JP3522971B2 - High frequency devices - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、通信機器に用い
られる高周波デバイスに関し、特に、共振器やフィル
タ、あるいはこれらを用いて構成される高周波デバイス
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-frequency device used for communication equipment, and more particularly to a resonator and a filter, or a high-frequency device constructed by using them.
【0002】[0002]
【従来の技術】無線または有線で情報通信を行う通信機
器は、アンプ、ミキサ、フィルタなどの各種のデバイス
から構成されており、共振特性を利用したデバイスが多
く含まれている。例えば、フィルタは、共振素子を複数
個並べて特定の周波数帯のみを通過させる機能を有す
る。このようなフィルタには、挿入損失が小さく、しか
も所望帯域以外を通過させない特性が要求され、そのた
めには無負荷Q値の高い共振素子が必要となる。2. Description of the Related Art Communication equipment for wireless or wired information communication is composed of various devices such as an amplifier, a mixer and a filter, and many devices utilizing resonance characteristics are included. For example, the filter has a function of arranging a plurality of resonant elements to pass only a specific frequency band. Such a filter is required to have a characteristic that the insertion loss is small and that it does not pass a band other than a desired band, and for that purpose, a resonant element having a high unloaded Q value is required.
【0003】無負荷Q値の高い共振素子を実現する一つ
の方法として、共振素子を構成する金属導体に超伝導体
を用い、誘電体基板にサファイアやMgOなどのような
非常に低損失の材料を用いる方法がある。しかし、この
場合には無負荷Q値が10,000以上となり、非常に
鋭い共振特性が得られるため、設計の段階で共振特性を
高精度に調整しなければ所望の特性が得られない。As one method for realizing a resonant element having a high unloaded Q value, a superconductor is used as a metal conductor forming the resonant element, and a very low loss material such as sapphire or MgO is used as a dielectric substrate. There is a method of using. However, in this case, the no-load Q value becomes 10,000 or more, and a very sharp resonance characteristic is obtained, so that the desired characteristic cannot be obtained unless the resonance characteristic is adjusted with high precision at the design stage.
【0004】この問題を克服するために、共振周波数の
調整機能を有する共振器及びフィルタが提案されている
(文献1:特開平1−190001号公報)。この例に
おいては、共振素子が2つの異なる臨界磁界の値を持つ
超伝導体で構成され、これらに印加する磁界の強さを調
整することによって超伝導特性を崩し、これにより共振
周波数を可変させる。しかし、この方法では、超伝導体
の特性を変えるために強磁界を発生する磁界発生源が必
要となり、装置が大掛かりなものとなるという欠点があ
る。In order to overcome this problem, a resonator and a filter having a resonance frequency adjusting function have been proposed (Reference 1: Japanese Patent Laid-Open No. 1-190001). In this example, the resonance element is composed of superconductors having two different values of the critical magnetic field, and by adjusting the strength of the magnetic field applied to them, the superconducting characteristics are destroyed and the resonance frequency is changed. . However, this method has a drawback in that it requires a magnetic field generation source that generates a strong magnetic field in order to change the characteristics of the superconductor, resulting in a large-scale device.
【0005】他の方法として、超伝導体で構成される共
振素子の近傍に発熱体を設け、熱によって超伝導特性を
崩す方法が知られている(文献2:Y.Nagai,D,F,Hebert
andT.Van Duzer ,Appl.Phys.Lett,Vol.63,No.6.9 Au
gust,1993,p.830,“Properties of superconductive b
andpass filters with thermal switches”)。この方
法は、前記文献1のような磁界による方法に比べて装置
が簡単になるが、発熱体に電流を流して発熱を生じさせ
る必要があるため動作速度が遅くなるという問題点があ
る。動作速度を上げるためには、フィルタの環境温度を
超伝導体の転移温度Tc 付近に維持する必要がある。し
かし、このような環境温度の維持は非常に困難である。As another method, there is known a method in which a heating element is provided in the vicinity of a resonance element composed of a superconductor and the superconducting characteristics are destroyed by heat (Reference 2: Y. Nagai, D, F, Hebert
andT.Van Duzer, Appl.Phys.Lett, Vol.63, No.6.9 Au
gust, 1993, p.830, “Properties of superconductive b
This method is simpler than the method using a magnetic field as in the above-mentioned Document 1, but this method has a slower operating speed because it requires generation of heat by passing an electric current through the heating element. In order to increase the operating speed, it is necessary to maintain the ambient temperature of the filter near the transition temperature T c of the superconductor, but it is very difficult to maintain such ambient temperature. is there.
【0006】また、文献1及び2の方法では超伝導体の
超伝導特性を崩すことにより超伝導体の低損失性が犠牲
にされている。このため、低損失性と調整可能範囲がト
レードオフの関係になるという不具合がある。Further, in the methods of Documents 1 and 2, the low loss property of the superconductor is sacrificed by destroying the superconducting property of the superconductor. Therefore, there is a problem that the low loss property and the adjustable range have a trade-off relationship.
【0007】さらに別の方法として、伝送線路の中央に
ギャップを設けて、このギャップ部分に、印加電圧によ
って誘電率の変化する誘電体を取り付け、伝送線路に電
圧を印加することによって共振周波数を変化させる方法
がある(文献3:James A.Beall, Ronald H.ono, David
Galt and John C. Price ,IEEE MTT-S Digest, 1993,
P.1421, “TUNABLE HIGH TEMPERATURE SUPERCONDUCTO
R MICROSTRIP RESONATORS ”)。しかし、この方法では
共振素子となる伝送線路の中央の電流最大点にギャップ
を設けなければならないため、無負荷Q値が1,000
以下となる低い共振器しか実現できないという問題点が
ある。As still another method, a gap is provided at the center of the transmission line, a dielectric material whose permittivity changes according to an applied voltage is attached to the gap portion, and a resonance frequency is changed by applying a voltage to the transmission line. There is a method (Reference 3: James A. Beall, Ronald H.ono, David)
Galt and John C. Price, IEEE MTT-S Digest, 1993,
P.1421, "TUNABLE HIGH TEMPERATURE SUPERCONDUCTO
R MICROSTRIP RESONATORS "). However, in this method, a gap must be provided at the maximum current point in the center of the transmission line that becomes the resonance element, so that the unloaded Q value is 1,000.
There is a problem that only the following low resonators can be realized.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上述したように共振周
波数を可変する従来の技術のうち、共振素子を構成する
超伝導体に印加する磁界の強さを調整することによって
超伝導特性を崩して共振周波数を可変するものでは、超
伝導体の特性を変えるために強磁界を発生する磁界発生
源が必要であり、装置が大掛かりなものとなる問題点が
ある。Among the conventional techniques for varying the resonance frequency as described above, the superconducting characteristics are destroyed by adjusting the strength of the magnetic field applied to the superconductor forming the resonance element. The variable resonant frequency requires a magnetic field generation source that generates a strong magnetic field in order to change the characteristics of the superconductor, and thus has a problem that the device becomes large-scale.
【0009】また、共振素子を構成する超伝導体を加熱
することにより超伝導特性を崩して共振周波数を可変す
るものでは、動作速度が遅く、しかも超伝導体の低損失
性を犠牲にしてしまうという問題点がある。Further, in the case of changing the resonance frequency by breaking the superconducting property by heating the superconductor forming the resonance element, the operating speed is slow and the low loss property of the superconductor is sacrificed. There is a problem.
【0010】さらに、伝送線路の中央に設けたギャップ
部分に電圧で誘電率の変化する誘電体を取り付け、伝送
線路を介して誘電体に電圧を印加することによって共振
周波数を変化させるものでは、無負荷Q値の高い共振器
を実現できないという問題点がある。Further, in the case where a dielectric material whose permittivity changes with a voltage is attached to the gap portion provided in the center of the transmission line and the resonance frequency is changed by applying a voltage to the dielectric material through the transmission line, it is not possible. There is a problem that a resonator having a high load Q value cannot be realized.
【0011】この発明は、前記のような従来技術の問題
点を克服し、簡単な構成で共振周波数を高速かつ広範囲
に可変でき、また共振素子に超伝導体を用いる場合に超
伝導体の低損失性を犠牲にすることがなく、さらに無負
荷Q値を高くできる高周波デバイスを提供することを目
的とする。The present invention overcomes the problems of the prior art as described above, can change the resonance frequency in a wide range at a high speed with a simple structure, and when the superconductor is used as the resonance element, the superconducting material can be made low. It is an object of the present invention to provide a high frequency device capable of increasing the no-load Q value without sacrificing loss.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】この発明に係る第1の高
周波デバイスは、超伝導体からなる共振素子を含む共振
器と、前記共振器上に積層された電気絶縁層と、前記電
気絶縁層上に積層された第1電極と、前記第1電極層上
に積層され、印加電界に従って誘電率が変化する誘電体
層と、前記誘電体層上に積層された第2電極と、前記共
振素子の共振周波数が所望の周波数になるように、前記
第1及び第2電極にエネルギーを供給する供給手段とを
具備することを特徴とする。A first high frequency device according to the present invention is a resonator including a resonance element made of a superconductor, an electric insulating layer laminated on the resonator, and the electric insulating layer. A first electrode laminated on the dielectric layer; a dielectric layer laminated on the first electrode layer, the dielectric constant of which changes according to an applied electric field; a second electrode laminated on the dielectric layer; And a supply means for supplying energy to the first and second electrodes so that the resonance frequency of the above-mentioned becomes a desired frequency.
【0013】このような高周波デバイスでは、供給手段
により前記第1及び第2電極にエネルギーが供給され、
これにより第1電極と第2電極との間に生じる電界に従
って誘電体層の誘電率が変化する。この誘電率の変化に
より、共振素子のインピーダンスが変化し、例えば、フ
ィルタを構成するために共振素子を複数個近接して並べ
たものでは共振素子間の結合量が変化する。従って、共
振器の共振周波数や、フィルタの通過周波数、その他の
特性を調整することが可能となる。尚、供給手段から供
給されるエネルギーは電圧であってもよい。In such a high frequency device, energy is supplied to the first and second electrodes by the supply means,
As a result, the dielectric constant of the dielectric layer changes according to the electric field generated between the first electrode and the second electrode. This change in the dielectric constant changes the impedance of the resonance elements, and for example, in a case where a plurality of resonance elements are arranged close to each other to form a filter, the coupling amount between the resonance elements changes. Therefore, the resonance frequency of the resonator, the pass frequency of the filter, and other characteristics can be adjusted. The energy supplied from the supply means may be voltage.
【0014】前記第1及び第2電極の厚さは、電波の透
過を容易にするため、搬送周波数の表皮深さ以下である
ことが好ましい。又、第1及び第2電極を超伝導体で構
成する場合、厚さが磁場侵入長以下であることが好まし
い。The thickness of the first and second electrodes is preferably less than or equal to the skin depth of the carrier frequency in order to facilitate the transmission of radio waves. Further, when the first and second electrodes are made of a superconductor, it is preferable that the thickness is equal to or less than the magnetic field penetration length.
【0015】又、前記誘電体層は予め、誘電率及び厚さ
の少なくとも一方に所定の分布を有するようにしても良
い。The dielectric layer may have a predetermined distribution of at least one of the dielectric constant and the thickness in advance.
【0016】又、第1及び第2電極が異なる材料で構成
しても良く、この場合、供給するエネルギーに構成材料
の仕事関数の差を含めないようにするのが好ましい。The first and second electrodes may be made of different materials. In this case, it is preferable that the energy supplied does not include the difference in work function of the constituent materials.
【0017】又、前記第1及び第2電極のいずれか一方
を複数の領域に分割し、前記供給手段から前記複数の領
域それぞれにエネルギーを供給するように構成しても良
い。この時、前記供給手段は、前記誘電体層の誘電率が
所定の分布となるように、前記複数の領域に対して異な
る電圧を供給することが好ましい。Further, one of the first and second electrodes may be divided into a plurality of regions, and energy may be supplied from the supply means to each of the plurality of regions. At this time, the supply means preferably supplies different voltages to the plurality of regions so that the dielectric constant of the dielectric layer has a predetermined distribution.
【0018】この発明に係る第2の高周波デバイスは、
超伝導体からなる、プレート形状の共振素子と、この共
振素子近傍に設けられ、印加電界に従って誘電率が変化
する誘電体部材と、この誘電体部材に近接して設けら
れ、前記共振素子のプレート面に沿って前記誘電体部材
に電界を印加する複数の電極と、前記誘電体部材に所望
の誘電率が生じるように、前記複数の電極にエネルギー
を供給する供給手段とを具備することを特徴とする。A second high frequency device according to the present invention is
A plate-shaped resonance element made of a superconductor, a dielectric member provided in the vicinity of the resonance element, the dielectric constant of which changes according to an applied electric field, and a plate of the resonance element provided in proximity to the dielectric member. A plurality of electrodes for applying an electric field to the dielectric member along a surface, and a supply unit for supplying energy to the plurality of electrodes so that a desired dielectric constant is generated in the dielectric member. And
【0019】このような高周波デバイスによれば、供給
手段により前記複数の電極にエネルギーが供給され、こ
れにより各電極の間に生じる電界に従って誘電体部材の
誘電率が変化する。尚、この電界は、共振素子のプレー
ト面に沿って発生する。この誘電率の変化により、共振
素子のインピーダンスが変化し、例えば、フィルタを構
成するために共振素子を複数個近接して並べたものでは
共振素子間の結合量が変化する。従って、共振器の共振
周波数や、フィルタの通過周波数、その他の特性を調整
することが可能となる。尚、供給手段から供給されるエ
ネルギーは電圧であってもよい。According to such a high-frequency device, energy is supplied to the plurality of electrodes by the supply means, whereby the dielectric constant of the dielectric member changes according to the electric field generated between the electrodes. The electric field is generated along the plate surface of the resonant element. This change in the dielectric constant changes the impedance of the resonance elements, and for example, in a case where a plurality of resonance elements are arranged close to each other to form a filter, the coupling amount between the resonance elements changes. Therefore, the resonance frequency of the resonator, the pass frequency of the filter, and other characteristics can be adjusted. The energy supplied from the supply means may be voltage.
【0020】前記供給手段は、前記誘電体部材に所望の
誘電率分布が生じるように、前記複数の電極にエネルギ
ーを供給するように構成しても良い。The supplying means may be configured to supply energy to the plurality of electrodes so that a desired dielectric constant distribution is generated in the dielectric member.
【0021】又、前記複数の電極の厚さは、電波の伝搬
を容易にするため、この電波の表皮深さ以下であること
が好ましく、又、複数の電極を超伝導体で構成する場
合、厚さが磁場侵入長以下であることが好ましい。The thickness of the plurality of electrodes is preferably less than or equal to the skin depth of the radio wave in order to facilitate the propagation of the radio wave. Further, when the plurality of electrodes are made of a superconductor, The thickness is preferably equal to or less than the magnetic field penetration length.
【0022】又、前記誘電体部材は予め、誘電率及び厚
さの少なくとも一方に所定の分布を有するように設けて
も良い。The dielectric member may be provided in advance so that at least one of the dielectric constant and the thickness has a predetermined distribution.
【0023】又、前記共振素子の共振方向に、前記複数
の電極を配置しても良い。The plurality of electrodes may be arranged in the resonance direction of the resonance element.
【0024】又、共振回路を、共振素子と誘電体部材に
より構成しても良い。Further, the resonance circuit may be composed of a resonance element and a dielectric member.
【0025】又、前記共振素子の幅がL1 で、前記共振
素子と前記複数の電極との距離がL2 の時、
L1 <L2
の条件を満足するように前記共振素子及び前記複数の電
極が配置するのが好ましい。When the width of the resonant element is L1 and the distance between the resonant element and the plurality of electrodes is L2, the resonant element and the plurality of electrodes are arranged so as to satisfy the condition of L1 <L2. Preferably.
【0026】又、前記共振素子、前記複数の電極、及び
前記誘電体部材によりストリップラインを構成しても良
い。A stripline may be formed by the resonant element, the plurality of electrodes, and the dielectric member.
【0027】又、前記第2の高周波デバイスは、前記共
振素子に接して設けられ、前記誘電体部材と異なる誘電
率を有する誘電体層を具備し、共振器を、前記共振素子
及び前記誘電体層で構成しても良い。Further, the second high frequency device includes a dielectric layer provided in contact with the resonant element and having a dielectric constant different from that of the dielectric member, and the resonator includes the resonant element and the dielectric layer. It may be composed of layers.
【0028】又、前記共振素の、所定の箇所にギャップ
を設けても良い。A gap may be provided at a predetermined position of the resonator element.
【0029】又、前記複数の電極をそれぞれ異なる所定
の間隔で設置しても良い。Further, the plurality of electrodes may be installed at different predetermined intervals.
【0030】又、前記供給手段が、前記複数の電極に対
して異なる電圧を供給するように構成しても良い。The supply means may be configured to supply different voltages to the plurality of electrodes.
【0031】又、前記複数の電極をインターデジタル形
状で構成しても良い。Further, the plurality of electrodes may be formed in an interdigital shape.
【0032】この発明に係る第3の高周波デバイスは、
超伝導体からなる共振素子と、この共振素子に近接て設
けられ、印加電界に従って誘電率が変化する誘電体部材
と、この誘電体部材に近接して設けられ、前記共振素子
の共振方向に垂直になるように設けられたインターデジ
タル形状の複数の電極と、前記誘電体部材に所望の誘電
率分布が生じるように、前記複数の電極に電圧を印加す
る電圧印加手段とを具備することを特徴とする。A third high frequency device according to the present invention is
A resonance element made of a superconductor, a dielectric member provided near the resonance element and having a dielectric constant that changes according to an applied electric field, and a dielectric member provided near the dielectric member and perpendicular to the resonance direction of the resonance element. A plurality of interdigital-shaped electrodes provided so as to form a voltage, and voltage applying means for applying a voltage to the plurality of electrodes so that a desired dielectric constant distribution is generated in the dielectric member. And
【0033】このような高周波デバイスでは、電圧印加
手段により前記複数の電極に電圧が印加され、これによ
り複数の電極の間に生じる電界に従って誘電体部材の誘
電率が変化する。この誘電率の変化により、共振素子の
インピーダンスが変化し、例えば、フィルタを構成する
ために共振素子を複数個近接して並べたものでは共振素
子間の結合量が変化する。従って、共振器の共振周波数
や、フィルタの通過周波数、その他の特性を調整するこ
とが可能となる。In such a high frequency device, a voltage is applied to the plurality of electrodes by the voltage applying means, whereby the dielectric constant of the dielectric member changes according to the electric field generated between the plurality of electrodes. This change in the dielectric constant changes the impedance of the resonance elements, and for example, in a case where a plurality of resonance elements are arranged close to each other to form a filter, the coupling amount between the resonance elements changes. Therefore, the resonance frequency of the resonator, the pass frequency of the filter, and other characteristics can be adjusted.
【0034】この発明に係る第4の高周波デバイスは、
印加電界に従って誘電率が変化する誘電体層と、この誘
電体層上に設けられた、超伝導体からなる共振素子と、
前記誘電体層の下に設けられた複数のグランド部と、前
記誘電体層の下に、複数の電極と前記複数のグランド部
が交互に設けられるように、前記複数のグランド部のそ
れぞれの間に設けられた複数の電極と、この複数の電極
に電圧を供給する手段とを具備することを特徴とする。A fourth high frequency device according to the present invention is
A dielectric layer whose permittivity changes in accordance with an applied electric field; and a resonance element made of a superconductor provided on the dielectric layer,
A plurality of ground portions provided below the dielectric layer, and between the plurality of ground portions such that the plurality of electrodes and the plurality of ground portions are alternately provided below the dielectric layer. And a means for supplying a voltage to the plurality of electrodes.
【0035】このような高周波デバイスでは、供給手段
により前記複数の電極に電圧が供給され、これにより複
数の電極とグランド部との間に生じる電界に従って誘電
体層の誘電率が変化する。この誘電率の変化により、共
振素子のインピーダンスが変化し、例えば、フィルタを
構成するために共振素子を複数個近接して並べたもので
は共振素子間の結合量が変化する。従って、共振器の共
振周波数や、フィルタの通過周波数、その他の特性を調
整することが可能となる。In such a high-frequency device, a voltage is supplied to the plurality of electrodes by the supply means, whereby the dielectric constant of the dielectric layer changes according to the electric field generated between the plurality of electrodes and the ground portion. This change in the dielectric constant changes the impedance of the resonance elements, and for example, in a case where a plurality of resonance elements are arranged close to each other to form a filter, the coupling amount between the resonance elements changes. Therefore, the resonance frequency of the resonator, the pass frequency of the filter, and other characteristics can be adjusted.
【0036】この発明に係る第5の高周波デバイスは、
超伝導体からなる共振素子と、この共振素子に近接して
設けられ、光の照射に従って誘電率が変化し、この誘電
率及び厚さの少なくとも一方に予め所定の分布を有する
誘電体部材と、前記誘電体部材に所望の誘電率分布が生
じるように、前記誘電体部材に光を照射する照射手段と
を具備することを特徴とする。A fifth high frequency device according to the present invention is
A resonance element made of a superconductor, a dielectric member provided close to the resonance element, having a dielectric constant that changes in accordance with light irradiation, and having a predetermined distribution in at least one of the dielectric constant and the thickness, And an irradiation unit that irradiates the dielectric member with light so that a desired dielectric constant distribution is generated in the dielectric member.
【0037】このような高周波デバイスでは、照射手段
により前記誘電体部材に光が照射され、これにより誘電
体部材の誘電率が変化する。この誘電率の変化により、
共振素子のインピーダンスが変化し、例えば、フィルタ
を構成するために共振素子を複数個近接して並べたもの
では共振素子間の結合量が変化する。従って、共振器の
共振周波数や、フィルタの通過周波数、その他の特性を
調整することが可能となる。In such a high-frequency device, the irradiating means irradiates the dielectric member with light, whereby the dielectric constant of the dielectric member changes. Due to this change in dielectric constant,
The impedance of the resonance element changes, and for example, in the case where a plurality of resonance elements are arranged close to each other to form a filter, the coupling amount between the resonance elements changes. Therefore, the resonance frequency of the resonator, the pass frequency of the filter, and other characteristics can be adjusted.
【0038】前記共振素子及び前記誘電体部材により共
振器を構成しても良い。A resonator may be constituted by the resonant element and the dielectric member.
【0039】又、高周波デバイスが、更に、前記共振素
子に接して設けられ、前記誘電体部材と異なる誘電率を
有する誘電体層を具備し、前記共振素子及び前記誘電体
層により共振器を構成しても良い。Further, the high frequency device further comprises a dielectric layer provided in contact with the resonance element and having a dielectric constant different from that of the dielectric member, and the resonance element and the dielectric layer constitute a resonator. You may.
【0040】この発明に係る第6の高周波デバイスは、
超伝導体からなる共振素子と、この共振素子に近接して
設けられ、加熱に従って誘電率が変化し、この誘電率及
び厚さの少なくとも一方に予め所定の分布を有する誘電
体部材と、前記誘電体部材に所望の誘電率分布が生じる
ように、前記誘電体部材を加熱する加熱手段とを具備す
ることを特徴とする。A sixth high frequency device according to the present invention is
A resonance element made of a superconductor, a dielectric member provided close to the resonance element, having a permittivity changing with heating, and having a predetermined distribution in at least one of the permittivity and the thickness; A heating means for heating the dielectric member so that a desired dielectric constant distribution is generated in the body member.
【0041】このような高周波デバイスでは、加熱手段
により前記誘電体部材が加熱され、これにより誘電体部
材の誘電率が変化する。この誘電率の変化により、共振
素子のインピーダンスが変化し、例えば、フィルタを構
成するために共振素子を複数個近接して並べたものでは
共振素子間の結合量が変化する。従って、共振器の共振
周波数や、フィルタの通過周波数、その他の特性を調整
することが可能となる。In such a high frequency device, the dielectric member is heated by the heating means, which changes the dielectric constant of the dielectric member. This change in the dielectric constant changes the impedance of the resonance elements, and for example, in a case where a plurality of resonance elements are arranged close to each other to form a filter, the coupling amount between the resonance elements changes. Therefore, the resonance frequency of the resonator, the pass frequency of the filter, and other characteristics can be adjusted.
【0042】前記共振素子及び前記誘電体部材により共
振器を構成しても良い。A resonator may be constituted by the resonant element and the dielectric member.
【0043】又、高周波デバイスが、更に、前記共振素
子に接して設けられ、前記誘電体部材と異なる誘電率を
有する誘電体層を具備し、前記共振素子及び前記誘電体
層により共振器を構成しても良い。Further, the high frequency device further comprises a dielectric layer provided in contact with the resonance element and having a dielectric constant different from that of the dielectric member, and the resonance element and the dielectric layer constitute a resonator. You may.
【0044】以上の第1〜第6の高周波デバイスによれ
ば、簡単な構成で共振周波数を可変できる。また、共振
素子に超伝導体を用いる場合でも超伝導体の低損失性を
犠牲にすることなく、共振周波数を高速にかつ大幅に調
整でき、さらに無負荷Q値の高い高周波デバイスを提供
することができる。According to the above first to sixth high frequency devices, the resonance frequency can be varied with a simple structure. Further, even when a superconductor is used as a resonance element, the resonance frequency can be adjusted rapidly and largely without sacrificing the low loss property of the superconductor, and a high-frequency device having a high unloaded Q value is provided. You can
【0045】[0045]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明に
係る各種実施の形態を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Various embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0046】先ず、この発明に係る高周波デバイスであ
って、共振素子と、誘電体及びグランド層で構成される
基板とにより構成される共振器上に、誘電体層及び電気
伝導体層を適切に設けた第1〜7の実施の形態を説明す
る。First, in the high-frequency device according to the present invention, a dielectric layer and an electric conductor layer are appropriately provided on a resonator composed of a resonance element and a substrate composed of a dielectric and a ground layer. The provided first to seventh embodiments will be described.
【0047】先ず、図1を参照してこの発明に係る高周
波デバイスの第1の実施の形態を説明する。First, the first embodiment of the high-frequency device according to the present invention will be described with reference to FIG.
【0048】図1は、この発明に係る高周波デバイスの
第1の実施の形態を示す断面図であり、共振周波数を可
変とした共振器を示している。通信機器に使用される電
波を利用するための部品は多種多様な高周波デバイスか
らなっており、その中で共振器を利用するものが多く含
まれている。その例としては、フィルタ、発振器、整合
回路の一部、等が挙げられる。共振周波数は、前述のよ
うに損失を小さくすることで狭帯域の特性が得られる反
面、設計時における所望の特性を得ることが困難とな
る。このため、共振周波数を調整する機能が必要とな
る。この第1の実施の形態によると、このような要求を
容易に満たすことができる。FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a high frequency device according to the present invention, showing a resonator having a variable resonance frequency. The components for utilizing radio waves used in communication equipment are made up of a wide variety of high frequency devices, and many of them use a resonator. Examples thereof include a filter, an oscillator, a part of a matching circuit, and the like. As for the resonance frequency, narrow loss characteristics can be obtained by reducing the loss as described above, but it becomes difficult to obtain desired characteristics at the time of design. Therefore, a function of adjusting the resonance frequency is required. According to the first embodiment, such a requirement can be easily satisfied.
【0049】図1に示されるように、この高周波デバイ
スは、裏面にグランド面11が設けられた基板12上に
共振素子14が設けられたマイクロストリップライン構
造の共振器上に、電圧を印加することによって誘電率が
変化する誘電体17と、電圧を印可する電極16,18
と、電圧印加素子16を共振素子14と絶縁するための
絶縁用誘電体15をそれぞれ積層させた構造を有する。As shown in FIG. 1, in this high frequency device, a voltage is applied to a resonator having a microstrip line structure in which a resonance element 14 is provided on a substrate 12 having a back surface provided with a ground surface 11. And the electrodes 16 and 18 that apply a voltage.
And an insulating dielectric 15 for insulating the voltage applying element 16 from the resonant element 14, respectively.
【0050】共振周波数を決める要素は、共振素子14
の長さ(共振素子長)と誘電体基板12の誘電率であ
る。共振素子長を物理的に可変することは困難である。
例外として、共振素子14に超伝導体を用いる場合に
は、先に挙げた文献1及び2のように超伝導特性を一部
壊すことで実効的な共振素子長を可変することができる
が、超伝導体の低損失性を犠牲にしなければならない。
そこで、この実施の形態では前記のマイクロストリップ
ライン型共振器と対向して、誘電率が電界に依存する誘
電体層17とこれを両側から挟んで形成された第1及び
第2の電気伝導体層16,18を設置している。ここ
で、電気伝導体層16,18の厚さは、次式で表される
通信に使用する電波の表皮深さδ以下とする。The element that determines the resonance frequency is the resonance element 14
(Resonance element length) and the dielectric constant of the dielectric substrate 12. It is difficult to physically change the resonant element length.
As an exception, when a superconductor is used for the resonance element 14, the effective resonance element length can be changed by partially breaking the superconducting characteristics as in the above-mentioned references 1 and 2. The low loss properties of superconductors must be sacrificed.
Therefore, in this embodiment, a dielectric layer 17 having a dielectric constant depending on an electric field and first and second electric conductors formed by sandwiching the dielectric layer 17 from both sides are opposed to the microstrip line resonator. Layers 16 and 18 have been installed. Here, the thickness of the electric conductor layers 16 and 18 is set to be equal to or less than the skin depth δ of the radio wave used for communication represented by the following equation.
【0051】[0051]
【数1】 [Equation 1]
【0052】但し、μは透磁率、fは電波の周波数、σ
は導体の導電率である。Here, μ is the magnetic permeability, f is the frequency of the radio wave, and σ
Is the conductivity of the conductor.
【0053】このように電気伝導体層16,18の厚さ
を表皮深さδ以下にすることで、電波はこれらの導体層
16,18を突き抜けるので、導体層がない状態に近い
状態で電波が伝搬することが可能となる。By thus setting the thickness of the electric conductor layers 16 and 18 to be equal to or less than the skin depth δ, the radio wave penetrates through these conductor layers 16 and 18, so that the radio wave is in a state close to the state without the conductor layers. Can be propagated.
【0054】このような積層化構造を用いた第1の実施
の形態では、電圧を印加する誘電体を薄く作り込むこと
が可能となる。同一平面でインターデジタル形の電極構
造ではパターンを作成する装置の精度が必要とされる
が、積層化された場合には電極間距離を狭く作ることが
容易となる。電極間距離が狭くなった場合には誘電体の
単位長さあたりの電圧、即ち電界強度、が高くでき、外
部からの電圧源の低電圧化も可能となり、更に、誘電率
の変化を大きくすることが期待できる。In the first embodiment using such a laminated structure, it is possible to make the dielectric to which a voltage is applied thin. The interdigital electrode structure on the same plane requires the accuracy of the device for forming the pattern, but when the electrodes are laminated, it becomes easy to make the distance between the electrodes narrow. When the distance between the electrodes is narrowed, the voltage per unit length of the dielectric, that is, the electric field strength, can be increased, the voltage of the voltage source from the outside can be lowered, and the change in the dielectric constant can be increased. Can be expected.
【0055】次に、図2及び図3を参照してこの発明に
係る高周波デバイスの第2の実施の形態を説明する。Next, a second embodiment of the high frequency device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
【0056】図2は、この発明に係る高周波デバイスの
第2の実施の形態を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a second embodiment of the high frequency device according to the present invention.
【0057】この第2の実施の形態の高周波デバイス
は、図2に示されるように裏面にグランド面21が形成
された基板22の表面に、超伝導体からなる一対の入出
力線路23と共振素子24が形成されている。これは、
いわゆるマイクロストリップライン構造を基本とするマ
イクロストリップライン型フィルタを構成している。一
対の入出力線路23は、その各一端が誘電体基板22の
図の紙面に垂直方向の端部に引き出されている。In the high frequency device of the second embodiment, as shown in FIG. 2, a pair of input / output lines 23 made of a superconductor are resonant with the front surface of a substrate 22 having a ground surface 21 formed on the back surface. The element 24 is formed. this is,
It constitutes a microstripline filter based on a so-called microstripline structure. One end of each of the pair of input / output lines 23 is drawn out to the end of the dielectric substrate 22 in the direction perpendicular to the plane of the drawing.
【0058】電圧印加素子25,27は、共振器の電磁
界モードへ影響させないために、常伝導体で構成する場
合には導体厚を表皮深さ以下、超伝導体構成する場合に
は導体厚を磁場の侵入長以下にする。In order to prevent the voltage application elements 25 and 27 from affecting the electromagnetic field mode of the resonator, the conductor thickness is not more than the skin depth when it is made of a normal conductor, and the conductor thickness when it is made of a superconductor. Is less than the penetration depth of the magnetic field.
【0059】この第2の実施の形態の高周波デバイスに
ついてさらに具体的に説明する。マイクロストリップラ
イン型共振器は、基板22としてMgOあるいはLaA
lO3 を用いる。この基板の両面にY系超伝導薄膜をス
パッタリング法で成膜し、一方の面の超伝導体薄膜をグ
ランド面21とし、他方の面の超伝導体薄膜をイオンミ
リング法を用いて加工して、入出力線路23と所望の共
振周波数(この実施の形態では2GHz)の共振素子2
4を形成することにより、マイクロストリップライン型
フィルタを作製する。The high frequency device of the second embodiment will be described more specifically. The microstrip line type resonator uses MgO or LaA as the substrate 22.
lO 3 is used. A Y-based superconducting thin film is formed on both surfaces of this substrate by a sputtering method, one surface of the superconducting thin film is used as a ground surface 21, and the other surface of the superconducting thin film is processed by an ion milling method. , The input / output line 23 and the resonance element 2 having a desired resonance frequency (2 GHz in this embodiment)
By forming 4, a microstrip line type filter is manufactured.
【0060】一方、第1及び第2の電気伝導体層25,
27として、厚さ10nmの白金(Pt)薄膜、さらに
誘電率が電界強度依存性を有する誘電体層26として、
厚さが500nmのSrTiO3 薄膜をそれぞれスパッ
タリング法によりMgO基板からなる基板28上に積層
して形成し、これを厚さ1μmのテフロン層(図示せ
ず)を挟んで共振素子24と対向させて設置する。第1
及び第2の電気伝導体層25,27には、可変直流電圧
源29が接続される。On the other hand, the first and second electric conductor layers 25,
As 27, a platinum (Pt) thin film having a thickness of 10 nm, and as a dielectric layer 26 whose permittivity depends on electric field strength,
SrTiO 3 thin films having a thickness of 500 nm are formed by laminating each on a substrate 28 made of a MgO substrate by a sputtering method, and the thin film is opposed to the resonance element 24 with a Teflon layer (not shown) having a thickness of 1 μm interposed therebetween. Install. First
A variable DC voltage source 29 is connected to the second electric conductor layers 25 and 27.
【0061】図3に、可変直流電圧源29によって電気
伝導体層25,27間に印加される可変の直流電圧Vb
(V)と共振器の共振周波数fのVb =0での値からの
ずれΔf(MHz)との関係を示す。ただし、温度は7
7K(以下、同様)で測定が実行された。図3から明ら
かなように、ΔfはVb の絶対値の増加と共に単調増加
し、Vb =5Vで、Δf=80MHz(Δf/f=4
%)となる。FIG. 3 shows a variable DC voltage V b applied between the electric conductor layers 25 and 27 by the variable DC voltage source 29.
The relationship between (V) and the deviation Δf (MHz) of the resonance frequency f of the resonator from the value at V b = 0 is shown. However, the temperature is 7
The measurement was performed at 7K (hereinafter the same). As is apparent from FIG. 3, Δf monotonically increases with an increase in the absolute value of V b , and when V b = 5 V, Δf = 80 MHz (Δf / f = 4
%).
【0062】このようにこの第2の実施の形態による
と、誘電率が電界強度依存性を持つ誘電体層26の両面
に形成された第1及び第2の電気伝導体層25,27間
に印加する直流電圧Vb (V)を変えて誘電体層26に
印加する電界を変化させることで、その実効誘電率を制
御する(変動させる)ことができる。これにより、共振
素子24の共振周波数fを高速かつ広範囲に変化させる
ことができる。As described above, according to the second embodiment, between the first and second electric conductor layers 25 and 27 formed on both surfaces of the dielectric layer 26 whose permittivity depends on the electric field strength. By changing the applied DC voltage V b (V) and changing the electric field applied to the dielectric layer 26, the effective permittivity thereof can be controlled (changed). Thereby, the resonance frequency f of the resonance element 24 can be changed in a wide range at high speed.
【0063】次に、図4を参照してこの発明に係る高周
波デバイスの第3の実施の形態を説明する。Next, a third embodiment of the high frequency device according to the present invention will be described with reference to FIG.
【0064】図4は、この発明に係る高周波デバイスの
第3の実施の形態を示す断面図である。前述した第2の
実施の形態では、第1及び第2の電気伝導体層25,2
7と誘電体層26とは、共振素子24と別の基板上に形
成されていたが、この第3の実施の形態では共通の基板
上に形成されている。FIG. 4 is a sectional view showing the third embodiment of the high-frequency device according to the present invention. In the second embodiment described above, the first and second electric conductor layers 25, 2
7 and the dielectric layer 26 were formed on a substrate different from that of the resonant element 24, but in the third embodiment, they are formed on a common substrate.
【0065】先ず、裏面にグランド面31が形成された
基板32の表面に、超伝導体からなる入出力線路33と
共振素子34を形成して構成されたマイクロストリップ
ライン構造を基本とするマイクロストリップラインフィ
ルタが設けられている。この上に、電気絶縁層35とし
て厚さ100nmのSrTiO3 薄膜が形成され、この
上に第1の電気伝導体層36として10nmのPt薄
膜、誘電率が電界依存性を有する誘電体層37として厚
さ500nmのSrTiO3 薄膜、更に、第2の電気伝
導体層38として第1の電気伝導体層36と同様の10
nmのPt薄膜が順次積層されている。First, a microstrip based on a microstrip line structure in which an input / output line 33 made of a superconductor and a resonant element 34 are formed on the surface of a substrate 32 having a ground surface 31 formed on the back surface. A line filter is provided. An SrTiO 3 thin film having a thickness of 100 nm is formed thereon as an electric insulating layer 35, a Pt thin film having a thickness of 10 nm is formed as a first electric conductor layer 36, and a dielectric layer 37 having a dielectric constant having an electric field dependency is formed thereon. A SrTiO 3 thin film having a thickness of 500 nm, and a second electric conductor layer 38, which is similar to the first electric conductor layer 36, is formed.
nm Pt thin films are sequentially stacked.
【0066】この第3の実施の形態の高周波デバイスに
おいても、可変直流電圧源39によって電気伝導体層3
6,38間に印加される可変の直流電圧Vb (V)に対
する共振周波数fのVb =0での値からのずれΔf(M
Hz)の依存性は、前記第2の実施の形態と同様の特性
が得られた。Also in the high frequency device of the third embodiment, the electric conductor layer 3 is formed by the variable DC voltage source 39.
Deviation Delta] f (M from value at Vb = 0 of the resonance frequency f with respect to a variable DC voltage V b (V) applied between the 6, 38
Regarding the dependence of (Hz), the same characteristic as that of the second embodiment was obtained.
【0067】次に、この発明に係る高周波デバイスの第
4の実施の形態について説明する。Next, a fourth embodiment of the high frequency device according to the present invention will be described.
【0068】この第4の実施の形態においては、誘電率
が電界に依存する誘電体層37として、Bax S1-x T
iO3 (但し、xはBaによるSrの置換量で、1以下
である)を使用すること以外は前述した第3の実施の形
態と同じ構成とする。xを変えてVb =5V 一定でΔ
fを測定した場合、Δfの値はxによって増減はする
が、いずれの場合も共振周波数は電圧Vb に依存して変
化することが確認された。In the fourth embodiment, as the dielectric layer 37 whose permittivity depends on the electric field, Ba x S 1-x T is used.
The configuration is the same as that of the third embodiment described above except that iO 3 (where x is the amount of Sr replaced by Ba and is 1 or less) is used. By changing x, V b = 5V and Δ
When f was measured, it was confirmed that the value of Δf increases or decreases depending on x, but in any case, the resonance frequency changes depending on the voltage V b .
【0069】次に、図5及び図6を参照してこの発明に
係る高周波デバイスの第5の実施の形態を説明する。Next, a fifth embodiment of the high-frequency device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
【0070】図5は、この発明に係る高周波デバイスの
第5の実施の形態を示す断面図である。この第5の実施
の形態では、先ず、裏面にグランド面41が形成された
基板42の表面に、超伝導体からなる入出力線路43と
共振素子44を形成して構成されたマイクロストリップ
ライン構造を基本とするマイクロストリップラインフィ
ルタが設けられている。この上に、電気絶縁層45とし
て例えば厚さ100nmのSrTiO3 薄膜が形成さ
れ、この上に第1の電気伝導体層46として厚さ10n
mのY系超伝導体薄膜、誘電率が電界依存性を有する誘
電体層47として厚さ500nmのSrTiO3 薄膜、
更に、第2の電気伝導体層48として厚さ10nmのP
t薄膜が順次積層されている。FIG. 5 is a sectional view showing a fifth embodiment of the high-frequency device according to the present invention. In the fifth embodiment, first, a microstrip line structure formed by forming an input / output line 43 made of a superconductor and a resonance element 44 on the surface of a substrate 42 having a ground surface 41 formed on the back surface. A microstrip line filter based on is provided. On this, an SrTiO 3 thin film having a thickness of 100 nm, for example, is formed as an electric insulating layer 45, and a first electric conductor layer 46 having a thickness of 10 n is formed thereon.
m Y-based superconductor thin film, SrTiO 3 thin film having a thickness of 500 nm as the dielectric layer 47 having a dielectric constant that depends on the electric field,
Further, as the second electric conductor layer 48, a P layer having a thickness of 10 nm is used.
t thin films are sequentially stacked.
【0071】すなわち、この第5の実施の形態は基本的
には前述した第3の実施の形態と同様の構成であるが、
電界強度依存性を有する誘電体層47を挟んで設けられ
た第1及び第2の電気伝導体層46,48が異種材料で
ある点が第3の実施の形態と異なる。なお、誘電率が電
界依存性を有する誘電体層を挟んで設けられた二つの電
気伝導体層に異種材料を用いる構成は、前記第1〜第5
の実施の形態の構成に組み合わせることも可能である。That is, the fifth embodiment is basically the same in configuration as the third embodiment described above,
The third embodiment is different from the third embodiment in that the first and second electric conductor layers 46 and 48 provided with the dielectric layer 47 having the electric field strength dependency therebetween are made of different materials. It should be noted that the structure using different materials for the two electric conductor layers provided with the dielectric layers whose permittivity depends on the electric field is sandwiched between the first to fifth embodiments.
It is also possible to combine with the configuration of the embodiment.
【0072】図6に、この第5の実施の形態において可
変直流電圧源49によって電気伝導体層46,48間に
印加される可変の直流電圧Vb (V)と共振器の共振周
波数fのVb =0での値からのずれΔf(MHz)との
関係を示す。第1の電気伝導体層46である超伝導体薄
膜の厚さ10nmは、磁場侵入長λより十分小さい。図
6から分かるように、Δfの最小値は、Vb =0から前
記2種類の電気伝導体の仕事関数の差程度の約1Vだけ
ずれた電圧値において達成される。FIG. 6 shows the variable DC voltage V b (V) applied between the electric conductor layers 46 and 48 by the variable DC voltage source 49 and the resonance frequency f of the resonator in the fifth embodiment. The relationship with the deviation Δf (MHz) from the value at V b = 0 is shown. The thickness of the superconductor thin film, which is the first electric conductor layer 46, of 10 nm is sufficiently smaller than the magnetic field penetration length λ. As can be seen from FIG. 6, the minimum value of Δf is achieved at a voltage value deviating from V b = 0 by about 1 V, which is about the difference between the work functions of the two types of electric conductors.
【0073】この第5の実施の形態のように、仕事関数
の異なる2種類の電気伝導体を第1及び第2の電気伝導
体層46,48に使用して、両電気伝導体層46,48
間の印加電圧によって共振周波数を制御する場合、印加
電圧の変化領域は図6の領域Aあるいは領域Bのよう
に、両電気伝導体の仕事関数の差を含まないことが望ま
しい。即ち、任意のΔfに対し、Vb が2つの値をもた
ないように制御するのが好ましい。As in the fifth embodiment, two kinds of electric conductors having different work functions are used for the first and second electric conductor layers 46, 48, and both electric conductor layers 46, 48
When the resonance frequency is controlled by the applied voltage between them, it is desirable that the change region of the applied voltage does not include the difference between the work functions of the two electric conductors like the region A or the region B of FIG. That is, it is preferable to control so that V b does not have two values with respect to an arbitrary Δf.
【0074】次に、図7を参照してこの発明に係る高周
波デバイスの第6の実施の形態を説明する。Next, a sixth embodiment of the high frequency device according to the present invention will be described with reference to FIG.
【0075】図7は、この発明に係る高周波デバイスの
第6の実施の形態を示す断面図である。この第6の実施
の形態は、各部の構成材料は第3の実施の形態と同様で
あるが、誘電率が電界依存性を有する誘電体層に対する
電圧印加法及び電圧印加用電極の構造が異なっている。FIG. 7 is a sectional view showing a sixth embodiment of the high-frequency device according to the present invention. In the sixth embodiment, the constituent material of each part is the same as that of the third embodiment, but the voltage application method and the structure of the voltage application electrode with respect to the dielectric layer whose permittivity depends on the electric field are different. ing.
【0076】先ず、図7に示されるように、裏面にグラ
ンド面51が形成された基板52の表面に、超伝導体か
らなる入出力線路53と共振素子54を形成して構成さ
れたマイクロストリップライン構造を基本とするマイク
ロストリップラインフィルタが設けられている。このマ
イクロストリップライン型共振器の上に電気絶縁層55
が形成され、この上に第1の電気伝導体層56、誘電率
が電界依存性を有する誘電体層57、及び第2の電気伝
導体層58が順次積層されている。First, as shown in FIG. 7, a microstrip formed by forming an input / output line 53 made of a superconductor and a resonant element 54 on the surface of a substrate 52 having a ground surface 51 formed on the back surface. A microstrip line filter based on a line structure is provided. An electric insulation layer 55 is formed on the microstrip line resonator.
Is formed, and a first electric conductor layer 56, a dielectric layer 57 having a permittivity that depends on an electric field, and a second electric conductor layer 58 are sequentially laminated on this.
【0077】ここで、第2の電気伝導体層58は面内で
二つの領域(電圧印加領域)58−1,58−2に分割
され、これら2つの電圧印加領域58−1,58−2間
に可変直流電圧源70から可変の直流電圧が印加され
る。第2の電気伝導体層58はメタルマスクを用い、二
つの電圧印加領域58−1,58−2は1mmの間隔で
成膜されている。電圧印加領域58−1,58−2の境
界部分上には、電気絶縁のための保護膜59が設けられ
ている。Here, the second electric conductor layer 58 is divided into two regions (voltage application regions) 58-1 and 58-2 in the plane, and these two voltage application regions 58-1 and 58-2. A variable DC voltage is applied from the variable DC voltage source 70 between them. A metal mask is used for the second electric conductor layer 58, and the two voltage application regions 58-1 and 58-2 are formed at an interval of 1 mm. A protective film 59 for electrical insulation is provided on the boundary between the voltage application regions 58-1 and 58-2.
【0078】この実施の形態の構造では、第1の電気伝
導体層56と第2の電気伝導体層58の一方の電圧印加
領域58−1を両端電極とする第1のコンデンサと、第
1の電気伝導体層56と第2の電気伝導体層58の他方
の電圧印加領域58−2を両端電極とする第2のコンデ
ンサが直列につながった構造となり、これらのコンデン
サを介して誘電体層57に電界が印加される。この場合
も、共振周波数fは印加電圧Vb に依存して変化する。In the structure of this embodiment, the first capacitor having the voltage application region 58-1 of one of the first electric conductor layer 56 and the second electric conductor layer 58 as the both-end electrodes, and the first capacitor The electric conductor layer 56 and the second electric conductor layer 58 have a structure in which a second capacitor having the other voltage application region 58-2 as an electrode at both ends is connected in series, and a dielectric layer is formed through these capacitors. An electric field is applied to 57. Also in this case, the resonance frequency f changes depending on the applied voltage Vb .
【0079】このようにこの第6の実施の形態では、可
変直流電圧源60に接続される電圧印加用電極を同一平
面上である第2の電気伝導体層58上に設置でき、第1
の電気伝導体層56には電圧印加用電極を設ける必要が
ない。このため、図7に示される高周波デバイスの製造
が容易になるという利点がある。As described above, in the sixth embodiment, the voltage application electrode connected to the variable DC voltage source 60 can be installed on the second electric conductor layer 58 on the same plane.
It is not necessary to provide a voltage applying electrode on the electric conductor layer 56. Therefore, there is an advantage that the high frequency device shown in FIG. 7 can be easily manufactured.
【0080】なお、この第6の実施の形態では第2の電
気伝導体層58を複数に分割したが、第1の電気伝導体
層56を複数に分割しても同様の効果を得ることができ
る。Although the second electric conductor layer 58 is divided into a plurality of parts in the sixth embodiment, the same effect can be obtained by dividing the first electric conductor layer 56 into a plurality of parts. it can.
【0081】次に、図8を参照してこの発明に係る高周
波デバイスの第7の実施の形態を説明する。Next, a seventh embodiment of the high frequency device according to the present invention will be described with reference to FIG.
【0082】この第7の実施の形態は、前述した第1の
実施の形態と基本的には同様の構成を有する。即ち、裏
面にグランド面61が設けられた誘電体基板62上に共
振素子64が設けられたマイクロストリップライン構造
の共振器上に、電圧を印加することによって誘電率が変
化する誘電体67と、電圧を印可する電極66,68
(68−1〜68−7)と、電圧印加素子66を共振素
子64と絶縁するための絶縁用誘電体65をそれぞれ積
層させた構造を有する。The seventh embodiment has basically the same structure as the above-mentioned first embodiment. That is, a dielectric 67 whose dielectric constant changes by applying a voltage on a resonator having a microstrip line structure in which a resonance element 64 is provided on a dielectric substrate 62 having a back surface with a ground surface 61, and Electrodes 66 and 68 for applying voltage
(68-1 to 68-7) and an insulating dielectric 65 for insulating the voltage applying element 66 from the resonance element 64 are laminated.
【0083】但し、この第7の実施の形態は、前記第1
の実施の形態と異なり、誘電体層67の誘電率を所望の
分布とするため、電圧印加素子68を複数の電圧印加素
子68−1〜68−7に分離し、更に、これらの電圧印
加素子68−1〜68−7にそれぞれ異なる電圧を印加
している。これにより、誘電体層67内において所望の
誘電率分布を実現することが可能となる、これにより、
共振周波数の制御のみならず、共振器間結合係数等を任
意に設定することも可能となる。尚、所望の誘電率の分
布とは、例えば、フィルタの特性等を整えるような分布
を意味する。以降、所望の分布とは同様の意味を有す
る。However, the seventh embodiment is the same as the first embodiment.
Unlike the embodiment described above, in order to make the dielectric constant of the dielectric layer 67 have a desired distribution, the voltage applying element 68 is separated into a plurality of voltage applying elements 68-1 to 68-7, and further, these voltage applying elements are Different voltages are applied to 68-1 to 68-7. This makes it possible to realize a desired dielectric constant distribution in the dielectric layer 67.
Not only the control of the resonance frequency but also the coupling coefficient between the resonators can be arbitrarily set. The desired dielectric constant distribution means, for example, a distribution that adjusts the characteristics of the filter. Hereinafter, the desired distribution has the same meaning.
【0084】以上説明したように、共振素子と、誘電体
及びグランドで構成される基板とにより構成される共振
器上に、誘電体層及び電気伝導体層を適切に設けた第1
〜第7の実施の形態では共振器としてマイクロストリッ
プライン構造のものを例示したが、他にストリップライ
ン構造、プレーナ構造等の共振器を用いてもよく、その
ような構造においてもこの発明を適用することが可能で
ある。As described above, the first dielectric layer and the electric conductor layer are appropriately provided on the resonator formed of the resonance element and the substrate composed of the dielectric and the ground.
In the seventh embodiment, a resonator having a microstripline structure is illustrated as an example, but other resonators such as a stripline structure and a planar structure may be used, and the invention is applied to such a structure. It is possible to
【0085】以上述べたように、この発明に係る第1〜
第7の実施の形態によれば、簡単な構成で共振周波数を
可変でき。また、共振素子に超伝導体を用いる場合でも
超伝導体の低損失性を犠牲にすることなく、共振周波数
を高速にかつ大幅に調整でき、さらに無負荷Q値の高い
高周波デバイスを提供することができる。As described above, the first to third aspects of the present invention
According to the seventh embodiment, the resonance frequency can be changed with a simple structure. Further, even when a superconductor is used as a resonance element, the resonance frequency can be adjusted rapidly and largely without sacrificing the low loss property of the superconductor, and a high-frequency device having a high unloaded Q value is provided. You can
【0086】次に、この発明に係る高周波デバイスであ
って、共振素子に近接して設けられた、誘電体の誘電率
を変更するため、共振素子の平面方向に誘電体に電界を
印加する構成を有する高周波デバイスの第8〜第24の
実施の形態を説明する。Next, a high-frequency device according to the present invention, in which an electric field is applied to the dielectric in the plane direction of the resonance element in order to change the dielectric constant of the dielectric provided near the resonance element Eighth to twenty-fourth embodiments of the high-frequency device having the above will be described.
【0087】先ず、図9(a)及び図9(b)を参照し
てこの発明に係る高周波デバイスの第8の実施の形態を
説明する。First, the eighth embodiment of the high-frequency device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 9 (a) and 9 (b).
【0088】図9(a)及び図9(b)は、この発明の
第8の実施の形態に係る高周波デバイスとして、共振周
波数を可変とした共振器を示す。9A and 9B show a resonator having a variable resonance frequency as a high frequency device according to an eighth embodiment of the present invention.
【0089】この第8の実施の形態の高周波デバイス
は、図9(b)に示されるように裏面にグランド面10
2が被着された誘電体基板103の表面に、超伝導体か
らなる共振素子101と入出力線路105を形成した、
いわゆるマイクロストリップライン構造を基本とするマ
イクロストリップライン形共振器を構成している。In the high frequency device of the eighth embodiment, as shown in FIG. 9B, the ground plane 10 is formed on the back surface.
A resonance element 101 made of a superconductor and an input / output line 105 are formed on the surface of a dielectric substrate 103 to which 2 is attached.
It constitutes a microstrip line resonator based on a so-called microstrip line structure.
【0090】共振周波数を決める要素は、共振素子10
1の長さ(共振素子長)と誘電体基板103の誘電率で
ある。共振素子長を物理的に可変することは困難であ
る。例外として、共振素子101に超伝導体を用いる場
合には、先に挙げた文献1及び2のように超伝導特性を
一部壊すことで実効的な共振素子長を可変することがで
きるが、超伝導体の低損失性を犠牲にしなければならな
い。そこで、この実施の形態では誘電体基板103を外
部から与えられるエネルギーにより誘電率を変えること
ができる誘電体材料により形成し、その誘電率を外部エ
ネルギー104によって変えることで、共振素子101
のインピーダンスを変え、もって共振周波数を可変にす
る方法を適用する。ここで、誘電体基板103に外部か
ら与えるエネルギー104としては、電圧、光、熱、圧
力、磁界などを用いることができる。The element that determines the resonance frequency is the resonance element 10
1 and the dielectric constant of the dielectric substrate 103. It is difficult to physically change the resonant element length. As an exception, when a superconductor is used for the resonance element 101, the effective resonance element length can be changed by partially breaking the superconducting characteristics as in the above-mentioned references 1 and 2. The low loss properties of superconductors must be sacrificed. Therefore, in this embodiment, the dielectric substrate 103 is made of a dielectric material whose permittivity can be changed by the energy applied from the outside, and the permittivity is changed by the external energy 104, whereby the resonant element 101 is formed.
A method of changing the impedance of the element and changing the resonance frequency is applied. Here, as the energy 104 applied to the dielectric substrate 103 from the outside, voltage, light, heat, pressure, magnetic field, or the like can be used.
【0091】また、誘電体と導体を用いた他の伝送線路
形共振器形状においても、同様にこの発明を適用でき
る。例えば、伝送線路形状としてはストリップライン
形、コプレーナ形などがある。この実施の形態のマイク
ロストリップライン形共振器の場合、次式により共振周
波数fが与えられる。The present invention can be similarly applied to other transmission line resonator shapes using a dielectric and a conductor. For example, the transmission line shape includes a strip line type and a coplanar type. In the case of the microstrip line resonator of this embodiment, the resonance frequency f is given by the following equation.
【0092】[0092]
【数2】 [Equation 2]
【0093】但し、nは自然数、cは光速、lは共振素
子長、εeff は誘電体基板103の実効誘電率である。
εeff が±Δεeff 変化したとき、共振周波数の変化Δ
f/fは下記の(2)式で表される。Here, n is a natural number, c is the speed of light, l is the resonant element length, and ε eff is the effective dielectric constant of the dielectric substrate 103.
When epsilon eff is changed ± [Delta] [epsilon] eff, the change in the resonant frequency Δ
f / f is expressed by the following equation (2).
【0094】[0094]
【数3】 [Equation 3]
【0095】実際には、図9(a)及び図9(b)の構
成で4GHz帯の共振器を作成し、実効誘電率εeff を
20%変えた場合、共振周波数fを400MHz可変す
ることができる。Actually, when the resonator of 4 GHz band is made with the configuration of FIGS. 9A and 9B and the effective permittivity ε eff is changed by 20%, the resonance frequency f is variable by 400 MHz. You can
【0096】次に、図10及び図11を参照してこの発
明に係る高周波デバイスの第9の実施の形態を説明す
る。Next, a ninth embodiment of the high-frequency device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
【0097】図10は、この発明の第9の実施の形態に
係る高周波デバイスを示す断面図である。この実施の形
態では、第8の実施の形態と同様にマイクロストリップ
ライン構造を用いている。この高周波デバイスは、裏面
にグランド202が形成された誘電体基板203の表面
上に、共振素子201と電圧印加用電極204を形成
し、電極204に可変電圧源205から電圧を印加する
ことで誘電体基板203の誘電率を可変にする構成であ
る。FIG. 10 is a sectional view showing a high frequency device according to the ninth embodiment of the present invention. In this embodiment, the microstrip line structure is used as in the eighth embodiment. In this high-frequency device, the resonance element 201 and the voltage application electrode 204 are formed on the front surface of the dielectric substrate 203 having the ground 202 formed on the back surface, and a voltage is applied from the variable voltage source 205 to the electrode 204 to cause dielectric. The configuration is such that the dielectric constant of the body substrate 203 is variable.
【0098】この第9の実施の形態によれば、誘電体基
板203の共振素子201や図示しない入出力線路が形
成された面と同一面上に電圧印加用電極204を形成す
ることによって、これらを同一プロセスで形成できるた
め、低コスト化が可能となる。この第9の実施の形態で
は、誘電体基板203に印加電圧で誘電率が変化するも
のを用いる。According to the ninth embodiment, by forming the voltage applying electrode 204 on the same surface as the surface of the dielectric substrate 203 on which the resonant element 201 and the input / output line (not shown) are formed, Since it can be formed in the same process, cost reduction can be achieved. In the ninth embodiment, a dielectric substrate 203 whose dielectric constant changes with applied voltage is used.
【0099】図11は、このような誘電体基板の具体例
を示す図である。誘電体基板301は分子レベルで自発
分局304を起こし、材料によっては誘電体基板301
の両側面に設けた電極302に電圧源303から電圧を
印加して外部電界を加えると、この自発分局304の量
子が破線305で示すように変動し、誘電率が変化す
る。この方法によれば、電圧値の変更のみで誘電率を変
えることができるため、高速に共振周波数を可変するこ
とができる。このような印加電圧により誘電率の変化す
る誘電体材料としては、例えばSrTiO3 ,BaTi
O3 を基とするBax Sr1-x TiO3 やPSZTなど
が挙げられる。FIG. 11 is a diagram showing a specific example of such a dielectric substrate. The dielectric substrate 301 causes spontaneous branching 304 at the molecular level, and depending on the material, the dielectric substrate 301
When a voltage is applied from the voltage source 303 to the electrodes 302 provided on both side surfaces of the electrode 302 and an external electric field is applied, the quantum of the spontaneous branch 304 changes as shown by a broken line 305, and the dielectric constant changes. According to this method, since the dielectric constant can be changed only by changing the voltage value, the resonance frequency can be changed at high speed. Examples of the dielectric material whose dielectric constant changes with such an applied voltage include SrTiO 3 and BaTi.
Such as Ba x Sr 1-x TiO 3 or PSZT to the O 3 and group.
【0100】尚、図10に示されるように、高周波デバ
イスに前記マイクロストリップライン構造を適用した場
合、共振素子201と印加電極204との間の距離をL
1 とし、共振素子201の共振素子幅をL2 とした場
合、
L1 >L2
という条件を満足することが望ましい。As shown in FIG. 10, when the microstrip line structure is applied to the high frequency device, the distance between the resonance element 201 and the application electrode 204 is L.
1 and the resonance element width of the resonance element 201 is L2, it is desirable to satisfy the condition of L1> L2.
【0101】次に、図12を参照してこの発明に係る高
周波デバイスの第10の実施の形態を説明する。Next, the tenth embodiment of the high-frequency device according to the present invention will be described with reference to FIG.
【0102】図12は、この発明の第10の実施の形態
に係る高周波デバイスを示す断面図であり、前記第8、
第9の実施の形態と異なり、ストリップライン構造を適
用した場合の例である。すなわち、印加電圧によって誘
電率が変化する誘電体基板403の表裏両面にグランド
402を形成し、誘電体基板403の内部の同一平面内
に共振素子401及び電圧印加用電極404を配置して
いる。この第10の実施の形態の高周波デバイスは全体
の構造がストリップライン構造である以外、第9の実施
の形態と同様であり、第9の実施の形態と同様の効果を
得ることができる。FIG. 12 is a sectional view showing a high-frequency device according to the tenth embodiment of the present invention.
Unlike the ninth embodiment, this is an example of a case where a stripline structure is applied. That is, the ground 402 is formed on both front and back surfaces of the dielectric substrate 403 whose dielectric constant changes according to the applied voltage, and the resonance element 401 and the voltage application electrode 404 are arranged in the same plane inside the dielectric substrate 403. The high frequency device of the tenth embodiment is the same as that of the ninth embodiment except that the entire structure is a stripline structure, and the same effect as that of the ninth embodiment can be obtained.
【0103】次に、図13(a)及び図13(b)を参
照して、この発明の高周波デバイスに係る第11の実施
の形態を説明する。Next, an eleventh embodiment of the high frequency device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 13 (a) and 13 (b).
【0104】図13(a)及び図13(b)は、この発
明の第11の実施の形態に係る高周波デバイスを示す図
であり、裏面にグランド501が形成された誘電体基板
502の表面上に共振素子504と電圧印加用電極50
3及び入出力線路505を形成してマイクロストリップ
ライン構造とし、さらに、共振素子504と電圧印加用
電極503及び入出力線路505の一部を覆うように、
印加電圧によって誘電率が変化する誘電体層506を設
けた構成となっている。電圧印加用電極503には、直
流電圧を発生する可変電圧源507が接続されている。FIGS. 13A and 13B are views showing a high frequency device according to an eleventh embodiment of the present invention, in which the surface of the dielectric substrate 502 having the ground 501 formed on the back surface is shown. The resonance element 504 and the voltage application electrode 50
3 and the input / output line 505 are formed into a microstrip line structure, and further, the resonance element 504, the voltage application electrode 503, and a part of the input / output line 505 are covered.
It has a configuration in which a dielectric layer 506 whose dielectric constant changes according to an applied voltage is provided. A variable voltage source 507 that generates a DC voltage is connected to the voltage application electrode 503.
【0105】この第11の実施の形態は、共振素子50
4が超伝導体により形成される場合に有効である。共振
素子504として特性の優れた超伝導薄膜を誘電体基板
502上に形成する場合には、格子定数が超伝導体のそ
れに近い誘電体材料を誘電体基板502に用いる必要が
ある。ここで格子定数の異なる基板に超伝導体を形成す
ると、超伝導電流の通るパスに歪が生じてしまい、特性
が劣化する。誘電体基板502に用いる材料として、格
子定数が共振素子504に用いる超伝導体のそれに近い
という条件と、誘電率が印加電圧によって変化するとい
う条件を満たす誘電体材料がない場合には、この実施の
形態のように比誘電率εr で、格子定数が超伝導体のそ
れに近い誘電体基板502上に共振素子504が形成さ
れる。そして、誘電体基板502の比誘電率εr と異な
る比誘電率εr ′で、これが印加電圧により変化する誘
電体材料からなる誘電体層506がスパッタリングなど
により形成される。In the eleventh embodiment, the resonance element 50 is used.
This is effective when 4 is formed of a superconductor. When forming a superconducting thin film having excellent characteristics as the resonance element 504 on the dielectric substrate 502, it is necessary to use a dielectric material having a lattice constant close to that of a superconductor for the dielectric substrate 502. If a superconductor is formed on a substrate having a different lattice constant, distortion occurs in the path through which the superconducting current passes, and the characteristics deteriorate. If there is no dielectric material that satisfies the conditions that the lattice constant is close to that of the superconductor used for the resonant element 504 and the condition that the permittivity changes with the applied voltage, there is no dielectric material used for the dielectric substrate 502. The resonant element 504 is formed on the dielectric substrate 502 having a relative permittivity ε r and a lattice constant close to that of a superconductor as in the above embodiment. Then, a dielectric layer 506 made of a dielectric material having a relative permittivity ε r ′ different from the relative permittivity ε r of the dielectric substrate 502 and changing with an applied voltage is formed by sputtering or the like.
【0106】このようにこの第11の実施の形態では、
共振素子504を超伝導体により形成した構成の高周波
デバイスにおいて、可変電圧源507から電圧印加用電
極503を介して誘電体層506に印加する電圧を変え
ることによって、共振素子504の上に形成した誘電体
層506の誘電率を可変させて共振素子504のインピ
ーダンスを変え、共振周波数などの共振特性を変化させ
ることができる。As described above, in the eleventh embodiment,
In a high frequency device having a structure in which the resonance element 504 is formed of a superconductor, the resonance element 504 is formed on the resonance element 504 by changing the voltage applied from the variable voltage source 507 to the dielectric layer 506 through the voltage application electrode 503. The dielectric constant of the dielectric layer 506 can be changed to change the impedance of the resonance element 504, and the resonance characteristics such as the resonance frequency can be changed.
【0107】また、この第11の実施の形態によれば前
記文献1及び2のように超伝導体の超伝導特性を崩すこ
となく共振特性を変えることができるため、超伝導特性
を崩すための強磁界を発生する大掛かりな磁界発生源
や、動作速度の面で問題のある発熱体を用いる必要がな
く、さらに超伝導特性を崩さずに済むために超伝導体の
低損失性を犠牲にすることがないという利点がある。Further, according to the eleventh embodiment, the resonance characteristics can be changed without destroying the superconducting characteristics of the superconductor as in the above-mentioned references 1 and 2, so that the superconducting characteristics can be destroyed. It is not necessary to use a large-scale magnetic field generation source that generates a strong magnetic field or a heating element that has a problem in operating speed, and sacrifices the low loss property of the superconductor because it does not destroy the superconducting property. It has the advantage of never happening.
【0108】次に、図14を参照して、この発明に係る
高周波デバイスの第12の実施の形態について説明す
る。Next, a twelfth embodiment of the high-frequency device according to the present invention will be described with reference to FIG.
【0109】図14は、この発明の第12の実施の形態
に係る高周波デバイスを示す断面図である。裏面にグラ
ンド601が形成された比誘電率εr の誘電体基板60
2上に、超伝導体からなる共振素子604が形成されて
マイクロストリップライン構造とされている。また第1
1の実施の形態と同様に、基板602はその格子定数が
共振素子604の超伝導体の格子定数に近い材料により
形成されている。この誘電体基板602上に厚さが共振
素子604のそれより大きいスペーサ605を介して比
誘電率εr ′(εr ′≠εr )が印加電圧によって変化
する誘電体層606が設けられ、この誘電体層606の
上に電圧印加用電極603が形成されている。この電圧
印加用電極603には、直流電圧を発生する可変電圧源
607が接続されている。FIG. 14 is a sectional view showing a high frequency device according to the twelfth embodiment of the present invention. Dielectric substrate 60 with relative permittivity ε r having ground 601 formed on the back surface
A resonance element 604 made of a superconductor is formed on the surface 2 to form a microstrip line structure. Also the first
Similar to the first embodiment, the substrate 602 is made of a material whose lattice constant is close to that of the superconductor of the resonant element 604. A dielectric layer 606 whose relative dielectric constant ε r ′ (ε r ′ ≠ ε r ) changes according to an applied voltage is provided on the dielectric substrate 602 via a spacer 605 having a thickness larger than that of the resonant element 604, A voltage application electrode 603 is formed on the dielectric layer 606. A variable voltage source 607 that generates a DC voltage is connected to the voltage applying electrode 603.
【0110】一般に、印加電圧によって誘電率が変化す
る誘電体層606に用いられる誘電体材料は、他の材料
に比べてロスが大きい。この場合、共振器の無負荷Q値
が誘電体層606のロスの大きさに従って決定される。
そこで、この第12の実施の形態ではスペーサ605を
用いて共振素子604から誘電体層606を浮かせるこ
とで、誘電体層606のロスの共振器への寄与を減ら
し、高い無負荷Q値を実現する。この場合には、図14
に示されるように誘電体層606の上に電圧印加用電極
603を設け、これに直流電圧を発生する可変電圧源7
06を接続する。In general, the dielectric material used for the dielectric layer 606 whose dielectric constant changes with applied voltage has a larger loss than other materials. In this case, the unloaded Q value of the resonator is determined according to the magnitude of loss in the dielectric layer 606.
Therefore, in the twelfth embodiment, the spacer 605 is used to float the dielectric layer 606 from the resonant element 604, thereby reducing the loss contribution of the dielectric layer 606 to the resonator and realizing a high unloaded Q value. To do. In this case, FIG.
, A voltage application electrode 603 is provided on the dielectric layer 606, and a variable voltage source 7 for generating a DC voltage is applied to the voltage application electrode 603.
06 is connected.
【0111】このように第12の実施の形態によれば、
誘電体層606の誘電率を印加電圧により変えることに
よって、第11の実施の形態と同様に超伝導特性を崩す
ための強磁界を発生する大掛かりな磁界発生源や、動作
速度の面で問題のある発熱体を用いることなく、また超
伝導特性を損なうことなく共振素子604のインピーダ
ンスを変え、共振周波数などの共振特性を変えることが
できる。As described above, according to the twelfth embodiment,
By changing the dielectric constant of the dielectric layer 606 according to the applied voltage, a large-scale magnetic field generation source that generates a strong magnetic field for destroying the superconducting characteristics and a problem in terms of operating speed are obtained as in the eleventh embodiment. It is possible to change the impedance of the resonance element 604 and change the resonance characteristics such as the resonance frequency without using a heating element and without impairing the superconducting characteristics.
【0112】次に、図15(a)及び図15(b)を参
照してこの発明に係る高周波デバイスに係る第13の実
施の形態について説明する。Next, a thirteenth embodiment of the high-frequency device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 15 (a) and 15 (b).
【0113】図15(a)及び図15(b)は、この発
明の第13の実施の形態に係る高周波デバイスを示す図
である。この第13の実施の形態では、裏面にグランド
701が形成された誘電体基板702上に、入出力線路
703及び多数の共振素子704を形成してマイクロス
トリップライン構造とし、さらに印加電圧により比誘電
率ε′が変化する誘電体層705を設けて多段のフィル
タが構成されている。FIGS. 15A and 15B are views showing a high frequency device according to the thirteenth embodiment of the present invention. In the thirteenth embodiment, an input / output line 703 and a large number of resonance elements 704 are formed on a dielectric substrate 702 having a ground 701 formed on the back surface to form a microstrip line structure, and a dielectric constant is applied by an applied voltage. A multi-stage filter is constructed by providing a dielectric layer 705 having a variable rate ε '.
【0114】このような構成の高周波デバイスにおい
て、各共振素子の共振周波数やフィルタ特性を調整する
ためには、共振素子長の他に共振素子間結合係数と外部
Qの結合量を調整する必要がある。全ての調整箇所を調
整しようとしたとき、フィルタの段数(共振素子704
の個数)をnとした場合、2n+1箇所の調整が必要と
なる。そこで、この実施の形態ではフィルタの各段に個
々に誘電体層705を設け、各誘電体層705にそれら
の端部に設けられた図示しない電圧印加用電極を介して
可変電圧源706から直流電圧を印加することによっ
て、実効共振長、共振素子間結合係数及び外部Qの結合
量を変更するように構成されている。これによって、共
振周波数やフィルタ特性を容易に所望の特性に調整する
ことができる。In the high frequency device having such a configuration, in order to adjust the resonance frequency and the filter characteristic of each resonance element, it is necessary to adjust the coupling coefficient between the resonance elements and the coupling amount of the external Q in addition to the resonance element length. is there. When trying to adjust all adjustment points, the number of filter stages (resonance element 704
If n is the number of points), it is necessary to adjust 2n + 1 points. Therefore, in this embodiment, a dielectric layer 705 is individually provided in each stage of the filter, and a DC voltage is supplied from the variable voltage source 706 via a voltage applying electrode (not shown) provided at each end of each dielectric layer 705. By applying a voltage, the effective resonance length, the coupling coefficient between the resonant elements, and the coupling amount of the external Q are changed. As a result, the resonance frequency and the filter characteristics can be easily adjusted to desired characteristics.
【0115】次に、図16(a)及び図16(b)を参
照してこの発明に係る高周波デバイスの第14の実施の
形態を説明する。Next, a fourteenth embodiment of the high-frequency device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 16 (a) and 16 (b).
【0116】図16(a)及び図16(b)は、この発
明の第14の実施の形態に係る高周波デバイスであっ
て、誘電体基板802上に細い線路部分とギャップを有
する太い線路部分からなる共振素子801を形成した共
振器を示している。共振素子801には、入出力線路8
04が接続されている。この場合、共振素子801は細
い線路部分のインダクタンスLと太い線路部分のギャッ
プによるキャパシタンスCによって、ほぼ次式の周波数
fo で共振を起こす。FIGS. 16A and 16B show a high frequency device according to the fourteenth embodiment of the present invention, in which a thin line portion and a thick line portion having a gap are formed on a dielectric substrate 802. 2 shows a resonator in which the resonant element 801 is formed. The resonance element 801 has an input / output line 8
04 is connected. In this case, the resonance element 801 resonates at a frequency f o of the following equation due to the inductance L of the thin line portion and the capacitance C due to the gap of the thick line portion.
【0117】[0117]
【数4】 [Equation 4]
【0118】但し、正確な値としては損失や寄生キャパ
シタンスなどの寄生成分を考慮して設計する必要があ
る。However, it is necessary to design the accurate value in consideration of parasitic components such as loss and parasitic capacitance.
【0119】更に、共振素子801のギャップ部分の上
には、印加電圧により誘電率が変化する誘電体層803
が設けられている。又、この誘電体層803には、可変
電圧源805から直流電圧を印加するための電圧印加用
電極806が形成されている。この電極806は図16
(b)に示されるように線路幅を十分細く形成すること
によって、伝搬する電波からみて高インピーダンスの線
路となるように設置されている。これによって、電波の
エネルギーを漏らすこと無く、高い無負荷Q値を保つこ
とができる。さらに、可変電圧源805から誘電体層8
03への印加電圧を変えることによって、共振素子80
1のギャップによるキャパシタンスCを変化させて共振
周波数fo を可変にしている。なお、誘電体基板802
の裏面にグランドを形成したマイクロストリップライン
構造の場合にもこの実施の形態の手法を適用できる。Further, on the gap portion of the resonance element 801, a dielectric layer 803 whose permittivity changes according to an applied voltage.
Is provided. A voltage application electrode 806 for applying a DC voltage from the variable voltage source 805 is formed on the dielectric layer 803. This electrode 806 is shown in FIG.
As shown in (b), the line width is formed to be sufficiently thin so that the line is set to have a high impedance when viewed from the propagating radio wave. This makes it possible to maintain a high no-load Q value without leaking radio wave energy. Further, from the variable voltage source 805 to the dielectric layer 8
By changing the voltage applied to the resonance element 80.
The resonance frequency f o is made variable by changing the capacitance C due to the gap of 1. The dielectric substrate 802
The method of this embodiment can also be applied to a microstrip line structure in which a ground is formed on the back surface of the.
【0120】次に、図17(a)及び図17(b)を参
照してこの発明に係る高周波デバイスの第15の実施の
形態について説明する。Next, a fifteenth embodiment of the high-frequency device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 17 (a) and 17 (b).
【0121】図17(a)及び図17(b)は、この第
15の実施の形態に係る高周波デバイスとして、共振周
波数を下げることができるようにした共振器を示してい
る。この第15の実施の形態は、前記第14の実施の形
態と同様に、誘電体基板902上に細い線路部分とギャ
ップを有する太い線路部分からなる共振素子901が形
成され、共振素子901に入出力線路904を接続する
と共に、共振素子901のギャップ部分の上に、印加電
圧により誘電率が変化する誘電体層903が設けられ、
更に、この誘電体層903には、可変電圧源905から
電圧を印加するための電圧印加用電極906が設けられ
ている。FIGS. 17A and 17B show a resonator capable of lowering the resonance frequency as the high frequency device according to the fifteenth embodiment. In the fifteenth embodiment, similarly to the fourteenth embodiment, a resonant element 901 composed of a thin line portion and a thick line portion having a gap is formed on a dielectric substrate 902, and the resonant element 901 is inserted into the resonant element 901. A dielectric layer 903, whose dielectric constant changes according to an applied voltage, is provided on the gap portion of the resonant element 901 while connecting the output line 904.
Further, the dielectric layer 903 is provided with a voltage application electrode 906 for applying a voltage from the variable voltage source 905.
【0122】この実施の形態では、電圧印加用電極90
6のうち共振素子901のギャップ部分の上の電極形状
を櫛歯状にすることによって、ギャップの対向面積を大
きくしている。このようにすると共振素子901のギャ
ップによるキャパシタンスCを大きくすることができる
ので、前記式(3)からも明らかなように共振周波数f
o を下げることができる。なお、電圧印加用電極906
は共振素子901の導体と別の構造でもよい。また、誘
電体基板902の裏面にグランドを形成したマイクロス
トリップライン構造の場合にもこの実施の形態の手法を
適用できる。In this embodiment, the voltage applying electrode 90 is used.
By making the electrode shape of the resonator element 901 above the gap portion of the resonance element 901 into a comb shape, the facing area of the gap is increased. In this way, the capacitance C due to the gap of the resonance element 901 can be increased, so that the resonance frequency f can be obtained as is clear from the above equation (3).
o can be lowered. The voltage application electrode 906
May have a structure different from that of the conductor of the resonance element 901. The method of this embodiment can also be applied to a microstrip line structure in which a ground is formed on the back surface of the dielectric substrate 902.
【0123】次に、図18(a)及び図18(b)を参
照してこの発明に係る高周波デバイスの第16の実施の
形態について説明する。Next, a sixteenth embodiment of the high-frequency device according to this invention will be described with reference to FIGS. 18 (a) and 18 (b).
【0124】図18(a)及び図18(b)は、この発
明の第16の実施の形態に係る高周波デバイスとして、
前記第14の実施の形態で説明した細い線路によるイン
ダクタンスと太い線路のギャップによるキャパシタンス
によって構成される共振素子1001を複数個(図18
(a)及び図18(b)の例では2個)並べて構成され
るフィルタを示している。共振素子1001には、入出
力線路1004が接続される。共振素子1001の各々
のギャップ部分及び共振素子1001間のギャップ部分
の上に、印加電圧により誘電率が変化する誘電体層10
03が設けられ、この誘電体層1003の上に個々のギ
ャップ部分に対応させて可変電圧源1005から直流電
圧V1,V2,V3を印加するための電圧印加用電極1
006が設けられている。これらの印加電圧V1,V
2,V3を個々に変えることによって、共振素子100
1のギャップによるキャパシタンスCを変化させ、共振
周波数や共振素子間の結合係数を変化させることができ
る。また、外部Qの調整が必要な場合にも、同様に印加
電圧V1,V2,V3を変えることによって調整を行う
ことができる。18 (a) and 18 (b) show a high frequency device according to the sixteenth embodiment of the present invention.
A plurality of resonance elements 1001 configured by the inductance of the thin line and the capacitance of the gap of the thick line described in the fourteenth embodiment (see FIG. 18).
In the example of (a) and FIG. 18 (b), two filters are shown arranged side by side. An input / output line 1004 is connected to the resonance element 1001. A dielectric layer 10 whose permittivity changes according to an applied voltage is provided on each gap part of the resonance element 1001 and on the gap part between the resonance elements 1001.
03 is provided on the dielectric layer 1003 to apply DC voltage V1, V2, V3 from the variable voltage source 1005 corresponding to each gap portion.
006 is provided. These applied voltages V1 and V
By changing V2 and V3 individually, the resonance element 100
The capacitance C due to the gap of 1 can be changed to change the resonance frequency and the coupling coefficient between the resonance elements. Also, when the external Q needs to be adjusted, the adjustment can be performed by changing the applied voltages V1, V2 and V3 in the same manner.
【0125】次に、この発明に係る高周波デバイスの第
17の実施の形態を、図19を参照して説明する。Next, a seventeenth embodiment of the high-frequency device according to this invention will be described with reference to FIG.
【0126】図19は、この発明の第17の実施の形態
に係る高周波デバイスを示す図であり、一つの可変電圧
源1105によって各可変項目を一度に調整できるよう
に構成された高周波デバイスを示す。この高周波デバイ
スには、誘電体基板1102の上に複数のギャップを有
する共振素子1101が形成されて入出力線路1104
が接続されると共に、共振素子1101の上に印加電圧
により誘電率が変化する誘電体層1103が設けられ、
この誘電体層1103の上に共振素子1101の各ギャ
ップに対応して電圧印加用電極1106が設けられてい
る。また、電圧印加用電極1106に一つの可変電圧源
1105を共通に接続している。この場合、電圧印加用
電極1106の間隔W1,W2,W3、または電圧印加
用電極1106の幅を変えることによって可変の度合い
を調整し、これによって誘電体層1103の誘電率分布
を所望の特性に合うように調整することができる。FIG. 19 is a diagram showing a high frequency device according to a seventeenth embodiment of the invention, showing a high frequency device configured such that each variable item can be adjusted at once by one variable voltage source 1105. . In this high frequency device, a resonant element 1101 having a plurality of gaps is formed on a dielectric substrate 1102, and an input / output line 1104 is formed.
And a dielectric layer 1103 whose permittivity is changed by an applied voltage is provided on the resonant element 1101.
Voltage applying electrodes 1106 are provided on the dielectric layer 1103 so as to correspond to the respective gaps of the resonant element 1101. Further, one variable voltage source 1105 is commonly connected to the voltage applying electrode 1106. In this case, the degree of variability is adjusted by changing the intervals W1, W2, W3 of the voltage application electrodes 1106 or the width of the voltage application electrodes 1106, and thereby the permittivity distribution of the dielectric layer 1103 is made to have a desired characteristic. Can be adjusted to fit.
【0127】次に、この発明に係る高周波デバイスの第
18の実施の形態について図20を参照して説明する。Next, an eighteenth embodiment of the high-frequency device according to this invention will be described with reference to FIG.
【0128】図20は、この発明の第18の実施の形態
に係る高周波デバイスを示す図であり、前記第17の実
施の形態と同様に一つの可変電圧源1205によって各
可変項目を一度に調整できるように構成されている。但
し、前記第17の実施の形態とは異なり、電圧印加用個
別電極1206の電極幅を一定とし、誘電体層1203
の厚みに分布を持たせることによって、所望の誘電率分
布を実現するよう構成されている。FIG. 20 is a diagram showing a high frequency device according to the eighteenth embodiment of the present invention. As in the seventeenth embodiment, each variable item is adjusted at once by one variable voltage source 1205. It is configured to be able to. However, unlike the seventeenth embodiment, the electrode width of the voltage application individual electrode 1206 is made constant, and the dielectric layer 1203 is formed.
By providing a distribution in the thickness of the film, it is configured to realize a desired dielectric constant distribution.
【0129】すなわちこの第18の実施の形態では、誘
電体基板1202上に複数のギャップを有する共振素子
1201が形成され入出力線路1204が接続されると
共に、共振素子1201の上に印加電圧により誘電率が
変化する誘電体層1203が設けられ、この誘電体層1
203の上に共振素子1201の各ギャップにそれぞれ
対応して電極幅が等しい電圧印加用電極1206が設け
られ、この電圧印加用電極1206に一つの可変電圧源
1205が共通に接続されている。この点は、前記第1
7の実施の形態と同様であるが、この第18の実施の形
態では、誘電体層1203の厚さを各ギャップの位置で
異なるように構成されている。これによって、誘電体層
1203の誘電率分布を所望の特性に合うように調整す
ることができる。That is, in the eighteenth embodiment, the resonant element 1201 having a plurality of gaps is formed on the dielectric substrate 1202 to connect the input / output line 1204, and the resonant element 1201 is dielectrically affected by the applied voltage. A dielectric layer 1203 of varying index is provided, the dielectric layer 1
A voltage applying electrode 1206 having the same electrode width is provided on the 203 corresponding to each gap of the resonant element 1201, and one variable voltage source 1205 is commonly connected to the voltage applying electrode 1206. This point is
This is the same as the seventh embodiment, but in the eighteenth embodiment, the thickness of the dielectric layer 1203 is different at each gap position. Thereby, the dielectric constant distribution of the dielectric layer 1203 can be adjusted to meet desired characteristics.
【0130】次に、この発明に係る高周波デバイスの第
19の実施の形態を図21を参照して説明する。Next, a nineteenth embodiment of the high-frequency device according to this invention will be described with reference to FIG.
【0131】図21は、この発明の第19の実施の形態
に係る高周波デバイスを示す図である。この高周波デバ
イスは、共通の一つの可変電圧源1305から可変抵抗
1308または抵抗1309を介して各々の電圧印加用
電極1306に電圧が印加され、可変抵抗1308で印
加電圧を可変することにより、所望の電圧分布を作り出
ように構成されている。FIG. 21 is a diagram showing a high frequency device according to the nineteenth embodiment of the present invention. In this high-frequency device, a voltage is applied to each voltage application electrode 1306 from one common variable voltage source 1305 via a variable resistor 1308 or a resistor 1309, and the applied voltage is varied by the variable resistor 1308 to obtain a desired voltage. It is configured to create a voltage distribution.
【0132】すなわち、この第19の実施の形態では、
誘電体基板1302上に複数のギャップを有する共振素
子1301及び入出力線路1304が設けられると共
に、共振素子1301の上に印加電圧により誘電率が変
化する誘電体層1303が設けられ、この誘電体層13
03の上に共振素子1301の各ギャップに対応して電
圧印加用電極1306が設けられ、更に、電圧印加用電
極1306に可変抵抗1308または抵抗1309を介
して、可変電圧源1305が接続されている。このよう
にすることで、誘電体層1303の誘電率分布を所望の
特性に合うように調整することができる。That is, in the nineteenth embodiment,
A resonant element 1301 having a plurality of gaps and an input / output line 1304 are provided on a dielectric substrate 1302, and a dielectric layer 1303 whose permittivity changes according to an applied voltage is provided on the resonant element 1301. Thirteen
03, a voltage application electrode 1306 is provided corresponding to each gap of the resonance element 1301, and a variable voltage source 1305 is connected to the voltage application electrode 1306 via a variable resistor 1308 or a resistor 1309. . By doing so, the dielectric constant distribution of the dielectric layer 1303 can be adjusted to meet the desired characteristics.
【0133】尚、印加電圧を可変するには、抵抗のほか
インダクタンス素子やキャパシタンス素子などの他の受
動素子を用いて構成してもよく、また能動素子を用いた
回路で構成してもよい。In addition, in order to change the applied voltage, other passive elements such as an inductance element and a capacitance element may be used in addition to the resistance, or a circuit using an active element may be used.
【0134】次に、この発明に係る高周波デバイスの第
20の実施の形態を図22(a)及び図22(b)を参
照して説明する。Next, a twentieth embodiment of the high-frequency device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 22 (a) and 22 (b).
【0135】図22(a)及び図22(b)は、この発
明の第20の実施の形態に係る高周波デバイスを示す図
である。この第20の実施の形態では、裏面にグランド
1407が形成された誘電体基板1402上に共振素子
1401と入出力線路1404が設けられると共に、共
振素子1401の上に印加電圧により誘電率が変化する
誘電体層1403が設けられ、この誘電体層1403の
上に設けた電圧印加用電極1406に可変電圧源140
5から直流電圧を印加して誘電体層1403の誘電率を
変化させるように構成された高周波デバイスにおいて、
電圧印加用電極1406の厚さを高周波デバイスの使用
周波数における電波の表皮深さδ以下に設定されてい
る。この表皮深さδは、次式(4)で表わされる。22 (a) and 22 (b) are views showing a high frequency device according to the twentieth embodiment of the present invention. In the twentieth embodiment, the resonance element 1401 and the input / output line 1404 are provided on the dielectric substrate 1402 having the ground 1407 formed on the back surface, and the dielectric constant changes depending on the applied voltage on the resonance element 1401. A dielectric layer 1403 is provided, and the variable voltage source 140 is provided on the voltage applying electrode 1406 provided on the dielectric layer 1403.
In a high frequency device configured to apply a DC voltage from 5 to change the dielectric constant of the dielectric layer 1403,
The thickness of the voltage application electrode 1406 is set to be equal to or less than the skin depth δ of the radio wave at the operating frequency of the high frequency device. The skin depth δ is expressed by the following equation (4).
【0136】[0136]
【数5】 [Equation 5]
【0137】但し、fは高周波デバイスの使用周波数
(通信に用いる電波の周波数)、μは透磁率、σは電圧
印加用電極の導電率である。Here, f is the operating frequency of the high frequency device (frequency of radio wave used for communication), μ is the magnetic permeability, and σ is the conductivity of the voltage applying electrode.
【0138】このように電圧印加用電極1406の厚さ
を表皮深さδ以下にすることで、電波自身は電極140
6の導体を突き抜けるため、電極1406がない場合に
近い低損失の状態で電波を伝搬させることができる。By thus setting the thickness of the voltage applying electrode 1406 to be equal to or less than the skin depth δ, the radio wave itself is transmitted to the electrode 140.
Since it penetrates through the conductor of No. 6, the radio wave can be propagated in a low loss state similar to the case without the electrode 1406.
【0139】次に、この発明に係る高周波デバイスの第
21の実施の形態を図23(a)及び図23(b)を参
照して説明する。Next, a twenty-first embodiment of the high-frequency device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 23 (a) and 23 (b).
【0140】図23(a)及び図23(b)は、この発
明の第21の実施の形態に係る高周波デバイスを示す図
である。この第21の実施の形態は、裏面にグランド1
507が形成された誘電体基板1502上に共振素子1
501と入出力線路1504が形成されたマイクロスト
リップライン構造の高周波デバイスであって、共振素子
1501の上に印加電圧により誘電率が変化する誘電体
層1503を設け、その上に前記式(4)で示される表
皮深さδ以下の厚さを持つ櫛形(インターデジタル形)
の電圧印加用電極1506が形成され、この電極150
6に可変電圧源1505が接続されている。23 (a) and 23 (b) are views showing a high frequency device according to a twenty-first embodiment of the present invention. In the twenty-first embodiment, the ground 1 is provided on the back surface.
The resonant element 1 is formed on the dielectric substrate 1502 on which 507 is formed.
A high-frequency device having a microstrip line structure in which 501 and an input / output line 1504 are formed. A dielectric layer 1503 whose permittivity changes according to an applied voltage is provided on a resonance element 1501, and the dielectric layer 1503 is formed on the dielectric layer 1503. Comb shape (interdigital type) with a skin depth less than or equal to δ
The voltage application electrode 1506 of
6, a variable voltage source 1505 is connected.
【0141】この実施の形態によれば、第20の実施の
形態と同様の効果が得られる。また、この第21の実施
の形態の構成は、誘電体層1503に櫛形(インターデ
ジタル形状)の電圧印加用電極1506を介して多数の
点から局所的に電圧を印加することで誘電率の分布を変
える場合に有効である。According to this embodiment, the same effect as that of the twentieth embodiment can be obtained. Further, in the configuration of the twenty-first embodiment, the dielectric constant is distributed by locally applying voltage to the dielectric layer 1503 from a number of points via the comb-shaped (interdigital) voltage application electrode 1506. It is effective when changing.
【0142】次に、この発明に係る高周波デバイスの第
22の実施の形態を図24(a)及び図24(b)を参
照して説明する。Next, a twenty-second embodiment of the high-frequency device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 24 (a) and 24 (b).
【0143】図24(a)及び図24(b)は、この発
明の第22の実施の形態に係る高周波デバイスを示す図
である。この第22の実施の形態では、裏面にグランド
1607が形成された誘電体基板1602上に共振素子
1601と入出力線路1604を形成したマイクロスト
リップライン構造の高周波デバイスにおいて、共振素子
1601の上に印加電圧により誘電率が変化する誘電体
層1603が設けられ、この誘電体層1603上に前記
式(4)で示される表皮深さδ以下の厚さを持つ櫛形
(インターデジタル形状)の電圧印加用電極1606が
形成され、この電極1606に可変電圧源1605が接
続されている。この第22の実施の形態では、図24
(b)に示されるように、共振素子1601上の櫛形電
極が、前記第21実施例のそれに比べて変形されてい
る。24 (a) and 24 (b) are views showing a high frequency device according to the 22nd embodiment of the invention. In the twenty-second embodiment, in a high frequency device having a microstrip line structure in which a resonance element 1601 and an input / output line 1604 are formed on a dielectric substrate 1602 having a ground 1607 formed on the back surface, a voltage is applied on the resonance element 1601. A dielectric layer 1603 whose permittivity changes according to a voltage is provided, and a comb-shaped (interdigital shape) voltage having a thickness equal to or less than the skin depth δ represented by the formula (4) is applied on the dielectric layer 1603. An electrode 1606 is formed, and a variable voltage source 1605 is connected to this electrode 1606. In the twenty-second embodiment, FIG.
As shown in (b), the comb-shaped electrode on the resonance element 1601 is modified as compared with that of the twenty-first embodiment.
【0144】この第22の実施の形態によれば、第20
の実施の形態と同様の効果が得られる上、櫛形(インタ
ーデジタル形状)の電圧印加用電極1606の形状や電
極幅などを変えることによって、誘電体層1603の誘
電率分布を所望の分布にできるという利点がある。According to the twenty-second embodiment, the twentieth embodiment
In addition to obtaining the same effect as in the above embodiment, the dielectric constant distribution of the dielectric layer 1603 can be set to a desired distribution by changing the shape or electrode width of the comb-shaped (interdigital shape) voltage application electrode 1606. There is an advantage.
【0145】次に、この発明に係る高周波デバイスの第
23の実施の形態を図25(a)及び図25(b)を参
照して説明する。Next, a twenty-third embodiment of the high-frequency device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 25 (a) and 25 (b).
【0146】図25(a)及び図25(b)は、この発
明の第23の実施の形態に係る高周波デバイスを示す図
である。この第23の実施の形態では、裏面にグランド
1707が形成された誘電体基板1702上に共振素子
1701と入出力線路1704が形成されたマイクロス
トリップライン構造の高周波デバイスにおいて、共振素
子1701の上に印加電圧により誘電率が変化する誘電
体層1703が設けられ、その上に前記式(4)で示し
た表皮深さδ以下の厚さを持つ櫛形(インターデジタル
形状)の電圧印加用電極1706が形成されている。更
に、この電極1706に複数の可変電圧源1705が接
続されており、誘電体層1703の誘電率を変化させる
位置を複数個持たせるように構成されている。この第2
3の実施の形態によっても、前記第20の実施の形態と
同様の効果が得られる。25 (a) and 25 (b) are views showing a high frequency device according to the 23rd embodiment of the invention. In the twenty-third embodiment, in the high frequency device of the microstrip line structure in which the resonance element 1701 and the input / output line 1704 are formed on the dielectric substrate 1702 having the ground 1707 formed on the back surface, the resonance element 1701 is formed on the resonance element 1701. A dielectric layer 1703 whose permittivity changes according to an applied voltage is provided, and a comb-shaped (interdigital shape) voltage application electrode 1706 having a thickness equal to or less than the skin depth δ shown in the formula (4) is provided thereon. Has been formed. Further, a plurality of variable voltage sources 1705 are connected to the electrode 1706, and are configured to have a plurality of positions for changing the dielectric constant of the dielectric layer 1703. This second
According to the third embodiment, the same effect as that of the twentieth embodiment can be obtained.
【0147】次に、この発明に係る高周波デバイスの第
24の実施の形態について図26(a)及び図26
(b)を参照して説明する。Next, FIG. 26A and FIG. 26 show the twenty-fourth embodiment of the high-frequency device according to the present invention.
This will be described with reference to (b).
【0148】図26(a)及び図26(b)は、この発
明の第24の実施の形態に係る高周波デバイスを示す図
である。この第24の実施の形態では、裏面にグランド
1807が形成された誘電体基板1802上に複数の共
振素子1801と入出力線路1804が形成されたマイ
クロストリップライン構造の高周波デバイスにおいて、
共振素子1801の上に印加電圧により誘電率が変化す
る誘電体層1803が設けられ、その上に前記式(4)
で示される表皮深さδ以下の導体厚を持つ櫛形(インタ
ーデジタル形状)の電圧印加用電極1806が形成さ
れ、これに可変電圧源1805を接続することによっ
て、フィルタを実現した例である。この第24の実施の
形態によっても、第20の実施の形態と同様の効果が得
られる。26 (a) and 26 (b) are views showing a high frequency device according to the twenty-fourth embodiment of the present invention. In the twenty-fourth embodiment, in a high frequency device having a microstrip line structure in which a plurality of resonance elements 1801 and input / output lines 1804 are formed on a dielectric substrate 1802 having a ground 1807 formed on the back surface,
A dielectric layer 1803 whose permittivity changes according to an applied voltage is provided on the resonance element 1801, and the dielectric layer 1803 is formed on the dielectric layer 1803.
In this example, a comb-shaped (interdigital shape) voltage application electrode 1806 having a conductor thickness equal to or less than the skin depth δ shown in FIG. 3 is formed, and a variable voltage source 1805 is connected to this electrode to realize a filter. Also in the twenty-fourth embodiment, the same effect as in the twentieth embodiment can be obtained.
【0149】次に、この発明に係る高周波デバイスの第
25の実施の形態を図27(a)〜31を参照して説明
する。Next, a twenty-fifth embodiment of the high-frequency device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
【0150】図27(a)は、この第25の実施の形態
の高周波デバイスの共振素子の設けられた面における共
振素子と電極との関係を、図27(b)は、この高周波
デバイスの断面図を示す。共振器は、グランド1901
と一般的な誘電体1902と共振素子1903からなる
マイクロストリップライン構造を有する。この第25の
実施の形態では、この共振器上に、その共振素子の上に
電圧を印可することによって誘電率が変化する誘電体1
904とその共振素子と異なる面に電圧を印加する電極
1905が設けられ、電圧印加素子1905をインター
デジタル形の形状としている。尚、参照符号1906は
入出力素子を示す。FIG. 27 (a) shows the relationship between the resonance element and the electrode on the surface of the high frequency device of the twenty-fifth embodiment on which the resonance element is provided, and FIG. 27 (b) shows the cross section of the high frequency device. The figure is shown. The resonator is ground 1901
And a microstrip line structure including a general dielectric 1902 and a resonance element 1903. In the twenty-fifth embodiment, a dielectric 1 whose permittivity changes by applying a voltage on this resonator on this resonator 1
An electrode 1905 for applying a voltage is provided on a surface different from that of 904 and its resonance element, and the voltage application element 1905 has an interdigital shape. Reference numeral 1906 indicates an input / output element.
【0151】図27(a)に示されるように、電圧印加
素子1905の串の方向を共振素子1903の共振方向
に垂直とし、更に共振素子の幅に対して2倍以上の離れ
た位置で各電極の串を一つの電源から供給できるように
合成する構成がなされている。このように、前記電圧印
加素子1905の串の方向を、共振器の共振素子190
3の共振方向に対して垂直とすることで、電圧印加素子
1905の電磁界の結合が小さくなることから共振素子
の共振している電磁界のモードへの電圧印加素子190
5の影響が小さくなる。[0151] As shown in FIG. 27 (a), the vertical direction of the skewer of the voltage application element 190 5 to the resonance direction of the resonator 1903, further at a distance of more than 2 times the width of the resonator element The skew of each electrode is composed so that it can be supplied from one power source. Thus, the direction of the skewer of the voltage application element 190 5, the resonator of the resonance element 190
By perpendicular to the third resonance direction, the voltage application device 190 from the coupling of the electromagnetic field of the voltage application device 190 5 is reduced to the mode of an electromagnetic field resonating of the resonant element
The effect of 5 becomes small.
【0152】この第25の実施の形態をフィルタに適用
した場合、サイドカップルドフィルタに適用した例を図
28に、エンドカップルドフィルタに適用した例を図2
9に示す。ここで、2001,2101は共振素子を、
2002,2102は電圧印加素子を、2003,21
03は入出力素子を、2004,2104は電圧源を示
す。When this twenty-fifth embodiment is applied to a filter, an example applied to a side coupled filter is shown in FIG. 28, and an example applied to an end coupled filter is shown in FIG.
9 shows. Here, 2001 and 2101 are resonance elements,
Reference numerals 2002 and 2102 denote voltage applying elements.
Reference numeral 03 is an input / output element, and 2004 and 2104 are voltage sources.
【0153】又、この第25の実施の形態の高周波デバ
イスを各種変形することが可能であり、例えば、図30
に示されるように電極を共振素子とグランドとの間に構
成してもよい。The high frequency device of the twenty-fifth embodiment can be modified in various ways. For example, FIG.
An electrode may be formed between the resonant element and the ground as shown in FIG.
【0154】即ち、グランド2205上に設けられた誘
電体2204上に、前述したようなインターデジタル形
状の電極2202を設け、更に、これら誘電体2204
及び電圧印加素子2202上に電圧によって誘電率の変
化する誘電体2203が設けられている。共振素子22
01及び入出力端子2206は、前記誘電体2203上
に設けられている。このような構成によっても、前述し
た第25の実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。That is, the interdigital electrode 2202 as described above is provided on the dielectric 2204 provided on the ground 2205, and these dielectrics 2204 are also provided.
A dielectric 2203 whose permittivity changes with voltage is provided on the voltage applying element 2202. Resonant element 22
01 and the input / output terminal 2206 are provided on the dielectric 2203. With such a configuration, the same effect as that of the 25th embodiment described above can be obtained.
【0155】又、図31に示されるように、共振素子の
必要な部分のみに誘電体を積層し、内部に設けられた圧
電印加素子を誘電体を積層しない部分から外部電圧源に
よって電圧を供給するようにしてもよい。Further, as shown in FIG. 31, the dielectric is laminated only on a necessary portion of the resonant element, and the piezoelectric applying element provided inside is supplied with a voltage from an external voltage source from the portion where the dielectric is not laminated. You may do it.
【0156】即ち、グランド2305上に設けられた誘
電体2304上に、電圧印加素子2302を設け、更
に、この電圧印加素子2302上には、電圧によって誘
電率の変化する誘電体2303が共振素子2301を保
持するのに必要なだけ設けられている。共振素子230
1は、この誘電体2303上に設けられている。又、誘
電体2304上に設けられた電圧印加素子2302の
内、誘電体2304が設けられていない部部には、外部
電圧源2306が接続されている。このような構成によ
っても、前述した第25の実施の形態と同様の効果を得
ることができる。That is, the voltage applying element 2302 is provided on the dielectric 2304 provided on the ground 2305, and the dielectric 2303 whose permittivity changes according to the voltage is further provided on the voltage applying element 2302. Are provided to hold the. Resonant element 230
1 is provided on the dielectric 2303. An external voltage source 2306 is connected to a portion of the voltage applying element 2302 provided on the dielectric 2304, where the dielectric 2304 is not provided. With such a configuration, the same effect as that of the 25th embodiment described above can be obtained.
【0157】以上述べたように、この発明に係る第8〜
第25の実施の形態によれば、簡単な構成で共振周波数
を可変でき。また、共振素子に超伝導体を用いる場合で
も超伝導体の低損失性を犠牲にすることなく、共振周波
数を高速にかつ大幅に調整でき、さらに無負荷Q値の高
い高周波デバイスを提供することができる。As described above, according to the eighth to eighth aspects of the present invention.
According to the twenty-fifth embodiment, the resonance frequency can be changed with a simple structure. Further, even when a superconductor is used as a resonance element, the resonance frequency can be adjusted rapidly and largely without sacrificing the low loss property of the superconductor, and a high-frequency device having a high unloaded Q value is provided. You can
【0158】次に、この発明に係る高周波デバイスの更
なる実施の形態を図面を参照して説明する。Next, a further embodiment of the high-frequency device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
【0159】この発明に係る高周波デバイスの第26の
実施の形態を図32を参照して説明する。A twenty-sixth embodiment of the high-frequency device according to this invention will be described with reference to FIG.
【0160】図32は、この発明の第26の実施の形態
に係る高周波デバイスを示す図である。この第26の実
施の形態は、前記第25の実施の形態と類似の構成を有
する。しかし、前述した第25の実施の形態と異なり、
共振器の構成要素である超伝導のグランド層が複数のグ
ランドに分割され、誘電体層の下面に設けられている。
更に、この複数の各グランド間には電極がそれぞれ設け
られ、これにより、誘電体層の下面にはグランドと電極
が交互に形成されている。FIG. 32 shows a high frequency device according to the 26th embodiment of the invention. The twenty-sixth embodiment has a configuration similar to that of the twenty-fifth embodiment. However, unlike the 25th embodiment described above,
A superconducting ground layer, which is a component of the resonator, is divided into a plurality of grounds and is provided on the lower surface of the dielectric layer.
Further, electrodes are provided between the plurality of grounds, respectively, so that the grounds and the electrodes are alternately formed on the lower surface of the dielectric layer.
【0161】より詳細に説明すると、誘電体2402上
には共振素子2401が設けられており、この誘電体2
402の下部に、前述したグランド2403と、電極
(電圧印加素子)2404が設けられている。尚、グラ
ンド2403と電極(電圧印加素子)2404は、超伝
導状態にある。図32に示されるように、グランド24
03は接地され、電極2404には所定の電圧が印加さ
れる。これにより、誘電体層2402の誘電率を変化さ
せることが可能となり、よって共振素子2401の共振
周波数を可変とすることができる。More specifically, a resonant element 2401 is provided on the dielectric 2402.
The ground 2403 and the electrode (voltage applying element) 2404 described above are provided below the portion 402. The ground 2403 and the electrode (voltage applying element) 2404 are in a superconducting state. As shown in FIG. 32, the ground 24
03 is grounded, and a predetermined voltage is applied to the electrode 2404. As a result, the dielectric constant of the dielectric layer 2402 can be changed, and thus the resonance frequency of the resonant element 2401 can be made variable.
【0162】以上述べたように、共振素子に近接して設
けられた誘電体部材の誘電率を電圧により変化させる第
26の実施の形態によって、簡単な構成で共振特性を可
変でき、また共振素子に超伝導体を用いる場合に超伝導
体の低損失性を犠牲にすることがなく、さらに無負荷Q
値の高い高周波デバイスを提供することができる。As described above, according to the twenty-sixth embodiment in which the dielectric constant of the dielectric member provided close to the resonance element is changed by the voltage, the resonance characteristic can be changed with a simple structure, and the resonance element can be changed. When a superconductor is used for the above, the low loss property of the superconductor is not sacrificed and the unloaded Q
A high-frequency device with high value can be provided.
【0163】次に、この発明に係る高周波デバイスであ
って、光、または熱を用いることにより、共振周波数を
制御する各種実施の形態を説明する。Next, various embodiments of the high frequency device according to the present invention, in which the resonance frequency is controlled by using light or heat, will be described.
【0164】先ず、この発明に係る高周波デバイスの第
27の実施の形態を図33を参照して説明する。First, a twenty-seventh embodiment of the high-frequency device according to the present invention will be described with reference to FIG.
【0165】この第27の実施の形態においては、共振
器は共振素子3001と、グランド3002と、光によ
って誘電率の変化する誘電体3003とから構成され、
マイクロストリップライン共振器を構成している。外部
から誘電体に光を印加すると、その光の強度によって誘
電体の誘電率が変化する。これによって共振器のインピ
ーダンスと実効共振器長を可変され、よって共振周波数
を変化させることができる。光によって誘電率が変化す
る材料の例としてはBaTiO3 ,LiNbO,LiT
aO3 等がある。In the twenty-seventh embodiment, the resonator is composed of a resonance element 3001, a ground 3002, and a dielectric 3003 whose permittivity changes by light,
It constitutes a microstrip line resonator. When light is applied to the dielectric from the outside, the dielectric constant of the dielectric changes depending on the intensity of the light. As a result, the impedance of the resonator and the effective resonator length can be varied, so that the resonance frequency can be changed. Examples of materials whose dielectric constant changes with light include BaTiO 3 , LiNbO, and LiT.
aO 3 etc.
【0166】次に、この発明に係る高周波デバイスの第
28の実施の形態を図34(a)及び図34(b)を参
照して説明する。Next, a twenty-eighth embodiment of the high-frequency device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 34 (a) and 34 (b).
【0167】図34(a)及び図34(b)は、この発
明の第28の実施の形態に係る高周波デバイスを示す図
であり、光によって誘電率が変化する誘電体を用いて周
波数を可変とした例である。34 (a) and 34 (b) are views showing a high frequency device according to the twenty-eighth embodiment of the present invention, in which the frequency is variable by using a dielectric whose permittivity changes by light. Is an example.
【0168】すなわち、この第28の実施の形態では、
誘電体基板3102上に共振素子3101と入出力線路
3104が設けられ、その上に光3105によって誘電
率が変化する誘電体層3103をが形成されている。こ
の場合、共振素子3101のインピーダンスを可変にす
る部分(破線で示す)とそれ以外の結合量を調整する部
分に光量の異なる光3105を照射することにより、誘
電体層3103の誘電率分布を所望の分布とし、もって
共振素子3101の共振周波数を可変とすることができ
る。That is, in the twenty-eighth embodiment,
A resonant element 3101 and an input / output line 3104 are provided on a dielectric substrate 3102, and a dielectric layer 3103 whose permittivity is changed by light 3105 is formed thereon. In this case, the dielectric constant distribution of the dielectric layer 3103 is desired by irradiating the portion for changing the impedance of the resonant element 3101 (shown by a broken line) and the other portion for adjusting the coupling amount with light 3105 having different light amounts. Therefore, the resonance frequency of the resonance element 3101 can be made variable.
【0169】次に、この発明に係る高周波デバイスの第
29の実施の形態を図35(a)及び図35(b)を参
照して説明する。Next, a twenty-ninth embodiment of the high-frequency device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 35 (a) and 35 (b).
【0170】図35(a)及び図35(b)は、この発
明の第29の実施の形態に係る高周波デバイスを示す図
である。この第29の実施の形態は、前記第28の実施
の形態と同様に光によって誘電率が変化する誘電体を用
いるが、照射する光は一様な強さとし、誘電体の厚みを
変えることで実効的な光の強さを可変させることによっ
て、所望の誘電率分布を実現するように構成されてい
る。35 (a) and 35 (b) are views showing a high frequency device according to the twenty-ninth embodiment of the present invention. This twenty-ninth embodiment uses a dielectric whose permittivity changes by light as in the twenty-eighth embodiment, but the irradiation light is made uniform in intensity, and the thickness of the dielectric is changed. By varying the effective light intensity, a desired dielectric constant distribution is realized.
【0171】すなわち、誘電体基板3202上に共振素
子3201と入出力線路3204を設け、その上に光3
205によって誘電率が変化する誘電体層3203が形
成されている。この場合、所定の厚さ分布に照射される
一定量の光によって、誘電体層3203の誘電率分布を
所望の分布とすることができ、よって共振素子3201
の共振周波数を可変とすることができる。That is, the resonance element 3201 and the input / output line 3204 are provided on the dielectric substrate 3202, and the light 3
A dielectric layer 3203 whose dielectric constant changes by 205 is formed. In this case, the dielectric constant distribution of the dielectric layer 3203 can be set to a desired distribution by a certain amount of light with which a predetermined thickness distribution is irradiated, and thus the resonant element 3201.
The resonance frequency of can be made variable.
【0172】なお、前述した第28及び第29の実施の
形態の変形例として、熱などの光以外の要因によって誘
電率が変化する誘電体を用いてもよい。As a modification of the above-mentioned twenty-eighth and twenty-ninth embodiments, a dielectric whose permittivity changes due to factors other than light such as heat may be used.
【0173】次に、図36を参照して、この発明に係る
高周波デバイスの第30の実施の形態を説明する。Next, with reference to FIG. 36, a thirtieth embodiment of the high-frequency device according to the present invention will be described.
【0174】図36は、この発明の第30の実施の形態
に係る高周波デバイスを示す断面図である。この第30
の実施の形態では、裏面にグランド3301が形成され
た比誘電率εr の誘電体基板3302上に、超伝導体か
らなる共振素子3303を形成してマイクロストリップ
ライン構造とし、前記第11及び第12の実施の形態と
同様に共振素子3303の超伝導体を格子定数が誘電体
基板3302のそれに近い材料により形成されている。
そして、誘電体基板3302上に厚さが共振素子330
3のそれより大きいスペーサ3305を介して比誘電率
εr ′(εr ′≠εr )が印加される熱により変化する
誘電体層3304が設けられ、この誘電体層3304の
上に発熱体3307を付加し、電流源3306から発熱
体3307に通電を行う。FIG. 36 is a sectional view showing a high-frequency device according to the thirtieth embodiment of the present invention. This 30th
In the embodiment, a resonance element 3303 made of a superconductor is formed on a dielectric substrate 3302 having a relative permittivity ε r and a ground surface 3301 formed on the back surface to form a microstrip line structure. Similar to the twelfth embodiment, the superconductor of the resonance element 3303 is made of a material having a lattice constant close to that of the dielectric substrate 3302.
Then, the resonant element 330 having a thickness on the dielectric substrate 3302 is formed.
A dielectric layer 3304 having a relative permittivity ε r ′ (ε r ′ ≠ ε r ) which is changed by heat is provided through a spacer 3305 larger than that of No. 3, and a heating element is provided on the dielectric layer 3304. 3307 is added, and the heating element 3307 is energized from the current source 3306.
【0175】ここで、誘電体層3304としては熱によ
って誘電率が変化する誘電体材料を用いる。例として、
誘電体層3304は誘電率の動作温度での温度変化率が
大きい材料であり、高誘電体の一種であるSrTiO3
などを用いることができる。そして、この誘電体層33
04の誘電率を発熱体3307の熱で変化させて、共振
周波数を調整する。このとき、誘電体層3304の熱が
超伝導体からなる共振素子3303に伝わらないように
スペーサ3305で共振素子3303から誘電体層33
04を浮かせることによって、超伝導特性を損なうこと
なく共振周波数を変化させることが可能となる。この場
合、スペーサ3305をリング状としてスペーサ330
5で囲まれる共振素子3303の周囲の空間部分を真空
状態にし、さらにスペーサ3305として熱遮蔽可能な
材料を用いることが望ましい。Here, as the dielectric layer 3304, a dielectric material whose permittivity changes by heat is used. As an example,
The dielectric layer 3304 is a material having a large temperature change rate of the dielectric constant at the operating temperature, and is a kind of high-dielectric material SrTiO 3
Etc. can be used. Then, this dielectric layer 33
The resonance frequency is adjusted by changing the dielectric constant of 04 with the heat of the heating element 3307. At this time, the spacer 3305 is used to prevent the heat of the dielectric layer 3304 from being transferred to the resonant element 3303 made of a superconductor.
By floating 04, the resonance frequency can be changed without impairing the superconducting property. In this case, the spacer 3305 is formed in a ring shape to form the spacer 330.
It is desirable that the space surrounding the resonance element 3303 surrounded by 5 be made into a vacuum state and that the spacer 3305 be made of a material capable of heat shielding.
【0176】このようにこの第30の実施の形態によれ
ば、誘電体層3304の誘電率を熱により変えることに
よって、超伝導特性を崩すために強磁界を発生する大掛
かりな磁界発生源を用いることなく、また超伝導特性を
損なうことなく共振素子3303のインピーダンスを変
え、共振周波数などの共振特性を変えることができる。As described above, according to the thirtieth embodiment, by changing the dielectric constant of the dielectric layer 3304 by heat, a large-scale magnetic field generation source for generating a strong magnetic field is used in order to destroy the superconducting property. It is possible to change the impedance of the resonance element 3303 without changing the resonance characteristics such as the resonance frequency without damaging the superconducting characteristics.
【0177】以上述べたように、この発明によれば共振
素子に近接して設けられた誘電体部材の誘電率を熱また
は光により変化させる前記第27〜第30の実施の形態
によって、簡単な構成で共振特性を可変でき、また共振
素子に超伝導体を用いる場合に超伝導体の低損失性を犠
牲にすることがなく、さらに無負荷Q値の高い高周波デ
バイスを提供することができる。As described above, according to the present invention, it is possible to achieve a simple operation by changing the permittivity of the dielectric member provided close to the resonant element by heat or light. It is possible to provide a high-frequency device having a variable resonance characteristic with a configuration and without sacrificing the low loss property of the superconductor when a superconductor is used for the resonance element and having a high unloaded Q value.
【0178】[0178]
【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明に係る高
周波デバイスによれば、簡単な構成で共振周波数を可変
できる。また、共振素子に超伝導体を用いる場合でも超
伝導体の低損失性を犠牲にすることなく、共振周波数を
高速にかつ大幅に調整でき、さらに無負荷Q値の高い高
周波デバイスを提供することができる。As described above in detail, according to the high frequency device of the present invention, the resonance frequency can be changed with a simple structure. Further, even when a superconductor is used as a resonance element, the resonance frequency can be adjusted rapidly and largely without sacrificing the low loss property of the superconductor, and a high-frequency device having a high unloaded Q value is provided. You can
【図1】この発明に係る高周波デバイスの第1の実施の
形態の構成を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of a first embodiment of a high-frequency device according to the present invention.
【図2】この発明に係る高周波デバイスの第2の実施の
形態の構成を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of a second embodiment of a high-frequency device according to the present invention.
【図3】前記図2に示される第2の実施の形態の高周波
デバイスにおける印加電圧Vbと共振周波数fの変化量
Δfの関係を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an applied voltage V b and a change amount Δf of a resonance frequency f in the high frequency device of the second embodiment shown in FIG. 2;
【図4】この発明に係る高周波デバイスの第3及び第4
の実施の形態の構成を示す断面図。FIG. 4 is a third and fourth high frequency device according to the present invention.
3 is a cross-sectional view showing the configuration of the embodiment of FIG.
【図5】この発明に係る高周波デバイスであり、異なる
電気伝導体が適用された第5の実施の形態の構成を示す
断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a fifth embodiment of a high-frequency device according to the present invention, to which different electric conductors are applied.
【図6】前記図5に示される第5の実施の形態の高周波
デバイスにおける印加電圧Vbと共振周波数fの変化量
Δfの関係を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between an applied voltage V b and a change amount Δf of a resonance frequency f in the high frequency device of the fifth embodiment shown in FIG. 5;
【図7】この発明に係る高周波デバイスであり、電圧印
加領域が分離された第6の実施の形態の構成を示す断面
図。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a sixth embodiment of the high-frequency device according to the present invention, in which voltage application regions are separated.
【図8】この発明に係る高周波デバイスであり、誘電率
に分布がもたされる第7の実施の形態の構成を示す断面
図。FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of a seventh embodiment of the high-frequency device according to the present invention, in which the dielectric constant has a distribution.
【図9】この発明に係る高周波デバイスであり、外部エ
ネルギーの供給により誘電率が制御される第8の実施の
形態の構成を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an eighth embodiment of the high-frequency device according to the present invention, in which the dielectric constant is controlled by the supply of external energy.
【図10】この発明に係る高周波デバイスであり、電圧
が印加されることにより誘電率が制御される第9の実施
の形態の構成を示す断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of a ninth embodiment of the high-frequency device according to the present invention, in which the dielectric constant is controlled by applying a voltage.
【図11】前記図10に示される第9の実施の形態にお
いて、印加電圧により誘電率が変化する誘電体の一例を
説明する図。FIG. 11 is a view for explaining an example of a dielectric material whose permittivity changes according to an applied voltage in the ninth embodiment shown in FIG.
【図12】この発明に係る高周波デバイスであり、スト
リップライン構造が適用された第10の実施の形態の構
成を示す断面図。FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of a tenth embodiment of the high-frequency device according to the present invention, to which a stripline structure is applied.
【図13】この発明に係る高周波デバイスであり、マイ
クロストリップライン構造の共振器上に誘電体層が形成
された第11の実施の形態の構成を示す図。FIG. 13 is a diagram showing a configuration of an eleventh embodiment of the high-frequency device according to the present invention, in which a dielectric layer is formed on a resonator having a microstrip line structure.
【図14】この発明に係る高周波デバイスであり、共振
器上にスペーサを用いて誘電体層が形成された第12の
実施の形態の構成を示す断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view showing the configuration of a twelfth embodiment of the high-frequency device according to the present invention, in which a dielectric layer is formed on a resonator by using a spacer.
【図15】この発明に係る高周波デバイスであり、複数
の共振素子を用いて多段フィルタを構成する第13の実
施の形態の構成を示す図。FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a thirteenth embodiment which is a high-frequency device according to the present invention and constitutes a multistage filter using a plurality of resonance elements.
【図16】この発明に係る高周波デバイスであり、共振
素子にギャップが設けられた第14の実施の形態の構成
を示す図。FIG. 16 is a diagram showing a configuration of a fourteenth embodiment, which is a high-frequency device according to the present invention and in which a resonance element is provided with a gap.
【図17】この発明に係る高周波デバイスであり、共振
素子にギャップが設けられた第15の実施の形態の構成
を示す図。FIG. 17 is a diagram showing a configuration of a fifteenth embodiment of the high-frequency device according to the present invention, in which a resonance element is provided with a gap.
【図18】この発明に係る高周波デバイスであり、前記
図16に示される共振素子を複数個設け、フィルタを構
成した第16の実施の形態の構成を示す図。FIG. 18 is a diagram showing the configuration of a sixteenth embodiment of a high-frequency device according to the present invention, in which a plurality of resonant elements shown in FIG. 16 are provided to form a filter.
【図19】この発明に係る高周波デバイスであり、電極
の間隔を制御した第17の実施の形態の構成を示す断面
図。FIG. 19 is a cross-sectional view showing the configuration of a seventeenth embodiment of the high-frequency device according to the present invention, in which the distance between electrodes is controlled.
【図20】この発明に係る高周波デバイスであり、共振
器上に設けられた誘電体層の厚さが調整された第18の
実施の形態の構成を示す断面図。FIG. 20 is a cross-sectional view showing the configuration of the eighteenth embodiment of the high-frequency device according to the present invention, in which the thickness of the dielectric layer provided on the resonator is adjusted.
【図21】この発明に係る高周波デバイスであり、印加
される電圧が抵抗により制御される第19の実施の形態
の構成を示す断面図。FIG. 21 is a cross-sectional view showing the configuration of a nineteenth embodiment, which is a high-frequency device according to the present invention, in which an applied voltage is controlled by a resistor.
【図22】この発明に係る高周波デバイスであり、電極
の厚さを表皮深さδいかになるよう構成された第20の
実施の形態の構成を示す図。FIG. 22 is a diagram showing the configuration of a twentieth embodiment of the high-frequency device according to the present invention, in which the electrode thickness is the skin depth δ.
【図23】この発明に係る高周波デバイスであり、電極
の厚さが前記δ以下であり、且つ、櫛歯形状に設けられ
た第21の実施の形態の構成を示す図。FIG. 23 is a diagram showing a configuration of a twenty-first embodiment, which is a high-frequency device according to the present invention, in which an electrode has a thickness of δ or less and which is provided in a comb tooth shape.
【図24】この発明に係る高周波デバイスであり、前記
第21の実施の形態に比べて共振素子上の電極形状が変
形された第22の実施の形態の構成を示す図。FIG. 24 is a diagram showing the structure of a twenty-second embodiment of the high-frequency device according to the present invention, in which the electrode shape on the resonant element is modified as compared with the twenty-first embodiment.
【図25】この発明に係る高周波デバイスであり、前記
第21の実施の形態に比べて、異なる電圧を印可するよ
うに構成された第23の実施の形態の構成を示す図。FIG. 25 is a diagram showing a configuration of a twenty-third embodiment which is a high-frequency device according to the present invention and is configured to apply different voltages as compared with the twenty-first embodiment.
【図26】この発明に係る高周波デバイスであり、前記
第21の実施の形態に比べて、複数の共振素子が設けら
れたフィルタである第24の実施の形態の構成を示す
図。FIG. 26 is a diagram showing a configuration of a twenty-fourth embodiment which is a high-frequency device according to the present invention and which is a filter provided with a plurality of resonant elements as compared with the twenty-first embodiment.
【図27】この発明に係る高周波デバイスであって、電
極が櫛形(インターデジタル)形状で構成された第25
の実施の形態の構成を示す図。FIG. 27 is a high-frequency device according to the present invention, in which the electrode has a comb-shaped (interdigital) shape, 25th.
The figure which shows the structure of embodiment of FIG.
【図28】前記第25の実施の形態のデバイスをサイド
カップルドフィルタに適用した構成を示す図。FIG. 28 is a diagram showing a configuration in which the device of the twenty-fifth embodiment is applied to a side coupled filter.
【図29】前記第25の実施の形態のデバイスをエンド
カップルドフィルタに適用した構成を示す図。FIG. 29 is a diagram showing a configuration in which the device of the twenty-fifth embodiment is applied to an end coupled filter.
【図30】前記第25の実施の形態の第1変形例の構成
を示す図。FIG. 30 is a diagram showing a configuration of a first modified example of the twenty-fifth embodiment.
【図31】前記第25の実施の形態の第2変形例の構成
を示す図。FIG. 31 is a diagram showing the configuration of a second modification of the twenty-fifth embodiment.
【図32】この発明に係る高周波デバイスの第26の実
施の形態の構成を示す断面図。FIG. 32 is a sectional view showing the structure of a twenty sixth embodiment of a high frequency device according to the present invention.
【図33】この発明に係る高周波デバイスの第27の実
施の形態の構成を示す断面図。FIG. 33 is a sectional view showing the configuration of a twenty-seventh embodiment of the high-frequency device according to this invention.
【図34】この発明に係る高周波デバイスの第28の実
施の形態の構成を示す図。FIG. 34 is a diagram showing the configuration of the twenty-eighth embodiment of the high-frequency device according to the present invention.
【図35】この発明に係る高周波デバイスの第29の実
施の形態の構成を示す図。FIG. 35 is a diagram showing the configuration of a twenty-ninth embodiment of a high-frequency device according to the present invention.
【図36】この発明に係る高周波デバイスであり、前記
第12の実施の形態のデバイスを熱で制御するように構
成された第30の実施の形態の構成を示す断面図。FIG. 36 is a cross-sectional view showing the configuration of a thirtieth embodiment which is a high-frequency device according to the present invention and is configured to control the device of the twelfth embodiment by heat.
11,21,31,41,51,61,102,20
2,402,501,601,701,1407,16
07,1707,1807,1901,2205,23
05,2403,3002,3107,3207,33
01…グランド(面)、
12,22,28,32,42,52…基板、
14,24,34,44,54,64,101,40
1,504,604,704,801,901,100
1,1101,1201,1301,1401,150
1,1601,1701,1801,1903,200
1,2101,2201,2301,2401,300
1,3101,3201,3303…共振素子、
15,35,45,55,65…絶縁用誘電体層、
16,18,204,302,404,503,60
3,806,906,1006,1106,1206,
1306,1406,1506,1606,1706,
1806,1905,2002,2102,2202,
2302,2404…電極(電圧印加素子)、
17,1902,1904,2203,2204,23
03,2304,2402,3003…誘電体、
19,29,39,49,60,205,303,40
5,507,805,905,1005,1105,1
205,1305,1405,1505,1605,1
705,1805,2004,2104,2306…可
変直流電圧源、
23,33,43,53,105,505,703,8
04,904,1004,1104,1204,130
4,1404,1504,1604,1704,180
4,1906,2003,2103,2206,310
4,3204…入出力線路(素子,端子)、
25,27,36,38,46,48,56,58(5
8−1〜58−2),66,68…電気伝導体層、
26,37,47,57,67,506,705,80
3,903,1003,1103,1203,130
3,1403,1503,1603,1703,180
3,3103,3203,3304…誘電体層、
59…保護膜、
103,203,301,403,502,602,7
02,802,902,1002,1102,120
2,1302,1402,1502,1602,170
2,1802,3102,3202,3302…誘電体
基板、
104…外部エネルギー、
304…量子、
605,3305…スペーサ、
1308…可変抵抗、
1309…抵抗、
3105,3205…光
3306…電流源
3307…発熱体。11, 21, 31, 41, 51, 61, 102, 20
2,402,501,601,701,1407,16
07,1707,1807,1901,205,23
05, 2403, 3002, 3107, 3207, 33
01 ... Ground (surface), 12, 22, 28, 32, 42, 52 ... Substrate, 14, 24, 34, 44, 54, 64, 101, 40
1,504,604,704,801,901,100
1,1101,1201,1301,1401,150
1,1601,1701,1801,1903,200
1,210,221,230,1,240,300
1, 3101, 3201, 3303 ... Resonant element, 15, 35, 45, 55, 65 ... Insulating dielectric layer, 16, 18, 204, 302, 404, 503, 60
3,806,906,1006,1106,1206
1306, 1406, 1506, 1606, 1706
1806, 1905, 2002, 2102, 2202
2302, 2404 ... Electrodes (voltage applying elements), 17, 1902, 1904, 2203, 2204, 23
03, 2304, 2402, 3003 ... Dielectric material, 19, 29, 39, 49, 60, 205, 303, 40
5,507,805,905,1005,1105,1
205, 1305, 1405, 1505, 1605, 1
705, 1805, 2004, 2104, 2306 ... Variable DC voltage source, 23, 33, 43, 53, 105, 505, 703, 8
04,904,1004,1104,1204,130
4,1404,1504,1604,1704,180
4,1906,2003,2103,2206,310
4, 3204 ... I / O lines (elements, terminals), 25, 27, 36, 38, 46, 48, 56, 58 (5
8-1 to 58-2), 66, 68 ... Electric conductor layer, 26, 37, 47, 57, 67, 506, 705, 80
3,903,1003,1103,1203,130
3,1403,1503,1603,1703,180
3, 3103, 3203, 3304 ... Dielectric layer, 59 ... Protective film, 103, 203, 301, 403, 502, 602, 7
02,802,902,1002,1102,120
2,1302,1402,1502,1602,170
2, 1802, 3102, 3202, 3302 ... Dielectric substrate, 104 ... External energy, 304 ... Quantum, 605, 3305 ... Spacer, 1308 ... Variable resistance, 1309 ... Resistor, 3105, 3205 ... Light 3306 ... Current source 3307 ... Heat generation body.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芳野 久士 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝研究開発センター内 (56)参考文献 特開 平1−238306(JP,A) 特開 平4−368006(JP,A) 特開 昭63−128618(JP,A) 特開 平8−46253(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01P 1/20 - 1/219 H01P 7/00 - 7/10 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hisashi Yoshino 1 Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Toshiba Research & Development Center Co., Ltd. (56) Reference JP-A-1-238306 (JP, A) Kaihei 4-368006 (JP, A) JP 63-128618 (JP, A) JP 8-46253 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01P 1 / 20-1/219 H01P 7/00-7/10
Claims (11)
子と、 前記共振素子近傍に設けられ、印加電界に従って誘電率
が変化する誘電体部材と、 前記誘電体部材に近接して設けられ、前記共振素子のプ
レート面に沿って前記誘電体部材に電界を印加する複数
の電極と、 前記誘電体部材に所望の誘電率が生じるように、前記複
数の電極にエネルギーを供給する供給手段とを具備する
ことを特徴とする高周波デバイス。1. A plate-shaped resonance element made of a superconductor, a dielectric member provided in the vicinity of the resonance element and having a permittivity changing in accordance with an applied electric field, and provided in proximity to the dielectric member. A plurality of electrodes that apply an electric field to the dielectric member along the plate surface of the resonant element; and a supply unit that supplies energy to the plurality of electrodes so that a desired dielectric constant is generated in the dielectric member. A high-frequency device characterized by being provided.
波の表皮深さ以下であることを特徴とする請求項1記載
の高周波デバイス。2. The high frequency device according to claim 1, wherein the thickness of the plurality of electrodes is less than or equal to the skin depth of radio waves of a predetermined frequency.
さが磁場侵入長以下であることを特徴とする請求項1記
載の高周波デバイス。3. The high-frequency device according to claim 1, wherein the plurality of electrodes are made of a superconductor and have a thickness not more than a magnetic field penetration length.
に配置されていることを特徴とする請求項1記載の高周
波デバイス。4. The high frequency device according to claim 1, wherein the plurality of electrodes are arranged in a longitudinal direction of the resonant element.
回路が構成されることを特徴とする請求項1記載の高周
波デバイス。5. The high frequency device according to claim 1, wherein a resonant circuit is constituted by the resonant element and the dielectric member.
と前記複数の電極との距離がL2の時、 L1<L2 の条件を満足するように前記共振素子及び前記複数の電
極が配置されることを特徴とする請求項1記載の高周波
デバイス。6. When the width of the resonance element is L1 and the distance between the resonance element and the plurality of electrodes is L2, the resonance element and the plurality of electrodes are arranged so as to satisfy the condition of L1 <L2. The high frequency device according to claim 1, wherein
誘電体部材によりストリップラインが構成されることを
特徴とする請求項1記載の高周波デバイス。7. The high frequency device according to claim 1, wherein a stripline is constituted by the resonant element, the plurality of electrodes, and the dielectric member.
して設けられ、前記誘電体部材と異なる誘電率を有する
誘電体層を具備し、 前記共振素子及び前記誘電体層は共振器を構成すること
を特徴とする請求項1記載の高周波デバイス。8. The high frequency device includes a dielectric layer provided in contact with the resonant element and having a dielectric constant different from that of the dielectric member, and the resonant element and the dielectric layer form a resonator. The high frequency device according to claim 1, wherein
構成されることを特徴とする請求項1記載の高周波デバ
イス。9. The high frequency device according to claim 1, wherein the plurality of electrodes are formed in an interdigital shape.
電率が変化する誘電体部材と、 この誘電体部材に近接して設けられ、前記共振素子の長
手方向に垂直になるように設けられたインターデジタル
形状の複数の電極と、 前記誘電体部材に所望の誘電率分布が生じるように、前
記複数の電極に電圧を印加する電圧印加手段とを具備す
ることを特徴とする高周波デバイス。10. A resonance element made of a superconductor, a dielectric member provided in the vicinity of the resonance element and having a permittivity changing according to an applied electric field, and a resonance member provided in the vicinity of the dielectric member. A plurality of interdigital-shaped electrodes provided so as to be perpendicular to the longitudinal direction of the element, and voltage applying means for applying a voltage to the plurality of electrodes so that a desired dielectric constant distribution is generated in the dielectric member. A high-frequency device comprising:
体層と、 前記誘電体層上に設けられた、超伝導体からなる共振素
子と、 前記誘電体層の下に設けられた複数のグランド部と、 前記誘電体層の下に複数の電極と前記複数のグランド部
が前記誘電体層の表面に平行な方向に沿って交互に設け
られるように、前記複数のグランド部のそれぞれの間に
設けられた複数の電極と、 前記複数の電極に電圧を供給する手段とを具備すること
を特徴とする高周波デバイス。11. A dielectric layer whose permittivity changes in accordance with an applied electric field, a resonant element made of a superconductor provided on the dielectric layer, and a plurality of grounds provided under the dielectric layer. And a plurality of electrodes and a plurality of ground portions below the dielectric layer are alternately provided along the direction parallel to the surface of the dielectric layer, between the plurality of ground portions. A high frequency device comprising: a plurality of electrodes provided; and a means for supplying a voltage to the plurality of electrodes.
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