JP4644174B2 - 超伝導フィルタ及びフィルタ特性調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、超伝導フィルタ及びフィルタ特性調整方法に関し、特に、誘電体基板上に形成された共振器パターンの形状を変化させることなく、フィルタの帯域を変化させることができる超伝導フィルタ及びフィルタ特性調整方法に関する。

近年、携帯電話の普及に伴い、高速、大容量の伝送技術が不可欠となってきている。超伝導体は、高周波領域においても、通常の電気良導体に比べて表面抵抗が非常に小さいため、平面回路型フィルタの導電パターンに適した材料である。酸化物高温超電導体の発見、及び冷凍機の開発により、超伝導体を冷却しなければならないという課題は大幅に改善されている。

下記の特許文献１に、超伝導材料からなるストリップライン上に誘電体膜を形成したり、ストリップラインの線幅をトリミングしたりすることにより、インピーダンスを調整する技術が開示されている。特許文献２に、超伝導フィルタの温度を制御することによってフィルタの帯域通過特性を変化させる技術が開示されている。特許文献３に、超伝導フィルタパターンの上方に配置した常伝導体または超伝導体からなる調整板を上下させることによって、フィルタ特性を変化させる技術が開示されている。

特許文献４に、超伝導フィルタパターンの上方に配置した誘電体板を、圧電アクチュエータを用いて上下させることによって、フィルタ特性を変化させる技術が開示されている。特許文献５に開示された超伝導フィルタは、直線に沿ってほぼ等間隔で配列した複数の１／２波長型ヘアピン型パターンにより構成される。ヘアピン型パターンの各々を、圧電アクチュエータを用いて横方向にスライドさせることにより、各段の結合度が調整される。

特開平１０−２０９７２２号公報 特開２００４−６４３５９号公報 特開２００５−３５４６５７号公報 特開２００２−２０４１０２号公報 特開２００２−５７５０６号公報

特許文献１に開示された方法では、ストリップライン上に誘電体膜を形成したり、ストリップラインの線幅をトリミングしたりするために、誘電体膜の成膜工程や、レーザアブレーション工程を追加しなければならない。特許文献２に開示された方法では、温度調整のための装置を追加しなければならない。

特許文献３及び４に開示された方法では、調整板の上下のみで、通過帯域の中心周波数を変化させることができる。ところが、中心周波数の移動に伴って、フィルタ特性の波形が、理想的な形状からずれてしまう場合がある。

特許文献５に開示された方法は、ヘアピン型パターンが多段に結合されたフィルタの特性を調整することができるが、他の構成のフィルタに適用することができない。

本発明の目的は、簡便な方法で、フィルタの帯域の中心周波数を移動させると共に、フィルタ特性の波形の乱れを抑制することができる超伝導フィルタを提供することである。本発明の他の目的は、フィルタの帯域の中心周波数を移動させると共に、フィルタ特性の波形の乱れを抑制することができるフィルタ特性調整方法を提供することである。

本発明の一観点によると、
誘電体からなるベース基板と、
前記ベース基板の第１の表面上に超伝導材料で形成された共振器パターンと、
前記第１の表面に対向するように、該第１の表面からある間隔を隔てて配置された誘電体からなる調整用基板と、
前記第１の表面と、前記調整用基板の、前記ベース基板に対向する面とのなす角度が変化可能なように、前記調整用基板を支持する支持機構と
を有する超伝導フィルタが提供される。

本発明の他の観点によると、
誘電体からなるベース基板と、
前記ベース基板の第１の表面上に超伝導材料で形成された共振器パターンと、
前記第１の表面に対向するように、該第１の表面からある間隔を隔てて配置された誘電体からなる調整用基板とを有する超伝導フィルタのフィルタ特性調整方法であって、
前記ベース基板の第１の表面に対する前記調整用基板の姿勢を変化させる工程を含むフィルタ特性調整方法が提供される。

調整用基板の、ベース基板に対向する面と、第１の表面とのなす角度を変化させることにより、フィルタ特性を調整することができる。角度を変化させることにより、間隔のみを変化させる場合に比べて調整の自由度が増す。

図１Ａに、第１の実施例による超伝導フィルタの断面図を示す。図１Ｂ及び図１Ｃに、それぞれ図１Ａの一点鎖線Ｂ１−Ｂ１、及びＣ１−Ｃ１における平断面図を示す。図１Ｂ及び図１Ｃの一点鎖線Ａ１−Ａ１における断面図が図１Ａに相当する。

表面に共振器パターン、裏面にグランド膜１５が形成されたベース基板１０が、パッケージ３０の本体３０Ａの底面に配置されている。グランド膜１５がパッケージ本体３０Ａの底面に接触する。ベース基板１０の上に、付加基板１７が配置されている。

パッケージ本体３０Ａは、上方が開口された直方体状の容器であり、開口部は、天板３０Ｂで塞がれている。パッケージ本体３０Ａと天板３０Ｂとにより、内部に閉じた空間を画定するパッケージ３０が構成される。パッケージ３０は、熱伝導性に優れる無酸素銅で形成されている。なお、無酸素銅の他に、純アルミニウム、アルミニウム合金、銅合金等で形成してもよい。さらに、熱収縮率がベース基板１０のそれに近いコバール、インバー、４２アロイ等で形成してもよい。

図２Ａに、ベース基板１０の平面図を示す。ベース基板１０は単結晶ＭｇＯ等の誘電体で形成されており、その平面形状は、長辺の長さが３６ｍｍ、短辺の長さが２２ｍｍの長方形であり、その厚さは０．５ｍｍである。ベース基板１０の表面に、直径約１２．８ｍｍ、厚さ５００ｎｍの円形の共振器パターン１３及び１４が、長辺に平行な方向に並んで配置されている。一方の共振器パターン１３に、信号入出力用のフィーダ１１及び１２が結合している。フィーダ１１及び１２の線幅は０．５ｍｍであり、共振器パターン１３に対向する端部の幅が広げられている。一方のフィーダ１１は、２つの共振器パターン１３及び１４の中心を通る第１の仮想直線Ｌ１に沿って配置されている。もう一方のフィーダ１２は、この第１の仮想直線Ｌ１に直交し、共振器パターン１３の中心を通る第２の仮想直線Ｌ２に沿って配置されている。さらに、表面の所定の場所に、位置合せマーク１６が形成されている。

これらのパターンは、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導材料（以下、ＹＢＣＯと表記する。）で形成される。なお、ＹＢＣＯ以外の酸化物超伝導材料、例えばＲ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系（Ｒは、Ｎｂ、Ｙｍ、Ｓｍ、またはＨｏ）材料、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系材料、Ｐｂ−Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系材料、ＣｕＢａ_ｐＣａ_ｑＣｕ_ｒＯ_ｘ系材料（１．５＜ｐ＜２．５、２．５＜ｑ＜３．５、３．５＜ｒ＜４．５）等で形成してもよい。ベース基板１０の裏面には、全面にグランド膜１５が形成されている。

以下、ベース基板１０、共振器パターン１３、１４、フィーダ１１、１２、及びグランド膜１５の作製方法について説明する。

まず、直径２インチ、厚さ０．５ｍｍの単結晶ＭｇＯ基板の両側の表面上に、レーザ蒸着法によりＹＢＣＯからなる膜を形成する。一方の表面上のＹＢＣＯ膜を、通常のフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、図２Ａに示した共振器パターン１３、１４、フィーダ１１、１２、及び位置合せマーク１６を形成する。フィーダ１１及び１２の、共振器パターン１３とは反対側の端部の表面上に、リフトオフ法を用いてＣｒ膜、Ｐｄ膜、Ａｕ膜がこの順番に積層された電極を形成する。反対側の面（裏面）に形成されているＹＢＣＯ膜の全面に、Ａｇを蒸着する。最後に、ＭｇＯ基板を、ダイシングソーを用いて所定の大きさに切断する。

図２Ｂに、付加基板１７の平面図を示す。付加基板１７はＬａＡｌＯ_３等の誘電体で形成されており、その平面形状は、長辺の長さが３３ｍｍ、短辺の長さが２０ｍｍの長方形であり、その厚さは０．５ｍｍである。すなわち、ベース基板１０よりもやや小さい。付加基板１７の表面に、直径約２．８ｍｍ、厚さ５００ｎｍの付加パターン１８が形成されている。さらに、所定の位置に位置合せマーク１９が形成されている。これらのパターンは、ＹＢＣＯ等の超伝導材料で形成される。

以下、付加基板１７及び付加パターン１８の作製方法について説明する。

まず、直径２インチ、厚さ０．５ｍｍのＬａＡｌＯ_３基板の片面に、厚さ５００ｎｍのＹＢＣＯ膜を形成する。通常のフォトリソグラフィ技術を用いてＹＢＣＯ膜をパターニングし、付加パターン１８及び位置合せマーク１９を形成する。最後に、ダイシングソーにより所定の大きさに切断する。

図２Ｃに、ベース基板１０と付加基板１７とを重ねた状態の平面図を示す。ベース基板１０に形成された位置合せマーク１６と、付加基板１７に形成された位置合せマーク１９とが重なるように、２枚の基板が位置合せされる。この状態で、付加パターン１８は、第１の仮想直線Ｌ１から外れた位置で、共振器パターン１４の外周線と重なる。例えば、共振器パターン１４の中心から第１の仮想直線Ｌ１に対して４５°の方向に伸びる直線と、共振器パターン１４の外周線との交差箇所に、付加パターン１８が配置される。フィーダ１１及び１２の端部は、付加基板１７と重ならず、露出した状態になる。

図１Ａ〜図１Ｃに戻って説明を続ける。ベース基板１０及び付加基板１７は、図２Ｃに示した位置関係を維持した状態で、パッケージ本体３０Ａ内に装填される。ベース基板１０及び付加基板１７は、押さえばね３８によりその位置が固定される。パッケージ本体３０Ａの表面には金メッキが施されている。

付加基板１７の上方に、調整用基板２０が配置されている。調整用基板２０は、ＬａＡｌＯ_３等の誘電体で形成されており、その平面形状は、長辺の長さが３６ｍｍ、短辺の長さが２２ｍｍの長方形であり、その厚さは０．５ｍｍである。すなわち、ベース基板１０と同じ大きさである。

調整用基板２０は、付加基板１７に対向するように、支軸２１によりパッケージ本体３０Ａに支持されている。支軸２１は、調整用基板２０よりも誘電率の小さな誘電体で形成されている。支軸２１は、調整用基板２０の長辺に直交し、その中心を通過するように配置され、調整用基板２０の、付加基板１７に対向する面とは反対側の面に固定されている。

支軸２１は、パッケージ本体３０Ａの壁を貫通する貫通孔３７を通ってパッケージの外まで導出されている。支軸２１を回転させると、調整用基板２０の、付加基板１７に対向する面と、ベース基板１０の表面とのなす角度が変化するように、調整用基板２０の姿勢が変化する。

パッケージ本体３０Ａの側壁に、入力コネクタ３５及び出力コネクタ３６が取り付けられている。入力コネクタ３５の中心導体及び出力コネクタ３６の中心導体が、それぞれ直径２５μｍのＡｕ線により、フィーダ１１及び１２に接続されている。なお、Ａｕ線に代えて、Ａｕリボン、Ａｌ線を用いてもよい。また、フィーダ１１及び１２には、ボンディングにより接続してもよいし、はんだを用いて接続してもよい。

第１の実施例による超伝導フィルタにおいては、共振器パターン１３が１段目のディスク型共振器を構成し、もう一方の共振器パターン１４が２段目のディスク型共振器を構成する。共振器パターン１４の外周線に重なる付加パターン１８により、お互いに直交した電磁界モードの縮退が解かれて共振周波数が分離し、デュアルモードフィルタとして動作する。

共振器パターン１４と付加パターン１８との相対位置関係によって、中心周波数や、相互に直交する電磁界モードが干渉する度合（カップリング）、すなわち帯域幅が異なる。例えば、付加パターン１８が共振器パターン１４の外側に向かって移動すると、カップリングが強くなり、帯域幅が広くなる。逆に、付加パターン１８が共振器パターン１４の内側に入り込むと、カップリングが弱くなり、帯域幅が狭くなる。デュアルモードで共振を生じさせるためには、付加パターン１７と共振器パターン１４とが同心円とならないような位置関係にする必要がある。

第１の実施例による超伝導フィルタの中心周波数の目標値は４ＧＨｚであり、帯域幅の目標値は０．０８ＧＨｚである。

次に、図３Ａ〜図５Ｂを参照して、第１の実施例による超伝導フィルタの調整用基板２０の機能について説明する。

図３Ａに、調整用基板２０が配置されていない超伝導フィルタの断面図を示す。この超伝導フィルタは、調整用基板２０が配置されていないことを除くと、第１の実施例による超伝導フィルタを同一の構造である。

図３Ｂに、図３Ａに示した超伝導フィルタの透過特性及び反射特性を示す。特性の測定は、超伝導フィルタを７０Ｋまで冷却した状態で行った。横軸は周波数を単位「ＧＨｚ」で表し、縦軸は信号強度を単位「ｄＢ」で表す。後述する図４Ｂ及び図５Ｂのグラフも、これと同様である。図３Ｂ中の曲線Ｔ１及びＲ１は、それぞれ透過波及び反射波の強度を示す。図３Ｂからわかるように、中心周波数が約４．０３ＧＨｚであり、目標値から０．０３ＧＨｚ程度ずれている。

図４Ａに、調整用基板２０を、ベース基板１０の表面に対して平行になるように配置した超伝導フィルタの断面図を示す。付加基板１７の上面から調整用基板２０までの高さは３．５ｍｍとした。

図４Ｂに、図４Ａに示した超伝導フィルタの透過特性及び反射特性を示す。図４Ｂ中の曲線Ｔ２及びＲ２は、それぞれ透過波及び反射波の強度を示す。中心周波数がやや低下して目標値に近づいているが、透過特性及び反射特性の波形が歪み、対称性が崩れている。

図５Ａに、第１の実施例による超伝導フィルタの調整用基板２０を、１段目の共振器パターン１３側が持ち上がるように５°だけ傾けた状態の断面図を示す。付加基板１７の上面から、調整用基板２０の中心までの高さは、３．５ｍｍとした。

図５Ｂに、図５Ａに示した超伝導フィルタの透過特性及び反射特性を示す。図５Ｂ中の曲線Ｔ３及びＲ３は、それぞれ透過波及び反射波の強度を示す。中心周波数がほぼ目標値の４ＧＨｚになっている。透過特性及び反射特性の形状は、ほぼ対称性を維持している。

調整用基板２０を、ベース基板１０及び付加基板１７と平行に配置し、両者の間隔を調整することによって、中心周波数を移動させることができる。ところが、調整用基板２０の姿勢を維持したまま間隔のみを調整すると、図４Ｂに示したように、透過特性及び反射特性の波形が崩れてしまう。調整用基板２０の姿勢を変化させることにより、波形の歪を抑制しつつ、中心周波数を移動させることができる。

図６Ａに、第２の実施例による超伝導フィルタの正面図を示し、図６Ｂに、図６Ａの一点鎖線Ｂ６−Ｂ６における断面図を示す。以下、図１Ａ〜図２Ｃに示した第１の実施例による超伝導フィルタとの相違点に着目して説明し、同一構造の部分については説明を省略する。

パッケージ３０の、相互に対向する一組の側壁にスリット３２が形成されており、支軸２１がスリット３２を通過してパッケージ３０内から外部に導出されている。スリット３２の内周面は、ベース基板１０の表面に対して垂直な方向に延在するガイド面を含む。支軸２１は、このガイド面に案内されて、ベース基板１０からの高さが変化する方向（上下方向）に移動することができる。

パッケージ３０の側壁の内部に、スリット３２の上端からパッケージ３０の上面まで達する貫通孔４５が形成され、スリット３２下端からある深さまで有底の凹部４６が形成されている。凹部４６内にコイルばね４０の一部が挿入され、残りの部分がスリット３２内に配置され、支軸２１を支える。貫通孔４５内に調整ネジ４２が挿入され、その先端がスリット３２内の支軸２１に接する。調整ネジ４２の挿入の深さを調整することにより、支軸２１の端部の高さを変化させることができる。支軸２１の両端の高さを異ならせることにより、調整用基板２０を傾けることもできる。

第２の実施例では、調整用基板２０の姿勢を維持したまま高さを調整することが可能である。さらに、１方向のみならず、相互に直交する２方向に傾けることが可能になる。このため、超伝導フィルタの中心周波数や帯域幅の調整の自由度が高まる。

図７に、第１及び第２の実施例による超伝導フィルタの調整装置の断面図を示す。超伝導フィルタ１が真空断熱容器５０内に収容されている。真空断熱容器５０は、上方に開口部を有する下側容器と、下方に開口部を有する上側容器とを含み、両者の開口部同士を対向させることにより、密閉された空間が画定される。両者の間にＯリングを介在させることにより、内部の真空度が維持される。

超伝導フィルタ１は、真空断熱容器５０内に配置されたコールドプレート５３上に保持される。コールドプレート５３は冷凍機のコールドヘッドに熱的に結合し、超伝導フィルタの超伝導体が超伝導状態になる温度まで冷却される。真空ポンプ５２が、真空断熱容器５０内を真空排気する。

真空断熱容器５０の壁に、コネクタ５８及び５９が取り付けられている。超伝導フィルタ１の入力コネクタ３５が、容器内の同時ケーブル６０、コネクタ５８、及び容器外の同軸ケーブル６０を介して、ネットワークアナライザ６５に接続されている。超伝導フィルタ１の出力コネクタ３６が、容器内の同軸ケーブル６０、コネクタ５９、及び容器外の同軸ケーブル６０を介して、ネットワークアナライザ６５に接続されている。

高さ調整用ドライバ５５が、真空断熱容器５０の上側の壁を貫通し、容器内に挿入されている。その先端は超伝導フィルタ１の調整ネジ４２に噛み合っている。姿勢調整用ドライバ５６が、真空断熱容器５０の側壁を貫通し、容器内に挿入されている。その先端は、フレキシブルな結合管５７を経由して、支軸２１の端部に連絡している。

高さ調整用ドライバ５５を用いて調整ネジ４２の挿入の深さを調整することにより、支軸２１の端部の高さを変化させることができる。姿勢調整用ドライバ５６により、支軸２１を回転させ、調整用基板２０の姿勢を変化させることができる。

ネットワークアナライザ６５で、超伝導フィルタ１の中心周波数、透過特性及び反射特性の波形を観測しながら、高さ調整用ドライバ５５及び姿勢調整用ドライバ５６で、調整用基板２０の高さ及び姿勢を調整することにより、所望のフィルタ特性を得ることができる。

図８Ａ〜図８Ｃに、共振器パターンの他の構成例を示す。

図８Ａに示した構成例では、ベース基板７０の表面にヘアピン型フィルタパターン７１が形成されている。へアピン型フィルタパターンの両端に、それぞれフィード７２及び７３が結合している。

図８Ｂに示した構成例では、ベース基板７５の表面に、切り込み７９を有する円形の共振器パターン７８が形成されている。共振器パターン７８に、フィード７６及び７７が結合している。フィード７６及び７７は、それぞれ中心角９０°の扇形を構成する一対の半径の延長線上に配置される。切り込み７９は、共振器パターン７８の中心を挟んでフィーダ７６及び７７に対向する位置に配置される。切り込み７９が形成されているため、共振器パターン７８内にデュアルモードの共振が発生する。

図８Ｃに示した構成例では、ベース基板８０の表面に円形の共振器パターン８１が形成されている。フィーダ８２及び８３が、共振器パターン８１に結合する。ベース基板８０の上に付加基板８４が配置され、その表面に円形の付加パターン８５が形成されている。フィーダ８２、８３及び付加パターン８５は、それぞれ図８Ｂに示したフィーダ７６、７７及び切り込み７９に対応する位置に配置される。

第１及び第２の実施例による超伝導フィルタの共振器パターンに代えて、図８Ａ〜図８Ｃに示した共振器パターンを持つ超伝導フィルタにおいても、調整用基板２０の姿勢を調整することにより、透過特性及び反射特性の形状の変化を抑制し、中心周波数を移動させることができる。

なお、第１及び第２の実施例による超伝導フィルタの共振器パターンや、図８Ｃに示した共振器パターンは、曲率の小さな湾曲部や、角部を持たない。これらの湾曲部や角部が設けられていると、電流が湾曲部や角部に集中し、発熱等によって超伝導状態が維持されなくなる場合がある。第１及び第２の実施例による超伝導フィルタの共振器パターンや、図８Ｃに示した共振器パターンは、局所的な電流集中を抑制できるため、特に大電力用フィルタに適している。

図９Ａ〜図１１を参照して、第３の実施例による超伝導フィルタについて説明する。

図９Ａに、第３の実施例による超伝導フィルタの断面図を示し、図９Ｂに、図９Ａの一点鎖線Ｂ９−Ｂ９における断面図を示す。図９Ｂの一点鎖線Ａ９−Ａ９における断面図が図９Ａに示した断面図に相当する。以下、図１Ａ〜図１Ｃに示した第１の実施例による超伝導フィルタとの相違点に着目して説明し、第１の実施例による超伝導フィルタと同一構成の部分については説明を省略する。

第１の実施例では、調整用基板２０が支軸２１で支えられていたが、第３の実施例では、調整用基板２０が、相互に平行な一対の縁のほぼ中央部において、２つの圧電薄膜アクチュエータ９０で支えられている。圧電薄膜アクチュエータ９０の基部が、パッケージ本体３０Ａに固定されており、可撓部が、パッケージ本体３０Ａの内面からパッケージ３０内に庇状に張り出している。パッケージ３０の外部に、圧電薄膜アクチュエータ９０に電圧を印加するためのリード線９１が導出されている。圧電薄膜アクチュエータ９０の可撓部の先端が、調整用基板２０に取り付けられている。可撓部の撓みの程度を変化させることにより、調整用基板２０の姿勢を変化させることができる。

図１０Ａ及び図１０Ｂに、それぞれ圧電薄膜アクチュエータ９０の断面図及び平面図を示す。圧電薄膜アクチュエータ９０は、ステンレス製の基板９５、及び可撓部の表面上に積層された下部電極９６、圧電膜９７、及び上部電極９８により構成される。基板９５の厚さは、例えば１０μｍである。

下部電極９６は、白金（Ｐｔ）等の高融点金属、ＴｉＮ等の導電性窒化物、またはＳｒＲｕＯ_３等の導電性酸化物等で形成されており、その厚さは例えば２００ｎｍである。これらの材料は、スパッタリングや真空蒸着法により基板９５上に堆積させることができる。圧電膜９７は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）等の圧電材料で形成され、その厚さは例えば２〜３μｍである。圧電膜９７は、スパッタリング法、ゾルゲル法、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、パルスレーザデポジション法（ＰＬＤ）、水熱合成法、エアロゾルデポジション法（ＡＤ）等により形成することができる。上部電極９８は、下部電極９６と同様に、白金（Ｐｔ）等の高融点金属、ＴｉＮ等の導電性窒化物、ＳｒＲｕＯ_３等の導電性酸化物等で形成されており、その厚さは例えば２００ｎｍである。

下部電極９６、圧電膜９７、及び上部電極９８のパターニングは、フォトレジストパターンを用いたリフトオフ、ウェットエッチングまたはドライエッチング等により行うことができる。また、パターン寸法が大きい場合には、メタルスルーマスクを用いて成膜を行ってもよい。

基板９５の可撓部の先端が、はんだ９９によって調整用基板２０に固定されている。下部電極９６及び上部電極９８に、それぞれリード線９１がワイヤボンディング等により接続されている。リード線９１は、絶縁された状態でパッケージの外まで導出されている。基板９５の可撓部の長さは、例えば５０ｍｍである。

なお、リード線９１をワイヤボンディング等により下部電極９６及び上部電極９８に接続する代わりに、基板上に、リード線となる配線パターンを形成してもよい。この場合には、基板全面を覆うように、スパッタリング又はＣＶＤ等によりアルミナまたはシリカ等の厚さ３００ｎｍの絶縁膜を形成し、その上に、配線パターンを形成すればよい。配線パターンは、絶縁膜に形成された開口内を経由して、下部電極９６及び上部電極９８に接続される。

下部電極９６と上部電極９８との間に直流電圧を印加すると、基板９５の可撓部が撓む。電圧の大きさを変化させることにより、撓みの程度を調整することができる。

図１０Ａ及び図１０Ｂでは、ユニモルフ型のアクチュエータを示したが、バイモルフ型のアクチュエータを用いてもよい。

図１１に、第３の実施例による超伝導フィルタの制御系のブロック図を示す。入力コネクタ３５を通して、共振回路２５に入力信号ｓｉｇ_１が入力される。共振回路２５は、図２Ｃに示したベース基板１０、フィーダ１１、１２、共振器パターン１３、１４、付加基板１７、付加パターン１８、及び図１Ａに示したグランド線１５等により構成される。出力コネクタ３６から出力信号ｓｉｇ_２が出力される。

制御装置１００が、ネットワークアナライザ１０１、演算装置１０２、及びドライバ１０３を含む。共振回路２５からの出力信号ｓｉｇ_２が、ネットワークアナライザ１０１に入力される。ネットワークアナライザ１０１は、出力信号ｓｉｇ_２のスペクトル波形（例えば図３Ｂの波形Ｔ１、図４Ｂの波形Ｔ２、図５Ｂの波形Ｔ３）を得る。このスペクトル波形が、演算回路１０２に入力される。

演算回路１０２は、出力信号ｓｉｇ_２のスペクトル波形と、目標とする基準波形とを比較し、出力信号ｓｉｇ_２のスペクトル波形が基準波形に近づくように、ドライバ１０３に制御信号を送信する。ドライバ１０３は、演算回路１０２から受信した制御信号に基づいて、アクチュエータ９０を駆動する。このフィードバック制御を繰り返すことにより、安定したフィルタ特性を得ることができる。

上記第３の実施例では、調整用基板２０が、相互に平行な一対の縁のほぼ中央部において、２つの圧電薄膜アクチュエータ９０で支えられている。このため、１方向に関する傾斜角を変化させることができるが、それに直交する方向の傾斜角を変化させることはできない。次に、２方向の傾斜角を変化させることができる例について説明する。

図１２Ａ〜図１２Ｅに示した例では、調整用基板２０が、相互に平行な第１及び第２の辺２０ａ、２０ｂと、第１の辺２０ａと直交する第３及び第４の辺２０ｃ、２０ｄとを含む平面形状を有する。

図１２Ａに示すように、４つのアクチュエータ９０ａ〜９０ｄが、それぞれ第１〜第４の辺２０ａ〜２０ｄのほぼ中央部に取り付けられている。このように、４つのアクチュエータ９０ａ〜９０ｄで調整用基板２０を支えることにより、２方向の傾斜角を変化させることができる。

図１２Ｂに示した例では、各アクチュエータ９０ａ〜９０ｄの幅が、図１２Ａに示したものよりも広くなっている。調整用基板２０に取り付けられた先端の部分は、他の部分よりも細くされている。各アクチュエータ９０ａ〜９０ｄの幅が広いため、より大きな駆動力を発生することができる。また、調整用基板２０に取り付けられた先端部分を細くすることにより、調整用基板２０の姿勢変化を容易にしている。

図１２Ｃに示した例では、調整用基板２０の各辺に、２つのアクチュエータが取り付けられている。例えば、第１の辺２０ａの、中心に関して対称の位置に、それぞれアクチュエータ９０ａ１及び９０ａ２が取り付けられている。アクチュエータ９０の個数を増やすことにより、より安定した姿勢制御が可能になる。

図１２Ｄに示した例では、アクチュエータ９０ａ〜９０ｄを、その幅方向の両端においてのみ調整用基板２０に取り付け、中央部分は調整用基板２０に接触していない。このような構造とすることにより、調整用基板２０の姿勢変化が容易になる。

図１２Ｅに示した例では、 調整用基板２０の平面形状が正方形または長方形であり、アクチュエータ９０ａ〜９０ｄが、調整用基板２０を、その四隅で支えている。このように四隅で調整用基板２０を支える構成にしても、２つの方向に関して、調整用基板２０の傾斜角を変化させることができる。

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

上記実施例から、以下の付記に示す発明が導出される。

（付記１）
誘電体からなるベース基板と、
前記ベース基板の第１の表面上に超伝導材料で形成された共振器パターンと、
前記第１の表面に対向するように、該第１の表面からある間隔を隔てて配置された誘電体からなる調整用基板と、
前記第１の表面と、前記調整用基板の、前記ベース基板に対向する面とのなす角度が変化可能なように、前記調整用基板を支持する支持機構と
を有する超伝導フィルタ。

（付記２）
前記支持機構は、前記第１の表面と前記調整用基板との間隔が変化するように、該調整用基板を並進移動させることができる付記１に記載の超伝導フィルタ。

（付記３）
さらに、前記ベース基板及び調整用基板を収容するパッケージを有し、
前記支持機構は、前記調整用基板よりも誘電率の低い誘電体で形成された支軸を含み、該支軸は、前記調整用基板の、前記ベース基板に対向する面とは反対側の面に固定され、該支軸の少なくとも一端が、前記パッケージの壁に設けられた貫通孔を通って外部まで導出されている付記１または２に記載の超伝導フィルタ。

（付記４）
前記貫通孔の内周面が、前記第１の表面に垂直な方向に延在するガイド面を含み、前記支軸が前記ガイド面に案内されて、前記第１の表面に垂直な方向に移動する付記３に記載の超伝導フィルタ。

（付記５）
前記支持機構が、前記調整用基板を、相互に異なる位置で支える少なくとも２つのアクチュエータを含む付記１または２に記載の超伝導フィルタ。

（付記６）
前記アクチュエータが圧電膜を含む積層構造を有し、該積層構造の撓みの程度を変化させることにより、前記調整用基板の姿勢を変化させる付記５に記載の超伝導フィルタ。

（付記７）
さらに、前記共振器パターンからの出力信号が入力され、該出力信号のスペクトル波形が、目標とする波形に近づくように、前記アクチュエータを制御する付記５または６に記載の超伝導フィルタ。

（付記８）
前記調整用基板が、相互に平行な第１及び第２の辺と、該第１の辺と直交する第３及び第４の辺とを含む平面形状を有し、前記アクチュエータのうち２つのアクチュエータが、該第１の辺及び第２の辺に対応する位置において前記調整用基板を支えている付記５乃至７のいずれか１つに記載の超伝導フィルタ。

（付記９）
前記アクチュエータのうち他の２つのアクチュエータが、前記第３の辺及び第４の辺に対応する位置において前記調整用基板を支えている付記８に記載の超伝導フィルタ。

（付記１０）
前記調整用基板の平面形状が正方形または長方形であり、前記アクチュエータが少なくとも４個配置され、該調整用基板の四隅において該調整用基板を支えている付記５乃至７のいずれか１つに記載の超伝導フィルタ。

（付記１１）
誘電体からなるベース基板と、
前記ベース基板の第１の表面上に超伝導材料で形成された共振器パターンと、
前記第１の表面に対向するように、該第１の表面からある間隔を隔てて配置された誘電体からなる調整用基板とを有する超伝導フィルタのフィルタ特性調整方法であって、
前記ベース基板の第１の表面に対する前記調整用基板の姿勢を変化させる工程を含むフィルタ特性調整方法。

（付記１２）
前記調整用基板の姿勢を変化させる工程において、前記調整用基板の、前記ベース基板に対向する面と、前記第１の表面とのなす角度を変化させる付記１１に記載のフィルタ特性調整方法。

第１の実施例による超伝導フィルタの断面図である。 第１の実施例による超伝導フィルタのベース基板及び付加基板の平面図である。 （３Ａ）は、第１の参考例による超伝導フィルタの断面図であり、（３Ｂ）は、その透過特性及び反射特性を示すグラフである。 （４Ａ）は、第２の参考例による超伝導フィルタの断面図であり、（４Ｂ）は、その透過特性及び反射特性を示すグラフである。 （５Ａ）は、第１の実施例による超伝導フィルタの断面図であり、（５Ｂ）は、その透過特性及び反射特性を示すグラフである。 （６Ａ）は、第２の実施例による超伝導フィルタの正面図であり、（６Ｂ）はその断面図である。 超伝導フィルタの調整装置の断面図である。 共振器パターンの他の構成例を示す平面図である。 （９Ａ）は、第３の実施例による超伝導フィルタの断面図であり、（９Ｂ）は（９Ａ）の一点鎖線Ｂ９−Ｂ９における断面図である。 （１０Ａ）及び（１０Ｂ）は、それぞれ第３の実施例による超伝導フィルタに用いられているアクチュエータの断面図及び平面図である。 第３の実施例による超伝導フィルタの制御系のブロック図である。 第３の実施例による超伝導フィルタの他の構成例を示す平断面図である。 第３の実施例による超伝導フィルタの他の構成例を示す平断面図である。

符号の説明

１ 超伝導フィルタ
１０ ベース基板
１１、１２ 信号入出力線（フィーダ）
１３、１４ 共振器パターン
１５ グランド膜
１６、１９ 位置合せマーク
１７ 付加基板
１８ 付加パターン
２０ 調整用基板
２１ 支軸
３０ パッケージ
３２ 回転軸ガイド（スリット）
３５ 入力コネクタ
３６ 出力コネクタ
３７ 貫通孔
３８ 押さえばね
４０ コイルばね
４２ 調整ネジ
４５ 穴
５０ 真空断熱容器
５２ 真空ポンプ
５３ コールドプレート
５４ 冷凍機コールドヘッド
５５ 高さ調整用ドライバ
５６ 姿勢調整用ドライバ
５７ 連結管
５８、５９ コネクタ
６０ 同軸ケーブル
６５ ネットワークアナライザ
７０、７５、８０ ベース基板
７１ ヘアピン型フィルタパターン
７２、７３、７６、７７、８２、８３ フィーダ
７８、８１ 共振器パターン
７９ 切り込み
８４ 付加基板
８５ 付加パターン
９０ 圧電薄膜アクチュエータ
９１ リード線
９５ 基板
９６ 下部電極
９７ 圧電膜
９８ 上部電極
９９ はんだ
１００ 制御装置
１０１ ネットワークアナライザ
１０２ 演算回路
１０３ ドライバ

Claims (9)

1. 誘電体からなるベース基板と、
   前記ベース基板の第１の表面上に超伝導材料で形成された共振器パターンと、
   前記第１の表面に対向するように、該第１の表面からある間隔を隔てて配置された誘電体からなる調整用基板と、
   前記第１の表面と、前記調整用基板の、前記ベース基板に対向する面とのなす角度が変化可能なように、前記調整用基板を支持する支持機構と
   を有する超伝導フィルタ。
2. 前記支持機構は、前記第１の表面と前記調整用基板との間隔が変化するように、該調整用基板を並進移動させることができる請求項１に記載の超伝導フィルタ。
3. さらに、前記ベース基板及び調整用基板を収容するパッケージを有し、
   前記支持機構は、前記調整用基板よりも誘電率の低い誘電体で形成された支軸を含み、該支軸は、前記調整用基板の、前記ベース基板に対向する面とは反対側の面に固定され、該支軸の少なくとも一端が、前記パッケージの壁に設けられた貫通孔を通って外部まで導出されている請求項１または２に記載の超伝導フィルタ。
4. 前記貫通孔の内周面が、前記第１の表面に垂直な方向に延在するガイド面を含み、前記支軸が前記ガイド面に案内されて、前記第１の表面に垂直な方向に移動する請求項３に記載の超伝導フィルタ。
5. 前記支持機構が、前記調整用基板を、相互に異なる位置で支える少なくとも２つのアクチュエータを含む請求項１または２に記載の超伝導フィルタ。
6. 前記アクチュエータが圧電膜を含む積層構造を有し、該積層構造の撓みの程度を変化させることにより、前記調整用基板の姿勢を変化させる請求項５に記載の超伝導フィルタ。
7. さらに、前記共振器パターンからの出力信号が入力され、該出力信号のスペクトル波形が、目標とする波形に近づくように、前記アクチュエータを制御する請求項５または６に記載の超伝導フィルタ。
8. 前記調整用基板が、相互に平行な第１及び第２の辺と、該第１の辺と直交する第３及び第４の辺とを含む平面形状を有し、前記アクチュエータのうち２つのアクチュエータが、該第１の辺及び第２の辺に対応する位置において前記調整用基板を支えている請求項５乃至７のいずれか１項に記載の超伝導フィルタ。
9. 誘電体からなるベース基板と、
   前記ベース基板の第１の表面上に超伝導材料で形成された共振器パターンと、
   前記第１の表面に対向するように、該第１の表面からある間隔を隔てて配置された誘電体からなる調整用基板とを有する超伝導フィルタのフィルタ特性調整方法であって、
   前記ベース基板の第１の表面に対する前記調整用基板の、前記ベース基板に対向する面と、前記第１の表面とのなす角度を変化させる工程を含むフィルタ特性調整方法。

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