JPH0529154A - 超伝導可変インダクタ - Google Patents
超伝導可変インダクタInfo
- Publication number
- JPH0529154A JPH0529154A JP3177988A JP17798891A JPH0529154A JP H0529154 A JPH0529154 A JP H0529154A JP 3177988 A JP3177988 A JP 3177988A JP 17798891 A JP17798891 A JP 17798891A JP H0529154 A JPH0529154 A JP H0529154A
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- Japan
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- superconductor
- inductor
- bias current
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】小型薄膜化が可能で、しかも高周波信号に対し
ても損失の少ない、インダクタンス可変のインダクタを
実現することを目的とする。 【構成】基板（９）上に薄膜で形成した超伝導体ループ
（６）と、同じく薄膜で形成される超伝導体コア（７）
をループ（６）の中にループ（６）と接触しないよう設
置させた構造をもつインダクタ部の、上記ループ（６）
の一方端、他方端（８，８）をそれぞれ第１、第２のハ
イパスフィルタ（３，３）を介して入力端子（１）、出
力端子（２）に接続し、かつ、ループ（６）の上記一方
端、他方端（８，８）にバイアス電流端子（５，５）を
接続してループ（６）にバイアス電流（１０）を電流値
可変に供給する構成とする。
ても損失の少ない、インダクタンス可変のインダクタを
実現することを目的とする。 【構成】基板（９）上に薄膜で形成した超伝導体ループ
（６）と、同じく薄膜で形成される超伝導体コア（７）
をループ（６）の中にループ（６）と接触しないよう設
置させた構造をもつインダクタ部の、上記ループ（６）
の一方端、他方端（８，８）をそれぞれ第１、第２のハ
イパスフィルタ（３，３）を介して入力端子（１）、出
力端子（２）に接続し、かつ、ループ（６）の上記一方
端、他方端（８，８）にバイアス電流端子（５，５）を
接続してループ（６）にバイアス電流（１０）を電流値
可変に供給する構成とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超伝導体を用いたイン
ダクタンス可変なインダクタに関するものである。
ダクタンス可変なインダクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、可変インダクタとしては、図５に
示すような可飽和インダクタが使用されてきた（横井与
次郎、“リニアＩＣ実用回路マニュアル”、１９７６
年、ラジオ技術社）。これはフェライトコアに磁場をか
けると磁気飽和により透磁率が減少し、インダクタンス
が小さくなることを利用している。しかしフェライトな
ど磁性体では高周波領域で渦電流損失などにより、透磁
率の減少および損失の増大が生じるため、上記可変イン
ダクタは高周波で使用できないという問題点があった。
また、上記可変インダクタは、図５に見られるように立
体的な構造が必要なため、スペースをとるという問題点
があった。特にＩＣ回路では、部品の小型化、薄膜化が
要求されるため、上記のようなインダクタは作製の困難
さ、スペースの大きさなどの点でＩＣ化は不可能とされ
ている。現在ＩＣ回路では、コンデンサと能動素子のみ
でインダクタの機能を持たせたシミュレーテッドインダ
クタが高周波動作可能な可変インダクタとして使用され
ている。シミュレーテッドインダクタはトランジスタ、
抵抗、コンデンサなど薄膜部品から構成されるため、Ｉ
Ｃ化が可能であるが、多くの部品を必要とするため、ス
ペースをとるという問題点があった。
示すような可飽和インダクタが使用されてきた（横井与
次郎、“リニアＩＣ実用回路マニュアル”、１９７６
年、ラジオ技術社）。これはフェライトコアに磁場をか
けると磁気飽和により透磁率が減少し、インダクタンス
が小さくなることを利用している。しかしフェライトな
ど磁性体では高周波領域で渦電流損失などにより、透磁
率の減少および損失の増大が生じるため、上記可変イン
ダクタは高周波で使用できないという問題点があった。
また、上記可変インダクタは、図５に見られるように立
体的な構造が必要なため、スペースをとるという問題点
があった。特にＩＣ回路では、部品の小型化、薄膜化が
要求されるため、上記のようなインダクタは作製の困難
さ、スペースの大きさなどの点でＩＣ化は不可能とされ
ている。現在ＩＣ回路では、コンデンサと能動素子のみ
でインダクタの機能を持たせたシミュレーテッドインダ
クタが高周波動作可能な可変インダクタとして使用され
ている。シミュレーテッドインダクタはトランジスタ、
抵抗、コンデンサなど薄膜部品から構成されるため、Ｉ
Ｃ化が可能であるが、多くの部品を必要とするため、ス
ペースをとるという問題点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
技術では、高周波動作および小型薄膜化が可能な可変イ
ンダクタを実現することができなかった。したがって、
本発明の目的は、従来のインダクタンス可変デバイスに
おいて高周波動作、小型薄膜化が不可能であった点を解
決した、高周波小型薄膜可変インダクタを提供すること
にある。
技術では、高周波動作および小型薄膜化が可能な可変イ
ンダクタを実現することができなかった。したがって、
本発明の目的は、従来のインダクタンス可変デバイスに
おいて高周波動作、小型薄膜化が不可能であった点を解
決した、高周波小型薄膜可変インダクタを提供すること
にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、入力端子と、出力端子と、第１
のハイパスフィルタと、第２のハイパスフィルタと、超
伝導体ループの中に超伝導体コアを上記ループと接触し
ないように設置させた構造を持つインダクタ部と、上記
ループにバイアス電流を電流値可変に供給するバイアス
電流端子とを有し、上記ループの一方端が第１のハイパ
スフィルタを介して入力端子に接続され他方端が第２の
ハイパスフィルタを介して出力端子に接続されており、
かつ、上記ループの一方端と他方端に上記バイアス電流
端子が接続されている構成の超伝導可変インダクタとす
る。
め、本発明においては、入力端子と、出力端子と、第１
のハイパスフィルタと、第２のハイパスフィルタと、超
伝導体ループの中に超伝導体コアを上記ループと接触し
ないように設置させた構造を持つインダクタ部と、上記
ループにバイアス電流を電流値可変に供給するバイアス
電流端子とを有し、上記ループの一方端が第１のハイパ
スフィルタを介して入力端子に接続され他方端が第２の
ハイパスフィルタを介して出力端子に接続されており、
かつ、上記ループの一方端と他方端に上記バイアス電流
端子が接続されている構成の超伝導可変インダクタとす
る。
【０００５】
【作用】超伝導体ループにバイアス電流を流すことによ
り超伝導体コアにバイアス磁場が発生する。バイアス電
流の電流値を変えることでバイアス磁場の強さが変化
し、超伝導体コアの帯磁率が増減し、これにより、超伝
導体ループのインダクタンスが変化する。超伝導体は高
周波においても損失が小さいので、インダクタの高周波
動作が可能となる。バイアス電流がインダクタ部のみに
流れるようにするため、ハイパスフィルタをそれぞれ介
して入力端子、出力端子に接続される。なお、バイアス
電流の変化による超伝導体ループのインダクタンスの変
化については、具体的な数値例を挙げて実施例の説明中
に詳細に述べる。
り超伝導体コアにバイアス磁場が発生する。バイアス電
流の電流値を変えることでバイアス磁場の強さが変化
し、超伝導体コアの帯磁率が増減し、これにより、超伝
導体ループのインダクタンスが変化する。超伝導体は高
周波においても損失が小さいので、インダクタの高周波
動作が可能となる。バイアス電流がインダクタ部のみに
流れるようにするため、ハイパスフィルタをそれぞれ介
して入力端子、出力端子に接続される。なお、バイアス
電流の変化による超伝導体ループのインダクタンスの変
化については、具体的な数値例を挙げて実施例の説明中
に詳細に述べる。
【０００６】
【実施例】図１（ａ）は本発明による可変インダクタの
実施例を示す回路図である。入力端子１、出力端子２、
二つのハイパスフィルタ３、インダクタ部４、バイアス
電流端子５から構成され、第１のハイパスフィルタは入
力端子とインダクタ部との間に接続され、第２のハイパ
スフィルタは出力端子とインダクタ部との間に接続さ
れ、インダクタ部の両端にはバイアス電流端子が接続さ
れている。図１（ｂ）はインダクタ部の詳細を示す斜視
図である。超伝導体ループ６の中に超伝導体コア７が、
超伝導体ループに接触しないように設置された構造を有
している。
実施例を示す回路図である。入力端子１、出力端子２、
二つのハイパスフィルタ３、インダクタ部４、バイアス
電流端子５から構成され、第１のハイパスフィルタは入
力端子とインダクタ部との間に接続され、第２のハイパ
スフィルタは出力端子とインダクタ部との間に接続さ
れ、インダクタ部の両端にはバイアス電流端子が接続さ
れている。図１（ｂ）はインダクタ部の詳細を示す斜視
図である。超伝導体ループ６の中に超伝導体コア７が、
超伝導体ループに接触しないように設置された構造を有
している。
【０００７】以下に本発明の可変インダクタの動作原理
を説明する。図２に超伝導体の磁化曲線を示す。縦軸は
磁化Ｍ、横軸は磁場Ｈである。但し超伝導体は下部臨界
磁場ＨC1と上部臨界磁場ＨC2を持つ第２種超伝導体とす
る。図１（ｂ）に示すような薄膜状超伝導体コアでは、
反磁場のため見かけ上の下部臨界磁場Ｈ0 C1はＨC1より
小さな値となる。帯磁率ｘはこの曲線の傾き（ｄＭ／ｄ
Ｈ）で表され、その磁場依存性は図３のようになる。図
１（ｂ）に示されるようなインダクタのインダクタンス
Ｌは
を説明する。図２に超伝導体の磁化曲線を示す。縦軸は
磁化Ｍ、横軸は磁場Ｈである。但し超伝導体は下部臨界
磁場ＨC1と上部臨界磁場ＨC2を持つ第２種超伝導体とす
る。図１（ｂ）に示すような薄膜状超伝導体コアでは、
反磁場のため見かけ上の下部臨界磁場Ｈ0 C1はＨC1より
小さな値となる。帯磁率ｘはこの曲線の傾き（ｄＭ／ｄ
Ｈ）で表され、その磁場依存性は図３のようになる。図
１（ｂ）に示されるようなインダクタのインダクタンス
Ｌは
【０００８】
【数１】
【０００９】で表される。ここでＬ0は超伝導体コアが
ない場合のインダクタンス、ηは超伝導体コアの充填
率、χは超伝導体コアの帯磁率である。χの磁場依存性
が図３のようになるため、インダクタンスＬの磁場依存
性は（１）式に従い図４のようになる。超伝導体コアに
印加するバイアス磁場Ｈbiasを増減させると動作点Ｐが
移動し、インダクタンスＬを連続的に変化させることが
できる。超伝導体は高周波においても損失が小さいため
インダクタの高周波動作を可能とする。本発明では、バ
イアス磁場印加法として、超伝導体ループにバイアス電
流を流すことにより発生する磁場を利用する。図１
（ｂ）において超伝導体ループにバイアス電流１０を流
すとバイアス磁場１１が超伝導体コアに印加される。こ
のような印加法にすることにより、別途磁場発生源を設
けるのに比較し、部品点数を減らすことができ、より小
型化を図ることが可能となる。なお、図１（ａ）に示す
ように、バイアス電流がインダクタ部のみに流れるよう
にするため、これらの両端にはハイパスフィルタを二つ
直列にいれる必要がある。以上、本発明による超伝導可
変インダクタでは、超伝導体ループに流したバイアス電
流によって発生するバイアス磁場により、超伝導体コア
の帯磁率を増減させ、高周波でのインダクタンス変化を
可能とさせている。
ない場合のインダクタンス、ηは超伝導体コアの充填
率、χは超伝導体コアの帯磁率である。χの磁場依存性
が図３のようになるため、インダクタンスＬの磁場依存
性は（１）式に従い図４のようになる。超伝導体コアに
印加するバイアス磁場Ｈbiasを増減させると動作点Ｐが
移動し、インダクタンスＬを連続的に変化させることが
できる。超伝導体は高周波においても損失が小さいため
インダクタの高周波動作を可能とする。本発明では、バ
イアス磁場印加法として、超伝導体ループにバイアス電
流を流すことにより発生する磁場を利用する。図１
（ｂ）において超伝導体ループにバイアス電流１０を流
すとバイアス磁場１１が超伝導体コアに印加される。こ
のような印加法にすることにより、別途磁場発生源を設
けるのに比較し、部品点数を減らすことができ、より小
型化を図ることが可能となる。なお、図１（ａ）に示す
ように、バイアス電流がインダクタ部のみに流れるよう
にするため、これらの両端にはハイパスフィルタを二つ
直列にいれる必要がある。以上、本発明による超伝導可
変インダクタでは、超伝導体ループに流したバイアス電
流によって発生するバイアス磁場により、超伝導体コア
の帯磁率を増減させ、高周波でのインダクタンス変化を
可能とさせている。
【００１０】以下に具体例を示す。基板として酸化マグ
ネシウム（ＭｇＯ）、超伝導体として超伝導転移温度９
０ケルビン、下部臨界磁場（ＨC1）１００エルステッド
を有するイットリウム系酸化物超伝導薄膜（ＹＢａＣｕ
Ｏ）を使用し、液体窒素温度（７７ケルビン）にて測定
した。ループとコアは微細加工技術により同一超伝導薄
膜から形成した。Ｌ0＝２０ナノヘンリ、η＝０．８、
バイアス電流とバイアス磁場の比例係数は１エルステッ
ド／ミリアンペアであった。反磁場の影響により見かけ
上の下部臨界磁場Ｈ0 C1は１エルステッドとなった。バ
イアス電流５ミリアンペア（バイアス磁場５エルステッ
ド）でインダクタンスＬは４０ナノヘンリ、バイアス電
流１０ミリアンペア（バイアス磁場１０エルステッド）
でインダクタンスＬは３０ナノヘンリとなった。
ネシウム（ＭｇＯ）、超伝導体として超伝導転移温度９
０ケルビン、下部臨界磁場（ＨC1）１００エルステッド
を有するイットリウム系酸化物超伝導薄膜（ＹＢａＣｕ
Ｏ）を使用し、液体窒素温度（７７ケルビン）にて測定
した。ループとコアは微細加工技術により同一超伝導薄
膜から形成した。Ｌ0＝２０ナノヘンリ、η＝０．８、
バイアス電流とバイアス磁場の比例係数は１エルステッ
ド／ミリアンペアであった。反磁場の影響により見かけ
上の下部臨界磁場Ｈ0 C1は１エルステッドとなった。バ
イアス電流５ミリアンペア（バイアス磁場５エルステッ
ド）でインダクタンスＬは４０ナノヘンリ、バイアス電
流１０ミリアンペア（バイアス磁場１０エルステッド）
でインダクタンスＬは３０ナノヘンリとなった。
【００１１】以上、超伝導体ループに流すバイアス電流
によってインダクタンスが大きく変化し、可変インダク
タの動作が確認された。なお、本実施例ではループを超
伝導体で形成したが、銅などの導体でもインダクタンス
可変動作は可能である。しかし、インダクタのＱは角振
動数ω、ループの抵抗Ｒとして
によってインダクタンスが大きく変化し、可変インダク
タの動作が確認された。なお、本実施例ではループを超
伝導体で形成したが、銅などの導体でもインダクタンス
可変動作は可能である。しかし、インダクタのＱは角振
動数ω、ループの抵抗Ｒとして
【００１２】
【数２】
【００１３】で表され、抵抗がほとんど零である超伝導
体を用いることにより高Ｑ化が図れることから、ループ
として超伝導体を使用することが有利である。また、上
記の例のようにループとコアの構成材料として同一伝導
薄膜を用いれば、微細加工技術を使ってこれらを同一工
程で形成できるため、ループも超伝導体とすることが作
製上でも有利といえる。なお本実施例の超伝導可変イン
ダクタは図１（ｂ）に見られるように薄膜による作製が
容易であり、また部品の小型化が実現される。
体を用いることにより高Ｑ化が図れることから、ループ
として超伝導体を使用することが有利である。また、上
記の例のようにループとコアの構成材料として同一伝導
薄膜を用いれば、微細加工技術を使ってこれらを同一工
程で形成できるため、ループも超伝導体とすることが作
製上でも有利といえる。なお本実施例の超伝導可変イン
ダクタは図１（ｂ）に見られるように薄膜による作製が
容易であり、また部品の小型化が実現される。
【００１４】なお、上記実施例ではイットリウム系酸化
物超伝導体（Ｙ−Ｂａ−ＣｕＯ）を用いるとして説明し
たが、その他の超伝導体も利用できることは明らかであ
り、同様の効果を生じさせることができる。
物超伝導体（Ｙ−Ｂａ−ＣｕＯ）を用いるとして説明し
たが、その他の超伝導体も利用できることは明らかであ
り、同様の効果を生じさせることができる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による可変
インダクタは、高周波で損失の少ない超伝導体をコアと
して使用していること、薄膜化が容易であり、部品点数
も少なくて済むことなどの理由から、高周波動作可能な
小型薄膜可変インダクタであるという利点がある。
インダクタは、高周波で損失の少ない超伝導体をコアと
して使用していること、薄膜化が容易であり、部品点数
も少なくて済むことなどの理由から、高周波動作可能な
小型薄膜可変インダクタであるという利点がある。
【図１】本発明の超伝導可変インダクタの（ａ）回路図
と、（ｂ）インダクタ部の斜視図。
と、（ｂ）インダクタ部の斜視図。
【図２】超伝導体コアの磁化曲線を示す図。
【図３】超伝導体コアの帯磁率の磁場依存性を示す図。
【図４】本発明による超伝導可変インダクタのバイアス
磁場対インダクタンス特性の一例を示す図。
磁場対インダクタンス特性の一例を示す図。
【図５】従来の可飽和インダクタの構成を示す図。
１…入力端子 ２…出力端子 ３…ハイパスフィルタ ４…インダクタ部 ５…バイアス電流端子 ６…超伝導体ループ ７…超伝導体コア ８…電極 ９…基板 １０…バイアス電流 １１…バイアス磁場
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】入力端子と、出力端子と、第１のハイパス
フィルタと、第２のハイパスフィルタと、超伝導体ルー
プの中に超伝導体コアを上記ループと接触しないように
設置させた構造を持つインダクタ部と、上記ループにバ
イアス電流を電流値可変に供給するバイアス電流端子と
を有し、上記ループの一方端が第１のハイパスフィルタ
を介して入力端子に接続され他方端が第２のハイパスフ
ィルタを介して出力端子に接続されており、かつ、上記
ループの一方端と他方端に上記バイアス電流端子が接続
されていることを特徴とする超伝導可変インダクタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3177988A JPH0529154A (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 超伝導可変インダクタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3177988A JPH0529154A (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 超伝導可変インダクタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0529154A true JPH0529154A (ja) | 1993-02-05 |
Family
ID=16040578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3177988A Pending JPH0529154A (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 超伝導可変インダクタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0529154A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3123037A1 (de) * | 1980-06-10 | 1982-03-18 | Mitsui Toatsu Chemicals, Inc., Tokyo | "verfahren zur herstellung vom acrylamid" |
| US5618777A (en) * | 1993-05-28 | 1997-04-08 | Superconductor Technologies, Inc. | High temperature superconductor lumped elements and circuit therefrom |
| US6895262B2 (en) | 1993-05-28 | 2005-05-17 | Superconductor Technologies, Inc. | High temperature superconducting spiral snake structures and methods for high Q, reduced intermodulation structures |
| JP2008527732A (ja) * | 2005-01-17 | 2008-07-24 | セントレ ナショナル デ ラ レチャーチェ シャーティフィック | 積み重ねられた薄層状の超伝導素子を可変インダクタンスとして使用する方法，同素子を含んだデバイス及び同素子のコントロール方法 |
-
1991
- 1991-07-18 JP JP3177988A patent/JPH0529154A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3123037A1 (de) * | 1980-06-10 | 1982-03-18 | Mitsui Toatsu Chemicals, Inc., Tokyo | "verfahren zur herstellung vom acrylamid" |
| US5618777A (en) * | 1993-05-28 | 1997-04-08 | Superconductor Technologies, Inc. | High temperature superconductor lumped elements and circuit therefrom |
| US6895262B2 (en) | 1993-05-28 | 2005-05-17 | Superconductor Technologies, Inc. | High temperature superconducting spiral snake structures and methods for high Q, reduced intermodulation structures |
| JP2008527732A (ja) * | 2005-01-17 | 2008-07-24 | セントレ ナショナル デ ラ レチャーチェ シャーティフィック | 積み重ねられた薄層状の超伝導素子を可変インダクタンスとして使用する方法，同素子を含んだデバイス及び同素子のコントロール方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |