JP3325453B2 - Low temperature operation filter device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、近接した複数の周
波数通信チャネルを用いて通信を行う移動体通信におい
て、基地局等の送信部に使用される高出力の集積化小型
フィルタ装置であって、集合化したフィルタを冷却して
用いるフィルタ装置、特に、電極材料に超伝導体を使用
した高出力用の低温動作フィルタ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-output integrated small-size filter device used in a transmission unit such as a base station in mobile communication in which communication is performed using a plurality of adjacent frequency communication channels. The present invention relates to a filter device that cools and uses an assembled filter, and more particularly to a high-output low-temperature operation filter device using a superconductor as an electrode material.

【０００２】[0002]

【従来の技術】８００ＭＨｚ帯から１．５ＧＨｚ帯の周
波数を用いる移動体通信の基地局等で用いられる送信用
の高出力フィルタとしては、高Ｑ値を有する誘電体共振
器フィルタが広く用いられている。１チャンネルにつき
１つのフィルタが必要であり、通常は１６チャネル分の
１６個のフィルタを１群として収納した装置が用いられ
ている。各フィルタは、数十ワットの入力に対して４０
％程度の挿入損失を有するため、空冷または水却によっ
て冷却しながら用いられる。2. Description of the Related Art A dielectric resonator filter having a high Q value is widely used as a high-output filter for transmission used in a mobile communication base station or the like using a frequency of 800 MHz to 1.5 GHz. I have. One filter is required for one channel, and a device that contains 16 filters for 16 channels as a group is usually used. Each filter has 40 inputs for tens of watts.
% Insertion loss, so that it is used while cooling by air cooling or water cooling.

【０００３】また、基地局の送信部に用いられるジャン
クションボックス形式の電力用フィルタ装置には、図１
３に示す構成のものが用いられている（例えば、奥村善
久他監修、電子情報通信学会編「移動通信の基礎」２５
５〜２５６頁参照）。図１３において、僅かに周波数の
異なる１６チャネルの送信機がそれぞれのアイソレータ
５４１を介してそれぞれの共振器５４２（フィルタ）に
接続されている。各共振器フィルタ５４２は誘電体共振
器で構成され、接続された送信機からの数ｋＨｚ〜数１
０ｋＨｚの帯域の信号が通過するように設計されてい
る。[0003] In addition, a junction box type power filter device used for a transmission section of a base station includes a power filter device shown in FIG.
3 (for example, supervised by Yoshihisa Okumura et al., Edited by the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, "Basics of Mobile Communication", 25).
See pages 5-256). In FIG. 13, transmitters of 16 channels with slightly different frequencies are connected to respective resonators 542 (filters) via respective isolators 541. Each resonator filter 542 is composed of a dielectric resonator, and has a frequency of several kHz to several 1 from a connected transmitter.
It is designed to pass a signal in the 0 kHz band.

【０００４】移動体通信ではスペースや設置コストの観
点から、１本のアンテナを共用することが通常行われて
おり、このためにジャンクションボックスが用いられ
る。ジャンクションボックスは、通過帯域周波数の異な
る、共振周波数が近接した複数の帯域通過フィルタの出
力を合波することにより、出力伝送線路を共用するため
の装置である。従来のジャンクションボックスは、空洞
共振器や誘電体共振器等を用いたマイクロ波フィルタの
出力端に接続され、同軸線路等を利用して構成されてい
る。In mobile communication, one antenna is commonly used from the viewpoint of space and installation cost, and a junction box is used for this purpose. The junction box is a device for sharing the output transmission line by multiplexing the outputs of a plurality of bandpass filters having different passband frequencies and having close resonance frequencies. A conventional junction box is connected to an output end of a microwave filter using a cavity resonator, a dielectric resonator, or the like, and is configured using a coaxial line or the like.

【０００５】図１３では、１６チャネルの信号をインピ
ーダンス整合させながら１本の線路に結合させるため
に、ジャンクションボックス５４３が用いられている。
ジャンクションボックス５４３の内部は、同軸ケーブル
からなる枝線路が図に示すように階層的に接続されて構
成されている。即ち、１６個の共振器フィルタの出力側
にλ／４の長さの枝線路５４４がそれぞれ接続され、そ
れらの枝線路５４４が４本つづまとめられて４つの合流
点（以下、合波点という）で接続され、それらの合波点
にλ／２の長さの枝線路５４５がそれぞれ接続され、そ
れらのの枝線路５４５が２本ずつまとめられて２つの合
波点で接続され、さらに、それらの合波点にλ／２の長
さの枝線路５４６がそれぞれ接続され、これらの２本の
枝線路５４６が１つの合波点で接続され、この合波点に
大電力サーキュレータへの出力線路が接続されている。
大電力サーキュレータは更に送信スプリアス防止用の帯
域通過フィルタを介してアンテナへと接続される。In FIG. 13, a junction box 543 is used for coupling signals of 16 channels to one line while performing impedance matching.
The inside of the junction box 543 is configured such that branch lines composed of coaxial cables are hierarchically connected as shown in the figure. That is, branch lines 544 having a length of λ / 4 are respectively connected to the output sides of the sixteen resonator filters, and the four branch lines 544 are grouped together to form four junctions (hereinafter, referred to as multiplexing points). ), Branch lines 545 having a length of λ / 2 are respectively connected to the multiplexing points, and the branch lines 545 are grouped two by two and connected at two multiplexing points. A branch line 546 having a length of λ / 2 is connected to each of these multiplexing points, and these two branch lines 546 are connected at one multiplexing point, and the output to the high power circulator is connected to this multiplexing point. Tracks are connected.
The high power circulator is further connected to an antenna via a band pass filter for preventing transmission spurious.

【０００６】ジャンクションボックスの動作原理は次の
通りである。合波点から見た場合、共振しているフィル
タはインピーダンス整合がとれているが、他の共振器は
短絡となっている。従って、フィルタの出力端から距離
（２ｎ＋１）λ／４の位置で合波すれば、合波点におい
て非共振状態の分岐線路のインピーダンスは無限大とな
る。さらに、合波点から長さ（ｍ＋１）λ／２の分岐経
路を経由させた場合には、インピーダンスは変化しない
ため、その位置で再び合波しても不整合損は発生しな
い。その結果、低損失な伝送線路の共用が実現される。
ここで、λはフィルタの平均共振周波数における電気長
での波長であり、ｎ、ｍは０又は自然数である。[0006] The operating principle of the junction box is as follows. When viewed from the combining point, the resonating filter has impedance matching, but the other resonators are short-circuited. Therefore, if multiplexing is performed at a distance (2n + 1) λ / 4 from the output end of the filter, the impedance of the non-resonant branch line at the multiplexing point becomes infinite. Further, when the signal passes through a branch path having a length of (m + 1) λ / 2 from the multiplexing point, the impedance does not change. Therefore, even if multiplexing is performed again at that position, no mismatch loss occurs. As a result, low-loss transmission lines can be shared.
Here, λ is the wavelength at the electrical length at the average resonance frequency of the filter, and n and m are 0 or a natural number.

【０００７】λ／４の長さの同軸ケーブルの合波点から
みた各共振器フィルタのインピーダンスは、上述の通
り、通過帯域の周波数に対しては出力線路の特性インピ
ーダンスに等しく、それ以外の周波数に対しては極めて
大きくなるので、他のフィルタの特性に与える影響が極
めて少なく、したがって各共振器からの出力の合成（合
波）が容易になる。As described above, the impedance of each resonator filter viewed from the multiplexing point of a coaxial cable having a length of λ / 4 is equal to the characteristic impedance of the output line with respect to the pass band frequency, Is extremely large, so that the effect on the characteristics of other filters is extremely small, and therefore, the output (combination) of the outputs from the respective resonators becomes easy.

【０００８】上述したように、従来のフィルタ装置はチ
ャネル数分の誘電体共振器フィルタを１つの収納架に収
納し、同軸ケーブルの枝線路で構成したジャンクション
ボックスによって、各フィルタからの信号を１本の出力
線路へ合流させる構成であったので、装置の大型化が避
けられなかった。As described above, in the conventional filter device, the dielectric resonator filters for the number of channels are stored in one storage frame, and the signal from each filter is reduced to 1 by the junction box formed by the branch line of the coaxial cable. Since the configuration is such that the output line is joined to the output line, the size of the apparatus cannot be avoided.

【０００９】また、このような高出力フィルタ装置にお
いて、常伝導金属電極で構成された複数の平面回路型フ
ィルタを従来の同軸線路構造のジャンクションボックス
により集積化して常温で動作させることは、低Ｑ値、高
挿入損失のため、現在のところ実用化された例はない。
仮に実施したとしても、各フィルタをシールドケースに
実装してコネクタによりジャンクションボックスに接続
する構成を採らざるを得ず、装置が大型化し、コネクタ
での結合損失の発生が重要な課題となるであろう。In such a high-output filter device, it is difficult to integrate a plurality of planar circuit filters composed of normal metal electrodes with a conventional coaxial line structure junction box and operate them at normal temperature. Due to its value and high insertion loss, there is no practical example at present.
Even if implemented, each filter must be mounted on a shield case and connected to a junction box by a connector.The device becomes larger, and the occurrence of coupling loss at the connector is an important issue. Would.

【００１０】最近開発の緒についた超伝導薄膜でフィル
タ電極を形成した平面回路フィルタは、高Ｑ値、低損失
で、しかも高出力を扱うことができるという優れた特徴
を有しているが、超伝導状態で動作させるために低温に
冷却する必要がある。従来は、シールドケースに入った
超伝導フィルタ単体をクライオスタットのコールドヘッ
ドに取り付けて実験室レベルで評価実験を行なう程度で
あった。フィルタの信号の入出力は、例えば、汎用のＳ
ＭＡ型コネクタ等によりシールドケースとセミリジッド
ケーブルとを接続し、断熱容器の壁に設けたコネクタに
セミリジッドケーブルの他端側を接続して行っていた。
しかし、このような超伝導平面回路フィルタを複数用い
て移動体通信基地局等の高出力フィルタを構成した例
は、現在のところ報告されていない。A planar circuit filter having a filter electrode formed of a superconducting thin film recently developed has an excellent feature that it can handle a high Q value, a low loss, and a high output. Cooling to low temperatures is required to operate in the superconducting state. Conventionally, an evaluation experiment was performed at a laboratory level by attaching a single superconducting filter in a shield case to a cold head of a cryostat. The input / output of the filter signal is, for example, a general-purpose S
The shield case and the semi-rigid cable are connected by an MA type connector or the like, and the other end of the semi-rigid cable is connected to a connector provided on the wall of the heat insulating container.
However, no example has been reported so far in which a high-output filter such as a mobile communication base station is configured using a plurality of such superconducting planar circuit filters.

【００１１】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上記のような、誘電体
共振器フィルタを複数個収納したフィルタ装置は、電力
損失が大きい。例えば、１．５ＧＨｚ程度の周波数では
挿入損失が２〜３ｄＢ程度と大きい。そこで、フィルタ
装置を大型のラックに収納して空冷または水冷の処置を
施す必要がある。誘電体共振器の１個当たりの寸法が約
１００ｍｍφ×１２０ｍｍＨと大型であり、１６チャネ
ルのフィルタ部分だけでも、例えば幅２５ｃｍ、奥行き
２５ｃｍ、高さ１ｍ程度の大型寸法となる。これに、空
冷または水冷の冷却装置を設置するスペースを含める
と、フィルタ装置全体の寸法は更に大きくなってしま
う。また、所定の送信電力に対する消費電力が大きく不
経済である。A filter device containing a plurality of dielectric resonator filters as described above has a large power loss. For example, at a frequency of about 1.5 GHz, the insertion loss is as large as about 2 to 3 dB. Therefore, it is necessary to store the filter device in a large rack and perform air-cooling or water-cooling treatment. The size of one dielectric resonator is as large as about 100 mmφ × 120 mmH, and even a filter portion of 16 channels alone has a large size of, for example, about 25 cm in width, 25 cm in depth, and about 1 m in height. If this includes a space for installing an air-cooled or water-cooled cooling device, the overall size of the filter device is further increased. Further, power consumption for a predetermined transmission power is large and uneconomical.

【００１２】また、温度変化に起因して共振周波数が変
動すると移動体通信システムの運用を困難にするおそれ
があるため、厳しい温度安定性が要求され、これがフィ
ルタ装置全体のコストを上昇させる一因になっていた。In addition, if the resonance frequency fluctuates due to a temperature change, there is a possibility that the operation of the mobile communication system may become difficult. Therefore, strict temperature stability is required, which is one of the factors that increases the cost of the entire filter device. Had become.

【００１３】また、各フィルタ毎にチャネル周波数の調
整を行わなければならないこともコスト上昇につなが
る。更に、ジャンクションボックスは、その枝線路とし
て大電力用の同軸ケーブルやセミリジッドケーブル等を
数ｃｍ〜数１０ｃｍの長さに切断したものが用いられる
ので、接続部の製作が難しく、熟練作業者が手作業で加
工、測定、調整を行って製造することが必要であり、こ
のため特性再現性、製造コスト等の面で不利であった。Further, the necessity of adjusting the channel frequency for each filter also leads to an increase in cost. Further, the junction box is formed by cutting a coaxial cable or semi-rigid cable for high power into a length of several cm to several tens of cm as a branch line, so that it is difficult to manufacture a connection portion, and a skilled It is necessary to perform processing, measurement, and adjustment in the work, and this is disadvantageous in terms of characteristic reproducibility, manufacturing cost, and the like.

【００１４】加えて、従来の超伝導フィルタに大パワー
のマイクロ波を入射して、常温付近の金属を利用したジ
ャンクションボックスで合波する場合には、導体損によ
るジャンクションボックスの発熱のために、超伝導フィ
ルタ素子の温度がコネクタ部分より上昇して部分的に常
伝導転移を起こし（クエンチ）、常伝導転移した部分が
瞬時に破壊されるという問題点があった。In addition, when a high-power microwave is incident on a conventional superconducting filter and multiplexed by a junction box using a metal near room temperature, heat is generated in the junction box due to conductor loss. There has been a problem that the temperature of the superconducting filter element rises above the connector portion, causing a normal conduction transition to occur partially (quench), and the portion where the normal conduction transition occurs is instantaneously destroyed.

【００１５】或は、ジャンクションボックスをセミリジ
ッドケーブルのような小型ケーブル素材を用いて構成し
てフィルタユニット全体を冷却する構造をとったとして
も、セミリジッドケーブルの最小曲げ半径による制限が
あるために、フィルタ装置が小型化できず、また、ケー
ブルやフィルタ接続部に大電流が流れることにより、接
触抵抗損失及び導体抵抗損失によるジュール熱の発生が
超伝導薄膜の温度上昇を招き、それに伴う臨界電流値の
低下が最大出力電力を制限してしまうという課題があっ
た。Alternatively, even if the junction box is formed using a small cable material such as a semi-rigid cable to cool the entire filter unit, the filter is limited by the minimum bending radius of the semi-rigid cable. As the device cannot be miniaturized and a large current flows through the cable and filter connection, the generation of Joule heat due to contact resistance loss and conductor resistance loss causes the temperature of the superconducting thin film to rise, and the critical current There has been a problem that the reduction limits the maximum output power.

【００１６】一方、前述したように、同軸線路等を用い
てジャンクションボックスを構成すると装置が大型化
し、同軸線路からの多量の熱の侵入を除去するために必
要な大型の冷凍機を含めた装置全体が非常に大きく高価
なものになってしまう。On the other hand, as described above, when a junction box is formed using a coaxial line or the like, the size of the device is increased, and the device including a large refrigerator required for removing a large amount of heat from entering the coaxial line. The whole is very large and expensive.

【００１７】本発明は、上記のような従来の課題を解決
するためになされたものであり、移動体通信の基地局等
に用いられるフィルタ装置であって、温度安定性及び周
波数選択性に優れ、挿入損失が少なく、小形、低消費電
力、低コストの高出力フィルタ装置を提供することを目
的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and is a filter device used for a base station of mobile communication, which has excellent temperature stability and frequency selectivity. It is an object of the present invention to provide a small-sized, low-power-consumption, low-cost high-output filter device with small insertion loss.

【００１８】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明による低温動作フ
ィルタ装置は、共通する基本構成として、信号入力部及
び出力部を有し、これらの間に接続されたフィルタ要素
を収納した閉空間を有するシールドケースブロックと、
このシールドケースブロックを収納する断熱容器と、こ
の断熱容器内に配置された冷却板とを備え、前記シール
ドケースブロックが前記冷却板に熱接触固定されてい
る。The low-temperature operation filter device according to the present invention has, as a common basic configuration, a signal input portion and an output portion, and a closed space containing a filter element connected therebetween. A shield case block,
A heat insulating container which houses the shield case block, this is placed in the heat insulating container is provided with a cooling plate, the shield case block is in thermal contact fixed to the cooling plate
You .

【００１９】[0019]

【００２０】[0020]

【００２１】[0021]

【００２２】本発明による低温動作フィルタ装置の第１
の構成は、平面状の各フィルタ要素がほぼ平行に配置さ
れ、各フィルタ要素の面にほぼ平行な軸を有する円筒状
の孔が前記シールドケースブロックの外部から内部へ貫
通するように設けられ、前記円筒状孔の内周面の少なく
とも一部に形成された螺旋溝に螺合する螺子部を有し回
転による螺子送りによって前記円筒状孔の軸方向に移動
する移動子が備えられ、この移動子の外端部には移動子
に回転力を与えるための外力伝達部が設けられ、内端部
には前記閉空間の容積を変化させる導電体の接地棒が設
けられ、前記外力伝達部を前記断熱容器の外部から回転
駆動する駆動手段が設けられていることを特徴とする。
このような構造によれば、複数のフィルタ要素に対応し
て設けられた移動子をシールドケースブロックの外部か
ら回転して軸方向に移動させることにより、各フィルタ
要素の共振周波数を個別に調整することができ、特に冷
却時における特性の微調整が容易になる。更に、接地棒
の先端に誘電体膜を設け、又は誘電体ブロックを固定す
ることにより、その誘電率に応じて調整可能な周波数範
囲が広がる。また、外力伝達部を断熱容器の外部から駆
動手段（熱伝達係数の小さな棒等を用いると断熱効果が
あり一層好ましい）によって回転させることにより、低
温動作させながら特性の精密調整を行うことができる。 The first embodiment of the low-temperature operation filter device according to the present invention.
Is arranged such that each of the planar filter elements is arranged substantially in parallel, and a cylindrical hole having an axis substantially parallel to the surface of each filter element penetrates from the outside to the inside of the shield case block, A movable element having a screw portion that is screwed into a spiral groove formed on at least a part of the inner peripheral surface of the cylindrical hole and that moves in the axial direction of the cylindrical hole by screw feed by rotation is provided. the outer end of the child is provided an external force transmission section for applying a rotational force to the mover, ground rod conductors which changes the volume of the closed space is provided we are in the inner end portion, the external force transmission section Rotate from outside of the insulated container
A driving means for driving is provided .
According to such a structure, the resonance frequency of each filter element is individually adjusted by rotating the mover provided corresponding to the plurality of filter elements from the outside of the shield case block and moving it in the axial direction. This makes it easy to fine-tune the characteristics especially during cooling. Further, by providing a dielectric film at the tip of the ground rod or fixing the dielectric block, the frequency range that can be adjusted according to the dielectric constant is widened. Also, the external force transmission section is driven from outside the heat insulating container.
Using a rod with a small heat transfer coefficient will reduce the heat insulation effect.
Lowering by rotating
Precision adjustment of characteristics can be performed while operating at a temperature.

【００２３】[0023]

【００２４】[0024]

【００２５】[0025]

【００２６】次に、本発明による低温動作フィルタ装置
の第２の構成は、フィルタ装置を構成するフィルタ要素
が、超伝導薄膜からなるフィルタ電極とその出力端に接
続された長さ（２ｍ＋１）λ／４（但しｍは０又は自然
数、λは信号の波長）の薄膜結合線路とが同一平面上に
形成され、これらを２枚の接地電極が誘電体を介して挟
んだ構造のフィルタ結合線路ブロックが積層されてフィ
ルタブロックが構成され、積層方向に延びる導電接続手
段によって各フィルタ結合線路ブロックの薄膜結合線路
の他端側が接続されて結合部が形成され、その結合部に
前記薄膜結合線路と同一の特性インピーダンスを有する
出力結合線路が接続されていることを特徴とする。Next, in a second configuration of the low-temperature operation filter device according to the present invention, a filter element forming the filter device is composed of a filter electrode made of a superconducting thin film and a length (2m + 1) λ connected to an output terminal thereof. / 4 (where m is 0 or a natural number, λ is the wavelength of a signal) and a thin film coupling line is formed on the same plane, and a filter coupling line block having a structure in which these two ground electrodes are sandwiched via a dielectric. Are laminated to form a filter block, and the other end of the thin film coupling line of each filter coupling line block is connected by conductive connecting means extending in the laminating direction to form a coupling portion, and the coupling portion is identical to the thin film coupling line. An output coupling line having the characteristic impedance described above is connected.

【００２７】この構成によれば、超伝導薄膜からなるフ
ィルタ電極とその出力端に接続した薄膜結合線路とを同
一平面上に形成し、誘電体を介して上下２枚の接地電極
で挟んでフィルタ結合線路ブロックを構成することによ
り、小型、低損失で高Ｑ値のフィルタと結合線路とを一
体に製造したものが得られる。そして、フィルタの製造
行程の標準化、周波数特性の微調整の標準化によって工
数低減、低コスト化が可能になる。According to this configuration, the filter electrode made of a superconducting thin film and the thin film coupling line connected to the output terminal are formed on the same plane, and the filter electrode is sandwiched between the upper and lower ground electrodes via the dielectric. By forming the coupled line block, a small-sized, low-loss, high-Q-value filter and a coupled line integrally manufactured can be obtained. The standardization of the manufacturing process of the filter and the standardization of the fine adjustment of the frequency characteristics can reduce man-hours and cost.

【００２８】また、上記のフィルタ結合線路ブロックを
積層してフィルタブロックを構成することにより、各フ
ィルタ結合線路ブロック間の結合が接地電極によって回
避されるとともに装置全体として小型化が可能となる。
更に、各フィルタ結合線路ブロックの（２ｍ＋１）λ／
４の長さの薄膜結合線路の他端側が、積層方向に延びる
導電接続手段、つまりビアホール（スルーホール）によ
って接続されて結合部が形成され、その結合部に薄膜結
合線路と同一の特性インピーダンスを有する出力結合線
路が接続されていることにより、複数のフィルタの合波
が薄膜積層構造で可能となる。Further, by forming the filter block by laminating the above-mentioned filter coupling line blocks, the coupling between the filter coupling line blocks is avoided by the ground electrode, and the overall size of the device can be reduced.
Further, (2m + 1) λ /
The other end of the thin film coupling line having a length of 4 is connected by conductive connecting means extending in the stacking direction, that is, via holes (through holes) to form a coupling portion, and the coupling portion has the same characteristic impedance as the thin film coupling line. Since the output coupling lines are connected, multiplexing of a plurality of filters can be performed in a thin film laminated structure.

【００２９】上記超伝導薄膜からなるフィルタ電極は酸
化物超伝導薄膜で構成することが好ましく、この場合、
動作温度を液体窒素温度程度にすることができるので冷
却が容易になる。さらに好ましくは、酸化物超伝導薄膜
の上に金属薄膜を形成した超伝導電極を用いることによ
り、熱伝導率の低い酸化物超伝導薄膜が部分的にクエン
チした（即ち、超伝導特性を失った）場合であっても、
金属薄膜のバイパス路があることによって酸化物超伝導
薄膜の焼損が防止される。It is preferable that the filter electrode composed of the above superconducting thin film is composed of an oxide superconducting thin film.
Since the operating temperature can be set to about the temperature of liquid nitrogen, cooling becomes easy. More preferably, by using a superconducting electrode in which a metal thin film is formed on an oxide superconducting thin film, the oxide superconducting thin film having a low thermal conductivity is partially quenched (ie, the superconducting property is lost). ) Even if
The presence of the metal thin film bypass prevents burning of the oxide superconducting thin film.

【００３０】また、従来のジャンクションンボックスの
ように多くのチャンネルのフィルタを階層的に合波して
一つの出力を得るために、フィルタブロックを複数のフ
ィルタ結合線路ブロックからなる複数のグループに分
け、各グループごとに、積層方向に延びる第１導電接続
手段によって各薄膜結合線路の他端側を接続して第１結
合部を形成し、その第１結合部に前記薄膜結合線路と同
一の特性インピーダンスを有する長さｎλ／２（但しｎ
は自然数、λは信号の波長）の第１出力結合線路を接続
し、積層方向に延びる第２導電接続手段によって各グル
ープの第１出力結合線路の他端側を接続して第２結合部
を形成し、その第２結合部に前記第１出力結合線路と同
じ特性インピーダンスを有する第２出力結合線路を接続
した構造とすることが好ましい。このようにして、従来
のジャンクションボックスとフィルタ回路とが一体化し
た薄膜構造の超小型、低損失、高Ｑ値のフィルタ装置が
実現される。Also, in order to combine filters of many channels hierarchically and obtain one output like a conventional junction box, the filter blocks are divided into a plurality of groups consisting of a plurality of filter coupling line blocks. For each group, the other end of each thin film coupling line is connected by first conductive connecting means extending in the stacking direction to form a first coupling portion, and the first coupling portion has the same characteristics as the thin film coupling line. Length nλ / 2 (where n
Is a natural number, λ is the wavelength of the signal), and the other end of the first output coupling line of each group is connected by second conductive connecting means extending in the stacking direction to form the second coupling section. It is preferable that the first output coupling line is connected to a second output coupling line having the same characteristic impedance as the first output coupling line. In this manner, a conventional ultra-compact, low-loss, high-Q filter device having a thin-film structure in which a junction box and a filter circuit are integrated is realized.

【００３１】更に好ましい構成として、出力結合線路を
囲む誘電体の誘電率又は厚さのうち少なくとも一つをフ
ィルタブロックと異ならせることにより、所定の特定イ
ンピーダンスを維持したままで出力結合線路の幅を広く
することにより、信号の合流に伴って電流密度が大きく
なるのを緩和して、超伝導フィルタ装置全体の扱い得る
電力を大きくすることができる。As a further preferred configuration, at least one of the dielectric constant or the thickness of the dielectric surrounding the output coupling line is made different from that of the filter block so that the width of the output coupling line can be reduced while maintaining a predetermined specific impedance. By increasing the width, it is possible to alleviate an increase in current density due to the merging of signals, and to increase the power that can be handled by the entire superconducting filter device.

【００３２】本発明による低温動作フィルタ装置の第３
の構成は、フィルタ装置を構成するフィルタ要素が、基
体Ａ上に形成された超伝導薄膜からなる超伝導フィルタ
と、前記基体Ａとは別の基体Ｂ上に形成された薄膜導体
からなるジャンクションボックスとが接続され、前記ジ
ャンクションボックスを構成する伝送線路が、前記超伝
導フィルタを構成する伝送線路と同一の特性インピーダ
ンスを有し、かつ前記ジャンクションボックスを構成す
る伝送線路導体の断面積が、前記超伝導フィルタの伝送
線路導体の断面積より大きいことを特徴とする。Third Embodiment of the Low-Temperature Operation Filter Device According to the Present Invention
Is characterized in that a filter element constituting a filter device is composed of a superconducting filter formed of a superconducting thin film formed on a base A, and a junction box formed of a thin film conductor formed on a base B different from the base A. Are connected, the transmission line forming the junction box has the same characteristic impedance as the transmission line forming the superconducting filter, and the cross-sectional area of the transmission line conductor forming the junction box is It is characterized by being larger than the cross-sectional area of the transmission line conductor of the conduction filter.

【００３３】上記の構成によれば、超伝導フィルタとジ
ャンクションボックスとを含む大パワー対応の超伝導フ
ィルタ装置を実現できる。即ち、ジャンクションボック
スを形成する伝送線路を、フィルタを形成する伝送線路
とは別の基体に形成してフィルタを形成する伝送線路よ
り太くすることにより伝送導体の断面積を大きくする。
特に、ジャンクションボックスの基体をフィルタの基体
より厚くし、また、ジャンクションボックスの基体の誘
電率をフィルタの基体の誘電率より小さくして、伝送線
路を太くすることにより、伝送導体の断面積を大きくす
る。伝送線路を太くする等により伝送導体の断面積を大
きくした薄膜型ジャンクションボックスにより、薄膜導
体として金属を用いた場合には熱の発生が抑えられ、薄
膜導体として超伝導体を用いた場合には臨界電流を越え
る電流が流れることを防ぐ。好ましくは、薄膜導体を酸
化物超伝導体、金属、又は両者の積層構造で形成するこ
とにより、さらに大パワーに対応することが可能にな
る。According to the above configuration, it is possible to realize a superconducting filter device for large power including a superconducting filter and a junction box. That is, the cross-sectional area of the transmission conductor is increased by forming the transmission line forming the junction box on a substrate different from the transmission line forming the filter and making the transmission line thicker than the transmission line forming the filter.
In particular, the junction box base is made thicker than the filter base, and the junction box base is made smaller in permittivity than the filter base and the transmission line is made thicker to increase the transmission conductor cross-sectional area. I do. A thin-film junction box with a large cross-sectional area of the transmission conductor, such as by making the transmission line thicker, suppresses the generation of heat when using metal as the thin-film conductor, and when using a superconductor as the thin-film conductor. Prevents a current exceeding the critical current from flowing. Preferably, by forming the thin film conductor with an oxide superconductor, a metal, or a laminated structure of both, it is possible to cope with even higher power.

【００３４】本発明による低温動作フィルタ装置の第４
の構成は、フィルタ要素が、超伝導薄膜材料のフィルタ
電極からなる平面回路フィルタを複数個集積したフィル
タ集合体と、基板上に形成された枝線路で構成されたジ
ャンクションボックスとが複数の接続端子で接続され、
共通の冷却面に接触するように固定されて構成されてお
り、前記ジャンクションボックスは、それを含む平面が
各平面回路フィルタの面と交わるように配置され、各接
続端子は、前記平面回路フィルタの面に平行な第１接触
面を一端側に有し、前記ジャンクションボックスの面に
平行な第２接触面を他端側に有する接続導体を含んでい
ることを特徴とする。The fourth embodiment of the low temperature operation filter device according to the present invention.
Is composed of a filter assembly in which a plurality of planar circuit filters each including a filter electrode made of a superconducting thin film material are integrated, and a junction box formed of branch lines formed on a substrate, and a plurality of connection terminals. Connected by
The junction box is arranged so as to be in contact with a common cooling surface, and the junction box is arranged so that a plane including the junction box intersects with the plane of each planar circuit filter. A connection conductor having a first contact surface parallel to the surface at one end and a second contact surface parallel to the surface of the junction box at the other end is included.

【００３５】このような構成によれば、高出力で高Ｑ値
を有するフィルタが立体的に配置され、小型かつ低損失
のフィルタ装置が実現される。また、各フィルタ間の温
度ばらつきも少なくなり、特性の安定化にも寄与する。
各平面回路フィルタと平面状のジャンクションユニット
とが平行ではなく互いに交わるように、好ましくはほぼ
直交するように配置され、それらの間の接続が、第１及
び第２の接触面を両端に有する接続導体（接続端子）に
よって行われることにより、小型化のための立体配置構
造と、接続部におけるインピーダンスの連続性（接触抵
抗、導体損失等によるジュール損失の低減）とを両立さ
せることができる。According to such a configuration, a filter having a high output and a high Q value is three-dimensionally arranged, and a small and low-loss filter device is realized. In addition, temperature variations among the filters are reduced, which contributes to stabilization of characteristics.
Each planar circuit filter and the planar junction unit are arranged so that they are not parallel but intersect each other, preferably substantially orthogonal, and the connection between them is a connection having first and second contact surfaces at both ends. By using a conductor (connection terminal), it is possible to achieve both a three-dimensional configuration for miniaturization and continuity of impedance at the connection portion (reduction of Joule loss due to contact resistance, conductor loss, and the like).

【００３６】第１接触面が平面回路フィルタの面に平行
であり、第２接触面がジャンクションユニットの面に平
行であることにより、平面回路フィルタのフィルタ電極
と第１接触面、及び、ジャンクションユニットの枝線路
と第２接触面とがそれぞれが面接触することができ、こ
れによって上述の接続部におけるインピーダンスの連続
性が得られる。Since the first contact surface is parallel to the plane of the planar circuit filter and the second contact surface is parallel to the surface of the junction unit, the filter electrode of the planar circuit filter and the first contact surface, and the junction unit And the second contact surface can make surface contact with each other, whereby the continuity of the impedance at the above-described connection portion is obtained.

【００３７】あるいは、第１接触面と各平面回路フィル
タのフィルタ電極との間、又は、第２接触面とジジャン
クションユニットの枝線路との間のうちの少なくともい
ずれかに、金属、超伝導体、導電性樹脂等の導電性材料
を介在させることも好ましい。これにより、各接続部で
の接触抵抗が一層低減するとともに、冷却に伴う温度変
化に対して各接続部の電気的特性の安定性が向上する。Alternatively, at least one of between the first contact surface and the filter electrode of each planar circuit filter or between the second contact surface and the branch line of the junction unit, a metal or a superconductor is provided. It is also preferable to interpose a conductive material such as a conductive resin. Thereby, the contact resistance at each connection portion is further reduced, and the stability of the electrical characteristics of each connection portion with respect to a temperature change due to cooling is improved.

【００３８】本発明による低温動作フィルタ装置の第５
の構成は、フィルタ要素に含まれるジャンクションボッ
クスが、順番に並んだ４つのフィルタ出力接続部Ａ、
Ｂ、Ｃ及びＤと、前記フィルタ出力接続部Ａ、Ｂの双方
から距離（２ｎ＋１）λ／４だけ離れた第１の合波点Ｅ
と、前記フィルタ出力接続部Ｃ、Ｄの双方から距離（２
ｎ＋１）λ／４だけ離れ、かつ、前記フィルタ出力接続
部Ａ、Ｂと前記第１の合波点Ｅとにより形成される平面
上に存在する第２の合波点Ｆと、前記第１及び第２の合
波点Ｅ、Ｆの双方から距離（ｍ＋１）λ／２だけ離れ、
かつ、前記平面上に存在する第３の合波点Ｇとを備え、
前記フィルタ出力接続部Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤから選ばれる
少なくとも３つのフィルタ出力接続部と前記第１、第２
及び第３の合波点Ｅ、Ｆ及びＧとを、基体上に付着した
薄膜の形態を有し、かつ、同一の特性インピーダンスを
有する直線の分岐線路によって接続した構造を少なくと
も１つ備え、前記フィルタ出力接続部Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ
が直線上に等間隔で並び、前記フィルタ出力接続部Ａと
前記第１の合波点Ｅを結ぶ直線と、前記フィルタ出力接
続部Ｄと前記第２の合波点Ｆを結ぶ直線とが交差する位
置が前記第３の合波点Ｇであることを特徴とする（但
し、λはフィルタの平均共振周波数における電気長での
波長であり、ｎ及びｍは０又は自然数である）。The fifth embodiment of the low-temperature operation filter device according to the present invention.
Is configured such that the junction boxes included in the filter elements are arranged in order of four filter output connections A,
B, C and D, and a first multiplexing point E separated by a distance (2n + 1) λ / 4 from both of the filter output connections A and B.
And a distance (2 from both of the filter output connections C and D)
n + 1) a second multiplexing point F which is separated by λ / 4 and is on a plane formed by the filter output connection parts A and B and the first multiplexing point E; A distance (m + 1) λ / 2 from both of the second multiplexing points E and F,
And a third combining point G existing on the plane,
At least three filter output connections selected from the filter output connections A, B, C and D and the first and second filter output connections;
And a third merging point E, and F and G, has the form of a thin film deposited on the substrate, and at least one Bei give a structure connected by straight branch lines having the same characteristic impedance, The filter output connections A, B, C and D
Are arranged at regular intervals on a straight line, and the filter output connection portion A and
A straight line connecting the first combining point E and the filter output connection point;
Where the connecting portion D intersects with the straight line connecting the second combining point F
Location is characterized in that said third merging point G (where, lambda is the wavelength in electrical length at an average resonant frequency of the filter, n and m are 0 or a natural number).

【００３９】この構成によれば、２つのフィルタ出力接
続部Ａ、Ｂから第１の合波点Ｅに合波する二等辺三角形
構造と、２つのフィルタ出力接続部Ｃ、Ｄから第２の合
波点Ｆに合波する二等辺三角形構造と、第１及び第２の
合波点Ｅ、Ｆから第３の合波点に合波する二等辺三角形
構造を用いることにより、ジャンクションボックスを平
面上に構成することが可能となる。ところで、均質で、
膜厚分布のない基体上に形成された同一幅の伝送線路
は、同一の特性インピーダンスと位相定数を有するた
め、実長と電気長とが比例する。従って、前記３つの二
等辺三角形構造を用いることにより、（２ｎ＋１）／λ
の等電気長の結合線路を同一平面上に形成することが可
能となり、小型で、低損失な薄膜型ジャンクションボッ
クスを実現することが可能となる。According to this configuration, an isosceles triangular structure that multiplexes from the two filter output connections A and B to the first multiplexing point E, and a second multiplex from the two filter output connections C and D. By using an isosceles triangular structure that multiplexes at the wave point F and an isosceles triangular structure that multiplexes from the first and second multiplexing points E and F to the third multiplexing point, the junction box can be placed on a plane. Can be configured. By the way, homogeneous
Transmission lines of the same width formed on a substrate having no film thickness distribution have the same characteristic impedance and phase constant, and thus the actual length is proportional to the electrical length. Therefore, by using the three isosceles triangular structures, (2n + 1) / λ
Can be formed on the same plane, and a small-sized, low-loss thin-film junction box can be realized.

【００４０】また、フィルタ出力接続部Ａ、Ｂ、Ｃ及び
Ｄが直線上に等間隔で並び、前記フィルタ出力接続部Ａ
と第１の合波点Ｅを結ぶ直線と、前記フィルタ出力接続
部Ｄと第２の合波点Ｆを結ぶ直線とが交差する位置が第
３の合波点Ｇである構成によって、第１及び第２の合波
点Ｅ、Ｆにおける分岐線路の折れ曲がりによる輻射損失
が抑えられる。 Further, the filter output connecting portions A, B, C and D are aligned at equal intervals on a straight line, the filter output connecting portions A
When a straight line connecting the first merging point E, the arrangement position where the straight line and intersects the Ru third merging point G der connecting the filter output connecting portion D and the second merging point F, the Radiation loss due to bending of the branch line at the first and second multiplexing points E and F is suppressed.

【００４１】また、ジャンクションボックスの別の構成
は、円弧上に並んだ少なくとも２つのフィルタ出力接続
部と、前記円弧の中心とを、基体上に付着した薄膜の形
態を有し、かつ、同一の特性インピーダンスを有する長
さ（２ｎ＋１）λ／４の直線の分岐線路によって接続し
た扇型構造を少なくとも１つ備えた構成を有する（但
し、λはフィルタの平均共振周波数における電気長での
波長であり、ｎは０又は自然数である）。Further, another configuration of the junction box is such that at least two filter output connection portions arranged on an arc and the center of the arc have the form of a thin film adhered on a substrate and have the same shape. It has a configuration having at least one fan-shaped structure connected by a straight branch line of length (2n + 1) λ / 4 having characteristic impedance (where λ is a wavelength at an electric length at an average resonance frequency of the filter). , N is 0 or a natural number).

【００４２】この構成によれば、フィルタ出力接続部を
円弧上に配置し、合波点を円弧の中心とすることによ
り、フィルタ出力接続部が合波点から等距離にある扇型
構造となり、複数のフィルタ出力接続部から同時に一つ
の合波点への合成が可能となる。ところで、均質で、膜
厚分布のない基体上に形成された同一幅の伝送線路は、
同一の特性インピーダンスと位相定数を有するため、実
長と電気長とが比例する。従って、前記扇型構造を用い
ることにより、（２ｎ＋１）／λの等電気長の結合線路
を同一平面上に形成することが可能となり、小型で、高
性能（低損失）な薄膜型ジャンクションボックスを実現
することが可能となる。また、フィルタ出力接続部間に
十分なスペースが確保されるため、ジャンクションボッ
クスと同一基体上にフィルタを構成することが可能とな
る。According to this configuration, the filter output connection portion is arranged on an arc and the multiplex point is set at the center of the arc, so that the filter output connection portion has a fan-shaped structure equidistant from the multiplex point. Combining from one or more filter output connections to one multiplexing point can be performed simultaneously. By the way, a transmission line of the same width formed on a substrate that is homogeneous and has no film thickness distribution,
Since they have the same characteristic impedance and phase constant, the actual length is proportional to the electrical length. Therefore, by using the fan-shaped structure, it becomes possible to form a coupling line having an equal electrical length of (2n + 1) / λ on the same plane, and to provide a small-sized, high-performance (low-loss) thin-film junction box. It can be realized. In addition, since a sufficient space is secured between the filter output connection portions, the filter can be configured on the same base as the junction box.

【００４３】また、このジャンクションボックスの構成
では、扇型構造を同一平面上に少なくとも２つ備え、前
記扇型構造の円弧の中心を、基体上に付着した薄膜の形
態を有し、かつ、同一の特性インピーダンスを有する長
さ（ｍ＋１）λ／２の直線の分岐線路によって接続した
構造を少なくとも１つ備えていることが好ましい（但
し、ｍは０又は自然数である）。In this junction box configuration, at least two sector-shaped structures are provided on the same plane, and the center of the arc of the sector-shaped structure is in the form of a thin film adhered to the base, and is the same. It is preferable to provide at least one structure connected by a straight branch line of length (m + 1) λ / 2 having the characteristic impedance of (m is 0 or a natural number).

【００４４】また、これらのジャンクションボックスの
構成において、基体としてＬａＡｌＯ₃ やＳｒＴｉＯ
₃ 、ＬａＧａＯ₃ 、ＮｄＧａＯ₃ などを使用する場合
に、基体と分岐線路（酸化物超伝導体）との格子定数の
不整合が小さくなり、分岐線路（酸化物超伝導体）の結
晶性が向上する。その結果、臨界温度、臨界電流密度が
向上し、冷凍機のパワーを低減することが可能になると
共に、大パワーのマイクロ波を扱うことも可能になる。
また、分岐線路を酸化物超伝導体と金属との積層体で構
成することにより、冷凍機の故障等によって超伝導体が
超伝導性を失っても、金属による伝送が確保され、機能
が完全に失われることはないので、ジャンクションボッ
クスの安定性が向上する。In the construction of these junction boxes, LaAlO ₃ or SrTiO
₃ , when using LaGaO ₃ , NdGaO _3, etc., the lattice constant mismatch between the substrate and the branch line (oxide superconductor) is reduced, and the crystallinity of the branch line (oxide superconductor) is improved. I do. As a result, the critical temperature and the critical current density are improved, the power of the refrigerator can be reduced, and a high-power microwave can be handled.
In addition, by forming the branch line with a laminated body of an oxide superconductor and a metal, even if the superconductor loses superconductivity due to a failure of a refrigerator or the like, transmission by the metal is secured, and the function is completely completed. So that the stability of the junction box is improved.

【００４５】[0045]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を実施例と図面に基づいて説明する。図１に本発明の第
１の実施例に係る低温動作フィルタ装置の全体構成を示
す。この低温動作フィルタ装置は４個のフィルタ要素を
備えている。４個のフィルタ要素はシールドケースブロ
ック１の内部の閉空間に収納され、４個の信号入力部２
ａと４個の信号出力部２ｂ（図２参照）とがシールドケ
ースブロック１に備えられている。シールドケースブロ
ック１は、熱が伝わり易いように底面が冷却板３に熱的
に接触した状態で固定されている。シールドケースブロ
ック１と冷却板３との間の熱接触固定部に熱伝導グリス
を注入することにより更に熱伝導性が良くなる。冷却板
３は断熱容器４の中で熱伝導部５に接続されて固定さ
れ、シールドケースブロック１から冷却板３に伝わった
熱が熱伝導部５の他端に接続された低温部６に逃がされ
るように構成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to examples and drawings. FIG. 1 shows the overall configuration of a low-temperature operation filter device according to a first embodiment of the present invention. This low temperature operation filter device has four filter elements. The four filter elements are housed in a closed space inside the shield case block 1 and the four signal input units 2
a and four signal output units 2 b (see FIG. 2) are provided in the shield case block 1. The shield case block 1 is fixed with the bottom surface in thermal contact with the cooling plate 3 so that heat is easily transmitted. By injecting heat conductive grease into the heat contact fixing portion between the shield case block 1 and the cooling plate 3, the heat conductivity is further improved. The cooling plate 3 is connected and fixed to the heat conducting part 5 in the heat insulating container 4, and the heat transmitted from the shield case block 1 to the cooling plate 3 is released to the low temperature part 6 connected to the other end of the heat conducting part 5. It is configured to be.

【００４６】熱伝導部５は熱絶縁材９を介して断熱容器
４に固定され、断熱容器４から熱伝導部５へ熱が伝わる
ことが防止されている。また、シールドケースブロック
１の周囲で断熱容器４の内部の空間を真空状態にするこ
とによって、断熱を有効ならしめている。低温部６は冷
凍機によって冷却される。尚、このような断熱、冷却系
の代わりに、断熱容器４の内部に例えば液体窒素のよう
な冷媒を充填して冷却板３やシールドケースブロック１
を冷却する構成も簡便で効果的である。４個の信号入力
部２ａは４本のケーブル７ａによって、断熱容器４に備
えられた４個の入力端子８ａにそれぞれ接続され、４個
の信号出力部２ｂは４本のケーブル７ｂによって、断熱
容器４に設置された４個の出力端子８ｂにそれぞれ接続
されている。従って、入力端子８ａのうちの一つから入
力された信号は、１本のケーブル７ａ、信号入力部２ａ
のうちの一つを通り、シールドケースブロック１内の１
つのフィルタ要素を通過した後、一つの信号出力部２
ｂ、１本のケーブル７ｂを通って出力端子８ｂの一つか
ら出力される。この際、フィルタ要素の通過周波数帯域
の信号のみがフィルタ要素を通過して出力端子８ｂへ出
ていくことになる。The heat conducting portion 5 is fixed to the heat insulating container 4 via the heat insulating material 9 to prevent heat from being transmitted from the heat insulating container 4 to the heat conducting portion 5. In addition, by making the space inside the heat insulating container 4 around the shield case block 1 in a vacuum state, heat insulation is made effective. The low temperature section 6 is cooled by a refrigerator. Instead of such a heat insulating and cooling system, the inside of the heat insulating container 4 is filled with a refrigerant such as liquid nitrogen to cool the cooling plate 3 and the shield case block 1.
Is simple and effective. The four signal input sections 2a are respectively connected to four input terminals 8a provided in the heat insulating container 4 by four cables 7a, and the four signal output sections 2b are connected to the four heat insulating containers by four cables 7b. 4 are connected to four output terminals 8b. Therefore, a signal input from one of the input terminals 8a is connected to one cable 7a and the signal input section 2a.
Through one of the shield case blocks 1
After passing through two filter elements, one signal output unit 2
b, output from one of the output terminals 8b through one cable 7b. At this time, only the signal in the pass frequency band of the filter element passes through the filter element and goes out to the output terminal 8b.

【００４７】本実施例ではシールドケースブロック１内
に４個のフィルタ要素が収納されているが、各フィルタ
要素間でクロストークが生じないようにする必要があ
る。そこで、各フィルタ要素を収納する空間を閉空間と
し、各フィルタ要素がそれぞれの信号入力部２ａ及び信
号出力部２ｂに個別のケーブルで接続される構成とする
ことにより、各フィルタ間の結合を回避して、それぞれ
のフィルタ要素が安定な特性を示すようにしている。In this embodiment, four filter elements are accommodated in the shield case block 1. However, it is necessary to prevent crosstalk between the filter elements. Therefore, the space for accommodating each filter element is defined as a closed space, and each filter element is connected to each signal input section 2a and each signal output section 2b by an individual cable, thereby avoiding coupling between filters. Thus, each filter element has a stable characteristic.

【００４８】図２に、一部を切り欠いた斜視図にてシー
ルドケースブロック１の構造を示す。シールドケースブ
ロック１は、信号入力部２ａ及び信号出力部２ｂを１個
ずつ備えた閉空間１０が４個集合してなり、各閉空間１
０の内部にはフィルタ要素１１が一つずつ収納されてい
る。平面状の各フィルタ要素１１は互いにほぼ平行にな
るように配置され、各フィルタ要素１１の信号入力線路
２２ａは信号入力部２ａに、信号出力線路２２ｂは信号
出力部２ｂに、それぞれ接続されている。フィルタ要素
１１のシールドケースブロック１への固定は、熱抵抗が
小さくなるように熱伝導グリス等を塗布した上で、ネジ
やバネ等による押圧接触によって行われ、これによっ
て、フィルタ要素１１で発生する熱の放熱効率が良くな
り、フィルタ要素１１の動作安定性が向上する。FIG. 2 shows the structure of the shield case block 1 in a partially cutaway perspective view. The shield case block 1 includes four closed spaces 10 each having one signal input unit 2a and one signal output unit 2b.
The filter elements 11 are housed one by one inside 0. The planar filter elements 11 are arranged so as to be substantially parallel to each other, and the signal input line 22a of each filter element 11 is connected to the signal input section 2a, and the signal output line 22b is connected to the signal output section 2b. . The fixing of the filter element 11 to the shield case block 1 is performed by applying heat conduction grease or the like so as to reduce the thermal resistance and then by pressing contact with a screw, a spring, or the like, thereby generating the filter element 11. The heat radiation efficiency is improved, and the operation stability of the filter element 11 is improved.

【００４９】シールドケースブロック１を上下に二分割
できる構造とすることにより、シールドケースブロック
１内部の閉空間にフィルタ要素を組み込む作業がしやす
くなる。この場合、シールドケースブロック１を分割し
た後、各閉空間内にフィルタ要素と信号入力部２ａと信
号出力部２ｂとを組み込み、再びシールドケースブロッ
ク１を組み合わせて密閉することによりシールドケース
ブロック１が出来上がる。また、シールドケースブロッ
ク１をシールドケースの集合体として構成してもよく、
この場合、まず各シールドケースごとに各フィルタ要素
を装着して密閉し、次にそれらのシールドケースを一体
化してシールドケースブロック１とすることになり、組
み立て作業が容易になる。The structure in which the shield case block 1 can be vertically divided into two parts facilitates the work of incorporating the filter element into the closed space inside the shield case block 1. In this case, after the shield case block 1 is divided, the filter element, the signal input unit 2a, and the signal output unit 2b are incorporated in each closed space, and the shield case block 1 is combined and sealed again, so that the shield case block 1 is closed. It is completed. Further, the shield case block 1 may be configured as an aggregate of shield cases,
In this case, first, each filter element is mounted and sealed for each shield case, and then the shield cases are integrated to form the shield case block 1, which facilitates the assembling work.

【００５０】シールドケースブロック１の内部の閉空間
を真空にする代わりに、乾燥したヘリウム（Ｈｅ）ガ
ス、ネオン（Ｎｅ）ガス、もしくは、これらの混合ガス
で充填し、または、乾燥させたアルゴン（Ａｒ）ガス、
窒素（Ｎ₂）ガス、酸素（Ｏ₂）ガス、もしくは、これら
の混合ガスで充填することにより、フィルタ要素１１の
温度安定性を向上させることができる。真空の場合に
は、全温度範囲にわたる使用が可能である。アルゴンガ
ス、窒素ガス、酸素ガス、又は、これらの混合ガスを用
いる場合は、液体窒素の温度以上での動作に用いると液
化せず、しかも対流によりフィルタ要素１１が有効に冷
却される。ヘリウムガス、ネオンガス、又は、これらの
混合ガスを用いる場合には、液体窒素温度以下でもガス
が液化するまでは上記のような効果が得られる。特に、
ヘリウムガスの場合には、液体ヘリウム温度（４．２
Ｋ）の低温まで使用が可能である。Instead of evacuating the closed space inside the shield case block 1, it is filled with dry helium (He) gas, neon (Ne) gas, or a mixture thereof, or dried with argon ( Ar) gas,
Filling with nitrogen (N ₂ ) gas, oxygen (O ₂ ) gas, or a mixed gas thereof can improve the temperature stability of the filter element 11. In the case of vacuum, use over the entire temperature range is possible. When using an argon gas, a nitrogen gas, an oxygen gas, or a mixed gas thereof, the filter element 11 does not liquefy when used for operation at a temperature higher than the temperature of liquid nitrogen, and the filter element 11 is effectively cooled by convection. When helium gas, neon gas, or a mixed gas thereof is used, the above-described effects can be obtained even at a liquid nitrogen temperature or lower until the gas is liquefied. In particular,
In the case of helium gas, the liquid helium temperature (4.2
It can be used down to K).

【００５１】各フィルタ要素１１の信号入力線路２２ａ
及び信号出力線路２２ｂとシールドケースブロック１の
信号入力部２ａ及び信号出力部２ｂとの接続について
は、図２に示すように、信号入力部２ａ及び信号出力部
２ｂから内側へ突出した接触ピンが誘電体基板１２上の
信号入力部２ａ又は信号出力部２ｂに接触することによ
って行われる。あるいは、フィルタ要素１１の誘電体基
板１２上に接合され又は基板内部に埋設された配線部材
（フレキシブル配線板やリード線等）を介して両者を接
続する構造としてもよい。The signal input line 22a of each filter element 11
As for the connection between the signal output line 22b and the signal input section 2a and the signal output section 2b of the shield case block 1, contact pins projecting inward from the signal input section 2a and the signal output section 2b as shown in FIG. This is performed by contacting the signal input unit 2a or the signal output unit 2b on the dielectric substrate 12. Alternatively, a structure in which the filter element 11 and the filter element 11 are connected to each other via a wiring member (a flexible wiring board, a lead wire, or the like) bonded to the dielectric substrate 12 or embedded inside the substrate may be employed.

【００５２】また、図２に示すように、シールドケース
ブロック１の上壁面に４個の貫通孔が形成され、ここに
鍔付きの円筒状部材１ａが装着されている、この円筒状
部材１ａにも貫通孔が形成されており、この貫通孔はフ
ィルタ要素１１の基板面にほぼ平行な軸を有する。この
円筒状部材１ａの貫通孔には、フィルタ要素１１の周波
数特性の微調整のための移動子３１が挿通されている。
移動子３１は、貫通孔の一部分に設けられた螺旋溝３３
と螺合する螺子部３４を備え、外端部には移動子３１に
回転力を与えるための外力伝達部３５が形成されてい
る。貫通孔の他の部分と移動子との間には潤滑剤が介装
されて摺動部３２が形成され、シールドケースブロック
１内の閉空間１０の気密性が保持されると共に、静電容
量を介してシールドケースブロック１と移動子３１の接
地棒３６との電気的結合が達成される。また、内端部
（閉空間１０側の端部）には、閉空間１０の容積を変化
させる導電体からなる接地棒３６が設けられ、接地棒３
６の先端には誘電体ブロック３７が固定されている。As shown in FIG. 2, four through holes are formed in the upper wall surface of the shield case block 1, and a flanged cylindrical member 1a is mounted therein. The filter element 11 has an axis substantially parallel to the substrate surface of the filter element 11. A moving element 31 for fine adjustment of the frequency characteristic of the filter element 11 is inserted into the through hole of the cylindrical member 1a.
The movable element 31 has a spiral groove 33 provided in a part of the through hole.
And an external force transmitting portion 35 for applying a rotational force to the movable member 31 is formed at an outer end portion. A lubricant is interposed between the other part of the through hole and the moving element to form a sliding portion 32, which keeps the airtightness of the closed space 10 in the shield case block 1 and the capacitance. Thus, electrical connection between the shield case block 1 and the ground rod 36 of the movable element 31 is achieved. A ground rod 36 made of a conductor that changes the volume of the closed space 10 is provided at the inner end (end on the closed space 10 side).
A dielectric block 37 is fixed to the tip of the sixth.

【００５３】円筒状部材１ａの貫通孔の内端側に螺子部
３４より径が大きいシリンダー部を形成し、これに内嵌
するピストン部を移動子に設け、これらのシリンダー部
とピストン部とで摺動部３２を構成してもよい。A cylinder part having a diameter larger than the screw part 34 is formed on the inner end side of the through hole of the cylindrical member 1a, and a piston part fitted in the cylinder part is provided on the moving element. The sliding portion 32 may be configured.

【００５４】外力伝達部３５は六角ネジ形状を有してお
り、ここに冶具を外嵌させて回転すると、貫通孔の螺旋
溝３３と螺子部３４とのネジ送りによって、接地棒３６
が閉空間１０の中へ入ったり出たりする。この接地棒３
６の出入り移動により閉空間１０の形状が変化し、フィ
ルタ要素１１を通る信号によって閉空間１０内に形成さ
れる電界分布が変化する結果、フィルタ要素１１の周波
数特性が微妙に変化する。このようにして周波数特性の
微調整を行うことができる。このような構成とすること
により、複数のフィルタ要素について、周波数特性の微
調整を同一方向から行うことができるので、フィルタ要
素を動作温度まで冷却した状態で微調整することが容易
になる。The external force transmitting portion 35 has a hexagonal screw shape. When a jig is fitted to the external force transmitting portion 35 and rotated, a screw feed between the spiral groove 33 of the through hole and the screw portion 34 causes the grounding rod 36 to rotate.
Move into and out of the closed space 10. This ground rod 3
The shape of the closed space 10 is changed by the movement of 6 in and out, and the electric field distribution formed in the closed space 10 by the signal passing through the filter element 11 is changed. As a result, the frequency characteristic of the filter element 11 is slightly changed. Thus, fine adjustment of the frequency characteristic can be performed. With such a configuration, fine adjustment of the frequency characteristics of the plurality of filter elements can be performed from the same direction, so that fine adjustment can be easily performed while the filter elements are cooled to the operating temperature.

【００５５】また、外力伝達部３５に断熱容器４の外部
から回転力を伝達する手段として、熱絶縁性の高い、例
えばＰＴＦＥ（４フッ化エチレン）樹脂からなる棒を介
して外力伝達部３５に接続された回転機構を断熱容器４
の外壁面に設けると、冷却動作させながら特性の微調整
をすることが可能となり、調整が容易になる。As means for transmitting the rotational force from the outside of the heat insulating container 4 to the external force transmitting unit 35, the external force transmitting unit 35 is connected to the external force transmitting unit 35 through a rod made of, for example, PTFE (tetrafluoroethylene) resin having high thermal insulation. Connect the connected rotating mechanism to the insulating container 4
When it is provided on the outer wall surface, it is possible to finely adjust the characteristics while performing the cooling operation, and the adjustment becomes easy.

【００５６】なお、上記の筒状部材１ａは、移動子３１
と摺動する貫通孔の長さをできるだけ長くするため、そ
して、予め移動子３１と螺合させたのちケース壁面の孔
に装着するといった組み立て上の便宜から設けている
が、必ずしも必要なものではない。ケース壁面に設けた
貫通孔に螺旋溝及び摺動部を形成して、移動子３１を直
接挿入する構成としてもよい。また、各フィルタ要素に
つき移動子３１を一つに限る必要はなく、複数の移動子
を場所を変えて設けることにより、一層緻密な微調整が
可能になる。The cylindrical member 1a is connected to the movable element 31.
In order to make the length of the through hole that slides as long as possible, and for convenience in assembling such that it is screwed in advance with the mover 31 and then attached to the hole in the case wall, it is not always necessary. Absent. A spiral groove and a sliding portion may be formed in a through hole provided in the case wall surface, and the moving element 31 may be directly inserted. In addition, it is not necessary to limit the number of the moving elements 31 to one for each filter element. By providing a plurality of moving elements at different locations, finer fine adjustment can be performed.

【００５７】誘電体ブロック３７は、誘電体膜で置き換
えることができ、また、無くてもよい。しかし、誘電体
３７の誘電率が大きい（例えばテフロン（登録商標）の
場合は約３程度、アルミナの場合は約９程度）ので電界
が誘電体３７の内部に集中することから、誘電体３７が
ある場合はない場合に比べて移動子の単位変位量に対す
る周波数特性の調整量が大きくなるという効果が得られ
る。The dielectric block 37 can be replaced with a dielectric film or need not be provided. However, since the dielectric constant of the dielectric 37 is large (for example, about 3 in the case of Teflon (registered trademark) and about 9 in the case of alumina), the electric field concentrates inside the dielectric 37, and therefore the dielectric 37 is The effect that the adjustment amount of the frequency characteristic with respect to the unit displacement amount of the moving element becomes larger than the case where there is no case is obtained.

【００５８】フィルタ要素１１は、誘電体基板１２の表
側の面に薄膜電極１３をストリップラインフィルタパタ
ーン状に形成し、裏側の面に接地電極を全面形成して構
成されている。薄膜電極１３の材料として、銅、銀、金
のような普通の電極材料を常温付近の動作温度で用いる
場合は、フィルタ要素のＱ値は高々数１００程度にとど
まるが、例えば液体窒素温度（７７．３Ｋ）程度の低温
まで冷却すると抵抗率が激減し、２ＧＨｚ程度の周波数
でＱ値が数千程度まで大きくなる。更に、薄膜電極１３
の材料として超伝導材料を用い、冷却により超伝導状態
で使用する場合は、２ＧＨｚ程度の周波数でＱ値が数万
以上にもなる。その上、薄膜電極１３の超伝導材料とし
て、ビスマス系や、イットリウム系、タリウム系等とい
った高温酸化物超伝導材料を用いた場合は、その動作温
度、即ち、超伝導動作状態の温度をＮｂやＮｂ−Ｔｉ、
Ｎｂ₃Ｓｎ等の低温超伝導材料等よりも遥かに高い温
度、例えば、液体窒素温度程度まで上げて動作させるこ
とが可能となり、その結果、冷却が容易になる。また、
臨界電流密度が１０⁵〜１０⁷Ａ／ｃｍ²程度と高い の
で、高出力のフィルタを構成することができる。The filter element 11 is formed by forming a thin-film electrode 13 in a strip line filter pattern on the front surface of a dielectric substrate 12 and forming a ground electrode on the rear surface. When an ordinary electrode material such as copper, silver, or gold is used as the material of the thin-film electrode 13 at an operating temperature near room temperature, the Q value of the filter element is at most several hundreds, but for example, the liquid nitrogen temperature (77 When cooled to a low temperature of about 0.3 K), the resistivity is drastically reduced, and the Q value increases to about several thousands at a frequency of about 2 GHz. Further, the thin film electrode 13
When a superconducting material is used as a material of the above and used in a superconducting state by cooling, the Q value becomes tens of thousands or more at a frequency of about 2 GHz. In addition, when a high-temperature oxide superconducting material such as bismuth-based, yttrium-based, or thallium-based is used as the superconducting material of the thin-film electrode 13, the operating temperature, that is, the temperature of the superconducting operation state is set to Nb or Nb. Nb-Ti,
It is possible to operate at a temperature much higher than that of a low-temperature superconducting material such as Nb ₃ Sn or the like, for example, up to a temperature of liquid nitrogen, thereby facilitating cooling. Also,
Since the critical current density is as high as about 10 ⁵ to 10 ⁷ A / cm ² , a high-output filter can be formed.

【００５９】他の具体例としては、誘電体基板１２の材
料としてランタンアルミネート（ＬａＡｌＯ₃、格子常
数：ａ軸５．３６５オングストローム、ｃ軸１３．１１
オングストローム、誘電率約２４）を用い、薄膜電極１
３の材料としてタリウム−２２１２相（臨界温度〜１１
０Ｋ）の高温酸化物超伝導薄膜材料を用い、直径約２４
ｍｍの円形フィルタパターンを形成してフィルタ要素１
１を構成し、冷凍機の低温部６に接続した冷却板３によ
り７０Ｋ程度までシールドケースブロック１を冷却して
動作させた結果、約２ＧＨｚ程度の周波数帯域の通過信
号の電力損失を数十ワット程度まで低下することができ
た。As another specific example, as a material of the dielectric substrate 12, lanthanum aluminate (LaAlO ₃ , lattice constant: a-axis 5.365 Å, c-axis 13.11)
Angstrom, dielectric constant of about 24)
The thallium-2212 phase (critical temperature ~ 11
0K) using a high-temperature oxide superconducting thin film material having a diameter of about 24
mm filter pattern 1
As a result of cooling and operating the shield case block 1 to about 70K by the cooling plate 3 connected to the low temperature section 6 of the refrigerator, the power loss of the passing signal in the frequency band of about 2 GHz is reduced by several tens of watts. Could be reduced to a degree.

【００６０】尚、薄膜フィルタとしてストリップライン
型、円形フィルタの例を述べたが、これに限定されるも
のではなく、スロットラインフィルタ、コプレーナフィ
ルタ等、他の薄膜フィルタを用いても同様の効果が得ら
れる。Although examples of a strip line type and a circular filter have been described as thin film filters, the present invention is not limited to this, and similar effects can be obtained by using other thin film filters such as a slot line filter and a coplanar filter. can get.

【００６１】４個のフィルタ要素を備えた本実施例のシ
ールドケースブロック１の寸法は約５０ｍｍＷ×３０ｍ
ｍＤ×３０ｍｍＨであり、断熱容器の外形寸法は約７０
ｍｍφ×６０ｍｍＨである。従来の誘電体共振器を用い
た同一性能のフィルタ装置は約２００ｍｍＷ×２００ｍ
ｍＤ×１５０ｍｍＨであったので、容積比で約１／２６
のサイズに小形化することができた。冷却板３を冷却す
る手段としてスターリングサイクル冷凍機を使用する
と、約１２０ｍｍＷ×７０ｍｍＤ×１７０ｍｍＨのスペ
ースを要するが、この場合でも全体として約１／３以下
のサイズに小型化することができる。The dimensions of the shield case block 1 of this embodiment having four filter elements are about 50 mmW × 30 m.
mD x 30 mmH, and the outer dimensions of the heat insulating container are about 70
mmφ × 60 mmH. A filter device of the same performance using a conventional dielectric resonator is approximately 200 mmW x 200 m.
Since mD × 150 mmH, the volume ratio was about 1/26.
Could be downsized. When a Stirling cycle refrigerator is used as a means for cooling the cooling plate 3, a space of about 120 mmW × 70 mmD × 170 mmH is required, but even in this case, the size can be reduced to about 1/3 or less as a whole.

【００６２】なお、上記実施例において、シールドケー
スブロック内に４個のフィルタ要素を備えた低温動作フ
ィルタ装置の実施例を示したが、これに限るものではな
く、例えば、後述の実施例のようにシールドケースブロ
ック内に複数のフィルタとジャンクションボックスを組
み込んだ構成の低温動作フィルタ装置も本発明の範囲に
入ることはいうまでもない。In the above-described embodiment, the embodiment of the low-temperature operation filter device having four filter elements in the shield case block has been described. However, the present invention is not limited to this. Needless to say, a low-temperature operation filter device having a configuration in which a plurality of filters and a junction box are incorporated in a shield case block also falls within the scope of the present invention.

【００６３】また、上記実施例において、超伝導薄膜と
してタリウム−２２１２相の高温酸化物超伝導薄膜を用
いたが、これに限らず、同様の機能を有する他の高温酸
化物超伝導薄膜を用いてもよい。また、上記実施例では
薄膜共振器を用いたが、本発明はこれに限定されず、誘
電体共振器をシールドケースブロック１内部の閉空間１
０に収納しても良い。但し、この場合は寸法が大きくな
る。In the above embodiment, a high-temperature oxide superconducting thin film of thallium-2212 phase was used as the superconducting thin film. However, the present invention is not limited to this, and another high-temperature oxide superconducting thin film having the same function may be used. You may. Further, in the above embodiment, the thin film resonator is used, but the present invention is not limited to this, and the dielectric resonator is connected to the closed space 1 inside the shield case block 1.
It may be stored in 0. However, in this case, the size becomes large.

【００６４】次に、本発明の第２の実施例に係る低温動
作フィルタ装置として、フィルタ要素が一体型のものを
説明する。図３に本実施例におけるフィルタ要素の側断
面図を、図４にその平断面図をそれぞれ示す。図３は図
４のＢ−Ｂ断面図であり、図４は図３のＡ−Ａ断面図で
ある。但し、図３は上下（厚さ）方向の寸法を誇張して
描いている。Next, a low-temperature operation filter device according to a second embodiment of the present invention will be described in which the filter element is integrated. FIG. 3 shows a side sectional view of the filter element in this embodiment, and FIG. 4 shows a plan sectional view thereof. FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of FIG. 4, and FIG. 4 is a sectional view taken along line AA of FIG. However, FIG. 3 exaggerates the dimensions in the vertical (thickness) direction.

【００６５】図３に示されているように、このフィルタ
要素はフィルタ電極材料に超伝導薄膜を用いた４層構造
を有している。一番上の層を例にとると、図４からもわ
かるように、超伝導フィルタ電極１０１ａとその出力端
１０２ａに接続された長さλ／４の薄膜結合線路１０３
ａとが同一平面（Ａ−Ａ平面）上に形成され、これらを
２枚の接地電極１０５が誘電体１０４を介して上下から
挟んでフィルタ結合線路ブロック１０６ａが構成されて
いる。尚、結合線路１０３ａは入力線路１２１ａと同じ
特性インピーダンス（５０オーム）を有し、その長さは
特性上（２ｍ＋１）λ／４（但しｍは０又は自然数、λ
は信号の波長）であればよく、本実施例の長さλ／４は
ｍ＝０の場合に相当する。As shown in FIG. 3, this filter element has a four-layer structure using a superconducting thin film as a filter electrode material. Taking the uppermost layer as an example, as can be seen from FIG. 4, the thin film coupling line 103 of length λ / 4 connected to the superconducting filter electrode 101a and its output end 102a.
a are formed on the same plane (A-A plane), and two ground electrodes 105 are sandwiched from above and below via a dielectric material 104 to form a filter coupling line block 106a. Note that the coupling line 103a has the same characteristic impedance (50 ohm) as the input line 121a, and its length is (2m + 1) λ / 4 (where m is 0 or a natural number, λ
Is the wavelength of the signal), and the length λ / 4 of this embodiment corresponds to the case where m = 0.

【００６６】他の３層についても同様に、同じ構造のフ
ィルタ結合線路ブロック１０６ｂ〜１０６ｄが形成さ
れ、これらの４つのフィルタ結合線路ブロック１０６ａ
〜１０６ｄが積層されてフィルタ要素が構成されてい
る。但し、各層の間の接地電極１０５は必ずしも２枚が
貼り合わされた構造である必要はなく、１枚の接地電極
がその上下のフィルタ結合線路ブロックに共有されてい
る構造であってもよい。また、接地電極材料は、超伝導
薄膜であればフィルタ特性が優れ望ましいが、金属薄膜
であっても低温に冷やして用いるので常温動作の場合に
比べて抵抗が非常に小さくなるのでフィルタ特性に格段
の改善がみられ、好ましい。Similarly, filter coupling line blocks 106b to 106d having the same structure are formed for the other three layers, and these four filter coupling line blocks 106a are formed.
To 106d are stacked to form a filter element. However, the ground electrode 105 between each layer is not necessarily required to have a structure in which two sheets are bonded to each other, and may have a structure in which one ground electrode is shared by the upper and lower filter coupling line blocks. The ground electrode material is preferably a superconducting thin film having excellent filter characteristics. However, even if a metal thin film is used, it is cooled to a low temperature, so that the resistance is much smaller than that at normal temperature operation. Is improved, which is preferable.

【００６７】このようなフィルタ要素が、本実施例にあ
っては２つのフィルタ結合線路ブロックずつ２つのグル
ープに分けられ（１０６ａと１０６ｂ、１０６ｃと１０
６ｄ）、各グループごとに、積層方向に延びる第１導電
接続手段としてのビアホール（スルーホール）１０７
ａ，１０７ｃによって各結合線路１０１ａ〜１０１ｄの
他端側が接続されて第１結合部１０８ａ，１０８ｂが形
成されている。そして、薄膜結合線路１０３ａ〜１０３
ｄと同一の特性インピーダンスを有する長さλ／２の第
１出力結合線路１０９ａ，１０９ｃが上記第１結合部１
０８ａ，１０８ｂに接続されている。尚、第１出力結合
線路１０９ａ，１０９ｃの長さは特性上ｎλ／２（但し
ｎは自然数、λは信号の波長）であればよく、本実施例
の長さλ／２はｎ＝１の場合に相当する。In the present embodiment, such filter elements are divided into two groups of two filter coupling line blocks (106a and 106b, 106c and 10c).
6d) Via holes (through holes) 107 as first conductive connecting means extending in the stacking direction for each group
The other ends of the coupling lines 101a to 101d are connected by a and 107c to form first coupling portions 108a and 108b. Then, the thin film coupling lines 103a to 103
The first output coupling lines 109a and 109c having the same characteristic impedance as that of length d and having a length of λ / 2
08a, 108b. The length of the first output coupling lines 109a and 109c may be nλ / 2 (where n is a natural number and λ is the wavelength of a signal) in terms of characteristics, and the length λ / 2 of this embodiment is n = 1. Corresponds to the case.

【００６８】さらに、上記の各グループの第１出力結合
線路１０９ａ，１０９ｃの他端側は、積層方向に延びる
第２導電接続手段としてのビアホール１１７によって接
続されて第２結合部１１８が形成され、その第２結合部
に第１出力結合線路１０９ａ，１０９ｃと同じ特性イン
ピーダンスを有する第２出力結合線路１２０が接続され
ている。Further, the other end sides of the first output coupling lines 109a and 109c of each of the above groups are connected by via holes 117 as second conductive connecting means extending in the stacking direction to form a second coupling portion 118. The second output coupling line 120 having the same characteristic impedance as the first output coupling lines 109a and 109c is connected to the second coupling section.

【００６９】以上のような構造により、超伝導フィルタ
電極とその薄膜結合線路とを有する複数のフィルタ結合
線路ブロックが積層されてなるフィルタブロックと、各
出力結合線路が階層的に接続されてなるジャンクション
ボックスに相当するものとを一体にした超伝導電極構成
のフィルタ要素が構成されている。尚、ビアホール１０
７ａ、１０７ｃ、１１７が貫通する箇所の接地電極１０
５には、ビアホールとの絶縁のために適当な径の孔があ
けられている。また、図示はされていないが、各接地電
極は別のビアホールによって相互に接続されている。With the above structure, a filter block in which a plurality of filter coupling line blocks each having a superconducting filter electrode and its thin film coupling line are stacked, and a junction in which each output coupling line is hierarchically connected. A filter element having a superconducting electrode configuration in which a box equivalent is integrated is constituted. The via hole 10
7 a, 107 c, 117 ground electrode 10
5 is provided with a hole having an appropriate diameter for insulation from the via hole. Although not shown, the ground electrodes are connected to each other by another via hole.

【００７０】再び図４の平面図（Ａ−Ａ断面図）を参照
しながら、フィルタ結合線路ブロック１０６ａの説明を
補足する。図に示すように、超伝導フィルタ電極１０１
ａの入力側に入力線路１２１ａが接続されている。他の
フィルタ結合線路ブロック１０６ｂ〜１０６ｄについて
も同様に入力線路１２１ｂ〜１２１ｄが接続されている
（図３参照）。超伝導フィルタ電極１０１ａの出力端１
０２ａには、入力線路１２１ａと同じ特性インピーダン
ス（５０オーム）で長さがλ／４の薄膜結合線路１０３
ａが接続されている。その他端側（第１結合部１０８
ａ）にはビアホール１０７ａが設けられているととも
に、長さがλ／２で特性インピーダンスが入力線路１２
１ａに等しい第１出力結合線路１０９ａに接続されてい
る。出力結合線路１０９ａの他端側（第２結合部１８）
先端には、ビアホール１１７が設けられているととも
に、入力線路１２１ａと特性インピーダンスが等しい
（５０オーム）出力線路１２０に接続されている。The description of the filter coupling line block 106a will be supplemented with reference to the plan view (cross section AA) of FIG. 4 again. As shown, the superconducting filter electrode 101
The input line 121a is connected to the input side of a. The input lines 121b to 121d are similarly connected to the other filter coupling line blocks 106b to 106d (see FIG. 3). Output terminal 1 of superconducting filter electrode 101a
02a, a thin film coupling line 103 having the same characteristic impedance as the input line 121a (50 ohms) and a length of λ / 4.
a is connected. Other end side (first coupling portion 108
a) is provided with a via hole 107a, and has a length of λ / 2 and a characteristic impedance of the input line 12a.
1a is connected to the first output coupling line 109a. The other end of the output coupling line 109a (second coupling section 18)
A via hole 117 is provided at the end, and is connected to the output line 120 having the same characteristic impedance (50 ohm) as the input line 121a.

【００７１】超伝導フィルタ電極１０１ａは５極構成の
ストリップライン型共振器フィルタの形状としている。
しかし、機能が同じである限り、薄膜状の超伝導電極を
パターン化したものであればどのような形状でも良い。
尚、各フィルタ結合線路ブロックの入力線路１２１ａ〜
１２１ｄの位置を交互にずらして千鳥状に配置すること
により、送信機の増幅器との接続が容易な構成とするこ
ともできる。The superconducting filter electrode 101a is in the form of a stripline resonator filter having a five-pole structure.
However, as long as the function is the same, any shape may be used as long as the thin-film superconducting electrode is patterned.
In addition, the input lines 121a to 121a to
By displacing the positions of 121d alternately and arranging them in a staggered manner, it is possible to make the configuration easy to connect to the amplifier of the transmitter.

【００７２】また、出力線路１２０を必ずしも最上層の
フィルタ結合線路ブロック１０６ａに設ける必要はな
く、いずれのフィルタ結合線路ブロックに設けてもよい
が、通常は最上層に設けたほうが出力ケーブルとの接続
が容易になる。薄膜結合線路と出力結合線路の長さはビ
アホールの長さを含めて設計すべきであるが、通常はビ
アホールの長さは各線路の長さに比べて無視できるほど
短い。但し、層の数が多くなってビアホールの長さが無
視できないほど長くなる場合は、各線路のパターンを各
フィルタ結合線路ブロックごとに変えることによって長
さを調整する必要がある。The output line 120 need not always be provided in the filter coupling line block 106a in the uppermost layer, but may be provided in any of the filter coupling line blocks. Becomes easier. The lengths of the thin film coupling line and the output coupling line should be designed including the length of the via hole, but the length of the via hole is usually negligibly shorter than the length of each line. However, when the number of layers increases and the length of the via hole becomes too long to be ignored, it is necessary to adjust the length by changing the pattern of each line for each filter-coupled line block.

【００７３】尚、上記実施例のフィルタ要素では４つの
フィルタ結合線路ブロックからなるフィルタブロックが
２つのフィルタ結合線路ブロックからなる２つのグルー
プに分けられ、４つの超伝導フィルタ電極からの出力が
薄膜結合線路と第１及び第２の出力結合線路とによって
段階的に合流して１つの出力線路１２０に至る構成につ
いて説明したが、本発明はこの構成に限定されるもので
はない。つまり、各結合部においてビアホールによって
接続される薄膜結合線路や出力結合線路の数は任意であ
る。あるいは、複数の薄膜結合線路をビアホールにより
接続して、出力線路（最終の出力結合線路）に直接接続
する１段のみの接続形態や、上記実施例より多い３段以
上の接続形態をとることも本発明の範囲内に含まれる。In the filter element of the above embodiment, the filter block composed of four filter coupling line blocks is divided into two groups composed of two filter coupling line blocks, and the outputs from the four superconducting filter electrodes are thin-film coupled. Although the configuration in which the line and the first and second output coupling lines merge stepwise to reach one output line 120 has been described, the present invention is not limited to this configuration. That is, the number of thin film coupling lines and output coupling lines connected by via holes in each coupling portion is arbitrary. Alternatively, a plurality of thin film coupling lines may be connected by via holes and connected directly to the output line (final output coupling line) in a single-stage connection configuration, or in a three- or more-stage connection configuration more than in the above embodiment. Included within the scope of the present invention.

【００７４】次に、上記実施例のフィルタ要素の製造方
法の一例について説明する。この例では、超伝導電極材
料に酸化物高温超伝導材料を用い、誘電体１０４として
２枚の誘電体基板を貼り合わせる方法を用いた。まず、
誘電体基板の材料にランタンアルミネート（ＬａＡｌＯ
₃、格子常数：ａ軸５．３６５オングストローム、 ｃ軸
１３．１１オングストローム、誘電率約２４）を用い、
この表面にタリウム−２２１２相（臨界温度〜１１０°
Ｋ）の高温酸化物超伝導薄膜材料を形成した。これを公
知の加工技術を用いて図４に示すような所望のパターン
形状に加工した。用いた基板寸法の関係でパターンをビ
アホール１０７ａの部分で２つに分けたが、大きな基板
を用いることができれば一体に作ることができる。Next, an example of a method for manufacturing the filter element of the above embodiment will be described. In this example, a method is used in which an oxide high-temperature superconducting material is used as a superconducting electrode material and two dielectric substrates are bonded as the dielectric 104. First,
Lanthanum aluminate (LaAlO) is used for the material of the dielectric substrate.
₃ , lattice constant: a-axis 5.365 angstroms, c-axis 13.11 angstroms, dielectric constant about 24)
A thallium-2212 phase (critical temperature ~ 110 °)
K) A high temperature oxide superconducting thin film material was formed. This was processed into a desired pattern shape as shown in FIG. 4 using a known processing technique. Although the pattern is divided into two at the via hole 107a in relation to the size of the substrate used, the pattern can be integrally formed if a large substrate can be used.

【００７５】各フィルタ結合線路ブロックの超伝導フィ
ルタ電極のパターンは、互いに僅かに異なる通過帯域周
波数となるように設計されている。又、フィルタ結合線
路ブロック１０６ａ以外のフィルタ結合線路ブロック１
０６ｂ〜１０６ｄは第２出力結合線路１２０に相当する
超伝導薄膜線路パターンを欠いており、さらに、フィル
タ結合線路ブロック１０６ｂ，１０６ｄは第１出力結合
線路に相当する超伝導薄膜線路パターンも欠いている。The patterns of the superconducting filter electrodes of each filter coupling line block are designed to have passband frequencies slightly different from each other. Also, the filter coupled line block 1 other than the filter coupled line block 106a
06b to 106d lack a superconducting thin film line pattern corresponding to the second output coupling line 120, and the filter coupling line blocks 106b and 106d also lack a superconducting thin film line pattern corresponding to the first output coupling line. .

【００７６】また、別の誘電体基板の表面にも高温酸化
物超伝導薄膜を形成して超伝導体の接地電極とした。ビ
アホールが貫通する箇所の高温酸化物超伝導薄膜はＡｒ
イオンミリングによりエッチング除去し、浮遊静電容量
が小さくなるように少し大きめの孔をあけた。更に、フ
ィルタの超伝導薄膜電極を形成した誘電体基板と、接地
電極を形成した誘電体基板のビアホールの貫通する部分
は、ビアホール部分の特性インピーダンスが薄膜結合線
路の特性インピーダンスに近くなるような寸法の貫通孔
を炭酸ガスレーザー加工機を用いて加工した。Also, a high-temperature oxide superconducting thin film was formed on the surface of another dielectric substrate to form a superconductor ground electrode. The high-temperature oxide superconducting thin film where the via hole penetrates is Ar
Etching was removed by ion milling, and a slightly larger hole was made to reduce the floating capacitance. Furthermore, the portion of the dielectric substrate on which the superconducting thin film electrode of the filter is formed and the via hole of the dielectric substrate on which the ground electrode is formed are dimensioned such that the characteristic impedance of the via hole portion is close to the characteristic impedance of the thin film coupling line. Was processed using a carbon dioxide laser processing machine.

【００７７】作成したフィルタ結合線路ブロックのフィ
ルタ電極形成基板と、接地電極形成基板とを図３のよう
な構成となるような向きに貼り合わせて各フィルタ結合
線路ブロックを作製し、冷却して特性測定を行い、超伝
導フィルタ電極を少しずつ削り取る方法あるいはＹＡＧ
レーザー照射によるレーザートリミング等により特性の
トリミングを行った。基板を貼り合わせたとき、超伝導
薄膜電極パターンの無い部分には誘電率がほぼ１のギャ
ップ部分ができるが、超伝導薄膜電極の厚みが極薄い
（数百ｎｍ）ので特性上の影響は少ない。尚、誘電体基
板と同じ誘電率を有する誘電体材料を、超伝導薄膜電極
上にスパッタ法等で形成した後に平坦化研磨を行い、光
学的精度で基板を貼り合わせることにより、この影響を
除去することが可能である。Each filter-coupled line block is manufactured by laminating the filter electrode-formed substrate and the ground electrode-formed substrate of the prepared filter-coupled line block in a direction as shown in FIG. Method of measuring and scraping the superconducting filter electrode little by little or YAG
The characteristics were trimmed by laser trimming by laser irradiation or the like. When the substrates are bonded to each other, a gap portion having a dielectric constant of approximately 1 is formed in a portion where no superconducting thin film electrode pattern is formed, but since the thickness of the superconducting thin film electrode is extremely thin (several hundred nm), there is little influence on characteristics. . In addition, a dielectric material having the same dielectric constant as the dielectric substrate is formed on the superconducting thin film electrode by a sputtering method or the like, and then flattened and polished, and the substrate is bonded with optical precision to remove this effect. It is possible to

【００７８】次に、貼り合わせた基板を再び分解し、ビ
アホール部分に、Ｃｒ／Ａｕや、銅、銀等の常伝導金属
を薄膜形成した。別の方法としてビアホール内に超伝導
薄膜を形成しても良いし、或いは、導電性ペーストや導
電性樹脂等でビアホール内を充填しても良い。さらに
は、金属等の導電体や、超伝導体のロッドを挿入した
後、金属薄膜や導電性ペースト又は樹脂等で接続するこ
と等も可能である。このようにビアホール部分を加工し
た基板を再び貼り合わせてフィルタ結合線路ブロックを
形成し、更に、フィルタ結合線路ブロックを重ね合わせ
てフィルタブロックを形成する。隣接するフィルタ結合
線路ブロック間のビアホールの接続は接触だけでも充分
であるが、金属箔や導電性ペースト又は樹脂を用いれば
一層確実である。また、入力線路１２１ａ〜１２１ｄ
と、第２出力結合線路１２０の基板端面部に側に金属薄
膜を蒸着形成し、押圧接触による入出力線路との接続を
確実ならしめた。この金属薄膜（蒸着膜）が無くても接
続が確実に行えるのであれば問題はない。Next, the bonded substrate was decomposed again, and a thin film of a normal metal such as Cr / Au, copper, or silver was formed in the via hole. As another method, a superconducting thin film may be formed in the via hole, or the inside of the via hole may be filled with a conductive paste or a conductive resin. Furthermore, after inserting a conductor such as a metal or a rod of a superconductor, it is also possible to connect with a metal thin film, a conductive paste, a resin, or the like. The substrate on which the via hole portion has been processed in this way is again bonded to form a filter-coupled line block, and further, the filter-coupled line block is overlapped to form a filter block. The connection of the via hole between the adjacent filter coupling line blocks is sufficient only by the contact, but it is more reliable if a metal foil, a conductive paste or a resin is used. Also, the input lines 121a to 121d
Then, a metal thin film is formed by vapor deposition on the side of the end face of the substrate of the second output coupling line 120, and the connection with the input / output line by pressing contact is ensured. There is no problem as long as the connection can be reliably performed without the metal thin film (evaporated film).

【００７９】以上のようにして図３に示したような４チ
ャネルのフィルタを具備した超伝導フィルタ要素の寸法
は、１．５ＧＨｚ用で、約６５ｍｍＷ×３５ｍｍＤ×４
ｍｍｔとなった。これを入出力コネクタが備えられたシ
ールドケース内に収納して断熱容器に実装して低温動作
フィルタ装置を製造した。冷凍機に接地して約７０°Ｋ
で動作させたところ、従来の誘電体共振器フィルタ装置
以上の性能が得られた。冷凍器を含めたシステム全体の
寸法で比較すると、従来の同様な機能の誘電体共振器フ
ィルタ装置の約１／３の容積であり、大幅な小型化が実
現できた。また、挿入損失はチャネル当たり約１０ワッ
トの信号入力に対して数ワット以下であり、消費電力が
従来より半分以下とかなり少ない。移動体通信基地局シ
ステムの送信部全体として、送信機の増幅器等の電力損
失を考慮しても、顕著な消費電力の低減が可能になる。As described above, the size of the superconducting filter element having the four-channel filter as shown in FIG. 3 is about 65 mmW × 35 mmD × 4 for 1.5 GHz.
mmt. This was housed in a shield case provided with an input / output connector and mounted on a heat insulating container to manufacture a low-temperature operation filter device. Approximately 70 ° K when grounded to refrigerator
As a result, performance higher than that of the conventional dielectric resonator filter device was obtained. Comparing the dimensions of the entire system including the refrigerator, the volume is about one-third that of the conventional dielectric resonator filter device having the same function, and a significant downsizing was realized. Also, the insertion loss is several watts or less for a signal input of about 10 watts per channel, and the power consumption is considerably less than half the conventional power consumption. As a whole, the power consumption of the transmitting section of the mobile communication base station system can be significantly reduced even when the power loss of the amplifier of the transmitter is considered.

【００８０】次に、上記実施例の変形例として、超伝導
フィルタ要素の他の構成例を図５に示す。この超伝導フ
ィルタ要素では、フィルタブロック（薄膜結合線路ま
で）と出力結合線路の部分とが分かれており、出力結合
線路を囲む誘電体の誘電率や厚さ（接地電極間の距離）
をフィルタブロックと異ならせることにより、特性イン
ピーダンスを入力線路等と等しく維持したままで出力結
合線路の幅を広くしている。Next, as a modification of the above embodiment, another example of the configuration of the superconducting filter element is shown in FIG. In this superconducting filter element, the filter block (up to the thin film coupling line) and the output coupling line are separated, and the dielectric constant and thickness of the dielectric surrounding the output coupling line (distance between the ground electrodes)
Is different from the filter block, thereby widening the width of the output coupling line while maintaining the characteristic impedance equal to that of the input line and the like.

【００８１】出力結合線路には、結合部で接続されてい
る複数の薄膜結合線路の信号電力の総和に等しい電力の
信号が流れる。従って、出力結合線路が薄膜結合線路と
同一幅である場合には、出力結合線路を流れる信号の電
流密度は薄膜結合線路に比べて数倍になる。これらの結
合線路が超伝導材料で形成される場合は、その線路の臨
界電流密度が、取り扱える最大信号電力を決定すること
となる。従って、この実施例のように出力結合線路の幅
を広げて、その線路を流れる信号の電流密度を下げるこ
とにより、超伝導フィルタ装置の取り扱える電力を大き
くすることが可能となる。A signal having a power equal to the sum of the signal powers of the plurality of thin film coupling lines connected at the coupling section flows through the output coupling line. Therefore, when the output coupling line has the same width as the thin film coupling line, the current density of a signal flowing through the output coupling line is several times as large as that of the thin film coupling line. If these coupled lines are formed of a superconducting material, the critical current density of the lines will determine the maximum signal power that can be handled. Therefore, the power that can be handled by the superconducting filter device can be increased by increasing the width of the output coupling line and decreasing the current density of the signal flowing through the line as in this embodiment.

【００８２】図５からわかるように、２本の薄膜結合線
路１０３ａ，１０３ｂ（又は１０３ｃ，１０３ｄ）が第
１結合部１０８ａ（又は１０８ｃ）で１本の出力結合線
路１０９ａ（又は１０９ｃ）に合流しているので、出力
結合線路１０９ａ（又は１０９ｃ）の周囲の誘電体の厚
さ、即ち、その上下の接地電極１３５の距離を薄膜結合
線路の周囲の誘電体に比べて大きく設計することができ
る。実際上、出力結合線路の上下の接地電極１３５の間
隔を、合流する薄膜結合線路２本分の上下の接地電極間
隔（即ち２つのフィルタ結合線路ブロック分の厚さ）に
等しくして、これに接合される出力結合線路１０９ａ、
１０９ｃとの寸法の整合性を実現することが出来る。こ
れは、出力結合線路の部分に使用する誘電体１３４の基
板厚さをフィルタブロックの部分に使用する誘電体１０
４の基板厚さと異ならせることによって実現できる。フ
ィルタブロックの薄膜結合線路（第１結合部）の端面と
出力結合線路との接続は、押圧接触、ワイヤボンディン
グ、金属箔、銀ペースト、導電性樹脂等を用いて行うこ
とができる。As can be seen from FIG. 5, the two thin film coupling lines 103a, 103b (or 103c, 103d) join the one output coupling line 109a (or 109c) at the first coupling section 108a (or 108c). Therefore, the thickness of the dielectric around the output coupling line 109a (or 109c), that is, the distance between the ground electrode 135 above and below the output coupling line 109a (or 109c) can be designed to be larger than the dielectric around the thin film coupling line. Actually, the distance between the upper and lower ground electrodes 135 of the output coupling line is made equal to the distance between the upper and lower ground electrodes of two merging thin film coupling lines (that is, the thickness of two filter coupling line blocks). Output coupling line 109a to be joined,
109c can be achieved in dimensional consistency. This is because the substrate thickness of the dielectric 134 used for the portion of the output coupling line is the dielectric 10 used for the portion of the filter block.
4 can be realized by making it different from the substrate thickness. The connection between the end face of the thin film coupling line (first coupling portion) of the filter block and the output coupling line can be performed using pressing contact, wire bonding, metal foil, silver paste, conductive resin, or the like.

【００８３】誘電体の材料を、例えばランタンアルミネ
ートやＭｇＯのように酸化物高温超伝導薄膜を形成でき
る材料とすれば超伝導電極を形成できるので、大電力で
低損失を実現することができる。また、酸化物高温超伝
導薄膜の形成には余り適していない石英ガラス（誘電率
ε＝３．５〜４．０）、サファイア（ε＝８．６〜１
０．６）、アルミナ磁器（ε＝８．０〜１１．０）、ス
テアタイト磁器（ε＝６．０〜７．０）、ポリ４フッ化
エチレン樹脂（ε＝２．０）等を常伝導金属電極材料と
組み合わせて用いることも可能である。If the dielectric material is a material such as lanthanum aluminate or MgO, which can form an oxide high-temperature superconducting thin film, a superconducting electrode can be formed, so that high power and low loss can be realized. . In addition, quartz glass (dielectric constant ε = 3.5-4.0) and sapphire (ε = 8.6-1), which are not very suitable for forming an oxide high-temperature superconducting thin film,
0.6), alumina porcelain (ε = 8.0-11.0), steatite porcelain (ε = 6.0-7.0), polytetrafluoroethylene resin (ε = 2.0), etc. It is also possible to use in combination with a conductive metal electrode material.

【００８４】以上の実施例において、入力線路、接地電
極、薄膜結合線路、出力結合線路、出力線路、ビアホー
ル等は、超伝導材料で形成することが好ましいが、損失
があまり問題にならない場合は、金、銀、銅、アルミニ
ウム、プラチナ等の常伝導金属材料で形成してもよい。
又、超伝導薄膜電極材料としては、タリウム−２２１２
相の高温酸化物超伝導薄膜材料に限らず、ビスマス系
や、イットリウム系の高温酸化物超伝導材料を用いるこ
ともできる。この場合には液体窒素温度での動作が可能
となる。或いは、液体ヘリウム温度（４．２°Ｋ）程度
で使用するのであれば、ＮｂやＮｂ−Ｔｉ、Ｎｂ₃Ｓｎ
等の低温超伝導材料等を用いることも可能である。この
場合には、使用できる基板材料の選択肢が高温酸化物超
伝導薄膜材料の場合よりも多くなる。In the above embodiments, the input line, the ground electrode, the thin film coupling line, the output coupling line, the output line, the via hole, and the like are preferably formed of a superconductive material, but if the loss is not a problem, It may be formed of a normal conductive metal material such as gold, silver, copper, aluminum, and platinum.
Also, as a superconducting thin film electrode material, thallium-2212 is used.
Not only the high-temperature oxide superconducting thin film material of the phase but also a bismuth-based or yttrium-based high-temperature oxide superconducting material can be used. In this case, operation at liquid nitrogen temperature is possible. Alternatively, if it is used at a liquid helium temperature (4.2 ° K), Nb, Nb-Ti, Nb ₃ Sn
It is also possible to use a low-temperature superconducting material or the like. In this case, there are more choices of substrate materials that can be used than in the case of a high-temperature oxide superconducting thin film material.

【００８５】次に、本発明の第３の実施例に係る低温動
作フィルタ装置のフィルタ要素を図６（ａ）及び（ｂ）
に示す。図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は断面図であ
る。超伝導フィルタ２０１はＴｌ系超伝導体により形成
されたマイクロストリップライン型のものであり、２Ｇ
Ｈｚで３ｄＢ帯域幅１５０ＫＨｚの特性を有し、ＭｇＯ
基体２０２上に形成されている。一方、フィルタ接続部
を介して、４つの超伝導フィルタ１が５ｍｍ間隔で薄膜
型のジャンクションボックス２０３と接続され、ジャン
クションボックス２０３は基体２０２とは別のＭｇＯ基
体２０４上にＴｌ系酸化物超伝導体（臨界温度１１０
Ｋ、臨界電流密度１．０×１０⁴Ａ／ｃｍ²）２０５を薄
膜導体として形成されている。フィルタ要素はシールド
ケース内に収納され、断熱容器内に接地されて、冷凍機
により約８０Ｋに冷却されている。基体２０２と基体２
０４の素子形成面と反対の面には、Ｃｒを厚さ２００オ
ングストローム（２０ｎｍ）蒸着した上にＡｕ１０μｍ
を蒸着し、基体２０２と基体２０４ともベースメタル上
に密着して、同電位とし、接地電極と短絡される。超伝
導フィルタの伝送線路とジャンクションボックスの伝送
線路は、ＡｕまたはＡｌ線によりワイヤーボンディング
する。基体２０４の厚さは１．０ｍｍで基体２０２の厚
さ０．５ｍｍの２倍である。伝送線路の特性インピーダ
ンスは５０Ωである。伝送線路の特性インピーダンスを
同一に設定する場合、基体の厚さと伝送線路幅はほぼ比
例関係にある。従って、ジャンクションボックス２０３
の伝送線路幅は、約０．９５ｍｍとなり、超伝導フィル
タの伝送線路幅約０．４８ｍｍの２倍となる。結果とし
て、臨界電流が２倍になるため、大パワーのマイクロ波
を扱うことができる超伝導フィルタ要素が形成できる。Next, the filter element of the low-temperature operation filter device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
Shown in FIG. 6A is a plan view, and FIG. 6B is a cross-sectional view. The superconducting filter 201 is a microstrip line type formed of a Tl-based superconductor,
With a 3 dB bandwidth of 150 KHz and MgO
It is formed on a base 202. On the other hand, the four superconducting filters 1 are connected to the thin-film junction box 203 at 5 mm intervals via the filter connection part. Body (critical temperature 110
K, a critical current density of 1.0 × 10 ⁴ A / cm ² ) 205 is formed as a thin film conductor. The filter element is housed in a shield case, grounded in a heat insulating container, and cooled to about 80K by a refrigerator. Base 202 and base 2
On the surface opposite to the device formation surface of No. 04, Cr was vapor-deposited to a thickness of 200 angstroms (20 nm) and Au was 10 μm thick.
Is deposited on the base metal, and the base 202 and the base 204 are brought into close contact with each other on the base metal to have the same potential, and are short-circuited to the ground electrode. The transmission line of the superconducting filter and the transmission line of the junction box are wire-bonded with Au or Al wires. The thickness of the substrate 204 is 1.0 mm, which is twice the thickness of the substrate 202 of 0.5 mm. The characteristic impedance of the transmission line is 50Ω. When the characteristic impedance of the transmission line is set to be the same, the thickness of the base and the width of the transmission line are substantially proportional. Therefore, the junction box 203
Is about 0.95 mm, which is twice the transmission line width of the superconducting filter, about 0.48 mm. As a result, since the critical current is doubled, a superconducting filter element capable of handling high-power microwaves can be formed.

【００８６】周波数２ＧＨｚ帯で電力１Ｗのマイクロ波
を入射した結果、ジャンクションボックス伝送線路にお
いて薄膜導体の酸化物超伝導体が超伝導特性を失うこと
はなく、低損失の伝送が確認できた。As a result of the incidence of microwaves of 1 W power in the frequency band of 2 GHz, the oxide superconductor of the thin film conductor did not lose the superconductivity in the junction box transmission line, and low loss transmission was confirmed.

【００８７】なお、上記実施例では基体２０２の厚さと
基体２０４の厚さを異ならせたが、伝送線路を太く（伝
送導体の断面積を大きく）するために他の方法を用いて
もよい。例えば、基体２０４の誘電率を基体２０２の誘
電率より小さくする方法がある。具体的には、基体２０
４として誘電率１０のＭｇＯを用い、基体２０２として
誘電率１６のＹＡｌＯ₃、誘電率２４のＬａＡｌＯ₃、誘
電率２５のＬａＧａＯ ₃またはＮｄＧａＯ₃を用いること
ができる。In the above embodiment, the thickness of the base 202
Although the thickness of the base 204 was changed, the transmission line was made thicker (transmission
To increase the cross-sectional area of the conductor)
Is also good. For example, the dielectric constant of the substrate 204 is
There is a method to make it smaller than the electric power. Specifically, the substrate 20
As for 4, MgO having a dielectric constant of 10 was used.
YAlO with a dielectric constant of 16_Three, LaAlO with a dielectric constant of 24_Three, Invitation
LaGaO with electric power of 25 _ThreeOr NdGaO_ThreeUsing
Can be.

【００８８】なお、上記実施例ではＴｌ系酸化物超伝導
体を薄膜導体として使用したが、酸化物超伝導体の種類
には特に制限はなく、Ｂｉ系、Ｙ系など他の超伝導体で
代替可能である。特に、Ｂｉ２２２３相を利用すれば、
毒性が少なく、かつ、臨界温度が１００Ｋを越えるため
冷凍機を高性能にする必要がない点で有利である。ま
た、薄膜導体として金、白金などの金属を用いてもよ
い。さらに、超伝導体と金属の積層体を線路に用いれ
ば、冷凍機が故障して超伝導体が超伝導特性を失って
も、金属により伝送が確保され素子が破壊されることが
ないので、超伝導フィルタ装置の安定性向上に有効であ
る。In the above embodiment, the Tl-based oxide superconductor is used as the thin film conductor. However, the type of the oxide superconductor is not particularly limited, and other superconductors such as Bi-based and Y-based superconductors may be used. It can be replaced. In particular, if the Bi2223 phase is used,
This is advantageous in that it has low toxicity and has a critical temperature exceeding 100K, so that it is not necessary to improve the performance of the refrigerator. Further, a metal such as gold or platinum may be used as the thin film conductor. Furthermore, if a superconductor and metal laminate is used for the line, even if the refrigerator breaks down and the superconductor loses superconductivity, the transmission is secured by the metal and the element is not destroyed, This is effective for improving the stability of the superconducting filter device.

【００８９】また、上記実施例ではマイクロストリップ
ライン型の超伝導フィルタを用いたが、楕円型の超伝導
フィルタなど、他の型の超伝導フィルタを用いてもよ
い。特に、楕円型超伝導フィルタでは１０Ｗを越える電
力のマイクロ波の共振が確認されており、これを用いれ
ば大電力のマイクロ波を扱うことができる超伝導フィル
タ装置を提供することができる。In the above embodiment, a microstrip line type superconducting filter is used. However, another type of superconducting filter such as an elliptical type superconducting filter may be used. In particular, the resonance of microwaves having a power exceeding 10 W has been confirmed in an elliptical superconducting filter, and by using this, a superconducting filter device capable of handling high-power microwaves can be provided.

【００９０】また、上記実施例では、超伝導フィルタと
ジャンクションボックスの伝送線路導体の接続をワイヤ
ーボンディングにより行ったが、フィルムボンディング
や溶接などの方法でも問題ない。Further, in the above embodiment, the connection between the superconducting filter and the transmission line conductor of the junction box is performed by wire bonding, but there is no problem with a method such as film bonding or welding.

【００９１】次に、本発明の第４の実施例に係る低温動
作フィルタ装置のシールドケースブロックを図７に示
す。本実施例では、２つのシールドケース３０１，３１
１を備えてシールドケースブロックを構成し、これらは
互いに接触した状態で冷却台３０６上に固定されてい
る。２つのシールドケース３０１，３１１及び冷却台３
０６は、いずれも低温での熱伝導性が良い銅等の材料で
作られている。Next, FIG. 7 shows a shield case block of a low temperature operation filter device according to a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, two shield cases 301 and 31 are used.
1 to form a shield case block, which are fixed on the cooling stand 306 in a state where they are in contact with each other. Two shield cases 301 and 311 and cooling stand 3
No. 06 is made of a material such as copper having good thermal conductivity at low temperatures.

【００９２】第１のシールドケース３０１の中には４枚
の平面回路フィルタ３０３ａ〜３０３ｄと、それぞれの
冷却板３０４ａ〜３０４ｄとが交互に収納されている。
各平面回路フィルタ３０３ａ〜３０３ｄは、それぞれの
冷却板３０４ａ〜３０４ｄに面接触しており、平面回路
フィルタ及び冷却板の各セットは互いに平行に配置され
ている。４枚の平面回路フィルタ３０３ａ〜３０３ｄに
は超伝導材料からなるフィルタ電極３０２がそれぞれ備
えられ、各チャネルの周波数帯域に合わせて通過周波数
特性が少しずつ異なるように設計されている。また、冷
却板３０４ａ〜３０４ｄ及びシールドケース３０１によ
って、各平面回路フィルタ３０３ａ〜３０３ｄは互い
に、かつ外部から遮蔽されている。In the first shield case 301, four planar circuit filters 303a to 303d and respective cooling plates 304a to 304d are alternately housed.
The planar circuit filters 303a to 303d are in surface contact with the respective cooling plates 304a to 304d, and the respective sets of the planar circuit filters and the cooling plates are arranged in parallel with each other. Each of the four planar circuit filters 303a to 303d is provided with a filter electrode 302 made of a superconducting material, and is designed so that the pass frequency characteristics slightly differ according to the frequency band of each channel. Further, the planar circuit filters 303a to 303d are shielded from each other and from outside by the cooling plates 304a to 304d and the shield case 301.

【００９３】第２のシールドケース３１１の中には平面
型ジャンクションユニット（ジャンクションボックスに
相当する）３０７が収納されている。このジャンクショ
ンユニットは、基板上にストリップラインで形成された
線路長λ／４及びλ／２（λは中心波長）の枝線路３０
７ａで構成されている。平面回路フィルタ３０３ａ〜３
０３ｄの信号出力線路３０５ａ〜３０５ｄと、枝線路３
０７ａの入力端部とは、接続端子部材３０８によって接
続されている。A flat junction unit (corresponding to a junction box) 307 is accommodated in the second shield case 311. This junction unit is composed of a branch line 30 having a line length of λ / 4 and λ / 2 (where λ is the center wavelength) formed by a strip line on a substrate.
7a. Planar circuit filters 303a-3
03d signal output lines 305a to 305d and branch line 3
The input terminal 07a is connected by a connection terminal member 308.

【００９４】ここで、平面回路型フィルタの共振要素の
寸法は動作原理上、半波長（電気長）より小さくするこ
とができないので、平面回路型フィルタを線路長λ／４
の枝線路と同一平面上で接続することは困難である。そ
こで、平面回路フィルタをほぼ平行に並べて、それらの
信号出力線路端部がほほ同一直線上に並ぶように配置
し、これに平面型ジャンクションユニット３０７を接続
する構成をとることにより、このような配置上の問題を
解決してシールドケースブロックの小型化に成功したの
である。Here, the dimension of the resonance element of the planar circuit type filter cannot be made smaller than a half wavelength (electrical length) on the principle of operation.
It is difficult to connect on the same plane as the branch line. Therefore, by arranging the planar circuit filters almost in parallel and arranging them so that their signal output line ends are almost aligned on the same straight line, and by connecting the planar junction unit 307 to this, such an arrangement is obtained. By solving the above problems, the size of the shield case block was successfully reduced.

【００９５】枝線路３０７ａの出力端部はシールドケー
ス３１１に装着された出力コネクタ３０９に接続されて
いる。各平面型フィルタの入力端部はシールドケース３
０１に装着されたＳＭＡ等のフィルタ入力コネクタに接
続されている。シールドケース３０１及び３１１の内部
は真空状態か、または、ヘリウム等のガスが充填された
状態で密閉されている。The output end of the branch line 307a is connected to an output connector 309 mounted on the shield case 311. The input end of each flat filter is a shield case 3
01 is connected to a filter input connector of SMA or the like mounted on the device. The inside of the shield cases 301 and 311 is sealed in a vacuum state or in a state filled with a gas such as helium.

【００９６】以上のように構成された超伝導フィルタ装
置は、真空断熱容器内に封入されて冷却されながら動作
する。信号の入出力は真空断熱容器の壁面を貫通して取
り付けられた４個の信号入力コネクタと、１つのアンテ
ナ出力コネクタにより行われる。各チャネルの信号入力
コネクタとフィルタ入力コネクタとの間、および、出力
コネクタ３０９とアンテナ出力コネクタとの間は、セミ
リジッドケーブル等の同軸線路を用いて接続される。The superconducting filter device configured as described above operates while being cooled and sealed in a vacuum insulated container. Input and output of signals are performed by four signal input connectors and one antenna output connector which are attached through the wall surface of the vacuum insulated container. The signal input connector and the filter input connector of each channel and the output connector 309 and the antenna output connector are connected using a coaxial line such as a semi-rigid cable.

【００９７】次に、フィルタとジャンクションユニット
との接続部分の構造について説明する。シールドケース
３０１のシールドケース３１１側の側面には所定間隔で
貫通孔が４箇所形成され、この貫通孔に接続端子３０８
が圧入されている。この４つの接続端子３０８を介して
４個の平面回路フィルタ３０３ａ〜３０３ｄと１つのジ
ャンクションユニット３０７とが接続される。４つの接
続箇所のうちの１箇所について、図７の上面から見た模
式図を図８に、側面から見た模式図を図９にそれぞれ示
す。なお、図８及び図９においては、図７における平面
回路フィルタ３０３ａ〜３０３ｄを番号３２３で示して
いる。Next, the structure of the connection portion between the filter and the junction unit will be described. Four through holes are formed at predetermined intervals on the side surface of the shield case 301 on the shield case 311 side, and the connection terminals 308 are formed in the through holes.
Is press-fitted. The four plane circuit filters 303a to 303d and one junction unit 307 are connected via the four connection terminals 308. FIG. 8 is a schematic diagram of one of the four connection portions as viewed from the top in FIG. 7, and FIG. 9 is a schematic diagram of the connection portion as viewed from the side. 8 and 9, the planar circuit filters 303a to 303d in FIG.

【００９８】図８及び図９からわかるように、接続端子
３０８はシールドケース３０１の貫通孔に圧入された絶
縁体３２１と、その中央部の貫通孔に圧入された接続導
体３２２とからなる。接続端子３０８の寸法は、その特
性インピーダンスが線路のインピーダンスに等しくなる
ように、そして、信号電流容量に基づいて設計される。
接続導体３２２は図１０に示すように、円柱状の導電部
材の両端部が断面半円状に切削されて軸に平行な第１及
び第２の接触面３２６，３２８が形成された形状をして
いる。そして、第１接触面３２６と第２接触面３２８と
は直交している。このような角度に設定することによ
り、図８及び図９に示されているように、接続導体３２
２の第１接触面３２６は平面回路フィルタ３２３の信号
出力線路３２５に面接触し、第２接触面３２８はジャン
クションユニット３０７（枝線路３０７ａ）の入力線路
３２７に面接触し、接続部での接続損失を低減すること
が可能な構成とすることができる。As can be seen from FIGS. 8 and 9, the connection terminal 308 is composed of an insulator 321 press-fitted into a through hole of the shield case 301 and a connection conductor 322 press-fitted into a central through hole. The dimensions of the connection terminal 308 are designed such that its characteristic impedance is equal to the impedance of the line and based on the signal current capacity.
As shown in FIG. 10, the connecting conductor 322 has a shape in which both ends of a cylindrical conductive member are cut into a semicircular cross section to form first and second contact surfaces 326 and 328 parallel to the axis. ing. Further, the first contact surface 326 and the second contact surface 328 are orthogonal to each other. By setting such an angle, as shown in FIG. 8 and FIG.
2, the first contact surface 326 makes surface contact with the signal output line 325 of the planar circuit filter 323, and the second contact surface 328 makes surface contact with the input line 327 of the junction unit 307 (branch line 307a), and is connected at the connection part. A configuration capable of reducing loss can be provided.

【００９９】また、平面回路フィルタ３２３の反対側の
面の接地電極３２４は前述したように冷却板と面接触し
てシールドケース３０１に接続している。同様に、ジャ
ンクションユニット３０７の反対側の面の接地電極３２
９もシールドケース３１１に接続している。このよう
に、接続導体３２２の接触面３２６及び３２８がそれぞ
れの接続相手の線路と面接触することによってフィルタ
とジャンクションユニットとが接続されるので、大電流
を流すことができるとともに、反射損失を小さくするこ
とができる。The ground electrode 324 on the opposite side of the planar circuit filter 323 is in surface contact with the cooling plate and connected to the shield case 301 as described above. Similarly, the ground electrode 32 on the opposite surface of the junction unit 307
9 is also connected to the shield case 311. As described above, since the filter and the junction unit are connected by the contact surfaces 326 and 328 of the connection conductor 322 being in surface contact with the respective connection partner lines, a large current can flow and the reflection loss can be reduced. can do.

【０１００】尚、接触面３２６及び３２８と線路との接
触部に、金属、超伝導体、導電性樹脂等の導電性材料を
充填すれば、さらに接触抵抗が下がり発熱が少なくな
る、その結果、超伝導電極の臨界電流密度の劣化が少な
くなる。また、半田付けや導電性樹脂等によって接続部
を固定すれば、機械的、電気的な安定度が向上する。If the contact portions between the contact surfaces 326 and 328 and the line are filled with a conductive material such as a metal, a superconductor, or a conductive resin, the contact resistance is further reduced and the heat generation is reduced. The deterioration of the critical current density of the superconducting electrode is reduced. Further, if the connection portion is fixed by soldering, conductive resin, or the like, mechanical and electrical stability is improved.

【０１０１】上記実施例の説明において、フィルタ電極
が超伝導薄膜材料からなることを述べたが、他の導体材
料については、超伝導材料で構成してもよく、また、
銅、金、銀等の常伝導金属等で構成してもよいのはいう
までもない。In the description of the above embodiment, it was described that the filter electrode was made of a superconductive thin film material. However, other conductive materials may be made of a superconductive material.
It goes without saying that it may be made of a normal conductive metal such as copper, gold and silver.

【０１０２】次に、上記実施例に関する製造方法の一例
を説明する。この例では、超伝導薄膜材料として酸化物
高温超伝導材料を用いる。また、誘電体基板の材料とし
てランタンアルミネート（ＬａＡｌＯ₃、格子定数：ａ
軸５．３６５オングストローム、ｃ軸１３．１１オング
ストローム、誘電率約２４）を用い、この両面に超伝導
薄膜電極材料としてタリウム−２２１２相（臨界温度〜
１１０Ｋ）の高温酸化物超伝導薄膜材料を形成した。こ
れに公知の加工技術による加工を施してフィルタ電極又
は枝線路を一方の面に形成し、平面回路フィルタとジャ
ンクションユニットとを作製した。他方の面はいずれも
そのままで接地電極として用いた。Next, an example of the manufacturing method according to the above embodiment will be described. In this example, an oxide high-temperature superconducting material is used as the superconducting thin film material. In addition, lanthanum aluminate (LaAlO ₃ , lattice constant: a
5.365 angstroms, c-axis 13.11 angstroms, dielectric constant of about 24), and a thallium-2212 phase (critical temperature ~
A 110 K) high temperature oxide superconducting thin film material was formed. This was processed by a known processing technique to form a filter electrode or a branch line on one surface, thereby producing a planar circuit filter and a junction unit. The other surface was used as it was as a ground electrode.

【０１０３】作製した４個の平面回路フィルタを冷却板
及び接続端子が装着されたシールドケース３０１に実装
し、それぞれの接地電極が冷却板に面接触する状態で固
定した。このとき、各接続端子３０８の接続導体３２２
の第１接続面３２８は、図８に示すように、それぞれの
平面回路フィルタ３２３の信号出力線路３２５と面接触
する。The four planar circuit filters thus produced were mounted on a shield case 301 on which a cooling plate and connection terminals were mounted, and were fixed in such a manner that each ground electrode was in surface contact with the cooling plate. At this time, the connection conductor 322 of each connection terminal 308
The first connection surface 328 is in surface contact with the signal output line 325 of each planar circuit filter 323 as shown in FIG.

【０１０４】その後、ジャンクションユニット３０７を
シールドケース３１１に組み込み、ジャンクションユニ
ット３０７の各入力線路３２７が各接続導体３２２の第
２接触３２８と面接触するようにしてシールドケース３
１１をシールドケース３０１に固定して、シールドケー
スブロックを作製した。入力線路３２７と第２接触部３
２８との間に隙間ができた場合には、隙間がごく僅かで
あれば静電結合により信号が十分に伝達されるので大し
た問題にはならないが、若干の反射損失が発生する。こ
の場合、隙間に金属箔を挟むか、又は、ジャンクション
ユニット３０７の接地電極３２９とシールドケース３０
２の接触面との間に金属箔を挿入することにより、反射
損失や、挿入損失特性を改善することができる。或い
は、シールドケース３１１の接地電極３２９との接触面
と、接続導体３２２の第２接触面３２８との相対距離
（高さ方向）を調節できる機構を備えれば一層好まし
い。After that, the junction unit 307 is incorporated into the shield case 311, and each input line 327 of the junction unit 307 is brought into surface contact with the second contact 328 of each connection conductor 322.
11 was fixed to the shield case 301 to produce a shield case block. Input line 327 and second contact portion 3
If there is a gap between the signal and the gap 28, the signal is sufficiently transmitted by electrostatic coupling if the gap is very small, so that this does not cause a serious problem. However, a slight reflection loss occurs. In this case, a metal foil is sandwiched in the gap, or the ground electrode 329 of the junction unit 307 and the shield case 30
By inserting a metal foil between the contact surface and the second contact surface, reflection loss and insertion loss characteristics can be improved. Alternatively, it is more preferable to provide a mechanism capable of adjusting the relative distance (height direction) between the contact surface of the shield case 311 with the ground electrode 329 and the second contact surface 328 of the connection conductor 322.

【０１０５】以上のようにして製造した４チャネルの超
伝導フィルタを備えるシールドケースブロックの寸法
は、１．５ＧＨｚ用で、約１１０ｍｍＷ×５０ｍｍＤ×
４０ｍｍＨとなった。このシールドケースブロックを、
入出力コネクタを有する断熱容器内の冷却板に設置して
低温動作フィルタ装置を作製し、これを冷凍機に装着し
て約７０Ｋで動作させたところ、従来以上の性能が得ら
れることを確認した。冷凍機を含めたフィルタシステム
全体の寸法で比較すると、従来の同様な機能の誘電体共
振器フィルタ装置の約１／３の容積で、大幅な小型化が
実現できた。また、挿入損失についても、チャネル当た
り約１０ワットの信号出力に対して数ワット以下と、従
来より１桁程度少ない消費電力となっている。移動体通
信基地局システムの送信部全体として、増幅器等の電力
損失を含めても大幅な消費電力低減が可能となった。The dimensions of the shield case block having the four-channel superconducting filter manufactured as described above are about 110 mmW × 50 mmD × 1.5 GHz.
It became 40 mmH. This shield case block,
A low-temperature operation filter device was prepared by installing it on a cooling plate in an insulated container having an input / output connector, and this was mounted on a refrigerator and operated at about 70K. . Comparing the dimensions of the entire filter system including the refrigerator, a significant reduction in size can be realized with a volume of about 1/3 of the conventional dielectric resonator filter device having the same function. In addition, the insertion loss is several watts or less for a signal output of about 10 watts per channel, which is a power consumption that is about one digit lower than that of the related art. As a whole, the transmission unit of the mobile communication base station system can greatly reduce power consumption even when including power loss of an amplifier and the like.

【０１０６】尚、上記実施例の説明において、超伝導薄
膜電極材料としてタリウム−２２１２相の高温酸化物超
伝導薄膜材料を、誘電体基板材料としてランタンアルミ
ネートを挙げたが、本発明はこれらに限定されるわけで
はなく、ビスマス系やイットリウム系、タリウム系とい
った高温酸化物超伝導材料を用いることもできる。この
場合は、液体窒素温度での動作が可能となる。或いは、
液体ヘリウム温度（４．２Ｋ）程度で使用するのであれ
ば、ＮｂやＮｂ−Ｔｉ、Ｎｂ₃Ｓｎ等の低温超伝導 材料
を用いることも可能である。この場合、使用できる基板
材料の選択肢が、高温酸化物超伝導薄膜材料の場合より
多くなる。次に、本発明の第５の実施例に係る低温動作
フィルタ装置のジャンクションボックスの平面模式図を
図１１に示す。０．５ｍｍ厚のＭｇＯ基体４０５の一端
に、超伝導フィルタなどの小型マイクロ波フィルタ（２
ＧＨｚ）の出力接続部４０１、４０２、４０３、４０４
が直線上に５ｍｍの等間隔で順番に設けられている。Ｍ
ｇＯ基体４０５の上には、フィルタ出力接続部４０１、
４０２の双方から距離λ／４だけ離れた位置に第１の合
波点４０６が設けられ、フィルタ出力接続部４０１、４
０２と第１の合波点４０６とによって第１の二等辺三角
形構造が形成されている。また、ＭｇＯ基体４０５の上
には、フィルタ出力接続部４０３、４０４の双方から距
離λ／４だけ離れた位置に第２の合波点４０７が設けら
れ、フィルタ出力接続部４０３、４０４と第２の合波点
４０７とによって第２の二等辺三角形構造が形成されて
いる。また、ＭｇＯ基体４０５の上には、第１及び第２
の合波点４０６、４０７の双方から距離λ／２だけ離れ
た位置に第３の合波点４０８が設けられ、第１及び第２
の合波点４０６、４０７と第３の合波点４０８とによっ
て第３の二等辺三角形構造が形成されている。ここで、
λはフィルタの平均共振周波数における電気長での波長
である。ＭｇＯの誘電率は１０であるので、２ＧＨｚの
マイクロ波の場合、λは約４７ｍｍとなる。フィルタ出
力接続部４０１、４０２、４０３及び４０４と、第１、
第２及び第３の合波点４０６、４０７及び４０８とは、
同一幅の分岐線路４０９によって接続されている。分岐
線路４０９の特性インピーダンスが５０Ωの場合、分岐
線路４０９の幅は約０．４８ｍｍとなる。In the description of the above embodiment, the high-temperature oxide superconducting thin film material of thallium-2212 phase was used as the superconducting thin film electrode material, and lanthanum aluminate was used as the dielectric substrate material. There is no limitation, and a high-temperature oxide superconducting material such as a bismuth-based, yttrium-based, or thallium-based material can be used. In this case, operation at liquid nitrogen temperature is possible. Or,
If used in liquid helium temperature (4.2 K) degrees, it is also possible to use a Nb or Nb-Ti, cold superconducting material such as Nb ₃ Sn. In this case, there are more choices of the substrate material that can be used than in the case of the high-temperature oxide superconducting thin film material. Next, FIG. 11 shows a schematic plan view of a junction box of a low-temperature operation filter device according to a fifth embodiment of the present invention. At one end of a 0.5 mm thick MgO substrate 405, a small microwave filter (2
GHz) output connection units 401, 402, 403, 404
Are sequentially provided on a straight line at equal intervals of 5 mm. M
On the gO base 405, a filter output connection portion 401,
A first multiplexing point 406 is provided at a position separated by a distance λ / 4 from both of the filter output connecting sections 401 and 4.
02 and the first multiplexing point 406 form a first isosceles triangular structure. On the MgO base 405, a second multiplexing point 407 is provided at a position separated by a distance λ / 4 from both of the filter output connection portions 403 and 404, and the second multiplex point 407 is connected to the filter output connection portions 403 and 404. A second isosceles triangular structure is formed by the multiplexing point 407. Also, the first and second MgO substrates 405 are
A third multiplex point 408 is provided at a position away from both of the multiplex points 406 and 407 by a distance λ / 2, and the first and second multiplex points are provided.
A third isosceles triangle structure is formed by the multiplexing points 406 and 407 and the third multiplexing point 408. here,
λ is the wavelength at the electrical length at the average resonance frequency of the filter. Since the dielectric constant of MgO is 10, in the case of a microwave of 2 GHz, λ is about 47 mm. Filter output connections 401, 402, 403 and 404;
The second and third multiplexing points 406, 407 and 408 are:
They are connected by branch lines 409 of the same width. When the characteristic impedance of the branch line 409 is 50Ω, the width of the branch line 409 is about 0.48 mm.

【０１０７】同一のＭｇＯ基体４０５の上には、上記し
た３つの二等辺三角形からなる構造が２組形成され、第
３の合波点４０８は長さλ／２の分岐線路４０９によっ
て接続されている。分岐線路４０９はすべて、２μｍ厚
の薄膜状Ｔｌ系酸化物超伝導体（臨界温度１１０ケルビ
ン、臨界電流密度１．０×１０⁴ Ａ／ｃｍ² ）によって
形成されており、ジャンクションボックスとフィルタ
は、シールドケースに組み込まれて断熱容器内に設置さ
れて、低温動作フィルタ装置を構成され、冷凍機によっ
て約８０ケルビンに冷却される。On the same MgO substrate 405, two sets of the above-mentioned three isosceles triangular structures are formed, and the third multiplexing point 408 is connected by a branch line 409 having a length of λ / 2. I have. All the branch lines 409 are formed of a thin-film Tl-based oxide superconductor having a thickness of 2 μm (critical temperature 110 Kelvin, critical current density 1.0 × 10 ⁴ A / cm ² ). It is incorporated in a shield case and installed in a heat insulating container to constitute a low-temperature operation filter device, which is cooled to about 80 Kelvin by a refrigerator.

【０１０８】電力が１Ｗで、周波数が２ＧＨｚ帯のマイ
クロ波を入射した結果、小型の冷凍機を用いて低損失の
共用伝送が可能であることが確認された。本実施例のジ
ャンクションボックスの構成によれば、フィルタ出力接
続部４０１、４０２、４０３及び４０４が直線上に等間
隔で設けられているため、フィルタ出力接続部４０１、
第１の合波点４０６及び第３の合波点４０８は同一直線
上に乗り、同様に、フィルタ出力接続部４０４、第２の
合波点４０７及び第３の合波点４０８も同一直線上に乗
る。従って、第１及び第２の合波点４０６、４０７にお
ける分岐線路４０９の折れ曲がりによる輻射損失が抑え
られる。As a result of incidence of microwaves with a power of 1 W and a frequency of 2 GHz, it was confirmed that low-loss common transmission was possible using a small refrigerator. According to the configuration of the junction box of the present embodiment, the filter output connection portions 401, 402, 403, and 404 are provided at equal intervals on a straight line.
The first multiplexing point 406 and the third multiplexing point 408 are on the same straight line, and similarly, the filter output connection unit 404, the second multiplexing point 407, and the third multiplexing point 408 are also on the same straight line. get on. Therefore, radiation loss due to the bending of the branch line 409 at the first and second multiplexing points 406 and 407 is suppressed.

【０１０９】本実施例のジャンクションボックスは、上
記した３つの二等辺三角形を基本とした構造を有してい
るため、同一平面上に形成することが可能となる。そし
て、この構成を採用すれば、同一基体上に形成された薄
膜の形態によってジャンクションボックスを実現するこ
とが可能となり、薄膜型のマイクロ波フィルタと接続す
ることが容易となる。また、伝送線路を従来よりも短く
することが可能となり、損失の少ないジャンクションボ
ックスを実現することが可能となる。Since the junction box of this embodiment has a structure based on the above-mentioned three isosceles triangles, it can be formed on the same plane. If this configuration is adopted, a junction box can be realized by the form of a thin film formed on the same base, and connection to a thin-film microwave filter is facilitated. Also, the transmission line can be made shorter than before, and a junction box with less loss can be realized.

【０１１０】尚、本実施例においては、フィルタ出力接
続部４０１、４０２、４０３及び４０４がＭｇＯ基体４
０５の一端に等間隔で並び、かつ、分岐線路長が１段目
でλ／４、２段目でλ／２である場合を例に挙げて説明
しているが、必ずしもこの構成に限定されるものではな
い。例えば、分岐線路長が１段目で（２ｎ＋１）λ／
４、２段目で（ｍ＋１）λ／２となり、かつ、フィルタ
出力接続部が等間隔で並んでいない場合であっても、上
記のように３つの二等辺三角形構造を用いることによ
り、同一基体上に形成された薄膜の形態によってジャン
クションボックスを実現することができ、同様の特性を
有するジャンクションボックスを実現することができ
る。ここで、ｎ、ｍは０又は自然数である。ｎ、ｍが０
でない構成は、２ＧＨｚ以上の高周波のマイクロ波を扱
う場合や、誘電率の大きい基体を用いる場合など、伝送
線路長が短くなりすぎて、作製が困難となる場合に有効
である。In this embodiment, the filter output connection portions 401, 402, 403 and 404 are formed of the MgO substrate 4
In the example described above, the case where the first and second stages are arranged at equal intervals and the branch line length is λ / 4 at the first stage and λ / 2 at the second stage is described. Not something. For example, when the branch line length is (2n + 1) λ /
4. Even if (m + 1) λ / 2 at the second stage and the filter output connection parts are not arranged at equal intervals, the same substrate is formed by using the three isosceles triangular structures as described above. A junction box can be realized by the form of the thin film formed thereon, and a junction box having similar characteristics can be realized. Here, n and m are 0 or natural numbers. n and m are 0
The configuration that is not suitable is effective when the transmission line length is too short and fabrication is difficult, such as when handling a high-frequency microwave of 2 GHz or more, or when using a substrate having a large dielectric constant.

【０１１１】また、本実施例は４つのフィルタ出力接続
部を有する構成が２つ並んだ場合であるが、必ずしもこ
の構成に限定されるものではない。例えば、フィルタ出
力接続部が３つであってもよい。上記構成が３つ以上並
んだ構成の場合は、第３の合波点４０８をさらに長さ
（ｌ＋１）λ／２の伝送線路によって接続すればよい。
但し、ｌは０又は自然数である。Further, in this embodiment, two configurations having four filter output connection parts are arranged, but the configuration is not necessarily limited to this configuration. For example, there may be three filter output connections. In the case of a configuration in which three or more of the above configurations are arranged, the third multiplexing point 408 may be further connected by a transmission line having a length (l + 1) λ / 2.
Here, 1 is 0 or a natural number.

【０１１２】次に、本発明の第６の実施例に係る低温動
作フィルタ装置のジャンクションボックスの平面模式図
を図１２に示す。本実施例におけるジャンクションボッ
クスは、前述の実施例と異なり、フィルタ出力接続部４
２２が、直線上ではなく、合波点４２１を中心とした半
径がλ／４の長さを有する円弧上に並んだ構造を有して
いる。Next, FIG. 12 shows a schematic plan view of a junction box of a low-temperature operation filter device according to a sixth embodiment of the present invention. The junction box in this embodiment is different from the above-described embodiment in that the filter output connection unit 4
22 has a structure in which the radius centered on the multiplexing point 421 is arranged not on a straight line but on an arc having a length of λ / 4.

【０１１３】ＭｇＯ基体４０５の上には、合波点４２１
を中心とした円弧上に４つのフィルタ出力接続部４２２
が５ｍｍ間隔で並べられている。各々のフィルタ出力接
続部４２２は、約０．４８ｍｍの幅を有する分岐線路４
２３によって合波点４２１と接続され、扇型構造が形成
されている。A combining point 421 is provided on the MgO base 405.
Four filter output connections 422 on an arc centered on
Are arranged at intervals of 5 mm. Each filter output connection 422 is a branch line 4 having a width of about 0.48 mm.
23 are connected to a multiplexing point 421 to form a fan-shaped structure.

【０１１４】同一のＭｇＯ基体４０５の上には、上記し
た扇型構造が２組形成され、長さλ／２の分岐線路４２
３と同一幅の分岐線路によって接続されている。分岐線
路４２３の材質、マイクロ波周波数などのその他の条件
は、前述の実施例の場合と同様である。On the same MgO substrate 405, two sets of the above-mentioned fan-shaped structures are formed, and the branch line 42 having a length of λ / 2 is formed.
3 are connected by branch lines having the same width. Other conditions such as the material of the branch line 423 and the microwave frequency are the same as those in the above-described embodiment.

【０１１５】なお、図１２に示すように、本実施例の基
体４０５は各フィルタ出力接続部４２２を結ぶ円弧状の
輪郭を有しているが、基体の外形をこのような外形に限
る必要はない。機能上、各フィルタ出力接続部４２２に
おいて極端なインピーダンス変化を生じないような信号
接続が実現できればよいのであり、例えば、各フィルタ
出力接続部４２２の点において分岐線路４２３にほぼ直
交する平面で基体４０５が切り取られているような基体
形状としてもよい。このような基体形状では、各フィル
タ出力接続部４２２の点において分岐線路４２３に接続
されるフィルタ出力線路の接続端部の接地電極端面を平
面形状とすることが可能となるため、製造が容易であ
る。As shown in FIG. 12, the base 405 of this embodiment has an arc-shaped outline connecting the filter output connection portions 422. However, it is not necessary to limit the outer shape of the base to such an outer shape. Absent. Functionally, it is only necessary to realize a signal connection that does not cause an extreme impedance change in each filter output connection section 422. For example, the base 405 is formed on a plane substantially orthogonal to the branch line 423 at the point of each filter output connection section 422. The substrate shape may be such that is cut out. With such a base shape, since the ground electrode end face of the connection end of the filter output line connected to the branch line 423 at the point of each filter output connection portion 422 can be formed in a planar shape, manufacturing is easy. is there.

【０１１６】なお、フィルタ出力接続部４２２とフィル
タ出力線路との接続は、金箔や、銅箔、或は、金線やＡ
ｌ−Ｓｉ線等のワイヤーボンディングで行う。ジャンク
ションボックスとフィルタの接地電極間の接続は、金箔
や、銅箔を銀ペースト等を用いて両者に接着することに
より行うことが確実であるが、それらを埋設するシール
ドケースを接続することにより行うことも簡便な方法で
ある。The connection between the filter output connection portion 422 and the filter output line is made of gold foil, copper foil, gold wire or A wire.
This is performed by wire bonding such as l-Si wire. The connection between the junction box and the ground electrode of the filter is surely made by bonding gold foil or copper foil to both using silver paste or the like, but by connecting a shield case in which they are embedded. This is also a simple method.

【０１１７】前述の実施例と同様に、本実施例のジャン
クションボックスを用いて低温動作フィルタ装置を作製
し、小型の冷凍機を用いて約８０ケルビンに冷却して、
電力が２Ｗで、周波数が２ＧＨｚ帯のマイクロ波を入射
した結果、低損失の共用伝送が可能であることが確認さ
れた。Similarly to the above-described embodiment, a low-temperature operation filter device is manufactured using the junction box of this embodiment, and cooled to about 80 Kelvin using a small refrigerator.
As a result of injecting microwaves with a power of 2 W and a frequency of 2 GHz, it was confirmed that low-loss common transmission was possible.

【０１１８】本実施例の扇型を基本としたジャンクショ
ンボックスの構成によれば、上記第１の実施例と同様
に、ジャンクションボックスを同一平面上に構成するこ
とができ、同一基体上に形成された薄膜の形態によって
ジャンクションボックスを実現することが可能となる。
また、フィルタとの接続点を扇型構造にしたことによ
り、フィルタ出力接続部４２２の数を増やすことが容易
であるので、複数のフィルタ出力接続部４２２から同時
に一つの合波点４２１への合成が可能となり、極めて低
損失でコンパクトなジャンクションボックスを実現する
ことができる。According to the configuration of the junction box based on the sector of the present embodiment, the junction box can be formed on the same plane and formed on the same base as in the first embodiment. The junction box can be realized by the form of the thin film.
In addition, since the connection point with the filter has a fan-shaped structure, it is easy to increase the number of filter output connection sections 422, so that a plurality of filter output connection sections 422 can be simultaneously combined into one multiplex point 421. This makes it possible to realize a compact junction box with extremely low loss.

【０１１９】本実施例のジャンクションボックスの構成
では、扇型構造を採用したことにより、フィルタ出力接
続部間に十分なスペースが確保されるため、フィルタ
を、ジャンクションボックスと同一の基体上に容易に構
成することができる。従って、この場合、フィルタとし
ては、超伝導フィルタなどの薄膜の形態によって構成さ
れる小型フィルタを利用するのが好ましい。In the configuration of the junction box of the present embodiment, since a sufficient space is secured between the filter output connection portions by adopting the fan-shaped structure, the filter can be easily mounted on the same base as the junction box. Can be configured. Therefore, in this case, it is preferable to use a small filter configured in the form of a thin film such as a superconducting filter.

【０１２０】尚、本実施例におけるジャンクションボッ
クスは分岐線路長がλ／４とλ／２であるが、必ずしも
この構成に限定する必要はない。例えば、前述の実施例
と同様に、それぞれ（２ｎ＋１）λ／４、（ｍ＋１）λ
／２の長さを有する分岐線路を用いてもよい。但し、
ｎ、ｍは自然数である。Although the junction box in this embodiment has branch line lengths of λ / 4 and λ / 2, the present invention is not necessarily limited to this configuration. For example, similarly to the above-described embodiment, (2n + 1) λ / 4 and (m + 1) λ
Alternatively, a branch line having a length of / 2 may be used. However,
n and m are natural numbers.

【０１２１】また、本実施例のジャンクションボックス
は扇型構造が２つ接続された構成であるが、扇型構造の
数は３つ以上であっても構わない。また、前述の実施例
及び本実施例におけるジャンクションボックスは、分岐
線路としてＴｌ系超伝導体を使用しているが、必ずしも
これに限定されるものではなく、金、白金、銅、銀等の
金属を用いることも可能である。また、分岐線路として
酸化物超伝導体を使用する場合、その種類は特に制限さ
れるものではなく、Ｂｉ系、Ｙ系など、Ｔｌ系以外の超
伝導体を使用することもできる。特に、Ｂｉ ₂Ｓｒ₂Ｃａ
₂Ｃｕ₃Ｏ_10+xを利用すれば、毒性が少なく、かつ、臨界
温度は１００ケルビンを超えるため、冷凍機を大型化す
る必要はない。また、分岐線路として超伝導体と金属と
の積層体を使用すれば、冷凍機のトラブル等によって超
伝導体が超伝導性を失っても金属によって伝送が確保さ
れ、機能が完全に失われることはないので、ジャンクシ
ョンボックスの安定性が向上する。Further, the junction box of this embodiment
Is a configuration in which two fan-shaped structures are connected.
The number may be three or more. Also, the aforementioned embodiment
And the junction box in this embodiment is a branch
Although Tl superconductor is used as the line, it is not necessarily
Not limited to this, gold, platinum, copper, silver etc.
It is also possible to use metal. Also, as a branch line
When using oxide superconductors, their types are particularly limited.
It is not limited to Tl type, such as Bi type and Y type.
Conductors can also be used. In particular, Bi _TwoSr_TwoCa
_TwoCu_ThreeO_{10 + x}Is less toxic and critical
Since the temperature exceeds 100 Kelvin, the size of the refrigerator is increased
Need not be. In addition, superconductors and metal as branch lines
If you use a laminate of
Metal ensures transmission even if conductor loses superconductivity
And no loss of functionality.
The stability of the operation box is improved.

【０１２２】また、ジャンクションボックスの基体に用
いる材料はＭｇＯに限るわけではなく、例えば、ＬａＡ
ｌＯ₃ やＳｒＴｉＯ₃ 、ＬａＧａＯ₃ 、ＮｄＧａＯ₃ な
どを使用することができる。ＬａＡｌＯ₃ を使用すれ
ば、酸化物超伝導体からなる分岐線路との格子定数の不
整合が小さいため、分岐線路（酸化物超伝導体）の結晶
性が向上する。その結果、臨界温度、臨界電流密度が向
上し、冷凍機のパワーを低減することが可能になると共
に、大パワーのマイクロ波を扱うことも可能になる。同
様の効果は、ＳｒＴｉＯ₃ 、ＬａＧａＯ₃ 、ＮｄＧａＯ
₃ を使用した場合にも得られる。特にＳｒＴｉＯ₃ を使
用すれば、誘電率が３１０と大きいために、ジャンクシ
ョンボックスのさらなる小型化を図ることができる。The material used for the base of the junction box is not limited to MgO.
lO ₃ , SrTiO ₃ , LaGaO ₃ , NdGaO _{3 and the} like can be used. When LaAlO ₃ is used, the lattice constant of the branch line (oxide superconductor) is improved since the lattice constant mismatch with the branch line formed of the oxide superconductor is small. As a result, the critical temperature and the critical current density are improved, the power of the refrigerator can be reduced, and a high-power microwave can be handled. Similar effects can be obtained with SrTiO ₃ , LaGaO ₃ , NdGaO
Also obtained when ₃ is used. In particular, if SrTiO ₃ is used, the junction box can be further reduced in size because the dielectric constant is as large as 310.

【０１２３】[0123]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、低損失
かつ高出力で、温度安定性及び周波数特性に優れた小型
の低温動作フィルタ装置を提供することができる。特
に、超伝導材料を用いた薄膜技術によって共振器フィル
タとジャンクションボックスに相当する部分とを一体化
した低損失、小型、高Ｑ値、高出力の超伝導フィルタ要
素を用いることにより、一層の小形化、高性能化が図ら
れる。また、超伝導薄膜材料でフィルタ電極を形成した
複数の平面回路フィルタとジャンクションユニットとを
立体的に配置することにより、冷却効率に優れた小形か
つ低損失の低温動作フィルタ装置を実現することができ
る。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a small low-temperature operation filter device having low loss, high output, and excellent temperature stability and frequency characteristics. In particular, by using a superconducting filter element of low loss, small size, high Q value, and high power, which integrates the resonator filter and the part corresponding to the junction box by thin film technology using superconducting material, And high performance. Further, by arranging a plurality of planar circuit filters, each having a filter electrode formed of a superconducting thin film material, and a junction unit in a three-dimensional manner, it is possible to realize a small, low-loss, low-temperature operating filter device having excellent cooling efficiency. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明第１の実施例に係る低温動作フィルタ装
置の全体構成を示す一部切欠き斜視図FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing the entire configuration of a low-temperature operation filter device according to a first embodiment of the present invention.

【図２】図１の低温動作フィルタ装置を構成するシール
ドケースブロックの具体例を示す一部切欠き斜視図FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing a specific example of a shield case block constituting the low temperature operation filter device of FIG. 1;

【図３】本発明の第２の実施例に係る低温動作フィルタ
装置の超伝導フィルタ要素を側面からみた断面を模式的
に示す図（図４のＢ−Ｂ断面）FIG. 3 is a view schematically showing a cross section of a superconducting filter element of a low-temperature operation filter device according to a second embodiment of the present invention, as viewed from the side (BB cross section in FIG. 4).

【図４】図３の超伝導フィルタ要素を上面からみた断面
を示す図（図３のＡ−Ａ断面）FIG. 4 is a diagram showing a cross section of the superconducting filter element of FIG. 3 as viewed from above (AA cross section of FIG. 3).

【図５】超伝導フィルタ要素の他の構成例を示す側断面
模式図FIG. 5 is a schematic side sectional view showing another configuration example of the superconducting filter element.

【図６】本発明の第３の実施例における超伝導フィルタ
要素の概略図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面
図FIG. 6 is a schematic view of a superconducting filter element according to a third embodiment of the present invention, wherein (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view.

【図７】本発明の第４の実施例に係る低温動作フィルタ
装置のシールドケースブロックの一部切欠き斜視図FIG. 7 is a partially cutaway perspective view of a shield case block of a low-temperature operation filter device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図８】図７のシールドケースブロックのフィルタとジ
ャンクションユニットとの接続部分の平面模式図8 is a schematic plan view of a connection portion between a filter and a junction unit of the shield case block in FIG. 7;

【図９】図８の接続部分の側面模式図FIG. 9 is a schematic side view of the connecting portion in FIG. 8;

【図１０】接続端子を構成する接続導体の斜視図FIG. 10 is a perspective view of a connection conductor forming a connection terminal.

【図１１】本発明の第５の実施例に係る低温動作フィル
タ装置のジャンクションボックスの平面模式図FIG. 11 is a schematic plan view of a junction box of a low-temperature operation filter device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図１２】本発明の第６の実施例におけるジャンクショ
ンボックスの平面模式図FIG. 12 is a schematic plan view of a junction box according to a sixth embodiment of the present invention.

【図１３】従来例の電力用フィルタ装置の一例を示す構
成図FIG. 13 is a configuration diagram showing an example of a conventional power filter device.

【符号の説明】 １ シールドケースブロック １ａ 円筒状部材 ２ａ 信号入力部 ２ｂ 信号出力部 ３ 冷却板 ４ 断熱容器 ５ 熱伝導部 ６ 低温部 ７ａ，７ｂ ケーブル ８ａ 入力端子 ８ｂ 出力端子 ９ 断熱部材 １０ 閉空間 １１ フィルタ要素 １２ 誘電体基板 １３ 薄膜電極 ２２ａ 信号入力線路 ２２ｂ 信号出力線路 ３１ 移動子 ３２ 摺動部 ３３ 螺旋溝 ３４ 螺子部 ３５ 外力伝達部 ３６ 接地棒 ３７ 誘電体ブロック １０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ 超伝導フィ
ルタ電極 １０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ 出力端 １０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ 薄膜結合線
路 １０４ 誘電体 １０５ 接地電極 １０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ フィルタ結
合線路ブロック １０７ａ，１０７ｃ，１１７ ビアホール １０８ａ，１０８ｃ，１１８ 結合部 １０９ａ、１０９ｃ，１２０ 出力結合線路 １２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄ 入力線路 ２０１ 超伝導フィルタ ２０２ 第１の基体 ２０３ ジャンクションボックス ２０４ 第２の基体 ２０５ 酸化物超伝導体 ３０１，３１１ シールドケース ３０２ フィルタ電極 ３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃ，３０３ｄ，３２３ 平
面回路フィルタ ３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃ，３０４ｄ 冷却板 ３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃ，３０５ｄ 信号出力線
路 ３０６ 冷却台 ３０７ ジャンクションユニット ３０７ａ 枝線路 ３０８ 接続端子 ３０９ 出力コネクタ ３２１ 絶縁体 ３２２ 接続導体 ３２４，３２９ 接地電極 ３２５ 信号出力線路 ３２６ 第１接触面 ３２７ 入力線路 ３２８ 第２接触面 ４０１，４０２，４０３，４０４，４２２ フィルタ出
力接続部 ４０５ 基体 ４０６ 第１の合波点 ４０７ 第２の合波点 ４０８ 第３の合波点 ４０９，４２３ 分岐線路 ４２１ 合波点[Description of Signs] 1 Shield case block 1a Cylindrical member 2a Signal input unit 2b Signal output unit 3 Cooling plate 4 Heat insulation container 5 Heat conduction unit 6 Low temperature unit 7a, 7b Cable 8a Input terminal 8b Output terminal 9 Thermal insulation member 10 Closed space DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Filter element 12 Dielectric substrate 13 Thin film electrode 22a Signal input line 22b Signal output line 31 Moving element 32 Sliding part 33 Spiral groove 34 Screw part 35 External force transmission part 36 Ground rod 37 Dielectric block 101a, 101b, 101c, 101d Conduction filter electrodes 102a, 102b, 102c, 102d Output terminals 103a, 103b, 103c, 103d Thin film coupling line 104 Dielectric 105 Ground electrode 106a, 106b, 106c, 106d Filter coupling line block 107a, 107c, 117 Via hole 108a, 08c, 118 Coupling parts 109a, 109c, 120 Output coupling lines 121a, 121b, 121c, 121d Input lines 201 Superconducting filter 202 First substrate 203 Junction box 204 Second substrate 205 Oxide superconductor 301, 311 Shield case 302 Filter electrode 303a, 303b, 303c, 303d, 323 Planar circuit filter 304a, 304b, 304c, 304d Cooling plate 305a, 305b, 305c, 305d Signal output line 306 Cooling stand 307 Junction unit 307a Branch line 308 Connection terminal 309 Output connector 321 Insulator 322 Connection conductor 324, 329 Ground electrode 325 Signal output line 326 First contact surface 327 Input line 328 Second contact surface 401, 402, 403, 40 , 422 filter output connecting portions 405 body 406 first merging point 407 second merging point 408 third merging point 409,423 branch line 421 merging point

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｋ 9/00 ＺＡＡ Ｈ０５Ｋ 9/00 ＺＡＡＫ (31)優先権主張番号 特願平7−136525 (32)優先日 平成７年６月２日(1995．6．2) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平7−136526 (32)優先日 平成７年６月２日(1995．6．2) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (56)参考文献 特開 平６−237103（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−325930（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−302868（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−199024（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−29044（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−104801（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−185932（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 39/00 - 39/04 H01P 1/203 Continued on the front page (51) Int.Cl. ⁷ Identification code FI H05K 9/00 ZAA H05K 9/00 ZAAK (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 7-136525 (32) Priority date June 2, 1995 (1995.6.2) (33) Priority claiming country Japan (JP) (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. Hei 7-136526 (32) Priority date June 2, 1995 (1995.6.2) (33) Priority claiming country Japan (JP) (56) References JP-A-6-237103 (JP, A) JP-A-6-325930 (JP, A) JP-A-6-302868 (JP, A) JP-A-5-199024 (JP, A) JP-A-49-29044 (JP, A) JP-A-2-104801 (JP, A) JP-A-3-1855932 (JP, A) (58) Int.Cl. ⁷ , DB name) H01L 39/00-39/04 H01P 1/203

Claims (22)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 信号入力部及び出力部を有し、これらの
間に接続されたフィルタ要素を収納した閉空間を有する
シールドケースブロックと、このシールドケースブロッ
クを収納する断熱容器と、この断熱容器内に配置された
冷却板とを備え、前記シールドケースブロックが前記冷
却板に熱接触固定されている低温動作フィルタ装置にお
いて、 平面状の各フィルタ要素がほぼ平行に配置され、各フィ
ルタ要素の面にほぼ平行な軸を有する円筒状の孔が前記
シールドケースブロックの外部から内部へ貫通するよう
に設けられ、前記円筒状孔の内周面の少なくとも一部に
形成された螺旋溝に螺合する螺子部を有し回転による螺
子送りによって前記円筒状孔の軸方向に移動する移動子
が備えられ、この移動子の外端部には移動子に回転力を
与えるための外力伝達部が設けられ、内端部には前記閉
空間の容積を変化させる導電体の接地棒が設けられ、前
記外力伝達部を前記断熱容器の外部から回転駆動する駆
動手段が設けられていることを特徴とする低温動作フィ
ルタ装置 。1. A shield case block having a signal input portion and an output portion and having a closed space containing a filter element connected therebetween, an insulating container storing the shield case block, and the heat insulating container And a cooling plate disposed in the cooling plate, wherein the shield case block is fixed in thermal contact with the cooling plate .
And each of the planar filter elements is arranged almost in parallel,
A cylindrical hole having an axis substantially parallel to the plane of the
To penetrate the shield case block from outside to inside
Provided on at least a part of the inner peripheral surface of the cylindrical hole.
A screw portion having a screw portion to be screwed into the formed spiral groove;
A mover that moves in the axial direction of the cylindrical hole by child feed
Is provided at the outer end of the mover to apply rotational force to the mover.
An external force transmitting portion is provided for applying
Conductor grounding rods that change the volume of the space are provided
A drive for rotating the external force transmitting unit from outside the heat insulating container.
A low-temperature operation filter,
Luta device . 【請求項２】 信号入力部及び出力部を有し、これらの
間に接続されたフィルタ要素を収納した閉空間を有する
シールドケースブロックと、このシールドケースブロッ
クを収納する断熱容器と、この断熱容器内に配置された
冷却板とを備え、前記シールドケースブロックが前記冷
却板に熱接触固定されている低温動作フィルタ装置であ
って、 前記フィルタ要素は、超伝導薄膜からなるフィルタ電極
と、その出力端と同一平面上に形成されて接続された長
さが（２ｍ＋１）λ／４（但しｍは０又は自然数、λは
信号の波長）の薄膜結合線路とを誘電体を介して２枚の
接地電極で挟んでフィルタ結合線路ブロックを構成し、
複数の前記フィルタ結合線路ブロックを積層してフィル
タブロックを構成し、その積層方向に延びる導電接続手
段によって各フィルタ結合線路ブロックの薄膜結合線路
のフィルタ電極側とは異なる側の端部を接続して結合部
を形成し、その結合部に前記薄膜結合線路と同一の特性
インピーダンスを有する出力結合線路を接続した構造を
有することを特徴とする低温動作フィルタ装置。2. A shield case block having a signal input portion and an output portion and having a closed space containing a filter element connected between them, an insulating container storing the shield case block, and the heat insulating container. A cooling plate disposed in the cooling plate, wherein the shield case block is fixed in thermal contact with the cooling plate, wherein the filter element comprises a filter electrode made of a superconducting thin film, and an output thereof. Two thin-film coupling lines formed on the same plane as the end and connected to a thin film coupling line having a length of (2m + 1) λ / 4 (where m is 0 or a natural number, and λ is a signal wavelength) via a dielectric. A filter-coupled line block is sandwiched between the electrodes,
A filter block is formed by laminating a plurality of the filter coupling line blocks, and an end of the thin film coupling line of each filter coupling line block on a side different from the filter electrode side is connected by conductive connecting means extending in the lamination direction. A low-temperature operation filter device having a structure in which a coupling portion is formed and an output coupling line having the same characteristic impedance as the thin film coupling line is connected to the coupling portion. 【請求項３】 フィルタ電極が酸化物超伝導薄膜で構成
されている請求項２記載の低温動作フィルタ装置。3. The low-temperature operation filter device according to claim 2 , wherein the filter electrode is made of an oxide superconducting thin film. 【請求項４】 フィルタ電極が酸化物超伝導薄膜と、そ
の表面に形成された金属薄膜とで構成されている請求項
２記載の低温動作フィルタ装置。4. A claim that filter electrode is composed of the oxide superconductor thin film, a metal thin film formed on the surface thereof
3. The low-temperature operation filter device according to 2. 【請求項５】 フィルタブロックが複数のフィルタ結合
線路ブロックからなる複数のグループに分けられ、各グ
ループごとに、積層方向に延びる第１導電接続手段によ
って各薄膜結合線路の他端側が接続されて第１結合部が
形成され、その第１結合部に前記薄膜結合線路と同一の
特性インピーダンスを有する長さｎλ／２（但しｎは自
然数、λは信号の波長）の第１出力結合線路が接続さ
れ、積層方向に延びる第２導電接続手段によって各グル
ープの第１出力結合線路の他端側が接続されて第２結合
部が形成され、その第２結合部に前記第１出力結合線路
と同じ特性インピーダンスを有する第２出力結合線路が
接続されている請求項２〜４のいずれか１項記載の低温
動作フィルタ装置。5. The filter block is divided into a plurality of groups consisting of a plurality of filter coupling line blocks, and the other end of each thin film coupling line is connected to each group by a first conductive connecting means extending in the stacking direction. One coupling portion is formed, and a first output coupling line having a length nλ / 2 (where n is a natural number and λ is a signal wavelength) having the same characteristic impedance as the thin film coupling line is connected to the first coupling portion. The other end of the first output coupling line of each group is connected by the second conductive connection means extending in the stacking direction to form a second coupling portion, and the second coupling portion has the same characteristic impedance as the first output coupling line. The low-temperature operation filter device according to any one of claims 2 to 4 , wherein a second output coupling line having: 【請求項６】 出力結合線路を囲む誘電体の誘電率又は
厚さのうち少なくとも一つをフィルタブロックと異なら
せることにより、所定の特定インピーダンスを維持した
ままで出力結合線路の幅を広くしている請求項２〜５の
いずれか１項記載の低温動作フィルタ装置。6. The output coupling line is widened while maintaining a predetermined specific impedance by making at least one of a dielectric constant and a thickness of a dielectric surrounding the output coupling line different from that of the filter block. The low-temperature operation filter device according to claim 2 . 【請求項７】 信号入力部及び出力部を有し、これらの
間に接続されたフィルタ要素を収納した閉空間を有する
シールドケースブロックと、このシールドケースブロッ
クを収納する断熱容器と、この断熱容器内に配置された
冷却板とを備え、前記シールドケースブロックが前記冷
却板に熱接触固定され、 前記フィルタ要素は、基体Ａ上に形成された超伝導薄膜
からなる超伝導フィルタと、前記基体Ａとは別の基体Ｂ
上に形成された薄膜導体からなるジャンクションボック
スとが接続されて構成されている低温動作フィルタ装置
であって、 前記ジャンクションボックスを構成する伝送線路導体
が、前記超伝導フィルタを構成する伝送線路と同一の特
性インピーダンスを有し、かつ、前記ジャンクションボ
ックスを構成する伝送線路の断面積が前記超伝導フィル
タの伝送線路導体の断面積より大きいことを特徴とする
低温動作フィルタ装置。7. A shield case block having a signal input portion and an output portion and having a closed space containing a filter element connected therebetween, an insulating container for storing the shield case block, and the heat insulating container A cooling plate disposed therein, wherein the shield case block is thermally contact-fixed to the cooling plate, and the filter element comprises a superconducting filter made of a superconducting thin film formed on the base A; Substrate B different from
A low-temperature operation filter device configured to be connected to a junction box made of a thin film conductor formed thereon, wherein a transmission line conductor forming the junction box is the same as a transmission line forming the superconducting filter. And a cross-sectional area of a transmission line constituting the junction box is larger than a cross-sectional area of a transmission line conductor of the superconducting filter. 【請求項８】 基体Ｂが基体Ａより厚いことを特徴とす
る請求項７記載の低温動作フィルタ装置。8. The low-temperature operation filter device according to claim 7, wherein the base B is thicker than the base A. 【請求項９】 基体Ｂの誘電率が基体Ａの誘電率より小
さいことを特徴とする請求項７記載の低温動作フィルタ
装置。9. The low-temperature operation filter device according to claim 7, wherein the dielectric constant of the base B is smaller than the dielectric constant of the base A. 【請求項１０】 薄膜導体が酸化物超伝導体であること
を特徴とする請求項７〜９のいずれか１項記載の低温動
作フィルタ装置。10. The low temperature operation filter device according to claim 7 , wherein the thin film conductor is an oxide superconductor. 【請求項１１】 薄膜導体が金属であることを特徴とす
る請求項７〜９のいずれか１項記載の低温動作フィルタ
装置。11. The low-temperature operation filter device according to claim 7 , wherein the thin film conductor is a metal. 【請求項１２】 薄膜導体が酸化物超伝導体と金属の積
層構造からなることを特徴とする請求項７〜９のいずれ
か１項記載の低温動作フィルタ装置。12. The low-temperature operation filter device according to claim 7 , wherein the thin-film conductor has a laminated structure of an oxide superconductor and a metal. 【請求項１３】 信号入力部及び出力部を有し、これら
の間に接続されたフィルタ要素を収納した閉空間を有す
るシールドケースブロックと、このシールドケースブロ
ックを収納する断熱容器と、この断熱容器内に配置され
た冷却板とを備え、前記シールドケースブロックが前記
冷却板に熱接触固定され、 前記フィルタ要素は、超伝導薄膜のフィルタ電極材料か
らなる平面回路フィルタを複数個集積したフィルタ集合
体と、基板上に形成された枝線路で構成されたジャンク
ションボックスとが複数の接続端子で接続され、共通の
冷却面に接触するように固定されて構成されている低温
動作フィルタ装置であって、 前記ジャンクションボックスは、それを含む平面と各平
面回路フィルタの面とが交わるように配置され、各接続
端子は、前記平面回路フィルタの面に平行な第１接触面
を一端側に有し、前記ジャンクションボックスの面に平
行な第２接触面を他端側に有する接続導体を含んでいる
ことを特徴とする低温動作フィルタ装置。13. A shield case block having a signal input portion and an output portion and having a closed space containing a filter element connected between them, an insulating container for storing the shield case block, and the heat insulating container. And a cooling plate disposed therein, wherein the shield case block is thermally contact-fixed to the cooling plate, and the filter element is a filter assembly in which a plurality of planar circuit filters made of a superconducting thin film filter electrode material are integrated. And a junction box formed of branch lines formed on a substrate, connected by a plurality of connection terminals, and fixed to be in contact with a common cooling surface, a low-temperature operation filter device, The junction box is arranged so that a plane including the junction box intersects with a plane of each planar circuit filter, and each connection terminal is connected to A connection conductor having a first contact surface at one end parallel to the surface of the road filter and a second contact surface parallel to the surface of the junction box at the other end. apparatus. 【請求項１４】 ジャンクションボックスが、それを含
む平面と各平面回路フィルタの面とがほぼ直交するよう
に配置され、各接続端子の第１接触面と第２接触面とが
ほぼ直交している請求項１３記載の低温動作フィルタ装
置。14. The junction box is arranged such that a plane including the junction box and a plane of each planar circuit filter are substantially orthogonal, and a first contact surface and a second contact surface of each connection terminal are substantially orthogonal. The low-temperature operation filter device according to claim 13 . 【請求項１５】 第１接触面が各平面回路フィルタのフ
ィルタ電極に面接触していると共に、第２接触面が前記
ジャンクションボックスの枝線路に面接触している請求
項１３又は１４記載の低温動作フィルタ装置。With 15. The first contact surface is in contact face to the filter electrode of each plane circuit filter, wherein the second contact surface is in surface contact with the branch line of the junction box
Item 15. The low-temperature operation filter device according to item 13 or 14 . 【請求項１６】 第１接触面と各平面回路フィルタのフ
ィルタ電極との間、及び、前記第２接触面と前記ジャン
クションボックスの枝線路との間の少なくともいずれか
に、金属、超伝導体、導電性樹脂等の導電性材料が介装
されている請求項１３〜１５のいずれか１項記載の低温
動作フィルタ装置。16. A metal, a superconductor, a metal, a superconductor, or the like at least between the first contact surface and the filter electrode of each planar circuit filter and / or between the second contact surface and the branch line of the junction box. The low-temperature operation filter device according to any one of claims 13 to 15 , wherein a conductive material such as a conductive resin is interposed. 【請求項１７】 信号入力部及び出力部を有し、これら
の間に接続されたフィルタ要素を収納した閉空間を有す
るシールドケースブロックと、このシールドケースブロ
ックを収納する断熱容器と、この断熱容器内に配置され
た冷却板とを備え、前記シールドケースブロックが前記
冷却板に熱接触固定されている低温動作フィルタ装置で
あって、 前記フィルタ要素に含まれるジャンクションボックス
が、順番に並んだ４つのフィルタ出力接続部Ａ、Ｂ、Ｃ
及びＤと、前記フィルタ出力接続部Ａ、Ｂの双方から距
離（２ｎ＋１）λ／４だけ離れた第１の合波点Ｅと、前
記フィルタ出力接続部Ｃ、Ｄの双方から距離（２ｎ＋
１）λ／４だけ離れ、かつ、前記フィルタ出力接続部
Ａ、Ｂと前記第１の合波点Ｅとにより形成される平面上
に存在する第２の合波点Ｆと、前記第１及び第２の合波
点Ｅ、Ｆの双方から距離（ｍ＋１）λ／２だけ離れ、か
つ、前記平面上に存在する第３の合波点Ｇとを備え、 前記フィルタ出力接続部Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤから選ばれる
少なくとも３つのフィルタ出力接続部と前記第１、第２
及び第３の合波点Ｅ、Ｆ及びＧとを、基体上に付着した
薄膜の形態を有し、かつ、同一の特性インピーダンスを
有する直線の分岐線路によって接続した構造を少なくと
も１つ備え、 前記フィルタ出力接続部Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤが直線上に等
間隔で並び、前記フィルタ出力接続部Ａと前記第１の合
波点Ｅを結ぶ直線と、前記フィルタ出力接続部Ｄと前記
第２の合波点Ｆを結ぶ直線とが交差する位置が前記第３
の合波点Ｇである ことを特徴とする低温動作フィルタ装
置（但し、λはフィルタの平均共振周波数における電気
長での波長であり、ｎ及びｍは０又は自然数である）。17. A shield case block having a signal input portion and an output portion and having a closed space containing a filter element connected therebetween, an insulating container for storing the shield case block, and the heat insulating container A cooling plate disposed in the filter case, wherein the shield case block is fixed in thermal contact with the cooling plate in a low-temperature operation filter device, wherein four junction boxes included in the filter element are arranged in order. Filter output connections A, B, C
And D, a first multiplexing point E separated by a distance (2n + 1) λ / 4 from both of the filter output connections A and B, and a distance (2n +) from both of the filter output connections C and D.
1) a second multiplexing point F which is separated by λ / 4 and exists on a plane formed by the filter output connection parts A and B and the first multiplexing point E; A third multiplexing point G that is separated from both of the second multiplexing points E and F by a distance (m + 1) λ / 2 and that is present on the plane; At least three filter output connections selected from C and D and the first and second filter output connections;
And a third merging point E, and F and G, has the form of a thin film deposited on the substrate, and at least one Bei give a structure connected by straight branch lines having the same characteristic impedance, The filter output connections A, B, C and D are linear
The filter output connection part A and the first combination
A straight line connecting the wave points E, the filter output connection portion D and the
The position where the straight line connecting the second multiplexing point F intersects the third
Cool operation filter device, characterized in that the merging point G (but, lambda is the wavelength in electrical length at an average resonant frequency of the filter, n and m are 0 or a natural number). 【請求項１８】 信号入力部及び出力部を有し、これら
の間に接続されたフィルタ要素を収納した閉空間を有す
るシールドケースブロックと、このシールドケースブロ
ックを収納する断熱容器と、この断熱容器内に配置され
た冷却板とを備え、前記シールドケースブロックが前記
冷却板に熱接触固定されている低温動作フィルタ装置で
あって、 前記フィルタ要素に含まれるジャンクションボックス
が、円弧上に並んだ少なくとも２つのフィルタ出力接続
部と、前記円弧の中心とを、基体上に付着した薄膜の形
態を有し、かつ、同一の特性インピーダンスを有する長
さ（２ｎ＋１）λ／４の直線の分岐線路によって接続し
た扇型構造を少なくとも１つ備えた構成であることを特
徴とする低温動作フィルタ装置（但し、λはフィルタの
平均共振周波数における電気長での波長であり、ｎは０
又は自然数である）。18. A shield case block having a signal input portion and an output portion and having a closed space containing a filter element connected between the shield case block, an insulating container for storing the shield case block, and the heat insulating container A cooling plate disposed in the cooling case, wherein the shield case block is fixed in thermal contact with the cooling plate in a low-temperature operation filter device, wherein the junction box included in the filter element is arranged at least in an arc. The two filter output connections and the center of the arc are connected by a straight (2n + 1) λ / 4 straight branch line having the same characteristic impedance in the form of a thin film deposited on the substrate. A low-temperature operation filter device, wherein λ is an average resonance frequency of the filter. Is the wavelength in electrical length at, n represents 0
Or a natural number). 【請求項１９】 扇型構造を同一平面上に少なくとも２
つ備え、前記扇型構造の円弧の中心を、基体上に付着し
た薄膜の形態を有し、かつ、同一の特性インピーダンス
を有する長さ（ｍ＋１）λ／２の直線の分岐線路によっ
て接続した構造を少なくとも１つ備えた請求項１８記載
の低温動作フィルタ装置（但し、ｍは０又は自然数であ
る）。19. A fan-shaped structure having at least two sectors on the same plane.
A structure in which the centers of the arcs of the fan-shaped structure are connected to each other by a straight branch line having a length of (m + 1) λ / 2 and having the same characteristic impedance in the form of a thin film adhered to a substrate. 19. The low-temperature operation filter device according to claim 18 , wherein at least one is provided, wherein m is 0 or a natural number. 【請求項２０】 分岐線路が酸化物超伝導体からなる請
求項１７〜１９のいずれか１項記載の低温動作フィルタ
装置。 請 of 20. Branch lines are formed of an oxide superconductor
20. The low-temperature operation filter device according to claim 17 . 【請求項２１】 分岐線路が金属からなる請求項請求項
１７〜１９のいずれか１項記載の低温動作フィルタ装
置。21. The method of claim claims branch line is made of a metal
The low-temperature operation filter device according to any one of claims 17 to 19 . 【請求項２２】 分岐線路が酸化物超伝導体と金属との
積層体からなる請求項請求項１７〜１９のいずれか１項
記載の低温動作フィルタ装置。22. The low-temperature operation filter device according to claim 17 , wherein the branch line is formed of a laminate of an oxide superconductor and a metal.