JPH01185001A - Microstrip line - Google Patents

Microstrip line

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JPH01185001A
JPH01185001A JP63009423A JP942388A JPH01185001A JP H01185001 A JPH01185001 A JP H01185001A JP 63009423 A JP63009423 A JP 63009423A JP 942388 A JP942388 A JP 942388A JP H01185001 A JPH01185001 A JP H01185001A
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JP
Japan
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microstrip line
conductor
composite oxide
oxide superconductor
loss
Prior art date
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Pending
Application number
JP63009423A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Kadoya
豊 角屋
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To reduce a transmission loss by forming a strip conductor of a composite oxide superocnducting material. CONSTITUTION:For a strip conductor 1, the composite oxide superconducting material is used. Namely, the transmission loss of microstrip line is composed of a conductor loss and a dielectric loss, and in the losses, the dielectric loss can be lowered to such a degree that it can be almost neglected by making a substrate conductor 2 into one with a good quality. A microwave signal current is attenuated with an attenuation constant proportionate to the 1/2 power of the resistivity of the strip conductor 1, and the attenuation is made larger as the frequency of the signal is made higher. Thus, by making the strip conductor 1 into the superconducting material and making the resistivity into zero, the transmission loss of the signal can be widely reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、マイクロストリップ線路に関する。[Detailed description of the invention] Industrial applications The present invention relates to a microstrip line.

より詳細には、超電導体をストリップ導体に用い、伝送
損失を低減したマイクロス) IJツブ線路に関する。
More specifically, the present invention relates to a Micros IJ tube line in which a superconductor is used as a strip conductor to reduce transmission loss.

従来の技術 マイクロ波帯の電磁波を用いた通信装置における伝送線
路には、マイクロストリップ線路を使用するのが一般的
である。マイクロストリップ線路は、同軸ケーブルを変
形したものと考えることができる。
2. Description of the Related Art Microstrip lines are generally used as transmission lines in communication devices that use electromagnetic waves in the microwave band. A microstrip line can be thought of as a modified version of a coaxial cable.

マイクロストリップ線路の構造を第1図および第2図に
示す。第1図に示したものは、不平衡形のマイクロスト
リップ線路であり、第2図に示したものは平衡形のマイ
クロストリップ線路である。
The structure of the microstrip line is shown in FIGS. 1 and 2. The one shown in FIG. 1 is an unbalanced microstrip line, and the one shown in FIG. 2 is a balanced microstrip line.

従来ストリップ導体は、金、銅等の金属で形成され、誘
電体はテフロン等を用いるのが一般的であった。
Conventionally, strip conductors have generally been made of metal such as gold or copper, and Teflon or the like has been used as a dielectric material.

ストリップ線路の損失は、導体損および誘電体損からな
るが、良質の基板を用いることにより、誘電体損は準ミ
リ波以下の周波数ではほとんど無視しうる。
Strip line loss consists of conductor loss and dielectric loss, but by using a high-quality substrate, dielectric loss can be almost ignored at frequencies below sub-millimeter waves.

発明が解決しようとする課題 ス) +Jツブ線路の損失の内、誘電体損は無視し得る
範囲にできるが、ストリップ導体は、有限な抵抗を有す
る金属であるため、ス) IJツブ導体の抵抗率ρの1
72乗に比例して、信号が減衰する。
Problems to be Solved by the Invention (1) Among the losses of the +J tube line, the dielectric loss can be reduced to a negligible range, but since the strip conductor is a metal with a finite resistance, (3) the resistance of the IJ tube conductor rate ρ of 1
The signal is attenuated in proportion to the 72nd power.

マイクロ波は、ストリップ線路の表面に沿って伝播する
表面波であり、上記の減衰は表皮効果のため、周波数の
高いほど大きくなる。
Microwaves are surface waves that propagate along the surface of a strip line, and the above attenuation increases as the frequency increases due to the skin effect.

従って、本発明の目的は、上記の問題を解決した伝送損
失が小さいマイクロストリップ線路を提供することにあ
る。
Therefore, an object of the present invention is to provide a microstrip line with low transmission loss that solves the above problems.

課題を解決するための手段 このような問題点を解決するため、本発明に従うと、基
板導体と、該基板導体との間に誘電体を介して併設され
たストリップ導体からなるマイクロストリップ線路にお
いて、上記ストリップ導体が、複合酸化物超電導体によ
り形成されていることを特徴とするマイクロストリップ
線路が提供される。
Means for Solving the Problems In order to solve these problems, according to the present invention, in a microstrip line consisting of a substrate conductor and a strip conductor interposed between the substrate conductor and the substrate conductor, A microstrip line is provided, wherein the strip conductor is formed of a composite oxide superconductor.

上記の複合酸化物超電導材料としては公知の任意の材料
を用いることができる。特に、下記一般式: %式% (但し、αは周期律表IIa族に含まれる元素であり、
βは周期律表IIIIa族に含まれる元素であり、Tは
周期律表I b、 I[b、 llIb、 IVaおよ
び■族から選択される少なくとも一つの元素であり、x
、ySzはそれぞれ0.1 ≦x≦0.9.0.4≦y
≦3.0.1≦z≦5を満たす数である) で示される複合酸化物が好ましい。これらの複合酸化物
はペロブスカイト型または擬似ペロブスカイト型酸化物
を主体としたものと考えられる。
Any known material can be used as the composite oxide superconducting material. In particular, the following general formula: %Formula% (However, α is an element included in Group IIa of the periodic table,
β is an element included in group IIIa of the periodic table, T is at least one element selected from groups Ib, I[b, llIb, IVa and ■ of the periodic table, x
, ySz are each 0.1 ≦x≦0.9.0.4≦y
3.0.1≦z≦5) Composite oxides represented by the following are preferable. These composite oxides are thought to be mainly composed of perovskite-type or pseudo-perovskite-type oxides.

上記周期律表]1a重元素αとしては、Ba、 Sr。[Above Periodic Table] 1a Heavy elements α include Ba and Sr.

Ca5Mg、 Be等が好ましく、例えば、Ba5Sr
を挙げることができ、この元素αの10〜80%を’g
SCa。
Ca5Mg, Be, etc. are preferable, for example, Ba5Sr
can be mentioned, and 10 to 80% of this element α is 'g
SCa.

Srから選択された1種または2種の元素で置換するこ
ともできる。また上記周期律表1Ia族元素βとしては
、Y、 La、 Sc、 Ce、 Gd5No、 Er
、 Tm、 Yb。
It can also be replaced with one or two elements selected from Sr. In addition, the above-mentioned periodic table 1Ia group elements β include Y, La, Sc, Ce, Gd5No, Er
, Tm, Yb.

Lu等が好ましく、例えばY、Laとすることができ、
この元素βのうち、10〜80%をScまたはLa以外
のランタノイド元素から選択された1種または2種の元
素で置換することもできる。前記元素γは一般にCuで
あるが、その一部を周期律表Ib、IIb。
Lu etc. are preferable, and can be Y, La, for example,
It is also possible to replace 10 to 80% of this element β with one or two elements selected from lanthanoid elements other than Sc or La. The element γ is generally Cu, and some of it is listed in Ib and IIb of the periodic table.

mb、rvaおよび■族から選択される他の元素、例え
ば、Ti、 V等で置換することもできる。
It can also be replaced with other elements selected from the mb, rva and group Ⅰ groups, such as Ti, V, etc.

作用 本発明のマイクロストリップ線路は、ストリップ導体に
複合酸化物超電導材料を使用しているところにその主要
な特徴がある。一般に、導線に高周波電流を流すと、電
流の持つエネルギーは電磁波となって空間へ放出される
。そのため、導線ではマイクロ波のような高周波のエネ
ルギーを伝送させることはできなかった。しかし、導線
に誘電体を巻きつけると、電磁波は導線のまわりに留ま
り、導線に沿って伝播するようになる。この性質を利用
したのが、マイクロストリップ線路である。
Function The main feature of the microstrip line of the present invention is that a composite oxide superconducting material is used for the strip conductor. Generally, when a high-frequency current is passed through a conductor, the energy contained in the current becomes electromagnetic waves and is emitted into space. Therefore, it was not possible to transmit high-frequency energy such as microwaves using conductive wires. However, when a dielectric material is wrapped around a conductor, the electromagnetic waves stay around the conductor and propagate along it. Microstrip lines take advantage of this property.

マイクロストリップ線路は、周波数帯域が広く、小型で
軽量であり、構造が簡単で、プリント配線が可能で、し
かも半導体素子との結合が容易等の利点を有するが、伝
送損失および伝送電流の点では、導波管に比較すると劣
っている。従って、マイクロストリップ線路の伝送損失
を小さくすることには大きな利点がある。
Microstrip lines have the advantages of having a wide frequency band, being compact and lightweight, having a simple structure, allowing for printed wiring, and being easy to couple with semiconductor devices, but they are not good in terms of transmission loss and transmission current. , which is inferior to waveguides. Therefore, there is a great advantage in reducing the transmission loss of the microstrip line.

マイクロス) IJツブ線路の伝送損失は、導体損と誘
電体損からなる。これらの損失の内、誘電体損は基板導
体を良質なものにすることでほとんど無視し得る程度に
まで低下させることができる。
(Micros) The transmission loss of an IJ tube line consists of conductor loss and dielectric loss. Among these losses, dielectric loss can be reduced to an almost negligible level by making the substrate conductor of good quality.

しかしながら、導体損は、ストリップ導体の抵抗率等お
よびマイクロストリップ線の回路のインダクタンスおよ
びキャパシタンスにより生じるため、従来は減少させる
のに限界があった。
However, since conductor loss is caused by the resistivity of the strip conductor and the inductance and capacitance of the microstrip line circuit, there has been a limit to its reduction in the past.

上記のス) IJツブ導体の抵抗率の172乗に比例し
た減衰定数で、マイクロ波信号電流は減衰し、しかも、
信号の周波数が高いほど減衰も大きい。
The microwave signal current is attenuated by the attenuation constant proportional to the 172nd power of the resistivity of the IJ tube conductor, and
The higher the frequency of the signal, the greater the attenuation.

従って、ストリップ導体を超電導体にして抵抗率を0に
することで、信号の伝送損失を大幅に減少させることが
可能である。
Therefore, by making the strip conductor a superconductor and reducing the resistivity to 0, it is possible to significantly reduce signal transmission loss.

また、上記の伝送損失は、ス)IJツブ導体によるもの
と基板導体によるものの和となるため、基板導体にも超
電導体を用いることによりさらに低減することができる
Further, the above transmission loss is the sum of the transmission loss due to the IJ tube conductor and the substrate conductor, and can be further reduced by using a superconductor also for the substrate conductor.

本発明のマイクロストリップ線路を作製するには、ドク
ターブレード法等を用いて、Y、、BaおよびCuの酸
化物等の粉末を焼結して上記の複合酸化物超電導体をリ
ボン状に成形したものを作製し、それぞれ基板導体、ス
) IJツブ導体に使用する。
In order to produce the microstrip line of the present invention, the above composite oxide superconductor was formed into a ribbon shape by sintering powders such as Y, Ba, and Cu oxides using a doctor blade method or the like. These are manufactured and used as a substrate conductor and an IJ tube conductor, respectively.

上記の複合酸化物超電導体の超電導特性には、結晶中の
酸素欠陥が大きく影響する。そのため、本発明に用いる
リボン状の複合酸化物超電導体を作製するには、特に焼
結を酸素含有雰囲気中で行うことが好ましい。また、焼
結後に酸素分圧1気圧以上の酸素含有雰囲気中で、20
℃/分以下の冷却速度で冷却するアニール処理を行うこ
とが好ましい。
The superconducting properties of the above composite oxide superconductor are greatly influenced by oxygen defects in the crystal. Therefore, in order to produce the ribbon-shaped composite oxide superconductor used in the present invention, it is particularly preferable to perform sintering in an oxygen-containing atmosphere. In addition, after sintering, 20
It is preferable to perform an annealing treatment in which cooling is performed at a cooling rate of .degree. C./min or less.

以下に本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、
本発明の技術的範囲はこれらの開示になんら制限される
ものではないことは勿論である。
The present invention will be explained in more detail by examples below.
It goes without saying that the technical scope of the present invention is not limited to these disclosures.

実施例 第1図および第2図に本発明のマイクロストリップ線路
の構造を示す。
Embodiment FIGS. 1 and 2 show the structure of a microstrip line according to the present invention.

第1図に示すマイクロストリップ線路は、不平衡型と呼
ばれるもので、基板導体上に誘電体およびス) IJツ
ブ導体が順に積み重ねられた構造を有する。また、第2
図に示すマイクロストリップ線路は、対向した一対の基
板導体の間に誘電体が充填され、該誘電体の中心部にス
) +Jツブ線路が埋設された構造を採る。
The microstrip line shown in FIG. 1 is called an unbalanced type and has a structure in which a dielectric material and an IJ tube conductor are stacked in order on a substrate conductor. Also, the second
The microstrip line shown in the figure has a structure in which a dielectric material is filled between a pair of opposing substrate conductors, and a J tube line is buried in the center of the dielectric material.

本実施例では、基板導体およびス) IJツブ導体の双
方にYBCOと称されるY 、Ba2Cu3 Ch−x
で表される複合酸化物超電導体を用いた。また、誘電体
はテフロンを用いた。
In this example, both the substrate conductor and the IJ tube conductor are made of YBCO, Ba2Cu3 Ch-x.
A composite oxide superconductor represented by: In addition, Teflon was used as the dielectric material.

本実施例の基板導体およびマイクロストリップ線路に用
いた複合酸化物超電導体は、以下のように作製した。ド
クターブレード工法により、純度3N以上、平均粒径5
μm以下のY2O4、BaCO5およびCuO粉末とを
1:2:3の比で混合、リボン状に成形した後、焼結し
た。焼結は、大気中において930℃で15時間行い、
また、焼結機酸素分圧1気圧の酸素含有雰囲気で900
℃まで加熱して7℃/分の冷却速度で冷却した。
The composite oxide superconductor used for the substrate conductor and microstrip line of this example was produced as follows. Purity is 3N or higher and average particle size is 5 by using the doctor blade method.
Y2O4, BaCO5, and CuO powders of 1:2:3 were mixed in a ratio of 1:2:3, formed into a ribbon shape, and then sintered. Sintering was performed at 930°C for 15 hours in the atmosphere.
In addition, the sintering machine was operated in an oxygen-containing atmosphere with an oxygen partial pressure of 1 atm.
It was heated to 0.degree. C. and cooled at a cooling rate of 7.degree. C./min.

上記のように作製した超電導体を基板導体およびストリ
ップ導体とし、さらに誘電体にテフロンを用いて、本発
明のマイクロストリップ線路を作製した。本発明のマイ
クロストリップ線路の超電導体部分は、いずれも96に
で抵抗が0となった。
A microstrip line of the present invention was manufactured by using the superconductor manufactured as described above as a substrate conductor and a strip conductor, and using Teflon as a dielectric material. The superconductor portion of the microstrip line of the present invention had a resistance of 0 at 96%.

また、液体窒素で冷却して使用したところ、基板導体ふ
よびストリップ導体のそれぞれを金属で形成した従来の
マイクロストリップ線路と比較して約10%伝送損失が
減少した。
Furthermore, when used after being cooled with liquid nitrogen, the transmission loss was reduced by about 10% compared to a conventional microstrip line in which both the substrate conductor and the strip conductor were made of metal.

発明の効果 以上詳述してきたように、本発明のマイクロストリップ
線路を用いることにより、従来のマイクロス) +Jツ
ブ線路よりも伝送損失が大幅に減少する。
Effects of the Invention As detailed above, by using the microstrip line of the present invention, transmission loss is significantly reduced compared to the conventional microstrip line.

これは、本発明の特徴である複合酸化物超電導材料を、
ストリップ導体に使用することにより、実現したもので
ある。本発明は、各種マイクロ波利用機器の分野で広範
な応用が期待される。
This is because the composite oxide superconducting material, which is a feature of the present invention,
This was achieved by using a strip conductor. The present invention is expected to find wide application in the field of various microwave-based devices.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、不平衡型マイクロス) IJツブ線路のの断
面図であり、 第2図は、平衡型マイクロストリップ線路の断面を表す
図である。 〔主な参照番号〕 ■・・ストリップ導体 2・・基板導体 3・・誘電体
FIG. 1 is a cross-sectional view of an unbalanced microstrip IJ tube line, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a balanced microstrip line. [Main reference numbers] ■...Strip conductor 2...Substrate conductor 3...Dielectric material

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基板導体と、該基板導体との間に誘電体を介して
併設されたストリップ導体からなるマイクロストリップ
線路において、上記ストリップ導体が、複合酸化物超電
導体により形成されていることを特徴とするマイクロス
トリップ線路。
(1) A microstrip line consisting of a substrate conductor and a strip conductor provided between the substrate conductor and a dielectric, characterized in that the strip conductor is formed of a composite oxide superconductor. microstrip line.
(2)上記基板導体も、複合酸化物超電導体であること
を特徴とする請求項1に記載のマイクロストリップ線路
(2) The microstrip line according to claim 1, wherein the substrate conductor is also a composite oxide superconductor.
(3)上記複合酸化物超電導体が、周期律表IIa族元素
から選択された少なくとも1種の元素α、周期律表III
a族元素から選択された少なくとも1種の元素βおよび
周期律表Ib、IIb、IIIb、IVa、VIIIa族元素から
選択された少なくとも1種の元素γを含有する酸化物で
あって、 一般式:(α_1_−_xβ_x)γ_yO_z(但し
、α、β、γは、上記定義の元素であり、xはα+βに
対するβの原子比で、0.1≦x≦0.9であり、yお
よびzは(α_1_−_xβ_x)を1とした場合に0
.4≦y≦3.0、1≦z≦5となる原子比である) で表される組成を有することを特徴とする請求項1また
は2に記載のマイクロストリップ線路。
(3) The composite oxide superconductor contains at least one element α selected from group IIa elements of the periodic table, III of the periodic table
An oxide containing at least one element β selected from group a elements and at least one element γ selected from group Ib, IIb, IIIb, IVa, and VIIIa elements of the periodic table, the general formula: (α_1_−_xβ_x) γ_yO_z (However, α, β, and γ are the elements defined above, x is the atomic ratio of β to α+β, and is 0.1≦x≦0.9, and y and z are ( 0 when α_1_−_xβ_x) is 1
.. The microstrip line according to claim 1 or 2, having an atomic ratio of 4≦y≦3.0 and 1≦z≦5.
(4)上記複合酸化物超電導体が、ペロブスカイト型酸
化物であることを特徴とする請求項3に記載のマイクロ
ストリップ線路。
(4) The microstrip line according to claim 3, wherein the composite oxide superconductor is a perovskite type oxide.
(5)上記複合酸化物超電導体が、Ba、YおよびAl
、Fe、Co、Ni、Zn、Cu、Ag、Tiによって
構成される群から選択される少なくとも1種の元素を含
むことを特徴とする請求項4に記載のマイクロストリッ
プ線路。
(5) The composite oxide superconductor contains Ba, Y and Al.
5. The microstrip line according to claim 4, further comprising at least one element selected from the group consisting of , Fe, Co, Ni, Zn, Cu, Ag, and Ti.
(6)上記複合酸化物超電導体が、Ba、LaおよびA
l、Fe,Co、Ni、Zn、Cu、Ag、Tiによっ
て構成される群から選択される少なくとも1種の元素を
含むことを特徴とする請求項4に記載のマイクロストリ
ップ線路。
(6) The composite oxide superconductor contains Ba, La and A
5. The microstrip line according to claim 4, wherein the microstrip line contains at least one element selected from the group consisting of L, Fe, Co, Ni, Zn, Cu, Ag, and Ti.
(7)上記複合酸化物超電導体が、Sr、LaおよびA
l、Fe、Co、Ni、Zn、Cu、Ag、Tiによっ
て構成される群から選択される少なくとも1種の元素を
含むことを特徴とする請求項4に記載のマイクロストリ
ップ線路。
(7) The composite oxide superconductor contains Sr, La and A.
5. The microstrip line according to claim 4, wherein the microstrip line contains at least one element selected from the group consisting of L, Fe, Co, Ni, Zn, Cu, Ag, and Ti.
(8)上記複合酸化物超電導体が、Ba、HoおよびA
l、Fe、Co、Ni、Zn、Cu、Ag、Tiによっ
て構成される群から選択される少なくとも1種の元素を
含むことを特徴とする請求項4に記載のマイクロストリ
ップ線路。
(8) The composite oxide superconductor contains Ba, Ho and A
5. The microstrip line according to claim 4, wherein the microstrip line contains at least one element selected from the group consisting of L, Fe, Co, Ni, Zn, Cu, Ag, and Ti.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0414302A (en) * 1990-05-08 1992-01-20 Res Dev Corp Of Japan Manufacture of superconducting microstrip line
JPH05251904A (en) * 1991-04-19 1993-09-28 Space Syst Loral Inc Small-sized dual-mode planar filter

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