JPH104320A - 超電導体ミキサー及びその位相制御方法 - Google Patents

超電導体ミキサー及びその位相制御方法

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JPH104320A
JPH104320A JP8154572A JP15457296A JPH104320A JP H104320 A JPH104320 A JP H104320A JP 8154572 A JP8154572 A JP 8154572A JP 15457296 A JP15457296 A JP 15457296A JP H104320 A JPH104320 A JP H104320A
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JP
Japan
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signal
phase
mixer
frequency
linear element
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Application number
JP8154572A
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English (en)
Inventor
Katsumi Suzuki
克己 鈴木
Yoichi Enomoto
陽一 榎本
Shoji Tanaka
昭二 田中
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KOKUSAI CHODENDO SANGYO GIJUTSU KENKYU CENTER
NEC Corp
Original Assignee
KOKUSAI CHODENDO SANGYO GIJUTSU KENKYU CENTER
NEC Corp
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Publication date
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/16—Circuits
    • H04B1/26—Circuits for superheterodyne receivers
    • H04B1/28—Circuits for superheterodyne receivers the receiver comprising at least one semiconductor device having three or more electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D7/00—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
    • H03D7/005—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing by means of superconductive devices

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 同一基板に周波数を変換するミキサー手段と
中間周波数（ＩＦ）信号の位相を変化させる手段とを有
する同一構造の超電導体ミキサーを提供する。使用周波
数には依存しない小型の超電導体デバイスを提供する。 【解決手段】 超電導体薄膜配線パターンからなる配線
パターンが設けられ、その配線パターン内部に非線形素
子部分が形成されていて、その非線形素子部分は少なく
とも１個のシリーズ結合ジョセフソン接合からなり、そ
の非線形素子部分端子には高周波電磁界を放出または吸
収するためのアンテナパターンと信号伝送路（フィード
ライン）パターンが接続され、非線形素子部分に電流導
入端子が設けられ、該電流導入端子に位相制御バイアス
電流を供給する位相制御バイアス電流供給手段が設けら
れている超電導体ミキサーである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超電導体ミキサー
及び超電導体ミキサーの位相制御方法に関し、特に、液
体窒素温度以下で動作する非線形素子をアンテナの要素
単位に設け、２倍以上の広帯域周波数領域において周波
数変換機能（ミキサー）を持った位相変調技術に適用し
て有効な技術に関するものである。これはフェイズドア
レーアンテナなどへの応用を具体的な一分野とするもの
である。
【０００２】
【従来の技術】超電導体の電子デバイスへの応用を図る
上で超電導体の高周波応答は重要である。１００ＧＨｚ
またはそれ以上の周波数で比較的容易にミキサー動作を
することが可能である。従来はより高周波または高感度
の超電導ミキサーを開発することが主眼となされ、位相
制御に関してはミキサー機能とは分離され単に位相のみ
の機能を持つものが開発された。例えば、一つの信号線
路を二つに分離し、異なる長さ信号線路を別々に伝搬さ
せた後、再び結合させる方法である。別々に伝搬するど
ちらか一方の信号線路を遮断することにより結合させた
所ではどちらを遮断するかの仕方により位相が異なる。
【０００３】また、もう一つの方法は、網の目状の数百
のジョセフソン接合からなる素子に電流をながし部分部
分のジョセフソン接合を臨界電流以上になるようにする
ことにより素子全体としてのリアクタンスを変化させ位
相を制御する方法（1992 IEEE MTT-S Digest p469〜472
参照）などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
の技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。
【０００５】前述のような従来方法では、信号を遮断し
たりする部分や数百のジョセフソン接合を同一基板上に
作成することは極めて困難であるという問題があった。
【０００６】また、ミキサー動作する部分は、別の部分
に作成しなければならないため、位相制御機能を持った
ミキサーとしては大きな面積を必要とし、小型にするこ
とは困難であるという問題があった。
【０００７】また、従来技術の実施例として、光のオン
・オフにより半導体の抵抗を小さくしたり大きくしたり
する部分を二つの超電導線路からなるギャップの中に設
けることにより、二つの超電導線路を信号が通過したり
遮断されたりする方法がある。この方法は、二つの超電
導線路の間に半導体デバイスを設けることと、光をその
半導体デバイスに導く必要があり超電導体だけでは作成
できない。また、このこような回路は、周波数変換機
能、すなわち、ミキサー機能をもっておらず、ミキサー
は独立に別の部分で構成する必要がある。
【０００８】本発明の目的は、同一基板に周波数を変換
するミキサー手段と中間周波数（ＩＦ）信号の位相を変
化させる手段とを有する同一構造の超電導体ミキサーを
提供することにある。
【０００９】本発明の他の目的は、同一基板上に複数個
の非線形素子を設けた超電導体ミキサーを提供すること
にある。
【００１０】本発明の他の目的は、使用周波数には依存
しない小型の超電導体デバイスを提供することにある。
【００１１】本発明の前記ならびにその他の目的及び新
規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明ら
かにする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本願によって開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。
【００１３】（１）超電導体薄膜配線パターンからなる
配線パターンが設けられ、その配線パターン内部に非線
形素子部分が形成されていて、その非線形素子部分は少
なくとも１個のシリーズ結合ジョセフソン接合からな
り、その非線形素子部分端子には高周波電磁界を放出ま
たは吸収するためのアンテナパターンと信号伝送路（フ
ィードライン）パターンが接続され、非線形素子部分に
電流導入端子が設けられ、該電流導入端子に位相制御バ
イアス電流を供給する位相制御バイアス電流供給手段が
設けられている超電導体ミキサーである。
【００１４】（２）超電導体薄膜配線パターンからなる
配線パターンが設けられ、その配線パターン内部に非線
形素子部分が形成されていて、その非線形素子部分は少
なくとも１個のシリーズ結合ジョセフソン接合からな
り、その非線形素子部分端子には高周波電磁界を放出ま
たは吸収するためのアンテナパターンと信号伝送路（フ
ィードライン）パターンが接続されていて、非線形素子
部分をバイアス電流制御ミキサーとして機能させる電流
導入端子が設けられ、該電流導入端子に位相制御バイア
ス電流を供給する位相制御バイアス電流供給手段が設け
られている超電導体ミキサーの位相制御方法において、
信号高周波電波（ＲＦ）と局部基準周波数電波（ＬＯ）
をともに位相制御用バイアス電流非線形素子部分で吸収
し、その信号高周波電波（ＲＦ）と局部基準周波数電波
（ＬＯ）の差の周波数信号、すなわち、中間周波数（Ｉ
Ｆ）信号を信号伝送路（フィードライン）パターンへ導
くとき、その中間周波数（ＩＦ）信号の位相と振幅にお
いて振幅の変化を１ｄＢ以内にして位相を変化させる前
記バイアス電流を変化させるものである。
【００１５】（３）前記（２）の超電導体ミキサーの位
相制御方法において、前記局部基準周波数電波（ＬＯ）
の強度の変化と、前記位相の変化とをその中間周波数
（ＩＦ）信号の位相と振幅において振幅の変化を１ｄＢ
以内にして同時に行うものである。
【００１６】すなわち、本発明は、１個または複数個の
極めて短い常電導領域をもつ構造にし、１個または複数
個の超電導・常電導・超電導（ＳＮＳ）接合からなる非
線形応答部分とされていることを特徴とする。
【００１７】また、複数のシリーズ結合ジョセフソン接
合に流すバイアス電流を変化させることによりミキサー
の中間周波数（ＩＦ）信号の位相を変化させることを特
徴とする。
【００１８】また、前記シリーズ結合ジョセフソン接合
が周波数変換手段となりかつ中間周波数（ＩＦ）信号の
位相制御手段ともなっていることを特徴とする。
【００１９】また、前記非線形応答部分の大きさとし
て、基板主面における信号高周波電波（ＲＦ）と局部基
準周波数電波（ＬＯ）の実効波長の４分の１より小さい
ことを特徴とする。
【００２０】また、前記基板主面の同一平面上に電流導
入端子を設け非線形素子または非線形素子部分をバイア
ス電流制御ミキサーとして機能させることを特徴とし、
バイアス電流を適切なところに設定すると中間周波数
（ＩＦ）信号の出力強度差を１ｄＢ以下の状態で位相を
大きく変化させることができることを特徴とする。
【００２１】また、前記超電導体薄膜配線は酸化物超電
導体のＹＢａＣｕＯ化合物またはＮｄＢａＣｕＯ化合物
からなる酸化物超電導体であることを特徴とする。
【００２２】前述の手段によれば、超電導体薄膜配線パ
ターンからなる配線パターンが設けられ、その配線パタ
ーン内部に非線形素子部分が形成されていて、その非線
形素子部分は少なくとも１個のシリーズ結合ジョセフソ
ン接合からなり、その非線形素子部分端子には高周波電
磁界を放出または吸収するためのアンテナパターンと信
号伝送路（フィードライン）パターンが接続され、非線
形素子部分に電流導入端子が設けられ、該電流導入端子
に位相制御バイアス電流を供給する位相制御バイアス電
流供給手段が設けられている構造であるので、数百の網
の目状のジョセフソン接合群を設ける必要もなく、ま
た、半導体などの用いる高周波スイッチを設ける必要も
ない。そのため、極めて簡単な構造で中間周波数（Ｉ
Ｆ）信号の位相を大きく変化させることができる。これ
により、超電導体ミキサーの小型化がはかれる。
【００２３】また、超電導非線形素子を用いているの
で、ＲＦ周波数の上限は数百ＧＨｚになり、アンテナの
設計において、動作周波数に限定されず、周波数に依存
しない位相制御素子を簡単に行うことができる。
【００２４】
【実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施形態
（実施例）を詳細に説明する。
【００２５】図１は本発明の一実施形態の超電導体ミキ
サーの概略構成を説明するための模式図であり、１はア
ンテナ、２は非線形素子（ジョセフソン接合）部分、３
は中間周波数出力回路、４はバイアス電流回路である。
【００２６】図１において、アンテナ１で信号高周波電
波（ＲＦ）と局部基準周波数電波（ＬＯ）を受けそれら
の差の周波数からなる中間周波数（ＩＦ）信号を非線形
素子部分２で発生させ中間周波数出力回路３から中間周
波数（ＩＦ）信号を取り出す。このとき、バイアス電流
回路４から非線形素子部分２にあるシリーズ結合ジョセ
フソン接合部に供給する電流を変化させ、前記中間周波
数（ＩＦ）信号の位相をかえる。
【００２７】本発明を適用する広周波数帯域高温超電導
ミキサーアンテナについては、特願平７−２２５０３５
号明細書に詳細に記載されている。
【００２８】図２は本発明による超電導体ミキサーの位
相制御方法の一実施形態（実施例）でバイアス電流を変
化させた時の中間周波数信号の強度と位相のバイアス依
存性を示した図である。バイアス電流のＡ点とＢ点を比
較すると中間周波数信号の強度はほぼ変わらないが位相
が大幅に変化している。
【００２９】中間周波数信号の強度が若干変わる程度の
時は、バイアス電流のＡ点とＢ点と変える時に応じて局
部基準周波数電波（ＬＯ）の強度を若干変化させること
によりバイアス電流のＡ点とＢ点で中間周波数信号の強
度をほぼ変わらない条件で位相を大幅に変化させること
ができる。
【００３０】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。
【００３１】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。
【００３２】（１）数百の網の目状のジョセフソン接合
群を設ける必要もなく、また、半導体などの用いる高周
波スイッチを設ける必要もない。そのため、極めて簡単
な構造で中間周波数（ＩＦ）信号の位相を大きく変化さ
せることができる。これにより、超電導体ミキサーの小
型化がはかれる。
【００３３】（２）超電導非線形素子を用いているの
で、ＲＦ周波数の上限は数百ＧＨｚになり、アンテナの
設計において、動作周波数に限定されず、周波数に依存
しない位相制御素子を提供することができる。
【００３４】（３）同一基板に周波数を変換するミキサ
ー手段と中間周波数（ＩＦ）信号の位相を変化させる手
段とを有する同一構造の超電導体ミキサーが得られる。
【００３５】（４）同一基板上に複数個の超電導非線形
素子を設けるので、超電導体ミキサーの小型化がはかれ
る。
【００３６】（５）使用周波数には依存しない小型の超
電導体デバイスが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の超電導体ミキサーの概略
構成を説明するための模式図である。
【図２】本発明による超電導体ミキサーの位相制御方法
の一実施形態（実施例）でバイアス電流を変化させた時
の中間周波数信号の強度と位相のバイアス依存性を示し
た図である。
【符号の説明】
１…アンテナ、２…非線形素子（ジョセフソン接合）部
分、３…中間周波数出力回路、４…バイアス電流回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榎本 陽一 東京都江東区東雲一丁目14番３ 財団法人 国際超電導産業技術研究センター 超電 導工学研究所内 (72)発明者 田中 昭二 東京都江東区東雲一丁目14番３ 財団法人 国際超電導産業技術研究センター 超電 導工学研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超電導体薄膜配線パターンからなる配線
    パターンが設けられ、その配線パターン内部に非線形素
    子部分が形成されていて、その非線形素子部分は少なく
    とも１個のシリーズ結合ジョセフソン接合からなり、そ
    の非線形素子部分端子には高周波電磁界を放出または吸
    収するためのアンテナパターンと信号伝送路（フィード
    ライン）パターンが接続され、非線形素子部分に電流導
    入端子が設けられ、該電流導入端子に位相制御バイアス
    電流を供給する位相制御バイアス電流供給手段が設けら
    れていることを特徴とする超電導体ミキサー。
  2. 【請求項２】 超電導体薄膜配線パターンからなる配線
    パターンが設けられ、その配線パターン内部に非線形素
    子部分が形成されていて、その非線形素子部分は少なく
    とも１個のシリーズ結合ジョセフソン接合からなり、そ
    の非線形素子部分端子には高周波電磁界を放出または吸
    収するためのアンテナパターンと信号伝送路（フィード
    ライン）パターンが接続されていて、非線形素子部分を
    バイアス電流制御ミキサーとして機能させる電流導入端
    子が設けられ、該電流導入端子に位相制御バイアス電流
    を供給する位相制御バイアス電流供給手段が設けられて
    いる超電導体ミキサーの位相制御方法において、信号高
    周波電波（ＲＦ）と局部基準周波数電波（ＬＯ）をとも
    に位相制御用バイアス電流非線形素子部分で吸収し、そ
    の信号高周波電波（ＲＦ）と局部基準周波数電波（Ｌ
    Ｏ）の差の周波数信号、すなわち、中間周波数（ＩＦ）
    信号を信号伝送路（フィードライン）パターンへ導くと
    き、その中間周波数（ＩＦ）信号の位相と振幅において
    振幅の変化を１ｄＢ以内にして位相を変化させる前記バ
    イアス電流を変化させることを特徴とする超電導体ミキ
    サーの位相制御方法。
  3. 【請求項３】 前記請求項２のにおいて、前記局部基準
    周波数電波（ＬＯ）の強度の変化と、前記位相の変化と
    をその中間周波数（ＩＦ）信号の位相と振幅において振
    幅の変化を１ｄＢ以内にして同時に行うことを特徴とす
    る超電導体ミキサーの位相制御方法。
JP8154572A 1996-06-14 1996-06-14 超電導体ミキサー及びその位相制御方法 Pending JPH104320A (ja)

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