專利名稱：高頻電路器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及以諧振器作為基本結構的高頻電路器件，該諧振器用作為通信系統(tǒng)等的高頻信號處理裝置中使用的濾波器、分波器等。
背景技術：
在高頻通信系統(tǒng)中，以用作濾波器、分波器等的諧振器為基本結構的高頻電路器件是不可缺少的。特別地，在移動通信系統(tǒng)中，為有效利用頻帶，要求窄帶濾波器。還有在移動通信的基站和衛(wèi)星通信中，更強烈地希望有窄帶、低損失且小型、功率大的濾波器。
作為現(xiàn)在使用的諧振器濾波器的高頻電路器件，主流為使用介質諧振器的器件、使用傳輸線構造的器件以及使用表面彈性波元件的器件等。其中，使用傳輸線構造的器件體積小，能夠適用于達到微波、毫米波的高頻，進而由于是在基板上形成的二維構造，易于和其它電路及元件的組合，故被廣泛應用。以往，作為這種類型的諧振器，最一般地利用基于傳輸線的1/2波長諧振器，進而，通過把多個該1/2波長諧振器連接起來，構成濾波器等高頻電路器件(特開平5-267908號公報)。
然而，在1/2波長諧振器等傳輸線構造的諧振器中，由于導體中的高頻電流集中在一部分上，故由導體的電阻引起的損失較大，導致諧振器中Q值惡化，在構成了濾波器時導致?lián)p失的增加。還有，在使用通常廣泛利用的微波帶線路構造的1/2波長諧振器時，還存在從電路向空間的幅射引起的損失的問題。
若把構造小型化或提高工作頻率，則這些影響會更顯著。作為損失較小的大功率的諧振器，使用介質諧振器。然而，由于介質諧振器具有立體構造而且尺寸大，故在高頻電路器件小型化方面存在問題。
還有，通過在使用傳輸線構造的高頻電路器件的導體中使用直流電阻為零的超導體，有可能謀求高頻電路的低損失化及提高高頻特性。在以往的金屬系列超導體的情況下，需要10°K左右的極低溫環(huán)境，而伴隨著高溫氧化物超導體的發(fā)現(xiàn)，有可能在比較高的溫度(77°K左右)下利用超導現(xiàn)象，故而研究了使用這些高溫超導材料的傳輸線構造的器件。然而，上述以往構造的器件中，由于因電流的過度集中而喪失超導性，因此難于利用大電流的信號。
為此，本發(fā)明通過使用由在基板上形成的導體構成的、以無簡并的正交的2個偶極子模型作為諧振模式的諧振器，實現(xiàn)了導體電阻損失小，Q值高的小型傳輸線型高頻電路元件。
在此，說明“無簡并、正交的2個偶極子模型”。在通常的圓板型諧振器中，把在沿圓板周邊各一個位置上分布正、負電荷的諧振模型稱為“偶極子模型”，這里也采取同樣的名稱。在考慮了二維形狀時，該任意的偶極子模型分解為電流流動方向正交的相互獨立的2個偶極子模型。在諧振器的形狀完全圓形的情況下，正交的2個偶極子模型的諧振頻率相同。這時，2個偶極子模型的能量相同，故能量簡并，一般在具有任意形狀的諧振器的情況下，由于這些獨立模型的諧振頻率不同，故能量不簡并。例如，考慮了橢圓形狀的諧振器的情況下，正交的相互獨立的2個偶極子模型分別朝向橢圓的長軸和短軸方向。而且，兩模型的諧振頻率分別由橢圓的長軸和短軸的長度決定。所謂“無簡并正交的2個偶極子模型”，例如就是橢圓形狀的諧振器中的這種諧振模型。如果使用具有這樣以無簡并的正交的2個偶極子模型作為諧振模型的諧振器，則通過分別利用兩模型，雖然是1個諧振器卻能起到諧振頻率不同的2個諧振器的功能，因此能夠有效利用諧振器電路的面積，即謀求諧振器的小型化。還有，若使用該諧振器，則由于2個偶極子模型的諧振頻率不同，故幾乎不產生兩模型間的耦合，較少招致諧振作用的不穩(wěn)定性和Q值的惡化等。還有，因為有這樣的高Q值，所以導體電阻損失也小。
然而，一般對于使用了薄膜狀電極圖形的傳輸線構造的諧振器，無論是否使用超導體，由于是在基板上形成的二維構造，故產生在將傳輸線構造制成模板圖形時因圖形尺寸誤差而引起的器件特性的離散(例如，中心頻率的偏移等)。還有，在使用了超導體的傳輸線構造的諧振器的情況下，除去由圖形尺寸誤差等引起的器件特性的離散的問題之外，還存在作為超導體特有的課題的器件特性隨溫度變化及輸入功率而改變的問題。為此，需要調整由圖形尺寸誤差等引起的器件特性的離散以及因溫度變化和輸入功率引起的器件特性的變化。
作為調整器件特性的機構，已知有公開于特開平5-199024號公報中的機構。公開于該公報中的調整機構具備這樣的結構，即在具有超導諧振器和超導接地電極的高頻電路器件內，在可能侵入產生流過諧振電路的高頻電磁波的電磁場內的狀態(tài)下，配置導體片、介質片或磁性片。依據該結構，通過把導體片、介質片或磁性片接近或遠離超導諧振器，能夠容易地調整器件特性之一的諧振頻率。
然而，在上述特開平5-1990 24號公報公布的高頻電路器件中，由于超導諧振器的形狀是完全的圓形，故正交的2個偶極子模型的諧振頻率相同。從而，不能夠分別利用兩模型，不能夠同時謀求超導諧振器以及高頻電路器件的小型化。
本發(fā)明為解決以往技術中的上述課題，以提供在導體電阻損失小和Q值高的小型傳輸線型高頻電路器件中、能夠修正圖形尺寸誤差等并能調整器件特性的高頻電路器件為目的。另外，本發(fā)明的目的還在于提供在作為諧振器使用超導體時能夠抑制溫度變化及輸入功率引起的器件特性的波動或能夠調整器件特性的高頻電路器件。
發(fā)明的內容為達到上述目的，本發(fā)明的高頻電路器件的第1結構由電導體構成，包括輸入輸出端子；以及作為諧振模型具有無簡并的正交的2個偶極子模型的諧振器，其特征是上述諧振器和上述輸入輸出端子的至少一方形成在另外的基板上。
還有，在上述本發(fā)明的第1結構中，形成諧振器的基板和形成輸入輸出端子的基板最好使形成上述諧振器的基板面和形成上述輸入輸出端子的基板面相對平行地配置。
還有，在上述本發(fā)明的第1結構中，最好是使形成了諧振器的基板成形為圓板狀，使形成了上述諧振器的基板嵌合在設置在形成了輸入輸出端子的基板上的斷面為圓形的孔中。
還有，在上述本發(fā)明的第1結構中，最好進一步具備使形成了諧振器的基板和形成了輸入輸出端子的基板的相對位置變化的機構。
還有，在上述本發(fā)明的第1結構中，最好進一步具備使形成輸入輸出端子的基板相對于垂直于形成了諧振器的基板的旋轉軸的周圍旋轉的機構。
還有，在上述本發(fā)明的第1結構中，電導體最好具有光滑的輪廓形狀。
還有，在上述本發(fā)明的第1結構中，電導體最好具有橢圓形狀。
還有，在上述本發(fā)明的第1結構中，最好具有從微帶線路構造、帶狀線路構造及平面波導構造中選出的構造。
還有，本發(fā)明的高頻電路器件的第2結構由形成在基板上的電導體構成，包括作為諧振模型具有無簡并的正交的2個偶極子模型的諧振器；以及在上述諧振器的外周上耦合的輸入輸出端子，其特征在于在面對上述諧振器的位置上配置介質、磁性體或導體。
還有，在上述本發(fā)明的第2結構中，最好具備使諧振器和介質、磁性體或導體的相對位置變化的機構。
還有，在上述本發(fā)明的第2結構中，最好在介質的表面上形成諧振器。
還有，在上述本發(fā)明的第2結構中，電導體最好具有光滑的輪廓形狀。
還有，在上述本發(fā)明的第2結構中，電導體最好具有橢圓形狀。
還有，在上述本發(fā)明的第2結構中，最好具有從微帶線路構造、帶狀線路構造及平面波導構造中選出的構造。
另外，本發(fā)明的高頻電路器件的第3結構由形成在基板上的超導體構成，包括作為諧振模型具有無簡并的正交的2個偶極子模型的諧振器；以及在上述諧振器的外周上耦合的輸入輸出端子，其特征在于在與上述諧振器的周緣部分接觸的狀態(tài)下設置著導電性薄膜。
還有，在上述本發(fā)明的第3結構中，導電性薄膜最好是由含有從金、銀、鉑、鈀、銅及鋁中選出的至少1種金屬的材料、或者由把從金、銀、鉑、鈀、銅及鋁中選出的至少2種金屬迭層而形成的材料構成。
還有，在上述本發(fā)明的第3結構中，超導體最好具有光滑的輪廓形狀。
還有，在上述本發(fā)明的第3結構中，超導體最好具有橢圓形狀。
還有，在上述本發(fā)明的第3結構中，最好具有從微帶線路構造、帶狀線路構造及平面波導構造中選出的構造。
若依據上述本發(fā)明的第1結構，由于是由電導體構成的、具備作為諧振模型具有無簡并的、正交的2個偶極子模型的諧振器和輸入輸出端子的高頻電路器件，而且具有在各個基板上分別形成上述諧振器和上述輸入輸出端子的至少一方的特征，故通過改變形成了諧振器的基板和另一方基板的相對位置，能夠使輸入輸出端子和諧振器實現(xiàn)最佳高頻耦合。另外，通過相對地改變各個輸入輸出端子對于諧振器的耦合位置，能夠使一對輸入輸出端子和2個正交模型的各自的耦合強度發(fā)生變化，能夠調整諧振器工作的中心頻率。其結果，在高頻電路器件做成后能夠調整在制作傳輸線構造的模板圖形時因圖形尺寸誤差等而引起的器件特性的離散(例如，中心頻率偏移等)，能夠實現(xiàn)高性能的高頻電路器件。在這種情況下，由于能夠由機械的位置修正進行器件特性的調整，因此，能夠使高頻電路器件邊工作邊進行器件特性的調整。其結果，與微調諧振器圖形相比，可以使調整實用化。另外，若把輸入輸出端子的一方形成在已形成了諧振器的基板上，則改變一方輸入輸出端子的輸入輸出耦合點和另一方輸入輸出端子的輸入輸出耦合點的間隔也能夠調整器件特性。
還有，在上述本發(fā)明的第1結構中，若依據形成了諧振器的基板和形成了輸入輸出端子的基板平行配置從而使得形成上述諧振器的基板面和形成上述輸入輸出端子的基板面相對的理想例，則輸入輸出端子和諧振器的耦合良好。
還有，在上述本發(fā)明的第1結構中，若依據形成諧振器的基板被形成圓板狀、形成上述諧振器的基板嵌合到設置在形成輸入輸出端子的基板上的斷面為圓形的孔中的理想例，則能夠謀求器件的小型化。
還有，在上述本發(fā)明的第1結構中，若依據電導體具有光滑輪廓形狀的理想例，則由于不存在高頻電流部分地過度集中，信號電磁波向空間幅射的現(xiàn)象，因此可以抑制因幅射損失增大引起Q值降低，其結果，可得到高Q(無負載Q)值。還有，由于高頻電流二維地廣泛分布，故能夠把用相同的功率的高頻信號進行諧振時的最大電流密度壓低，因此，在處理大功率的高頻信號時，也能夠防止發(fā)熱等引起導體材料惡化等的因高頻電流過度集中引起的惡劣影響，其結果，能夠處理更大功率的高頻信號。
還有，在上述本發(fā)明的第1結構中，若依據電導體具有橢圓形狀的理想例，則能夠容易地實現(xiàn)以無簡并的、正交的2個偶極子模型作為諧振模式的諧振器。
還有，在上述本發(fā)明的第1結構中，若依據具有從微波帶線路構造、帶狀線路構造及平面波導構造選出的構造的理想例，則具有以下優(yōu)點，即，微波帶線路構造其構造簡單并且和其它電路的匹配性也好。還有，帶狀線路構造由于幅射損失極小，故可得到損失小的高頻電路器件。另外，平面波導構造由于能夠在基板單面上制成含有接地面的全部構造，故可以簡化制做過程，同時在把難于形成在基板兩面上的高溫超導薄膜作為導體材料使用時特別有效。
還有，若依據上述本發(fā)明的第2結構，由于是由形成在基板上的電導體構成的、具備作為諧振模型具有無簡并的、正交的2個偶極子模型的諧振器以及在上述諧振器的外周上耦合的輸入輸出端子的高頻電路器件，而且具有在與上述諧振器相對的位置上配置介質、磁性體或導體的特征，所以能夠起到以下那樣的作用。即，如果在諧振器的附近配置介質或磁性體，則諧振器周圍的電磁場分布發(fā)生變化。從而，通過使介質或磁性體與基板的相對位置變化，能夠調整諧振器工作的中心頻率等的頻率特性。其結果，和上述本發(fā)明的第1結構的情況相同，在高頻電路器件制作后能夠調整在制作傳輸線構造的模板圖形時因圖形尺寸誤差等而引起的器件特性的離散，能夠實現(xiàn)高性能的高頻電路器件。
還有，在上述本發(fā)明的第2結構中，若依據在介質表面形成諧振器的理想例，由于各個諧振器與輸入輸出端子電氣耦合，因此能夠起到陷波濾波器和帶通濾波器的作用。
還有，若依據本發(fā)明的第3結構，由于是由形成在基板上的超導體構成的、具備作為諧振模型具有無簡并的、正交的2個偶極子模型的諧振器和在上述諧振器的外周上耦合的輸入輸出端子的高頻電路器件，而且具有在與上述諧振器的周緣部分接觸的狀態(tài)下設置導電性薄膜的特征，因此具有以下那樣的作用。即，磁場侵入長度、動態(tài)電感等的超導體的種種特性是溫度的函數(shù)，這些特性，特別是在轉移溫度Tc近傍的溫度區(qū)域中，對于微小的溫度變化也要產生很大的變化，在高頻應用中，這些值成為使頻率特性變化的主要原因。由于磁場侵入長度決定諧振器周緣部分的電流分布，故需要抑制溫度變化或減少對于溫度波動的周緣部分內的電流分布變化。在此，相對于構成問題的產生溫度波動的溫度變化，金屬等導電材料的特性變化幾乎能夠忽略。從而，如果在接觸諧振器周緣部分的狀態(tài)下設置導電性薄膜，則減少了溫度波動給予高頻特性的影響。另外，在處理大功率高頻信號時，大電流流過諧振器的周緣部分，而如果像這樣在諧振器的周緣部分形成導電薄膜，則由于流過諧振器(超導體)的周緣部分的電流的一部分流過導電性薄膜，故能夠部分避免因超導體失去超導性而返回到常導狀態(tài)的功率條件。若在超導體上使之接觸導電性材料，則雖然增大高頻損失，但由于諧振器的中心部分上不存在導電性材料，故其影響被抑制為最小。另外，在由于某些原因失去超導體的超導性而成為常導狀態(tài)時，由于高頻功率流過導電性薄膜，故可以抑制極端的特性惡化。
還有，在上述本發(fā)明的第3結構中，若依據導電薄膜由含有從金、銀、鉑、鈀、銅及鋁中選出的至少1種金屬的材料，或者把從金、銀、鉑、鈀、銅及鋁中選出的至少2種金屬迭層形成的材料構成的理想例，則可得到良好的傳導性，有利于對高頻的應用。還有，由于化學性能穩(wěn)定，反應性低，對其它材料的影響小，故在與種種材料，特別是超導材料接觸而形成時是有利的。
附圖的簡單說明

圖1是示出本發(fā)明的高頻電路器件第1實施例的斷面圖。
圖2(a)是示出本發(fā)明的高頻電路器件第2實施例的平面圖，圖2(b)是圖2(a)的斷面圖，圖2(c)是圖2(a)的分解斜視圖。
圖3是示出本發(fā)明的高頻電路器件第3實施例的斷面圖。
圖4是示出本發(fā)明的高頻電路器件第4實施例的斷面圖。
圖5是示出本發(fā)明的高頻電路器件第5實施例的概念圖。
圖6(a)是示出本發(fā)明的高頻電路器件第6實施例的斷面圖，圖6(b)是圖6(a)的斷面圖。
圖7是示出本發(fā)明的高頻電路器件第7實施例一個結構的斷面圖。
圖8是示出本發(fā)明的高頻電路器件第7實施例其它結構的斷面圖。
實施發(fā)明的最佳狀態(tài)以下，用實施例進一步具體說明本發(fā)明。
<第1實施例>
圖1是示出本發(fā)明的高頻電路器件第1實施例的斷面圖。如圖1所示，在由介質單晶體等構成的基板11a上，其中央部分利用例如真空蒸發(fā)法和刻蝕法等形成由電導體構成的橢圓狀諧振器12。另一方面，在由介質單晶體等構成的基板11b上，利用例如真空蒸發(fā)法或刻蝕法等形成一對輸入輸出端子13。而且，形成了諧振器12的基板11a和形成了輸入輸出端子13的基板11b其形成諧振器12的面和形成輸入輸出端子13的面相對平行地配置。這樣，若把形成了諧振器12的基板面和形成了輸入輸出端子13的基板面相對平行地配置，則輸入輸出端子13和諧振器12的耦合良好。這種情況下，即使基板11a和基板11b之間存在空隙，原則上也沒有問題，而為了使高頻電路器件的特性提高，做成基板11a和基板11b接觸的狀態(tài)。由此，輸入輸出端子13的一端與諧振器12的外周部分呈電容耦合。另外，基板11a、11b的背面的整個面形成接地面14，整體實現(xiàn)了具有帶狀線構造的高頻電路器件。這樣若采用帶狀線構造，則由于幅射損失極小，故可得到損失小的高頻電路器件。在以上那樣構成的高頻電路器件中，如果能使高頻信號耦合則能夠實現(xiàn)諧振作用。
考慮了本實施例這樣的橢圓狀諧振器時，正交且相互獨立的2個偶極子模型分別朝向橢圓的長軸和短軸方向。而且，兩模型的諧振頻率分別由橢圓的長軸和短軸的長度決定。從而，這種情況下，2個偶極子模型的能量不同，能量不簡并。這樣，若使用作為諧振模型具有無簡并的、正交的2個偶極子模型的諧振器，則由于能夠分別利用兩個模型，因此雖然是一個諧振器卻能夠起到諧振頻率不同的2個諧振器的功能。其結果，能夠有效利用諧振電路的面積，即，能夠謀求諧振器的小型化。還有，若使用該諧振器，則由于2個偶極子模型的諧振頻率不同，因而幾乎不發(fā)生兩模型間的耦合，很少招致諧振工作的不穩(wěn)定和Q值的惡化。還有，由于有這樣高的Q值，因此導體電阻的損失也小。
平行配置的基板11a、11b做成為能夠由使用了螺釘?shù)臋C構微動機械使其作相對地移動。由此，能夠把諧振器12和輸入輸出端子13調整為高頻最佳耦合。另外，基扳11a做成為能夠由使用了螺釘?shù)臋C械微動機構使其以諧振器(橢圓)12的中心軸(垂直方向)為旋轉軸18進行旋轉。由此，能夠改變一對輸入輸出端子13和諧振器12的外周部分的耦合位置，因此能夠使一對輸入輸出端子13和2個正交模型的各個耦合強度改變從而調整諧振器工作的中心頻率。所以，如果用這2個微動機構適宜地調整基板11a和基板11b的相對位置以及諧振器12和輸入輸出端子13的耦合位置，則能夠調整器件特性，實現(xiàn)高性能的高頻電路器件。這樣，若依據本實施例的結構，則因為能夠在高頻電路器件制做后調整在制作傳輸線構造的模板圖形時因圖形尺寸誤差等引起的器件特性的離散(例如，中心頻率偏移等)，所以與微調諧振器的圖形相比，可能成為實用的調整。
另外，本實施例中，在基板11a上形成諧振器12，在基板11b上形成一對輸入輸出端子13，然而不是必須限定于這種結構，也可以在形成了諧振器12的基板11a上形成一方的輸入輸出端子13。若這樣構成，則變化一方的輸入輸出端子13的輸入輸出耦合點和另一方的輸入輸出端子13的輸入輸出耦合點的間隔，也能夠調整器件特性。
<第2實施例>
圖2是示出本發(fā)明的高頻電路器件第2實施例的結構圖。如圖2所示，在由介質單晶體構成的基板19上，其中央部分設有斷面為圓形的孔19a。在基板19上例如用真空蒸發(fā)法和刻蝕法等形成一對位于該孔19a兩側的輸入輸出端子13。另一方面，由和基板19同一材料構成的基板20成形為圓板狀以便能夠嵌合到基板19的孔19a中?；?0其中央部分用例如真空蒸發(fā)法和刻蝕法形成由電導體構成的橢圓形狀的諧振器12。而且，基板20嵌合到基板19的孔19a中并形成一體。由此，輸入輸出端子13的一端與諧振器12的外周部分呈電容耦合。另外，在基板19、20的背面，在其整個面上分別形成接地面14a、14b，從而整體實現(xiàn)具有微帶線路構造的高頻電路器件。該微帶線路構造其結構簡單而且和其它電路的匹配性也好。
基板20被做成能夠由像用了螺釘?shù)臋C械微動機構使其以諧振器(橢圓)12的中心軸(垂直方向)為旋轉軸18旋轉。由此，因為能夠改變一對輸入輸出端子13和諧振器12的外周部分的耦合位置，所以改變了一對輸入輸出端子13和2個正交模型的各耦合強度，故能夠和上述實施例1一樣地調整諧振器工作的中心頻率。
另外，本實施例中，以具有微帶線路構造的高頻電路器件為例進行了說明，然而不是必須限定于該結構，也可以通過與該高頻電路器件的諧振器12相對配置具有接地面的基板，從而形成帶狀線路構造。另外，也可以通過制成基板的一個面上包含接地面的整體構造形成平面波導構造。若采用該平面波導構造，則能夠簡化制作過程，并且在把難于在基板兩面形成的高溫超導薄膜作為導體材料時特別有效。
<第3實施例>
圖3是示出本發(fā)明的高頻電路器件第3實施例的斷面圖。如圖3所示，由介質單晶體構成的基板11其中央部分形成由超導體構成的橢圓形狀的諧振器12。還有，在基板11上位于諧振器12兩側形成一對輸入輸出端子13，輸入輸出端子13的一端與諧振器12的外周部分上呈電容耦合，還有，在基板11的近傍，在與諧振器12相對的位置上配設著介質22。介質22可以是任意的形狀，獨立地保持介質22使其能夠對于諧振器12相對地位移。介質22的位移由使用了螺釘?shù)臋C械微動機構來達到。在基板11的背面，整個面上形成接地面14，從而整體實現(xiàn)具有微帶線路構造的高頻電路器件。這里，接地面14具有超導體層14a和金層14b的2層構造。
如上述那樣，若在諧振器12近傍配置介質22，則諧振器12周圍的電磁場分布變化。從而，如上述那樣，通過改變介質22和基板11的相對位置，就能夠調整諧振器的工作中心頻率等頻率特性。即，如果用該微動機構適宜地調整諧振器12和介質22的相對位置，則可以得到高性能的高頻電路器件。
另外，本實施例中，在與諧振器12相對的位置上配置著介質22，然而不是必須限定這種結構?？梢蕴娲橘|22而配置磁性體或導體，使其相對位置變化也能夠調整諧振器工作的中心頻率等頻率特性。還有，如果在介質22的與諧振器12的對向面上形成諧振器，使各個諧振器與輸入輸出端子13電耦合，能夠構成陷波濾波器和帶通濾波器。而且，在這種情況下，通過使諧振器12和介質22的相對位置移動，能夠調整各濾波器的特性。
還有，本實施例中，輸入輸出端子13的一端和諧振器12和外周部分的耦合做成為電容性耦合，然而不是必須限定該結構，也可以是電感性耦合。
<第4實施例>
圖4是示出本發(fā)明的高頻電路器件第4實施例的斷面圖。如圖4所示，由介質單晶體構成的基板11a其中央部分形成由超導體構成的橢圓形狀的諧振器12。另外，在基板11a上，位于諧振器12兩側形成一對輸入輸出端子13，輸入輸出端子13的一端與諧振器12的外周部分呈電容耦合。另一方面，在由和基板11a同一材料構成的基板11b上，其中央部分形成由超導體構成的橢圓形狀的諧振器25。而且，基板11a和基板11b其形成諧振器12的面和形成諧振器25的面相對平行地配置。還有，在基板11a、11b的背面，其整個面上形成接地面14，從而整體實現(xiàn)具有帶狀線路構造的高頻電路器件。這里，接地面14具有超導層14a和金層14b的2層構造。
平行配置的基板11a、11b做成為能夠由微動機構使其作相對地移動。該微動機構由使用了螺釘?shù)臋C械裝置實現(xiàn)，能夠進行3個軸方向的平行移動和旋轉移動。
以上的結構能夠用作為某種陷波濾波器，而通過以諧振器(橢圓)12或諧振器(橢圓)25的中心軸為旋轉軸使一方的基板11a(或11b)相對于另一方的基板11b(或11a)旋轉，分別改變2個諧振器12、25的2個模型和輸入輸出端子13的耦合位置，能夠調整諧振器工作的中心頻率等的頻率特性。即，如果由該微動機構適宜調整基板11a和基板11b的相對位置，則能夠把中心頻率最優(yōu)化。
<第5實施例>
圖5中示出和上述第4實施例一樣把2個基板相對配置的高頻電路器件的概念圖。圖5中，實線示出在一方基板上形成的諧振器圖形(這里是超導體構成的橢圓型諧振器12)和一對輸入輸出端子13，虛線示出另一方基板上形成的諧振器圖形(這里是超導體構成的橢圓型諧振器25)。各基板間設有空隙，通過高頻耦合實現(xiàn)多級的帶通濾波器。由于相對平行配置的各基板能夠相對地平行移動，因此，通過使各基板的相對位置變化，改變各基板間的高頻耦合，能夠調整多級帶通濾波器的頻率特性。
另外，本實施例中，使在各基板上形成的一個一個濾波器耦合，然而，不是必須限定該結構，也可以使多個濾波器耦合。還有，在本實施例中，把一對輸入輸出端子13形成在一方的基板上，然而也不是必須限定該結構，也可以把一對輸出輸入端子13分開形成在兩方的基板上。而且，如果組合這些結構，可以得到具有種種特性的高頻電路器件。
還有，在上述第3～第5實施例中，使用超導體作為諧振器的材料以謀求低損失化，但原理上只要是導電體即可。
還有，在上述第3～第5實施例中，作為微動機構采用使用了螺釘?shù)臋C械裝置，然而，不是必須限定該結構，采用其它裝置也沒有什么障礙。如果作為微動機構采用機械裝置，則在進行作為高頻電路器件的工作的同時，能夠進行器件特性的調整，因此，與微調諧振器圖形相比，能夠成為實用的調整。
<第6實施例>
圖6是示出本發(fā)明的高頻電路器件第6實施例的結構圖。如圖6所示，在由介質單晶體等構成的基板11上，其中央部分形成由超導體構成的橢圓形狀的諧振器12。還有，在基板11上，位于諧振器12的兩側形成一對輸入輸出端子13，輸入輸出端子13的一端與諧振器12的外周部分呈電容耦合。還有，基板11的背面整個面形成接地面14，整體實現(xiàn)具有微帶線路構造的高頻電路器件。
在諧振器(超導體)12上，在其周緣部分上形成圓環(huán)狀導電性薄膜23。
然而，磁場侵入長度、動態(tài)電感等超導體的種種特性是溫度的函數(shù)，這些特性特別在轉移溫度Tc近傍的溫度區(qū)域下對于微小的溫度變化也要產生很大的變化，在高頻應用中，這些值成為使頻率特性變化的主要原因。磁場侵入長度由于決定諧振器12周緣部分的電流分布，故需要抑制溫度變化，或減少對于溫度波動的周緣部分的電流分布變化。在這里，相對于成為問題的溫度波動程度的溫度變化，金屬等導電材料的特性變化幾乎可以忽略。從而，如果在諧振器12的周緣部分形成圓環(huán)狀的導電性薄膜23，則減少對相對于溫度波動的高頻特性的影響。還有，在處理大功率高頻信號時，大電流流過諧振器12的周緣部分，而如果像本實施例這樣在諧振器12的周緣部分形成導電性薄膜23，則由于流過諧振器(超導體)12周緣部分的電流的一部分流過導電性薄膜23，故能夠部分避免失去超導體的超導性而返回常導狀態(tài)的功率條件。若使電導性材料接觸超導體，則雖然增大高頻損失，但由于在橢圓型諧振器12的中心部分上不存在導電性材料，故其影響被抑制為最小。即，若依據本實施例的結構，則與使導電性薄膜接觸由超導體構成的諧振器的整個面而形成的器件相比，可以得到低損失的高頻電路器件。還有，即使在因某種原因超導體失去超導性而成為常導狀態(tài)的情況下，也可以通過高頻電流流過電導性薄膜23來抑制極端的特性惡化。
在本實施例中說明的高頻電路器件中，作為導電性薄膜23可以使用金屬薄膜。作為金屬材料，希望使用具有良好導電性的材料。特別地，如果使用含有從金、銀、鉑、鈀、銅及鋁中選出的至少1種金屬的材料，或者是把從金、銀、鉑、鈀，銅及鋁中選出的最少2種金屬迭層形成的材料，則可以得到良好的導電性，有利于對高頻的應用。還有，這些材料化學性能穩(wěn)定，化學反應性低，對其它材料的影響小，故使之和各種材料、特別是和超導材料接觸而形成時是有利的。
本實施例中作為諧振器12使用的超導材料由于與金屬材料相比損失極小，故實現(xiàn)了具有極高Q值的諧振器。從而，在本發(fā)明的高頻電路器件中，超導體的利用是有效的。作為該超導體，也可以使用金屬系列材料(例如，Pb、PbIn等鉛族材料、Nb、NbN、Nb3Ge等鈮族材料)，而實用上，希望使用溫度條件比較平緩的高溫氧化物超導體(例如，Ba2YCu3O7)。
還有，本實施例中，輸入輸出端子13的一端在諧振器12的外周部上的耦合取為容性耦合，然而不是必須限定這種結構，也可以是感性耦合。
還有，在上述第1～第6實施例中，作為諧振器使用橢圓形狀的導電體或超導體，然而不是必須限定為該結構。即使是任意形狀的平面電路諧振器，只要諧振模型具有無簡并的2個正交偶極子模型，則基本上就能夠實現(xiàn)同樣的作用。但是，在導電體或超導體的輪廓形狀不光滑時，高頻電流部分地過度集中，因損耗增大而Q值降低，則在處理大功率高頻信號時有可能產生問題。從而，對于橢圓形狀以外的形狀，通過用具有光滑輪廓形狀的導電體或超導體構成諧振器，能夠進一步提高有效性。
還有，在上述第1～第6實施例中，諧振器12上耦合著一對輸入輸出端子13，然而不是必須限定為該結構，與諧振器12耦合的輸入輸出端子13也可以是至少1個。
<第7實施例>
圖7中示出本實施例中制作的高頻電路器件的結構。諧振器12是橢圓型導體板。諧振器12的直徑約7mm，設定橢圓率和輸入輸出耦合的間隙使得帶寬約為2％。高頻電路器件的制作方法如下。首先，在由LaAlO3單晶體構成的基板11a、11b的兩面上形成1μm厚的高溫氧化物超導薄膜。這里使用的高溫氧化物超導薄膜是被通常稱為汞族氧化物超導體的材料，主要使用HgBa2CuOx(1201相)薄膜。該薄膜在90°K以上顯示出超導轉移。接著，在兩基板11a、11b的背面用真空蒸發(fā)法堆積1μm厚的金薄膜，形成由高溫氧化物超導薄膜和金薄膜構成的接地面14。接著，用光刻法和氬離子波束刻蝕法的方法，在一方基板11a的與形成接地面14的面相反的面上，形成由高溫氧化物超導薄膜構成的諧振器12的圖形，在另一方的基板11b的與形成接地面14的面相反的面上，同樣地形成由高溫氧化物超導薄膜構成的一對輸入輸出端子13的圖形。接著，在表面上鍍了金的銅制外殼21中，把基板11a和基板11b面對面平行配置，使形成了諧振器12的面和形成了輸入輸出端子13的面相對。由此，整體實現(xiàn)了具有帶狀線路構造的高頻電路器件。這里，外殼21和接地面14用導電膠(本實施例中使用了銀膠)26粘接，確保熱傳導性和電接地。還有，圖7中，基板11a和基板11b之間存在若干的空隙，而實際上基板11a和基板11b是重合的。
使AuFe-鎳鉻合金熱電偶接觸外殼21，測定溫差電動勢以進行溫度監(jiān)視。而且，用小型的能夠電控輸出的制冷器(未圖示)冷卻外殼21的整體，通過對該制冷器反饋對應于溫差電動勢的控制信號，進行溫度調節(jié)。
外殼21上設有微動機構27，通過調整該微動機構27，能夠使諧振器12相對于形成了輸入輸出端子13的基板面作水平方向的位移，同時，能夠使其以諧振器12的中心軸(垂直方向)為旋轉軸沿旋轉方向移動。由此，能夠把諧振器12和輸入輸出端子13調整到可以得到最佳輸入輸出耦合的位置。
圖8示出本實施例中制作的高頻電路器件的其它結構。諧振器12是橢圓導電板。諧振器12的直徑約7mm，設定橢圓率和輸入輸出耦合的間隙使得帶寬約為2％。本高頻電路器件的制作方法如下。首先，在由LaAlO3單晶體構成的基板11的兩面形成1μm厚的高溫氧化物超導薄膜。這里使用的高溫氧化物超導薄膜通常被稱為汞族氧化物超導體，主要使用HgBa2CuOx(1201相)薄膜。該薄膜在90°K以上示出超導轉移。接著，在基板11的背面，用真空蒸發(fā)法形成1μm厚的金薄膜，形成由高溫氧化物超導薄膜和金薄膜構成的接地面14。接著，用光刻法和氬離子波束刻蝕法的方法，在基板11的與形成接地面14的相反的面上，形成由高溫氧化物超導薄膜構成的諧振器12和一對輸入輸出端子13的圖形。由此，整體實現(xiàn)了具有微帶線路構造的高頻電路器件。接著，把基板11配置在表面上鍍金的銅制外殼21中，進而在和諧振器12相對位置上配置聚四氟乙烯制的圓板狀介質體22。用導電膠(本實施例中使用銀膠)26粘接外殼21和接地面14，確保導電性和電接地。
使AuFe-鎳鉻合金熱電偶接觸外殼21，測定溫差電動勢進行溫度監(jiān)視。而且，用小型的可電控輸出的制冷器冷卻外殼21的整體，通過對該制冷器反饋對應于溫差電動勢的控制信號，進行溫度調節(jié)。
在外殼21上設置微動機構27，通過調整該微動機構27，使介質體22和諧振器12的間隔發(fā)生若干變化，能夠調整諧振器12的特性。
另外，本實施例中，作為介質體22使用聚四氟乙烯制的介質體，然而不是必須限定于此，其它的介質材料也沒有問題。
產業(yè)上利用的可能性如上述，若依據本發(fā)明的高頻電路器件，則在高Q值的小型的傳輸線型高頻電路器件中，能夠修正圖形尺寸誤差等，能夠調整器件特性，同時，作為諧振器使用超導體時，由于能夠抑制由溫度變化及輸入功率引起的器件特性的波動，能夠調整器件特性，故窄帶、低損失、小型和大功率的濾波器能夠在必要的移動通信的基站和通信衛(wèi)星等中應用。
權利要求
1.一種高頻電路器件，包括一個諧振器，該諧振器由一個在基板上形成的超導體構成，并且作為諧振模型具有無簡并的正交極化的2個偶極子模型；并且還包括一個耦合到該諧振器的外周的輸入輸出端子，其中在該諧振器周緣部分上設置了導電性薄膜。
2.權利要求1記述的高頻電路器件，其特征在于導電性薄膜由含有從金、銀、鉑、鈀、銅及鋁中選出的至少1種金屬的材料、或者把從金、銀、鉑、鈀、銅及鋁中選出的至少2種金屬迭層形成的材料構成。
3.權利要求1記述的高頻電路器件，其特征在于超導體具有光滑的輪廓形狀。
4.權利要求1記述的高頻電路器件，其特征在于超導體具有橢圓形狀。
5.權利要求1記述的高頻電路器件，其特征在于該高頻電路器件的總體構造具有從微帶線路構造、三重線路構造及平面波導構造中選出的構造。
6.權利要求1記述的高頻電路器件，其特征在于所述超導體是氧化物超導體。
全文摘要
一種體積小、傳輸線型高頻電路器件。該器件因導體電阻而引起的損耗很低而且具有高的Q值。其特征可通過修正圖形尺寸誤差而調整?；?11a)具有由電導體構成的橢圓形諧振器(12)，另一塊基板(11b)具有一對輸入輸出端子(13)?；?11a)和(11b)平行放置，使裝有諧振器(12)和端子(13)的基板面彼此面對面。通過使用一種帶螺絲的機械微調機構使基板(11a)和(11b)相對移動。此外，通過一種帶螺絲的機械微調機構使基板(11a)繞諧振器(12)的中心軸(18)轉動。
文檔編號H01P7/08GK1507104SQ0215022
公開日2004年6月23日 申請日期1995年6月9日 優(yōu)先權日1994年6月17日
發(fā)明者水野 一, 水野纮一, 榎原晃, 隆, 東野秀隆, 太郎, 瀨恒謙太郎 申請人:松下電器產業(yè)株式會社