JPH09512150A - 高パワー高温超伝導フィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 発明は、高パワー処理能力を有する積み重ねＨＴＳ二重モード共振器に変換インピーダンス接合を用いて並列に連結された多重のＨＴＳ低インピーダンスフィルターを具備する高パワー処理ＨＴＳフィルターに向けられる。

Description

【発明の詳細な説明】 高パワー高温超伝導フィルター 発明の分野 この発明は、高パワーを取り扱うために設計された高温超伝導体から作られた フィルターと、これらのフィルターを組合せた構造に関する。 発明の背景 フィルターは、テレコミュニケーション、計器、レーダー及び電子軍事システ ムの如く、商用及び軍用マイクロ波システムにおいて広範な応用を有する重要な マイクロ波構成要素である。高性能帯域フィルターは、鋭い縁を有する狭帯域幅 、オフバンドにおける高拒絶、通過帯域における低挿入損失、高パワー処理能力 のすべてを小型軽量パッケージにおいて必要とする。銅、銀、金、アルミニウム 等の通常の導体から作られた従来のフィルターは、非許容高帯域内挿入損失を生 じ、高性能に対するすべての必要条件を満たすことができない限定伝導率を有す る。 液体窒素温度（７７Ｋ）よりも高い遷移温度Ｔ_cを有する高温超伝導体（ＨＴ Ｓ）の発見は、小型パッケージにおいて桁違いに良い性能を有するＨＲＳフィル ターを生産する機会を提供した。マイクロ波周波数範囲において、ＨＴＳ薄膜材 料のＱ値は、同一条件下で銅よりも１０〜１，０００倍高く、多極帯域フィルタ ーの通過帯域において極めて低い挿入損失に直接に変換される。多数のＨＴＳフ ィルターは、先例のない高性能を報告された。しかし、ＨＴＳフィルターの成功 に拘わらず、公知のＨＴＳフィルターのパワー処理能力は、所望よりもずっと小 さい。一般金属とは違い、ＨＴＳ材料は、比較的低いパワーレベルにおいて非線 形 挙動を示す。これは、高パワーを取り扱う能力を減少させ、このため、ＨＴＳフ ィルターの適用を限定した。 公知の構成により、ＨＴＳフィルターは、３つの項類に分類される。即ち、１ 次元、２次元、及び３次元である。従来の１次元フィルターは、一連の結合半波 長伝送線路共振器から作られる。共振器におけるｒｆ電流分布は、中心において 最大電流密度を有するその長さに沿った定在波の形式である。線幅方向に沿って 、電流はまた、２つのエッジにおいて最大電流密度を有する不均一分布をもつ。 臨界電流密度Ｊ_cは、ＨＴＳ材料が伝導率の大きな低下なしに流すことができる 最大電流密度として規定される。ＨＴＳフィルターにおいてパワーが増大する時 、電流密度は、ＨＴＳフィルターの最大パワー処理能力を決定する最大電流密度 がＪ_cを超えるまで、相応して増大する。 例として、Ｃ，Ｗａｌｋｅｒ ｅｔ ａｌ．，ＩＥＥＥ−Ｔｒａｎｓ ＭＴＴ ．，Ｖｏｌ．３９，１４６２−１４６７（１９９１）は、５ＧＨｚ ＨＴＳ半波 長共振器を記載した。この共振器は、ＨＴＳマイクロストリップ線路の区分を有 する。この特定の場合において、それは、２０ミル厚ＬａＡｌＯ₃基板において 堆積された５００μｍ幅のＴｌ₂Ｂａ₂ＣａＣｕ₂Ｏ₈マイクロストリップ線路であ る。動作温度（７７Ｋ）において、共振器は、１ｍＷよりも低い入カパワーにお いて７，０００〜８，０００の負荷Ｑ値を有し、それは、１ｍＷにまで降下し始 める。３２ｍＷの入カパワーにおいて、負荷Ｑ値は、６，０００まで低下した。 この共振器が、６，０００の最小負荷Ｑ値を必要とするＨＴＳフィルターの一部 であるならば、それは、大きな性能低下なしには、３２ｍＷよりも大きな入力パ ワーを取り扱えない。さらに、２０ミルＬａＡｌＯ₃ 基板における５００μｍ幅ＨＴＳ線は、５０オーム線ではない。２０ミルＬａＡ ｌＯ₃基板における５０オームマイクロストリップ線路は、わずかに１６５ｍＷ の幅を有し、５００ｐｍ線よりもずっと低いパワーしか取り扱わない。こうして 、この共振器のパワー処理能力は、ミリワットの範囲にあり、狭線幅によって限 定される。多くの応用に対して、高パワー処理能力を有するＨＴＳフィルターを 備えることが望ましい。 ２次元ＨＴＳフィルターの構築ブロックは、２次元平面形式であり、この場合 、両方向に沿った次元は、波長に匹敵される。２次元フィルターの最も一般の使 用形式は、Ａ．Ｃｕｒｔｉｓ ｅｔ ａｌ．１９９１ＩＥＥＥ ＭＴＴ−Ｓ Ｉ ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｄｉｇ ｅｓｔ，Ｖｏｌ．２，ｐｐ．４４３−４４６によって記載された如く、「二重モ ード」カットコーナ方形形式である。第６ａ図は、８極（極は共振を表現する） 二重モードＨＴＳフィルターの模式レイアウトを示す。そのようなフィルターの 構築ブロックは、基板において堆積されたＨＴＳカットコーナ方形パターンであ る。各カットコーナ方形は、２つのモードを表現し、このため、第６ａ図におけ る４カットコーナ方形は、４ではなく、８極を表現する。２次元ＨＴＳフィルタ ーは、ｒｆ電流が大面積に分布されるために、１次元ＨＴＳフィルターよりも大 きなパワーを取り扱う。しかし、第６ａ図と第６ｂ図において示されたものの如 く、公知の２次元ＨＴＳフィルターの平面レイアウトは、ずっと大きな基板面積 を占有する問題を有し、フィルター回路を収納するために非常に大きなパッケー ジを必要とする。この問題は、極の数が増大し、動作周波数が減少するにつれて 厳しくなる。例えば、０．５ＧＨｚにおいて動作するフィルターに対して、必要 なＨ ＴＳ方形のサイズは、誘電率ε_r＝２４を有するＬａＡｌＯ₃基板において約７ｃ ｍ×７ｃｍである。第６ａ図において示された如く二重モード８極フィルターの 全面積は、少なくとも２０ｃｍ×２０ｃｍであり、許容できないほど大きい。さ らに、そのような大きな基板は、大形の密閉箱を必要とし、厳しい極低温問題を 創成する。 第６ａ図を参照すると、そのようなフィルターの基本構築ブロックは、背面側 においてＨＴＳ接地面５５を備えた基板５４上に堆積されたカットコーナ方形Ｈ ＴＳ共振器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ又は５１ｄである。ＨＴＳ方形は、第７ａ〜 ７ｃ図において示された如く、２つの共振モードをサポートする。第７ａ〜７ｃ 図を参照すると、ＴＥ₁₀モードでは、ｘ方向に沿って電流が流れ、そしてＴＥ₀₁ モードでは、ｙ方向に沿って電流が流れる。第７ｃ図において、ＴＥ₁₀モードと ＴＥ₀₁モードは、共存し、カットコーナによって相互に結合される。結合は、カ ットコーナのサイズを変化させることにより調整される。このため、第６ａ図に おける各カットコーナ方形は、２つのモードを表現し、そしてフィルターは、８ つの極を有する。方形間結合は、ＨＴＳ線区分５３ａ、５３ｂと５３ｃ、及びカ ットコーナ方形５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄとＨＴＳ線区分５３ａ、５３ｂ 、５３ｃの間の間隙によって設けられる。入力及び出力結合は、ＨＴＳ線区分５ ２ａ、５２ｂ、５２ａと５１ａの間の間隙、及び５２ｂと５１ｄの間の間隙によ って設けられる。この２次元ＨＴＳフィルターは、１次元ＨＴＳフィルターより も大きなパワーを取り扱う。しかし、各方形の辺は半波長にほぼ等しいために、 特に、極数が大きく、周波数が低い時、２次元ＨＴＳフィルターが大きな基板面 積を必要とすることにおいて、問題が残る。２次元ＨＴＳフィルターは、 低ワットにおいて適度なパワー処理能力を有する。 １次元ＨＴＳフィルターに対して、本発明は、広い線幅を有する低特性インピ ーダンスにおいて作成し、パワー処理能力をかなり増大させるように組合せるた めのユニークな方法を提供する。 ２次元ＨＴＳフィルターに対して、本発明は、基板サイズを大きく縮小し、そ のパッケージをより小型にする構造を提供する。この構造は、低周波数、多極高 パワーＨＴＳフィルターに対して特に適切である。 図面の簡単な説明 第１ａ図、第１ｂ図、第２ａ図、第２ｂ図、第３ａ図と第３ｂ図は、第１ａ図 と第１ｂ図に示されたマイクロストリップ線路バージョン、第２ａ図と第２ｂ図 に示されたストリップ線路バージョン、及び第３ａ図と第３ｂ図に示された共面 線路バージョンを含む、ＨＴＳフィルターを組合せるためのＨＴＳ変換インピー ダンス接合のこの発明による構造の概略図である。 第４ａ図と第４ｂ図は、高パワーを取り扱うために、２つの変換インピーダン ス接合によって組み合わされたこの発明によるマイクロストリップ線路構成にお ける並列低インピーダンスＨＴＳフィルター対の概略図である。 第５ａ図と第５ｂ図は、組み合わされた並列低インピーダンスＨＴＳフィルタ ーの概略図であり、即ち、第５ａ図は、単一対構成であり、そして第５ｂ図は、 多対構成である。 第６ａ図と第６ｂ図は、平面ＨＴＳ８極二重モード帯域フィルターのレイアウ トの概略図である。 第７ａ〜７ｃ図は、方形回路パターンを有するＨＴＳ平面共振器にお けるｒｆ（高周波）電流分布を示し、第７ａ図は、ＴＥ₁₀モードであり、第７ｂ 図は、ＴＥ₀₁モードであり、第７ｃ図は、カットコーナによって相互に結合され たＴＥ₁₀モードとＴＥ₀₁モードの共存である。 第８図は、積み重ね構成の８極二重モードＨＴＳ帯域フィルターとその種々の 個別部品のこの発明による構造を概略的に表現する。 第９ａ〜９ｆ図は、第８図の積み重ね構成の８極二重モードＨＴＳ帯域フィル ターの個別部品を描く、第９ａ図は、非パターンＨＴＳ接地面であり、第９ｂ図 は、ＴＥ₁₀モードＨＴＳカットコーナ二重モード方形共振器への結合を有する入 力／出力区分のレイアウトであり、第９ｃ図は、ＴＥ₀₁モードＨＴＳカットコー ナ二重モード方形共振器への結合を有する入力／出力区分のレイアウトであり、 第９ｄ図は、両側面においてＴＥ₀₁モードに対する結合スロットを備えたＨＴＳ 接地面のレイアウトであり、第９ｅ図は、両側面においてＴＥ₁₀モードに対する 結合スロットを備えたＨＴＳ接地面のレイアウトであり、そして第９ｆ図は、カ ットコーナを備えたＨＴＳ二重モード方形共振器のレイアウトである。 第１０ａ〜１０ｃ図は、この発明による構造と、二重モードフィルターに対す るＥフィールド結合の機構の概略図であり、第１０ａ図は、ＴＥ₀₁モードに対す るＥフィールド結合のための矩形開口を備えたＨＴＳ接地面であり、第１０ｂ図 は、ＴＥ₁₀モードに対するＥフィールド結合のための矩形開口を備えたＨＴＳ接 地面であり、そして第１０ｃ図は、結合機構を示すＥフィールド結合とＥフィー ルド分布を有するＨＴＳ二重モード４極帯域フィルターの断面図である。 第１１ａ図と第１１ｂ図は、共振器の共振周波数の微同調用の同調棒と、分離 接地面を連結するための接地機構とを備えた、この発明による 組み立てられた４極ＨＴＳ二重モード帯域フィルターの断面図である。 第１２ａ〜１２ｇ図は、この発明による丸形構成を有する積み重ねＨＴＳ二重 モードフィルターの部分である。第１２ａ図は、積み重ね丸形ＨＴＳ二重モード フィルターにおいて使用されるＨＴＳ接地面を示す。 第１２ｂ図と第１２ｃ図は、本発明のフィルターの共振器構成部品において使 用される代替的な回路パターンを示す。第１２ｂ図は、２つの異なるモード、Ｔ Ｅ₀₁とＴＥ₁₀、を結合するための矩形ノッチ結合機構を有する丸形パターンを示 す。第１２ｃ図は、２つの異なるモード、ＴＥ₀₁とＴＥ₁₀、を結合するための矩 形スタブ結合機構を有する丸形パターンを示す。 第１２ｄ図は、両側面においてＴＥ₀₁モードに対する結合スロットを備えた、 丸形ＨＴＳ接地面のレイアウトを示す。 第１２ｅ図は、両側面においてＴＥ₁₀モードを結合するための結合スロットを 備えた、丸形ＨＴＳ接地面のレイアウトを示す。 第１２ｆ図は、両側面においてＴＥ₀₁モードを結合するための楕円開口Ｅフィ ールド結合機構を備えた、代替的な丸形ＨＴＳ接地面を示す。 第１２ｇ図は、両側面においてＴＥ₁₀モードを結合するための楕円開口Ｅフィ ールド結合機構を備えた、代替的な丸形ＨＴＳ接地面を示す。 発明の要約 本発明は、 （ａ）変換インピーダンス接合を用いて、パワー処理能力を増大させるために、 ＨＴＳ低インピーダンスフィルターを並列に組合せるための新構造と、 （ｂ）高パワー処理能力を有する非常に小型のフィルターを形成するた めの積み重ねＨＴＳ二重モード共振器のための新構造とを含む、パワー処理能力 を増大させた多様なＨＴＳフィルターを具備する。 特に、本発明は、１）高温超伝導体接地面とパターン化高温超伝導体回路を有 する一つ又は二つの基板を各々具備する少なくとも２つのフィルターと、２）出 力組合せ変換インピーダンス接合に対称的に配置された分枝において該フィルタ ーを連結する入力分割変換インピーダンス接合と、３）高温超伝導体回路とイン ピーダンス整合された入力及び出力線路とを具備する、フィルターを並列に組合 せための構造を具備する。 本発明は、ａ）共通ポートと、ｂ）回路を並列に組合せる又は分割する該共通 ポートに連結された２つの分枝ポートと、ｃ）共通ポートにおける整合インピー ダンス変換器とを具備する変換インピーダンス接合をさらに有する。 本発明は、ａ）交互の積み重ね接地面及び二重モード共振器と、ｂ）該共振器 の２つに連結された高温超伝導伝送線路と、ｃ）各内部接地面に隣接して各共振 器における結合機構に関して４５°に方向付けられた各内部接地面におけるモー ド選択結合機構を有する結合手段と、ｄ）隣接する接地面の間の同調棒と、ｅ） 該接地面に連結された接地リンクとを具備する二重モードフィルターをさらに有 する。 特に、二重モードフィルターにおける接地面と共振器は、各々、高温超伝導膜 を堆積した基板を具備し、ａ）２つの端部接地面と、ｂ）各端部接地面に隣接し 、該高温超伝導伝送線路に結合された２つの共振器と、ｃ）結合機構を各々有す る交互の付加内部接地面及び共振器とを具備する積み重ね形式において配置され る。 結合手段は、 （ａ）４５°で方向付けられた開口を有する各内部接地面におけるモード選択結 合機構と、 （ｂ）該共振器のパターン化高温超伝導膜の周辺部において不連続性を有する各 内部接地面に隣接した各共振器における結合機構とを具備する。 各接地面における結合機構は、２つの同様の共振モードの間の結合を設けるが 、各共振器における結合機構は、２つの異なる共振モードの間の結合を設ける。 結合機構の必要な方向付けは、モード選択機能を設け、フィルター内の特定位置 における特定の所望共振モードへの結合を可能にする。 発明の詳細な説明 １次元フィルターのパワー処理を増大させる一つの方法は、個別のものよりも 、整数Ｎ倍大きなパワー処理能力を有するＮ個の同一ＨＴＳフィルターを並列に 組合せるものである。パワー処理能力を増大させる第２の方法は、パワーが電流 の平方に比例するために、より多くの電流とずっと大きなパワーを流すことがで きるフィルターにおけるＨＴＳ線路の線幅を増大させることである。これらの２ つの方法の組合せを使用すること、即ち、広い線幅を有するＮ個の同一フィルタ ーを並列に組合せることは、ずっと良い。しかし、これらの２つの方法は相反す る必要条件を有するために、単純な組合せは、作用しない。一方で、入力と出力 は、並列組合せにおけるフィルターに対して、Ｎ×５０オーム特性インピーダン スに変換される５０オーム整合を必要とする。他方、フィルターにおける線幅の 増大は、低特性インピーダンスに変換される。 本発明は、第１ａ図、第１ｂ図、第２ａ図、第２ｂ図、第３ａ図と第３ｂ図に 示された如く、変換インピーダンス接合を提供し、第４ａ図と 第４ｂ図に示された如く、広幅線フィルターを並列に組合せ、問題を解決し、こ れにより、１次元ＨＴＳフィルターのパワー処理能力をかなり増大させる（従来 の単一５０オームフィルターに比較して、１０〜２５倍）。 パワー処理能力をさらに増大させる別の方法は、２次元ＨＴＳフィルターを使 用するものである。この発明は、第８図、第９ａ〜９ｆ図、第１０ａ〜１０ｃ図 と第１１ａ〜１１ｂ図において示された如く、個別二重モード共振器を積み重ね ることにより、２次元二重モードＨＴＳフィルターに対して小型構造を提供する 。 本発明は、３つの基本要素を具備する。第１は、変換インピーダンス接合を使 用することにより形成された、広線幅を有する複数の１次元低インピーダンスＨ ＴＳフィルターの組合せである。第２は、１次元フィルターを並列に組合せるた めに使用される変換インピーダンス接合である。第３は、結合手段、同調機構と 接地連結部を備えた複数のＨＴＳ被覆基板を積み重ねることにより形成された２ 次元ＨＴＳ二重モードフィルターである。 変換インピーダンス接合 第１（ａ）〜３（ｂ）図は、この発明の構造によるＨＴＳフィルターを組合せ るために使用された、本発明の変換インピーダンス接合の３つのバージョンを示 す。変換インピーダンス接合は、ａ）共通又は総和ポートと、ｂ）回路を並列に 組合せる又は分割する、該共通ポートに連結された２つの分枝ポートと、ｃ）共 通ポートにおける整合インピーダンス変換器とを具備する。変換インピーダンス 接合は、２つの目的に役立つ。一方は、マイクロ波信号に対する１対２スプリッ ター又は２対１コ ンバイナであり、他方は、総和ポート又は共通ポートにおける特性インピーダン スＺ_cを、２つの分枝ポートにおける特性インピーダンスＺ_c／２に変換し、又は その逆に変換するインピーダンスコンバータとしてである。 第１ａ図と第１ｂ図は、マイクロストリップ線路バージョンを示す。 それは、基板４、４の背面側におけるＨＴＳ接地面５、及び４の前面側における パターン化ＨＴＳ回路を具備する。第１ａ図は、ＨＴＳ回路の頂面図を示す。特 性インピーダンスＺ_cを有するＨＴＳマイクロストリップ線路１は、総和ポート として役立つ。Ｚ_c／２の特性インピーダンスを有する２つの分枝ＨＴＳマイク ロストリップ線路２は、分枝ポートとして役立つ。特性インピーダンスＺ_c／２ とλ／４の長さを有するＨＴＳマイクロストリップ線路３は、λ／４インピーダ ンスコンバータとして役立ち、ここで、λは、組み合わされるフィルターの中心 周波数における案内波長を表現する。 特性インピーダンスＺ₃を有するλ／４インピーダンスコンバータは、 Ｚ₃＝（Ｚ₁Ｚ₂）^1/2 （１） である時、それぞれ、その入力と出力において２つのインピーダンスＺ₁とＺ₂に 整合する。この場合、並列分割のために、Ｚ₁＝Ｚ_c、Ｚ₃＝Ｚ_c／２、Ｚ₂＝Ｚ_c／ ４であり、そのため、（１）が満たされる。接合における曲線コーナは、接合に よって導入された不連続性を補償し、整合を最適化する。本質において、インピ ーダンス変換接合は、総和線と並列に２つの低インピーダンス分枝線を組合せる 方法を提供し、２つの低インピーダンスフィルターを並列に組合せるための必要 条件を満たす総和ポートにおいてインピーダンス整合を維持する。 第２ａ図と第２ｂ図は、ストリップ線路バージョンを示す。それは、基板１４ 、上層板１６、１４と１６の背面側における２つのＨＴＳ接地面１５、及び基板 １４と上層板１６の間のパターン化ＨＴＳ回路１７を具備する。第２ａ図は、回 路１７の頂面図を示す。特性インピーダンスＺ_cを有するＨＴＳストリップ線路 １１は、総和ポートとして役立つ。Ｚ_c／２の特性インピーダンスを有する２つ の分枝ＨＴＳストリップ線路１２は、分枝ポートとして役立つ。特性インピーダ ンスＺ_c／２、λ／４の長さを有するＨＴＳストリップ線路１３は、λ／４イン ピーダンスコンバータとして役立つ。マイクロストリップ線路バージョンに対す る上記の同一原理により、この配置は、ストリップ線路構成におけるマイクロス トリップ線路バージョンとして同一目的に役立つ。 第３ａ図と第３ｂ図は、変換インピーダンス接合の共面線路バージョンを示す 。それは、基板３４、及び３４の前面側におけるパターン化ＨＴＳ回路３７を具 備する。第３ａ図は、回路３７の頂面図を示す。特性インピーダンスＺ_cを有す るＨＴＳ中心線は、総和ポートとして役立つ。Ｚ_c／２の特性インピーダンスを 有する２つの分枝ＨＴＳ中心線３２は、分枝ポートとして役立つ。特性インピー ダンスＺ_c／２とλ／４の長さを有するＨＴＳ中心線３３は、λ／４インピーダ ンスコンバータとして役立つ。接地面３５は、第３ａ図に示された如く、中心線 と基板３４の同一側にあり、３つの断片に分割される。２つの空気ブリッジ３６ は、接合によって発生された非所望の奇数モードを抑制するために、３つの接地 面をリンクするために使用される。マイクロストリップ線路に対する上記の同一 原理により、この配置は、共面線路構成におけるマイクロストリップ線路バージ ョンと同じ目的に役立つ。 並列組合せ１次元低インピーダンスＨＴＳフィルター 本発明は、さらに、１）高温超伝導体接地面とパターン化高温超伝導体回路を 有する一つ又は二つの基板を各々具備する少なくとも２つのフィルターと、２） 出力組合せ変換インピーダンス接合に対称的に配置された分枝において該フィル ターを連結する入力分割変換インピーダンス接合と、３）高温超伝導体回路とイ ンピーダンス整合された入力及び出力線路とを具備する、フィルターを並列に組 合せるための構造を有する。接地面とパターン化回路は、基板の同一側にあるか 、又は基板の対向側にあり、あるいは２つの基板が存在する時、それらは、一方 が同一側にあり、他方が反対側にある。２つ以上が存在する時、基板の組成は変 化するが、好ましくは、各フィルターにおける多重基板の組成は同一である。同 様に、高温超伝導体組成は変化するが、好ましくは、特定フィルターに対して同 一である。 第４ａ図と第４ｂ図は、マイクロストリップ線路形式における入力と出力にお いて２つの変換インピーダンス接合７ａと７ｂによって組み合わされた、２つの ＨＴＳ低インピーダンスフィルター６と６ａの例を示す。それは、背面側におい てＨＴＳ接地面５と、前面側においてパターン化ＨＴＳ回路８を備えた基板４を 具備する。２つの同一の３極ＨＴＳフィルター６と６ａは、それぞれ、入力と出 力における２つの変換インピーダンス接合７ａ７ｂによって組み合わされる。こ の特定の場合に、入力及び出力線路１は、特定インピーダンスＺ_c＝５０オーム を有する。他方の線２と３は、Ｚ_c／２＝２５オームの特性インピーダンスを有 する。前述の原理により、この回路は、入力と出力の両方においてインピーダン ス整合される。 ２０ミルＬａＡｌＯ₃基板における従来の５０オームＨＴＳマイクロストリッ プ線路に対して、線幅は、わずかに１６５μｍであり、そのような線から作られ たフィルターのパワー処理能力を限定する。他方において、２５オームＨＴＳマ イクロストリップ線路は、５０オーム線よりも５倍広い、同一基板において８３ ０μｍの線幅を有する。電流分布が、線幅で変換しないならば、８３０μｍ幅２ ５オーム線は、同一電流密度の１６５μｍ幅５０オーム線の５倍大きな電流を流 すことができる。移動波の場合に、特性インピーダンスＺ_cを有する伝送線路に よって流されたパワーＰは、 Ｐ＝Ｉ²Ｚ_c （２） として表され、ここで、Ｉは、線に流された全電流である。このため、２５オー ムＨＴＳ線は、５０オームＨＴＳ線よりも１２．５倍高いパワー処理を有する。 正規の５０オームＨＴＳフィルターと比較して、第４ａ図において示された回路 において２つの２５オームフィルター６と６ａがあるために、このＨＴＳ回路は 、かなりの改良である２５倍高いパワー処理能力を有する。しかし、電流は、Ｈ ＴＳ線のエッジに集中する傾向があるために、電流容量の増大は、線幅の増大に 比例しない。この因子は、５０オームフィルターと比較して、２５オームＨＴＳ フィルターのパワー処理能力の利点を低下させる、即ち、パワー処理能力の改良 は、２５倍ほど高くはない。幸運にも、ＨＴＳ線におけるパワー試験は、「エッ ジに集中した電流」効果が、高パワーレベルにおいて緩和されることを指示した 。このため、正規の５０オームＨＴＳフィルターと比較して、第４ａ図に示され たＨＴＳフィルター回路は、約１０〜約２５倍の範囲のパワー処理能力のかなり の改良を有する。 第４ａ図に示された回路における２つの分枝は、好ましくは同一である。即ち 、回路の上半分と下半分は、好ましくは、中心線に関して鏡像対称にある。対称 の偏向は、これらの２つの分枝の間の振幅又は位相差による性能低下を生ずる。 同一の原理及び構成は、第４ａ図に示されたマイクロストリップ線路バージョ ンに制限されない。構成は、第２ａ図と第２ｂ図、第３ａ図と第３ｂ図にそれぞ れ示された変換インピーダンス接合を使用することにより、ストリップ線路バー ジョンと共面線路バージョンにあり、同一利点を獲得する。本発明のＨＴＳフィ ルター組合せの一般形式は、第５ａ図において示され、この場合、４２は、任意 の数の極を有する１次元ＨＴＳフィルターの形式であり、そして４１は、第１ａ 図と第１ｂ図、第２ａ図と第２ｂ図、又は第３ａ図と第３ｂ図において示された 如く、変換インピーダンス接合である。本発明のフィルターのより一般の構成は 、第５ｂ図において示され、この場合、入力分割網と出力組合せ網は、Ｚ_c／４ ＝１２．５の特性インピーダンスを有する４つの分枝からなる、変換インピーダ ンス接合の２段階カスケードによって構成される。この場合、入力パワーは、パ ワー処理能力を増大させる、並列の４つのＨＴＳフィルターを有する４つのチャ ネルに等分割される。より重要なことには、１２．５オーム線が、パワー処理能 力をさらに増大させる２５オーム線よりもずっと広い線幅を有する。もちろん、 カスケードは、２段階に制限されない。それは、多重段階を有し、並列のフィル ター数を増大させ、パワー処理能力をさらに増大させる。しかし、並列のフィル ターの数を限定する２つの因子がある。一方の因子は、必要な基板面積が、利用 可能な基板ウェーハサイズによって制限されるフィルターの数とと もに増大するものである。他方は、分枝線の特性インピーダンスが、線幅の増大 を必要とする、フィルター数の増大により減少するものである。低すぎるインピ ーダンスを有する線は、許容できないほど広い線幅を必要とする。事実、定義に より、１次元フィルターは、半波長の線幅を有するべきではない。 この発明の実施において有益なＨＴＳ薄膜材料は、７７Ｋよりも高いＴ_cを有 する超伝導体である。好ましい材料としては、ＹＢａ₂ＣＵ₃Ｏ₇、ＴｌＢａＣａ ＣｕＯ（２２１２又は１２２３）、（ＴｌＰｂ）ＳｒＣａＣｕＯ（１２１２又は １２２３）がある。ここでの使用のために好適な基板材料としては、その上に堆 積されたＨＴＳ薄膜に密接な格子整合と、０．０００１よりも小さな損失正接を 有する誘電体材料がある。ＬａＡｌＯ₃、ＭｇＯ、ＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａＯ₃、 サファイア及び水晶が、好ましい。 ２次元積み重ね二重モードＨＴＳフィルター 本発明は、ａ）交互の積み重ね接地面及び二重モード共振器と、ｂ）該共振器 の２つに連結された高温超伝導伝送線路と、ｃ）各内部接地面に隣接して各共振 器において結合機構に関して４５°に方向付けられた各内部接地面におけるモー ド選択結合機構を有する結合手段と、ｄ）隣接接地面の間の同調棒と、ｅ）該接 地面に連結された接地リンクとを具備する二重モードフィルターをさらに有する 。 各接地面は、高温超伝導膜を堆積した基板を具備し、そして各共振器は、パタ ーン化高温超伝導膜を堆積した基板を具備する。基板と膜組成は、変化するが、 好ましくは、特定のフィルターにおいて、基板は、すべて、同一組成を有し、そ して好ましくは、膜は、すべて、同一組成を 有する。接地面と二重モード共振器は、ａ）２つの端部接地面と、ｂ）各端部接 地面に隣接し、該高温超伝導伝送線路に結合された２つの共振器と、ｃ）結合機 構を各々有する交互の付加内部接地面及び共振器とを具備する積み重ね形式にお いて配置される。 特に、本発明の二重モードフィルターは、選択結合手段を備えることにおいて 、従来のフィルターとは異なる。結合手段は、（ａ）４５°で方向付けられた開 口を有する各内部接地面におけるモード選択結合機構と、（ｂ）該共振器のパタ ーン化高温超伝導膜の周辺部において不連続性を有する各内部接地面に隣接した 各共振器における結合機構とを具備する。好ましくは、接地面における結合機構 は、接地面の縁において位置する開口、又は接地面の中心において位置するスロ ットの形式における開口を具備し、そして共振器における結合機構は、ノッチ、 カットコーナ又はスタブの形式における高温超伝導膜の周辺部において不連続性 を具備する。各接地面は、各側面において２つの異なるモード、即ち、ＴＥ₁₀と ＴＥ₀₁、を有する。接地面におけるモード選択結合機構は、接地面のいずれかの 側において、ＴＥ₀₁とＴＥ₀₁、又はＴＥ₁₀とＴＥ₁₀の如く２つの同様の共振モー ドを結合する。共振器の結合機構は、ＴＥ₀₁とＴＥ₁₀の如く、２つの異なる共振 モードを結合する。２つの結合機構の必要な４５度の方向付けは、モード選択機 能を設け、フィルター内の特定位置において特定の所望の共振モードへの結合を 可能にする。 第８図と第９ａ〜９ｆ図は、積み重ねた２次元二重モード８極ＨＴＳフィルタ ーとその部分を示す。第８図は、サブアセンブリを示す。ＨＴＳ部分は、第９ａ 図、第９ｂ図、第９ｃ図、第９ｄ図、第９ｅ図と第９ｆ図において示される。第 ８図に示されたＨＴＳフィルターの組合せは、 ８つの極に制限されない。任意の数の極がある。第８図は、サブアセンブリ６７ を示し、この場合、６０は、基板において堆積された非パターン化ＨＴＳ膜であ る。それらの２つは、２つの端部接地面として使用される。２つの中間ＨＴＳ回 路６３と、２つの端部ＨＴＳ回路６１があり、８極フィルターを形成するために 、二重モード共振器として役立つ。回路は、カットコーナ結合機構を有する方形 パターンとして示されるが、第１２ａ〜１２ｇ図を参照して後述される如く、他 のパターンも適切である。共振器６１はまた、入力又は出力としてカットコーナ 方形に結合されたＨＴＳ線の区分を含む。結合スロットを各々有するＨＴＳ接地 面６２と６２ａは、隣接するＨＴＳ共振器６３と６１の間に据え付けられ、それ らを隔離し、モード選択結合を設ける。第９ｄ図に示された如く、ＨＴＳ接地面 ６２におけるスロット６４は、接地面６２の両側においてＴＥ₀₁モードの結合を 設ける、第７ｂ図において示されたＴＥ₀₁モードの電流を遮断する。第９ｅ図に 示された如く、ＨＴＳ接地面６２ａにおけるスロット６４ａは、接地面６２ａの 両側においてＴＥ₁₀モードの結合を設ける、第７ａ図に示された如く、ＴＥ₁₀モ ードの電流をカットする。第８図において示されたサブアセンブリにおけるモー ドシーケンスは、ＴＥ₁₀−（共振器６１におけるカットコーナによる）−ＴＥ₀₁ −（接地面６２におけるスロット６４による）−ＴＥ₀₁−（共振器６３における カットコーナによる）−ＴＥ₁₀−（接地面６２ａにおけるスロット６４ａによる ）−ＴＥ₁₀−（共振器６３におけるカットコーナによる）−ＴＥ₀₁−（接地面６ ２におけるスロット６４による）−ＴＥ₀₁−（共振器６１におけるカットコーナ による）−ＴＥ₁₀である。スロット結合は、一方のモードのそれに垂直な電流の みを遮断し、他方のモードのそれに 平行な電流を遮断しないという事実により、高モード選択性である。こうして、 同一モードが、両側において維持される。カットコーナ結合機構の使用は、モー ド変化を生ずる。 第９ａ図は、接地面として使用される非パターン化ＨＴＳ膜６０を示す。第９ ｂ図は、二重モード共振器として役立つＨＴＳカットコーナ方形６１のＨＴＳパ ターンと、ＴＥ₁₀モードに対する入力又は出力回路として役立つ間隙を介してＨ ＴＳカットコーナ方形に結合されたＨＴＳ線の区分を示す。第９ｃ図は、二重モ ード共振器として役立つＨＴＳカットコーナ方形のＨＴＳパターンと、ＴＥ₀₁モ ードに対する入力又は出力回路として役立つ間隙を介してＨＴＳカットコーナ方 形に結合されたＨＴＳ線の区分を示す。第９ｄ図は、接地面の両側におけるＴＥ₀₁ モードに対する結合装置として役立つ、水平スロット６４を有するＨＴＳ接地 面を示す。結合機構は、スロットが、ＴＥ₀₁モードの電流を遮断し、接地面の両 側におけるＴＥ₀₁モードに対する電流／Ｈフィールド結合を設ける。第９ｅ図は 、接地面の両側におけるＴＥ₁₀モードに対する結合装置として役立つ、垂直スロ ット６４ａを有するＨＴＳ接地面を示す。結合機構は、スロットが、ＴＥ₁₀モー ドの電流を遮断し、接地面の両側におけるＴＥ₁₀モードに対する電流／Ｈフィー ルド結合を設ける。第９ｆ図は、二重モード共振器として役立つカットコーナ方 形を示す。第９ａ〜９ｆ図のすべての部分におけるＨＴＳパターンは、０．００ ０１よりも小さな損失正接を有する誘電体材料を具備する格子整合基板上に堆積 される。好ましい基板としては、ＬａＡｌＯ₃、ＭｇＯ、ＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａ Ｏ₃、サファイア（α−Ａｌ₂Ｏ₃）、水晶及び同等物がある。 例えば、８極積み重ね二重モードＨＴＳフィルターが、０．５ＧＨｚ の中心周波数を有するならば、カットコーナＨＴＳ方形共振器は、ＬａＡｌＯ₃ の如く、ε_r＝２４を有する８ｃｍ×８ｃｍ方形２０ミル厚基板上に６ｃｍ×６ ｃｍのサイズを堆積する。第８図において示された全サブアセンブリは、７ｃｍ ×７ｃｍ×０．５ｃｍのサイズを有し、非常に小型で、極低温における保守のた めに容易な、例えば、８ｃｍ×８ｃｍ×２ｃｍのわずかに大形の外側密閉箱に嵌 まる。同一周波数において第６ａ図において示された如く、従来の二重モード８ 極フィルターにおける通常の２０ｃｍ×２０ｃｍ基板と比較して、この発明によ り積み重ねバージョンに対する全サイズの節約は、明確である。 この発明による積み重ね二重モードＨＴＳフィルターはまた、従来の二重モー ドＨＴＳフィルターよりも、高いパワー処理能力を有する。第６ａ図と第６ｂ図 において示された従来のフィルターは、唯一の基板と一つの接地面を有する。基 板の高誘電率により、フィルターの電磁界は、主に、カットコーナ方形５１ａ、 ５１ｂ、５１ｃと５１ｄ、及び接地面５５の間に位置する。ｒｆ電流は、カット コーナ方形共振器の内側と、基板５４に面する接地面において主に位置する。他 方、第８図において示された、この発明の積み重ね二重モードＨＴＳフィルター は、各区分当たり２つの接地面を有し、そして電磁界が、カットコーナ方形共振 器の両側において広がる。ｒｆ電流はまた、カットコーナ方形共振器の２つの側 面の間、並びに２つの接地面の間に広げられる。このため、同一の入力パワーに 対して、ＨＴＳ膜における電流密度は、従来のバージョンに比較して、積み重ね バージョンに対してほぼ２分の１に縮小され、同一条件下で４倍高いパワー処理 能力に変換される。 第１０ａ〜１０ｃ図は、隣接するＨＴＳ共振器の間にＥフィールド結 合を設けるために、この発明による別の方法を示す。第１０ａ図は、Ｅフィール ドをそれに通過させ、接地面の両側におけるＴＥ₀₁モードに対して結合を設ける ＴＥ₀₁モードの最大Ｅフィールドにおいて位置する矩形開口６６を有するＨＴＳ 接地面６５を示す。第１０ｂ図は、Ｅフィールドをそれに通過させ、接地面の両 側におけるＴＥ₁₀モードに対して結合を設けるＴＥ₁₀モードの最大Ｅフィールド において位置する矩形開口６６ａを有するＨＴＳ接地面６５ａを示す。第１０_c 図は、例として、Ｅフィールド結合を有する４極二重モードＨＴＳフィルターを 示す。それは、２つの端部ＨＴＳ接地面６０、２つの二重モードＨＴＳ共振器６ １ａ、及びＥフィールド結合開口６６ａを有する共振器の中間の接地面６５ａを 具備する。頂部における二重モードＨＴＳ共振器６１ａは、入力として作用し、 二重モード方形においてＴＥ₀₁モードを励起する。それは、６１ａにおけるカッ トコーナを介して、ＴＥ₁₀モードに結合される。断面Ｅフィールド分布パターン は、第１０ｃ図において示される。右側におけるＥフィールドは、頂部区分から 底部区分へ接地面６５ａにおける結合開口６６ａを通って、示された如くＥフィ ールドを有するＴＥ₁₀モードを励起する。底部区分におけるＴＥ₁₀モードは、二 重モードＨＴＳ共振器６１ａにおけるカットコーナ結合機構を介して、ＴＥ₀₁モ ードを励起し、出力を設ける。接地面６５ａにおけるＥフィールド結合開口６６ ａは、事実上、開口６６ａにおいてＴＥ₀₁モードのＥフィールドがないために、 ＴＥ₀₁モードに対して結合を設けない。同じ理由のために、６５における開口６ ６は、ＴＥ₀₁モードのみに対する結合を設ける。このため、このＥフィールド結 合はまた、開口の位置のために、モード選択性である。さらに、Ｅフィールド結 合は、開口が大きく、スロッ トと同様に、ｒｆ電流ピークにおいて位置しないという事実により、スロット結 合よりも多くのパワーを取り扱う。 第１１ａ図と第１１ｂ図は、発明の積み重ね構造を有する組み立てられた二重 モード４極ＨＴＳフィルターの断面図を示す。フィルターサブアセンブリは、２ つの端部ＨＴＳ接地面６０、入力及び出力結合６１を有する２つのカットコーナ ＨＴＳ方形共振器、及び選ばれた結合機構により、結合スロット６４（不図示） 又は矩形開口６６（不図示）を有するＨＴＳ接地面６２又は６５を具備する。す べてのＨＴＳ膜は、示された如く、４つの基板上に堆積される。サブアセンブリ は、頂部カバー７０ａ、底部カバー７０ｂとケース本体又は側壁７０を含む、金 属ケース又は外側密閉箱に据え付けられ、かつ保持される。７１と７１ａは、入 力及び出力コネクタである。 帯域フィルターは、フィルターにおける共振器の各々に対する共振周波数が正 確であることを必要とする。ＨＴＳカットコーナ共振器の共振周波数は、ＨＴＳ 方形の形状、次元とカットコーナ、並びに基板の誘電率を含む多数の因子によっ て決定されるために、共振器の実共振周波数が、すべて、仕様を満たすことを期 待することは、非実際的である。このため、同調が、フィルターが適正に作動す るために必要である。同調棒７２と７２ａは、第１１ａ図に示された如く、同調 に対して使用される。２つの同調棒７２は、２つのＴＥ₁₀モードを同調させるた めに使用される。即ち、一方は、頂部区分にあり、他方は、底部区分にある。他 方の２つの同調棒７２ａは、２つのＴＥ₀₁モードを同調するために使用される。 また、一方は、頂部区分にあり、他方は、底部区分にある。同調棒は、サファイ ア、水晶、セラミック等の如く、高誘電率と低損失正 接を有する誘電体材料から作られる。同調棒材料の誘電率は、好ましくは、フィ ルターの接地面又は共振器において使用される任意の基板材料の最高誘電率の５ ０％以内である。同調棒は、同調されるモードの最大Ｅフィールドにおいて据え 付けられる。ＴＥ₀₁モードの最大Ｅフィールドは、ＴＥ₁₀モードの最小Ｅフィー ルドにおいて位置し、また逆でもあるために、同調は、干渉なしに、各モードに 対して別々に行われる。 第１１ａ図と第１１ｂ図に示されたフィルターにおいて３つのＨＴＳ接地面が ある。即ち、２つの端部接地面６０と１つの中間接地面６２がある。これらの３ つの接地面は、フィルターが適正に作動するように電気的に良好に連結されなけ ればならない。これは、第１１ｂ図における分解図に示された如く、各接地面の 縁における金属（金又は銀）ラップアラウンド又は接点とガスケットによって達 成され、この場合、２つの金属ラップアラウンド接点７３は、ＨＴＳ接地６０、 ６２の頂部において堆積され、２つの基板の縁へ延ばされる。ガスケット７４は 、分解図において示された如く、ケースと接地面の間の確実な電気接点を設ける 、ケース７０の左側壁に据え付けられる。 第１１ａ図と第１１ｂ図において示された積み重ね二重モード多極フィルター は、４つの極へ制限されない。それは、任意の数の極である。ＨＴＳ薄膜材料は 、７７Ｋよりも高いＴ_cを有する超伝導体であり、好ましくは、ＹＢａ₂ＣＵ₃Ｏ₇ 、ＴｌＢａＣａＣｕＯ（２２１２又は１２２３）、（ＴｌＰｂ）ＳｒＣａＣｕＯ （１２１２又は１２２３）である。基板材料は、その上に堆積されたＨＴＳ薄膜 に密接な格子整合と、０．０００１よりも小さな損失正接を有する誘電体材料で あり、好ましくは、ＬａＡｌＯ₃、ＭｇＯ、ＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａＯ₃、サファ イア及び水 晶である。 第８図、第１０ｃ図又は第１１ａ図のものの如く、本発明のフィルターにおい て、ＨＴＳ接地面とＨＴＳ二重モード共振器は、必ずしも、方形形状に限られな い。事実、大部分の利用可能な基板は、丸い形状であるために、ＨＴＳ接地面と ＨＴＳ二重モード共振器の丸い形状構成は、基板の最大物理面積を利用するため により好適である。第１２図は、幾つかの例を示す。第１２ａ図は、基板（不図 示）上に堆積した非パターン化丸い形状のＨＴＳ接地面８６を示し、第８図にお ける端部平面６０に置き換わる如く、積み重ねたＨＴＳ二重モードフィルターの 端部平面として使用される。第１２ｂ図は、基板８４（ａ）上に堆積したＨＴＳ 二重モード共振器８５（ａ）を有する丸い形状の回路８０（ａ）を示す。二重モ ード共振器８５（ａ）は、２つのモードをサポートする。即ち、第７図において 示された電流分布を有する方形バージョンに類似するＴＥ₀₁とＴＥ₁₀である。矩 形ノッチ８１（ａ）は、これらの２つのモードに対する結合機構を設ける。第２ ４ｃ図は、基板８４（ｂ）上に堆積したＨＴＳ共振器８５（ｂ）を有する丸い形 状の回路８０（ｂ）を示す。二重モード共振器８５（ｂ）は、２つのモードをサ ポートする。即ち、第７図において示された電流分布を有する方形バージョンに 類似するＴＥ₀₁とＴＥ₁₀である。矩形スタブ８１（ｂ）は、これらの２つのモー ドに対して結合機構を設ける。両方の回路８０（ａ）と８０（ｂ）は、第８図に おいて示された二重モード共振器６３に置き換わる如く、積み重ねたＨＴＳ二重 モードフィルターにおいて二重モード共振器として使用される。 第１２ｄ図は、接地面の両側においてＴＥ₀₁モードに対して結合を設 ける、水平結合スロット８２（ａ）を有するＨＴＳ接地面８７（ａ）を示す。接 地面８７（ａ）は、第８図における接地面６２に置き換わる如く、積み重ねＨＴ Ｓ二重モードフィルターにおいて内部接地面として使用される。第１２ｅ図は、 接地面の両側においてＴＥ₁₀モードに対して結合を設ける、垂直結合スロット８ ２（ｂ）を有するＨＴＳ接地面８７（ｂ）を示す。接地面８７（ｂ）は、第８図 における接地面６２ａに置き換わる如く、積み重ねたＨＴＳ二重モードフィルタ ーにおいて内部接地面として使用される。 第１２ｆ図は、接地面の両側においてＴＥ₀₁モードに対して結合を設ける、楕 円形状開口８３（ａ）を有するＨＴＳ接地面８８（ａ）を示す。第１２ｇ図は、 接地面の両側においてＴＥ₁₀モードに対してＥフィールド結合を設ける、楕円形 状開口８３（ｂ）を有するＨＴＳ接地面８８（ｂ）を示す。接地面８８（ｂ）は 、第１０ｃ図における接地面６５ａに置き換わる如く、積み重ねＨＴＳ二重モー ドフィルターにおいて内部接地面として使用される。 本発明のすべてのフィルターは、商用及び軍用マイクロ波システムにおいて広 範な応用を有するマイクロ波構成要素において周波数選択器として使用される。 例は、テレコミュニケーション、計器、並びにレーダー及び電子システムである 。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年３月５日 【補正内容】 請求の範囲 １．１）高温超伝導体接地面（５）とパターン化高温超伝導体回路（８）を有 する一つ又は二つの基板（４）を具備する少なくとも２つのフィルター（６、６ ａ）と、 ２）内部インピーダンス変換器（７ｂ）を有する出力パワーコンバイナに対称的 に配置された分枝において該フィルター（６、６ａ）を連結する内部インピーダ ンス変換器（７ａ）を有する入力パワースプリッターと、 ３）高温超伝導体回路（８）とインピーダンス整合された入力及び出力線路（１ ）とを具備し、 入力パワースプリッター（７ａ）と出力パワーコンバイナ（７ｂ）が、 ａ）共通ポート（１、１１、３１）と、 ｂ）回路を並列に組み合わせる又は分割する該共通ポート（１、１１、３１）に 連結された２つの分枝ポート（２、１２、３２）と、 ｃ）共通ポート（１、１１、３１）におけるλ／４整合インピーダンス変換器（ ３、１３、３３）とを具備し、ここで、λは、フィルター（６、６ａ）の中心周 波数における案内波長であるフィルターを並列に組合せるための構造。 ２．該フィルター（６、６ａ）の各々に対して、 （ａ）接地面（５）とパターン化回路（８）が、基板（４）の同一側にあるか、 （ｂ）接地面（５）とパターン化回路（８）が、基板（４）の対向側にある請求 の範囲１に記載の構造。 ３．該フィルター（６、６ａ）に対して、各高温超伝導膜（５、８） が、７７Ｋよりも高いＴ_cを有する請求の範囲１に記載の構造。 ４．各高温超伝導膜（５、８）が、ＹＢａ₂ＣＵ₃Ｏ₇、Ｔｌ₂Ｂａ₂ＣａＣｕ₂Ｏ₈ 、ＴｌＢａ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏ₉、（ＴｌＰｂ）Ｓｒ₂ＣａＣｕ₂Ｏ₇又は（ＴｌＰｂ） Ｓｒ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏ₉から成るグループから独立に選択される請求の範囲３に記載 の構造。 ５．各膜（５、８）が、０．０００１よりも小さな損失正接を有する誘電体材 料を含む基板（４）上に堆積される請求の範囲３に記載の基板。 ６．各膜（５、８）が、ＬａＡｌＯ₃、ＭｇＯ、ＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａＯ₃、 サファイア及び水晶から成るグループから独立に選択された基板（４）上に堆積 される請求の範囲５に記載の構造。 ７．該フィルター（６、６ａ）が、マイクロストリップ線路形式、ストリップ 線路形式、又は共面線路形式である請求の範囲１に記載の構造。 ８．入力及び出力変換インピーダンス接合の多段階カスケードをさらに具備す る請求の範囲１に記載の構造。 ９． １０．ａ）交互の積み重ね接地面（６０、６２／６５、６２ａ／６５ａ）と二 重モード共振器（６１／６１ａ、６３）と、 ｂ）該共振器（６１／６１ａ、６３）の２つに連結された高温超伝導伝送線路と 、 ｃ）各内部接地面（６２／６５、６２ａ／６５ａ）に隣接して各共振器（６１／ ６１ａ、６３）における結合機構に関して４５°に方向付けられた各内部接地面 （６２／６５、６２ａ／６５ａ）におけるモード選択結合機構（６４、６４ａ、 ６６、６６ａ）を有する結合手段と、 ｄ）隣接する接地面（６０、６２／６５、６２ａ／６５ａ）の間の同調 棒（７２、７２ａ）と、 ｅ）該接地面（６０、６２／６５、６２ａ／６５ａ）に連結された接地リンク（ ７３、７４）とを具備する二重モードフィルター。 １１．各接地面（６０、６２／６５、６２ａ／６５ａ）が、高温超伝導膜を堆 積した基板を具備し、そして各共振器が、パターン化高温超伝導膜を堆積した基 板を具備する請求の範囲１０に記載のフィルター。 １２．該接地面（６０、６２／６５、６２ａ／６５ａ）と二重モード共振器（ ６１、６３）が、 ａ）２つの端部接地面（６０）と、 ｂ）各端部接地面（６０）に隣接し、該高温超伝導伝送線路に結合された２つの 共振器（６１）と、 ｃ）結合機構（６４、６４ａ、６６、６６ａ）を各々有する交互の付加内部接地 面（６２／６５、６２ａ／６５ａ）と共振器（６３）とを具備する積み重ね形式 において配置される請求の範囲１１に記載のフィルター。 １３．該結合手段が、 （ａ）４５°で方向付けられた開口（６４、６４ａ、６６、６６ａ）を有する各 内部接地面（６２／６５、６２ａ／６５ａ）におけるモード選択結合機構と、 （ｂ）該共振器（６１、６１ａ、６３）のパターン化高温超伝導膜の周辺部にお いて不連続性を有する各内部接地面（６２／６５、６２ａ／６５ａ）に隣接した 各共振器（６１、６１ａ、６３）における結合機構とを具備する請求の範囲１０ に記載のフィルター。 １４．接地面（６２／６５、６２ａ／６５ａ）における結合機構が、 接地面（６５、６５ａ）の縁において位置する開口（６６、６６ａ）か、又は接 地面（６２、６２ａ）の中心において位置するスロットの形式における開口（６ ４、６４ａ）を具備する請求の範囲１３に記載のフィルター。 １５．共振器（６１、６１ａ、６３）における結合機構が、ノッチ、カットコ ーナ又はスタブの形式において高温超伝導膜の周辺部における不連続性を具備す る請求の範囲１３に記載のフィルター。 １６．各高温超伝導膜が、７７Ｋよりも高いＴ_cを有する請求の範囲１１に記 載のフィルター。 １７．各高温超伝導膜が、ＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ₇、Ｔｌ₂Ｂａ₂ＣａＣｕ₂Ｏ₈、Ｔｌ Ｂａ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏ₉、（ＴｌＰｂ）Ｓｒ₂ＣａＣｕ₂Ｏ₇又は（ＴｌＰｂ）Ｓｒ₂Ｃ ａ₂ＣＵ₃Ｏ₉から成るグループから独立に選択される請求の範囲１６に記載のフ ィルター。 １８．各高温超伝導膜が、同一組成を有する請求の範囲１６に記載のフィルタ ー。 １９．各基板が、ＬａＡｌＯ₃、ＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａＯ₃、ＭｇＯ、サファ イア及び水晶から成るグループから独立に選択される請求の範囲１１に記載のフ ィルター。 ２０．各基板が、同一組成を有する請求の範囲１９に記載のフィルター。 ２１．該同調棒（７２、７２ａ）が、接地面（６０、６２／６５、６２ａ／６ ５ａ）又は共振器（６１、６１ａ、６３）の基板の最高誘電率の約５０％以内の 誘電率を有する誘電体材料を具備する請求の範囲１１に記載のフィルター。 ２２．該接地リンクが、 ａ）各接地面の縁における金属接点（７３）と、 ｂ）各該金属接点（７３）とフィルターを包含する外側密閉箱（７０、７０ａ、 ７０ｂ）に連結された金属ガスケット（７４）とを具備する請求の範囲１１に記 載のフィルター。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．１）高温超伝導体接地面とパターン化高温超伝導体回路を有する一つ又は 二つの基板を各々具備する少なくとも２つのフィルターと、 ２）出力組合せ変換インピーダンス接合に対称的に配置された分枝において該フ ィルターを連結する入力分割変換インピーダンス接合と、 ３）高温超伝導体回路とインピーダンス整合された入力及び出力線路とを具備す るフィルターを並列に組合せるための構造。 ２．該フィルターに対して、 （ａ）接地面とパターン化回路が、基板の同一側にあるか、 （ｂ）接地面とパターン化回路が、基板の対向側にあるか、又は （ｃ）（ａ）と（ｂ）の組合せからなる請求の範囲１に記載の構造。 ３．該フィルターに対して、各高温超伝導膜が、７７Ｋよりも高いＴ_cを有す る請求の範囲１に記載の構造。 ４．各高温超伝導膜が、ＹＢａ₂ＣＵ₃Ｏ₇、Ｔｌ₂Ｂａ₂ＣａＣｕ₂Ｏ₈、ＴｌＢ ａ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏ₉、（ＴｌＰｂ）Ｓｒ₂ＣａＣｕ₂Ｏ₇又は（ＴｌＰｂ）Ｓｒ₂Ｃａ₂ Ｃｕ₃Ｏ₉から成るグループから独立に選択される請求の範囲３に記載の構造。 ５．各膜が、０．０００１よりも小さな損失正接を有する誘電体材料を含む基 板上に堆積される請求の範囲３に記載の基板。 ６．各膜が、ＬａＡｌＯ₃、ＭｇＯ、ＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａＯ₃、サファイア 及び水晶から成るグループから独立に選択された基板上に堆積される請求の範囲 ５に記載の構造。 ７．該フィルターが、マイクロストリップ線路形式、ストリップ線路形式、又 は共面線路形式である請求の範囲１に記載の構造。 ８．入力及び出力変換インピーダンス接合の多段階カスケードをさらに具備す る請求の範囲１に記載の構造。 ９．ａ）共通ポートと、 ｂ）回路を並列に組合せる又は分割する該共通ポートに連結された２つの分枝ポ ートと、 ｃ）共通ポートにおける整合インピーダンス変換器とを具備する変換インピーダ ンス接合。 １０．ａ）交互の積み重ね接地面及び二重モード共振器と、 ｂ）該共振器の２つに連結された高温超伝導伝送線路と、 ｃ）各内部接地面に隣接して各共振器における結合機構に関して４５°に方向付 けられた各内部接地面におけるモード選択結合機構を有する結合手段と、 ｄ）隣接する接地面の間の同調棒と、 ｅ）該接地面に連結された接地リンクとを具備する二重モードフィルター。 １１．各接地面が、高温超伝導膜を堆積した基板を具備し、そして各共振器が 、パターン化高温超伝導膜を堆積した基板を具備する請求の範囲１０に記載のフ ィルター。 １２．該接地面及び二重モード共振器が、 ａ）２つの端部接地面と、 ｂ）各端部接地面に隣接し、該高温超伝導伝送線路に結合された２つの共振器と 、 ｃ）結合機構を各々有する交互の付加内部接地面及び共振器とを具備する積み重 ね形式において配置される請求の範囲１１に記載のフィルター。 １３．該結合手段が、 （ａ）４５°で方向付けられた開口を有する各内部接地面におけるモード選択結 合機構と、 （ｂ）該共振器のパターン化高温超伝導膜の周辺部において不連続性を有する各 内部接地面に隣接した各共振器における結合機構とを具備する請求の範囲１０に 記載のフィルター。 １４．接地面における結合機構が、接地面の縁において位置する開口か、又は 接地面の中心において位置するスロットの形式における開口を具備する請求の範 囲１３に記載のフィルター。 １５．共振器における結合機構が、ノッチ、カットコーナ又はスタブの形式に おいて高温超伝導膜の周辺部における不連続性を具備する請求の範囲１３に記載 のフィルター。 １６．各高温超伝導膜が、７７Ｋよりも高いＴ_cを有する請求の範囲１１に記 載のフィルター。 １７．各高温超伝導膜が、ＹＢａ₂ＣＵ₃Ｏ₇、Ｔｌ₂Ｂａ₂ＣａＣｕ₂Ｏ₈、Ｔｌ Ｂａ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏ₉、（ＴｌＰｂ）Ｓｒ₂ＣａＣｕ₂Ｏ₇又は（ＴｌＰｂ）Ｓｒ₂Ｃ ａ₂Ｃｕ₃Ｏ₉から成るグループから独立に選択される請求の範囲１６に記載のフ ィルター。 １８．各高温超伝導膜が、同一組成を有する請求の範囲１６に記載のフィルタ ー。 １９．各基板が、ＬａＡｌＯ₃、ＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａＯ₃、ＭｇＯ、サファ イア及び水晶から成るグループから独立に選択される請求の範囲１１に記載のフ ィルター。 ２０．各基板が、同一組成を有する請求の範囲１９に記載のフィルタ ー。 ２１．該同調棒が、接地面又は共振器の基板の最高誘電率の約５０％以内の誘 電率を有する誘電体材料を具備する請求の範囲１１に記載のフィルター。 ２２．該接地リンクが、 ａ）各接地面の縁における金属接点と、 ｂ）各該金属接点とフィルターを包含する外側密閉箱に連結された金属ガスケッ トとを具備する請求の範囲１１に記載のフィルター。