JPH0722810A - Micro strip line filter - Google Patents
Micro strip line filterInfo
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- JPH0722810A JPH0722810A JP16242193A JP16242193A JPH0722810A JP H0722810 A JPH0722810 A JP H0722810A JP 16242193 A JP16242193 A JP 16242193A JP 16242193 A JP16242193 A JP 16242193A JP H0722810 A JPH0722810 A JP H0722810A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波通信機に使
用するマイクロストリップラインフィルターに関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microstrip line filter used in a microwave communication device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】マイクロ波通信機分野のマイクロ波回路
においては、誘電体基板上にストリップラインを構成し
たマイクロストリップラインフィルターがいろいろな構
成要素として使用されている。マイクロストリップライ
ンフィルターは小型であり、また、他の回路要素との複
合化が容易であることから、マイクロ波集積回路への応
用が可能であるという特徴がある。この場合、マイクロ
ストリップラインフィルターの性能指標であるＱ値を高
くすることによって、マイクロ波回路全体の特性を向上
させることができる。2. Description of the Related Art In a microwave circuit in the field of microwave communication equipment, a microstripline filter having a stripline formed on a dielectric substrate is used as various constituent elements. The microstrip line filter has a feature that it can be applied to a microwave integrated circuit because it is small and can be easily combined with other circuit elements. In this case, the characteristics of the entire microwave circuit can be improved by increasing the Q value, which is a performance index of the microstrip line filter.
【０００３】図２（ａ）は、従来のマイクロストリップ
ラインフィルターの構造を三段バンドパスフィルターと
して構成した場合を示す図である。図に示すように、マ
イクロストリップラインフィルターは３本のストリップ
ライン共振器９ａ，９ｂ，９ｃを誘電体基板１０上に積
層し、誘電体基板１０の裏側に、接地導体１１を積層し
た積層体からなっている。各ストリップライン共振器９
ａ，９ｂ，９ｃは、その長さと幅、及び誘電体基板１０
の厚さと比誘電率によって決まる周波数で共振を起こす
ものであり、また各々のストリップライン共振器９ａ，
９ｂ，９ｃは、互いに電磁界結合する位置関係に配置さ
れている。さらに、これらのストリップライン共振器９
ａ，９ｂ，９ｃを挾んで入出力用ストリップライン１
２，１３が誘電体基板１０上に設けられ、ストリップラ
イン共振器９ａ，９ｂ，９ｃと入出力用ストリップライ
ン１２，１３とが電磁界結合することによって全体とし
てフィルターを構成している。そして、このフィルター
は図２（ｂ）に示すようにケースを兼ねるシールド１６
内に設置され、入出力用ストリップライン１２，１３と
コネクター１４，１５を接続することによって外部回路
と接続されている。なお、フィルターは、ケース内に設
置される場合、フィルター単体で設置される場合の他
に、他の回路要素と組み合わせて設置される場合もあ
る。シールド１６は、その内壁表面部分にマイクロ波の
表皮深さよりも厚い低抵抗金属があれば、十分その機能
を果たすが、一般には、金等の低抵抗金属が真鍮等の高
強度のケース内壁表面にメッキされたものがシールド１
６として用いられている。マイクロストリップラインフ
ィルターの特性を向上させるためには、このシールドを
含めた全体の構成要素の損失を減少させるように考慮す
る必要がある。FIG. 2A is a diagram showing a case where the structure of a conventional microstrip line filter is configured as a three-stage bandpass filter. As shown in the figure, the microstrip line filter is formed by stacking three strip line resonators 9a, 9b, 9c on a dielectric substrate 10 and a ground conductor 11 on the back side of the dielectric substrate 10. Has become. Each stripline resonator 9
a, 9b and 9c are the length and width, and the dielectric substrate 10
Of the strip line resonators 9a,
9b and 9c are arranged in a positional relationship in which they are electromagnetically coupled to each other. Furthermore, these stripline resonators 9
Input / output strip line 1 with a, 9b and 9c in between
2, 2 and 13 are provided on the dielectric substrate 10, and the stripline resonators 9a, 9b and 9c and the input / output striplines 12 and 13 are electromagnetically coupled to form a filter as a whole. And this filter is a shield 16 which also serves as a case as shown in FIG.
It is installed inside and is connected to an external circuit by connecting the input / output strip lines 12 and 13 and the connectors 14 and 15. Note that the filter may be installed in the case, may be installed in combination with other circuit elements in addition to the case where the filter is installed alone. The shield 16 can sufficiently perform its function if there is a low resistance metal thicker than the skin depth of the microwave on the inner wall surface portion thereof. Generally, a low resistance metal such as gold is a high strength case inner wall surface such as brass. Shield 1 is plated
It is used as 6. In order to improve the characteristics of the microstrip line filter, it is necessary to consider to reduce the loss of the entire components including this shield.
【０００４】従来のマイクロストリップラインフィルタ
ーにおいては、ストリップライン共振器９ａ，９ｂ，９
ｃ，接地導体１１、及びシールド１６に金等の常電導金
属を使用していた。また、最近、例えば、文献（アプラ
イド フィジックス レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）５８巻，１７８９−１７
９１頁，１９９１年）等のように、高いＱ値を持つマイ
クロストリップラインフィルターを形成することを目的
として、ストリップライン共振器９ａ，９ｂ，９ｃと接
地導体１１の一方、又は、両方に酸化物超電導体を用い
たマイクロストリップラインフィルターも報告されてい
る。ただし、これらのフィルターにおいては、シールド
１６には、従来のマイクロストリップラインフィルター
と同様に金等の常電導金属が使用されていた。In the conventional microstrip line filter, strip line resonators 9a, 9b, 9 are used.
The normal conducting metal such as gold was used for the c, the ground conductor 11, and the shield 16. Recently, for example, in the literature (Applied Physics Letters (Applied Ph
ysics Letters) Volume 58, 1789-17
91, 1991), etc., for the purpose of forming a microstripline filter having a high Q value, one or both of the stripline resonators 9a, 9b, 9c and the ground conductor 11 are made of oxide. A microstrip line filter using a superconductor has also been reported. However, in these filters, normally conductive metal such as gold was used for the shield 16 as in the conventional microstrip line filter.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにストリップライン共振器９ａ，９ｂ，９ｃや接地
導体１１、及びシールド１６に金等の常電導金属を用い
てマイクロストリップラインフィルターを形成した場合
には、導体、特に、ストリップライン共振器と接地導体
によるエネルギー損失が非常に大きく、フィルターの特
性は、これらの導体損失によって抑えられてしまう。例
えば、この構成でマイクロストリップライン共振器を作
製すると、室温でのＱ値は、３００程度しか得ることが
できない。また、使用温度を低くして液体窒素の沸点で
ある７７Ｋで使用すると、常電導金属の表面抵抗が小さ
くなるため、Ｑ値は室温の場合よりも高くなるが、それ
でも得られるＱ値は、せいぜい７００程度である。この
ため、実際に使用されているマイクロストリップライン
フィルターは、挿入損失が非常に大きく、高いＱ値が必
要とされるような箇所には不向きであった。However, when the microstripline filter is formed by using a normal conducting metal such as gold for the stripline resonators 9a, 9b, 9c, the ground conductor 11, and the shield 16 as described above. In particular, the energy loss due to the conductors, especially the stripline resonator and the ground conductor, is very large, and the characteristics of the filter are suppressed by these conductor losses. For example, when a microstripline resonator is manufactured with this structure, a Q value at room temperature of only about 300 can be obtained. In addition, when the operating temperature is lowered and used at 77K which is the boiling point of liquid nitrogen, the Q value becomes higher than that at room temperature because the surface resistance of the normal conducting metal becomes smaller, but the Q value obtained is still at most. It is about 700. For this reason, the microstrip line filter actually used is not suitable for a place where the insertion loss is very large and a high Q value is required.
【０００６】また、最近報告された図２（ａ）に示すス
トリップライン共振器９ａ，９ｂ，９ｃと接地導体１１
に酸化物超電導体を用いたマイクロストリップラインフ
ィルターにおいては、酸化物超電導体のマイクロ波領域
における表面抵抗が、その臨界温度以下で常電導金属よ
りも１桁以上低くなるために、ストリップライン共振器
と接地導体による損失を非常に小さくすることができ
る。その結果、６〜１０ＧＨｚ付近の周波数帯域で、７
７Ｋにおいて２０，０００程度のＱ値が得られるように
なり、マイクロ波回路の性能を大幅に向上させることが
可能になった。しかしながら、マイクロストリップライ
ンフィルターにおいては、コネクター１４，１５と入出
力ストリップライン１２，１３間等の不連続部から放射
が起こり、これと金等の常電導金属で形成したシールド
１６とが相互作用してわずかではあるが、損失を引き起
こしている。この影響は、従来の常電導金属を使用した
フィルターにおいては、ストリップライン共振器等によ
る損失のほうが圧倒的に大きくて無視することができ
た。ところが、上記の酸化物超電導体を使用したフィル
ターのように、Ｑ値が高くなって１０，０００を越える
ようになると、この放射による損失の影響が無視できな
くなってしまう。そして、上記の２０，０００程度のＱ
値は、この放射によって抑えられた値であり、酸化物超
電導体をマイクロストリップラインフィルターに使用し
たメリットを十分に生かしているとはいえなかった。In addition, recently reported stripline resonators 9a, 9b and 9c and a ground conductor 11 shown in FIG.
In a microstripline filter using an oxide superconductor, a surface resistance in the microwave region of the oxide superconductor is one digit or more lower than that of a normal conducting metal at a temperature below its critical temperature. And the loss due to the ground conductor can be made very small. As a result, in the frequency band around 6 to 10 GHz, 7
A Q value of about 20,000 can be obtained at 7K, and the performance of the microwave circuit can be significantly improved. However, in the microstrip line filter, radiation is generated from the discontinuous portion between the connectors 14 and 15 and the input / output strip lines 12 and 13, and this interacts with the shield 16 formed of a normal conductive metal such as gold. It causes losses, albeit slightly. In the conventional filter using the normal-conducting metal, this effect can be neglected because the loss due to the stripline resonator is overwhelmingly larger. However, when the Q value becomes high and exceeds 10,000 as in the filter using the oxide superconductor, the influence of the radiation loss cannot be ignored. And the above Q of about 20,000
The value was suppressed by this radiation, and it could not be said that the merit of using the oxide superconductor for the microstrip line filter was sufficiently utilized.
【０００７】本発明の目的は、上記課題を解決すること
を目的として、シールドの材料を改善することにより、
この放射による損失の影響を小さくして、よりＱ値の高
ク、低挿入損失の高性能マイクロストリップラインフィ
ルターを提供することにある。The object of the present invention is to improve the material of the shield for the purpose of solving the above problems.
An object of the present invention is to provide a high-performance microstrip line filter having a high Q value and a low insertion loss by reducing the effect of the radiation loss.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るマイクロストリップラインフィルター
は、フィルター部をシールド内に有するマイクロストリ
ップラインフィルターであって、フィルター部は、対を
なすストリップライン共振器と接地導体とが誘電体を挾
んで積層された積層体からなり、外来信号を入力とし、
ストリップライン共振器の共振作用により特定周波数帯
域の信号を出力するものであり、ストリップライン共振
器の入力側及び出力側には、該ストリップライン共振器
に電磁界結合させる入出力用ストリップラインが設けら
れ、シールド，ストリップライン共振器，入出力用スト
リップライン及び接地導体の構成材料は、いずれも酸化
物超電導体である。In order to achieve the above object, a microstripline filter according to the present invention is a microstripline filter having a filter part inside a shield, and the filter part is a pair of stripline filters. The resonator and the ground conductor are made of a laminated body sandwiching a dielectric material, and receive an external signal as an input,
A signal of a specific frequency band is output by the resonance action of the stripline resonator, and an input / output stripline for electromagnetically coupling to the stripline resonator is provided on the input side and the output side of the stripline resonator. The constituent materials of the shield, stripline resonator, input / output stripline, and ground conductor are all oxide superconductors.
【０００９】また、本発明に係るマイクロストリップラ
インフィルターは、フィルター部をシールド内に有する
マイクロストリップラインフィルターであって、フィル
ター部は、対をなすストリップライン共振器と接地導体
とが誘電体を挾んで積層された積層体からなり、外来信
号を入力とし、ストリップライン共振器の共振作用によ
り特定周波数帯域の信号を出力するものであり、ストリ
ップライン共振器の入力側及び出力側には、該ストリッ
プライン共振器と電磁界結合させる入出力用ストリップ
ラインが設けられ、ストリップライン共振器，入出力用
ストリップライン，接地導体の構成材料は、いずれも酸
化物超電導体であり、シールドは、導体層を有し、導体
層は、酸化物超電導体であり、シールドの内面に層状に
設けられたものである。The microstripline filter according to the present invention is a microstripline filter having a filter portion inside a shield, and in the filter portion, a pair of stripline resonators and a ground conductor sandwich a dielectric. And a signal of a specific frequency band is output by the resonance action of the stripline resonator, and the stripline resonator has an input side and an output side. An input / output strip line for electromagnetically coupling with the line resonator is provided. The strip line resonator, the input / output strip line, and the ground conductor are all made of an oxide superconductor, and the shield is a conductor layer. And the conductor layer is an oxide superconductor and is provided on the inner surface of the shield in layers. That.
【００１０】[0010]
【作用】本発明は上記のようにストリップライン共振
器，入出力用ストリップライン及び接地導体の他にシー
ルドをも含めて表面抵抗の小さな酸化物超電導体によっ
て構成することにより、ストリップライン共振器と接地
導体の導体損失を低減することができるとともに、マイ
クロストリップラインフィルターの不連続部からの放射
によるシールドでの損失も低減することが可能となり、
マイクロストリップラインフィルターの性能を向上させ
ることができる。According to the present invention, a stripline resonator, an input / output stripline, and a ground conductor, as well as a shield, as described above, are constituted by an oxide superconductor having a small surface resistance. It is possible to reduce the conductor loss of the ground conductor and also reduce the loss in the shield due to the radiation from the discontinuous portion of the microstrip line filter,
The performance of the microstrip line filter can be improved.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、本発明のマイクロストリップラインフ
ィルターについて、図面を参照しながら詳細に説明す
る。図１（ａ），（ｂ）は本発明の一実施例によるマイ
クロストリップラインフィルターを示す図である。図１
において、１ａ，１ｂ，１ｃは、ストリップライン共振
器、２は誘電体基板、３は接地導体である。また、４，
５は外部回路との入出力用ストリップライン、６，７は
コネクターである。The microstrip line filter of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. 1A and 1B are views showing a microstrip line filter according to an embodiment of the present invention. Figure 1
In the figure, 1a, 1b and 1c are strip line resonators, 2 is a dielectric substrate, and 3 is a ground conductor. In addition, 4,
Reference numeral 5 is an input / output strip line with respect to an external circuit, and reference numerals 6 and 7 are connectors.
【００１２】本発明に係るマイクロストリップラインフ
ィルターは、３本のストリップライン共振器１ａ，１
ｂ，１ｃを誘電体基板２の上面に積層し、接地導体３を
誘電体基板２の下面に積層した積層体からなっている。
３本のストリップライン共振器１ａ，１ｂ，１ｃは、相
互に電磁界結合させる位置関係を保って基板２上に配設
されている。組をなすストリップライン共振器１ａ，１
ｂ，１ｃの入力側及び出力側には、ストリップライン共
振器１ａ又は１ｃに電磁界結合させる入出力用ストリッ
プライン４，５が設けられている。The microstrip line filter according to the present invention comprises three strip line resonators 1a and 1a.
b and 1c are laminated on the upper surface of the dielectric substrate 2, and the ground conductor 3 is laminated on the lower surface of the dielectric substrate 2.
The three stripline resonators 1a, 1b, 1c are arranged on the substrate 2 while maintaining a positional relationship in which they are electromagnetically coupled to each other. A pair of stripline resonators 1a, 1
Input / output striplines 4 and 5 for electromagnetically coupling to the stripline resonator 1a or 1c are provided on the input side and the output side of b and 1c.
【００１３】さらに、ストリップライン共振器１ａ，１
ｂ，１ｃ，ストリップライン４，５，接地導体３，誘電
体基板２は、中空のシールド８内に組み込まれ、ストリ
ップライン４，５と接続したコネクター６，７を介して
外部回路と接続されるようになっている。Further, stripline resonators 1a, 1
The b, 1c, the strip lines 4,5, the ground conductor 3, and the dielectric substrate 2 are incorporated in the hollow shield 8 and connected to an external circuit via the connectors 6, 7 connected to the strip lines 4, 5. It is like this.
【００１４】本発明の実施例においては、ストリップラ
イン共振器１ａ，１ｂ，１ｃと接地導体３、及び入出力
用ストリップライン４，５には、誘電体基板２の両面に
レーザー蒸着法によって成膜した厚さ１μｍ程度のＹＢ
ａ2Ｃｕ3Ｏ7-x酸化物超電導体を使用した。また誘電体
基板２には、酸化マグネシウム（ＭｇＯ），ランタンア
ルミニウム酸化物（ＬａＡｌＯ3）等の低誘電損失基板
を用いた。In the embodiment of the present invention, the strip line resonators 1a, 1b and 1c, the ground conductor 3, and the input / output strip lines 4 and 5 are formed on both surfaces of the dielectric substrate 2 by laser deposition. YB with a thickness of about 1 μm
An a 2 Cu 3 O 7-x oxide superconductor was used. As the dielectric substrate 2, a low dielectric loss substrate such as magnesium oxide (MgO) or lanthanum aluminum oxide (LaAlO 3 ) was used.
【００１５】また、本発明においては、マイクロストリ
ップラインフィルターの不連続部よりの放射による損失
を低減することを目的として、シールド８にもＹＢａ2
Ｃｕ3Ｏ7-x酸化物超電導体を使用した。なお、本実施例
では、作製の容易さを考慮して、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x酸
化物超電導体の焼結体を図１のように中空体のケースと
して構成し、このケースをシールド８に用いた。ここ
で、ストリップライン共振器１ａ，１ｂ，１ｃ，接地導
体３，シールド８等に使用する酸化物超電導体の厚さ
は、その磁場侵入長の数倍、したがって、５０００オン
グストローグ以上もあれば十分である。従って、本実施
例では、シールド８にＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x酸化物超電導
体の焼結体を用いたが、５０００オングストローグ以上
のＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x酸化物超電導体薄膜からなる導体
層をシールド８の内面に設けて、これをシールド８とし
て使用してもさしつかえない。また、本実施例において
は、酸化物超電導体としてＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xを使用し
たが、Ｂｉ系超電導体，Ｔｉ系超電導体等他の酸化物超
電導体を使用してもさしつかえない。また、本実施例
は、三段バンドパスフィルターとしたが、これに限られ
るものではない。Further, in the present invention, YBa 2 is also applied to the shield 8 for the purpose of reducing the loss due to radiation from the discontinuous portion of the microstrip line filter.
Using Cu 3 O 7-x oxide superconductor. In this example, in consideration of easiness of production, a sintered body of YBa 2 Cu 3 O 7-x oxide superconductor is configured as a hollow case as shown in FIG. 1, and this case is shielded. Used in 8. Here, the thickness of the oxide superconductor used for the stripline resonators 1a, 1b, 1c, the ground conductor 3, the shield 8 and the like is several times the magnetic field penetration length, and therefore, if it is 5000 angstroms or more. It is enough. Therefore, in this embodiment, a YBa 2 Cu 3 O 7-x oxide superconductor sintered body was used for the shield 8, but a YBa 2 Cu 3 O 7-x oxide superconductor thin film having a thickness of 5000 angstrom or more was used. It does not matter if a conductor layer made of is provided on the inner surface of the shield 8 and is used as the shield 8. Further, in this embodiment, YBa 2 Cu 3 O 7-x was used as the oxide superconductor, but other oxide superconductors such as Bi type superconductor and Ti type superconductor may be used. Further, although the present embodiment is a three-stage bandpass filter, the present invention is not limited to this.
【００１６】上記のように構成されたマイクロストリッ
プラインフィルターについて、以下に従来のマイクロス
トリップラインフィルターと比較しながら、その特性を
説明する。マイクロストリップラインフィルターの特性
としては、中心周波数が９．８ＧＨｚで、帯域幅が３．
５％の三段バンドパスフィルターを構成して、フィルタ
ーの性能の指標となる共振器のＱ値，挿入損失等を評価
した。なお、マイクロストリップラインフィルターの帯
域内リップルは、０．０１ｄＢに設計した。実際に特性
評価を行なう場合には、フィルターを１０Ｋ付近まで測
定可能なクライオスタット中に設置し、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ
7-x酸化物超電導体の臨界温度である９０Ｋ以下に冷却
して、ネットワークアナライザーを用いてマイクロ波電
力の透過測定及び反射測定を行なった。The characteristics of the microstripline filter configured as described above will be described below in comparison with the conventional microstripline filter. The characteristics of the microstrip line filter are that the center frequency is 9.8 GHz and the bandwidth is 3.
A 5% three-stage bandpass filter was constructed, and the Q value of the resonator, the insertion loss, and the like, which are indexes of filter performance, were evaluated. The in-band ripple of the microstrip line filter was designed to be 0.01 dB. In the case of actually performing the characteristic evaluation, the filter is installed in a cryostat capable of measuring up to about 10 K, and YBa 2 Cu 3 O is used.
The 7-x oxide superconductor was cooled to 90 K or lower, which is the critical temperature, and microwave power transmission and reflection measurements were performed using a network analyzer.
【００１７】表１は液体窒素の沸点である７７Ｋにおけ
るマイクロストリップラインフィルターＱ値，挿入損失
を示す。Table 1 shows the Q value and insertion loss of the microstrip line filter at 77K which is the boiling point of liquid nitrogen.
【００１８】[0018]
【表１】 [Table 1]
【００１９】図２の従来技術によるマイクロストリップ
ラインフィルターにおいて、ストリップライン共振器と
接地導体、及びシールドに常電導金属である金を使用し
た場合には、マイクロストリップラインフィルター４の
ように７００程度のＱ値しか得ることができない。この
ため、帯域内の挿入損失は、１．２５ｄＢと比較的大き
な損失を示した。さらに、このフィルターは、室温では
金の表面抵抗が７７Ｋよりも大きくなるため、３００程
度のＱ値、及び２．５ｄＢ程度の挿入損失を示し、マイ
クロストリップラインフィルターとしての性能はあまり
よくない。この構造のマイクロストリップラインフィル
ターのようにＱ値が小さく性能が悪いのは、使用したＡ
ｕの表面抵抗による損失が大きいためである。マイクロ
ストリップラインフィルターでは、ストリップライン共
振器の損失がフィルター特性に最も大きな影響を与える
ため、ストリップライン共振器を常電導金属よりも表面
抵抗の小さいＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x酸化物超電導体に変え
たマイクロストリップラインフィルター３では、Ｑ値が
１桁以上増加して８，０００程度の値になり、これによ
って帯域内の挿入損失は、０．１１ｄＢとかなり小さく
することができる。しかし、フィルターのＱ値がこのよ
うに大きくなってくると、今度は接地導体の金の損失の
影響が全体の特性に強く影響するようになり、フィルタ
ーの性能は、接地導体の損失によって限定される。この
ような状況を考慮して、既に、従来技術で述べたごとく
ストリップライン共振器と接地導体の両方にＹＢａ2Ｃ
ｕ3Ｏ7-x酸化物超電導体を使用したマイクロストリップ
ラインフィルター２が開発された。この場合には、接地
導体の導体損失が非常に小さくなり、マイクロストリッ
プラインフィルターのＱ値は３５，０００程度と大幅に
改善され、これによって挿入損失は、０．０２１ｄＢま
で減らすことが可能となった。In the conventional microstripline filter shown in FIG. 2, when a stripline resonator, a ground conductor, and gold, which is a normal conducting metal, are used for the shield, the microstripline filter 4 has about 700. Only Q value can be obtained. Therefore, the insertion loss in the band was 1.25 dB, which was a relatively large loss. Further, this filter has a Q value of about 300 and an insertion loss of about 2.5 dB because the surface resistance of gold becomes larger than 77 K at room temperature, and the performance as a microstrip line filter is not so good. Like the microstrip line filter with this structure, the Q value is small and the performance is poor.
This is because the loss due to the surface resistance of u is large. In the microstripline filter, the loss of the stripline resonator has the greatest effect on the filter characteristics. Therefore, the stripline resonator should be a YBa 2 Cu 3 O 7-x oxide superconductor whose surface resistance is smaller than that of normal conducting metal. In the changed microstrip line filter 3, the Q value is increased by one digit or more to a value of about 8,000, which allows the insertion loss in the band to be considerably reduced to 0.11 dB. However, when the Q value of the filter is increased in this way, the effect of the gold loss of the ground conductor now strongly affects the overall characteristics, and the performance of the filter is limited by the loss of the ground conductor. It In consideration of such a situation, as described in the prior art, YBa 2 C has already been added to both the stripline resonator and the ground conductor.
A microstrip line filter 2 using a u 3 O 7-x oxide superconductor has been developed. In this case, the conductor loss of the ground conductor becomes very small, and the Q value of the microstrip line filter is greatly improved to about 35,000, which allows the insertion loss to be reduced to 0.021 dB. It was
【００２０】ところが、一般にマイクロストリップライ
ンフィルターにおいては、コネクター６，７と入出力用
ストリップライン４，５の接続部分等の不連続部分から
放射が起こっており、この放射した電磁波とシールドと
の相互作用によって、シールドでの損失が発生してい
る。この損失は、マイクロストリップラインフィルター
４のような低いＱ値の場合には、全然問題にならないレ
ベルであるが、マイクロストリップラインフィルター２
のようにＱ値が高くなると無視できなくなり、実際に、
フィルター２の性能は、この放射損失によって限定され
ている。However, in general, in a microstrip line filter, radiation is generated from a discontinuous portion such as a connecting portion between the connectors 6 and 7 and the input / output strip lines 4 and 5, and the radiated electromagnetic wave and the shield are mutually radiated. The action causes loss in the shield. This loss does not pose any problem in the case of a low Q value like the microstrip line filter 4, but the microstrip line filter 2
When the Q value becomes high like
The performance of the filter 2 is limited by this radiation loss.
【００２１】そこで、本実施例のように、シールド８を
ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x酸化物超電導体の焼結体によって構
成したマイクロストリップラインフィルター１では表１
にみられるようにＱ値を４０，０００程度まで向上させ
ることが可能となった。この値は、従来のマイクロスト
リップラインフィルター１のタイプと比較すると、５０
倍以上大きな値であり、また、最近開発されたマイクロ
ストリップラインフィルター２のタイプと比較しても、
１０％以上特性が向上している。これは、本発明におい
ては、シールドにも表面抵抗の小さい酸化物超電導体を
使用したために、放射した電磁波のシールドでの損失を
低減させることに成功したからである。この改善によっ
て、本発明のマイクロストリップラインフィルターでは
帯域内の挿入損失を０．０１８ｄＢまで小さくすること
が可能となった。また、マイクロストリップラインフィ
ルターの帯域内での反射損失は２０ｄＢ以上あり、帯域
内リップルも０．０１ｄＢ以下となっており、設計通り
の高性能フィルターが得られていることが確認された。
このように本発明によるマイクロストリップラインフィ
ルターは、損失に導体が関係する部分全てに酸化物超電
導体を使用することにより、従来技術と比較して非常に
マイクロ波性能の優れたフィルターであることが明らか
である。Therefore, as in the present embodiment, the microstrip line filter 1 in which the shield 8 is made of a sintered body of YBa 2 Cu 3 O 7-x oxide superconductor is shown in Table 1.
It was possible to improve the Q value up to about 40,000 as shown in FIG. This value is 50 when compared with the type of conventional microstrip line filter 1.
It is more than twice as large, and compared with the recently developed type of microstrip line filter 2,
The characteristics are improved by 10% or more. This is because, in the present invention, since the oxide superconductor having a small surface resistance is used also for the shield, the loss of the radiated electromagnetic wave in the shield has been successfully reduced. With this improvement, the microstripline filter of the present invention can reduce the insertion loss in the band to 0.018 dB. Further, the reflection loss in the band of the microstrip line filter was 20 dB or more, and the ripple in the band was 0.01 dB or less, and it was confirmed that a high-performance filter as designed was obtained.
As described above, the microstrip line filter according to the present invention is a filter having extremely excellent microwave performance as compared with the prior art by using the oxide superconductor in all the portions where the conductor is related to the loss. it is obvious.
【００２２】上記実施例においては、マイクロストリッ
プラインフィルターのシールド８として、ＹＢａ2Ｃｕ3
Ｏ7-x酸化物超電導体の焼結体を使用した例を述べた
が、これは、図１のシールド８の全体が酸化物超電導体
で構成されている場合の例であった。次に、既に述べた
ように、酸化物超電導体からなる導体層をシールド内面
にのみ層状に形成したものをシールドとして用いた場合
の実施例について説明する。本実施例のシールドの作製
順序は以下のとおりである。図１のシールド８の外殻を
なす中空のケースをＭｇＯ等の酸化物超電導体を用いて
構成し、そのケースの内壁面を平滑にする。次に、この
ケースの内壁表面に、レーザー蒸着装置やスパッタ装置
等の成膜装置によって、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x酸化物超電
導体の薄膜（導体層）を１μｍ程度成膜する。このよう
にして得られたケース内壁表面のＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x薄
膜はｃ軸配向しており、また、結晶粒界のほとんど見ら
れない単結晶に近い構造をしている。このような薄膜で
は、マイクロ波の損失も非常に小さくなる。そこで、こ
のようにして形成したシールドを使って図１のようなマ
イクロストリップラインフィルターを作製した。シール
ド８とコネクター６，７の外部導体との接続部は、金を
５μｍ程度蒸着して電気的にしっかりと接続した。この
マイクロストリップラインフィルターは、Ｑ値として４
５，０００程度の値を有しておりこのため帯域内挿入損
失も０．０１６ｄＢと非常に優れていた。また、帯域内
反射損失やリップルは、表１のマイクロストリップライ
ンフィルター１の例と同様設計通りの高い性能を示し
た。このように、本発明のマイクロストリップラインフ
ィルターのシールドは、ケース内壁表面に非常に超電導
特性の優れた酸化物超電導体薄膜を形成したものでも十
分である。In the above embodiment, YBa 2 Cu 3 is used as the shield 8 of the microstrip line filter.
An example of using a sintered body of O 7-x oxide superconductor has been described, but this is an example of the case where the entire shield 8 in FIG. 1 is composed of an oxide superconductor. Next, as described above, an example will be described in which a conductor layer made of an oxide superconductor is formed as a layer only on the inner surface of the shield and used as a shield. The manufacturing order of the shield of this example is as follows. A hollow case that forms the outer shell of the shield 8 in FIG. 1 is formed using an oxide superconductor such as MgO, and the inner wall surface of the case is made smooth. Next, a thin film (conductor layer) of YBa 2 Cu 3 O 7-x oxide superconductor is formed on the inner wall surface of this case by a film forming apparatus such as a laser vapor deposition apparatus or a sputtering apparatus to a thickness of about 1 μm. The YBa 2 Cu 3 O 7-x thin film on the surface of the inner wall of the case thus obtained is c-axis oriented and has a structure similar to a single crystal in which crystal grain boundaries are hardly seen. In such a thin film, microwave loss is also very small. Therefore, a microstrip line filter as shown in FIG. 1 was produced using the shield thus formed. Gold was vapor-deposited to a thickness of about 5 μm to electrically connect the shield 8 and the outer conductors of the connectors 6 and 7 firmly and electrically. This micro strip line filter has a Q value of 4
Since it has a value of about 5,000, the in-band insertion loss is very excellent at 0.016 dB. Further, in-band reflection loss and ripple showed high performance as designed similarly to the example of the microstrip line filter 1 in Table 1. As described above, the shield of the microstrip line filter of the present invention is sufficient if the oxide superconductor thin film having excellent superconducting properties is formed on the surface of the inner wall of the case.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は酸
化物超電導体と誘電体を用いてマイクロストリップライ
ンフィルターを形成する際に、ストリップライン共振
器，入出力用ストリップライン、及び、接地導体に酸化
物超電導体を用いるとともに、さらに、フィルターのシ
ールドにも酸化物超電導体を用いることにより、マイク
ロストリップラインフィルターの特性を大幅に向上させ
ることが可能になり、マイクロ波回路を製造する上でそ
の効果は非常に大きい。As described above in detail, according to the present invention, when forming a microstripline filter using an oxide superconductor and a dielectric, a stripline resonator, an input / output stripline, and a ground are provided. By using an oxide superconductor for the conductor and also using an oxide superconductor for the shield of the filter, it is possible to significantly improve the characteristics of the microstrip line filter. And the effect is very large.
【図１】（ａ）は、本発明によるマイクロストリップラ
インフィルターの構造を水平方向で断面して上方から見
た平面図、（ｂ）は、同縦断面図である。FIG. 1A is a plan view of a structure of a microstrip line filter according to the present invention as viewed in cross section in a horizontal direction, and FIG.
【図２】（ａ）は、従来のマイクロストリップラインフ
ィルターに用いるフィルターを示す斜視図、（ｂ）はシ
ールド内に組み込んだ状態を示す縦断面図である。FIG. 2A is a perspective view showing a filter used in a conventional microstrip line filter, and FIG. 2B is a vertical cross-sectional view showing a state of being incorporated in a shield.
１ａ，１ｂ，１ｃ ストリップライン共振器 ２ 誘電体基板 ３ 接地導体（酸化物超電導体） ４，５ 外部回路との入出力用ストリップライン ６，７ コネクター ８ シールド 1a, 1b, 1c Stripline resonator 2 Dielectric substrate 3 Ground conductor (oxide superconductor) 4,5 Stripline for input / output with external circuit 6,7 Connector 8 Shield
Claims (2)
クロストリップラインフィルターであって、 フィルター部は、対をなすストリップライン共振器と接
地導体とが誘電体を挾んで積層された積層体からなり、
外来信号を入力とし、ストリップライン共振器の共振作
用により特定周波数帯域の信号を出力するものであり、 ストリップライン共振器の入力側及び出力側には、該ス
トリップライン共振器に電磁界結合させる入出力用スト
リップラインが設けられ、 シールド，ストリップライン共振器，入出力用ストリッ
プライン及び接地導体の構成材料は、いずれも酸化物超
電導体であることを特徴とするマイクロストリップライ
ンフィルター。1. A microstripline filter having a filter part in a shield, wherein the filter part is composed of a laminated body in which a pair of stripline resonators and a ground conductor are laminated with a dielectric interposed therebetween.
It receives an external signal as an input and outputs a signal in a specific frequency band by the resonance action of the stripline resonator. The input side and the output side of the stripline resonator are electromagnetically coupled to the stripline resonator. A microstripline filter characterized in that an output stripline is provided, and the shield, stripline resonator, input / output stripline, and ground conductor are all made of oxide superconductor.
クロストリップラインフィルターであって、 フィルター部は、対をなすストリップライン共振器と接
地導体とが誘電体を挾んで積層された積層体からなり、
外来信号を入力とし、ストリップライン共振器の共振作
用により特定周波数帯域の信号を出力するものであり、 ストリップライン共振器の入力側及び出力側には、該ス
トリップライン共振器と電磁界結合させる入出力用スト
リップラインが設けられ、 ストリップライン共振器，入出力用ストリップライン，
接地導体の構成材料は、いずれも酸化物超電導体であ
り、 シールドは、導体層を有し、 導体層は、酸化物超電導体であり、シールドの内面に層
状に設けられたものであることを特徴とするマイクロス
トリップラインフィルター。2. A microstripline filter having a filter part inside a shield, wherein the filter part is composed of a laminated body in which a pair of stripline resonators and a ground conductor are laminated with a dielectric interposed therebetween.
It receives an external signal as an input and outputs a signal in a specific frequency band by the resonance action of the stripline resonator. The input side and the output side of the stripline resonator are electromagnetically coupled to the stripline resonator. An output stripline is provided, a stripline resonator, an input / output stripline,
The constituent materials of the ground conductor are all oxide superconductors, the shield has a conductor layer, and the conductor layer is an oxide superconductor and is provided as a layer on the inner surface of the shield. Characteristic microstrip line filter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16242193A JPH0722810A (en) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | Micro strip line filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16242193A JPH0722810A (en) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | Micro strip line filter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0722810A true JPH0722810A (en) | 1995-01-24 |
Family
ID=15754286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16242193A Pending JPH0722810A (en) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | Micro strip line filter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0722810A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10178301A (en) * | 1996-12-18 | 1998-06-30 | Nec Corp | Filter |
| JP2003516079A (en) * | 1999-12-01 | 2003-05-07 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | Tunable high temperature superconducting filter |
Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPH01190001A (en) * | 1988-01-25 | 1989-07-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Strip line filter |
| JPH0267771A (en) * | 1988-09-02 | 1990-03-07 | Mitsubishi Electric Corp | Information processing device |
| JPH057104A (en) * | 1990-10-29 | 1993-01-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Superconducting microwave component |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP16242193A patent/JPH0722810A/en active Pending
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