DE69212903T2 - Mikrowellenresonator aus supraleitendem oxydischem Verbundmaterial - Google Patents

Mikrowellenresonator aus supraleitendem oxydischem Verbundmaterial

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Description

    Hintergrund der Erfindung Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Mikrowellen-Resonatoren, und insbesondere eine neue Struktur von Mikrowellen-Resonatoren, die einen Signalleiter besitzen, der aus einem supraleitenden Oxidverbund-Dünnfilm hergestellt ist.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • "Mikrowellen" oder "Millimeterwellen" genannte elektromagnetische Wellen mit einer Wellenlänge in einem Bereich von einigen zehn Zentimetern bis zu einigen Millimetern gelten theoretisch lediglich als ein Teil eines Spektrums von elektromagnetischen Wellen, aber in vielen Fällen wurden sie vom Gesichtspunkt der Elektrotechnik aus als spezieller, unabhängiger Bereich der elektromagnetischen Wellen gesehen, da für die Behandlung dieser elektromagnetischen Wellen spezielle und eigene Verfahren und Geräte entwickelt worden sind.
  • 1986 berichteten Bednorz und Miller, daß (La, Ba)&sub2;CuO&sub4; bei einer Temperatur von 30 K einen supraleitenden Zustand zeigt. 1987 berichtete Chu, daß YBa&sub2;Cu&sub3;Oy bei einer Größenordnung von 90 K eine kritische supraleitende Temperatur besitzt, und 1988 berichtete Maeda von einem sogenannten supraleitenden oxydischen Verbundmaterial vom Typ Wismut (Bi), das eine kritische supraleitende Temperatur von über 100 K aufweist. Diese supraleitenden oxydischen Verbundmaterialien können durch Kühlung unter Verwendung von billigem flüssigem Stickstoff eine Supraleitbedingung erreichen. Folglich ist die Möglichkeit einer aktuellen Anwendung der Supraleittechnologie diskutiert und erforscht worden.
  • Ein der Supraleitung eigenes Phänomen kann bei verschiedenen Anwendungen vorteilhaft verwendet werden, und die Mikrowellenkomponente macht keine Ausnahme. Im allgemeinen hat der Mikrostreifenleiter einen Abschwächungskoeffizienten, der einer Widerstandskomponente des Leiters zugeschrieben werden kann.
  • Dieser der Widerstandskomponente zuzuschreibende Abschwächungskoeffizient nimmt mit der Quadratwurzel der Frequenz zu. Andererseits steigt der dielektrische Verlust parallel zum Anstieg der Frequenz an. Jedoch ist der Verlust in einem vorliegenden Mikrostreifenleiter in einem Frequenzbereich von bis zu 10 GHz nahezu dem Widerstand des Leiters zuzuschreiben, da die dielektrischen Materialien verbessert worden sind. Deshalb ist es möglich, die Leistungsfähigkeit des Mikrostreifenleiters wesentlich zu erhöhen, wenn der Widerstand des Leiters in dem Streifenleiter verringert werden kann.
  • Bekanntlich kann der Mikrostreifenleiter als einfache Signalübertragungsleitung verwendet werden. Außerdem kann, wenn ein geeignetes Strukturieren angewandt wird, der Mikrostreifenleiter als Mikrowellenkomponente mit einem Induktor, einem Filter, einem Resonator, einer Verzögerungsleitung usw. verwendet werden. Entsprechend wird eine Verbesserung des Mikrostreifenleiters zu einer Verbesserung der Merkmale der Mikrowellenkomponente führen. Deshalb sind verschiedene Mikrowellenkomponenten, die einen Signalleiter aus einem oxydischen Supraleiter besitzen, vorgeschlagen worden.
  • Ein typischer herkömmlicher Mikrowellen-Resonator, der den oben erwähnten oxydischen Supraleiter verwendet, umfaßt ein erstes Substrat, das mit einem supraleitenden Signalleiter versehen ist, der aus einem in einer vorher festgelegten Form strukturierten supraleitenden Oxiddünnfilm hergestellt ist, und ein zweites Substrat, dessen gesamte Oberfläche mit einem supraleitenden Erdungsleiter versehen ist, und der ebenfalls aus einem supraleitenden Oxiddünnfilm hergestellt ist. Das erste und das zweite Substrat sind innerhalb eines Metallgehäuses, das verkapselt und mit einem Metalldeckel verschlossen ist, aufeinander gestapelt.
  • Der supraleitende Signalleiter besteht aus einem supraleitenden Resonanzsignalleiter und einem Paar supraleitender Ankopplungs-Signalleiter, die an gegenüberliegenden Seiten des supraleitenden Resonanzsignalleiters, von dem supraleitenden Resonanzsignalleiter getrennt, angeordnet sind. Dieser supraleitende Signalleiter und der supraleitende Erdungsleiter können aus einem supraleitenden Dünnfilm von z. B. einem Oxidverbund vom Typ Y-Ba-Cu-O gebildet sein.
  • Der Mikrowellen-Resonator mit der oben erwähnten Konstruktion besitzt eine spezifische Resonanzfrequenz f&sub0; entsprechend den Merkmalen des supraleitenden Signalleiters und kann für eine Frequenzsteuerung in einem lokalen Oszillator eingesetzt werden, der in Mikrowellen-Kommunikationsgeräten und für andere Zwecke verwendet wird.
  • Jedoch ist ein Problem aufgetreten, bei dem die Resonanzfrequenz f&sub0; des Mikrowellen-Resonators, der unter Verwendung des oxydischen Supraleiters wirklich hergestellt wird, sich nicht unbedingt in Übereinstimmung mit einem konzipierten Wert befindet. Bei dieser Mikrowellen-Resonatorart besteht nämlich bei den Merkmalen des supraleitenden Oxiddünnfilms eine leichte Abweichung und beim Aufbau des gegenseitigen Einflusses ein leichter Fehler, die eine unvermeidliche Streuung der Merkmale des Mikrowellen-Resonators bewirken.
  • Der Beitrag von P.A. Polakos et al., "Electrical Characteristics of Thin-Film Ba&sub2;YCu&sub3;O&sub7; Superconducting Ring Resonators", erschienen in IEEE Microwave and Guided Wave Letters, Band 1, Nr. 3, März 1991, New York, S. 54 bis 56, offenbart supraleitende Mikrostreifen-Ringresonatoren, für die sowohl der Mikrostreifen als auch die Erdungsfläche aus supraleitenden Schichten hergestellt wurden, die auf beiden Seiten desselben dielektrischen Substrats aufgebracht waren. Die betriebsfertigen Resonatoren waren auf der Stufe eines geschlossenen Kühlsystems montiert und mit einem Paar Koaxialkabel verbunden, das den Signalweg nach außen herstellte. Die Streueffekt-Parameter wurden in einem Temperaturbereich zwischen 15 und 90 K gemessen.
  • In EP-A2-0065406 wird eine Frequenzquelle offenbart, die einen temperaturgeregelten Kristall verwendet, um die Frequenz eines Oszillators zu ermitteln. Diese Frequenzquelle verwendet kein supraleitendes Material. Die Oszillatorschaltung und eine Temperaturregelschaltung sind sehr dicht neben dem Kristall montiert, wodurch Temperaturabweichungen auf ein Minimum reduziert werden. Die zwei Schaltungen und der Kristall sind von einem thermischen Isoliermaterial umgeben und in einem relativ großen Behälter mit temperaturgeregelten Wänden eingeschlossen, die auf konstanter Temperatur gehalten werden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist also eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Mikrowellen-Resonator bereitzustellen, bei dem der oben erwähnte Fehler des herkömmlichen Mikrowellen-Resonators beseitigt ist.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist&sub1; einen neuartigen Mikrowellen-Resonator zu schaffen, bei dem die Resonanzfrequenz des Mikrowellen-Resonators leicht abzugleichen ist, um die Streuung der Merkmale des Mikrowellen-Resonators zu kompensieren.
  • Die obigen und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch einen Mikrowellen- Resonator mit einem dielektrischen Substrat, einem strukturierten supraleitenden Signalleiter, der auf der einen Fläche des dielektrischen Substrats aufgebracht ist, und einem supraleitenden Erdungsleiter, der auf der anderen Fläche des dielektrischen Substrats aufgebracht ist, gelöst, wobei der supraleitende Signalleiter und der supraleitende Erdungsleiter aus einem supraleitenden Oxiddünnfilm gebildet sind, der Resonator außerdem einen temperaturgeregelten Heizkörper aufweist, der nahe bei dem supraleitenden Signalleiter und dem supraleitenden Erdungsleiter angebracht ist und so den supraleitenden Signalleiter und den supraleitenden Erdungsleiter heizt.
  • Wie aus dem obigen zu sehen ist, ist der Mikrowellen-Resonator gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß er die Möglichkeit zum Einstellen seiner Resonanzfrequenz f&sub0; besitzt, und die Einstellung der Resonanzfrequenz f&sub0; kann auf elektrische Weise gesteuert werden.
  • Es war bekannt, daß der oxydische Supraleiter verschiedene eigene Merkmale besitzt, die sich von denen herkömmlicher Metall-Supraleiter unterscheiden. Der Mikrowellen-Resonator gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt eines der eigenen Merkmale des oxydischen Supraleiters.
  • Der oxydische Supraleiter besitzt nämlich die Eigenschaft, daß sich in einem Temperaturbereich bis zu einer kritischen Temperatur, bei der der oxydische Supraleiter beginnt, sich als Supraleiter zu verhalten, das Verhältnis der Supraleitungs- Elektronendichte ns zur normalen Leitungs-Elektronendichte nn als Reaktion auf eine Änderung der Temperatur verändert. Weil sich die Magnetfeld-Eindringtiefe λ des Supraleiters in Verbindung mit der Änderung der Temperatur verändert, weist der aus dem oxydischen Supraleiter bestehende Mikrowellen-Resonator Temperaturabhängigkeitseigenschaften bei der Resonanzfrequenz in dem Temperaturbereich bis zu der kritischen Temperatur auf.
  • In Anbetracht dieser Eigenschaft ist bei dem Mikrowellen-Resonator gemäß der vorliegenden Erfindung der elektrisch steuerbare Heizkörper in der Nähe der Resonanzleiter angeordnet, um die Temperatur des Mikrowellen-Resonators genau zu steuern und die Resonanzfrequenz f&sub0; auf einen beliebigen gewünschten Wert einzustellen.
  • Mit anderen Worten, der Mikrowellen-Resonator gemäß der vorliegenden Erfindung ist so ausgelegt, daß die Resonanzfrequenz f&sub0; durch Einstellen der an den Heizkörper gelieferten elektrischen Energie elektrisch gesteuert werden kann.
  • Die supraleitende Signalleiterschicht und die supraleitende Erdungsleiterschicht des Mikrowellen-Resonators gemäß der vorliegenden Erfindung können aus Dünnfilmen von im allgemeinen supraleitenden Oxidmaterialien, wie z. B. einem supraleitenden Oxidmaterial vom Typ Kupferoxid mit einer hohen kritischen Temperatur (high-Tc), typisiert durch ein supraleitendes oxydisches Verbundmaterial vom Typ Y-Ba-Cu-O und ein supraleitendes oxydisches Verbundmaterial vom Typ Tl-Ba-Ca-Cu-O, gebildet sein. Außerdem kann eine Sedimentation des supraleitenden Oxiddünnfilms durch eine Zerstäubung, eine Laser-Verdunstung usw. als Beispiel dienen.
  • Das Substrat kann aus einem Material hergestellt sein, das aus der aus MgO, SrTiO&sub3;, NdGaO&sub3;, Y&sub2;O&sub3;, LaAlO&sub3;, LaGaO&sub3;, Al&sub2;O&sub3; und ZrO&sub2; bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Jedoch ist das Material für das Substrat nicht auf diese Materialien begrenzt, und das Substrat kann aus irgendeinem Oxidmaterial hergestellt sein, das nicht in das verwendete supraleitende Oxidmaterial vom Typ Kupferoxid mit einer hohen kritischen Temperatur diffundiert, und das sich im wesentlichen an Kristallgitter mit dem verwendeten supraleitenden Oxidmaterial vom Typ Kupferoxid mit der hohen kritischen Temperatur anpaßt, so daß zwischen dem oxydischen Dünnfilmisolator und der supraleitenden Schicht aus dem supraleitenden Oxidmaterial vom Typ Kupferoxid mit hoher kritischer Temperatur eine deutliche Grenze gebildet wird. Von diesem Standpunkt aus betrachtet kann gesagt werden, daß es möglich ist, ein oxydisches Isoliermaterial zu verwenden, das herkömmlicherweise zum Bilden eines Substrats verwendet wird, bei dem ein supraleitendes Oxidmaterial vom Typ Kupferoxid mit hoher kritischer Temperatur aufgebracht ist.
  • Ein bevorzugtes Substratmaterial umfaßt einen MgO-Einkristall, einen SrTiO&sub3;-Einkristall, ein NdGaO&sub3;-Einkristallsubstrat, ein Y&sub2;O&sub3;-Einkristallsubstrat, einen LaAlO&sub3;-Einkristall, einen LaGaO&sub3;-Einkristall, einen Al&sub2;O&sub3;-Einkristall und einen ZrO&sub2;-Einkristall.
  • Z. B. kann der supraleitende Oxiddünnfilm durch Verwendung von z. B. einer (100) Oberfläche eines MgO-Einkristallsubstrats, einer (110) Oberfläche oder einer (100) Oberfläche eines SrTiO&sub3;- Einkristallsubstrats und einer (001) Oberfläche eines NdGaO&sub3;-Einkristallsubstrats als Sedimentationsoberfläche aufgebracht werden, auf welche der supraleitende Oxiddünnfilm aufgebracht ist.
  • Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung mit Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen ersichtlich. Die hier nachfolgend erklärten Beispiele dienen jedoch nur als Beispiel der vorliegenden Erfindung, und daher ist es so zu verstehen, daß die vorliegende Erfindung keinesfalls auf die folgenden Beispiele begrenzt ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des Mikrowellen-Resonators gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 2 zeigt ein Rasterdiagramm des Signalleiters des in Fig. 1 gezeigten supraleitenden Mikrowellen-Resonators;
  • Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Mikrowellen-Resonators gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • Fig. 4 zeigt ein Diagramm der Merkmale des in Fig. 3 gezeigten supraleitenden Mikrowellen-Resonators.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • Bezüglich Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht gezeigt, die ein erstes Ausführungsbeispiel des Mikrowellen- Resonators gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Der gezeigte Mikrowellen-Resonator weist ein erstes Substrat auf, das aus einem dielektrischen Material gebildet ist, und eine obere Fläche besitzt, die aus einem supraleitenden Signalleiter 10 gebildet ist, der aus einem in einer vorgegebenen Form strukturierten supraleitenden Oxiddünnfilm gebildet ist, wie nachfolgend noch erwähnt wird, und er weist ein zweites Substrat auf, das aus einem dielektrischen Material gebildet ist und eine obere Fläche besitzt, die mit einem supraleitenden Erdungsleiter 30 völlig bedeckt ist, der auch aus einem supraleitenden Oxiddünnfilm gebildet ist. Das erste und das zweite Substrat 20 und 40 sind in einer Weise aufeinander gestapelt, daß die ganze untere Fläche des ersten Substrats 20 mit dem supraleitenden Erdungsleiter 30 Kontakt hat. Die gestapelte Anordnung aus dem ersten und dem zweiten Substrat 20 und 40 befindet sich innerhalb eines hohlen Gehäuses 50a mit quadratischem Querschnitt, bei dem die Oberseite und die Unterseite offen sind und das auf seiner oberen und unteren Seite mit einem Oberseitendeckel 50a bzw. einem Bodendeckel 50b verkapselt und verschlossen ist. Das zweite Substrat 40 liegt auf der oberen Fläche des Bodendeckels 50b.
  • Da der supraleitende Oxiddünnfilm 10 auf dem ersten Substrat und der supraleitende Oxiddünnfilm 30 unabhängig von dem ersten Substrat 20 auf dem zweiten Substrat 40 gebildet ist, ist es möglich, eine Verschlechterung der supraleitenden Oxiddünnfilme zu vermeiden, die auftreten würde, wenn ein Paar supraleitende Oxiddünnfilme aufeinanderfolgend auf einer Fläche eines Substrats und dann auf der anderen Fläche desselben Substrats aufgebracht würden.
  • Wie in Fig. 1 gezeigt, ist das zweite Substrat 40 im Vergleich zu dem ersten Substrat 20 groß, und eine Innenfläche des Gehäuses 50a besitzt eine Stufe 51, um den Größenunterschied zwischen dem ersten Substrat 20 und dem zweiten Substrat 40 auszugleichen. Somit ist das zweite Substrat 40 zwischen der oberen Fläche des Bodendeckels 50c und der Stufe 51 des Gehäuses 50a eingeschoben und fixiert, und zwar auf eine Weise, daß der auf dem zweiten Substrat 40 gebildete supraleitende Erdungsleiter 30 an seinem Rand mit der Stufe 51 des Gehäuses 50a Kontakt hat.
  • Außerdem besitzt der Oberseitendeckel 50b eine Innenwand 52, die sich entlang der Innenfläche des Gehäuses 50a abwärts erstreckt und so an die obere Fläche des ersten Substrats 20 angrenzt, so daß das erste Substrat 20 zwangsweise in engen Kontakt mit dem supraleitenden Erdungsleiter 30 des zweiten Substrats 40 gedrückt und zwischen dem zweiten Substrat 40 und dem unteren Ende der Innenwand 52 des Oberseitendeckels 50b gehalten wird.
  • Außerdem sind die Zuführungsleitungen (nicht gezeigt) eigentlich dafür eingerichtet, durch das Gehäuse 50a oder den Deckel 50b geführt zu werden, um die Mikrowellen in den Signalleiter 10 hineinzuführen.
  • Der gezeigte Mikrowellen-Resonator enthält darüber hinaus einen Heizkörper 60, der einen Widerstand aufweist, welcher auf der unteren Fläche des Bodendeckels 50c des Gehäuses 50a montiert ist. Der Heizkörper 60 besitzt ein Paar Stromversorgungsanschlüsse 60a und 60b.
  • Fig. 2 zeigt eine Struktur des supraleitenden Signalleiters 10, der auf dem ersten Substrat 20 in dem in Fig. 1 gezeigten Mikrowellen-Resonator angeordnet ist.
  • Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind auf dem ersten Substrat 20 ein kreisförmiger supraleitender Signalleiter 11 zur Bildung eines Resonators und ein Paar supraleitende Signalleiter 12 und 13 angeordnet, die die Mikrowellen dem supraleitenden Signalleiter 11 zuführen und von diesem abgreifen. Diese supraleitenden Signalleiter 11, 12 und 13 und der supraleitende Erdungsleiter auf dem zweiten Substrat 40 können aus einem supraleitenden Dünnfilm aus z. B. einem Oxidverbund vom Typ Y-Ba-Cu-O hergestellt sein.
  • Der Mikrowellen-Resonator mit dem oben erwähnten Aufbau wird zum Kühlen des supraleitenden Signalleiters 10 und des supraleitenden Erdungsleiters 30 verwendet, so daß die Leiter 10 und 30 supraleitend bleiben, aber die Temperatur kann in einem Temperaturbereich nahe der kritischen Temperatur genau gesteuert werden.
  • Bei dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel ist der Heizkörper 60 auf der unteren Fläche des Deckels 50c des Gehäuses 50a montiert. Der Heizkörper kann jedoch problemlos auch innerhalb des Gehäuses 50a, z. B. auf der oberen Fläche des Deckels 50c oder auf der unteren Fläche des Deckels 50b vorgesehen werden.
  • Ein Mikrowellen-Resonator mit einem in Fig. 3 gezeigten Aufbau wurde konkret hergestellt.
  • Der in Fig. 3 gezeigte Mikrowellen-Resonator weist eine im wesentlichen ähnliche Konstruktion wie der in Fig. 1 gezeigten auf, enthält aber zusätzlich ein drittes Substrat 40a, das mit einem supraleitenden Oxiddünnfilm versehen ist, welcher einen zweiten supraleitenden Erdungsleiter 30a aufweist. Das dritte Substrat 40a ist aus einem dielektrischen Material gefertigt, und es ist auf den supraleitenden Signalleiter 10 gestapelt und innerhalb des Gehäuses 50a untergebracht. Das dritte Substrat 40a ist mit Hilfe einer Feder 70 mit dem supraleitenden Signalleiter 10 in engen Kontakt gebracht.
  • Das erste Substrat 20 wurde aus einem quadratischen MgO- Substrat mit einer Kantenlänge von 18 mm und einer Dicke von 1 mm gebildet. Der supraleitende Signalleiter 10 wurde aus einem Oxidverbund-Dünnfilm aus Y-Ba-Cu-O mit einer Dicke von 5000 Å hergestellt. Dieser supraleitende Oxidverbund-Dünnfilm vom Typ Y-Ba-Cu-O wurde durch Zerstäuben aufgebracht. Die Sedimentationsbedingung war folgendermaßen:
  • Ziel : Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-x
  • Zerstäubungsgas : Ar mit 20 mol% an O&sub2;
  • Gasdruck : 0,5 Torr
  • Substrat-Temperatur : 620ºC
  • Filmdicke : 5000 Å
  • Der so gebildete supraleitende Signalleiter 10 war folgendermaßen strukturiert, um den Resonator zu bilden: Der supraleitende Signalleiter 11 hat die Form eines Kreises mit einem Durchmesser von 12 mm, und das Paar supraleitender Ankopplungssignalleiter 12 und 13 weisen eine Breite von 0,4 mm und eine Länge von 2,0 mm auf. Ein Abstand oder eine Lücke zwischen dem supraleitenden Signalleiter 11 und jedem der supraleitenden Ankopplungs-Signalleiter 12 und 13 beträgt an der engsten Stelle 1,0 mm.
  • Andererseits waren das zweite Substrat 40 und das dritte Substrat 40a aus quadratischen MgO-Substraten mit einer Dicke von 1 mm hergestellt. Die Seiten des zweiten Substrats 40 und des dritten Substrats bestehen aus 20 mm bzw. aus 18 mm. Die supraleitenden Erdungsleiter 30 und 30a waren durch ein Zerstäuben ähnlich dem zur Sedimentation des supraleitenden Signalleiters 10 aus einem Oxidverbund-Dünnfilm aus Y-Ba-Cu-O mit einer Dicke von 5000 Å hergestellt.
  • Die oben erwähnten drei Substrate 20, 40 und 40a waren innerhalb des quadratischen, aus Messing gefertigten hohlen Gehäuses 50a angeordnet, und die gegenüberliegenden Öffnungen des Gehäuses 50a wurden verkapselt und mit den ebenfalls aus Messing gefertigten Deckeln 50b und 50c verschlossen. Bei diesem Prozeß wurde das dritte Substrat 40a mit dem supraleitenden Signalleiter 10 mit Hilfe einer Feder 70 in engen Kontakt gebracht.
  • Die untere Fläche des Deckels 50c wurde vorher durch eine Isolierschicht aus SiO&sub2; mit einem Nichrom-Dickfilm gebildet, wodurch ein Heizkörper 60 erzeugt wurde. Außerdem wurden zwei Nickellagen geschichtet, um ein Paar Elektroden zu bilden, auf welche für den Heizkörper 60 ein Paar Stromversorgungsanschlüsse 60a gelötet wurden.
  • Für den so gefertigten supraleitenden Mikrowellen-Resonator wurde unter Verwendung eines Netzwerk-Analysators eine Frequenzkennlinie der Übertragungsenergie gemessen.
  • Zuerst wurde die Temperaturkennlinie der Resonanzfrequenz gemessen, indem der Mikrowellen-Resonator in einen Kryostaten gelegt wurde, ohne den in dem Mikrowellen-Resonator vorgesehenen Heizkörper 60 in Betrieb zu setzen. Das Ergebnis der Messung ist in Fig. 4 gezeigt.
  • Ferner wurde beim Betreiben und Steuern des Heizkörpers, während der Mikrowellen-Resonator durch flüssigen Stickstoff gekühlt wurde, die Resonanzfrequenz bei Temperaturen von 77 K, 79 K bzw. 81 K gemessen. Das Ergebnis der Messung ist folgendermaßen:
  • Temperaturmessung (K) 77 79 81
  • Resonanzfrequenz (MHz) 4448,1 4446,5 4444,5
  • Es wird angemerkt, daß sich die Resonanzfrequenz mit dem Anstieg der Temperatur verringert.
  • Wie oben erwähnt, ist der Mikrowellen-Resonator gemäß der vorliegenden Erfindung so konstruiert, daß man die Resonanzfrequenz f&sub0; leicht einstellen kann. Außerdem kann diese Einstellung der Resonanzfrequenz f&sub0; auf elektrische Weise von jemandem außerhalb des Resonators durchgeführt werden. Daher kann die Einstellung leicht durchgeführt werden, nachdem der Resonator zusammengebaut worden ist, und die Einstellung kann sogar dann leicht durchgeführt werden, wenn der Resonator in Funktion ist.
  • Entsprechend kann der Mikrowellen-Resonator gemäß der vorliegenden Erfindung in einem lokalen Oszillator von Mikrowellen- Kommunikationsgeräten und dergleichen effizient verwendet werden.
  • Somit ist die Erfindung mit Bezugnahme auf die speziellen Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben worden. Jedoch ist hier anzumerken, daß die vorliegende Erfindung keineswegs auf die Einzelheiten der gezeigten Strukturen begrenzt ist, sondern innerhalb des Schutzumfangs der anhängenden Patentansprüche Änderungen und Modifizierungen durchgeführt werden können.

Claims (8)

1. Mikrowellen-Resonator mit einem dielektrischen Substrat (20), einem strukturierten, supraleitenden Signalleiter (10), der auf einer Fläche des dielektrischen Substrats angeordnet ist, und einem supraleitenden Erdungsleiter (30), der auf der anderen Fläche des dielektrischen Substrats angeordnet ist, wobei der supraleitende Signal leiter und der supraleitende Erdungsleiter aus dünnen, supraleitenden Oxid-Dünnfilm gebildet sind, dadurch gekennzeichnet&sub1; daß der Resonator außerdem einen temperaturgeregelten Heizkörper (60) aufweist, der in der Nähe des supraleitenden Signalleiters und des supraleitenden Erdungsleiters angeordnet ist, um den supraleitenden Signalleiter und den supraleitenden Erdungsleiter zu heizen, so daß die Resonanzfrequenz f0 des Mikrowellen-Resonators durch Steuern der Temperatur des supraleitenden Signalleiters und des supraleitenden Erdungsleiters über den temperaturgeregelten Heizkörper leicht eingestellt werden kann.
2. Mikrowellen-Resonator nach Anspruch 1, wobei sowohl der supraleitende Signalleiter als auch der supraleitende Erdungsleiter aus einem supraleitenden Oxidmaterial des Kupferoxyd-Typs mit hoher kritischer Temperatur hergestellt wird.
3. Mikrowellen-Resonator nach Anspruch 1, wobei sowohl der supraleitende Signalleiter als auch der supraleitende Erdungsleiter aus einem Material hergestellt sind, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus supraleitendem oxydischem Verbundmaterial vom Typ Y-Ba-Cu-O, supraleitendem oxydischem Verbundmaterial vom Typ Bi-Sr-Ca-Cu-O und supraleitendem oxydischem Verbundmaterial vom Typ Tl-Ba-Ca-Cu-O besteht.
4. Mikrowellen-Resonator nach Anspruch 1, wobei das dielektrische Substrat aus einem Material hergestellt wird, das aus der aus MgO, SrTiO3, NdGaO3, Y2O3, LaAlO3, LaGaO3, Al2O3 und ZrO2 bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
5. Mikrowellen-Resonator nach Anspruch 1, wobei der supraleitende Signalleiter auf einer oberen Fläche eines ersten dielektrischen Substrats gebildet ist und der supraleitende Erdungsleiter so angeordnet ist, daß er die ganze obere Fläche eines zweiten dielektrischen Substrats bedeckt, wobei das erste dielektrische Substrat auf das zweite dielektrische Substrat mit engem Kontakt zu dem supraleitenden Erdungsleiter des zweiten dielektrischen Substrats geschichtet ist und der Heizkörper in der Nähe einer unteren Fläche des zweiten dielektrischen Substrats angeordnet ist.
6. Mikrowellen-Resonator nach Anspruch 5, der ferner ein Gehäuse aufweist, das einen Hohlraum mit einer Oberseitenöffnung und einer Bodenöffnung besitzt, an der Oberseitenöffnung des Hohlraums ein Oberseitendeckel und an der Bodenöffnung ein Bodendeckel eingesetzt ist, eine geschichtete Anordnung aus dem ersten dielektrischen Substrat und dem zweiten dielektrischen Substrat in dem Gehäuse in einer Weise angeordnet ist, daß eine untere Fläche des zweiten dielektrischen Substrats mit einer Innenfläche des Bodendeckels Kontakt hat und der Heizkörper auf einer Außenfläche des Bodendeckels angebracht ist.
7. Mikrowellen-Resonator nach Anspruch 6, wobei der Heizkörper einen Widerstand aufweist, der auf der Innenfläche des Bodendeckels gebildet ist.
8. Mikrowellen-Resonator nach Anspruch 6, der ferner einen zweiten supraleitenden Erdungsleiter aufweist, der so geformt ist, daß er die ganze obere Fläche eines dritten dielektrischen Substrats bedeckt, das eine untere Fläche besitzt, die mit dem supraleitenden Signalleiter des ersten dielektrischen Substrats in Kontakt steht, sowie eine Feder, die zwischen dem Oberseitendeckel und dem dritten dielektrischen Substrat so angeordnet ist, daß sie das dritte dielektrische Substrat mit dem ersten dielektrischen Substrat in Kontakt bringt.
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