JP4825835B2 - 信号伝送構造 - Google Patents

Description

本発明は、低温で動作する信号伝送デバイスを保持する低温環境と、室温環境との間を接続する信号伝送構造に関する。

近年、移動通信システムにおける高効率な電波の共同利用に向けた技術の開発が進められている。そのような技術開発の一貫として、超伝導送信フィルタや超伝導アンテナ回路など、低温で動作する高周波電力デバイスや回路の開発が行われている。超伝導材料としては、ＹＢＣＯ（Y-Ba-Cu-O系）、ＢＳＣＣＯ（Bi-Sr-Ca-Cu-O）、ＢＰＳＣＣＯ（Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O）、ＢＣＣＯ（Ba-Ca-Cu-O）等、臨界温度（Ｔｃ）の比較的高い酸化物超伝導体の使用が有望視されている。ＹＢＣＯのＹ元素を適当な希土類元素で置換することで、９０Ｋ前後の臨界温度（Ｔｃ）が得られ、またビスマス系酸化物ＢＳＣＣＯは、臨界温度を１００Ｋまで引き上げることができる。

このような酸化物超伝導材料で高周波電力を扱う超伝導高周波デバイスや超伝導高周波回路を動作させるためには、動作環境を数十Ｋ程度にまで冷却するシステムが必要である。また、冷却された超伝導高周波デバイス／回路と、室温環境との間で電力信号を伝送（入出力）させる信号伝送構成が必要である。

無線受信用など信号電力が小さい場合は、室温と低温（冷却環境）を結ぶケーブルとして、同軸ケーブルや平面回路型伝送線路が用いられる。そのような場合でも、より小型の冷凍機に超伝導デバイスや回路を搭載するために、低熱伝導と低損失を維持する必要がある。

ところが、同軸ケーブルで伝送損失を小さくするためには、電気良導体で信号線を構成し、ケーブル長を短く、ケーブル径を大きくする必要がある。これは、ケーブルの室温−低温間の熱伝導を増大させることになり、熱負荷を小さくすることと相反する。さらに、信号電力が増大するほど、ケーブルのジュール熱が増大し、熱負荷が増えるという課題もある。このため、室温−低温間を結ぶケーブルには、できるだけ高い断熱性（低い熱伝導性）と、できるだけ低い通過損失を兼ね備えることが望ましい。

上記課題を解決するために、同軸ケーブルを介した外部からの熱流入を抑制するために、被冷却デバイスの入力側と出力側の少なくとも一方に、マイクロストリップ型の熱遮断信号伝送ユニットを挿入する構成が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

また、高速ディジタル信号の伝送のために、光ファイバで室温−低温間を結ぶ方法も提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

さらに、マイクロ波、ミリ波を室温側から極低温部へ導入するために、ステンレス鋼、Ｃｕ−Ｎｉ合金などの表面にＡｇなどの電気良導体をメッキした導波管を使用することが提案されている（たとえば、特許文献３参照）。
国際公開公報ＷＯ０１／５７８８６Ａ１ 特開２００４−１４０５３２ 特開２００５−５１３３１

しかし、提案されている従来方法では、数十ワット（Ｗ）の大電力を要する高周波デバイスや高周波回路、たとえば無線基地局の送信側の超伝導フィルタデバイスやアンテナ回路基板などに対して、室温環境から信号を入出力する場合に、高い断熱効果と低い通過損失の双方を充分に達成することができない。

そこで、実施形態では、低温動作のための冷却環境と、室温の外部環境の間で信号伝送する場合のように、温度差のある環境間で高周波電力信号を伝送する系において、熱伝導性をできるだけ排除し、かつ通過損失をできるだけ低減した信号伝送構造を提供する。

上記課題を解決するために、一つの側面では、信号伝送構造は、
信号伝送デバイスを実装する実装部を有する第１の導波管と、
前記第１の導波管を冷却する冷却部と、
前記第１の導波管に非接触で接続される第２の導波管と、
前記第２の導波管内に配置され、外部の同軸ケーブルを伝搬する信号と、前記第１の導波管へ又は前記第１の導波管から伝搬する信号の伝搬モードを相互変換する同軸−導波管変換部と、
を備える。

上記構成によって、室温環境から冷却部への熱伝導による熱流入を低減することができる。また、低温環境内で同軸ケーブルを用いる場合と比較して、大電力伝送時にジュール熱の発生を大幅に低減できる。

その結果、冷凍機の熱負荷を減らすことができ、消費電力の低減、冷凍機の小型化に貢献することができる。

以下で、添付図面を参照して、良好な実施形態を説明する。図１は、実施形態における信号伝送構造１０の構成例を示す概略構成図である。図１の構成例において、信号伝送構造１０は、室温環境と、真空断熱容器１１内の極低温環境下で動作する信号伝送デバイス又は回路（以下、単に「信号伝送デバイス」と称する）３０との間で、高周波信号を伝送する。

信号伝送構造１０は、信号伝送デバイス３０を実装する実装部１４を有する第１の導波管１６と、第１の導波管１６を冷却するコールドプレート（冷却板）１５と、第１の導波管１６に非接触で接続される第２の導波管１７Ａ、１７Ｂと、第２の導波管１７Ａ、１７Ｂの内部に配置される同軸−導波管変換部２０を含む。

第１の導波管１６は、直接又はインジウムシート（不図示）などを介して、コールドプレート１５と熱的にアンカー(接触)される。第１の導波管１６を、便宜上、冷却側導波管１６と称してもよい。第１の導波管（冷却側導波管）１６の実装部１４に、信号伝送デバイス３０が、直接又はインジウムシート（不図示）を介して配置され、コールドプレート１５と熱的にアンカー（接触）される。信号伝送デバイス３０は、たとえば高周波信号を伝搬させる超伝導高周波フィルタや、超伝導高周波アンテナ回路基板などの高周波デバイスである。第１の導波管１６は、両端に開口部２６Ａ、２７Ｂを有する。

第１の導波管（冷却側導波管）１６に対して非接触で配置される第２の導波管１７Ａ、１７Ｂを、便宜上、高温側導波管と称してもよい。第２の導波管（高温側導波管）１７Ａ、１７Ｂはそれぞれ、開口部２７Ａ、２７Ｂを有する。第１の導波管１６との非接触での嵌合を実現するために、第２の導波管１７Ａ、１７Ｂの開口部２７Ａ、２７Ｂのサイズは第１の導波管１６の開口部２６Ａ、２６Ｂのサイズよりもやや大きい。

好ましい例では、第１の導波管（冷却側導波管）１６と、第２の導波管（高温側導波管）１７Ａ、１７Ｂの非接触の嵌合長Ｌｃは、伝送信号の実効波長λの１／４（λ／４）である。第１の導波管１６と第２の導波管１７Ａ、１７Ｂを非接触で嵌合させることで、信号伝送デバイス３０を保持する実装部１４への熱流入を遮断することができる。

第２の導波管１７Ａ、１７Ｂの内部に、同軸−導波管変換部２０が設けられる。同軸−導波管変換部２０は、真空断熱容器１１の外部の同軸ケーブル２３を伝搬する信号と、第１の導波管１６の開口２６Ａ、２６Ｂ側を伝搬する信号の伝搬モードを相互変換する。同軸ケーブル２３は、たとえばハーメチック同軸コネクタ１９を介して、真空断熱容器１１に接続されている。

同軸−導波管変換部２０は、同軸コネクタ１９に連結される導体ブロック（金属ブロック）１８を含む。同軸ケーブル２３を伝搬してきた信号電流が、金属ブロック１８に流れることによって、金属ブロック１８の周りに矢印のように電磁場が発生する。これによって、同軸モード（ＴＥＭモード）で同軸ケーブル２３を伝搬してきた信号は、ＴＥモード、ＴＭモードなどの電磁場モードに変換され、開口部２６Ａ（入力側開口部とする）から第１の導波管１６に入射する。

図１の例では、金属ブロック１８は、同軸コネクタ１９からの伝播信号の磁界を発生する、又は導波管内の伝播信号を受信するためのものであり、伝播信号の周波数帯域の伝送特性を調整するため階段状の形状になっているが、この形状に限定されず、伝播信号の実効波長をλとすると、伝搬方向に一定の長さ（λ／４）が確保できれば、周波数帯域の特性に応じた任意の形状とすることができる。

図１の例では、低温冷却環境は、真空断熱容器１１と、コールドプレート１５が接続される冷凍機（不図示）とを組み合わせたクライオスタットの構造内に形成される。真空断熱容器１１は、容器本体１１ａと、上蓋１１ｂを有する。容器本体１１ａと上蓋１１ｂは真空シール用Ｏリンク１３で密着封止され、フランジ用ネジ１２で固定されている。図示の簡略化のために、真空維持のための詳細な構成は省略されている。

図２は、図１の信号伝送構造１０で用いられる第１の導波管（冷却側導波管）１６の一例を示す概略図である。この例では、第１の導波管１６は、信号伝送デバイス３０を配置する実装部（実装空間）１４の両側から下方に折れるコの字型の導波管であり、開口部２６Ａ、２６Ｂは、実装部１４に対して下方に開口する。開口部２６Ａ、２６Ｂの外寸（ｌ×ｗ）は、５ＨＧｚ帯に合わせて３８ｍｍ×１８ｍｍとする。実装部１４での信号伝搬方向に垂直な断面の外寸も、３８ｍｍ×１８ｍｍとするが、これ以外のサイズ、たとえば２０ｍｍ×１０ｍｍでもよい。後者の場合は、第１の導波管１６は、実装部１４への入出力部分がくびれた形状になる。

図２（ｂ）に示すように、第１の導波管１６は、導波管本体１６ａと、導波管上蓋１６ｂを有する。高周波デバイス（信号伝送デバイス）３０を実装部１４に実装する場合は、導波管上蓋１６ｂを開けて、実装部１４に高周波デバイス３０を固定する。その後、導波管上蓋１６ｂを閉めて、たとえばネジ１６ｃにより導波管本体１６ａをコールドプレート１５にネジ止めする。

図３は、第１の導波管１６の実装部１４に実装される被冷却体としての信号伝送デバイス３０の一例を示す図である。図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）は上面図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）のサークルＡの部分の拡大断面図である。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、信号伝送デバイス３０は、たとえば無線基地局の送信側で用いられる超伝導高周波フィルタデバイスである。この高周波フィルタデバイスは、誘電体基板３１と、誘電体基板３１の表面に形成される共振器パターン３３と、誘電体基板３１の裏面に形成されるグランドベタ膜３２とを有する。共振器パターン３３は、たとえば、ディスク型の共振器３３ａ、３３ｂを２段に配置したＴＭ₁₁モード共振用パターンである。誘電体基板３１は、０．５ｍｍ厚のＭｇＯ（１００）結晶の基板、又はＬａＡｌＯ₃（１００）結晶の基板である。

共振器パターン３３とグランドベタ膜３２は、ＹＢＣＯ（ＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_x，ｘ＝6.90〜6.99）等の酸化物超伝導膜で形成されている。ＹＢＣＯ膜は、誘電体基板３１に対して垂直方向に強くｃ軸結晶配向したエピタキシャル膜を用いている。共振器パターン３３、誘電体基板３１、グランドベタ膜３２で、マイクロストリップ線路を構成する。なお、ＭｇＯ基板を用い、上記の組成のＹＢＣＯ膜で共振パターン３３を形成し、使用周波数が５ＧＨｚであるときは、共振器３３ａ、３３ｂの直径は約１．１ｍｍである。

共振器パターン３３の近傍には、共振器パターン３３へ、又は共振器パターン３３から電磁界的結合により信号を供給／出力する入出力フィーダ３５ａ、３５ｂが、ＹＢＣＯ等の酸化物超伝導膜で形成されている。入出力フィーダ３５ａ、３５ｂは、信号伝送デバイス３０に対する入出力ポートとして機能する。

図３（ｃ）に示すように、入出力フィーダ３５ａ、３５ｂの各々には、モノポールアンテナ３４が接続されている。モノポールアンテナ３４は、円板状の底部３４ｂを有し、入出力フィーダ３５ａに形成された接続層３６に固定されている。接続層３６は、たとえば、Ａｇ(500nm)／Ｐｄ(100nm)／Ｃｒ(50nm)の積層である。モノポールアンテナ３４の底部３４ｂは、たとえばインジウム（Ｉｒ）等の接合材３８で接続層３６に固定される。なお、アンテナ３４は、モノポールに限定されず、パッチ、誘電体、ループ、ダイポールなど、任意の構成とすることができる。いずれの場合も、被冷却体である信号伝送デバイス３０の入出力ポートに設置される。

入力ポート（たとえば入力フィーダ３５ａ側）に位置するアンテナ３４は、同軸−導波管変換部２０で電磁場モードに変換されて第１の導波管１６に入射した伝搬信号を受信する。そして、マイクロストリップ線路を構成する入出力フィーダ３５ａ、３５ｂ及び共振器パターン３３を流れる電流の伝搬モードに変換する。マイクロストリップ線路がＴＥＭモードで近似される伝送線路のときは、受信信号をＴＥＭモードに変換する。出力ポート（たとえば出力フィーダ３５ｂ側）に位置するアンテナ３４は、ＴＥＭモードで近似される伝送線路（共振器パターン３３及び出力フィーダ３５ｂ）を伝搬し、フィルタリングされた信号を、ＴＥモード、ＴＭモードなどの導波管の電磁場モードに変換して、第１の導波管１６の反対側のポートに放射する。

放射された信号は、図１に示すように、第１の導波管１６の開口部２６Ｂから、非接触嵌合の第２の導波管１７Ｂへと伝搬し、同軸−導波管変換部２０で、同軸ケーブル２３での伝搬用に同軸モード（ＴＥＭモード）に変換される。

図４〜図７は、伝送特性の測定、評価に用いた信号伝送構造モデルの概略図である。図４は、図１に示す実施例１に対応するモデル１であり、図２のように屈曲した第１の導波管１６と、第１の導波管１６に対して非接触で嵌合する第２の導波管１７Ａ、１７Ｂを用いている。第１の導波管１６と、第２の導波管１７Ａ、１７Ｂとの非接触嵌合長Ｌｃはλ／４である。伝送信号は、電力１０Ｗ、５ＧＨｚの連続波（ＣＷ信号）とし、被冷却体である信号伝送デバイス３０として、５ＧＨｚ帯のバンドパスフィルタを実装部１４に実装し、コールドプレート１５で７０Ｋに冷却した。実装部１４を含む冷却側での伝搬長は１０ｃｍである。

また、図４（ａ）のＣ−Ｃ’断面における第１の導波管１６の開口部２６（２６Ａ、２６Ｂを総称する）の外寸は、３８ｍｍ×１８ｍｍである。図４（ａ）のＤ−Ｄ’断面における第２の導波管１７Ａ、１７Ｂの開口部２７（２７Ａ、２７Ｂを総称する）の内寸は、４０ｍｍ×２０ｍｍである。

図５は、実施例２に対応するモデル２の概略図である。モデル２は、コの字型に代えて直線型の第１の導波管（冷却側導波管）３６を用いる。開口２６Ａ、２６Ｂのサイズはモデル１と同様に、外寸が３８ｍｍ×１８ｍｍであるが、実装部１４に対して側方に開口する点でモデル１と異なる。冷却側の伝搬長は１０ｃｍである。その他の構成はモデル１と同様であり、同軸−導波管変換部２０を収容する第２の導波管１７Ａ、１７Ｂは、非接触で直線型の第１の導波管３６に嵌合する。第２の導波管１７Ａ、１７Ｂの開口サイズも、モデル１と同様に内寸が４０ｍｍ×２０ｍｍである。第１の導波管３６は、導波管の外側（たとえば上面側から）コールドプレート１５にネジ止め（不図示）されている。

伝送信号は、電力１０Ｗ、５ＧＨｚの連続波（ＣＷ）信号である。実装される被冷却体は、５ＧＨｚ帯のバンドパスフィルタである。

図６は、比較例として、同軸ケーブル１０２で被冷却体まで信号を伝送する従来方式のモデル３を示す。被冷却体としての５ＧＨｚ帯バンドパスフィルタは金属パッケージ１０１内に収容され、金属パッケージ１０１ごとコールドプレート１５で冷却される。同軸ケーブル１０２は、真空断熱容器の内壁及び外壁に取り付けられた同軸コネクタ４９Ｃ〜４９Ｆを介して、真空断熱容器１１内へ導入され、金属パッケージ１０１の同軸コネクタ４９Ａと４９Ｂにそれぞれ接続される。

同軸ケーブル１０２としては、２．２ｍｍ径、真空断熱容器１１内部でのケーブル長が１２．５ｃｍの銅（Ｃｕ）セミリジッドケーブルを用いる例（モデル３Ａ）と、１．２ｍｍ径、真空断熱容器１１内部でのケーブル長が１０ｃｍのＣｕ−Ｎｉ合金セミリジッドケーブルを用いる例（モデル３Ｂ）の２通りで測定、評価した。

図７は、比較例として、直線導波管１２６で被冷却体まで信号を伝送する従来方式のモデル４を示す。モデル４では、被冷却体である５ＧＨｚ帯のバンドパスフィルタ（不図示）を、コールドプレート１５上の実装部１４に実装するが、実装部１４の入力ポート側、出力ポート側で断熱されていない。同軸−導波管変換部２０を配置した部分以外の導波管の伝搬長は約１０ｃｍである。

図８は、上述したモデル１、２、３Ａ、３Ｂ、４について、５ＧＨｚバンドパスフィルタを実装し、１０Ｗ、５ＧＨｚのＣＷ信号を伝送したときの、各伝送線路の熱負荷を測定、評価した結果を示す表である。熱負荷の算出において、伝送路（真空断熱容器１１と外部ケーブルとの接続部からコールドプレート１５までの）の熱伝導による実装部１４への熱流入量（Ｗ）（ファクタＡ）と、１０Ｗの電力信号入力時の伝送線路部分の自己発熱（Ｗ）（ファクタＢ）を計算し、ファクタＡとファクタＢの合計を伝送線路の熱負荷とした。評価結果を表わすシンボルは、マル印が良好、三角が許容範囲内、×印が悪い結果、二重の×印が非常に悪い結果を意味する。

ファクタＡ（熱伝導による熱流量）に関し、実施例１、２のモデル１、２では、冷却側の第１の導波管１６、３６が、室温側の第２の導波管１７Ａ、１７Ｂに対して被接触で配置されているので、熱伝導に起因する熱流入量はほとんどない。これに対し、Ｃｕセミリジッドケーブルを用いたモデル３Ａでは、冷却温度６５Ｋで０．６Ｗの熱流入がある。径の小さいＣｕ−Ｎｉ合金セミリジッドケーブルを用いたモデル３Ｂでは、６５Ｋでの熱流入量は０、０３Ｗ以下に低減できる。断熱手段のない従来の直線導波管を用いたモデル４では、６５Ｋでの熱流入は１１０〜１３０Ｗにも達する（評価［××］）。

ファクタＢ（自己発熱）に関し、実施例１、２に対応するモデル１、２や、従来の直線導波管のモデル４では、０．０１Ｗ未満である。これに対し、同軸ケーブルを用いた場合の自己発熱は、Ｃｕセミリジッドケーブルを用いたモデル３Ａで、０．８８Ｗとなり、径の小さいＣｕ−Ｎｉ合金セミリジッドケーブルを用いたモデル３Ｂでは、２．０６Ｗになる。

ファクタＡとファクタＢを加算すると、実施例のモデル１，モデル２では、断熱効果により熱負荷が非常に小さいが、同軸ケーブルを用いた従来モデル３Ａ、３Ｂでは、熱負荷が増え、直線導波管の従来モデル４では、熱負荷が非常に大きくなる。

図９は、上述したモデル１、２、３Ａ、３Ｂ、４について、５ＧＨｚバンドパスフィルタを実装し、１０Ｗ、５ＧＨｚのＣＷ信号を伝送したときの、通過伝送損失（ｄＢ）を測定、評価した結果を示す表である。

真空断熱容器１１内で導波管伝送を採用したモデル１、２、４では、伝送損失は０．１〜０．２ｄＢと小さく、損失のほとんどは同軸−導波管変換部２０で生じたものである。これに対し、Ｃｕセミリジッドケーブルで実装部１４へ信号伝送したモデル３Ａでは、伝送損失が０．４ｄＢとなり、径の小さいＣｕ−Ｎｉ合金のセミリジッドケーブルを用いたモデル３Ｂでは、伝送損失が０．９５〜１．１５ｄＢにもなる。

図８及び図９の結果から、伝送損失を低減するには導波管を用いるのが有効であるが、断熱手段のない従来構成の導波管では、外部からの熱流入が非常に大きくなるので、熱負荷低減の観点からは、望ましくない。一方、同軸ケーブルを真空断熱容器１１内に導入すると、熱流入は比較的小さいが、ケーブルの自己発熱により伝送線路の熱負荷が増大してします。また、導波管と比較して伝送損失が大きいという問題がある。

これに対し、実施例１、２のように被接触で配置した場合、特に、非接触でλ／４の長さ分をオーバラップさせて嵌合させた場合は、断熱効果が大きく、捏伝導による熱流入を効果的に抑制できる。これにより、冷凍機の熱負荷を減らすことができ、消費電力の低減や冷凍機の小型化を実現できる。また、伝送損失も小さい。

以上、特定の構成例に基づいて実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されない。第１の導波管（冷却側導波管）の開口サイズは、伝送する信号の帯域に応じて適切に選択することができ、第２の導波管（室温側導波管）の開口サイズも、第１の導波管に非接触で嵌合する適切なサイズに設定することができる。

同軸−導波管変換部２０の金属ブロックは、階段型に限定されず、電流と電磁場との間を相互変換できる任意の形状をとることができる。被冷却体である信号伝送デバイスの入出力ポートに設けられるアンテナ構成は、電磁波を送受信できる任意のタイプを用いることができる。

このような信号伝送構造により、低温動作する送信側の大電力デバイスに対しても、熱負荷や伝送損失を増大させることなく、室温環境との間で信号の入出力を行うことができる。

以上の記載に対し、以下の付記を提示する。
（付記１）
信号伝送デバイスを実装する実装部を有する第１の導波管と、
前記第１の導波管を冷却する冷却部と、
前記第１の導波管に非接触で接続される第２の導波管と、
前記第２の導波管内に配置され、外部の同軸ケーブルを伝搬する信号と、前記第１の導波管へ又は前記第１の導波管から伝搬する信号の伝搬モードを相互変換する同軸−導波管変換部と、
を備える信号伝送構造。
（付記２）
前記第１の導波管と、前記第２の導波管は、伝送信号の実効波長の１／４に相当する嵌合長で、非接触で嵌合することを特徴とする付記１に記載の信号伝送構造。
（付記３）
前記第１の導波管は、その両端に第１の開口部と第２の開口部を有し、
第１の開口部と第２の開口部のうち、前記第２の導波管側と勘合される開口部が、前記第２の導波管の一端に設けられた開口部の内側に挿入されている
ことを特徴とする付記１又は２に記載の信号伝送構造。
（付記４）
前記第１の導波管は、その両端が折れ曲がったコの字型を有する
ことを特徴とする付記１〜３のいずれかに記載の信号伝送構造。
（付記５）
前記同軸−導波管変換部は、前記同軸ケーブルを流れる電流から電磁場を発生させ、及び／又は前記第１の導波管から発生する磁界から誘導電流を生じさせる導体ブロックを含むことを特徴とする付記１〜４のいずれかに記載の信号伝送構造。
（付記６）
前記第１及び第２の導波管、前記冷却部、及び前記同軸−導波管変換部を収容する真空断熱容器、
をさらに含み、
前記同軸ケーブルは、同軸コネクタを介して前記真空断熱容器に接続され、
前記同軸−導波管変換部は、前記同軸コネクタの少なくとも一部を含むことを特徴とする付記１〜５のいずれかに記載の信号伝送構造。
（付記７）
前記信号伝送デバイスに対する入出力ポートに位置し、前記第１の導波管から又は前記第１の導波管へ伝搬する信号を送受信して、前記信号伝送デバイスから又は前記信号伝送デバイスへ信号を伝搬させるアンテナ構造、
をさらに含むことを特徴とする、付記１〜６のいずれかに記載の信号伝送構造。
（付記８）
前記信号伝送デバイスは、マイクロストリップ線路を有し、
前記アンテナ構造は、前記マイクロストリップ線路に電気的に接続される
ことを特徴とする付記７に記載の信号伝送構造。
（付記９）
前記信号伝送デバイスは、低温で動作する超伝導高周波デバイスであることを特徴とする付記１〜８のいずれかに記載の信号伝送構造。
（付記１０）
前記冷却部は、前記第１の導波管と熱的に接触するコールドプレートを有し、
前記真空断熱容器の外部から、前記コールドプレートを経由して前記第１の導波管を冷却する
ことを特徴とする付記１〜９のいずれかに記載の信号伝送構造。
（付記１１）
前記第１の導波管は、分離可能な上蓋を有する
ことを特徴とする付記１〜１０のいずれかに記載の信号伝送構造。

一実施形態による信号伝送構造の構成例を示す概略図である。 図１の信号伝送構造で用いられる第１の導波管（冷却側導波管）の構成例を示す模式図である。 図１の信号伝送構造に被冷却体として実装される信号伝送デバイスの構成例を示す概略図である。 熱負荷及び伝送損失評価のためのモデル１（実施例１に対応）の概略図である。 熱負荷及び伝送損失評価のためのモデル２（実施例２に対応）の概略図である。 熱負荷及び伝送損失評価のためのモデル３（同軸ケーブルを用いた従来構成）の概略図である。 熱負荷及び伝送損失評価のためのモデル４（断熱手段なしの導波管を用いた従来構成）の概略図である。 図４〜図７のモデルを用いた熱負荷の測定、評価結果を示す表である。 図４〜図７のモデルを用いた伝送損失の則手、評価結果を示す表である。

符号の説明

１０ 信号伝送構造
１１ 真空断熱容器
１４ 実装部
１５ コールドプレート（冷却部）
１６ 第１の導波管（冷却側導波管）
１７、１７Ａ，１７Ｂ 第２の導波管（高温側導波管）
１８ 金属ブロック（導体ブロック）
１９ 同軸コネクタ
２０ 同軸−導波管変換部
２３ 同軸ケーブル
２６，２６Ａ、２６Ｂ 第１の導波管の開口部
２７，２７Ａ、２７Ｂ 第２の導波管の開口部
３０ 信号伝送デバイス（被冷却体）
３３ 共振パターン
３４ アンテナ（アンテナ構造）
Ｌｃ 被接触の嵌合長

Claims (8)

1. 信号伝送デバイスを実装する実装部を有する第１の導波管と、
   前記第１の導波管を冷却する冷却部と、
   前記第１の導波管に非接触で接続される第２の導波管と、
   前記第２の導波管内に配置され、外部の同軸ケーブルを伝搬する信号と、前記第１の導波管を伝搬する信号の伝搬モードを相互変換する同軸−導波管変換部と、
   を備える信号伝送構造。
2. 前記第１の導波管と、前記第２の導波管は、伝送信号の実効波長の１／４に相当する嵌合長で、非接触で嵌合することを特徴とする請求項１に記載の信号伝送構造。
3. 前記第１の導波管は、その両端に第１の開口部と第２の開口部を有し、
   第１の開口部と第２の開口部のうち、前記第２の導波管側と勘合される開口部が、前記第２の導波管の一端に設けられた開口部の内側に挿入されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の信号伝送構造。
4. 前記第１の導波管は、その両端が折れ曲がったコの字型を有する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の信号伝送構造。
5. 前記同軸−導波管変換部は、前記同軸ケーブルを流れる電流から電磁場を発生させ、及び／又は前記第１の導波管から発生する磁界から誘導電流を生じさせる導体ブロックを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の信号伝送構造。
6. 前記第１及び第２の導波管、前記冷却部、及び前記同軸−導波管変換部を収容する真空断熱容器、
   をさらに含み、
   前記同軸ケーブルは、同軸コネクタを介して前記真空断熱容器に接続され、
   前記同軸−導波管変換部は、前記同軸コネクタの少なくとも一部を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の信号伝送構造。
7. 前記信号伝送デバイスに対する入出力ポートに位置し、前記第１の導波管から又は前記第１の導波管へ伝搬する信号を送受信して、前記信号伝送デバイスから又は前記信号伝送デバイスへ信号を伝搬させるアンテナ構造、
   をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の信号伝送構造。
8. 前記信号伝送デバイスは、マイクロストリップ線路を有し、
   前記アンテナ構造は、前記マイクロストリップ線路に電気的に接続される
   ことを特徴とする請求項７に記載の信号伝送構造。

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