[发明专利]超导滤波器装置

说明书

技术领域

本发明一般地涉及超导滤波器装置，更加具体地是处理高频信号的补丁-图案-型的超导滤波器的馈线结构。

背景技术

在用于几个GHz或更低的移动通信系统的无线电基站的高频滤波器中，那些用于接收的滤波器包括同轴谐振器型滤波器、介电谐振器型滤波器、和超导谐振器型滤波器。这些滤波器期望尺寸小且有更高的频率敏感度。在频率敏感度方面，一种采用氧化物高温超导体(oxide high-temperaturesuperconductor)的谐振器电路的接收滤波器(receiving filter)具有的优点是，得到高的无载Q值。

在另一方面，在制成用于传输的、具有超导谐振器图案的、处理高功率的滤波器的情况下，很难将功率特性如对电源的耐受力(功率处理能力)与尺寸的减小进行兼顾，这使得将其结合成为了一个大问题。

作为在超导滤波器上减小尺寸且提高功率的尝试，该超导滤波器具有由超导材料制成的谐振器电路，已经研究了一种方法，使用TM模式减小电流密度集中度(concentration)，通过将谐振器电路的超导导体图案的形状不是定为条形，而是定为圆形或多边形路径(平面图)。另外，还研究了一种方法，通过试图控制晶粒边界或杂质度来研发并使用质量好的氧化物高温超导膜。

作为使用氧化物超导体制造无源电路的技术，已知的技术有制造高频滤波器电路，该电路具有微带型-线-型电路或共面-型电路的谐振器电路，通过在基底上形成铜氧化物高温超导体膜制成。(例如见列于下面的非专利文件1和2)。

另外，通过将圆盘超导谐振器图案、电介质(不是其上有图案形成的基底)以及传输线结构结合起来，而提出了一种减小在超导体上的电流密度的集中度的方法，其中在传输线结构中，电介质被置于平面电路的薄膜导体的顶部。(例如见列于下面的专利文件1)。

如前述，当在处理高功率传输的高频滤波器上使用氧化物超导体时，重要的是既要在功率特性上也要在尺寸减小方面获得尽可能大的进步。超导滤波器结构适合用作传输滤波器，在该超导滤波器结构中谐振器电路的超导体传导图案被定形为圆形(圆盘-型)或多边形，因为当经过的功率相同时，相比于广泛应用于接收的线性(线状)图案，该超导滤波器结构能够减小电流密度。但是，在这一型的谐振器中必须要考虑馈线(feeder)的位置。这是因为期望使图案区域尽可能小，同时在高功率下还要在谐振器图案和馈线之间保持良好的电磁耦合。

已知的带有圆盘状谐振器图案的馈线的技术包括以下结构：

(a)通过提供一个在位于基底上的馈线线路图案的端部和圆盘谐振器图案之间的空隙，而实现电容性电磁耦合。(例如见列于下面的专利文件2)。

(b)通过提供一个在馈线线路图案的端部和圆盘谐振器图案之间的空隙，而实现电容性电磁耦合，该馈线线路图案具有漏斗或字母T的形状。(例如见列于下面的专利文件3)。根据该方法，空隙相同的话，相比于专利文件2该电磁耦合较强。

(c)在基底上沿圆盘图案的圆周设置馈线线路图案，在圆盘图案和馈线线路图案之间设有一个空隙(例如见列于下面的专利文件4)。

在这些馈线结构中，控制带通滤波器的通带中的反射功率时，为了加强电磁耦合以提高经过的功率，有必要将馈线和谐振器图案之间的空隙做的尽可能窄。

上述结构(a)和(b)中，可以在馈线端部和圆盘谐振器图案之间的空隙上方设置一个电介质板来加强电磁耦合。但是其结果是，该叠层的电介质板不仅位于空隙之上，而且也位于圆盘状的谐振器图案之上。因此，电磁耦合的设计参数和圆盘谐振模式相互依赖，以使得设计参数不能被独立控制。另外，还有必要控制叠层的电介质板和其上形成有图案的基底之间的空隙。

这样，用于高频率的采用圆盘谐振器图案的传统超导滤波器存在以下问题：

很难在输入/输出馈线与圆盘谐振器图案之间建立电磁耦合；

如果馈线为了耦合而与圆盘谐振器图案太近的话，就要顾虑因污染带来的短路或放电击穿；以及很难提高馈线本身的功率处理能力。

[专利文件1]日本公开专利申请号7-147501

[专利文件2]日本公开专利申请号7-336106

[专利文件3]日本公开专利申请号8-46413

[专利文件4]日本公开专利申请号10-308611

[非专利文件1]M.Hein，微波频率的高温超导薄膜，Springer，1999