JPH0722822A - Micro strip line resonator and production of shield for the same - Google Patents
Micro strip line resonator and production of shield for the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波通信機に使
用するマイクロストリップライン共振器及びマイクロス
トリップライン共振器用シールドの製造方法に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a microstrip line resonator used in a microwave communication device and a shield for the microstrip line resonator.
【０００２】[0002]
【従来の技術】マイクロ波通信機分野のマイクロ波回路
においては、誘電体基板上にストリップ導体を構成した
マイクロストリップライン共振器がいろいろな構成要素
として使用されている。マイクロストリップライン共振
器は小型であり、また、他の回路要素との複合化が容易
であることから、マイクロ波集積回路への応用が可能で
あるという特徴がある。この場合、マイクロストリップ
ライン共振器の性能指標であるＱ値を高くすることによ
って、マイクロ波回路全体の特性を向上させることがで
きる。2. Description of the Related Art In a microwave circuit in the field of microwave communication equipment, a microstrip line resonator having a strip conductor formed on a dielectric substrate is used as various constituent elements. The microstrip line resonator is small in size and can be easily combined with other circuit elements, so that it can be applied to a microwave integrated circuit. In this case, the characteristics of the entire microwave circuit can be improved by increasing the Q value, which is a performance index of the microstripline resonator.
【０００３】図２に従来のマイクロストリップライン共
振器の構造を示す。ストリップライン共振器９が誘電体
基板１０上に設けられ、また、誘電体基板１０の裏側に
は、接地導体１１が設けられている。また、外来回路と
の入出力用ストリップライン１２，１３は、コネクター
１４，１５と接続されている。これらの回路要素をシー
ルド１６内に設置することにより、マイクロストリップ
ライン共振器が構成される。シールド１６は、内壁表面
部分にマイクロ波の表皮深さよりも厚い低抵抗金属があ
れば十分であり、一般には、金等の低抵抗金属が真鍮等
の高強度のケース内壁表面にメッキされて構成されたも
のが用いられている。このように構成されたマイクロス
トリップライン共振器は、ストリップライン共振器９の
長さと幅、及び誘電体基板１０の厚さと比誘電率によっ
て決まる中心周波数で共振を起こす。FIG. 2 shows the structure of a conventional microstrip line resonator. The stripline resonator 9 is provided on the dielectric substrate 10, and the ground conductor 11 is provided on the back side of the dielectric substrate 10. Further, the strip lines 12 and 13 for input and output to and from the external circuit are connected to the connectors 14 and 15. By installing these circuit elements inside the shield 16, a microstrip line resonator is constructed. It is sufficient for the shield 16 to have a low resistance metal thicker than the skin depth of the microwave on the inner wall surface portion. Generally, a low resistance metal such as gold is plated on the high strength case inner wall surface such as brass. What has been done is used. The microstripline resonator thus configured resonates at a center frequency determined by the length and width of the stripline resonator 9 and the thickness and relative permittivity of the dielectric substrate 10.
【０００４】従来のマイクロストリップライン共振器に
おいては、ストリップライン共振器９，接地導体１１、
及びシールド１６に金等の常電導金属を使用して形成さ
れていた。また、最近、例えば、文献（アプライド フ
ィジックス レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）５８巻，１７８９−１７９１頁，
１９９１年）等のように、高いＱ値を持つ共振器を形成
することを目的として、ストリップライン共振器９と接
地導体１１の一方、又は、両方に酸化物超電導体を用い
たマイクロストリップライン共振器も報告されている。
ただし、これらの共振器においては、シールド１６に
は、従来のマイクロストリップライン共振器と同様に金
等の常電導金属が使用されている。In the conventional microstripline resonator, the stripline resonator 9, the ground conductor 11,
Also, the shield 16 was formed using a normal conductive metal such as gold. Recently, for example, in the literature (Applied Physics Letters (Applied Physics)
s Letters) 58, pp. 1789-1791,
1991) and the like, for the purpose of forming a resonator having a high Q value, one or both of the stripline resonator 9 and the ground conductor 11, and a microstripline resonance using an oxide superconductor. Vessels have also been reported.
However, in these resonators, a normal conductive metal such as gold is used for the shield 16 as in the conventional microstrip line resonator.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにストリップライン共振器９，接地導体１１、及び
シールド１６に金等の常電導金属を用いてマイクロスト
リップライン共振器を構成した場合には、導体、特に、
ストリップライン共振器９と接地導体１１によるエネル
ギー損失が非常に大きく、マイクロストリップライン共
振器の特性は、これらの導体損失によって抑えられてし
まう。一般的に、このタイプのマイクロストリップライ
ン共振器では、室温でのＱ値は３００程度しか得ること
ができない。また、使用温度を低くして液体窒素の沸点
である７７Ｋで使用すると、常電導金属の表面抵抗が小
さくなるため、Ｑ値は室温の場合よりも高くなるが、そ
れでも得られるＱ値はせいぜい７００程度である。However, when the microstripline resonator is constructed by using the normal conductive metal such as gold for the stripline resonator 9, the ground conductor 11, and the shield 16 as described above, Conductors, especially
Energy loss due to the stripline resonator 9 and the ground conductor 11 is very large, and the characteristics of the microstripline resonator are suppressed by these conductor losses. Generally, with this type of microstrip line resonator, a Q value at room temperature of only about 300 can be obtained. In addition, when the operating temperature is lowered to use at 77K which is the boiling point of liquid nitrogen, the surface resistance of the normal-conducting metal becomes smaller, so the Q value becomes higher than that at room temperature, but the Q value obtained is at most 700. It is a degree.
【０００６】また、最近報告されたストリップライン共
振器９と接地導体１１に酸化物超電導体を用いたマイク
ロストリップライン共振器においては、酸化物超電導体
のマイクロ波領域における表面抵抗が、その臨界温度以
下で常電導金属よりも１桁以上低くなるために、ストリ
ップライン共振器９と接地導体１１による損失を非常に
小さくすることができる。その結果、６〜１０ＧＨｚ付
近の周波数帯域で、７７Ｋにおいて２０，０００程度の
Ｑ値が得られており、上記の常電導金属を用いた場合よ
りも１桁以上大きなＱ値を得ることができ、マイクロ波
回路の性能を大幅に向上させることが可能になった。Further, in the recently reported microstripline resonator using an oxide superconductor for the stripline resonator 9 and the ground conductor 11, the surface resistance in the microwave region of the oxide superconductor has a critical temperature. In the following, the loss due to the stripline resonator 9 and the ground conductor 11 can be made extremely small because it is lower than that of the normal conducting metal by one digit or more. As a result, a Q value of about 20,000 was obtained at 77K in a frequency band around 6 to 10 GHz, and a Q value that is one digit or more larger than that when the above normal conducting metal was used, It has become possible to significantly improve the performance of the microwave circuit.
【０００７】しかしながら、マイクロストリップライン
共振器においては、コネクター１４，１５と入出力スト
リップライン１２，１３間の不連続部からの放射が起こ
り、これと金等の常電導金属で形成したシールド１６と
が相互作用してわずかではあるが、損失を引き起こして
いる。この影響は、従来の常電導金属を使用した共振器
においては、ストリップライン共振器等による損失のほ
うが圧倒的に大きくて無視することができた。However, in the microstrip line resonator, radiation occurs from the discontinuity between the connectors 14 and 15 and the input / output strip lines 12 and 13, and this and the shield 16 formed of a normal conducting metal such as gold. Interacting with each other causes a slight loss. In the conventional resonator using the normal-conducting metal, this effect can be neglected because the loss due to the stripline resonator is overwhelmingly larger.
【０００８】ところが、上記の酸化物超電導体を使用し
たマイクロストリップライン共振器のように、Ｑ値が高
くなって１０，０００を越えるようになると、この放射
による損失の影響が無視できなくなってしまう。そし
て、上記の２０，０００程度のＱ値は、この放射によっ
て抑えられた値であり、酸化物超電導体をマイクロスト
リップライン共振器に使用したメリットを十分に生かし
ているとはいえなかった。However, when the Q value becomes high and exceeds 10,000 as in the microstrip line resonator using the above oxide superconductor, the effect of the loss due to the radiation cannot be ignored. . The above-mentioned Q value of about 20,000 is a value suppressed by this radiation, and it cannot be said that the merit of using the oxide superconductor in the microstrip line resonator is fully utilized.
【０００９】本発明の目的は、上記課題を解決すること
を目的として、シールドの材料を改善することにより、
この放射による損失の影響を小さくして、よりＱ値の高
い高性能のマイクロストリップライン共振器及びマイク
ロストリップライン共振器用シールドの製造方法を提供
することにある。The object of the present invention is to improve the material of the shield for the purpose of solving the above problems.
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a high performance microstrip line resonator having a higher Q value and a shield for the microstrip line resonator by reducing the influence of the loss due to the radiation.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るマイクロストリップライン共振器は、
積層体をシールド内に有するマイクロストリップライン
共振器であって、積層体は、ストリップライン共振器及
びその入出力用ストリップラインと接地導体とが誘電体
を挾んで積層されたものであり、外来入力に基づいて共
振現象を励起するものであり、ストリップライン共振
器，入出力用ストリップライン，接地導体及びシールド
の構成材料は、酸化物超電導体である。In order to achieve the above object, a microstrip line resonator according to the present invention comprises:
A microstripline resonator having a laminated body in a shield, wherein the laminated body is a stripline resonator, an input / output stripline thereof, and a grounding conductor sandwiched between dielectrics. The material for the stripline resonator, the input / output stripline, the ground conductor and the shield is an oxide superconductor.
【００１１】また、本発明に係るマイクロストリップラ
イン共振器は、積層体をシールド内に有するマイクロス
トリップライン共振器であって、積層体は、ストリップ
ライン共振器及びその入出力用ストリップラインと接地
導体とが誘電体を挾んで積層されたものであり、外来入
力に基づいて共振現象を励起するものであり、ストリッ
プライン共振器，入出力用ストリップライン及び接地導
体の構成材料は、酸化物超電導体であり、シールドは、
導体層を有し、導体層は、酸化物超電導体であり、シー
ルドの内面に層状に設けられたものである。The microstripline resonator according to the present invention is a microstripline resonator having a laminated body in a shield, wherein the laminated body is a stripline resonator and its input / output stripline and a ground conductor. Are laminated by sandwiching a dielectric, and excite a resonance phenomenon based on an external input. The stripline resonator, the input / output stripline, and the ground conductor are made of an oxide superconductor. And the shield is
There is a conductor layer, and the conductor layer is an oxide superconductor, and is provided in layers on the inner surface of the shield.
【００１２】また、本発明に係るマイクロストリップラ
イン共振器用シールドの製造方法は、塗布工程と熱処理
工程とを有するマイクロストリップライン共振器用シー
ルドの製造方法であって、シールドは、外来入力に基づ
いて共振現象を励起する積層体が組み込まれるものであ
り、導体層を有し、塗布工程は、酸化物超電導体のペー
ストをシールドの内面に塗布して導体層を形成する工程
であり、熱処理工程は、シールド内面に形成された導体
層を焼成する工程である。A method for manufacturing a shield for a microstripline resonator according to the present invention is a method for manufacturing a shield for a microstripline resonator, which includes a coating step and a heat treatment step, wherein the shield resonates based on an external input. The laminated body that excites the phenomenon is incorporated, and has a conductor layer, and the coating step is a step of forming a conductor layer by applying the paste of the oxide superconductor to the inner surface of the shield, and the heat treatment step is In this step, the conductor layer formed on the inner surface of the shield is fired.
【００１３】また、本発明に係るマイクロストリップラ
イン共振器用シールドの製造方法は、成膜工程を有する
マイクロストリップライン共振器用シールドの製造方法
であって、シールドは、外来入力に基づいて共振現象を
励起する積層体が組み込まれるものであり、導体層を有
し、成膜工程は、レーザ蒸着法或いはスパッタ法等によ
り導体層をシールドの内面に形成する工程である。A method for manufacturing a shield for a microstripline resonator according to the present invention is a method for manufacturing a shield for a microstripline resonator having a film forming step, wherein the shield excites a resonance phenomenon based on an external input. The laminated body having a conductor layer is incorporated, and the film forming step is a step of forming the conductor layer on the inner surface of the shield by a laser deposition method, a sputtering method, or the like.
【００１４】[0014]
【作用】本発明は上記のようにストリップライン共振
器，入出力用ストリップライン、及び、接地導体の他に
シールドも表面抵抗の小さな酸化物超電導体によって構
成することにより、ストリップライン共振器と接地導体
の導体損失を低減することができるとともに、マイクロ
ストリップライン共振器の不連続部からの放射によるシ
ールドでの損失も低減することが可能となり、マイクロ
ストリップライン共振器の性能を向上させることができ
る。According to the present invention, the stripline resonator, the input / output stripline, and the ground conductor as well as the shield are made of an oxide superconductor having a small surface resistance as described above. The conductor loss of the conductor can be reduced, and the loss in the shield due to the radiation from the discontinuity of the microstripline resonator can be reduced, and the performance of the microstripline resonator can be improved. .
【００１５】次に、平面とは異なって複雑な形状をした
シールドの内面に酸化物超電導体のペーストをシールド
の内面に塗布した後、８００〜９５０℃の温度範囲で酸
素雰囲気中で熱処理することにより、簡単に低損失の酸
化物超電導体からなるシールドを製造することができ
る。Next, an oxide superconductor paste is applied to the inner surface of the shield having a complicated shape different from the flat surface, and then heat treatment is performed in an oxygen atmosphere at a temperature range of 800 to 950 ° C. This makes it possible to easily manufacture a shield made of a low-loss oxide superconductor.
【００１６】さらに、複雑な形状をしたシールドの内面
にレーザー蒸着法やスパッタ法等によって高ガス分圧雰
囲気中で成膜することによって、超電導特性の優れた低
損失の酸化物超電導体シールドを製造することができ
る。Furthermore, a low-loss oxide superconductor shield having excellent superconducting properties is manufactured by forming a film on the inner surface of the shield having a complicated shape by a laser vapor deposition method or a sputtering method in a high gas partial pressure atmosphere. can do.
【００１７】[0017]
【実施例】以下、本発明のマイクロストリップライン共
振器及びマイクロストリップライン共振器用シールドの
製造方法の実施例について、図面を参照しながら詳細に
説明する。図１（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施例に
よるマイクロストリップライン共振器の横断面図及び縦
断面図である。図１において、１はストリップライン共
振器、２は誘電体基板、３は接地導体である。また、
４，５は外部回路との入出力用ストリップライン、６，
７はコネクターである。８はシールドであり、中空のケ
ースとして構成してある。Embodiments of the method for manufacturing a microstripline resonator and a shield for a microstripline resonator according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. 1A and 1B are a horizontal sectional view and a vertical sectional view of a microstrip line resonator according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a stripline resonator, 2 is a dielectric substrate, and 3 is a ground conductor. Also,
4, 5 are strip lines for input and output with external circuits, 6,
7 is a connector. 8 is a shield, which is configured as a hollow case.
【００１８】ストリップライン共振器１は、誘電体基板
４の上端面に積層され、接地導体３は、誘電体基板４の
下面に積層されている。また入出力用ストリップライン
４，５は、基板４の周縁部に位置して設けられている。
コネクター６，７は、その外部導体がシールド８に接続
され、その内部導体がシールド８内に差込まれて入出力
用ストリップライン４又は５に接続されている。The stripline resonator 1 is laminated on the upper end surface of the dielectric substrate 4, and the ground conductor 3 is laminated on the lower surface of the dielectric substrate 4. The input / output strip lines 4 and 5 are provided at the peripheral edge of the substrate 4.
The outer conductors of the connectors 6 and 7 are connected to the shield 8, and the inner conductors thereof are inserted into the shield 8 and connected to the input / output strip line 4 or 5.
【００１９】本発明の実施例においては、ストリップラ
イン共振器１と接地導体３、及び入出力用ストリップラ
イン４，５には、誘電体基板２の両面にレーザー蒸着法
によって成膜した厚さ１μｍ程度のＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x
酸化物超電導体を使用した。誘電体基板２には、酸化マ
グネシウム（ＭｇＯ），ランタンアルミニウム酸化物
（ＬａＡｌＯ3）等の低誘電損失基板を用いた。In the embodiment of the present invention, the stripline resonator 1, the ground conductor 3, and the input / output striplines 4 and 5 are formed on both surfaces of the dielectric substrate 2 by laser vapor deposition to have a thickness of 1 μm. Degree of YBa 2 Cu 3 O 7-x
An oxide superconductor was used. As the dielectric substrate 2, a low dielectric loss substrate such as magnesium oxide (MgO) or lanthanum aluminum oxide (LaAlO 3 ) was used.
【００２０】また、本発明においては、マイクロストリ
ップライン共振器の不連続部よりの放射による損失を低
減することを目的として、シールド８にもＹＢａ2Ｃｕ3
Ｏ7-x酸化物超電導体を使用した。なお、本実施例で
は、作製の容易さを考慮して、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x酸化
物超電導体の焼結体でケースを構成し、このケースをシ
ールド８として用いた。ここで、ストリップライン共振
器１，接地導体３，シールド８等に使用する酸化物超電
導体の厚さは、その磁場侵入長の数倍、したがって、５
０００オングストローグ以上もあれば十分である。な
お、本実施例においては、酸化物超電導体としてＹＢａ
2Ｃｕ3Ｏ7-xを使用したが、Ｂｉ系超電導体，Ｔｉ系超
電導体等他の酸化物超電導体を使用しても差し支えな
い。In the present invention, the shield 8 is also made of YBa 2 Cu 3 for the purpose of reducing the loss due to radiation from the discontinuity of the microstrip line resonator.
An O 7-x oxide superconductor was used. In this example, in consideration of ease of production, a case was made of a sintered body of YBa 2 Cu 3 O 7-x oxide superconductor, and this case was used as the shield 8. Here, the thickness of the oxide superconductor used for the stripline resonator 1, the ground conductor 3, the shield 8 and the like is several times the magnetic field penetration length, and therefore 5
It is sufficient to have more than 000 angstroms. In this example, YBa was used as the oxide superconductor.
2 Cu 3 O 7-x is used, but other oxide superconductors such as Bi-based superconductors and Ti-based superconductors may be used.
【００２１】上記のように構成されたマイクロストリッ
プライン共振器について、以下に従来のマイクロストリ
ップライン共振器と比較しながら、その特性を説明す
る。マイクロストリップライン共振器の特性としては、
半波長共振が６ＧＨｚのマイクロストリップライン共振
器を構成して、マイクロストリップライン共振器の性能
の指標となるＱ値、特に無負荷Ｑ値の値を評価した。実
際に特性評価を行なう場合には、マイクロストリップラ
イン共振器を１０Ｋ付近まで測定可能なクライオスタッ
ト中に設置し、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x酸化物超電導体の臨
界温度である９０Ｋ以下に冷却して、ネットワークアナ
ライザーを用いてマイクロ波電力の透過測定によって無
負荷Ｑ値を評価した。The characteristics of the microstrip line resonator configured as described above will be described below in comparison with the conventional microstrip line resonator. The characteristics of the microstrip line resonator are:
A microstrip line resonator having a half-wavelength resonance of 6 GHz was constructed, and a Q value, which is an index of the performance of the microstrip line resonator, in particular, an unloaded Q value was evaluated. When actually performing the characteristic evaluation, the microstrip line resonator is installed in a cryostat capable of measuring up to about 10K, and cooled to 90K or lower, which is the critical temperature of the YBa 2 Cu 3 O 7-x oxide superconductor. Then, the no-load Q value was evaluated by transmission measurement of microwave power using a network analyzer.
【００２２】表１は、液体窒素の沸点である７７Ｋにお
けるマイクロストリップライン共振器の無負荷Ｑ値を示
す。Table 1 shows the unloaded Q value of the microstrip line resonator at 77K which is the boiling point of liquid nitrogen.
【００２３】[0023]
【表１】 [Table 1]
【００２４】図２の従来技術によるマイクロストリップ
ライン共振器において、ストリップライン共振器と接地
導体、及びシールドに常電導金属である金を使用した場
合には、表１に示すマイクロストリップライン共振器４
のように７００程度の無負荷Ｑ値しか得ることができな
い。この値は、室温では金の表面抵抗が７７Ｋよりも大
きくなるため、３００程度になってしまう。この構造の
マイクロストリップライン共振器による無負荷Ｑ値が小
さくなる理由は、使用したＡｕの表面抵抗による損失が
大きいためである。既に述べたように、従来のマイクロ
波集積回路においては、この構造のマイクロストリップ
ライン共振器を使用しており、その無負荷Ｑ値は非常に
小さく、マイクロストリップライン共振器の特性的に
は、かなり悪いものである。マイクロストリップライン
共振器では、ストリップライン共振器の損失が共振器特
性に最も大きな影響を与えるため、ストリップライン共
振器を常電導金属よりも表面抵抗の小さいＹＢａ2Ｃｕ3
Ｏ7-xに変えたマイクロストリップライン共振器３で
は、無負荷Ｑ値が１桁以上増加して８，０００程度にな
る。しかし、マイクロストリップライン共振器の無負荷
Ｑ値がこのように大きくなってくると、今度は接地導体
の金の損失の影響が全体の特性に強く影響するようにな
り、無負荷Ｑ値の上限は、接地導体の損失によって決定
される。このような状況を考慮して、既に、従来技術で
述べたごとくストリップライン共振器と接地導体の両方
にＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x酸化物超電導体を使用したマイク
ロストリップライン共振器２が開発された。この場合に
は、接地導体の導体損失が非常に小さくなり、マイクロ
ストリップライン共振器の無負荷Ｑ値を３５，０００程
度と大幅に改善することが可能となった。In the conventional microstripline resonator shown in FIG. 2, when the stripline resonator, the ground conductor, and gold, which are normal conducting metals, are used for the shield, the microstripline resonator 4 shown in Table 1 is used.
Thus, only an unloaded Q value of about 700 can be obtained. This value becomes about 300 because the surface resistance of gold becomes larger than 77K at room temperature. The reason why the unloaded Q value of the microstrip line resonator having this structure is small is that the loss due to the surface resistance of Au used is large. As described above, in the conventional microwave integrated circuit, the microstripline resonator of this structure is used, the unloaded Q value is very small, and the characteristics of the microstripline resonator are as follows. It's pretty bad. In the microstrip line resonator, the loss of the strip line resonator has the greatest effect on the resonator characteristics. Therefore, the strip line resonator is made of YBa 2 Cu 3 having a surface resistance smaller than that of normal conducting metal.
In the microstrip line resonator 3 changed to O 7-x , the no-load Q value increases by one digit or more to about 8,000. However, when the unloaded Q value of the microstrip line resonator becomes large in this way, the effect of the loss of gold in the ground conductor now strongly affects the overall characteristics, and the upper limit of the unloaded Q value is reached. Is determined by the loss of the ground conductor. In consideration of such a situation, the microstripline resonator 2 using YBa 2 Cu 3 O 7-x oxide superconductor as both the stripline resonator and the ground conductor has already been developed as described in the prior art. Was done. In this case, the conductor loss of the ground conductor was extremely small, and the unloaded Q value of the microstrip line resonator could be significantly improved to about 35,000.
【００２５】ところが、一般にマイクロストリップライ
ン共振器においては、コネクター６，７と入出力用スト
リップライン４，５の接続部分のような不連続部分から
の放射が起こっており、この放射した電磁波とシールド
との相互作用によって、シールドでの損失が発生してい
る。この損失の程度は、マイクロストリップライン共振
器の構造によっても異なるが、我々の評価したマイクロ
ストリップライン共振器では、放射によるＱの大きさと
して１００，０００〜２００，０００程度と見積もられ
た。この程度の損失は、マイクロストリップライン共振
器４のような低いＱ値の場合には、全然問題にならない
レベルであるが、マイクロストリップライン共振器２の
ように無負荷Ｑ値が高くなると、無視できなくなってい
る。In general, however, in the microstrip line resonator, radiation is generated from a discontinuous portion such as a connection portion between the connectors 6 and 7 and the input / output strip lines 4 and 5, and the radiated electromagnetic wave and the shield are emitted. Loss in the shield occurs due to the interaction with. The degree of this loss depends on the structure of the microstripline resonator, but in the evaluated microstripline resonator, the magnitude of Q due to radiation was estimated to be about 100,000 to 200,000. This level of loss is a level that does not cause any problem in the case of a low Q value like the microstrip line resonator 4, but is neglected when the unloaded Q value becomes high like in the microstrip line resonator 2. I can't.
【００２６】そこで、本実施例のように、マイクロスト
リップライン共振器のシールド８をＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x
酸化物超電導体の焼結体によって構成したマイクロスト
リップライン共振器１では、表１に見られるように無負
荷Ｑ値を４０，０００程度まで向上させることが可能と
なった。この値は、従来のマイクロストリップライン共
振器１のタイプと比較すると、５０倍以上大きな値であ
り、また、最近開発されたマイクロストリップライン共
振器２のタイプと比較しても１０％以上特性が向上して
いる。これは、本発明においては、シールド８にも表面
抵抗の小さい酸化物超電導体を使用したために、放射し
た電磁波のシールド８での損失を低減させることに成功
したからである。このように本発明によるマイクロスト
リップライン共振器は、損失に導体が関係する部分全て
に酸化物超電導体を使用することにより、従来技術と比
較して非常にマイクロ波性能の優れた共振器であること
が明らかである。Therefore, as in this embodiment, the shield 8 of the microstrip line resonator is provided with YBa 2 Cu 3 O 7-x.
In the microstrip line resonator 1 made of a sintered body of an oxide superconductor, it is possible to improve the unloaded Q value up to about 40,000 as shown in Table 1. This value is 50 times or more larger than the type of the conventional microstripline resonator 1, and 10% or more of the characteristics compared to the type of the recently developed microstripline resonator 2. Has improved. This is because, in the present invention, since the oxide superconductor having a small surface resistance is used also for the shield 8, the loss of the radiated electromagnetic wave in the shield 8 has been successfully reduced. As described above, the microstrip line resonator according to the present invention is a resonator having an extremely excellent microwave performance as compared with the prior art by using the oxide superconductor in all the portions where the conductor is related to the loss. It is clear.
【００２７】前記の実施例では、マイクロストリップラ
イン共振器のシールド８にＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x酸化物超
電導体の焼結体を用いたが、これは、焼結体でシールド
を構成することが比較的簡単なためであった。ただし、
酸化物超電導体の焼結体は、基本的に無配向の多結晶体
であり、結晶粒界等の存在を考慮すると、その表面抵抗
は金等よりはるかに小さいものの、あるレベル以下にす
るのは比較的難しいと思われる。もし、均一な配向性を
備えた酸化物超電導体をシールド８に使用すれば、マイ
クロストリップライン共振器の特性は、さらに改善され
ることが期待される。マイクロストリップライン共振器
におけるシールド８は図１に示すように単純な平面では
なく、実際の製品では複雑な形状をしている。このよう
な複雑な形状をしたシールドに従来均一な配向性を有す
る酸化物超電導体を形成する技術はなかった。In the above embodiment, a sintered body of YBa 2 Cu 3 O 7-x oxide superconductor is used for the shield 8 of the microstrip line resonator, but this shield constitutes the shield. It was relatively easy. However,
A sintered body of an oxide superconductor is basically a non-oriented polycrystalline body. Considering the existence of grain boundaries and the like, its surface resistance is much smaller than that of gold or the like, but it should be kept below a certain level. Seems relatively difficult. If an oxide superconductor having a uniform orientation is used for the shield 8, the characteristics of the microstrip line resonator are expected to be further improved. The shield 8 in the microstrip line resonator is not a simple plane as shown in FIG. 1 but has a complicated shape in an actual product. Conventionally, there has been no technique for forming an oxide superconductor having a uniform orientation on a shield having such a complicated shape.
【００２８】そこで、次に本実施例においては、シール
ドを製造する方法として、シールドの外殻をなす中空の
ケース枠と導体層とを組合せてスクリーン印刷による方
法を発明した。作製手順は以下のごとくである。まず、
ＭｇＯ等の酸化物超電導体からなるケース枠を図１に示
すシールド８の外殻形状に加工し、ケース枠の内壁面を
平滑にする。次に、このケース枠の内壁面にペースト状
にしたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xを均一に１μｍ以上塗布して
導体層を形成する。その後、酸素雰囲気中８００〜９５
０℃で焼成することにより、ケース枠の壁面にｃ軸配向
性の優れたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x酸化物超電導体の導体層
が一体に形成される。シールドとコネクターの外部導体
との接合部には、金を蒸着して、接地をしっかりとれる
ようにした。Therefore, in the present embodiment, as a method of manufacturing the shield, a method of screen printing was invented by combining a hollow case frame forming the outer shell of the shield with a conductor layer. The manufacturing procedure is as follows. First,
A case frame made of an oxide superconductor such as MgO is processed into the outer shell shape of the shield 8 shown in FIG. 1 to make the inner wall surface of the case frame smooth. Next, a paste-like YBa 2 Cu 3 O 7-x is uniformly applied to the inner wall surface of the case frame by 1 μm or more to form a conductor layer. Then 800 to 95 in oxygen atmosphere
By firing at 0 ° C., a conductor layer of YBa 2 Cu 3 O 7-x oxide superconductor having excellent c-axis orientation is integrally formed on the wall surface of the case frame. Gold was vapor-deposited at the joint between the shield and the outer conductor of the connector to ensure a solid ground.
【００２９】このようなシールドを用いて、図１のよう
なマイクロストリップライン共振器を構成したところ、
表１に示すマイクロストリップライン共振器５のように
わずかではあるが、無負荷Ｑ値はマイクロストリップラ
イン共振器１の場合よりも改善された。シールド８のＹ
Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7-x酸化物超電導体が完全にｃ軸配向して
いるため、無配向の多結晶体で作ったマイクロストリッ
プライン共振器１の場合よりもＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x酸化
物超電導体シールドの放射損失が小さくなったことが原
因と考えられる。このようにスクリーン印刷法によって
ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x酸化物超電導体のシールド８を作製
することにより、より低損失のマイクロストリップライ
ン共振器を製造することが可能となった。When a microstrip line resonator as shown in FIG. 1 is constructed using such a shield,
As in the case of the microstripline resonator 5 shown in Table 1, the unloaded Q value was improved as compared with the case of the microstripline resonator 1 although it was small. Shield 8 Y
Since the Ba 2 Cu 3 O 7-x oxide superconductor is completely c-axis oriented, YBa 2 Cu 3 O 7-x is better than the case of the microstrip line resonator 1 made of a non-oriented polycrystalline body. It is considered that the radiation loss of the oxide superconductor shield was reduced. As described above, by producing the YBa 2 Cu 3 O 7-x oxide superconductor shield 8 by the screen printing method, it becomes possible to produce a microstrip line resonator with lower loss.
【００３０】スクリーン印刷法によるシールドの作製よ
りもさらに低損失のシールド８として、レーザー蒸着法
やスパッタ法によるＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x酸化物超電導体
シールドも開発した。作製手順には以下のとおりであ
る。ＭｇＯ等の酸化物超電導体からなるケース枠を図１
に示すシールド８の外殻形状に加工し、ケース枠の内壁
面を平滑にする。次に、このケース枠を、レーザー蒸着
装置やスパッタ装置のような高ガス雰囲気中で成膜可能
な装置にして設置する。通常、酸化物超電導体の薄膜を
製造する場合には、成膜時の温度を正確に制御する必要
がある。ところが、このケース枠のような複雑な形状を
したものの温度を均一に制御することは、通常非常に難
しい。本発明では、成膜時の温度を制御するためのヒー
ターを改造して、ヒーターの形状をケース枠の外形と正
確に一致する形状とし、そのヒーターをケース枠に沿わ
せて装置のチャンバー中に設置した。このヒーターによ
ってケース枠の温度を均一に７００℃程度に制御した。
また、このケース枠のように複雑な形状の壁面に均一に
ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x薄膜が成長するように、レーザー蒸
着法やスパッタ法で成膜するときの雰囲気ガス圧を２０
０ｍＴｏｒｒ以上の高圧に設定した。このような高分圧
下の成膜では、蒸着粒子の平均自由行程が１ｍｍ程度又
はそれ以下と非常に短くなるので、原子の回り込みが容
易になり、複雑な形状のケース枠の壁面にも均一に薄膜
が成長する。薄膜の膜厚は、１μｍ程度とした。このよ
うにして得られたケース枠の壁面に成膜されたＹＢａ2
Ｃｕ3Ｏ7-x薄膜はｃ軸配向しており、また、結晶粒界の
ほとんど見られない単結晶に近い構造をしている。この
ような薄膜では、マイクロ波の損失も非常に小さくな
る。そこで、このようにして作製したシールドを使って
マイクロストリップライン共振器を作製した。シールド
とコネクターの外部導体との接続は、マイクロストリッ
プライン共振器５と同様にした。このマイクロストリッ
プライン共振器の特性は、表１の共振器６にみられるご
とく、本実施例の中では最も優れており、無負荷Ｑ値と
して４５，０００程度の値が得られた。本発明の作製方
法で形成したシールドの損失が非常に小さいため、この
ような高性能のマイクロストリップライン共振器の製造
が可能になったといえる。A YBa 2 Cu 3 O 7-x oxide superconductor shield produced by a laser deposition method or a sputtering method was also developed as a shield 8 having a lower loss than the shield 8 produced by the screen printing method. The manufacturing procedure is as follows. Figure 1 shows a case frame made of oxide superconductor such as MgO.
The outer wall of the shield 8 shown in FIG. Next, the case frame is set as a device capable of forming a film in a high gas atmosphere such as a laser vapor deposition device or a sputtering device. Usually, when manufacturing a thin film of an oxide superconductor, it is necessary to accurately control the temperature during film formation. However, it is usually very difficult to uniformly control the temperature of the case frame having a complicated shape. In the present invention, the heater for controlling the temperature during film formation is modified so that the shape of the heater exactly matches the outer shape of the case frame, and the heater is placed in the chamber of the apparatus along the case frame. installed. The temperature of the case frame was uniformly controlled to about 700 ° C. by this heater.
In addition, the atmospheric gas pressure during the film formation by the laser deposition method or the sputtering method is set to 20 so that the YBa 2 Cu 3 O 7-x thin film can be uniformly grown on the wall surface having a complicated shape like this case frame.
The pressure was set to 0 mTorr or higher. In film formation under such a high partial pressure, the average free path of vapor deposition particles is very short, about 1 mm or less, which makes it easy for atoms to wrap around and even on the wall surface of a case frame having a complicated shape. The thin film grows. The thickness of the thin film was about 1 μm. The YBa 2 film thus formed on the wall surface of the case frame
The Cu 3 O 7-x thin film is c-axis oriented and has a structure similar to a single crystal in which almost no grain boundaries are found. In such a thin film, microwave loss is also very small. Therefore, a microstrip line resonator was manufactured using the shield thus manufactured. The connection between the shield and the outer conductor of the connector was the same as in the microstrip line resonator 5. The characteristics of this microstripline resonator are the best in this embodiment, as shown in the resonator 6 in Table 1, and an unloaded Q value of about 45,000 was obtained. It can be said that such a high-performance microstripline resonator can be manufactured because the loss of the shield formed by the manufacturing method of the present invention is extremely small.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は酸
化物超電導体と誘電体を用いてマイクロストリップライ
ン共振器を形成する際に、ストリップライン共振器，入
出力用ストリップライン、及び、接地導体の構成材料に
酸化物超電導体を用いるとともに、さらに、共振器のシ
ールドにも酸化物超電導体を用いることにより、マイク
ロストリップライン共振器の特性を大幅に向上させるこ
とが可能になり、マイクロ波回路を製造する上でその効
果は非常に大きい。また、スクリーン印刷法やレーザー
蒸着法等によって複雑な形状を有する酸化物超電導体シ
ールドを製造することができる。As described in detail above, according to the present invention, when a microstrip line resonator is formed using an oxide superconductor and a dielectric, a strip line resonator, an input / output strip line, and By using an oxide superconductor as the constituent material of the ground conductor and also using an oxide superconductor for the shield of the resonator, it is possible to significantly improve the characteristics of the microstrip line resonator. The effect is very large in manufacturing a wave circuit. Moreover, an oxide superconductor shield having a complicated shape can be manufactured by a screen printing method, a laser deposition method, or the like.
【図１】（ａ）は本発明によるマイクロストリップライ
ン共振器の構造を示す横断面図、（ｂ）は同縦断面図で
ある。FIG. 1A is a cross-sectional view showing a structure of a microstrip line resonator according to the present invention, and FIG. 1B is a vertical cross-sectional view thereof.
【図２】従来のマイクロストリップライン共振器の構造
を示す横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional microstrip line resonator.
１ ストリップライン共振器 ２ 誘電体基板 ３ 接地導体 ４，５ 外部回路との入出力用ストリップライン ６，７ コネクター ８ シールド 1 Stripline resonator 2 Dielectric substrate 3 Ground conductor 4, 5 Stripline for input / output with external circuit 6, 7 Connector 8 Shield
Claims (4)
トリップライン共振器であって、 積層体は、ストリップライン共振器及びその入出力用ス
トリップラインと接地導体とが誘電体を挾んで積層され
たものであり、外来入力に基づいて共振現象を励起する
ものであり、 ストリップライン共振器，入出力用ストリップライン，
接地導体及びシールドの構成材料は、酸化物超電導体で
あることを特徴とするマイクロストリップライン共振
器。1. A microstripline resonator having a laminated body in a shield, wherein the laminated body is composed of a stripline resonator, an input / output stripline thereof, and a grounding conductor sandwiching a dielectric. Which excites a resonance phenomenon based on an external input, and includes a stripline resonator, an input / output stripline,
The microstrip line resonator, wherein the constituent material of the ground conductor and the shield is an oxide superconductor.
トリップライン共振器であって、 積層体は、ストリップライン共振器及びその入出力用ス
トリップラインと接地導体とが誘電体を挾んで積層され
たものであり、外来入力に基づいて共振現象を励起する
ものであり、 ストリップライン共振器，入出力用ストリップライン及
び接地導体の構成材料は、酸化物超電導体であり、 シールドは、導体層を有し、 導体層は、酸化物超電導体であり、シールドの内面に層
状に設けられたものであることを特徴とするマイクロス
トリップライン共振器。2. A microstrip line resonator having a laminated body inside a shield, wherein the laminated body is formed by laminating a strip line resonator, its input / output strip lines, and a ground conductor with a dielectric interposed therebetween. The stripline resonator, the input / output stripline, and the ground conductor are made of an oxide superconductor, and the shield has a conductor layer. The microstrip line resonator, wherein the conductor layer is an oxide superconductor and is provided in layers on the inner surface of the shield.
ロストリップライン共振器用シールドの製造方法であっ
て、 シールドは、外来入力に基づいて共振現象を励起する積
層体が組み込まれるものであり、導体層を有し、 塗布工程は、酸化物超電導体のペーストをシールドの内
面に塗布して導体層を形成する工程であり、 熱処理工程は、シールド内面に形成された導体層を焼成
する工程であることを特徴とするマイクロストリップラ
イン共振器用シールドの製造方法。3. A method for manufacturing a shield for a microstripline resonator, which comprises a coating step and a heat treatment step, wherein the shield incorporates a laminate that excites a resonance phenomenon based on an external input, and a conductor layer. The coating step is a step of applying a paste of oxide superconductor to the inner surface of the shield to form a conductor layer, and the heat treatment step is a step of firing the conductor layer formed on the inner surface of the shield. A method for manufacturing a shield for a microstrip line resonator, comprising:
イン共振器用シールドの製造方法であって、 シールドは、外来入力に基づいて共振現象を励起する積
層体が組み込まれるものであり、導体層を有し、 成膜工程は、レーザ蒸着法或いはスパッタ法等により導
体層をシールドの内面に形成する工程であることを特徴
とするマイクロストリップライン共振器用シールドの製
造方法。4. A method of manufacturing a shield for a microstrip line resonator having a film forming step, wherein the shield includes a laminated body that excites a resonance phenomenon based on an external input, and has a conductor layer. The method of manufacturing a shield for a microstrip line resonator, wherein the film forming step is a step of forming a conductor layer on the inner surface of the shield by a laser deposition method, a sputtering method, or the like.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16238293A JPH0722822A (en) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | Micro strip line resonator and production of shield for the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16238293A JPH0722822A (en) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | Micro strip line resonator and production of shield for the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0722822A true JPH0722822A (en) | 1995-01-24 |
Family
ID=15753521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16238293A Pending JPH0722822A (en) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | Micro strip line resonator and production of shield for the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0722822A (en) |
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