結合メアンダ線路を用いた小型超伝導コプレーナ型帯域通過フィルタの開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750310
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 金谷 晴一 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助手 (40271077)
• Keywords: 超伝導 / コプレーナフィルタ / マイクロ波フィルタ

Research Abstract

本研究の目的は、超伝導素子を飛躍的に小型化する設計法を提案し、実験的にその妥当性を検証することにより、通信デバイスの小型化をはかることである。バンドパスフィルタは、Jインバータを導入することにより、分布定数回路で実現できる。インバータ部をインターディジタルギャップで、また、並列共振器部をメアンダ線路のサセプタンスで置き換えることが可能である。平成14年度は、中心周波数を移動体通信に用いられる2GHz付近および衛星通信に用いられる10GHzとして、上記の方法により、YBCO膜を用いた完全平面型の小型コプレーナバンドパスフィルタを作製した。さらなる小型化のための新たな設計法として、線路をメアンダ形状にし、線路のスロープパラメータを電磁界シミュレータにより算出し、その値を考慮にいれた設計法を考案し、実験によりその設計理論の妥当性を検討した。低温実験については、現有する冷却装置を用いて、超伝導フィルタと、測定ケーブルとをエア・コプレーナ・プローブ(ACP40-GSG-150・カスケードマイクロテック)により接続した。さらに、小型化及び、急峻なカット特性を得るために、メアンダ形状を変化させることで、減衰極を制御する方法も新たに見出した。
その結果、中心周波数10GHz、帯域100MHz、3段のチェビシェフ帯域通過フィルタを作製し、フィルタサイズは3.5mm×3mmと、非常に小型化設計ができた。また、極低温(20K)における通過特性は、理論値とよく一致した。

Research Products

• [Publications] H.Kanaya, et al.: "Design of Performance of Miniaturized HTS Coplanar Waveguide Bandpass Filters with Highly Packed Meanderlines"IEICE Trans.Electron.. E85-C. 708-713 (2002)
• [Publications] H.Kanaya, et al.: "High Temperature Superconducting Coplanar Waveguide Matching Circuit for RF Front-End"2002 Asia-Pacific Microwave Conference Proceedigs. Vol.1. 207-210 (2002)
• [Publications] H.Kanaya, et al.: "Design and Performance of High Tc Superconducting Coplanar Waveguide Matching Circuit for RF-CMOS LNA"IEICE Trans.Electron.. E86-C. 37-41 (2003)
• [Publications] H.Kanaya, et al.: "Design Method of Miniaturized HTS Coplanar Waveguide Bandpass Filters using Cross Coupling"IEEE Trans. Appl. Supercond.. Vol.12(in press). (2003)