JP3292168B2 - フィルタの調整方法および調整装置 - Google Patents
フィルタの調整方法および調整装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、衛星通信分野、移
動体通信分野等における超伝導応用技術であるマイクロ
波受動回路装置に関するものである。
動体通信分野等における超伝導応用技術であるマイクロ
波受動回路装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】マイクロ波通信機器に使用するマイクロ
波受動回路装置としては、マイクロ波導波管や誘電体基
板上に形成されたマイクロストリップ回路が使用されて
いる。マイクロ波導波管は、損失が小さいため、狭帯域
フィルタ等高Ｑ特性が必要とされる受動回路に使用され
ている。しかし、導波管は立体形状のものが一般的であ
り、半導体とのハイブリッド回路を形成して通信機器を
小型化するという目的には適していなかった。
波受動回路装置としては、マイクロ波導波管や誘電体基
板上に形成されたマイクロストリップ回路が使用されて
いる。マイクロ波導波管は、損失が小さいため、狭帯域
フィルタ等高Ｑ特性が必要とされる受動回路に使用され
ている。しかし、導波管は立体形状のものが一般的であ
り、半導体とのハイブリッド回路を形成して通信機器を
小型化するという目的には適していなかった。
【０００３】マイクロストリップ回路等の平面回路をマ
イクロ波受動回路装置に使用することによって、半導体
素子とのハイブリッド化も可能であり、また、マイクロ
波回路装置を小型軽量化できるというメリットがあるた
め、一般に広く応用されている。しかし、この場合に
は、導波管の場合と比較して、導体損失の影響が大きく
なるため、高Ｑ値や低損失が要求されるようなマイクロ
波回路装置への使用は適していないという問題がある。
イクロ波受動回路装置に使用することによって、半導体
素子とのハイブリッド化も可能であり、また、マイクロ
波回路装置を小型軽量化できるというメリットがあるた
め、一般に広く応用されている。しかし、この場合に
は、導波管の場合と比較して、導体損失の影響が大きく
なるため、高Ｑ値や低損失が要求されるようなマイクロ
波回路装置への使用は適していないという問題がある。
【０００４】そこで、マイクロストリップ回路の導体部
分に高温超伝導材料を利用したマイクロ波回路装置の利
用が考えられている。高温超伝導材料は、マイクロ波帯
での表面抵抗が金等の常伝導金属よりも二桁以上低いた
め、マイクロ波回路を高Ｑ値化または低損失化できると
いう特徴がある。例えば、移動体通信基地局用の受信フ
ィルタに利用することにより、通過帯域内の挿入損失が
小さく、かつ、急峻な帯域外減衰特性を有する高性能フ
ィルタを実現することができる。このため、マイクロ波
受動回路を高性能化できる新技術として注目されてい
る。
分に高温超伝導材料を利用したマイクロ波回路装置の利
用が考えられている。高温超伝導材料は、マイクロ波帯
での表面抵抗が金等の常伝導金属よりも二桁以上低いた
め、マイクロ波回路を高Ｑ値化または低損失化できると
いう特徴がある。例えば、移動体通信基地局用の受信フ
ィルタに利用することにより、通過帯域内の挿入損失が
小さく、かつ、急峻な帯域外減衰特性を有する高性能フ
ィルタを実現することができる。このため、マイクロ波
受動回路を高性能化できる新技術として注目されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のマイクロストリ
ップ回路を用いた高温超伝導フィルタは、誘電体基板の
両面に高温超伝導体を形成し、片面に例えばエッチング
によってフィルタ回路を形成し、もう一方の面を接地導
体とすることによって構成されている。この種のフィル
タでは、周波数特性を調整できることが必須の要件とさ
れている。その際、フィルタでは、特に中心周波数を必
要とされる周波数に合わせることがもっとも重要であ
る。高温超伝導フィルタの周波数特性を調整する方法は
既に知られており、種々の方法が用いられている。第１
の方法は、マイクロストリップ線路の長さを変える方法
である。これは例えば、エッチングやレーザービームに
よってマイクロストリップ線路の一部を切除して、長さ
を変化させる方法である。しかし、この調整方法は非可
逆的であり、切除しすぎてしまった場合には、そのフィ
ルタは二度と使用できないという問題がある。また、レ
ーザービームによって切除する場合には、数ミクロン単
位での微細な調整が難しいこと、及び、レーザーが照射
された高温超伝導体部分の特性が劣化してしまう等の問
題が指摘されている。
ップ回路を用いた高温超伝導フィルタは、誘電体基板の
両面に高温超伝導体を形成し、片面に例えばエッチング
によってフィルタ回路を形成し、もう一方の面を接地導
体とすることによって構成されている。この種のフィル
タでは、周波数特性を調整できることが必須の要件とさ
れている。その際、フィルタでは、特に中心周波数を必
要とされる周波数に合わせることがもっとも重要であ
る。高温超伝導フィルタの周波数特性を調整する方法は
既に知られており、種々の方法が用いられている。第１
の方法は、マイクロストリップ線路の長さを変える方法
である。これは例えば、エッチングやレーザービームに
よってマイクロストリップ線路の一部を切除して、長さ
を変化させる方法である。しかし、この調整方法は非可
逆的であり、切除しすぎてしまった場合には、そのフィ
ルタは二度と使用できないという問題がある。また、レ
ーザービームによって切除する場合には、数ミクロン単
位での微細な調整が難しいこと、及び、レーザーが照射
された高温超伝導体部分の特性が劣化してしまう等の問
題が指摘されている。
【０００６】高温超伝導フィルタの電気的特性を調整す
る第２の方法としては、マイクロストリップ回路を設置
したパッケージにネジを設け、ネジとマイクロストリッ
プ回路の距離を調整することによって、回路のインピー
ダンスを変化させる方法がある。この方法では、ネジを
高温超伝導材料のマイクロストリップ線路に近づけると
フィルタのＱ値が低下して、フィルタ特性が劣化すると
いう問題が指摘されている。
る第２の方法としては、マイクロストリップ回路を設置
したパッケージにネジを設け、ネジとマイクロストリッ
プ回路の距離を調整することによって、回路のインピー
ダンスを変化させる方法がある。この方法では、ネジを
高温超伝導材料のマイクロストリップ線路に近づけると
フィルタのＱ値が低下して、フィルタ特性が劣化すると
いう問題が指摘されている。
【０００７】また、第３の方法としては、特開昭５９−
１０７５７０号公報の「分布定数系プリント式フィルタ
の電気的特性の調整方法およびこれに用いるフィルタ装
置」に記載されている方法がある。この方法は、マイク
ロストリップ線路に従来の常伝導体を用いたフィルタに
適用されたものであるが、マイクロストリップ線路上に
誘電体ウエハを置くことによってインピーダンスを変化
させ、フィルタの電気的特性を調整する方法である。こ
の方法では、設置する誘電体の厚さを変えることによっ
て、周波数を任意に変えることができる。そして、この
調整方法は当然高温超伝導フィルタにも適用することが
できる。
１０７５７０号公報の「分布定数系プリント式フィルタ
の電気的特性の調整方法およびこれに用いるフィルタ装
置」に記載されている方法がある。この方法は、マイク
ロストリップ線路に従来の常伝導体を用いたフィルタに
適用されたものであるが、マイクロストリップ線路上に
誘電体ウエハを置くことによってインピーダンスを変化
させ、フィルタの電気的特性を調整する方法である。こ
の方法では、設置する誘電体の厚さを変えることによっ
て、周波数を任意に変えることができる。そして、この
調整方法は当然高温超伝導フィルタにも適用することが
できる。
【０００８】しかし、これらの高温超伝導フィルタの電
気的特性の調整で難しいのは、高温超伝導フィルタが動
作するのが１００Ｋ以下の低温であるため、冷凍器中に
設置して冷却しなければ高性能なフィルタ特性を得るこ
とができないことである。このため、第１および第３の
方法では、フィルタを一度冷却して周波数特性を測定
し、次に、室温に戻して線路の長さを調整したり、また
は、誘電体を設置する等の方法によって調整した後、再
び冷却して測定することになる。そして、このプロセス
を何回も繰り返して徐々に目的とする周波数に合わせて
いくため、非常に長時間の忍耐強い作業が必要になって
しまう。
気的特性の調整で難しいのは、高温超伝導フィルタが動
作するのが１００Ｋ以下の低温であるため、冷凍器中に
設置して冷却しなければ高性能なフィルタ特性を得るこ
とができないことである。このため、第１および第３の
方法では、フィルタを一度冷却して周波数特性を測定
し、次に、室温に戻して線路の長さを調整したり、また
は、誘電体を設置する等の方法によって調整した後、再
び冷却して測定することになる。そして、このプロセス
を何回も繰り返して徐々に目的とする周波数に合わせて
いくため、非常に長時間の忍耐強い作業が必要になって
しまう。
【０００９】次に、第２の方法では、冷凍器を工夫して
外部からネジを調整できるようにすれば、フィルタを高
温超伝導材料の動作温度に保ったままで、フィルタ特性
をモニターしながら電気的特性を調整することができ
る。しかし、既に記述したように、ネジの部分の損失の
影響でフィルタ特性が劣化するという問題がある。
外部からネジを調整できるようにすれば、フィルタを高
温超伝導材料の動作温度に保ったままで、フィルタ特性
をモニターしながら電気的特性を調整することができ
る。しかし、既に記述したように、ネジの部分の損失の
影響でフィルタ特性が劣化するという問題がある。
【００１０】以上のように、高温超伝導フィルタはマイ
クロストリップ回路の導体損失が低減されてるため、小
型軽量で、且つ、高性能なフィルタ特性が得られるとい
う特長があるが、電気的特性の調整が難しいという問題
があった。すなわち、従来の常伝導体を用いたフィルタ
が、室温で周波数特性をモニターしながら調整できるの
に対して、低温で動作する高温超伝導フィルタは、フィ
ルタ特性を低下させずに、且つ、周波数特性をモニター
しながら調整するのが困難であった。
クロストリップ回路の導体損失が低減されてるため、小
型軽量で、且つ、高性能なフィルタ特性が得られるとい
う特長があるが、電気的特性の調整が難しいという問題
があった。すなわち、従来の常伝導体を用いたフィルタ
が、室温で周波数特性をモニターしながら調整できるの
に対して、低温で動作する高温超伝導フィルタは、フィ
ルタ特性を低下させずに、且つ、周波数特性をモニター
しながら調整するのが困難であった。
【００１１】本発明の目的は、上記課題に鑑み、フィル
タ特性を低下させずに、かつ、冷凍器中で簡単に精度よ
く高温超伝導フィルタの電気的特性を調整できる方法を
提供することにある。
タ特性を低下させずに、かつ、冷凍器中で簡単に精度よ
く高温超伝導フィルタの電気的特性を調整できる方法を
提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明にかかわるフィルタの調整方法は、誘電体基
板上に形成された高温超伝導マイクロストリップフィル
タを評価用冷凍器中に設置し、９０Ｋ以下の低温に冷却
された状態でフィルタ特性の測定装置に接続することに
より、高温超伝導フィルタの周波数特性をモニターす
る。この状態で、フィルタ回路上に誘電体薄膜を蒸着す
ることによって、フィルタの電気的特性、特に、中心周
波数を調整することを特徴とする高温超伝導フィルタの
調整方法である。
め、本発明にかかわるフィルタの調整方法は、誘電体基
板上に形成された高温超伝導マイクロストリップフィル
タを評価用冷凍器中に設置し、９０Ｋ以下の低温に冷却
された状態でフィルタ特性の測定装置に接続することに
より、高温超伝導フィルタの周波数特性をモニターす
る。この状態で、フィルタ回路上に誘電体薄膜を蒸着す
ることによって、フィルタの電気的特性、特に、中心周
波数を調整することを特徴とする高温超伝導フィルタの
調整方法である。
【００１３】その際、この冷凍器チャンバー中に誘電体
ターゲットが設置され、外部から導入されたレーザー光
をターゲットに照射することにより、有機材料、また
は、無機材料のターゲット成分をフィルタ上に蒸着する
ことを特徴とするフィルタの調整方法である。また、こ
の冷凍器チャンバーには、フィルタが設置されているパ
ッケージの蓋を冷凍器チャンバーの外部から開閉できる
機構が設けられており、パッケージの蓋を開閉しながら
電気的調整を行うことができることを特徴とするフィル
タの調整方法である。
ターゲットが設置され、外部から導入されたレーザー光
をターゲットに照射することにより、有機材料、また
は、無機材料のターゲット成分をフィルタ上に蒸着する
ことを特徴とするフィルタの調整方法である。また、こ
の冷凍器チャンバーには、フィルタが設置されているパ
ッケージの蓋を冷凍器チャンバーの外部から開閉できる
機構が設けられており、パッケージの蓋を開閉しながら
電気的調整を行うことができることを特徴とするフィル
タの調整方法である。
【００１４】高温超伝導材料は、移動体通信、衛星通信
等の通信機器に使用されるマイクロ波帯の周波数領域で
の表面抵抗が金等の常伝導金属よりも２桁以上小さいと
いう特徴を有している。また、超伝導になる臨界温度が
液体窒素の沸点である７７Ｋよりも高いことから、簡便
で安価に小型の冷凍機で超伝導特性を得ることができる
ため、マイクロ波帯の高性能な通信機器への応用が期待
されている。しかしながら、前記のとおり低温動作のた
めに中心周波数等の電気的特性の調整が難しいという問
題がある。
等の通信機器に使用されるマイクロ波帯の周波数領域で
の表面抵抗が金等の常伝導金属よりも２桁以上小さいと
いう特徴を有している。また、超伝導になる臨界温度が
液体窒素の沸点である７７Ｋよりも高いことから、簡便
で安価に小型の冷凍機で超伝導特性を得ることができる
ため、マイクロ波帯の高性能な通信機器への応用が期待
されている。しかしながら、前記のとおり低温動作のた
めに中心周波数等の電気的特性の調整が難しいという問
題がある。
【００１５】本発明では、上記のように誘電体基板上に
形成された高温超伝導マイクロストリップフィルタを評
価用冷凍器中に設置し、９０Ｋ以下の低温に冷却した状
態で、高温超伝導フィルタの周波数特性をモニターしな
がら、誘電体薄膜を蒸着する。この誘電体薄膜をフィル
タ回路上に蒸着することによって、フィルタの特性イン
ピーダンスが変化して、フィルタの電気的特性、特に、
中心周波数を調整することができる。この時、フィルタ
特性をモニターしながら、誘電体薄膜を蒸着できるた
め、目標とする周波数に到達したところで蒸着を終了す
ることによって、フィルタの中心周波数を設定値に合わ
せることが可能になる。
形成された高温超伝導マイクロストリップフィルタを評
価用冷凍器中に設置し、９０Ｋ以下の低温に冷却した状
態で、高温超伝導フィルタの周波数特性をモニターしな
がら、誘電体薄膜を蒸着する。この誘電体薄膜をフィル
タ回路上に蒸着することによって、フィルタの特性イン
ピーダンスが変化して、フィルタの電気的特性、特に、
中心周波数を調整することができる。この時、フィルタ
特性をモニターしながら、誘電体薄膜を蒸着できるた
め、目標とする周波数に到達したところで蒸着を終了す
ることによって、フィルタの中心周波数を設定値に合わ
せることが可能になる。
【００１６】誘電体薄膜は、冷凍器チャンバー中に誘電
体ターゲットを設置し、外部から導入されたレーザー光
をターゲットに照射し、ターゲット成分を蒸発させるこ
とによってフィルタ回路上に蒸着する。ここで、誘電体
薄膜の蒸着に一般的に利用されるスパッタリング法や蒸
着法を用いなかったのは、例えばスパッタリング法では
蒸着中にフィルタ回路がプラズマにさらされてダメージ
を受けたり、また、真空蒸着法では蒸発源の輻射熱によ
ってフィルタ回路の温度が上昇することによって、フィ
ルタ回路を構成する高温超伝導薄膜の超伝導特性が劣化
するおそれがあるためである。
体ターゲットを設置し、外部から導入されたレーザー光
をターゲットに照射し、ターゲット成分を蒸発させるこ
とによってフィルタ回路上に蒸着する。ここで、誘電体
薄膜の蒸着に一般的に利用されるスパッタリング法や蒸
着法を用いなかったのは、例えばスパッタリング法では
蒸着中にフィルタ回路がプラズマにさらされてダメージ
を受けたり、また、真空蒸着法では蒸発源の輻射熱によ
ってフィルタ回路の温度が上昇することによって、フィ
ルタ回路を構成する高温超伝導薄膜の超伝導特性が劣化
するおそれがあるためである。
【００１７】一方、本発明のレーザー光による照射では
ターゲットの温度上昇が少ないため、フィルタの温度が
上昇することもなく、また、スパッタリングのようにプ
ラズマにさらされることもないため、超伝導特性に劣化
が起こらず、また、フィルタの温度を所望の温度に維持
したままで誘電体薄膜を蒸着できる。
ターゲットの温度上昇が少ないため、フィルタの温度が
上昇することもなく、また、スパッタリングのようにプ
ラズマにさらされることもないため、超伝導特性に劣化
が起こらず、また、フィルタの温度を所望の温度に維持
したままで誘電体薄膜を蒸着できる。
【００１８】蒸着する誘電体薄膜は、例えばＡｌ２Ｏ３
のように誘電損失の小さい材料を選択することになる。
これは、誘電損失の大きい材料を用いると、誘電損失の
影響でＱ値が低下して、フィルタの性能劣化につながる
ためである。フィルタの電気的特性は、誘電体の種類、
即ち、誘電率や膜厚を変化させることによって、設定す
べき特性に連続的に調整することができる。
のように誘電損失の小さい材料を選択することになる。
これは、誘電損失の大きい材料を用いると、誘電損失の
影響でＱ値が低下して、フィルタの性能劣化につながる
ためである。フィルタの電気的特性は、誘電体の種類、
即ち、誘電率や膜厚を変化させることによって、設定す
べき特性に連続的に調整することができる。
【００１９】マイクロストリップフィルタの周波数特性
は、パッケージの蓋を閉じた状態と開いた状態では若干
異なるのが一般的である。したがって、電気的特性は最
終的には蓋を閉じた状態で調整しておく必要がある。こ
のため、フィルタが設置されているパッケージの蓋を冷
凍器チャンバーの外部から開閉できる機構をもうけてお
くことによって、誘電体薄膜を蒸着後直ちにパッケージ
の蓋を閉じてフィルタの周波数特性をモニターすること
ができる。
は、パッケージの蓋を閉じた状態と開いた状態では若干
異なるのが一般的である。したがって、電気的特性は最
終的には蓋を閉じた状態で調整しておく必要がある。こ
のため、フィルタが設置されているパッケージの蓋を冷
凍器チャンバーの外部から開閉できる機構をもうけてお
くことによって、誘電体薄膜を蒸着後直ちにパッケージ
の蓋を閉じてフィルタの周波数特性をモニターすること
ができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態を示
すフィルタ特性の調整装置の全体構成図である。図１に
おいて、パッケージ１に設置されたフィルタは、冷却ス
テージ２にセッティングされる。この冷却ステージ２
は、真空容器３の中にあり、スターリング型冷凍器４に
よって高温超伝導材料の動作温度以下である５０Ｋ程度
まで冷却することができる。
すフィルタ特性の調整装置の全体構成図である。図１に
おいて、パッケージ１に設置されたフィルタは、冷却ス
テージ２にセッティングされる。この冷却ステージ２
は、真空容器３の中にあり、スターリング型冷凍器４に
よって高温超伝導材料の動作温度以下である５０Ｋ程度
まで冷却することができる。
【００２１】電気的特性の調整中、フィルタの温度は、
温度制御によって±１度以内に維持することができる。
また、フィルタに対向して、誘電体ターゲット５が設置
されており、レーザービーム６がレーザー用の窓７を通
して導入されて、誘電体ターゲット５に照射される。こ
れによってターゲット成分が蒸発してフィルタ回路上に
誘電体薄膜を蒸着することができる。また、フィルタと
ターゲットの間にはマスク８が設置されている。これに
よって、フィルタ回路の必要な領域だけに誘電体薄膜を
形成することができる。
温度制御によって±１度以内に維持することができる。
また、フィルタに対向して、誘電体ターゲット５が設置
されており、レーザービーム６がレーザー用の窓７を通
して導入されて、誘電体ターゲット５に照射される。こ
れによってターゲット成分が蒸発してフィルタ回路上に
誘電体薄膜を蒸着することができる。また、フィルタと
ターゲットの間にはマスク８が設置されている。これに
よって、フィルタ回路の必要な領域だけに誘電体薄膜を
形成することができる。
【００２２】フィルタは、同軸ケーブル９によってフィ
ルタ特性測定装置１０に接続されている。このため、誘
電体薄膜の蒸着中もフィルタの周波数特性をモニターす
ることができる。また、真空容器内で、パッケージの蓋
１１が、外部から開閉できる機構が設けてあるため、蒸
着終了後にパッケージの蓋を閉めた状態で、フィルタの
周波数特性を測定することができる。
ルタ特性測定装置１０に接続されている。このため、誘
電体薄膜の蒸着中もフィルタの周波数特性をモニターす
ることができる。また、真空容器内で、パッケージの蓋
１１が、外部から開閉できる機構が設けてあるため、蒸
着終了後にパッケージの蓋を閉めた状態で、フィルタの
周波数特性を測定することができる。
【００２３】図２は、本発明のフィルタ調整方法を適用
するために作製したマイクロストリップフィルタ回路の
一例である。このフィルタは、中心周波数９．８ＧＨ
ｚ、比帯域幅は２％のチェビシェフ型４段帯域通過フィ
ルタである。フィルタ回路を構成するマイクロストリッ
プ線路１２は、厚さ５００ｎｍ程度の高温超伝導薄膜で
あり、誘電体基板１３上に形成されている。基板のサイ
ズは２５ｍｍ×６．５ｍｍ、また、厚さは０．５ｍｍで
ある。
するために作製したマイクロストリップフィルタ回路の
一例である。このフィルタは、中心周波数９．８ＧＨ
ｚ、比帯域幅は２％のチェビシェフ型４段帯域通過フィ
ルタである。フィルタ回路を構成するマイクロストリッ
プ線路１２は、厚さ５００ｎｍ程度の高温超伝導薄膜で
あり、誘電体基板１３上に形成されている。基板のサイ
ズは２５ｍｍ×６．５ｍｍ、また、厚さは０．５ｍｍで
ある。
【００２４】図３は、このマイクロストリップフィルタ
の断面形状を示す。図のように、誘電体基板１３の裏面
には高温超電導薄膜からなる接地導体１４が設けられて
いる。なお、本実施例では、高温超伝導薄膜には臨界温
度９０ＫのＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ （ＹＢＣＯ）薄膜を、
また、誘電体基板には誘電損失の小さい単結晶ＭｇＯを
用いた。このフィルタが金メッキされたパッケージ中に
セッティングされる。
の断面形状を示す。図のように、誘電体基板１３の裏面
には高温超電導薄膜からなる接地導体１４が設けられて
いる。なお、本実施例では、高温超伝導薄膜には臨界温
度９０ＫのＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ （ＹＢＣＯ）薄膜を、
また、誘電体基板には誘電損失の小さい単結晶ＭｇＯを
用いた。このフィルタが金メッキされたパッケージ中に
セッティングされる。
【００２５】このようにして作製した高温超伝導フィル
タを冷凍器中の冷却ステージ２に設置し、パッケージ１
のコネクタ部分に同軸ケーブル９を接続して、フィルタ
特性測定装置１０で周波数特性が測定できるように準備
する。フィルタ特性測定装置１０としては例えばベクト
ルネットワークアナライザを用いることができる。な
お、パッケージの蓋１１は開閉機構にセッティングする
ことによって冷凍器３の外部から開閉することができる
ようになっている、パッケージ１の蓋１１を閉めた状態
で、真空容器３内を真空排気する。次に、冷凍器４の電
源をオンすることによって、フィルタの冷却を開始す
る。フィルタは３０分から１時間程度で６０Ｋに到達
し、その後この温度に維持する。この段階で、フィルタ
の周波数特性を測定する。
タを冷凍器中の冷却ステージ２に設置し、パッケージ１
のコネクタ部分に同軸ケーブル９を接続して、フィルタ
特性測定装置１０で周波数特性が測定できるように準備
する。フィルタ特性測定装置１０としては例えばベクト
ルネットワークアナライザを用いることができる。な
お、パッケージの蓋１１は開閉機構にセッティングする
ことによって冷凍器３の外部から開閉することができる
ようになっている、パッケージ１の蓋１１を閉めた状態
で、真空容器３内を真空排気する。次に、冷凍器４の電
源をオンすることによって、フィルタの冷却を開始す
る。フィルタは３０分から１時間程度で６０Ｋに到達
し、その後この温度に維持する。この段階で、フィルタ
の周波数特性を測定する。
【００２６】図４に測定されたフィルタの通過特性を示
す。未調整の状態での周波数特性１６は、通過帯域にお
いて平坦で対称な通過特性を示している。また、通過帯
域内の挿入損失は０．１ｄＢ程度の非常に小さい値であ
り、高温超伝導フィルタ特有の低損失特性が得られてい
ることが確認された。しかし、フィルタの中心周波数
は、図中Ａのように設定すべき中心周波数１７からやや
高周波側にずれている。
す。未調整の状態での周波数特性１６は、通過帯域にお
いて平坦で対称な通過特性を示している。また、通過帯
域内の挿入損失は０．１ｄＢ程度の非常に小さい値であ
り、高温超伝導フィルタ特有の低損失特性が得られてい
ることが確認された。しかし、フィルタの中心周波数
は、図中Ａのように設定すべき中心周波数１７からやや
高周波側にずれている。
【００２７】そこで、冷凍器内でパッケージ１の蓋１１
を開いて、フィルタ回路上に誘電体薄膜１５が蒸着でき
るようにする。誘電体ターゲット５として比誘電率が１
０程度のＡｌ２Ｏ３ターゲットを用いる。冷凍器チャン
バー３の外部からレーザー用の窓７を通してエキシマレ
ーザー（ＫｒＦ、波長２４８ｎｍ）をターゲット表面に
照射すると、レーザーが照射された部分のターゲット成
分は瞬時にはじき出されて、フィルタ回路上に図３に示
す誘電体薄膜１５として蒸着される。
を開いて、フィルタ回路上に誘電体薄膜１５が蒸着でき
るようにする。誘電体ターゲット５として比誘電率が１
０程度のＡｌ２Ｏ３ターゲットを用いる。冷凍器チャン
バー３の外部からレーザー用の窓７を通してエキシマレ
ーザー（ＫｒＦ、波長２４８ｎｍ）をターゲット表面に
照射すると、レーザーが照射された部分のターゲット成
分は瞬時にはじき出されて、フィルタ回路上に図３に示
す誘電体薄膜１５として蒸着される。
【００２８】蒸着速度は１ｎｍ／ｓｅｃ程度であった。
誘電体薄膜が蒸着されると実効誘電率が増加するため、
フィルタの中心周波数は低周波側にずれる。そして、膜
厚が厚くなるにつれて実効誘電率が増加していくため、
誘電体薄膜の膜厚を変えることによって中心周波数の調
整の幅を変えることができる。
誘電体薄膜が蒸着されると実効誘電率が増加するため、
フィルタの中心周波数は低周波側にずれる。そして、膜
厚が厚くなるにつれて実効誘電率が増加していくため、
誘電体薄膜の膜厚を変えることによって中心周波数の調
整の幅を変えることができる。
【００２９】図４に誘電体薄膜の厚さが２μｍの場合の
周波数特性１８、および、４μｍの場合の周波数特性１
９を示す。通過帯域形状はほとんど変化せずに、膜厚２
μｍの場合には中心周波数がＢのようにやや低周波側に
シフトした。さらに、膜厚４μｍまで増加することによ
って、中心周波数がＣのようにさらに低周波側にシフト
して、ほぼ設定周波数に等しくなっていることがわか
る。
周波数特性１８、および、４μｍの場合の周波数特性１
９を示す。通過帯域形状はほとんど変化せずに、膜厚２
μｍの場合には中心周波数がＢのようにやや低周波側に
シフトした。さらに、膜厚４μｍまで増加することによ
って、中心周波数がＣのようにさらに低周波側にシフト
して、ほぼ設定周波数に等しくなっていることがわか
る。
【００３０】なお、本実施例では、既に記述したごと
く、図１のようにフィルタを冷却ステージ上で６０Ｋに
保持して、ネットワークアナライザでフィルタの周波数
特性をモニターしながら誘電体薄膜を蒸着できるため、
膜厚が４μｍになって設定周波数に調整できたところ
で、エキシマレーザーをオフにして蒸着を終了した。な
お、この誘電体薄膜を蒸着した後も、通過帯域内での挿
入損失の増加がないことから、薄膜の誘電損失による影
響はほとんどないと考えられる。従って、フィルタ特性
の低下無しに、目的とする中心周波数に容易に調整可能
なことがわかる。
く、図１のようにフィルタを冷却ステージ上で６０Ｋに
保持して、ネットワークアナライザでフィルタの周波数
特性をモニターしながら誘電体薄膜を蒸着できるため、
膜厚が４μｍになって設定周波数に調整できたところ
で、エキシマレーザーをオフにして蒸着を終了した。な
お、この誘電体薄膜を蒸着した後も、通過帯域内での挿
入損失の増加がないことから、薄膜の誘電損失による影
響はほとんどないと考えられる。従って、フィルタ特性
の低下無しに、目的とする中心周波数に容易に調整可能
なことがわかる。
【００３１】また、マイクロストリップ線路に用いられ
ているＹＢＣＯ薄膜は、誘電体薄膜蒸着後も臨界温度等
にほとんど変化が見られず、スパッタリング法や蒸着法
で予想される高温超伝導薄膜の特性低下もほとんど起こ
らないことが確認された。さらに、パッケージの蓋を閉
じてもフィルタの中心周波数はほとんど変化しなかった
ことから、最終的なフィルタ特性も目的どおりの仕様に
設定することができた。
ているＹＢＣＯ薄膜は、誘電体薄膜蒸着後も臨界温度等
にほとんど変化が見られず、スパッタリング法や蒸着法
で予想される高温超伝導薄膜の特性低下もほとんど起こ
らないことが確認された。さらに、パッケージの蓋を閉
じてもフィルタの中心周波数はほとんど変化しなかった
ことから、最終的なフィルタ特性も目的どおりの仕様に
設定することができた。
【００３２】次に、ターゲットに誘電体材料Ａｌ２Ｏ３
の代わりに、有機材料で比誘電率が２程度のテフロンを
用いた場合には、テフロンは、比誘電率が前記Ａｌ２Ｏ
３の１／５程度と低いため、フィルタ回路上に蒸着した
場合のフィルタの実効誘電率の増加も小さくなる。した
がって、膜厚２μｍ蒸着後の中心周波数のシフト量は、
Ａｌ２Ｏ３薄膜の場合の１／５程度であった。また、テ
フロン薄膜の場合にも、通過帯域内での挿入損失の増加
等のフィルタ特性の低下は見られなかった。このよう
に、比誘電率の小さいテフロン薄膜を使うと中心周波数
をより精度よく調整できるという特長もある。
の代わりに、有機材料で比誘電率が２程度のテフロンを
用いた場合には、テフロンは、比誘電率が前記Ａｌ２Ｏ
３の１／５程度と低いため、フィルタ回路上に蒸着した
場合のフィルタの実効誘電率の増加も小さくなる。した
がって、膜厚２μｍ蒸着後の中心周波数のシフト量は、
Ａｌ２Ｏ３薄膜の場合の１／５程度であった。また、テ
フロン薄膜の場合にも、通過帯域内での挿入損失の増加
等のフィルタ特性の低下は見られなかった。このよう
に、比誘電率の小さいテフロン薄膜を使うと中心周波数
をより精度よく調整できるという特長もある。
【００３３】なお、酸化物誘電体薄膜を蒸着した後に、
有機物薄膜を蒸着して多層化することによっても電気的
特性の調整が可能なことは当然である。
有機物薄膜を蒸着して多層化することによっても電気的
特性の調整が可能なことは当然である。
【００３４】
【発明の効果】本発明は、誘電体基板上に形成された高
温超伝導マイクロストリップフィルタを素子評価用冷凍
器中に設置し、９０Ｋ以下の低温に冷却した状態で、高
温超伝導フィルタの周波数特性をモニターしながら誘電
体薄膜を蒸着するので、フィルタの電気的特性、特に、
中心周波数の調整を、簡単に、かつ、短時間に精度よく
おこなうことができる。
温超伝導マイクロストリップフィルタを素子評価用冷凍
器中に設置し、９０Ｋ以下の低温に冷却した状態で、高
温超伝導フィルタの周波数特性をモニターしながら誘電
体薄膜を蒸着するので、フィルタの電気的特性、特に、
中心周波数の調整を、簡単に、かつ、短時間に精度よく
おこなうことができる。
【図１】本発明の実施の形態を示すフィルタ特性調整装
置の全体構成図である。
置の全体構成図である。
【図２】本発明が適用されるマイクロストリップフィル
タ回路の一例を示す図である。
タ回路の一例を示す図である。
【図３】図２記載のマイクロストリップフィルタの断面
構造を示す図である。
構造を示す図である。
【図４】本発明による周波数特性の調整方法を説明する
ための図である。
ための図である。
１ パッケージ ２ 冷却ステージ ３ 真空容器 ４ スターリング型冷凍器 ５ 誘電体ターゲット ６ レーザー光 ７ レーザー導入窓 ８ マスク ９ 同軸ケーブル １０ フィルタ特性測定装置 １１ パッケージの蓋 １２ マイクロストリップ線路 １３ 誘電体基板 １４ 接地導体 １５ 誘電体薄膜 １６ 未調整状態のフィルタ特性 １７ 設定中心周波数 １８ 誘電体薄膜の厚さ２μｍの場合のフィルタ特性 １９ 誘電体薄膜の厚さ４μｍの場合のフィルタ特性
Claims (9)
- 【請求項１】 誘電体基板上に形成された高温超伝導薄
膜によって構成されたマイクロストリップフィルタを、
評価用冷凍器中に設置した状態でその電気的特性を調整
する方法において、 前記フィルタが設置されているパッケージの蓋を冷凍器
チャンバーの外部から開閉できる機構をもうけた冷凍器
チャンバー中で前記フィルタ上に誘電体薄膜を蒸着しな
がら、前記フィルタの電気的特性を調整することを特徴
とするフィルタの調整方法。 - 【請求項２】 前記調整される電気的特性は、前記フィ
ルタの中心周波数であることを特徴とする請求項１記載
のフィルタの調整方法。 - 【請求項３】 冷凍器チャンバー中に誘電体ターゲット
と前記フィルタを設置し、外部から導入されたレーザー
光を前記誘電体ターゲットに照射することにより、前記
誘電体ターゲット成分を前記フィルタ回路上に蒸着する
ことを特徴とする請求項１または２記載のフィルタの調
整方法。 - 【請求項４】 前記誘電体ターゲットとして、有機材料
または無機材料を用いたことを特徴とする請求項１〜３
のいずれかに記載のフィルタの調整方法。 - 【請求項５】 前記フィルタ上に蒸着する誘電体薄膜の
厚さを変えることによって電気的調整を行うことを特徴
とする請求項１〜４のいずれかに記載のフィルタの調整
方法。 - 【請求項６】 前記フィルタ上に蒸着する誘電体薄膜の
誘電率を変えることによって電気的調整を行うことを特
徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のフィルタの調
整方法。 - 【請求項７】 前記誘電体薄膜の蒸着中、前記評価用冷
凍器中の冷却ステージに設置された前記フィルタは、９
０Ｋ以下の低温に冷却された状態であることを特徴とす
る請求項１〜６のいずれかに記載のフィルタの調整方
法。 - 【請求項８】 前記誘電体薄膜の蒸着中、前記評価用冷
凍器中の冷却ステージに設置されたフィルタは、９０Ｋ
以下の低温に冷却された状態であり、かつフィルタ特性
の測定装置に接続されてその周波数特性を測定しながら
前記誘電体薄膜を蒸着することを特徴とする請求項１〜
７のいずれかに記載のフィルタの調整方法。 - 【請求項９】 誘電体基板上に形成された高温超伝導薄
膜によって構成されたマイクロストリップフィルタの調
整装置において、 パッケージに設置された前記フィルタを冷却するための
冷却ステージと前記フィルタに誘電体薄膜を蒸着するた
めの誘電体ターゲットと外部から前記誘電体ターゲット
にレーザービームを導入するための窓を有する真空容器
と、 前記フィルタを設置したパッケージの蓋を前記真空容器
の外部から開閉できるようにした開閉機構と、 前記フィルタの周波数特性を測定するための測定回路
と、 を備えていることを特徴とするフィルタ特性の調整装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04288599A JP3292168B2 (ja) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | フィルタの調整方法および調整装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04288599A JP3292168B2 (ja) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | フィルタの調整方法および調整装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000244203A JP2000244203A (ja) | 2000-09-08 |
| JP3292168B2 true JP3292168B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=12648505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04288599A Expired - Fee Related JP3292168B2 (ja) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | フィルタの調整方法および調整装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3292168B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020089270A (ko) * | 2002-11-04 | 2002-11-29 | 주식회사 에이엔티 | 레이저 광선을 이용한 fbar의 공진주파수 튜닝 방법 |
| CN120085065B (zh) * | 2025-03-05 | 2026-04-10 | 电子科技大学 | 一种高效测量高温超导薄膜微波表面阻抗的装置和方法 |
-
1999
- 1999-02-22 JP JP04288599A patent/JP3292168B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000244203A (ja) | 2000-09-08 |
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