JPH0497602A - 周波数可変共振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、高周波測定器等で利用されるマイクロストリ
ップ型共振器に関し、さらに詳しくは共振周波数を変え
ることが可能な共振器に関する。

〈従来の技術〉 第３図（ａ＞、（ｂ）、（ｃ）は従来より使用されてい
るマイクロストリップライン型の構成を示すもので、（
ａ）は線形共振器、（ｂ）図はＵ型共振器、（Ｃ）は円
板共振器である。これらの共振器はスＩへリップライン
１０の近傍に各種の形状の共振体１１ａ、ｌｌｂ、ｌｌ
ｃを配置することにより共振周波数を得ているが１共振
波長は形状によって決まる固定共振器である。

第４図はストリップライン１０の一端に可変コンデンサ
１１を接続し、その容量を変化させることにより共振周
波数を可変としている。また、バラクタダイオードを用
いることにより８００ＭＨ７〜ＩＧＨｚ程度の周波数を
可変としたものが知られている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記従来技術においては第３図に示すも
のは共振周波数が固定されたものであり。

第４図に示すものにおいてはＱ値の高い共振周波数を得
ることが離しいという問題があった。なお。

Ｑ値の高い共振器を得るために超伝導部材を用いるとい
う報告もあるが１例えば金属系の超伝導膜の場合、１０
に以下の環境下でその共振周波数を変化させるのは難し
いという間肪があった。

本発明は上記従来技術の問題を解決するために成された
もので、高いＱの共振周波数を得るとともにＩＯＫ以下
でも周波数を変化させることが可能な共振器を提供する
ことを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 上記従来技術の問題を解決する為の本発明の構成は、基
板上に形成された超伝導グランドプレーンと、この超伝
導グランドプレーン上に形成された誘電体膜と、この誘
電体膜上に形成されたジョセフソン接合を有する超伝導
薄膜からなるリング及びこのリングの近傍に設けられた
ストリップラインと、前記リングの上方に所定の距離を
隅てて磁界発生手段を設けたことを特徴とするものであ
る。

く作用〉 リング内にジョセフソン接合の等価インダクタンスが構
成されているので、この等価インダクタンスを外部磁界
により変化させれば共振周波数が変化する。そしてコイ
ルによる磁界は温度に依存しない。

〈実施例〉 以下１図面に従い本発明を説明する。第１図は本発明の
一実施例を示すもので、（ａ）は平面図。

（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ断面図である。これらの図に
おいて、１は例えばＭｇＯやＬａＡｌ２Ｏ３等の誘電率
の低い基板であり、２は超伝導部材からなるグランドプ
レーン（（Ｇ−Ｐ）、３はＧ・Ｐ上に形成されたＳ　ｉ
　Ｏ２やＡｌ２Ｏ３等からなる誘電体膜である。４は超
伝導部材からなる入出力用のストリップライン、５は超
伝導部材からなるリングであり、このリングの途中には
ジョセフソン接合６が形成されている。７はリングの上
方に所定の距離を隔てて配置された磁界発生手段（コイ
ル）である。

上記構成において、リング５の半径なａとしジョセフソ
ン接合６がない場合のインダクタンスをＬＯ、リングの
静電容量をＣ，ストリップライン４での電磁波の位相速
度をＶｐとすると、この場合の共振周波数ｆ０とｖｐの
関係は次式により表わすことができる。

ｆ　ｏ　　＝　Ｖ　Ｄ／λ＝　　（Ｖｌ）／　（２ｚａ
）Ｉ　　・　ｎ・・−■λ；共振周波数の波長 （ｎ＝１．２．３．・・・） Ｖｐ＝１／Ｆ「て　　　　　　　・・・■。

次にリングにジョセフソン接合を設け、ジョセフソン接
合の臨界電流をＩＣ，接合部を流れる電流及び電圧をそ
れぞれＩ、Ｖとすると、ジョセフソン効果より。

Ｉ＝Ｉｃｓｉｎθ　　　　　　　　　　　・・・■Ｖ＝
（気／２ｅ　）ｉθ／８ｔ）　　・・・■θ；ジョセフ
ソン接合のオーダーパラメータの位相差 上；ｈ／２π（ｈはブランク定数） ｅ：電子電荷 と表わすことができる。

■式を時間微分すると ８Ｉ／８ｔ＝Ｉｃｃｏｓθ（Ｂθ／８ｔ）−・・■とな
るから■、■式より Ｖ＝　（’Ｒ／２ｅ　）　　（Ｉ／ｃ　ｃｏｓ　ｏ＞　
　　　　−＠（ｅＩ／ａｔ） ＝ＬＪ　　（θ　Ｉ／ａｔ）　　　　　　　　　　　　
　・・・■ＬＪ　ｚ　（’ｈ／２ｅ　）（１／Ｉｃ　ｃ
ｏｓ　θ）となる、従ってジョセフソン接合はＬＪなる
インダクタンスを等測的に担うことになる。

次にジョセフソン接合を含む超伝導リングは一般にｒｆ
−３ＱＵＩＤと呼ばれているが、このリング内の磁束の
量子化条件よりリング内の磁束をΦ１　とすると。

θ＝２π（Φｉ／Φｏ＋１）　　　　　　　　・・・■
１＝０．１．２・・・ Φｏ＝ｈ／２ｅ；磁束量子 で表わすことができる。

Φｉと外部磁束Φχの関係は Φχ＝＋ＬＩＣ５ｉｎ（２ｒΦ１／Φ、＞・・・■Ｌ；
リングのインダクタンス で与えられ、α＝２πＬＩＣ／Φ０をパラメータにΦχ
とΦ１の関係を示すと第２図の様になる。

図においてαく１ではΦｉはΦχに対して１価。

α〉１では多価となる。従ってαく１となる様にリング
のインダクタンスし、臨界電流ＩＣを選べばθはΦχに
対して一義的に決まり、この結果０式よりΦχによりＬ
Ｊを一義的に変化させることができる。

いま、共振器のインダクタンスをＬ　ｔとするとこのイ
ンダクタンスは Ｌ↑　（Φχ）＝Ｌ０士ＬＪ　　（Φχ）と表わすこと
ができる。

従って■、■−式においてΦＸによりＶＥ）を変化させ
ることによりｆｏを変化させることが可能となる。

〈発明の効果〉 以上実施例とともに具体的に説明した様に本発明によれ
ば、外部磁界により変化するジョセフソン接合の等価イ
ンダクタンスをリング型共振器内に構成したため、リン
グのインダクタンスを磁界により変化させることにより
周波数可変共振器を実現することができ、かつ、リング
を超伝導部材としたため損失が非常に小さいので本質的
にＱ値の高いものとなる６

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す平面図（ａ＞及び（ａ
）図のＡ−Ａ断面図〈ｂ）、第２図は磁束量子Φ。、リ
ング内の磁束Φ１及び外部磁束Φχの関係を示す図、第
３図９第４図は従来装置の構成図である。 １・・・基板、２・・・超伝導グランドブレーン、３・
・・誘電体膜、４・・・ストリップライン、５・・・リ
ング６・・・ジョセフソン接合、７・・・磁界発生手段
（コイル）。 代理人　弁理士　小　沢　信　功。 Ｎ　Ｎ　勺　マ ー　℃　Ｎ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　基板上に形成された超伝導グランドプレーンと，この
   超伝導グランドプレーン上に形成された誘電体膜と，こ
   の誘電体膜上に形成されたジョセフソン接合を有する超
   伝導薄膜からなるリング及びこのリングの近傍に設けら
   れたストリップラインと，前記リングの上方に所定の距
   離を隔てて磁界発生手段を設けたことを特徴とする周波
   数可変共振器。