JPH053411A - ジヨセフソン・ミキサ - Google Patents
ジヨセフソン・ミキサInfo
- Publication number
- JPH053411A JPH053411A JP15330791A JP15330791A JPH053411A JP H053411 A JPH053411 A JP H053411A JP 15330791 A JP15330791 A JP 15330791A JP 15330791 A JP15330791 A JP 15330791A JP H053411 A JPH053411 A JP H053411A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mixer
- josephson
- signal
- bar
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高周波信号の広い周波数範囲に対して効率よ
く中間周波信号を取り出せるようチューニングを可能に
したジョセフソン・ミキサを提供する。 【構成】 ジョセフソン接合部の両側電極をマイクロス
トリップ導波路に構成し,一方の電極を高周波信号+局
部発振信号の給電端子とし,他方の電極側にショートバ
ーを配置すると,ショートバーは固定端として高周波信
号及び局部発振信号に作用するので,ショートバーと電
極との接触位置では電極の振幅がゼロ,磁場(及び電
流)の振幅が最大となるような反射がおきる。その結
果,ショートバーと電極との接触位置から測って高周波
信号波長の1/2の整数倍のところで高周波信号及び局
部発振信号の電流振幅が最大になる。従って,ショート
バーと電極との接触位置を摺動移動可能に構成して,高
周波信号の波長に応じて電流振幅がジョセフソン接合部
で最大になるようチューニングすることで,広い周波数
範囲にわたって使用できるジョセフソン・ミキサとする
ことができる。
く中間周波信号を取り出せるようチューニングを可能に
したジョセフソン・ミキサを提供する。 【構成】 ジョセフソン接合部の両側電極をマイクロス
トリップ導波路に構成し,一方の電極を高周波信号+局
部発振信号の給電端子とし,他方の電極側にショートバ
ーを配置すると,ショートバーは固定端として高周波信
号及び局部発振信号に作用するので,ショートバーと電
極との接触位置では電極の振幅がゼロ,磁場(及び電
流)の振幅が最大となるような反射がおきる。その結
果,ショートバーと電極との接触位置から測って高周波
信号波長の1/2の整数倍のところで高周波信号及び局
部発振信号の電流振幅が最大になる。従って,ショート
バーと電極との接触位置を摺動移動可能に構成して,高
周波信号の波長に応じて電流振幅がジョセフソン接合部
で最大になるようチューニングすることで,広い周波数
範囲にわたって使用できるジョセフソン・ミキサとする
ことができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,超電導体によるジョセ
フソン接合を用いたジョセフソン・ミキサに関し,詳し
くは高周波信号の広い周波数範囲に対して効率よく中間
周波信号を取出せるようチューニングを可能にしたジョ
セフソン・ミキサに関する。
フソン接合を用いたジョセフソン・ミキサに関し,詳し
くは高周波信号の広い周波数範囲に対して効率よく中間
周波信号を取出せるようチューニングを可能にしたジョ
セフソン・ミキサに関する。
【0002】
【従来の技術】マイクロ波から遠赤外線域の電磁波に対
して高感度を有する高周波用ミキサとして,酸化物超電
導体を用いたジョセフソン・ミキサが知られている。こ
のジョセフソン・ミキサは,図4に示すように基板1上
に,高周波(以下RFと符号標記する)信号及び局部発
振(以下Loと符号標記する)信号が導入されるRF入
力部(S1 ,C3 ),RF信号とLo信号とを混合・検
波するジョセフソン素子(JJ),ジョセフソン素子に
バイアス電流を供給するバイアス電流導入部(L 1 ),
中間周波(以下IFと符号標記する)信号を出力するI
F信号出力部(R,S2 ,S3 )から構成されている。
(例えば,特願平3−82495号参照)ジョセフソン
・ミキサにおいてRF信号とLo信号とを効率よくジョ
セフソン接合部JJに供給することが重要で,この一手
段としてジョセフソン接合部の両側電極をマイクロスト
リップ導波路に構成し,一方の電極A側をRF信号+L
o信号の給電端子とし,他方の電極B側の端部dからジ
ョセフソン接合部までの長さ(k)がRF信号波長
(λ)の1/4になるようにして,さらに電極B側の端
部dを開放端とすることで,ジョセフソン接合部におけ
るRF信号及びLo信号の電流振幅が最大になるように
している。
して高感度を有する高周波用ミキサとして,酸化物超電
導体を用いたジョセフソン・ミキサが知られている。こ
のジョセフソン・ミキサは,図4に示すように基板1上
に,高周波(以下RFと符号標記する)信号及び局部発
振(以下Loと符号標記する)信号が導入されるRF入
力部(S1 ,C3 ),RF信号とLo信号とを混合・検
波するジョセフソン素子(JJ),ジョセフソン素子に
バイアス電流を供給するバイアス電流導入部(L 1 ),
中間周波(以下IFと符号標記する)信号を出力するI
F信号出力部(R,S2 ,S3 )から構成されている。
(例えば,特願平3−82495号参照)ジョセフソン
・ミキサにおいてRF信号とLo信号とを効率よくジョ
セフソン接合部JJに供給することが重要で,この一手
段としてジョセフソン接合部の両側電極をマイクロスト
リップ導波路に構成し,一方の電極A側をRF信号+L
o信号の給電端子とし,他方の電極B側の端部dからジ
ョセフソン接合部までの長さ(k)がRF信号波長
(λ)の1/4になるようにして,さらに電極B側の端
部dを開放端とすることで,ジョセフソン接合部におけ
るRF信号及びLo信号の電流振幅が最大になるように
している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来技術
によるジョセフソン・ミキサは,電極B側の開放端dで
反射されたRF信号及びLo信号の電流振幅が,開放端
dからλ/4のところ(ジョセフソン接合部)で最大に
なることを利用している。従って,RF信号波長に依存
してジョセフソン接合部における電流振幅が変化するた
め,検波されたIF信号の振幅も波長に依存する。例え
ば,図5(a) に示すように12.5GHzのRF信号用に
設計されたジョセフソン・ミキサの,端部dからジョセ
フソン接合部JJまでの長さkに対し,25GHzのR
F信号では図5(d) に示すようにジョセフソン接合部J
Jにおける電流振幅は最小になる。従って,従来のジョ
セフソン・ミキサにおいては,1つのジョセフソン・ミ
キサによって広い周波数帯域に対応させることは不可能
であった。
によるジョセフソン・ミキサは,電極B側の開放端dで
反射されたRF信号及びLo信号の電流振幅が,開放端
dからλ/4のところ(ジョセフソン接合部)で最大に
なることを利用している。従って,RF信号波長に依存
してジョセフソン接合部における電流振幅が変化するた
め,検波されたIF信号の振幅も波長に依存する。例え
ば,図5(a) に示すように12.5GHzのRF信号用に
設計されたジョセフソン・ミキサの,端部dからジョセ
フソン接合部JJまでの長さkに対し,25GHzのR
F信号では図5(d) に示すようにジョセフソン接合部J
Jにおける電流振幅は最小になる。従って,従来のジョ
セフソン・ミキサにおいては,1つのジョセフソン・ミ
キサによって広い周波数帯域に対応させることは不可能
であった。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は,超電導体によるジョセフソン接合を用いた
ジョセフソン・ミキサにおいて,ジョセフソン接合部の
両側電極をマイクロストリップ導波路に構成すると共
に,前記電極の一方を高周波信号+局部発振信号の給電
端子とし,前記電極の他方に前記ジョセフソン接合部と
の距離を調節可能に摺動するショートバーを配置して,
該ショートバーからジョセフソン接合部までの距離が高
周波信号波長の1/2になるよう調整することを特徴と
するジョセフソン・ミキサとして構成される。
の本発明は,超電導体によるジョセフソン接合を用いた
ジョセフソン・ミキサにおいて,ジョセフソン接合部の
両側電極をマイクロストリップ導波路に構成すると共
に,前記電極の一方を高周波信号+局部発振信号の給電
端子とし,前記電極の他方に前記ジョセフソン接合部と
の距離を調節可能に摺動するショートバーを配置して,
該ショートバーからジョセフソン接合部までの距離が高
周波信号波長の1/2になるよう調整することを特徴と
するジョセフソン・ミキサとして構成される。
【0005】
【作用】本発明によれば,ジョセフソン接合部の両側電
極をマイクロストリップ導波路に構成し,一方の電極を
RF信号+Lo信号の給電端子として,他方の電極側に
ショートバーを配置すると,ショートバーは固定端とし
てRF信号及びLo信号に作用するので,ショートバー
と電極との接触位置では電場の振幅がゼロ,磁場(及び
電流)の振幅が最大になるような反射が起きる。その結
果,ショートバーと電極との接触位置から測ってRF信
号波長の1/2の整数倍のところでRF信号及びLo信
号の電流振幅が最大になる。従って,ショートバーと電
極との接触位置を摺動移動可能に構成して,RF信号の
波長に応じて電流振幅がジョセフソン接合部で最大にな
るよう調整(チューニング)することで,広い周波数帯
域にわたって使用できるジョセフソン・ミキサとするこ
とができる。
極をマイクロストリップ導波路に構成し,一方の電極を
RF信号+Lo信号の給電端子として,他方の電極側に
ショートバーを配置すると,ショートバーは固定端とし
てRF信号及びLo信号に作用するので,ショートバー
と電極との接触位置では電場の振幅がゼロ,磁場(及び
電流)の振幅が最大になるような反射が起きる。その結
果,ショートバーと電極との接触位置から測ってRF信
号波長の1/2の整数倍のところでRF信号及びLo信
号の電流振幅が最大になる。従って,ショートバーと電
極との接触位置を摺動移動可能に構成して,RF信号の
波長に応じて電流振幅がジョセフソン接合部で最大にな
るよう調整(チューニング)することで,広い周波数帯
域にわたって使用できるジョセフソン・ミキサとするこ
とができる。
【0006】
【実施例】次に本発明にもとづくジョセフソン・ミキサ
の実施例について説明し,本発明の理解に供する。図1
は実施例ジョセフソン・ミキサの構成を示すもので,同
図(a) は平面図,同図(b) は側面図である。また,図2
はショートバーの作用を示す説明図,図3は実施例ジョ
セフソン・ミキサの周波数特性を示すグラフである。
尚,各図に示す符号について,従来例と共通する部分に
は同一の符号を記している。図1において,フォトリソ
グラフィ法と燐酸によるウェットエッチングにより20
00Åの段差を形成した酸化マグネシウム(MgO)単
結晶の基板1の上に,反応性スパッタ法によりYBa2
Cu3 Oy超電導薄膜を形成し,さらに,この薄膜をウ
エットエッチングにより段差部分を含むようにマイクロ
ブリッジに加工している。このマイクロブリッジはジョ
セフソン接合部JJとして動作し,5GHz〜300G
Hzの電磁波に対し良好な応答を示す。基板1の裏面
は,低抵抗率の金属膜あるいは超電導膜による接地膜1
8が形成され,これを接地電位に接続する。前記ジョセ
フソン接合部JJの両側には電極A及びBが形成され,
RF信号及びLo信号を入力する信号入力リード部S1
と電極A,Bとでストリップライン型導波路を構成して
いる。この電極A,Bに直流バイアス電流を印加するた
め,導通路4,5を形成して,電極A側の導通路4には
RFチョークコイルL1 が薄膜形成により配され,RF
信号,IF信号が他の回路に漏れることを阻止してい
る。また,電極A及びBから導波路6,7を形成してI
F信号出力が引出される。導波路6にはインピーダンス
マッチング用の抵抗Rが薄膜形成により配され,特性イ
ンピーダンス50Ωの同軸ケーブルがドライブできるよ
うにしている。
の実施例について説明し,本発明の理解に供する。図1
は実施例ジョセフソン・ミキサの構成を示すもので,同
図(a) は平面図,同図(b) は側面図である。また,図2
はショートバーの作用を示す説明図,図3は実施例ジョ
セフソン・ミキサの周波数特性を示すグラフである。
尚,各図に示す符号について,従来例と共通する部分に
は同一の符号を記している。図1において,フォトリソ
グラフィ法と燐酸によるウェットエッチングにより20
00Åの段差を形成した酸化マグネシウム(MgO)単
結晶の基板1の上に,反応性スパッタ法によりYBa2
Cu3 Oy超電導薄膜を形成し,さらに,この薄膜をウ
エットエッチングにより段差部分を含むようにマイクロ
ブリッジに加工している。このマイクロブリッジはジョ
セフソン接合部JJとして動作し,5GHz〜300G
Hzの電磁波に対し良好な応答を示す。基板1の裏面
は,低抵抗率の金属膜あるいは超電導膜による接地膜1
8が形成され,これを接地電位に接続する。前記ジョセ
フソン接合部JJの両側には電極A及びBが形成され,
RF信号及びLo信号を入力する信号入力リード部S1
と電極A,Bとでストリップライン型導波路を構成して
いる。この電極A,Bに直流バイアス電流を印加するた
め,導通路4,5を形成して,電極A側の導通路4には
RFチョークコイルL1 が薄膜形成により配され,RF
信号,IF信号が他の回路に漏れることを阻止してい
る。また,電極A及びBから導波路6,7を形成してI
F信号出力が引出される。導波路6にはインピーダンス
マッチング用の抵抗Rが薄膜形成により配され,特性イ
ンピーダンス50Ωの同軸ケーブルがドライブできるよ
うにしている。
【0007】上記のように基板1上にモノリシック構造
に形成されたジョセフソン・ミキサの電極B側の開放端
d寄りには図2に示すように,ショートバー12が構成
されており,このショートバー12はマイクロストリッ
プ導波路の方向に摺動可能として,ショートバー12の
接点12aと電極Bとの接触位置を調整できる。ショー
トバー12は導電性材料で構成し,縦寸法W4 は, W4 >扱う波長の最大値/4 の条件を満すように形成され,このショートバー12の
位置を移動させることによりマイクロストリップ導波路
のインピーダンスは大きく変化する。上記ショートバー
12を備えたジョセフソン・ミキサは,例えば厚さt=
0.5mmのMgO基板1の上にジョセフソン素子を形成し
た場合,ジョセフソン素子の両側を特性インピーダンス
50Ωのマイクロストリップ導波路とするために,その
幅W1 =0.6mmとなる。また,このときの電磁波の波長
はマイクロストリップ上では真空中の約0.4倍になるた
め,ジョセフソン接合部JJとショートバー12の接点
12aとの距離1=λ/4を0.6〜2.4mmの範囲で摺動
させると,12GHz〜50GHzの周波数範囲に対応
させることができる。このようにショートバー12を上
記の範囲で摺動させたときの周波数特性は,図3に示す
ように広い帯域の周波数に対応できるので,扱う周波数
によりショートバー12を摺動させてチューニングを行
い,特定の周波数に対しピークを有する高周波ミキサと
することができる。尚,図3に示すグラフ(3)は従来
型のジョセフソン・ミキサで,25GHzに単一のミキ
サ特性を有するものの例である。前記ショートバー12
は前述のように幅W3 をストリップライン幅W1 より十
分大きく,幅W4 を扱う波長の最大値の1/4(上記周
波数帯域の場合2.4mm)以上にしておけば,接地電位あ
るいは非接地にかかわらずRF信号とLo信号の大部分
はショートバー12の位置で反射される。但し,図3の
(2)のグラフに示すように非接地とした場合は,IF
出力信号の検波電圧は図3の(1)のグラフに示す接地
電位にした場合より若干落ちることになる。尚,本実施
例においては酸化物超電導体によるジョセフソン・ミキ
サについて説明したが,Nb,Pb等の金属系超電導
体,あるいはNb3 Sn,NbN等の化合物超伝導体に
よるジョセフソン・ミキサについても同等の効果が得ら
れることは言うまでもない。
に形成されたジョセフソン・ミキサの電極B側の開放端
d寄りには図2に示すように,ショートバー12が構成
されており,このショートバー12はマイクロストリッ
プ導波路の方向に摺動可能として,ショートバー12の
接点12aと電極Bとの接触位置を調整できる。ショー
トバー12は導電性材料で構成し,縦寸法W4 は, W4 >扱う波長の最大値/4 の条件を満すように形成され,このショートバー12の
位置を移動させることによりマイクロストリップ導波路
のインピーダンスは大きく変化する。上記ショートバー
12を備えたジョセフソン・ミキサは,例えば厚さt=
0.5mmのMgO基板1の上にジョセフソン素子を形成し
た場合,ジョセフソン素子の両側を特性インピーダンス
50Ωのマイクロストリップ導波路とするために,その
幅W1 =0.6mmとなる。また,このときの電磁波の波長
はマイクロストリップ上では真空中の約0.4倍になるた
め,ジョセフソン接合部JJとショートバー12の接点
12aとの距離1=λ/4を0.6〜2.4mmの範囲で摺動
させると,12GHz〜50GHzの周波数範囲に対応
させることができる。このようにショートバー12を上
記の範囲で摺動させたときの周波数特性は,図3に示す
ように広い帯域の周波数に対応できるので,扱う周波数
によりショートバー12を摺動させてチューニングを行
い,特定の周波数に対しピークを有する高周波ミキサと
することができる。尚,図3に示すグラフ(3)は従来
型のジョセフソン・ミキサで,25GHzに単一のミキ
サ特性を有するものの例である。前記ショートバー12
は前述のように幅W3 をストリップライン幅W1 より十
分大きく,幅W4 を扱う波長の最大値の1/4(上記周
波数帯域の場合2.4mm)以上にしておけば,接地電位あ
るいは非接地にかかわらずRF信号とLo信号の大部分
はショートバー12の位置で反射される。但し,図3の
(2)のグラフに示すように非接地とした場合は,IF
出力信号の検波電圧は図3の(1)のグラフに示す接地
電位にした場合より若干落ちることになる。尚,本実施
例においては酸化物超電導体によるジョセフソン・ミキ
サについて説明したが,Nb,Pb等の金属系超電導
体,あるいはNb3 Sn,NbN等の化合物超伝導体に
よるジョセフソン・ミキサについても同等の効果が得ら
れることは言うまでもない。
【0008】
【発明の効果】以上の説明のように本発明は構成されて
いるので,ショートバーの位置を調整することにより,
1つのジョセフソン・ミキサにより広い帯域にわたる周
波数に対応して効率よくIF信号出力を取出せるチュー
ナブル・ジョセフソン・ミキサを実現することができ
る。近来,衛星通信をはじめとする高周波領域における
電磁波の利用が益々盛んになる現実をみても,本発明の
ジョセフソン・ミキサはそれらの要求に応えること多大
なものがある。
いるので,ショートバーの位置を調整することにより,
1つのジョセフソン・ミキサにより広い帯域にわたる周
波数に対応して効率よくIF信号出力を取出せるチュー
ナブル・ジョセフソン・ミキサを実現することができ
る。近来,衛星通信をはじめとする高周波領域における
電磁波の利用が益々盛んになる現実をみても,本発明の
ジョセフソン・ミキサはそれらの要求に応えること多大
なものがある。
【図1】 本発明に係る実施例ジョセフソン・ミキサの
構成図。
構成図。
【図2】 ショートバーの作用を説明する説明図。
【図3】 実施例ジョセフソン・ミキサの周波数特性グ
ラフ。
ラフ。
【図4】 従来例ジョセフソン・ミキサの構成図。
【図5】 従来例ジョセフソン・ミキサの波長対応を示
す説明図。
す説明図。
A,B…電極
JJ…ジョセフソン接合部
12…ショートバー
Claims (3)
- 【請求項1】 超電導体によるジョセフソン接合を用い
たジョセフソン・ミキサにおいて,ジョセフソン接合部
の両側電極をマイクロストリップ導波路に構成すると共
に,前記電極の一方を高周波信号+局部発振信号の給電
端子とし,前記電極の他方に前記ジョセフソン接合部と
の距離を調節可能に摺動するショートバーを配置して,
該ショートバーからジョセフソン接合部までの距離が高
周波信号波長の1/2になるよう調整することを特徴と
するジョセフソン・ミキサ。 - 【請求項2】 上記ショートバーを接地電位にした請求
項1記載のジョセフソン・ミキサ。 - 【請求項3】 上記ショートバーを非接地にした請求項
1記載のジョセフソン・ミキサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15330791A JPH053411A (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | ジヨセフソン・ミキサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15330791A JPH053411A (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | ジヨセフソン・ミキサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH053411A true JPH053411A (ja) | 1993-01-08 |
Family
ID=15559624
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15330791A Pending JPH053411A (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | ジヨセフソン・ミキサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH053411A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5539507A (en) * | 1992-12-22 | 1996-07-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus having transfer material bearing member |
JP2008199268A (ja) * | 2007-02-13 | 2008-08-28 | Sanyo Electric Co Ltd | Fm受信機 |
-
1991
- 1991-06-25 JP JP15330791A patent/JPH053411A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5539507A (en) * | 1992-12-22 | 1996-07-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus having transfer material bearing member |
JP2008199268A (ja) * | 2007-02-13 | 2008-08-28 | Sanyo Electric Co Ltd | Fm受信機 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mariani et al. | Slot line characteristics | |
US7069064B2 (en) | Tunable ferroelectric resonator arrangement | |
Pozar et al. | Increasing the bandwidth of a microstrip antenna by proximity coupling | |
EP0608889B1 (en) | Phase shift device using voltage-controllable dielectrics | |
US4713632A (en) | Band reflection type FET dielectric resonator oscillator | |
US4641369A (en) | Local oscillator and mixer assembly | |
US4150345A (en) | Microstrip coupler having increased coupling area | |
US4215313A (en) | Dielectric image guide integrated harmonic pumped mixer | |
Tahim et al. | Design and performance of W-band broad-band integrated circuit mixers | |
US5262739A (en) | Waveguide adaptors | |
US5543386A (en) | Joint device including superconductive probe-heads for capacitive microwave coupling | |
Malherbe et al. | A Transition from Rectangular to Nonradiating Dielectric Waveguide (Short Paper) | |
EP0154496B1 (en) | Microstrip circuits | |
EP0492357A1 (en) | Coplanar 3dB quadrature coupler | |
US4980657A (en) | Coplanar waveguide frequency selective limiter | |
Grammer et al. | Coplanar waveguide transitions to slotline: Design and microprobe characterization | |
Kerr et al. | Progress on tunerless SIS mixers for the 200-300 GHz band | |
Jahagirdar et al. | Nonleaky conductor-backed coplanar waveguide-fed rectangular microstrip patch antenna | |
US3760304A (en) | Slot line | |
AR et al. | A tunerless SIS mixer for 200-280 GHz with low output capacitance and inductance | |
US4275366A (en) | Phase shifter | |
JPH053411A (ja) | ジヨセフソン・ミキサ | |
US4334202A (en) | Broadband frequency divider | |
US3760302A (en) | Slot line | |
Hoefer | Oscillators and amplifiers in integrated E-plane technique |