周波数を所望とする各超伝導バンドパスフィルタの所望中心周波数よりも高い値に設計し、各共振器を基板上に形成し、各共振器の共振周波数を測定して最高共振周波数と最低共振周波数との差に基づいて各共振器の周波数シフト量を算出して周波数シフト量に対応した誘電体膜を各共振器上に形成する処理を最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで繰返して実施する工程と、
複数の超伝導バンドパスフィルタのうち中心周波数と仕様との差が最小の超伝導バンドパスフィルタを基準とし、当該中心周波数と仕様との差が最小の超伝導バンドパスフィルタを除いた他の超伝導バンドパスフィルタに対して、誘電体膜を各共振器上の全面に形成して当該他の超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を当該中心周波数と仕様との差が最小の超伝導バンドパスフィルタの中心周波数に向けてシフトさせる工程と、
各超伝導バンドパスフィルタを同一の動作温度で制御し、各超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を各超伝導バンドパスフィルタの所望中心周波数に向けて一括してシフトさせる工程と、
を行うことを特徴とする超伝導バンドパスフィルタの中心周波数調整方法。For each of the plurality of superconducting bandpass filters, the resonance frequency of each resonator constituting each superconducting bandpass filter is designed to be higher than the desired center frequency of each superconducting bandpass filter, Each resonator is formed on the substrate, the resonance frequency of each resonator is measured, the frequency shift amount of each resonator is calculated based on the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency, and the frequency shift amount is supported. Repeatedly performing the process of forming the dielectric film on each resonator until the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency is a predetermined value or less;
Of the multiple superconducting bandpass filters, the superconducting bandpass filter with the smallest difference between the center frequency and the specifications is used as a reference, and other superconducting bandpass filters with the smallest difference between the center frequency and the specifications are excluded. A superconducting bandpass filter in which a dielectric film is formed on the entire surface of each resonator and the center frequency of the other superconducting bandpass filter is the minimum difference between the center frequency and the specification. Shifting toward the center frequency of
Controlling each superconducting bandpass filter at the same operating temperature, and collectively shifting the center frequency of each superconducting bandpass filter toward the desired center frequency of each superconducting bandpass filter;
A method for adjusting the center frequency of a superconducting band-pass filter. 仕様が互いに異なる複数の超伝導バンドパスフィルタの各々に対して、各超伝導バンドパスフィルタを構成する各共振器の共振周波数を所望とする各超伝導バンドパスフィルタの所望中心周波数よりも高い値に設計し、各共振器を基板上に形成し、各共振器の共振周波数を測定して最高共振周波数と最低共振周波数との差に基づいて各共振器の周波数シフト量を算出して周波数シフト量に対応した誘電体膜を各共振器上に形成する処理を最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで繰返して実施する工程と、
中心周波数と所望中心周波数との差の小さい超伝導バンドパスフィルタを基準とし、中心周波数と所望中心周波数との差の大きい超伝導バンドパスフィルタに対して、誘電体膜を各共振器上の全面に形成して当該中心周波数と所望中心周波数との差の大きい超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を当該中心周波数と所望中心周波数との差の小さい超伝導バンドパスフィルタの中心周波数に向けてシフトさせる工程と、
各超伝導バンドパスフィルタを同一の動作温度で制御し、各超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を各超伝導バンドパスフィルタの所望中心周波数に向けて一括してシフトさせる工程と、
を行うことを特徴とする超伝導バンドパスフィルタの中心周波数調整方法。For each of a plurality of superconducting bandpass filters having different specifications, a value that is higher than the desired center frequency of each superconducting bandpass filter for which the resonance frequency of each resonator constituting each superconducting bandpass filter is desired Design each resonator on the substrate, measure the resonance frequency of each resonator, calculate the frequency shift amount of each resonator based on the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency, and shift the frequency Repeatedly performing the process of forming a dielectric film corresponding to the amount on each resonator until the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency becomes a predetermined value or less;
Using a superconducting bandpass filter with a small difference between the center frequency and the desired center frequency as a reference, a dielectric film is placed on the entire surface of each resonator for a superconducting bandpass filter with a large difference between the center frequency and the desired center frequency. And the center frequency of the superconducting bandpass filter having a large difference between the center frequency and the desired center frequency is shifted toward the center frequency of the superconducting bandpass filter having a small difference between the center frequency and the desired center frequency. Process,
Controlling each superconducting bandpass filter at the same operating temperature, and collectively shifting the center frequency of each superconducting bandpass filter toward the desired center frequency of each superconducting bandpass filter;
A method for adjusting the center frequency of a superconducting band-pass filter. 比帯域が互いに異なる複数の超伝導バンドパスフィルタの各々に対して、各超伝導バンドパスフィルタを構成する各共振器の共振周波数を所望とする各超伝導バンドパスフィルタの所望中心周波数よりも高い値に設計し、各共振器を基板上に形成し、各共振器の共振周波数を測定して最高共振周波数と最低共振周波数との差に基づいて各共振器の周波数シフト量を算出して周波数シフト量に対応した誘電体膜を各共振器上に形成する処理を最高共振周波数と最低共振周波数との差が所定値以下になるまで繰返して実施する工程と、
比帯域の狭い超伝導バンドパスフィルタを基準とし、比帯域の広い超伝導バンドパスフィルタに対して、誘電体膜を各共振器上の全面に形成して当該比帯域の広い超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を当該比帯域の狭い超伝導バンドパスフィルタの中心周波数に向けてシフトさせる工程と、
各超伝導バンドパスフィルタを同一の動作温度で制御し、各超伝導バンドパスフィルタの中心周波数を各超伝導バンドパスフィルタの所望中心周波数に向けて一括してシフトさせる工程と、
を行うことを特徴とする超伝導バンドパスフィルタの中心周波数調整方法。For each of a plurality of superconducting bandpass filters having different ratio bands, the resonance frequency of each resonator constituting each superconducting bandpass filter is higher than the desired center frequency of each superconducting bandpass filter. Design each value to form each resonator on the substrate, measure the resonance frequency of each resonator, calculate the frequency shift amount of each resonator based on the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency. Repeatedly performing the process of forming the dielectric film corresponding to the shift amount on each resonator until the difference between the highest resonance frequency and the lowest resonance frequency becomes a predetermined value or less;
Using a superconducting bandpass filter with a narrow specific band as a reference, a superconducting bandpass filter with a wide specific band is formed by forming a dielectric film on the entire surface of each resonator. Shifting the center frequency toward the center frequency of the superconducting bandpass filter having a narrow relative bandwidth,
Controlling each superconducting bandpass filter at the same operating temperature, and collectively shifting the center frequency of each superconducting bandpass filter toward the desired center frequency of each superconducting bandpass filter;
A method for adjusting the center frequency of a superconducting band-pass filter. 請求項５ないし８のいずれかに記載した超伝導バンドパスフィルタの中心周波数調整方法において、
超伝導バンドパスフィルタを構成する各共振器の共振周波数を所望とする超伝導バンドパスフィルタの所望中心周波数よりも２ＭＨｚ〜５ＭＨｚの範囲で高い値に設計することを特徴とする超伝導バンドパスフィルタの中心周波数調整方法。The method for adjusting the center frequency of a superconducting bandpass filter according to any one of claims 5 to 8,
A superconducting bandpass filter characterized in that the resonance frequency of each resonator constituting the superconducting bandpass filter is designed to be higher in a range of 2 MHz to 5 MHz than a desired center frequency of the desired superconducting bandpass filter. Center frequency adjustment method. 請求項５ないし９のいずれかに記載した超伝導バンドパスフィルタの中心周波数調整方法において、
誘電体膜を各共振器上に形成する処理を繰返して行うときに、誘電率の高い誘電体膜を形成した後に、誘電率の低い誘電体膜を形成することを特徴とする超伝導バンドパスフィルタの中心周波数調整方法。In the center frequency adjustment method of the superconducting band pass filter according to any one of claims 5 to 9,
A superconducting bandpass characterized by forming a dielectric film having a low dielectric constant after forming a dielectric film having a high dielectric constant when the process of forming the dielectric film on each resonator is repeated. Filter center frequency adjustment method. 請求項１０に記載した超伝導バンドパスフィルタの中心周波数調整方法において、
誘電率の高い誘電体膜として酸化セリウム膜を形成した後に、誘電率の低い誘電体膜としてアルミナ膜や酸化マグネシウム膜を形成することを特徴とする超伝導バンドパスフィルタの中心周波数調整方法。In the method of adjusting the center frequency of the superconducting bandpass filter according to claim 10,
A method for adjusting the center frequency of a superconducting bandpass filter, comprising forming a cerium oxide film as a dielectric film having a high dielectric constant and then forming an alumina film or a magnesium oxide film as a dielectric film having a low dielectric constant. 請求項５ないし１１のいずれかに記載した超伝導バンドパスフィルタの中心周波数調整方法において、
各超伝導バンドパスフィルタの動作温度を７０Ｋ（ケルビン）±２Ｋの範囲で制御することを特徴とする超伝導バンドパスフィルタの中心周波数調整方法。The method for adjusting the center frequency of a superconducting bandpass filter according to any one of claims 5 to 11,
A method for adjusting the center frequency of a superconducting bandpass filter, wherein the operating temperature of each superconducting bandpass filter is controlled within a range of 70K (Kelvin) ± 2K. 複数の共振器が基板上に形成されてなるフィルタであって、
請求項１ないし４のいずれかに記載した方法により周波数が調整されてなることを特徴とするフィルタ。A filter in which a plurality of resonators are formed on a substrate,
5. A filter having a frequency adjusted by the method according to claim 1. 複数の共振器が基板上に形成されてなる超伝導バンドパスフィルタであって、
請求項５ないし１２のいずれかに記載した方法により中心周波数が調整されてなることを特徴とする超伝導バンドパスフィルタ。A superconducting bandpass filter in which a plurality of resonators are formed on a substrate,
A superconducting bandpass filter, wherein the center frequency is adjusted by the method according to any one of claims 5 to 12.
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US11879789B2 (en) * 2019-07-02 2024-01-23 International Business Machines Corporation On-chip thermometer for superconducting quantum computing devices

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