JP3136357B2 - 共振器の共振周波数調整方法 - Google Patents

共振器の共振周波数調整方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、振器の共振周波
数調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、共振器の周波数を調整する方法と
しては、共振器のパターンをレーザトリミングする方法
が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、共振器
のパターンをレーザトリミングすると、トリミング近辺
の導電率が悪化し、共振器の無負荷Qが低下する。特
に、超伝導材料を用いて構成された共振器のように高い
無負荷Qを有する場合には、その最大の利点を失うこと
になる。
【0004】本発明は上記問題を解決できる共振器の共
振周波数調整方法提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明では、基板上にキャパシタ部
とインダクタ部を有する共振器を複数形成するととも
に、個々の共振器のキャパシタ部と容量結合する調整用
キャパシタ部をそれぞれ形成し、 前記複数の共振器のう
ち被測定共振器以外の共振器の共振周波数をシフトさせ
た状態で前記被測定共振器の共振周波数を測定し、 その
測定結果に基づいて前記被測定共振器のキャパシタ部と
容量結合する調整用キャパシタ部の面積を調整して前記
被測定共振器の共振周波数を調整することを特徴として
いる。また、請求項3に記載の発明では、基板上にキャ
パシタ部とインダクタ部を有する共振器を複数形成する
とともに、個々の共振器のキャパシタ部と容量結合する
調整用キャパシタ部をそれぞれ形成し、 前記複数の共振
器の共振周波数をそれぞれ測定し、 その測定結果に基づ
いて前記調整用キャパシタ部の面積を調整することによ
り、前記複数の共振器の共振周波数を独立して調整する
ことを特徴としている。
【0006】このようにキャパシタ部と容量結合する調
整用キャパシタ部の面積を調整することによって、調整
用キャパシタ部とグランドプレーン間の容量が変化し、
共振器の共振周波数を調整することができる。また、調
整用キャパシタ部に流れる電流が小さいため、例えばト
リミングによって調整用キャパシタ部の面積調整を行い
トリミング近辺の導電率が悪化したとしても、共振器の
無負荷Qの低下を少なくすることができる。
【0007】請求項1に記載の発明の場合、請求項2に
記載の発明のように、レーザトリミングにより前記調整
用キャパシタ部を削って前記被測定共振器の共振周波数
を調整することができる。 レーザトリミングを用いた
場合共振周波数を測定しながらトリミングの調整を行
うことができるというメリットがある。また、前記調整
用キャパシタ部の面積調整は、前記調整用キャパシタ部
に新たに導電材料を付加して行うこともできる。 また、
請求項3に記載の発明の場合、請求項4に記載の発明の
ように、前記複数の共振器のうち被測定共振器以外の共
振器の共振周波数をシフトさせた状態で前記被測定共振
器の共振周波数を測定することにより、前記複数の共振
器の共振周波数をそれぞれ測定することができる。ま
た、前記調整用キャパシタ部の面積調整は、請求項5に
記載の発明のように、フォトリソグラフィ技術を用いて
トリミングすることにより行うことができる。
【0008】
【0009】
【発明の実施の形態】図1に、本発明の一実施形態に係
る共振器を用いた集中定数型フィルタの平面構成を示
す。この集中定数型フィルタは、誘電体基板(以下、単
に基板という)1の表面に共振器10を構成するパター
ンが形成され、基板1の裏面にグランドプレーンが形成
されたマイクロストリップライン型の構造となってい
る。
【0010】共振器10は、キャパシタ部11、12、
およびインダクタ部13を有しており、キャパシタ部1
1は、入力配線14に接続された入力側のキャパシタ部
15と容量結合し、キャパシタ部12は、出力配線16
に接続された出力側のキャパシタ部17と容量結合して
いる。この実施形態においては、上記したキャパシタ部
11、12、インダクタ部13、入力配線14、キャパ
シタ部15、出力配線16、キャパシタ部17、および
グランドプレーンを構成する膜は、いずれも超伝導材料
を用いて形成されている。
【0011】ここで、キャパシタ部11、12の近傍に
は、図に示すように、共振周波数を調整するための調整
用キャパシタ部18、19がぞれぞれ形成されている。
調整用キャパシタ部18、19は、金などの常伝導材
料、あるいは超伝導材料を用いて形成されており、キャ
パシタ部11、12とそれぞれ容量結合している。この
ような集中定数型フィルタにおいて、共振器10の共振
周波数を調整する場合、例えばプローブを用いて共振器
10の共振周波数を測定し、その共振周波数が所望の値
になるように調整用キャパシタ部18、19の面積を調
整する。
【0012】例えば、調整用キャパシタ部18、19を
削って面積を小さくすると、グランドプレーンとの間の
容量が小さくなり、共振周波数が高い方にシフトするた
め、共振周波数を所望の値に調整することができる。こ
こで、調整用キャパシタ部18、19を削る場合、キャ
パシタ部11、12と対向する領域はそのままにして他
の領域を削るようにするのが好ましい。これは、調整用
キャパシタ部18、19とキャパシタ部11、12間の
それぞれの結合容量に影響を与えないようにするためで
ある。この場合、具体的には、キャパシタ部11、12
と対向する側と反対側から、すなわち図1に示す矢印方
向からレーザトリミングを用いて削るようにする。この
ようにレーザトリミングを用いて調整用キャパシタ部1
8、19を削るようにすると、共振周波数を測定しなが
らトリミングの調整を行うことができ、精度よく共振周
波数の調整を行うことができる。
【0013】また、調整用キャパシタ部18、19が超
伝導材料で形成されている場合、レーザトリミングを用
いると超伝導材料にダメージを与えるため、半導体のフ
ォトリソグラフィ技術を用いたトリミングによりキャパ
シタ部11、12と対向する側と反対側の領域を削るよ
うにするのが好ましい。このようにフォトリソグラフィ
技術を用いて調整用キャパシタ部18、19を削るよう
にすると、高精度で一度に周波数調整を行うことができ
る。
【0014】また、共振周波数が所望の値より高いとき
には、調整用キャパシタ部18、19に常伝導材料(導
電材料)を新たに付加して面積を大きくする。この場
合、調整用キャパシタ部18、19とグランドプレーン
間の容量が大きくなって、共振周波数が低い方にシフト
するため、共振周波数を所望の値に調整することができ
る。
【0015】図2に、図1に示す集中定数型フィルタの
等価回路を示す。図において、C1はキャパシタ部15
とキャパシタ部11間に形成されるキャパシタ、C2は
キャパシタ部11とグランドプレーン間に形成されるキ
ャパシタ、C3はキャパシタ部12とグランドプレーン
間に形成されるキャパシタ、C4はキャパシタ部12と
キャパシタ部17間に形成されるキャパシタ、C5はキ
ャパシタ部11と調整用キャパシタ部18間に形成され
るキャパシタ、C6はキャパシタ部12と調整用キャパ
シタ部19間に形成されるキャパシタ、C7は調整用キ
ャパシタ部18とグランドプレーン間に形成されるキャ
パシタ、C8は調整用キャパシタ部19とグランドプレ
ーン間に形成されるキャパシタを示している。また、L
はインダクタ部13、R1はキャパシタ部11の抵抗成
分、R2はキャパシタ部12の抵抗成分、R3は調整用
キャパシタ部18の抵抗成分、R4は調整用キャパシタ
部19の抵抗成分を示している。
【0016】上記したように調整用キャパシタ部18、
19の面積を変えると、キャパシタC7、C8の容量が
それぞれ変化する。ここで、図2に示す等価回路を用
い、キャパシタC7、C8の容量を変化させた場合の共
振周波数の変化の一例を図3に示す。この図3は、キャ
パシタC7、C8の容量(両者とも同じ値)を、5p
F、4pF、3pF、2pF、1pFに変化させたとき
の共振周波数の変化を示している。この図3から、キャ
パシタC7、C8の容量が小さくなると、共振周波数が
高い方にシフトしていくことが分かる。なお、キャパシ
タC7、C8の容量を小さくしていくことは、調整用キ
ャパシタ部18、19の面積を小さくしていくこと意味
する。
【0017】図4に、共振器10を構成するキャパシタ
部11、12を削った場合と、調整用キャパシタ部1
8、19を削った場合における、それぞれの抵抗成分の
抵抗値と無負荷Qとの関係を示す。キャパシタ部11、
12を削った場合には、図4中の黒四角で示すように、
その抵抗成分(図2に示すR1、R2)の抵抗値変化に
伴って、無負荷Qが大きく低下する。しかし、調整用キ
ャパシタ部18、19を削った場合には、図4中の黒丸
で示すように、その抵抗成分(図2に示すR3、R4)
の抵抗値変化に対し、無負荷Qはほとんど変化しない。
これは、調整用キャパシタ部18、19に流れる電流が
小さいため、調整用キャパシタ部18、19の抵抗値変
化に対し無負荷Qへの影響が小さいためである。
【0018】従って、調整用キャパシタ部18、19を
トリミングし、トリミング付近の導電率が悪化したとし
ても、共振器10の無負荷Qの低下を最低限に留めたま
まで共振周波数の調整を行うことができる。なお、上記
した実施形態においては、1つの共振器10により集中
定数型フィルタを構成するものを示したが、共振器10
を複数形成して集中定数型フィルタを構成するようにし
てもよい。この場合の集中定数型フィルタの平面構成を
図5に示す。
【0019】この実施形態においては、基板1の表面に
複数の共振器10、入力配線14、キャパシタ部15、
出力配線16、キャパシタ部17が形成され、基板1の
裏面の全面にグランドプレーンが形成されたマイクロス
トリップライン型構造の集中定数型フィルタとなってい
る。また、個々の共振器10におけるキャパシタ部1
1、12の近傍には図1に示したのと同様の調整用キャ
パシタ部18、19がそれぞれ形成されている。
【0020】このように構成された集中定数型フィルタ
において、複数の共振器10の共振周波数を、それぞれ
に設けた調整用キャパシタ部18、19の面積を調整す
ることによって独立して調整する。この場合、複数の共
振器10の共振周波数を個々に測定する必要があるが、
図5に示すように複数の共振器10が並んで配置されて
いると、測定しようとする共振器(以下、被測定共振器
という)とそれ以外の共振器が電磁結合によって干渉す
るため、個々の共振器の共振周波数を正確に測定するこ
とができない。
【0021】そこで、この実施形態においては、図6に
示すように、被測定共振器のキャパシタ部以外におい
て、キャパシタ部が容量結合している個所に導電部材
(導電性テープなどのように容易に着脱できるもの)2
1、22、23、24を設け、被測定共振器以外の共振
器の共振周波数をシフトさせて、被測定共振器とそれ以
外の共振器が干渉しないようにする。そして、入力プロ
ーブ31、出力プローブ32を用いて被測定共振器の共
振周波数を測定する。
【0022】この場合、調整用キャパシタ部18、19
が金などの常伝導材料で形成されているときには、共振
周波数を測定しながら調整用キャパシタ部18、19を
レーザトリミングする、あるいは調整用キャパシタ部1
8、19に新たに導電材料を付加して、被測定共振器の
共振周波数を調整する。他の共振器においても同様に、
共振周波数を測定して、その共振周波数の調整を行う。
【0023】なお、調整用キャパシタ部18、19が超
伝導材料で形成されているときには、複数の共振器10
の共振周波数を個々に測定し、その測定結果に基づいて
それぞれの共振器10に設けられた調整用キャパシタ部
18、19をフォトリソグラフィ技術を用いてトリミン
グする。この場合、調整用キャパシタ部18、19の面
積が小さくなる、すなわち共振器10の共振周波数が高
い方にシフトすることになるため、予め複数の共振器1
0のそれぞれの共振周波数を所望の値より若干低めに設
計しておけば、上記した調整によって複数の共振器の共
振周波数を所望の値にそれぞれ調整することができる。
【0024】図6に示す測定方法においては、キャパシ
タ部が容量結合している個所に導電部材21〜24を設
けるものを示したが、図7に示すように、被測定共振器
以外の共振器のインダクタ部に、上記と同様の導電部材
25、26、27、28を設けても、被測定共振器以外
の共振器の共振周波数をシフトさせることができるた
め、被測定共振器とそれ以外の共振器の干渉をなくして
被測定共振器の共振周波数を測定することができる。
【0025】なお、上記した実施形態においては、1つ
の共振器に対し2つの調整用キャパシタ部18、19を
形成するものを示したが、そのいずれか一方のみでもよ
い。また、上記した実施形態においては、グランドプレ
ーンを構成する膜を基板1の裏面に形成するものを示し
たが、基板1とは別の基板にグランドプレーンを構成す
る膜を形成し、そのグランドプレーンを構成する膜と共
振器を構成するパターンが空間を隔てて対向するよう
に、基板1と別の基板を対向配置した構成としてもよ
い。
【0026】また、集中定数型フィルタは、超伝導材料
を用いて構成されているものに限らず、常伝導材料を用
いて構成されていてもよい。さらに、本発明に係る共振
器は、集中定数型フィルタに用いるものに限らず、例え
ば発振器を構成するものに用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る共振器を用いた集中
定数型フィルタの平面構成を示す図である。
【図2】図1に示す集中定数型フィルタの等価回路であ
る。
【図3】図2に示す等価回路を用い、キャパシタC7、
C8の容量を変化させた場合の共振周波数の変化の一例
を示す図である。
【図4】共振器10を構成するキャパシタ部11、12
を削った場合と、調整用キャパシタ部18、19を削っ
た場合における、それぞれの抵抗成分の抵抗値と無負荷
Qとの関係を示す図である。
【図5】共振器10を複数形成した集中定数型フィルタ
の平面構成を示す図である。
【図6】図5に示す構成において、キャパシタ部が容量
結合している個所に導電部材を設けて被測定共振器の共
振周波数を測定する状態を示す図である。
【図7】図5に示す構成において、インダクタ部に導電
部材を設けて被測定共振器の共振周波数を測定する状態
を示す図である。
【符号の説明】
1…基板、10…共振器、11、12…キャパシタ部、
13…インダクタ部、14…入力配線、15…入力側の
キャパシタ部、16…出力配線、17…出力側のキャパ
シタ部、18、19…調整用キャパシタ部。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−127810(JP,A) 特開 平4−34914(JP,A) 特開 平9−162642(JP,A) 特開 平7−297608(JP,A) 特開 平5−83017(JP,A) 特開 平4−117805(JP,A) 実開 昭57−39125(JP,U) 実開 昭54−28342(JP,U) 特表 平8−510882(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 5/02 H03H 7/01 H03H 7/12 H01P 7/00 H01P 1/20

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上にキャパシタ部とインダクタ部を
    有する共振器を複数形成するとともに、個々の共振器の
    キャパシタ部と容量結合する調整用キャパシタ部をそれ
    ぞれ形成し、 前記複数の共振器のうち被測定共振器以外の共振器の共
    振周波数をシフトさせた状態で前記被測定共振器の共振
    周波数を測定し、 その測定結果に基づいて前記被測定共振器のキャパシタ
    部と容量結合する調整用キャパシタ部の面積を調整して
    前記被測定共振器の共振周波数を調整することを特徴と
    する共振器の共振周波数調整方法。
  2. 【請求項2】 レーザトリミングにより前記調整用キ
    ャパシタ部を削って、あるいは前記調整用キャパシタ部
    に新たに導電材料を付加して、前記被測定共振器の共振
    周波数を調整することを特徴とする請求項1に記載の共
    振器の共振周波数調整方法。
  3. 【請求項3】 基板上にキャパシタ部とインダクタ部を
    有する共振器を複数形成するとともに、個々の共振器の
    キャパシタ部と容量結合する調整用キャパシタ部をそれ
    ぞれ形成し、 前記複数の共振器の共振周波数をそれぞれ測定し、 その測定結果に基づいて前記調整用キャパシタ部の面積
    を調整することにより、前記複数の共振器の共振周波数
    を独立して調整することを特徴とする共振器の共振周波
    数調整方法。
  4. 【請求項4】 前記複数の共振器のうち被測定共振器以
    外の共振器の共振周波数をシフトさせた状態で前記被測
    定共振器の共振周波数を測定することにより、前記複数
    の共振器の共振周波数をそれぞれ測定することを特徴と
    する請求項3に記載の共振器の共振周波数調整方法。
  5. 【請求項5】 フォトリソグラフィ技術を用いて前記調
    整用キャパシタ部をトリミングすることにより、前記複
    数の共振器の共振周波数を独立して調整することを特徴
    とする請求項3または4に記載の共振器の共振周波数調
    整方法。
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