JPH08222907A - High temperature superconducting microwave 4-pole bandpass filter - Google Patents

High temperature superconducting microwave 4-pole bandpass filter

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JPH08222907A
JPH08222907A JP29842795A JP29842795A JPH08222907A JP H08222907 A JPH08222907 A JP H08222907A JP 29842795 A JP29842795 A JP 29842795A JP 29842795 A JP29842795 A JP 29842795A JP H08222907 A JPH08222907 A JP H08222907A
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JP
Japan
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bandpass filter
temperature superconducting
microwave
crystal substrate
single crystal
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JP29842795A
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Japanese (ja)
Inventor
Koyon Kyo
光▲ヨン▼ 姜
Soretsu Ri
相烈 李
Sekikichi Kan
石吉 韓
Tatsu An
達 安
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Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Original Assignee
Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロ波通信システムの部品を小型化し性
能を向上させる。 【解決手段】 単結晶基板上に高温超伝導体を使用しエ
ピタキシアル薄膜を成長させた平行結合線方式の高温超
伝導4極帯域通過フィルタに関し、上部表面及び下部表
面を有する単結晶基板、上記単結晶基板の上部表面上の
一側に、高温超伝導薄膜を使用しマイクロストリップ線
にて形成され、入力用コネクタと連結され外部よりマイ
クロ波信号を受ける入力端;上記単結晶基板の上部表面
上の他側に上記入力端と同一な高温超伝導体を使用しマ
イクロストリップ線に形成され、出力用コネクタと連結
されフィルタリング信号を外部へ出力する出力端;上記
単結晶基板の上部表面上の上記入力端及び出力端の間に
同一な高温超伝導体で上記入力端及び出力端と整合され
電気的に連結されるように形成されたフィルタパターン
を含む。
(57) 【Abstract】 PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the size of parts of a microwave communication system and improve the performance. A parallel-coupling-line-type high-temperature superconducting 4-pole bandpass filter in which an epitaxial thin film is grown on a single-crystal substrate by using a high-temperature superconductor, the single-crystal substrate having an upper surface and a lower surface, An input end formed by a microstrip line using a high temperature superconducting thin film on one side of the upper surface of the single crystal substrate and connected to an input connector to receive a microwave signal from the outside; the upper surface of the single crystal substrate An output end formed on a microstrip line using the same high temperature superconductor as the input end on the other side and connected to an output connector to output a filtering signal to the outside; on the upper surface of the single crystal substrate A filter pattern is formed between the input end and the output end of the same high temperature superconductor so as to be aligned and electrically connected to the input end and the output end.

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】本発明は高温超伝導マイクロ
波4極帯域通過フィルタに係る、特に、マイクロ波特性
が優れてマイクロ波通信システムを小型化させて性能を
向上することができる。高温超伝導エピタキシアル薄膜
と平行結合線(Paralled Coupled−l
ine)方式を採用したフィルタパターンを使用する高
温超伝導マイクロ波4極帯域通過フィルタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high temperature superconducting microwave quadrupole bandpass filter, and more particularly, it has excellent microwave characteristics and can downsize a microwave communication system to improve its performance. High temperature superconducting epitaxial thin film and parallel coupled line (Paralleled Coupled-1)
The present invention relates to a high-temperature superconducting microwave quadrupole bandpass filter using a filter pattern adopting the (ine) method.

【0002】[0002]

【従来の技術】移動通信、衛星通信及び衛星放送などの
電波を利用する分野で良質の電波サービスの要求が暴増
し、大容量の高級情報に対する欲求の多様化、高度化、
個人化の趨勢に能動的に対応するためには、マイクロ波
通信システムを構成する種々の核心部品の特性向上と大
きさ及び重さの縮小などが核心の課題に浮き上げられて
いる。
2. Description of the Related Art The demand for high-quality radio services in the field of using radio waves such as mobile communications, satellite communications and satellite broadcasting has increased dramatically, and the diversification and sophistication of the desire for large-capacity high-class information has
In order to actively respond to the trend of personalization, improvement of the characteristics of various core parts constituting the microwave communication system and reduction of size and weight have been raised to the core issues.

【0003】従って限定された電波資源を効率的に活用
するためには、非常に優れたマイクロ波特性を発揮する
材料開発だけでなく、高性能、高信頼度、小型化をなし
とげ得るマイクロ波部品開発が切実な状況である。
Therefore, in order to efficiently utilize limited radio wave resources, microwaves that can achieve high performance, high reliability, and miniaturization as well as material development that exhibits extremely excellent microwave characteristics are achieved. The development of parts is urgent.

【0004】故に、高い良好度(Q−factor)を
発揮し得る上、無損失及び無抵抗の特性を有する高温超
伝導体のマイクロ波応用は、通信部品の特性向上に非常
に有利なものと知られている。
Therefore, the microwave application of the high temperature superconductor, which can exhibit high quality factor (Q-factor) and has no loss and no resistance, is very advantageous for improving the characteristics of communication parts. Are known.

【0005】従って、マイクロ波特性が優れているMg
O、LaAlO3、サファイア(Shapphire)
などの単結晶基板に良質の高温超伝導エピタキシアル薄
膜を成長させて、成長された良質の薄膜を利用し最適に
設計されたマイクロ波素子及び回路を具現すればマイク
ロ波部品の小型化と高性能化をなしとげることと期待し
ている。
Therefore, Mg having excellent microwave characteristics
O, LaAlO 3 , Sapphire
If a high-quality high-temperature superconducting epitaxial thin film is grown on a single crystal substrate such as, and an optimally designed microwave element and circuit are realized by using the grown high-quality thin film, downsizing of microwave parts and I expect it to improve performance.

【0006】一方、マイクロ波通信システム用核心部品
の種々のマイクロ波帯域通過フィルタ(filter)
の設計及び製造で最も重要な点は、製造されたマイクロ
波素子が理論値(設計値)とほぼ一致する損失特性(S
21,S11)を発揮すべきことである。このようなフィル
タを開発するためには、製作が容易で、高周波応答特性
度が良好な平行結合線方式を採択したマイクロ波帯域通
過フィルタが有用で(高温超伝導MHIとを開発するた
めに)、性能、大きさ及び良好度などの特性のマイクロ
波帯域通過フィルタに比べて優秀であり、マイクロ波帯
域の電波高度の利用技術へも積極活用しなければならな
い。
On the other hand, various microwave band-pass filters as core parts for microwave communication systems.
The most important point in the design and manufacturing of the device is that the manufactured microwave device has a loss characteristic (S
21 , S 11 ) should be demonstrated. In order to develop such a filter, a microwave band-pass filter adopting a parallel coupling line method, which is easy to manufacture and has a good high frequency response characteristic, is useful (for developing a high temperature superconducting MHI). It is superior to the microwave band pass filter in characteristics such as performance, size and goodness, and it must be actively used in the technology for utilizing the high level of radio wave in the microwave band.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明はマイ
クロ波特性が優秀な高温超伝導エピタキシアル薄膜と平
行結合線方式を採用したフィルタパターンを基本とし
て、衛星通信及び衛星放送などマイクロ波通信システム
に使用し得るマイクロ波用高温超伝導4極帯域通過フィ
ルタを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention is based on a high temperature superconducting epitaxial thin film having excellent microwave characteristics and a filter pattern adopting a parallel coupling line system, and is based on microwave communication such as satellite communication and satellite broadcasting. It is an object of the present invention to provide a high temperature superconducting 4-pole bandpass filter for microwaves that can be used in a system.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明による平行結合線方式の高温超伝導4極帯域通
過フィルタは、上部表面及び下部表面を有する単結晶基
板;上記単結晶基板の上部表面上の一側に高温超伝導薄
膜を使用しマイクロストリップ線から形成され、入力用
コネクタと連結され外部よりマイクロ波信号を受ける入
力端;上記単結晶基板の上部表面上の他側に上記入力端
と同一な高温伝導体を使用しマイクロストリップ線に形
成され、出力用コネクタと連結されフィルタリングされ
た信号を外部へ出力する出力端;上記単結晶基板の上部
表面上の上記入力端の面に同一な高温超伝導体に上記入
力端及び出力端と整合され電気的に連結されるように形
成され、所定周波数を通過させるために長さと通過帯域
の帯域幅による幅及び間隙を有する結合線に構成され、
上記入力端から入力される信号をフィルタリングし上記
出力端で出力するフィルタパターンを含む。
In order to achieve the above object, a parallel-coupling wire type high temperature superconducting four-pole bandpass filter according to the present invention is a single crystal substrate having an upper surface and a lower surface; An input end formed of a microstrip line using a high temperature superconducting thin film on one side of the upper surface and connected to an input connector to receive a microwave signal from the outside; An output end formed on a microstrip line using the same high temperature conductor as the input end and connected to an output connector to output a filtered signal to the outside; a surface of the input end on the upper surface of the single crystal substrate. The same high temperature superconductor is formed so as to be matched and electrically connected to the input end and the output end, and has a length and a width of a pass band to pass a predetermined frequency. Configured to coupled lines with fine gap,
It includes a filter pattern for filtering a signal input from the input end and outputting the filtered signal at the output end.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照し本
発明を詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0010】図1は本発明の一実施例による平行結合線
方式の高温超伝導4極帯域通過フィルタの平面図であ
る。
FIG. 1 is a plan view of a parallel coupled wire type high temperature superconducting four-pole bandpass filter according to an embodiment of the present invention.

【0011】図1で信号伝送用入力端1は高温超伝導マ
イクロストリップ線(line;50ohm)で製作さ
れており、整合網(matching net wor
k)を介して本発明の核心である平行結合線と連結され
る。
In FIG. 1, the input end 1 for signal transmission is made of a high temperature superconducting microstrip line (50 ohm), and a matching network (matching network).
It is connected to the parallel coupling line which is the core of the present invention through k).

【0012】そして試験治具(test−jig)のハ
ウジングに付着されたK−型コネクタピンと連結される
ようになる。
Then, the test jig is connected to the K-type connector pin attached to the housing of the test jig.

【0013】フィルタパターン2は、本発明の核心であ
り、平行結合線方式にて製作したマイクロ波用cheb
yshev型帯域通過フィルタパターンである。この時
中心周波数12GHzであり帯域幅は700MHz(1
1.7GHz−12.4GHz)であり、平行結合線よ
り現われる極数は4個である。
The filter pattern 2 is the core of the present invention, and is a microwave cheb manufactured by the parallel coupling line method.
It is a yshev type band pass filter pattern. At this time, the center frequency is 12 GHz and the bandwidth is 700 MHz (1
1.7 GHz-12.4 GHz), and the number of poles appearing from the parallel coupling line is four.

【0014】更にフィルタパターン2は、マイクロスト
リップ線を基本とするので伝送線路とJ−型インバータ
(inverter)を利用したマイクロ波帯域通過フ
ィルタ設計及び解析理論により平行結合線方式の帯域通
過フィルタを設計し、マイクロ波部品設計ツール(So
ft Ware:Touchstone)を使って設計
されたパターンをシミュレーションすることにより最適
化させる。
Further, since the filter pattern 2 is basically a microstrip line, a parallel coupling line type bandpass filter is designed by a microwave bandpass filter design utilizing a transmission line and a J-type inverter and analysis theory. Microwave component design tool (So
Optimized by simulating a pattern designed using ftWare: Touchstone).

【0015】平行結合線方式とは、進行波の共振現像を
利用したものであり、並ぶ2つの伝送線は、互いにλ/
4(λは波長)だけ重なり、適当なギャップ(gap)
も有し、次いで周期的な構造をつくって共振(reso
nance)と結合(coupling)によって所望
の周波数帯域に於いてのみ特定信号(正弦波)が減殺な
く通過するようにしたものである。
The parallel coupling line system utilizes resonance development of traveling waves, and two transmission lines arranged side by side have λ /
4 (λ is the wavelength) overlap, and an appropriate gap
And then create a periodic structure to create resonance (reso
The specific signal (sinusoidal wave) is allowed to pass through only in a desired frequency band by non-reduction and coupling.

【0016】本発明は、移動通信、衛星通信及び衛星放
送を考慮した帯域通過フィルタであるので、信号を通過
させる帯域(11.7GHz−12.4GHz)の中心
周波数(f0)は12GHz、通過帯域の帯域幅(ba
nd width)は700MHzとし、リップルが殆
どなく平担度(flatness)が良好な通過帯域
(passband)を有する。
Since the present invention is a band pass filter considering mobile communication, satellite communication and satellite broadcasting, the center frequency (f 0 ) of the band (11.7 GHz-12.4 GHz) for passing signals is 12 GHz. Bandwidth of the band (ba
nd width is 700 MHz and has a pass band with almost no ripple and good flatness.

【0017】更に帯域幅両端の阻止帯域(stopba
nd)をより増加させて、帯域通過フィルタのスカート
(skirt)特性を向上させ、より急峻に(sto
p)するために極数(pole number)を増加
させ4極にした。
Furthermore, stopbands (stopba) at both ends of the bandwidth
nd) is further increased to improve the skirt characteristic of the bandpass filter, and the steeper (sto) is improved.
p), the number of poles was increased to 4 poles.

【0018】そして帯域通過フィルタ設計時には、使用
される単結晶基板4であるMgO及びLaAlO3のそ
れぞれの誘電率(εr)及び厚みと、この単結晶基板4
上に成長させるYBa2Cu37-xの高温伝導エピタキ
シアル薄膜の厚みなどを考慮して、入出力端と平行結合
線及び傾斜の平行結合線の線幅及び長さと平行結合線間
のギャップ(gap)を定めた。
When designing the bandpass filter, the dielectric constants (ε r ) and thicknesses of the single-crystal substrates 4 used, MgO and LaAlO 3 , respectively, and the single-crystal substrates 4 are used.
Considering the thickness of the high - temperature conductive epitaxial thin film of YBa 2 Cu 3 O 7-x grown on the upper and lower sides, the line width and length of the parallel coupling line and the parallel coupling line and the parallel coupling line of the inclined parallel coupling line A gap was defined.

【0019】上記において、MgO及びLaAlO3
々の誘電率(εr)は、9.6と24であり、厚みは
0.5mmと1.0mmであり、上記YBa2Cu3
7-xの高温超伝導エピタキシアル薄膜の厚みは4500
オングストロームとする。
In the above, the dielectric constants (ε r ) of MgO and LaAlO 3 are 9.6 and 24, the thickness is 0.5 mm and 1.0 mm, and the above YBa 2 Cu 3 O is
The thickness of 7-x high temperature superconducting epitaxial thin film is 4500
Angstrom.

【0020】次いで数回のシミュレ−ション(Simu
lation)を経て4極帯域通過フィルタの最適回路
パターンが得られ、かつマイクロ波伝送応答(micr
owave transmission respon
ses)特性を調べてみた。
Next, several simulations (Simu
The optimum circuit pattern of the 4-pole band pass filter is obtained through the
owave transmission response
ses) The characteristics were examined.

【0021】このような過程を経て決定した最適設計さ
れたフィルタパターンに基づいて、高温超伝導マイクロ
波4極帯域通過フィルタを製造することができる電子線
・マスク(Crがコーティングされたガラス−マスクで
ある)を製作した。
An electron beam mask (Cr-coated glass-mask) capable of manufacturing a high temperature superconducting microwave quadrupole bandpass filter based on the optimally designed filter pattern determined through the above process. Was produced).

【0022】信号伝送用出力端3は、信号伝送用入力端
1と同様に高温超伝導マイクロストリップ線(50oh
m)で製作され、整合網(matching net
work)を介して平行結合線及び傾斜された平行結合
線と連結され試験治具のハウジングに付着されたK−型
コネクタピンとを連結するようになる。
The signal transmission output end 3 is similar to the signal transmission input end 1 in the high temperature superconducting microstrip line (50 ohm).
m), matching net (matching net)
The K-type connector pin attached to the housing of the test jig is connected to the parallel connecting line and the inclined parallel connecting line via the work.

【0023】本発明にて使用されたマイクロ波帯域通過
フィルタ用基板は、MgO及びLaAlO3などの単結
合基板4である。
The microwave band pass filter substrate used in the present invention is a single bond substrate 4 such as MgO and LaAlO 3 .

【0024】特に、LaAlO3基板自体の低温マイク
ロ波特性は、MgO基板を使用する場合より劣るが、L
aAlO3基板上に製造した高温超伝導YBa2Cu3
7-xエピタキシアル薄膜の電気的特性や表面特性はMg
O基板を使用する場合よりさらに優秀なものと知られて
いる。
In particular, the low temperature microwave characteristics of the LaAlO 3 substrate itself are inferior to the case of using the MgO substrate, but L
High temperature superconducting YBa 2 Cu 3 O produced on aAlO 3 substrate
The electrical and surface properties of 7-x epitaxial thin films are Mg
It is known to be even better than the case of using an O substrate.

【0025】そして試験治具(jig)の内部の底と優
秀な電気的整合及び接触のため、蒸着する接地平面5用
Ti/Ag2重薄膜は、電子線蒸発器により均一に蒸着
することができる。また、MgO及びLaAlO3単結
晶基板4との接着も非常に良好である。そして一般的に
マイクロ波通信部品へ使用する金(Au)薄膜に比べて
マイクロ波特性も優れ、製造価格も非常に低価で接地平
面としてはもっとも適当である。
Due to excellent electrical matching and contact with the inner bottom of the test jig, the Ti / Ag double thin film for the ground plane 5 to be deposited can be uniformly deposited by an electron beam evaporator. . Also, the adhesion with the MgO and LaAlO 3 single crystal substrate 4 is very good. In addition, microwave characteristics are generally superior to those of gold (Au) thin films used for microwave communication components, the manufacturing cost is very low, and it is most suitable as a ground plane.

【0026】図2は本発明の他の実施例による傾斜され
た平行結合線方式の高温超伝導4極帯域通過フィルタの
平面図である。
FIG. 2 is a plan view of a tilted parallel coupling line type high temperature superconducting quadrupole bandpass filter according to another embodiment of the present invention.

【0027】上記の図2に図示された傾斜された平行結
合線方式の高温超伝導4極帯域通過フィルタは、図1に
図示された平行結合線方式の高温超伝導4極帯域通過フ
ィルタとほぼ同一であるが集積度を高めるために平行結
合線を傾けたのが異なる。
The tilted parallel coupling line type high temperature superconducting four-pole bandpass filter shown in FIG. 2 is substantially the same as the parallel coupling line type high temperature superconducting four-pole bandpass filter shown in FIG. They are the same, except that the parallel coupling lines are inclined to increase the degree of integration.

【0028】図3は本発明の一実施例のYBa2Cu3
7-x/LaAlO3/Ti/Ag構造の高温超伝導帯域通
過フィルタの製作工程を説明する図面で、(a)はEC
R−イオンミリング(ion milling)装備に
よるLaAlO3単結晶基板4の表面処理工程、(b)
はパルスレーザ蒸着法による高温超伝導体YBa2Cu3
7-xエピタキシアル薄膜6の製造工程、(c)はフォ
トリソグラフィ(photolithographi
c)工程を遂行するためのフォトレジスト(photo
resist)(PR:7)を塗布する工程、(d)は
フォトリソグラフィ(photolithograph
ic)工程とEDTA(エチレンジアミン四酢酸:Et
hylenediaminetetraacetic
acid)蝕刻工程による微細形像化のためのパタニン
グ工程、(e)はアセトンと蒸留水(DI−wate
r)によるフォトレジスト(photoresist)
7膜除去及び不純物洗浄工程を各々現わしている。
FIG. 3 shows YBa 2 Cu 3 O of one embodiment of the present invention.
7A to 7C are drawings for explaining a manufacturing process of a high-temperature superconducting bandpass filter having a 7-x / LaAlO 3 / Ti / Ag structure.
Surface treatment step of LaAlO 3 single crystal substrate 4 by R-ion milling equipment, (b)
Is a high temperature superconductor YBa 2 Cu 3 produced by pulsed laser deposition.
The manufacturing process of the O 7-x epitaxial thin film 6, (c) is photolithography.
c) photoresist for performing the process.
resist) (PR: 7) is applied, and (d) is photolithography.
ic) process and EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid: Et
hylenediaminetraacetic
acid) a patterning process for microfabrication by an etching process, (e) acetone and distilled water (DI-weight)
Photoresist by r)
7 film removal and impurity cleaning steps are shown.

【0029】優秀な高温超伝導マイクロ波伝送線素子を
製作するためには、良質のエピタキシアル薄膜が要求さ
れるので、本発明においては優秀性が立証されたパルス
レーザ蒸着装備を利用して単結晶基板4の上部表面に高
温超伝導エピタキシアル薄膜6を製造する。
In order to fabricate an excellent high temperature superconducting microwave transmission line device, a high quality epitaxial thin film is required. Therefore, in the present invention, a single pulse laser deposition apparatus proved to be excellent is used. A high temperature superconducting epitaxial thin film 6 is manufactured on the upper surface of the crystal substrate 4.

【0030】上記において、高温超伝導エピタキシアル
薄膜6を750℃程度の温度を有する単結晶基板4上に
XeClエクサイマーレーザー(波長:308nm)を
使用し200mTorrの酸素分圧状態の蒸着チェンバ
ー内で成長させる。
In the above, the high-temperature superconducting epitaxial thin film 6 was placed on the single crystal substrate 4 having a temperature of about 750 ° C. using a XeCl excimer laser (wavelength: 308 nm) in a vapor deposition chamber in an oxygen partial pressure state of 200 mTorr. Grow.

【0031】上記の単結晶基板4はマイクロ波特性も良
好で良質の高温超伝導YBa2Cu37-xエピタキシア
ル薄膜6の製造に優れたMgO又はLaAlO3基板を
使用した。
As the above-mentioned single crystal substrate 4, a MgO or LaAlO 3 substrate was used, which has excellent microwave characteristics and is excellent in producing a high-temperature superconducting YBa 2 Cu 3 O 7-x epitaxial thin film 6.

【0032】蒸着の後は550℃で酸素をながしながら
1時間程度の熱処理をしてエピタキシアル薄膜6を成長
させた。
After the vapor deposition, the epitaxial thin film 6 was grown by heat treatment at 550 ° C. for about 1 hour while flowing oxygen.

【0033】良質のエピタキシアル薄膜6を製造し、最
適フィルタパタンが転写されている電子線−マスクを用
意した後、フォトリソグラフィ(Photolitho
graphic)工程と蝕刻工程を通じて、信号伝送線
入力端1及び出力端3と帯域通過フィルタパターン3か
ら成っている高温超伝導マイクロ波帯域通過フィルタを
MgO又はLaAlO3単結晶基板4上に具現した。
After manufacturing a high-quality epitaxial thin film 6 and preparing an electron beam-mask on which an optimum filter pattern is transferred, photolithography (Photolitho) is performed.
A high temperature superconducting microwave band pass filter consisting of a signal transmission line input end 1 and an output end 3 and a band pass filter pattern 3 was embodied on a MgO or LaAlO 3 single crystal substrate 4 through a graphic process and an etching process.

【0034】この工程を詳細に説明すれば下記の通りで
ある。
The process will be described in detail below.

【0035】先ず高温超伝導YBa2Cu37-xエピタ
キシアル薄膜6をMgO又はLaAlO3単結晶基板4
上にレーザ蒸着法で成長させる。
First, a high-temperature superconducting YBa 2 Cu 3 O 7-x epitaxial thin film 6 was formed on a MgO or LaAlO 3 single crystal substrate 4.
Grow on top by laser deposition.

【0036】次にはマイクロ波帯域通過フィルタ設計及
び解析理論とシミュレーション(Touchstone
TM)にて求めた、最適パタン(図2の平面図)の転
写されている電子線−マスクと半導体素子製造時使用す
るフォトリソグラフィ(Photolithograp
hic)工程及び湿式蝕刻工程を応用し、4極帯域通過
フィルタパターンをYBa2Cu37-xエピタキシアル
薄膜6上に形像化(パタニング)する。
Next, a microwave band pass filter design, analysis theory and simulation (Touchstone)
TM), which has an optimal pattern (plan view of FIG. 2) on which the transferred electron beam-mask and photolithography (Photolithography) used in manufacturing a semiconductor element.
Hic) process and wet etching process are applied to pattern the 4-pole band pass filter pattern on the YBa 2 Cu 3 O 7-x epitaxial thin film 6.

【0037】即ち、実験室用小型のスピンコ−ト装置
(Spincoater)のヘッドにYBa2Cu3
7-xエピタキシアル薄膜6を成長させた単結晶基板4を
位置させて、HMDS(ヘキサメチルジシラゼン:He
xamethyldisilazen)を塗布しスピン
(Spinning)させ、エピタキシアル薄膜6の表
面をきれいにした後、フォトレジスト(Photore
sist)膜7を4000rpmの回転速度で30秒間
スピン(Spinning)させて均一に塗布する。
That is, YBa 2 Cu 3 O was applied to the head of a small laboratory spin coater (Spincoater).
The single crystal substrate 4 on which the 7-x epitaxial thin film 6 is grown is positioned, and HMDS (hexamethyldisilazene: He)
After applying xametyldilazen) and spinning (Spinning) to clean the surface of the epitaxial thin film 6, a photoresist (Photore
Sist) The film 7 is spin-coated at a rotation speed of 4000 rpm for 30 seconds to be uniformly applied.

【0038】そしてソフトベ−キング(Soft ba
king):85℃、5分間の工程を通してPR膜7を
硬化させた後、PR膜7で覆われた試料を実験室用接触
整列器(contact aligner)上において
高温超伝導エピタキシアル6とマイクを整列させた後1
00W用UV光源(Source)に5分間露光させ
る。
Then, soft baking (Soft ba)
After curing the PR film 7 through a process of 85 ° C. for 5 minutes, the sample covered with the PR film 7 was placed on a laboratory contact aligner to obtain a high temperature superconducting epitaxial film 6 and a microphone. After aligning 1
It is exposed to a UV light source (Source) for 00W for 5 minutes.

【0039】露光された試料をAZ−351現像液(d
eveloper)で10−30秒程度に処理して感光
されたPR膜7を除去した後、蒸留水で素子表面を洗浄
する。
The exposed sample was treated with AZ-351 developer (d
After removing the exposed PR film 7 by treating the surface of the element with distilled water for about 10 to 30 seconds, the surface of the element is washed with distilled water.

【0040】この場合、湿式蝕刻の時にはEDTA(酢
酸類)で蝕刻を行ない(化学蝕刻)、乾式蝕刻の時には
ECRのイオンミリング(ion milling)装
備で蝕刻を行なう(物理蝕刻)。
In this case, during wet etching, EDTA (acetic acid) is used for etching (chemical etching), and during dry etching, ECR is performed using ion milling equipment (physical etching).

【0041】上記において、ECR(Electron
Cyclotron Resonance)−イオン
ミリング(ion milling)装備は、215G
Hz/500Wマイクロ波生成用ソ−ス(Sourc
e)と四角形ホーン(horn)状のキャビティ(Ca
vity),ECR−プラズマソ−ス(plasmaS
ource),800Gauss用電磁石などで構成さ
れている。そして、生成させた酸素又はアルゴンイオン
を加速させ、エピタキシアル薄膜の表面をミリング(m
illing)することにより単結晶基板表面の平坦度
(flatness)を向上させたり、乾式蝕刻を行っ
たり、PR膜を除去したあと回路パターンの鋭利度(S
harpness)をよくさせるために使用する。
In the above, ECR (Electron
Cyclotron Resonance) -Ion milling equipment is 215G
Hz / 500W microwave generation source (Source)
e) and a rectangular horn-shaped cavity (Ca)
, ECR-plasma source (plasmaS)
source), an 800 Gauss electromagnet, and the like. Then, the generated oxygen or argon ions are accelerated to mill the surface of the epitaxial thin film (m
The flatness (flatness) of the surface of the single crystal substrate is increased by illing, dry etching is performed, or after the PR film is removed, the sharpness of the circuit pattern (S
It is used to improve the harness.

【0042】蝕刻が終るとフィルタパターン2の鋭利度
を高め、感光がされなかったPR膜7や其の他の不純物
などを除去するために蒸留水(DI−water)とア
セトンで素子を洗浄した後、ハ−ドベ−キング(har
d baking)工程を5分程度行ない、高温超伝導
帯域通過フィルタのパタニング工程を終える。
After the etching, the sharpness of the filter pattern 2 is increased, and the element is washed with distilled water (DI-water) and acetone in order to remove the PR film 7 which is not exposed to light and other impurities. After that, hard baking (har
The d baking process is performed for about 5 minutes to complete the patterning process of the high temperature superconducting bandpass filter.

【0043】次いで接地平面を製造するために、パター
ンされた高温超伝導パターン6の反対側、即ち、単結晶
基板4の裏面に、電子線蒸発器を使用し10~2Torr
程度の真空度と500℃程度の温度を有する真空チェン
バ内で、Ti/Ag2重薄膜5を蒸着する。
Next, in order to manufacture a ground plane, on the opposite side of the patterned high-temperature superconducting pattern 6, that is, on the back surface of the single crystal substrate 4, an electron beam evaporator is used to obtain 10 to 2 Torr.
The Ti / Ag double thin film 5 is deposited in a vacuum chamber having a vacuum degree of about 500 ° C. and a temperature of about 500 ° C.

【0044】Ti/Ag2重薄膜5は、MgO又はLa
AlO3単結晶基板4と接着が大体良好であり、たやす
く蒸着し得るだけでなく、高温超伝導YBa2Cu3
7-xエピタキシアル薄膜6にもほぼ影響を及ぼさない。
The Ti / Ag double thin film 5 is made of MgO or La.
Adhesion to AlO 3 single crystal substrate 4 is generally good, not only easy vapor deposition but also high temperature superconducting YBa 2 Cu 3 O
It has almost no effect on the 7-x epitaxial thin film 6.

【0045】特に、薄膜蒸着時接着剤として銀−ペース
ト(Ag−paste)を主として使用するために接地
平面蒸着時銀薄膜を使用すれば他の物質の汚染を最大に
防止し得る利点を有している。
In particular, since silver-paste is mainly used as an adhesive during thin film deposition, the use of a silver thin film during ground plane deposition has the advantage of maximally preventing the contamination of other substances. ing.

【0046】そして、銀薄膜はマイクロ波特性だけでな
く電気伝導性も非常に優秀であり、パッケージに構成す
る場合試験治具(test−jig)内部の底との優れ
た接触と整合を成すことにも有利である。
The silver thin film is excellent not only in microwave characteristics but also in electrical conductivity, and has excellent contact and matching with the bottom inside the test jig when it is packaged. It is also advantageous.

【0047】以上の工程を経ると12GHz用平行結合
線及び傾斜の平行結合線方式の高温超伝導4極帯域通過
フィルタが完成される。
After the above steps, a high-temperature superconducting 4-pole bandpass filter of 12 GHz parallel coupling line and inclined parallel coupling line type is completed.

【0048】上記において製作された12GHz用高温
伝導4極帯域通過フィルタの低温マイクロ波特性は、マ
イクロ波特性が優秀なK−型コネクター(2.9mm
φ,−40GHz、wiltron社製品)を中間成分
であるハウジングに附着させた後3−成分試験治具(t
est−jig)にて測定した。
The low-temperature microwave characteristics of the high-temperature conduction four-pole bandpass filter for 12 GHz manufactured as described above are K-type connectors (2.9 mm) having excellent microwave characteristics.
φ, -40 GHz, product of Wiltron) is attached to the housing, which is an intermediate component, and then a three-component test jig (t
est-jig).

【0049】本発明に従うマイクロ波用高温超伝導4極
帯域通過フィルタは、良質の高温超伝導薄膜を利用した
平行結合線及び傾斜の平行結合線方式の伝送線素子なの
で、製作もMMIC(Monolithic Micr
owave Integrated Circuit
s)より簡単でかつ高温超伝導体の無損失、無抵抗の特
性を利用するために優秀な性能及び信頼度をもつマイク
ロ波核心素子である。
Since the high-temperature superconducting 4-pole bandpass filter for microwaves according to the present invention is a parallel-coupling line and inclined parallel-coupling line type transmission line element utilizing a high-quality high-temperature superconducting thin film, it is manufactured by an MMIC (Monolithic Micro).
owave Integrated Circuit
s) It is a microwave core device having superior performance and reliability because it is simpler and utilizes the lossless and resistanceless characteristics of high temperature superconductors.

【0050】更に、本発明に従うマイクロ波用高温超伝
導、4極帯域通過フィルタは従来の2−極帯域通過フィ
ルタよりパターンの大きさは若干大きいが、特性が電算
模写結果と一致した。
Further, the high-temperature superconducting four-pole bandpass filter for microwaves according to the present invention has a slightly larger pattern size than the conventional two-pole bandpass filter, but the characteristics are in agreement with the computer simulation results.

【0051】特に入力信号の通過帯域(passban
d)両端の阻止帯域(stopband)が多く増加す
るだけでなくスカ−ト(skirt)特性がさらに優秀
であり、通過帯域の挿入損失は0.5dB以下で非常に
小さく、リップルも全く発生されない平坦な通過帯域
(passband)を有する優秀な4極帯域通過フィ
ルタであることを見せた。
In particular, the pass band of the input signal
d) Not only the stop band at both ends increases, but also the skirt characteristic is more excellent, the insertion loss in the pass band is 0.5 dB or less, which is very small, and the ripple is not generated at all. It has been shown to be an excellent 4-pole bandpass filter with a large passband.

【0052】一方、フィルタとして使用される高温超伝
導YBa2Cu37-xエピタキシアル薄膜は、Tc>8
0K級であり、接地平面にて使用したTi/Ag2重薄
膜(99.99%の純度)は、電子線蒸発器で500
℃、真空で蒸着した種々の金属薄膜の中でもっとも優秀
な特性を見せた。
On the other hand, the high temperature superconducting YBa 2 Cu 3 O 7-x epitaxial thin film used as a filter has Tc> 8.
The Ti / Ag double thin film (99.99% purity) used on the ground plane is 0K class, and it is 500 in the electron beam evaporator.
It showed the most excellent characteristics among various metal thin films deposited at ℃ and vacuum.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明を利用すれば電波高度利用技術と
関連したマイクロ波通信システムのサブシステム(部
品)の小型化に寄与し得るし、情報通信システムの性能
を向上し得る効果を得ることができる。
EFFECTS OF THE INVENTION By utilizing the present invention, it is possible to contribute to the miniaturization of the subsystem (component) of the microwave communication system related to the advanced radio wave utilization technology and to obtain the effect of improving the performance of the information communication system. You can

【0054】一方、高温超伝導エピタキシアル薄膜を使
用するために、軽薄短小し高性能を備えた通信部品を製
作することができ、次世代マイクロ波移動通信、衛星通
信及び衛星放送用(27GHz以下)に所要される新機
能、新構造の種々のマイクロ波素子及び回路の創出研究
にも甚大な効果を得ることができる。
On the other hand, since the high-temperature superconducting epitaxial thin film is used, it is possible to fabricate a communication component having a light, thin, short, small size and high performance, for the next-generation microwave mobile communication, satellite communication and satellite broadcasting (27 GHz or less). ), A great effect can be obtained also in the research of creation of various microwave devices and circuits having new functions and new structures.

【0055】付け加えて、急増する電波サービスの需要
に能動的に対処し得る優秀なマイクロ波通信システムの
開発も期待することができる。
In addition, it is possible to expect the development of an excellent microwave communication system capable of actively coping with the rapidly increasing demand for radio service.

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

【図1】本発明の一実施例に従う平行結合線方式の高温
超伝導4極帯域通過フィルタの平面図。
FIG. 1 is a plan view of a parallel coupled wire type high temperature superconducting four-pole bandpass filter according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施例に従う傾斜平行結合線方式
の高温超伝導4極帯域通過フィルタの平面図。
FIG. 2 is a plan view of a high-temperature superconducting quadrupole bandpass filter of the inclined parallel coupling line type according to another embodiment of the present invention.

【図3】(A)〜(E)は本発明の製造工程別の概略
図。
3 (A) to 3 (E) are schematic views for each manufacturing process of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 信号伝送用入力端 2 平行結合線方式の4極帯域通過フィルタパターン 3 信号伝送用出力端 4 単結晶基板 5 接地平面用薄膜 1 signal transmission input end 2 parallel coupling wire type 4-pole band pass filter pattern 3 signal transmission output end 4 single crystal substrate 5 ground plane thin film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安 達 大韓民国忠浦南都天眼市城停洞141−3フ ァリム1次アパート503 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor, Adachi 141-3, Falim Primary Apartment 503, 141-3 Seongdong-dong, Tianye-si, Namdu, Chungpo, South Korea

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 上部表面及び下部表面を有する単結晶基
板;上記単結晶基板の上部表面上の一側に、高温超伝導
薄膜を使用しマイクロストリップ線より形成され、入力
用コネクタと連結され外部よりマイクロ波信号を受ける
入力端;上記単結晶基板の上部表面上の他側に、上記入
力端と同一な高温超伝導体を使用しマイクロストリップ
線にて形成され、出力用コネクタと連結されフィルタリ
ングされた信号を外部へ出力する出力端;及び上記単結
晶基板の上部表面上の上記入力端及び出力端の間に同一
な高温超伝導体で上記入力端及び出力端と整合され電気
的に連結されるように形成し、所定周波数を通過させる
ために長さと通過帯域の帯域幅に従う幅及び間隔を有す
る結合線にて構成され上記入力端から入力される信号を
フィルタリングし、上記出力端にて出力するフィルタパ
ターンを含む高温超伝導マイクロ波4極帯域通過フィル
タ。
1. A single crystal substrate having an upper surface and a lower surface; a high temperature superconducting thin film is used to form a microstrip line on one side of the upper surface of the single crystal substrate and is connected to an input connector. Input terminal for receiving more microwave signal; formed on the other side of the upper surface of the single crystal substrate with the same high-temperature superconductor as the input terminal with a microstrip line, connected to an output connector and filtered An output end for outputting the generated signal to the outside; and an identical high temperature superconductor between the input end and the output end on the upper surface of the single crystal substrate, which are aligned with and electrically connected to the input end and the output end. Is formed as described above, and is configured by a coupling line having a length and a width and a spacing according to the bandwidth of the pass band to pass a predetermined frequency, and filters a signal input from the input end, A high-temperature superconducting microwave 4-pole bandpass filter including a filter pattern output at the output end.
【請求項2】 第1項において、 上記結合線路が4個であることを特徴とする高温超伝導
マイクロ波4極帯域通過フィルタ。
2. The high temperature superconducting microwave quadrupole bandpass filter according to claim 1, wherein the number of the coupled lines is four.
【請求項3】 第1項において、 上記単結晶基板の下部表面に試験治具との電気的整合及
び接触のための接地平面用薄膜をさらに含む高温超伝導
マイクロ波4極帯域通過フィルタ。
3. The high temperature superconducting microwave quadrupole bandpass filter according to claim 1, further comprising a ground plane thin film on the lower surface of the single crystal substrate for electrical matching and contact with a test jig.
【請求項4】 第3項において、 上記接地平面用薄膜がAg/Tiで形成された高温超伝
導マイクロ波4極帯域通過フィルタ。
4. The high-temperature superconducting microwave quadrupole bandpass filter according to claim 3, wherein the ground plane thin film is made of Ag / Ti.
【請求項5】 第1項において、 上記フィルタパターンは集積度を高めるために傾斜され
たパターンのマイクロストリップ線にて形成される高温
超伝導マイクロ波4極帯域通過フィルタ。
5. The high-temperature superconducting microwave quadrupole bandpass filter according to claim 1, wherein the filter pattern is formed by a microstrip line having an inclined pattern for increasing integration.
【請求項6】 第1項において、 上記高温超伝導体がY−Ba−Cu−O系、Bi−Sr
−Ca−Cu−O系、Tl−Sr−Ca−Cu−O系、
及びLa−Cu−O系で構成されたグループから選択さ
れた一種より形成されることを特徴とするマイクロ波帯
域通過フィルタ。
6. The high-temperature superconductor according to claim 1, wherein the high-temperature superconductor is Y—Ba—Cu—O system, Bi—Sr.
-Ca-Cu-O system, Tl-Sr-Ca-Cu-O system,
And a microwave bandpass filter formed of one kind selected from the group consisting of La-Cu-O system.
【請求項7】 第1項において、 上記単結晶基板がSrTiO3、MgO、LaAlO3
NdGaO3、Al23、YSZ(ZrO2)、LiNb
3、MgF、GGG(ガドリニウムガリウムガーネッ
ト:Gadolinium Gallium Garn
et)、及びMgAlO3で構成されたグループから選
択された一種より形成されることを特徴とするマイクロ
波帯域通過フィルタ。
7. The method according to claim 1, wherein the single crystal substrate is SrTiO 3 , MgO, LaAlO 3 ,
NdGaO 3 , Al 2 O 3 , YSZ (ZrO 2 ), LiNb
O 3 , MgF, GGG (Gadolinium Gallium Garn)
et), and a microwave bandpass filter formed of one kind selected from the group consisting of MgAlO 3 .
JP29842795A 1994-11-16 1995-11-16 High temperature superconducting microwave 4-pole bandpass filter Withdrawn JPH08222907A (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR94-30105 1994-11-16
KR94-30104 1994-11-16
KR1019940030104A KR960019822A (en) 1994-11-16 1994-11-16 Method for manufacturing high temperature superconducting 4-pole-bandpass filter of inclined parallel coupling line type for microwave
KR1019940030105A KR960019823A (en) 1994-11-16 1994-11-16 Method for manufacturing high temperature superconducting 4-pole-bandpass filter of microwave

Publications (1)

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JPH08222907A true JPH08222907A (en) 1996-08-30

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JP29842795A Withdrawn JPH08222907A (en) 1994-11-16 1995-11-16 High temperature superconducting microwave 4-pole bandpass filter

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JP (1) JPH08222907A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109860967A (en) * 2018-12-11 2019-06-07 合肥本源量子计算科技有限责任公司 Microstrip Bandpass Filter

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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