(57)【要約】【課題】簡便な構成で、広い周波数領域において、高精度かつ高ダイナミックに非線形歪を測定できるようにする。【解決手段】超伝導チューナブルフィルタ装置を、バンドリジェクション型の超伝導フィルタ１１と、超伝導フィルタ１１をチューニングするためのロッド１３又はプレート１４と、超伝導フィルタ１１に対するロッド１３又はプレート１４の位置を調整するための位置調整手段１５とを備えるものとする。【選択図】図１
2010171874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バンドリジェクション型の超伝導フィルタと、
前記超伝導フィルタをチューニングするためのロッドと、
前記超伝導フィルタに対する前記ロッドの位置を調整するためのロッド用位置調整手段とを備えることを特徴とする超伝導チューナブルフィルタ装置。
【請求項２】
バンドリジェクション型の超伝導フィルタと、
前記超伝導フィルタをチューニングするためのプレートと、
前記超伝導フィルタに対する前記プレートの位置を調整するためのプレート用位置調整手段とを備えることを特徴とする超伝導チューナブルフィルタ装置。
【請求項３】
前記超伝導フィルタは、誘電体基板と、前記誘電体基板の表面に超伝導材料によって形成された共振器パターン及び入出力フィーダと、前記誘電体基板の裏面に超伝導材料によって形成され、２つのリジェクト帯域を有するフィルタ特性を形成するための開口部を有するグランド層とを備えることを特徴とする、請求項１又は２記載の超伝導チューナブルフィルタ装置。
【請求項４】
異なる周波数の２つの基本信号をサンプルに入力し、前記サンプルの非線形性によって生じる相互変調歪信号を測定する非線形歪測定装置であって、
前記サンプルから出力される前記基本信号及び前記サンプルの非線形性によって生じる相互変調歪信号のうち前記基本信号のみを減衰させる超伝導チューナブルフィルタ装置を備え、
前記超伝導チューナブルフィルタ装置が、
バンドリジェクション型の超伝導フィルタと、
前記超伝導フィルタをチューニングするためのロッドと、
前記超伝導フィルタに対する前記ロッドの位置を調整するためのロッド用位置調整手段とを備えることを特徴とする非線形歪測定装置。
【請求項５】
異なる周波数の２つの基本信号をサンプルに入力し、
前記サンプルから出力される前記基本信号及び前記サンプルの非線形性によって生じる相互変調歪信号のうち前記基本信号のみを超伝導チューナブルフィルタ装置によって減衰させ、
前記相互変調歪信号を測定する非線形歪測定方法であって、
前記サンプルに応じて２つの基本信号の周波数を設定し、
前記２つの基本信号の周波数に応じて、前記超伝導チューナブルフィルタ装置のフィルタ特性の中心周波数及びリジェクト帯域幅を調整することを特徴とする非線形歪測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超伝導チューナブルフィルタ装置、非線形歪測定装置、非線形歪測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代移動通信システムや広帯域無線アクセスなど高速・大容量のデータ通信へ移行するにともない、周波数の有効利用が必要不可欠となっている。
特に、無線基地局の送信系において、隣接チャネルへの漏洩電力は電波法で厳しく制限されている。このため、非線形歪の小さい通信機器の要望が益々増大している。
ところで、高周波デバイスや高周波部品などのサンプル（被測定物）の非線形歪を測定する方法として、いわゆる２−ｔｏｎｅ法を用いることが考えられる。
【０００３】
例えば図１０に示すように、異なる周波数ｆ１，ｆ２の２つの基本波信号を等レベルでサンプルに入力する。サンプルの非線形性によって周波数２ｆ１−ｆ２，２ｆ２−ｆ１の相互変調歪（ＩＭＤ；Inter Modulation Distortion）信号が周波数ｆ１，ｆ２の基本波信号の両側に発生する。これらのＩＭＤ信号を、スペクトラムアナライザを用いて測定する。これにより、サンプルの非線形歪を測定する。
【０００４】
この場合、ＩＭＤ信号よりも遥かに高いレベルの基本波信号がスペクトラムアナライザに入力されることになってしまう。そこで、周波数依存性がほとんど無い通常のアッテネータ（減衰器）を設けることになる。
しかしながら、アッテネータを設けると、基本波信号とともにＩＭＤ信号も減衰してしまうことになる。場合によっては、ＩＭＤ信号はスペクトラムアナライザのノイズレベルになってしまい、ＩＭＤ信号を高精度に測定することが困難である。特に、受動相互変調歪（ＰＩＭ；Passive Inter Modulation）などの僅かな歪成分を高精度に測定するのは難しい。
【０００５】
そこで、キャンセル回路を設け、基本波信号を分岐し、分岐された信号の位相及び振幅を調整し、基本波信号と合成することで、基本波信号を抑圧することが考えられる。
なお、超伝導フィルタを用いる場合に、超伝導フィルタで発生する相互変調歪を補償すべく、超伝導フィルタで発生すると予想される相互変調歪の逆特性の歪信号を、超伝導フィルタから出力される信号に合成するようにした歪補償回路もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−０３２５８４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】古野等、「高温超伝導マイクロ波デバイス高ダイナミックレンジ非線形ひずみ振幅・位相測定」、電子情報通信学会、信学技報（IEICE Technical Report）、ＳＣＥ２００７−６、ＭＷ２００７−６（２００７−０４）、第２７頁〜第３０頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のキャンセル回路を設けて基本波信号を抑圧するものでは、基本波信号を抑圧するための回路が複雑であり、特に、位相調整が難しい。このため、非線形歪を高精度に測定するのは困難である。
また、通信機器は、半導体パワーアンプやケーブルといった非線形歪レベルが異なる部品で構成されている。このため、より低歪化を図ったり、歪要因を分離したりするために、歪成分を高精度かつ高ダイナミックに測定できるようにすることが不可欠である。
【０００９】
また、最適な通信アクセスを得るために、複数のシステム、即ち、複数の周波数帯に対応する通信機器が望まれる。このため、歪成分を広い周波数領域において高精度に測定できるようにすることも重要である。
そこで、簡便な構成で、広い周波数領域において、高精度かつ高ダイナミックに非線形歪を測定できるようにしたい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このため、本超伝導チューナブルフィルタ装置は、バンドリジェクション型の超伝導フィルタと、超伝導フィルタをチューニングするためのロッドと、超伝導フィルタに対するロッドの位置を調整するためのロッド用位置調整手段とを備えることを要件とする。
本超伝導チューナブルフィルタ装置は、バンドリジェクション型の超伝導フィルタと、超伝導フィルタをチューニングするためのプレートと、超伝導フィルタに対するプレートの位置を調整するためのプレート用位置調整手段とを備えることを要件とする。
【００１１】
本非線形歪測定装置は、異なる周波数の２つの基本信号をサンプルに入力し、サンプルの非線形性によって生じる相互変調歪信号を測定する非線形歪測定装置であって、サンプルから出力される基本信号及びサンプルの非線形性によって生じる相互変調歪信号のうち基本信号のみを減衰させる超伝導チューナブルフィルタ装置を備え、超伝導チューナブルフィルタ装置が、バンドリジェクション型の超伝導フィルタと、超伝導フィルタをチューニングするためのロッドと、超伝導フィルタに対するロッドの位置を調整するためのロッド用位置調整手段とを備えることを要件とする。
【００１２】
本非線形歪測定方法は、異なる周波数の２つの基本信号をサンプルに入力し、サンプルから出力される基本信号及びサンプルの非線形性によって生じる相互変調歪信号のうち基本信号のみを超伝導チューナブルフィルタ装置によって減衰させ、相互変調歪信号を測定する非線形歪測定方法であって、サンプルに応じて２つの基本信号の周波数を設定し、２つの基本信号の周波数に応じて、超伝導チューナブルフィルタ装置のフィルタ特性の中心周波数及びリジェクト帯域幅を調整することを要件とする。
【発明の効果】
【００１３】
したがって、本超伝導チューナブルフィルタ装置、非線形歪測定装置、非線形歪測定方法によれば、簡便な構成で、広い周波数領域において、高精度かつ高ダイナミックに非線形歪を測定できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態にかかる超伝導チューナブルフィルタ装置の構成を示す模式図である。
【図２】本実施形態にかかる超伝導チューナブルフィルタ装置に備えられる超伝導フィルタ及びプレートの構成を示す模式的斜視図である。
【図３】（Ａ）は本実施形態にかかる超伝導チューナブルフィルタ装置に備えられる超伝導フィルタの構成を示す模式的表面図であり、（Ｂ）は本実施形態にかかる超伝導チューナブルフィルタ装置に備えられる超伝導フィルタの構成を示す模式的裏面図である。
【図４】本実施形態にかかる超伝導チューナブルフィルタ装置に備えられる超伝導フィルタの特性を示す図である。
【図５】本実施形態にかかる超伝導チューナブルフィルタ装置の構成を示す模式図である。
【図６】本実施形態にかかる超伝導チューナブルフィルタ装置を備える非線形歪測定装置の構成を示す模式図である。
【図７】（Ａ）は本実施形態にかかる超伝導チューナブルフィルタ装置に備えられる超伝導フィルタの変形例の構成を示す模式的表面図であり、（Ｂ）は本実施形態にかかる超伝導チューナブルフィルタ装置に備えられる超伝導フィルタの変形例の構成を示す模式的裏面図である。
【図８】（Ａ）は本実施形態にかかる超伝導チューナブルフィルタ装置に備えられる超伝導フィルタの他の変形例の構成を示す模式的表面図であり、（Ｂ）は本実施形態にかかる超伝導チューナブルフィルタ装置に備えられる超伝導フィルタの他の変形例の構成を示す模式的裏面図である。
【図９】本実施形態にかかる超伝導チューナブルフィルタ装置の変形例の構成を示す模式的斜視図である。
【図１０】従来の非線形歪測定装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面により、本実施形態にかかる超伝導チューナブルフィルタ装置、非線形歪測定装置、非線形歪測定方法について、図１〜図６を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる非線形歪測定装置は、例えば移動通信システムにおける高度な電波の共同利用に向けた要素技術としての超伝導チューナブルフィルタ装置を備える非線形歪測定装置である。
【００１６】
本非線形歪測定装置は、図６に示すように、異なる周波数ｆ１，ｆ２の２つの基本信号を、サンプル５０に入力し、サンプル５０の非線形性によって生じる相互変調歪信号（ＩＭＤ信号；ＰＩＭ信号；周波数２ｆ１−ｆ２，２ｆ２−ｆ１）を測定する非線形歪測定装置である。なお、サンプル５０は、高周波デバイスや高周波部品などの被測定物である。
本非線形歪測定装置は、サンプル５０から出力される基本信号及びサンプルの非線形性によって生じる相互変調歪信号のうち基本信号のみを減衰させる超伝導チューナブルフィルタ装置１を備える。つまり、本非線形歪測定装置は、従来の非線形歪測定装置において用いられていたアッテネータの代わりに超伝導チューナブルフィルタ装置１を備える。
【００１７】
このため、本実施形態の非線形歪測定方法では、異なる周波数の２つの基本信号をサンプル５０に入力し、サンプル５０から出力される基本信号及び相互変調歪信号のうち基本信号のみを超伝導チューナブルフィルタ装置１によって減衰させ、相互変調歪信号を測定することになる。
特に、本実施形態では、サンプル５０に応じて第１信号源２及び第２信号源３から出力される２つの基本信号の周波数を設定し、２つの基本信号の周波数に応じて、超伝導チューナブルフィルタ装置１のチューニングを行なうことができるようになっている。
【００１８】
ここでは、超伝導チューナブルフィルタ装置１のフィルタ特性の中心周波数及びリジェクト帯域幅を調整することによってチューニングを行なうようにしている。
ここで、超伝導チューナブルフィルタ装置１のフィルタ特性の中心周波数とは、フィルタ特性の２つのリジェクト帯域の中間位置における周波数である。つまり、フィルタ特性の中心周波数とは、２つのリジェクト帯域のピークの平均周波数である。また、超伝導チューナブルフィルタ装置１のフィルタ特性のリジェクト帯域幅とは、２つのリジェクト帯域の間隔（ピーク間距離）である。つまり、フィルタ特性のリジェクト帯域幅とは、２つのリジェクト帯域のピークの周波数差である。
【００１９】
なお、フィルタ特性の２つのリジェクト帯域のピークの周波数は、２つの基本信号の周波数に合わせるのが好ましい。この場合、フィルタ特性の中心周波数は、２つの基本信号の中間位置における周波数（２つの基本信号の平均周波数）と同じになる。また、フィルタ特性のリジェクト帯域幅は、２つの基本信号の間隔（２つの基本信号の周波数差）と同じになる。
【００２０】
具体的には、本非線形歪測定装置は、図６に示すように、第１信号源２、第２信号源３、第１パワーアンプ４、第２パワーアンプ５、第１アイソレータ６、第２アイソレータ７、３ｄＢカプラ（カプラ）８、第３アイソレータ９、超伝導チューナブルフィルタ装置１、スペクトラムアナライザ１０を備える。そして、第３アイソレータ９と超伝導チューナブルフィルタ装置１との間にサンプル５０が置かれるようになっている。
【００２１】
ここで、第１信号源２は、周波数ｆ１の基本信号を出力する信号源である。
第２信号源３は、周波数ｆ２の基本信号を出力する信号源である。
第１パワーアンプ４は、第１信号源２に接続されており、周波数ｆ１の基本信号を増幅するパワーアンプである。
第２パワーアンプ５は、第２信号源３に接続されており、周波数ｆ２の基本信号を増幅するパワーアンプである。
【００２２】
第１アイソレータ６は、第１パワーアンプ４と３ｄＢカプラ８との間に設けられている。
第２アイソレータ７は、第２パワーアンプ５と３ｄＢカプラ８との間に設けられている。
第３アイソレータ９は、３ｄＢカプラ８の後段、即ち、３ｄＢカプラ８とサンプル５０との間に設けられている。
【００２３】
超伝導チューナブルフィルタ装置１は、スペクトラムアナライザ１０の前段、即ち、サンプル５０とスペクトラムアナライザ１０との間に設けられている。
本非線形歪測定装置は、上述のように構成されるため、第１信号源２及び第２信号源３から出力された、異なる周波数ｆ１，ｆ２の２つの基本信号は、第１パワーアンプ４及び第２パワーアンプ５でそれぞれ増幅され、３ｄＢカプラ８によって結合され、等しいレベルでサンプル５０に入力される。
【００２４】
このようにして、異なる周波数ｆ１，ｆ２の２つの基本信号がサンプル５０に入力されると、サンプル５０は、その非線形性によって周波数２ｆ１−ｆ２，２ｆ２−ｆ１の相互変調歪信号を発生する。このため、異なる周波数ｆ１，ｆ２の２つの基本信号、及び、基本信号の両側に発生した２つの相互変調歪信号（周波数２ｆ１−ｆ２，２ｆ２−ｆ１）が、サンプル５０から出力される。
【００２５】
サンプル５０から出力された２つの基本信号及び２つの相互変調歪信号のうち２つの基本信号のみが超伝導チューナブルフィルタ装置１によって減衰される。
そして、２つの相互変調歪信号を、スペクトラムアナライザ１０を用いて測定する。これにより、サンプル５０の非線形歪を測定する。
以下、本実施形態にかかる超伝導チューナブルフィルタ装置について、図１を参照しながら説明する。
【００２６】
本超伝導チューナブルフィルタ装置は、図１に示すように、バンドリジェクション型の超伝導フィルタ１１と、チューナブル構造１２とを備える。
ここでは、チューナブル構造１２として、超伝導フィルタ１１をチューニングするためのロッド１３及びプレート１４と、超伝導フィルタ１１に対するロッド１３の位置及び超伝導フィルタ１１に対するプレート１４の位置を調整するための位置調整手段１５とを備える。
【００２７】
ここで、超伝導フィルタ１１は、２つの基本信号（基本波信号）のみを急峻に減衰させることができるバンドリジェクション型（ノッチ型）フィルタである。
本実施形態では、超伝導フィルタ１１は、図１〜図３に示すように、誘電体基板１６と、誘電体基板１６の表面に超伝導材料によって形成された共振器パターン１７及び入出力フィーダ１８と、誘電体基板１６の裏面に超伝導材料によって形成され、開口部（スロット）１９Ａを有するグランド層１９とを備える。なお、この超伝導フィルタ１１を、フィルタ基板、ディスク共振器ともいう。
【００２８】
ここでは、誘電体基板１６として、ＭｇＯ基板を用いている。
なお、誘電体基板１６は、ＭｇＯ基板（ＭｇＯ単結晶基板）に限定されるものではなく、例えば、ＬａＡｌＯ３基板、サファイア基板などを用いても良い。
また、共振器パターン１７、入出力フィーダ１８及びグランド層１９は、ＹＢＣＯ（Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ）系超伝導材料を用いた薄膜（ＹＢＣＯ薄膜）によって形成されている。
【００２９】
ここで、入出力フィーダ１８は、信号を入出力するための入出力導線であり、図３（Ａ）に示すように、直交する２本の直線状の導線からなる。一方の導線は誘電体基板１６の一の端面（入力端面）まで延びており、他方の導線は誘電体基板１６の一の端面に直交する他の端面（出力端面）まで延びている。
また、良好な耐電力性が得られ、超伝導フィルタ自身からの歪成分を極力小さくするために、共振器パターン１７としてディスクパターン（ディスク構造；２次元回路パターン）を採用している。ディスクパターン１７は、入出力フィーダ１８によって導かれる信号が結合する位置に設けられる。但し、ディスクパターン１７は、入出力フィーダ１８に接しないように形成する。なお、共振器パターン１７としてディスクパターンを有する超伝導フィルタ１１を、ディスク型フィルタ（平面回路型フィルタ）という。
【００３０】
ディスクパターン１７を用いる場合、超伝導フィルタ１１のフィルタ特性の中心周波数は、ディスクパターン１７の直径によって決まる。つまり、ディスクパターン１７の直径を調整することで、超伝導フィルタ１１のフィルタ特性の中心周波数を任意に設定することができる。
また、図３（Ｂ）に示すように、グランド層１９に開口部１９Ａを設けることによって、１つのディスク共振器で２つのリジェクト帯域（ノッチ）を有するリジェクトフィルタ（ノッチフィルタ）を構成している（図４参照）。つまり、グランド層１９に形成された開口部１９Ａは、２つのリジェクト帯域を有するフィルタ特性を形成するための開口部である。ここで、グランド層１９の開口部１９Ａは、入出力フィーダ１８を構成する２つの導線に対して４５度の位置で、かつ、ディスクパターン１７の外周の入出力フィーダ１８から遠い位置に対応する位置に設けるのが好ましい。
【００３１】
そして、それぞれのリジェクト帯域の位置を、基本信号の周波数ｆ１，ｆ２に対応させることで、サンプル５０から出力される基本信号及び相互変調歪信号のうち基本信号のみを減衰させるフィルタ特性を得ることができる。
この場合、超伝導フィルタ１１のフィルタ特性のリジェクト帯域幅は、グランド層１９に設ける開口部１９Ａの大きさ（ここでは円形スロットであるため、直径）によって決まる。
【００３２】
例えば、グランド層１９に設ける開口部１９Ａの大きさを大きくすることで、リジェクト帯域幅を広くすることができる。一方、グランド層１９に設ける開口部１９Ａの大きさを小さくすることで、リジェクト帯域幅を狭くすることができる。
また、例えば、グランド層１９に設ける開口部１９Ａを、ディスクパターン１７の外周に対応する位置よりも内側に位置させることで、リジェクト帯域幅を広くすることができる。一方、グランド層１９に設ける開口部１９Ａを、ディスクパターン１７の外周に対応する位置よりも外側に位置させることで、リジェクト帯域幅を狭くすることができる。
【００３３】
但し、グランド層１９に設ける開口部１９Ａの中心がディスクパターン１７の中心に重ならないようにする。これは、ディスクパターン１７における共振帯域、即ち、リジェクト帯域が１つにならないようにするためである。また、グランド層１９に設ける開口部１９Ａの大きさ（ここでは円形スロットであるため、直径）は、λ／４以内にするのが好ましい。これは、余計な共振が生じてしまうからである。なお、λｇは２つの基本信号の中間の波長である。
【００３４】
特に、上述のように、ディスクパターン１７、入出力フィーダ１８及びグランド層１９などの導体パターン部分を、上述のような超伝導体材料によって形成することで、非常に低ロスで急峻なリジェクト帯域を有するフィルタ周波数特性が得られる。
例えば、２つの基本信号の周波数ｆ１，ｆ２が５ＧＨｚ付近の場合、超伝導フィルタ１１のフィルタ特性の中心周波数が５ＧＨｚ付近になり、かつ、一の基本信号の周波数ｆ１を含む帯域及び他の基本信号の周波数ｆ２を含む帯域の２つの帯域で共振するように、ディスクパターンの直径、及び、グランド層１９に設ける開口部１９Ａの大きさを設定すれば良い。
【００３５】
具体的には、ＭｇＯ基板を用いた場合、ディスクパターン１７の直径を１１．１ｍｍ程度とし、グランド層１９の円形スロット１９Ａの直径を１ｍｍとすれば、入出力フィーダ１８に入力した信号のうち５ＧＨｚ付近の周波数ｆ１，ｆ２の基本信号のみがディスクパターン１７に溜まることになる。つまり、基本信号の周波数ｆ１，ｆ２がディスクパターン１７の共振周波数に一致し、ディスクパターン１７で共振してリジェクトされる一方、２つの帯域外の周波数を持つ信号（特に相互変調歪信号）は共振せずに、そのまま出力されることになる。
【００３６】
これにより、基本信号において４０ｄＢ程度の減衰が得られるとともに、基本信号の周波数ｆ１，ｆ２を含む帯域外では殆どロスがない優れたフィルタ周波数特性（フィルタ通過特性）が得られる（図４参照）。このため、サンプル５０からの出力信号が本超伝導フィルタ１１を通ると、基本信号は４０ｄＢ程度減衰するが、相互変調歪信号の減衰はほとんどない（図６参照）。したがって、相互変調歪信号がノイズレベルに埋もれることなく、高精度な非線形歪の測定が可能となる。つまり、従来、サンプル５０から出力される基本信号と相互変調歪信号の信号レベルの差（信号振幅差）が８０ｄＢ程度までの場合しか非線形歪の測定を行なうことができなかった。これに対し、本超伝導フィルタ１１を用いることで、これらの信号レベルの差が１２０ｄＢ以上の場合であっても非線形歪の測定を行なうことができる。このため、高性能かつ広いダイナミックレンジで非線形歪を測定できることになる。
【００３７】
なお、ここでは、超伝導材料として、ＹＢＣＯ系超伝導材料を用いているが、これに限られるものではない。
例えば、ＲＢＣＯ（Ｒ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ）系超伝導材料、即ち、Ｒ元素としてＹ（イットリウム）に代えて、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏを用いたＲＢＣＯ系超伝導材料（高温超伝導材料）を用いても良い。また、ＢＳＣＣＯ（Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ）系超伝導材料、ＰＢＳＣＣＯ（Ｐｂ−Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ）系超伝導材料、ＣＢＣＣＯ（Ｃｕ−Ｂａp−Ｃａq−Ｃｕr−Ｏｘ、１．５＜ｐ＜２．５、２．５＜ｑ＜３．５、３．５＜ｒ＜４．５）系超伝導材料などの他の酸化物超伝導材料（高温超伝導材料）を用いても良い。さらに、Ｎｂ、ＮｂＮ化合物などの超伝導材料（高温超伝導体材料）を用いても良い。
【００３８】
また、ロッド１３は、超伝導フィルタ１１のフィルタ特性のリジェクト帯域幅をチューニングするためのチューニングロッドである。
さらに、プレート１４は、超伝導フィルタ１１のフィルタ特性の中心周波数をチューニングするためのチューニングプレートである。プレート１４の形状は、円形にするのが好ましい。
【００３９】
ここでは、ロッド１３及びプレート１４は、サファイアによって形成されている。
なお、ロッド１３及びプレート１４の材料は、これに限られるものではない。例えば、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ３、ＮｄＧａＯ３、ＬＳＡＴ、ＬａＳｒＧａＯ４、ＬａＧａＯ３、ＹＳＺ、ＴｉＯ２などの誘電体材料を用いても良い。また、例えばＹＩＧなどの磁性体材料を用いても良い。
【００４０】
また、位置調整手段（位置制御手段）１５は、図１、図５に示すように、ロッド１３の位置とプレート１４の位置とをそれぞれ個別に調整（制御）するようになっている。このため、本実施形態では、位置調整手段１５として、ロッド用位置調整手段１５Ａと、プレート用位置調整手段１５Ｂとを備える。
ここで、ロッド用位置調整手段１５Ａは、ロッド１３に接続されたロッド調整トリマ２０（微調整用可変素子）と、ロッド調整トリマ２０を制御するためのロッド用制御手段２１（例えば直線導入メカ制御機構）とを備える。
【００４１】
そして、ロッド用位置調整手段１５Ａは、ロッド用制御手段２１によってロッド調整トリマ２０を制御して、ロッド１３の位置を調整するようになっている。
ここでは、ロッド用位置調整手段１５Ａは、グランド層１９に設けられた開口部１９Ａの大きさが調整されるようにロッド１３の位置を調整するようになっている。つまり、ロッド用位置調整手段１５Ａは、超伝導フィルタ１１のグランド層１９に設けられた開口部１９Ａに対するロッド１３の位置を調整するようになっている。なお、ロッド用制御手段２１は、ドライバ回路や制御回路を含む。
【００４２】
また、プレート用位置調整手段１５Ｂは、プレート１４に接続されたプレート調整トリマ２２と、プレート調整トリマ２２を制御するためのプレート用制御手段２３とを備える。
そして、プレート用位置調整手段１５Ｂは、プレート用制御手段２３によってプレート調整トリマ２２を制御して、プレート１４の位置を調整するようになっている。
【００４３】
ここでは、プレート用位置調整手段１５Ｂは、プレート１４と共振器パターン１７との間隔が調整されるようにプレート１４の位置を調整するようになっている。つまり、プレート用位置調整手段１５Ｂは、超伝導フィルタ１１の共振器パターン１７に対するプレート１４の位置を調整するようになっている。なお、プレート用制御手段２３は、ドライバ回路や制御回路を含む。
【００４４】
具体的には、上述の超伝導フィルタ１１、ロッド１３及びプレート１４は、図１に示すように、パッケージ２４内に収容されている。そして、このパッケージ２４が、図５に示すように、真空容器２５内の冷却ステージ２６上に搭載されている。このため、超伝導フィルタ１１は、パッケージ２４内に実装され、真空容器２５内に搭載されていることになる。また、冷却ステージ２６は、真空容器２５の外側に設けられた冷凍機２７に接続（直結）されている。
【００４５】
このように、本実施形態では、超伝導チューナブルフィルタ装置は、冷凍機２７と、この冷凍機２７に直結された冷却ステージ２６とを含む冷却装置２８を備える。
この冷却装置２８は、超伝導フィルタ１１の超伝導状態を出現させるために、超伝導フィルタ１１を冷却するためのものである。冷凍装置２８としては、例えばヘリウムガス循環型小型冷凍装置を用いれば良い。なお、冷却装置２８は窒素を冷媒として用いるものであっても良い。
【００４６】
また、パッケージ２４には、図１、図５に示すように、入力用コネクタ２９及び出力用コネクタ３０が設けられている。
ここでは、パッケージ２４は、図５に示すように、入力用コネクタ２９が前方に位置し、出力用コネクタ３０が上方に位置するように、冷却ステージ２６上に搭載される。また、入力用コネクタ２９及び出力用コネクタ３０は、図１に示すように、それぞれ、超伝導フィルタ１１の入出力フィーダ１８に接続されている。
【００４７】
また、真空容器２５には、図５に示すように、入力用ハーメチックコネクタ３１及び出力用ハーメチックコネクタ３２が設けられている。
ここでは、真空容器２５の上面に出力用ハーメチックコネクタ３２が設けられており、真空容器２５の側面に入力用ハーメチックコネクタ３１が設けられている。また、入力用ハーメチックコネクタ３１は、サンプル５０に接続されており、出力用ハーメチックコネクタ３２は、スペクラムアナライザ１０に接続されている。
【００４８】
さらに、パッケージ２４に設けられた入力用コネクタ２９と、真空容器２５に設けられた入力用ハーメチックコネクタ３１とが、同軸ケーブル３３によって接続されている。また、パッケージ２４に設けられた出力用コネクタ３０と、真空容器２５に設けられた出力用ハーメチックコネクタ３２とが、同軸ケーブル３４によって接続されている。
そして、サンプル５０からの出力信号（基本信号及び相互変調歪信号を含む）が、入力用ハーメチックコネクタ３１、同軸ケーブル３３及び入力用コネクタ２９を介して、パッケージ２４内の超伝導フィルタ１１に入力されるようになっている。また、超伝導フィルタ１１によって、サンプル５０からの出力信号の中の基本信号のみが減衰させられ、出力用コネクタ３０、同軸ケーブル３４及び出力用ハーメチックコネクタ３２を介して、スペクトラムアナライザ１０へ出力されるようになっている。
【００４９】
また、ロッド１３は、図１に示すように、パッケージ２４に形成されたロッド用開口部２４Ａに移動可能に設けられている。
ここでは、パッケージ２４は、図５に示すように、ロッド用開口部２４Ａが設けられた一の側面及びロッド用開口部２４Ａに設けられたロッド１３が側方に位置するように、冷却ステージ２６上に搭載される。
【００５０】
そして、図１に示すように、パッケージ２４の一の側面の内側に超伝導フィルタ１１のグランド層１９が接し、かつ、パッケージ２４に形成されたロッド用開口部２４Ａに対応する位置に、超伝導フィルタ１１のグランド層１９に形成された開口部（スロット）１９Ａが位置するように、パッケージ２４内に超伝導フィルタ１１が収納されている。これにより、超伝導フィルタ１１のグランド層１９に形成された開口部（グランド側スロット部）１９に対してロッド１３を出し入れし、開口部１９Ａの大きさを調整することで、フィルタ特性のリジェクト帯域幅（ｆ２−ｆ１）を変化させることができる。
【００５１】
このように、ノッチ特性を劣化させることなく、フィルタ特性のリジェクト帯域幅を広帯域に変化させることができるため、広い周波数領域において、高性能かつ広いダイナミックレンジで非線形歪を測定できる。
また、ロッド１３に接続されたロッド調整トリマ２０は、図５に示すように、パッケージ２４の外側に位置し、例えば熱伝導率が比較的低い棒３５などを介して、真空容器２５外に設けられているロッド用制御手段２１（例えば直線導入メカ制御機構）に接続されている。
【００５２】
また、プレート１４は、図１に示すように、パッケージ２４に形成されたプレート用開口部２４Ｂに移動可能に設けられたプレート調整トリマ２２に取り付けられている。
ここでは、パッケージ２４は、図５に示すように、プレート用開口部２４Ｂが設けられた他の側面及びプレート用開口部２４Ｂに設けられたプレート調整トリマ２２が側方に位置するように、冷却ステージ２６上に搭載される。
【００５３】
そして、図１に示すように、プレート調整トリマ２２の先端に、パッケージ２４内に収納されたプレート１４が取り付けられている。これにより、超伝導フィルタ１１の共振器パターン１７に対してプレート１４を近づけたり遠ざけたりして、プレート１４と共振器パターン１７との間隔を調整することで、フィルタ特性の中心周波数［ｆ０＝（ｆ１＋ｆ２）／２］を変化させることができる。
【００５４】
このように、ノッチ特性を劣化させることなく、フィルタ特性の中心周波数（即ち、２つのリジェクト帯域の位置）を広帯域に変化させることができるため、広い周波数領域において、高性能かつ広いダイナミックレンジで非線形歪を測定できる。
ここで、超伝導フィルタ１１のフィルタ特性の中心周波数は、超伝導の低損失性を生かすために、３〜６ＧＨｚの範囲内とするのが望ましい。また、チューナブル範囲はオクターブまでは可能であるが、１０％程度（例えば、中心周波数が５ＧＨｚの場合、可変量５００ＭＨｚまでが実現しやすい。
【００５５】
また、プレート１４に接続されたプレート調整トリマ２２は、図１に示すように、パッケージ２４の外側まで延びている。そして、プレート調整トリマ２２は、図５に示すように、例えば熱伝導率が比較的低い棒３６などを介して、真空容器２５外に設けられているプレート用制御手段２３（例えば直線導入メカ制御機構）に接続されている。
なお、ここでは、位置調整手段１５（１５Ａ，１５Ｂ）の一部分を真空容器２５内に設け、位置調整手段１５（１５Ａ，１５Ｂ）の残りの部分（特に制御手段２１，２３）を真空容器２５外に設けているが、これに限られるものではない。例えば位置調整手段１５（１５Ａ，１５Ｂ）の全てを真空容器２５内に設けても良い。
【００５６】
したがって、本実施形態にかかる超伝導チューナブルフィルタ装置、非線形歪測定装置、非線形歪測定方法によれば、簡便な構成で、広い周波数領域において、高精度かつ高ダイナミックに非線形歪を測定できるという利点がある。
なお、上述の実施形態では、ロッド１３をロッド調整トリマ２０に接続し、ロッド用制御手段２１によってロッド調整トリマ２０を制御して、ロッド１３の位置を調整するようにしているが、これに限られるものではない。
【００５７】
例えば、ロッド１３を、ロッド調整ピエゾ素子又はロッド調整ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子に接続し、ロッド用制御手段によってロッド調整トリマ又はロッド調整ＭＥＭＳ素子を制御して、ロッド１３の位置を調整するようにしても良い。つまり、ロッド用位置調整手段を、ロッド１３に接続されたロッド調整トリマ、ロッド調整ピエゾ素子、ロッド調整ＭＥＭＳ素子のいずれか一つと、ロッド調整トリマ、ロッド調整ピエゾ素子、ロッド調整ＭＥＭＳ素子のいずれか一つを制御するためのロッド用制御手段とを備えるものとすれば良い。なお、ロッド調整ピエゾ素子を用いる場合、ロッド用制御手段は、ピエゾアクチュエータを含む。
【００５８】
また、上述の実施形態では、プレート１４をプレート調整トリマ２２に接続し、プレート用制御手段２３によってプレート調整トリマ２２を制御して、プレート１４の位置を調整するようにしているが、これに限られるものではない。
例えば、プレート１４を、プレート調整ピエゾ素子又はプレート調整ＭＥＭＳ素子に接続し、プレート用制御手段によってプレート調整トリマ又はプレート調整ＭＥＭＳ素子を制御して、プレート１４の位置を調整するようにしても良い。つまり、プレート用位置調整手段を、プレート１４に接続されたプレート調整トリマ、プレート調整ピエゾ素子、プレート調整ＭＥＭＳ素子のいずれか一つと、プレート調整トリマ、プレート調整ピエゾ素子、プレート調整ＭＥＭＳ素子のいずれか一つを制御するためのプレート用制御手段とを備えるものとすれば良い。なお、プレート調整ピエゾ素子を用いる場合、プレート用制御手段は、ピエゾアクチュエータを含む。
【００５９】
また、上述の実施形態では、ロッド１３及びプレート１４をトリマ２０，２１に接続し、制御手段２１，２３によってトリマ２０，２１を制御して、ロッド１３及びプレート１４の位置を調整するようにしているが、これに限られるものではなく、例えばワイヤを用いる方式であっても良い。ワイヤ方式としては、例えば、ロッド１３及びプレート１４にワイヤを取り付け、ロッド１３及びプレート１４の位置を調整するようにしても良い。この場合、位置調整手段はワイヤを含むものとして構成される。
【００６０】
また、上述の実施形態では、超伝導フィルタ１１の共振器パターン１７としてディスクパターンを用いているが、これに限られるものではない。
例えば、図７（Ａ）に示すように、超伝導フィルタ１１の共振器パターンとして、共振器を構成する２つのラインパターン３７，３８を用いても良い。この場合、誘電体基板４０の表面に２つのラインパターン３７，３８（共振器）を隣接して配置すれば良く、ここでは、所定の間隔をあけて平行に配置するようにしている。
【００６１】
ここで、２つのラインパターン３７，３８の長さはいずれもλｇ／２とし、これらのラインパターン３７，３８の間の距離はλｇ／４とするのが好ましい。
この場合、２つのラインパターン３７，３８の一端側に、２つのラインパターン３７，３８に直交する方向へ延びるように、入出力フィーダ３９を形成すれば良い。入出力フィーダ３９は、誘電体基板４０の表面にその一端から他端まで延びる直線状の導線として形成すれば良い。
【００６２】
そして、例えば、２つのラインパターン３７，３８の長さを調整することで、フィルタ特性の中心周波数を任意に設定することができる。
また、図７（Ｂ）に示すように、誘電体基板４０の裏面に形成されるグランド層４１に設ける開口部４１Ａ（ここでは円形スロット）は、２つのラインパターン３７，３８の間に設けられたスペースに対応する位置に設ければ良い。
【００６３】
そして、例えば、グランド層４１に設ける開口部４１Ａの大きさを大きくすることで、フィルタ特性のリジェクト帯域幅を広くすることができる。一方、グランド層４１に設ける開口部４１Ａの大きさを小さくすることで、リジェクト帯域幅を狭くすることができる。
また、超伝導フィルタ自身からの歪成分を極力小さくするためには、それぞれのラインパターン３７，３８の幅を太くすれば良い。
【００６４】
また、例えば、図８（Ａ）に示すように、超伝導フィルタ１１の共振器パターンとして、共振器を構成する２つのディスクパターン４２，４３を用いても良い。この場合、誘電体基板４５の表面に２つのディスクパターン４２，４３（ディスク共振器）を隣接して配置すれば良く、ここでは、中心位置間の距離が所定の間隔になるように、入出力フィーダ４４を挟んで両側に配置するようにしている。
【００６５】
ここで、２つのディスクパターン４２，４３の中心位置間の距離はλｇ／４とするのが好ましい。また、入出力フィーダ４４は、誘電体基板４５の表面にその一端から他端まで延びる直線状の導線として形成すれば良い。なお、λｇは２つの基本信号の中間の波長である。
そして、例えば、２つのディスクパターン４２，４３の直径を調整することで、フィルタ特性の中心周波数を任意に設定することができる。
【００６６】
また、図８（Ｂ）に示すように、誘電体基板４５の裏面に形成されるグランド層４６に設ける開口部４６Ａ（ここでは円形スロット）は、２つのディスクパターン４２，４３の間に設けられたスペースに対応する位置に設ければ良い。例えば、グランド層４６に設ける開口部４６Ａは、２つのディスクパターン４２，４３の中心を結ぶ線の中間位置に対応する位置に設ければ良い。
【００６７】
そして、例えば、グランド層４６に設ける開口部４６Ａの大きさを大きくすることで、フィルタ特性のリジェクト帯域幅を広くすることができる。一方、グランド層４６に設ける開口部４６Ａの大きさを小さくすることで、フィルタ特性のリジェクト帯域幅を狭くすることができる。
また、例えば、グランド層４６に設ける開口部４６Ａを、２つのディスクパターン４２，４３の中心から遠ざけることで、フィルタ特性のリジェクト帯域幅を狭くすることができる。つまり、２つのディスクパターン４２，４３の中心を結ぶ線の中間位置に対応する位置に設けられている開口部４６Ａを、その線に直交する方向へ移動させることで、フィルタ特性のリジェクト帯域幅を狭くすることができる。要するに、グランド層４６に設ける開口部４６Ａを、２つのディスクパターン４２，４３の中心から遠ざけたり、２つのディスクパターン４２，４３の中心に近づけたりすることで、リジェクト帯域幅を狭くしたり、広くしたりすることができる。
【００６８】
また、超伝導フィルタ１１の構成は、上述の実施形態のものに限られない。
つまり、例えば、図９に示すように、超伝導フィルタ１１を、導波管４７と、フィルタ特性のリジェクト帯域幅をチューニングするために用いられる帯域幅調整用穴４８Ａ及びフィルタ特性の中心周波数をチューニングするために用いられる中心周波数調整用穴４８Ｂを有するキャビティ４８とを備えるものとして構成しても良い。
【００６９】
この場合、超伝導フィルタ１１のフィルタ特性のリジェクト帯域幅をチューニングするための帯域幅調整用ロッド、及び、超伝導フィルタ１１のフィルタ特性の中心周波数をチューニングするための中心周波数調整用ロッドを用いる。
そして、位置調整手段が、帯域幅調整用穴４８Ａの大きさが調整されるように帯域幅調整用ロッドの位置を調整するととともに、中心周波数調整用穴４８Ｂの大きさが調整されるように中心周波数調整用ロッドの位置を調整するようにすれば良い。
【００７０】
特に、超伝導フィルタ自身からの歪成分を極力小さくするためには、上述の実施形態において挙げたいずれかの超伝導体材料を用いた金属キャビティとするのが好ましい。
なお、本発明は、上述した実施形態及び変形例に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
以下、上述の実施形態及び変形例に関し、更に、付記を開示する。
【００７１】
（付記１）
バンドリジェクション型の超伝導フィルタと、
前記超伝導フィルタをチューニングするためのロッドと、
前記超伝導フィルタに対する前記ロッドの位置を調整するためのロッド用位置調整手段とを備えることを特徴とする超伝導チューナブルフィルタ装置。
【００７２】
（付記２）
バンドリジェクション型の超伝導フィルタと、
前記超伝導フィルタをチューニングするためのプレートと、
前記超伝導フィルタに対する前記プレートの位置を調整するためのプレート用位置調整手段とを備えることを特徴とする超伝導チューナブルフィルタ装置。
【００７３】
（付記３）
前記超伝導フィルタは、誘電体基板と、前記誘電体基板の表面に超伝導材料によって形成された共振器パターン及び入出力フィーダと、前記誘電体基板の裏面に超伝導材料によって形成され、２つのリジェクト帯域を有するフィルタ特性を形成するための開口部を有するグランド層とを備えることを特徴とする、付記１又は２記載の超伝導チューナブルフィルタ装置。
【００７４】
（付記４）
前記超伝導フィルタのフィルタ特性の中心周波数をチューニングするためのプレートと、
前記共振器パターンに対する前記プレートの位置を調整するためのプレート用位置調整手段とを備え、
前記ロッドは、前記超伝導フィルタのフィルタ特性のリジェクト帯域幅をチューニングするためのロッドであり、
前記ロッド用位置調整手段は、前記開口部の大きさが調整されるように前記ロッドの位置を調整することを特徴とする、付記１又は３記載の超伝導チューナブルフィルタ装置。
【００７５】
（付記５）
前記超伝導フィルタが、導波管と、フィルタ特性のリジェクト帯域幅をチューニングするために用いられる帯域幅調整用穴及びフィルタ特性の中心周波数をチューニングするために用いられる中心周波数調整用穴を有するキャビティとを備え、
前記ロッドは、前記超伝導フィルタのフィルタ特性のリジェクト帯域幅をチューニングするための帯域幅調整用ロッド、及び、前記超伝導フィルタのフィルタ特性の中心周波数をチューニングするための中心周波数調整用ロッドであり、
前記ロッド用位置調整手段は、前記帯域幅調整用穴の大きさが調整されるように前記帯域幅調整用ロッドの位置を調整するととともに、前記中心周波数調整用穴の大きさが調整されるように前記中心周波数調整用ロッドの位置を調整することを特徴とする、付記１又は３記載の超伝導チューナブルフィルタ装置。
【００７６】
（付記６）
前記超伝導フィルタを冷却するための冷却装置を備え、
前記超伝導フィルタは、真空容器内に搭載されていることを特徴とする、付記１〜５のいずれか１項に記載の超伝導チューナブルフィルタ装置。
（付記７）
前記ロッド用位置調整手段は、前記ロッドに接続されたロッド調整トリマ、ロッド調整ピエゾ素子、ロッド調整ＭＥＭＳ素子のいずれか一つと、前記ロッド調整トリマ、前記ロッド調整ピエゾ素子、前記ロッド調整ＭＥＭＳ素子のいずれか一つを制御するためのロッド用制御手段とを備えることを特徴とする、付記１、３〜６のいずれか１項に記載の超伝導チューナブルフィルタ装置。
【００７７】
（付記８）
前記プレート用位置調整手段は、前記プレートに接続されたプレート調整トリマ、プレート調整ピエゾ素子、プレート調整ＭＥＭＳ素子のいずれか一つと、前記プレート調整トリマ、前記プレート調整ピエゾ素子、前記プレート調整ＭＥＭＳ素子のいずれか一つを制御するためのプレート用制御手段とを備えることを特徴とする、付記２、４、６のいずれか１項に記載の超伝導チューナブルフィルタ装置。
【００７８】
（付記９）
異なる周波数の２つの基本信号をサンプルに入力し、前記サンプルの非線形性によって生じる相互変調歪信号を測定する非線形歪測定装置であって、
前記サンプルから出力される前記基本信号及び前記サンプルの非線形性によって生じる相互変調歪信号のうち前記基本信号のみを減衰させる超伝導チューナブルフィルタ装置を備え、
前記超伝導チューナブルフィルタ装置が、
バンドリジェクション型の超伝導フィルタと、
前記超伝導フィルタをチューニングするためのロッドと、
前記超伝導フィルタに対する前記ロッドの位置を調整するためのロッド用位置調整手段とを備えることを特徴とする非線形歪測定装置。
【００７９】
（付記１０）
異なる周波数の２つの基本信号をサンプルに入力し、
前記サンプルから出力される前記基本信号及び前記サンプルの非線形性によって生じる相互変調歪信号のうち前記基本信号のみを超伝導チューナブルフィルタ装置によって減衰させ、
前記相互変調歪信号を測定する非線形歪測定方法であって、
前記サンプルに応じて２つの基本信号の周波数を設定し、
前記２つの基本信号の周波数に応じて、前記超伝導チューナブルフィルタ装置のフィルタ特性の中心周波数及びリジェクト帯域幅を調整することを特徴とする非線形歪測定方法。
【符号の説明】
【００８０】
１  超伝導チューナブルフィルタ装置
２  第１信号源
３  第２信号源
４  第１パワーアンプ
５  第２パワーアンプ
６  第１アイソレータ
７  第２アイソレータ
８  ３ｄＢカプラ
９  第３アイソレータ
１０  スペクトラムアナライザ
１１  バンドリジェクション型の超伝導フィルタ
１２  チューナブル構造
１３  ロッド
１４  プレート
１５  位置調整手段
１５Ａ  ロッド用位置調整手段
１５Ｂ  プレート用位置調整手段
１６  誘電体基板
１７  共振器パターン
１８  入出力フィーダ
１９  グランド層
１９Ａ  開口部（スロット）
２０  ロッド調整トリマ
２１  ロッド用制御手段
２２  プレート調整トリマ
２３  プレート用制御手段
２４  パッケージ
２４Ａ  ロッド用開口部
２４Ｂ  プレート用開口部
２５  真空容器
２６  冷却ステージ
２７  冷凍機
２８  冷却装置
２９  入力用コネクタ
３０  出力用コネクタ
３１  入力用ハーメチックコネクタ
３２  出力用ハーメチックコネクタ
３３，３４  同軸ケーブル
３５，３６  熱伝導率が比較的低い棒
３７，３８  ラインパターン
３９  入出力フィーダ
４０  誘電体基板
４１  グランド層
４１Ａ  開口部（スロット）
４２，４３  ディスクパターン
４４  入出力フィーダ
４５  誘電体基板
４６  グランド層
４６Ａ  開口部（スロット）
４７  導波管
４８  キャビティ
４８Ａ  帯域幅調整用穴
４８Ｂ  中心周波数調整用穴
５０  サンプル
【図１】
2010171874.tif 000003
【図２】
2010171874.tif 000004
【図３】
2010171874.tif 000005
【図４】
2010171874.tif 000006
【図５】
2010171874.tif 000007
【図６】
2010171874.tif 000008
【図７】
2010171874.tif 000009
【図８】
2010171874.tif 000010
【図９】
2010171874.tif 000011
【図１０】
2010171874.tif 000012