JP2008172305A - 超伝導フィルタデバイスおよびその調整方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】超伝導フィルタデバイス(10)は、誘電体ベース基板(1)と、この誘電体ベース基板上に超伝導材料で形成された共振器パターン(2)と、前記共振器パターンの上方に位置する異方性のある誘電体または磁性体(3)と、入力信号に対する前記異方性のある誘電体または磁性体の水平方向の角度を変える角度調整機構(15)と、を含む。入力信号に対する誘電体または磁性体の角度を変えることによって、誘電率または透磁率を変え、これによって超伝導フィルタデバイスの共振周波数および帯域幅を微調整する。
【選択図】図1
Description
G. Subramanyam, et al., "Design and development of ferroelectric tunable HTS microstrip filters for Ku- and K-band applications", Materials Chemistry and Physics 79 (2003) 147-150
本発明は上記事実に鑑みて、劣化による損失増大等の問題がなく、共鳴周波数と帯域幅の微調整が容易なチューナブル超伝導フィルタを提供することを課題とする。
(a)誘電体ベース基板と、
(b)前記誘電体ベース基板上に超伝導材料で形成された共振器パターンと、
(c)前記共振器パターンの上方に位置する異方性のある誘電体または磁性体と、
(d)入力信号に対する前記異方性のある誘電体または磁性体の水平方向の角度を変える角度調整機構と、
を有する。
別の良好な構成例では、指示棒は、超伝導の共振器パターンに対して上下方向に移動可能に支持され、これによって、前記異方性のある誘電体または磁性体と、前記超伝導の共振器パターンとの間の距離を可変にする。
(a)超伝導フィルタデバイスの共振器パターンの上方に、異方性のある誘電体または磁性体を配置し、
(b)入力信号に対する前記異方性のある誘電体または磁性体の水平方向の角度を変えることによって、前記入力信号に対する共振周波数と帯域幅を調整する
ことを特徴とする。
また、入力信号に対する誘電体または磁性体の方向を変えることにより、容易に超伝導共振器フィルタの共鳴周波数と帯域幅を微調整することができる。
図1に、本発明の一実施形態に係る超伝導フィルタデバイスの構成例を示す。図1(a)は水平断面図、図1(b)は垂直断面図である。超伝導フィルタデバイスは、たとえば移動通信システムの基地局の送信用フィルタに用いるために、金属パッケージ8に実装されている。超伝導デバイスは、MgO単結晶基板などの誘電体ベース基板1と、誘電体ベース基板の表面に超伝導材料で所定の形状に形成された超伝導共振器パターン2と、超伝導共振器パターン2の近傍に延びる信号入出力線5と、誘電体ベース基板1に搭載される異方性のある誘電体または磁性体3と、入力信号に対する異方性の誘電体または磁性体3の角度(方向)を変えるための角度調整機構15を備える。図1の例では、角度調整機構15は、誘電体または磁性体3を回転させることによって入力信号に対する角度を変える回転機構である。
入出力用の信号入出力線5の一方は、信号入力として用いられ、他方は信号出力として用いられる。また、誘電体ベース基板1の裏面には、グランド用電極(グランド膜)11が形成されている。
図5は、シミュレーション結果を示すグラフである。図5(a)は、0°〜90°の範囲で回転角を変えたときの、各角度における伝送特性を示し、図5(b)は、共振周波数の角度依存を示している。このグラフから、異方性誘電体3として単結晶LiNbO3を用いたときには、約2%の共振周波数の制御が可能であることがわかる。また、図5(a)から、共振周波数だけではなく、帯域幅の微調整もできることがわかる。
以上説明したように、本発明によれば、超伝導フィルタデバイスにおいて、共鳴周波数を高精度に調整することができるため、所望のフィルタ特性を得ることができる。
また、構成が容易であり、製造歩留まりの向上に加え、チューナブルフィルタへの適用範囲が拡大される。
誘電体ベース基板1は、MgO単結晶基板に限定されず、たとえば、LaAlO3基板、サファイア基板などを用いてもよい。
(付記1)誘電体ベース基板と、
前記誘電体ベース基板上に超伝導材料で形成された共振器パターンと、
前記共振器パターンの上方に位置する異方性のある誘電体または磁性体と、
入力信号に対する前記異方性のある誘電体または磁性体の水平方向の角度を変える角度調整機構と、
を有することを特徴とする超伝導フィルタデバイス。
(付記2)前記角度調整機構は、圧電体を用いることを特徴とする付記1に記載の超伝導フィルタデバイス。
(付記3)前記超伝導の共振器パターンと、前記異方性のある誘電体または磁性体との間の距離を調整する機構
をさらに有することを特徴とする付記1に記載の超伝導フィルタデバイス。
(付記4)前記回転機構は、前記異方性のある誘電体または磁性体を前記共振器パターンの上方に支持する支持棒を含むことを特徴とする付記1に記載の超伝導フィルタデバイス。
(付記5)前記支持棒は、前記回転機構により回転可能であり、これによって、前記異方性のある誘電体または磁性体を入力信号に対して水平に回転することを特徴とする付記4に記載の超伝導フィルタデバイス。
(付記6)前記支持棒は、前記超伝導の共振器パターンに対して上下方向に移動可能に支持され、これによって、前記異方性のある誘電体または磁性体と、前記超伝導の共振器パターンとの間の距離を可変にすることを特徴とする付記4に記載の超伝導フィルタデバイス。
(付記7)前記異方性のある誘電体は、LiNbO3、LiTaO3、BaB2O4、YbO4、TiO2、CaCO3、KTiOPO4、LiB3O5、KH2PO4、LiIO3、サファイアを含む単結晶材料、または、多結晶に分極を施した材料で構成されることを特徴とする付記1に記載の超伝導フィルタデバイス。
(付記8)前記異方性のある磁性体は、反強磁性体材料または鉄原子を含む材料で構成されることを特徴とする付記1に記載の超伝導フィルタデバイス。
(付記9)前記反強磁性体材料は、Cr2O3およびBiFeO3を含むことを特徴とする付記8に記載の超伝導フィルタデバイス。
(付記10)前記角度調整機構は、圧電体と、この圧電体を押圧する移動プレートと、移動プレートから延びて前記異方性のある誘電体または磁性体を支持する支持棒とを含み、前記移動プレートは、前記圧電体に生じた変位を、回転力として前記支持棒に伝達することを特徴とする付記1に記載の超伝導フィルタデバイス。
(付記11)超伝導フィルタデバイスの共振器パターンの上方に、異方性のある誘電体または磁性体を配置し、
入力信号に対する前記異方性のある誘電体または磁性体の水平方向の角度を変えることによって、前記入力信号に対する共振周波数と帯域幅を調整する
ことを特徴とする超伝導フィルタ特性の調整方法。
(付記12)前記異方性のある誘電体または磁性体を、支持棒で前記共振器パターンの上方に支持し、
前記支持棒を回転することによって、前記異方性のある誘電体または磁性体の入力信号に対する水平方向の角度を変える
ことを特徴とする付記11に記載の超伝導フィルタ特性の調整方法。
2 超伝導共振器パターン
3 異方性のある誘電体または磁性体
4 支持棒
5 電極
6 バネ
7 圧電対(ピエゾ素子)
8 パッケージ
9 移動プレート
10 超伝導フィルタデバイス
11 グランド膜
15 角度調整機構
Claims (10)
- 誘電体ベース基板と、
前記誘電体ベース基板上に超伝導材料で形成された共振器パターンと、
前記共振器パターンの上方に位置する異方性のある誘電体または磁性体と、
入力信号に対する前記異方性のある誘電体または磁性体の水平方向の角度を変える角度調整機構と、
を有することを特徴とする超伝導フィルタデバイス。 - 前記角度調整機構は、圧電体を用いることを特徴とする請求項1に記載の超伝導フィルタデバイス。
- 前記超伝導の共振器パターンと、前記異方性のある誘電体または磁性体との間の距離を調整する機構
をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の超伝導フィルタデバイス。 - 前記回転機構は、前記異方性のある誘電体または磁性体を前記共振器パターンの上方に支持する支持棒
を含むことを特徴とする請求項1に記載の超伝導フィルタデバイス。 - 前記支持棒は、前記回転機構により回転可能であり、これによって、前記異方性のある誘電体または磁性体を入力信号に対して水平に回転する
ことを特徴とする請求項4に記載の超伝導フィルタデバイス。 - 前記支持棒は、前記超伝導の共振器パターンに対して上下方向に移動可能に支持され、これによって、前記異方性のある誘電体または磁性体と、前記超伝導の共振器パターンとの間の距離を可変にする
ことを特徴とする請求項4に記載の超伝導フィルタデバイス。 - 前記異方性のある誘電体は、LiNbO3、LiTaO3、BaB2O4、YbO4、TiO2、CaCO3、KTiOPO4、LiB3O5、KH2PO4、LiIO3、サファイアを含む単結晶材料、または、多結晶に分極を施した材料で構成されることを特徴とする請求項1に記載の超伝導フィルタデバイス。
- 前記異方性のある磁性体は、反強磁性体材料または鉄原子を含む材料で構成されることを特徴とする請求項1に記載の超伝導フィルタデバイス。
- 超伝導フィルタデバイスの共振器パターンの上方に、異方性のある誘電体または磁性体を配置し、
入力信号に対する前記異方性のある誘電体または磁性体の水平方向の角度を変えることによって、前記入力信号に対する共振周波数と帯域幅を調整する
ことを特徴とする超伝導フィルタ特性の調整方法。 - 前記異方性のある誘電体または磁性体を支持棒で前記共振器パターンの上方に支持し、
前記支持棒を回転することによって、前記異方性のある誘電体または磁性体の入力信号に対する水平方向の角度を変える
ことを特徴とする請求項9に記載の超伝導フィルタ特性の調整方法。
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