(57)【要約】【課題】電気的特性の調整に要する手間や時間を低減し、高精度の調整ができるようにする。【解決手段】内部が極低温に冷却された容器の天井１にねじ取付部材２が設けられ、これに調整ねじ３が取り付けられている。この調整ねじ３にトリミングロッド４が固定され、このトリミングロッド４に、このトリミングロッド４とは比誘電率が異なるトリミングロッド１０が取り外し可能に取り付けられる。調整ねじ３を回転させることにより、トリミングロッド４，１０を上下させてマイクロ波デバイスのストリップ導体５，６との間隔を調整し、このマイクロ波デバイスの電気的特性が規格の範囲内に入るようにする。このトリミングロッドがこのマイクロ波デバイスの電気的特性の調整に適合しないものであるときには、トリミングロッド１０をこれに適合する比誘電率のトリミングロッドに交換できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が極低温状態にある容器内で、トリミングロッドを移動させることにより、マイクロ波デバイスの電気的特性を調整する調整方法において、
該マイクロ波デバイスに所定の電気的特性を持たせるために必要な該マイクロ波デバイス，該トリミングロッド間の静電容量に応じて、該トリミングロッドの比誘電率を変更可能としたことを特徴とするマイクロ波デバイスの調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極低温状態で使用されるマイクロ波デバイスの調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動無線システムにおいて、熱雑音特性の改善や高温超電導デバイスの使用などの点から、極低温冷凍機によって極低温状態まで冷却した状態で動作させるシステムが必要となってきている。その一例として、無線機の受信フロントエンドを熱遮断容器内に収納し、この熱遮断容器内を極低温冷却装置で極低温状態に冷却した無線機が提案されている。真空引きされたこの熱遮断容器内では、ケースで覆われた高温超伝導フィルタと極低温低雑音増幅器とがコールドヘッド上に搭載されており、このコールドヘッドを極低温冷却装置によって極低温に冷却する。高温超伝導フィルタや極低温低雑音増幅器のケースを極低温でも高い熱伝導率が得られる材料で構成することにより、コールドヘッドとケース間の熱伝導性を高め、ケースの冷却効率を高めて高温超伝導フィルタや極低温低雑音増幅器を安定した極低温状態に維持するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなシステムに搭載される電子デバイスは、極低温状態で安定した電気的特性で動作することが必要である。例えば、フィルタ回路では、比誘電率や基板厚のわずかのずれにより、フィルタ特性に大きなばらつきが生ずる。しかし、微小な電子デバイスの製造段階において、規格内の電気的特性が得られるようにするためには、製造時のプロセスマージンが非常に厳しいものとなり、歩留まりの低下を招くことになる。このことから、電子デバイスに対し、その作成後に電気的特性を調整する技術が必要となる。
【０００４】
ところで、マイクロ波のような高周波領域で扱われる電子デバイス（マイクロ波デバイス）では、その周波数特性を調整するための調整部が設けられ、電気的特性が規格内になるようにこの調整部を調整し、製品の歩留まりを高めることが行なわれるている。
【０００５】
例えば、常温で動作する高周波モジュール（特に、フィルタ回路）の場合には、伝送線路上に可変コンデンサを設け、この可変コンデンサのギャップ間隔を変化させてその静電容量を変化させることにより、周波数特性などの電気的特性を調整する方法がある。
【０００６】
極低温で動作するマイクロ波デバイスに対しても、このような調整方法を適用することが試みられている。その一例として、超伝導フィルタの調整についての提案がなされている。これは、小型冷凍機によって冷却された容器内にフィルタが収納され、この容器の天井に取り付けられた螺子にサファイヤのトリミングロッドが接着され、ドライバでこの螺子を回転させることにより、トリミングロットが上下に移動してフィルタに近づいたり、離れたりすることができるようにしたものであって、このトリミングロッドの移動調整により、フィルタの調整ができるようにしたものである（例えば、非特許文献１）。
【０００７】
図５はかかる従来のトリミングロッドを用いた調整方法を示す図であって、１は容器の天井、２はねじ取付部材、３は調整ねじ、４はトリミングロッド、５，６はストリップ導体、７は誘電体基板、８は導体板である。
【０００８】
同図において、容器の天井１には、開口が設けられてそこにねじ取付部材２が固定されており、このねじ取付部材２に調整ねじ３が取り付けられている。そして、この調整ねじ３の容器内側の先端には、特定の比誘電率ε0を有するトリミングロッド４が接着固定されており、調整ねじ３をドライバ（図示せず）で回転させることにより、トリミングロッド４を上下に移動させることができる。容器の天井１は、容器内が見えるように、アクリルなどの透明な基材で形成されている。
【０００９】
この容器内には、導体板８に誘電体基板７が積層された基板上にストリップ導体５，６のパターンが設けられてなるマイクロ波デバイス（例えば、高周波用フィルタ）が、トリミングロッド４と対向するようにして、収納されている。この容器は密閉され、その内部が真空化されて、図示しない冷凍機などにより、極低温に冷却されている。
【００１０】
ストリップ導体５，６はトリミングロッド４を介して結合され、ストリップ導体５，６とトリミングロッド４との間の距離に応じて、ストリップ導体５，６間の静電容量（結合量）が異なる。従って、調整ねじ３をドライバで回転させて、ストリップ導体５，６とトリミングロッド４との間の距離を変化させることにより、ストリップ導体５，６間の結合量が変化してストリップ導体５，６や基板７，８などからなるフィルタ（マイクロ波デバイス）の電気的特性を変化させることができる。
【００１１】
そこで、調整ねじ３をドライバで回転させることにより、目視しながら、トリミングロッド４をストリップ導体５，６に近づけたり、遠ざけたりして、ストリップ導体５，６などからなるフィルタの電気的特性を、規格内になるように、調整することができる。
【００１２】
なお、トリミングロッド４としては、一般に、Ｑが高く、温度変化に対して熱膨張特性が安定しているなどの利用から、サファイヤなどが用いられる。
【特許文献１】特開２００３ー１７９５１２
【非特許文献１】「低温工学」３９巻１号（2004年）pp.18-24
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記のような調整方法では、調整の対象となるマイクロ波デバイスによっては、トリミングロッド４をストリップ導体５，６に接触するくらい近づけないと、特性を要求される規格内に調整できない場合もあるし、また、これらが接触してしまうような場合もあり、調整が微妙となって調整に手間と時間がかかるし、また、調整できない場合もある。
【００１４】
極低温で動作させるマイクロ波デバイスを実用化するためには、極低温に保持した状態でその電気的特性を規格の範囲内にすることが必要であるが、上記従来の方法では、上記のことから、製造時のプロセスマージンが非常に厳しいものとなり、歩留まりが低下したり、調整作業に時間がかかるといった問題があった。
【００１５】
本発明の目的は、かかる問題を解消し、電気的特性の調整に要する手間や時間を低減し、高精度の調整ができるようにしたマイクロ波デバイスの調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明は、内部が極低温状態にある容器内で、トリミングロッドを移動させることにより、マイクロ波デバイスの電気的特性を調整する調整方法であって、マイクロ波デバイスに所定の電気的特性を持たせるために必要なマイクロ波デバイス，トリミングロッド間の静電容量に応じて、トリミングロッドの比誘電率を変更可能としたものである。
【００１７】
ここで、本発明の原理を図２を用いて説明する。
【００１８】
図２（ａ）はマイクロ波デバイスでの電磁界分布の様子を模式的に示すものであって、実線が電界分布を、破線が磁界分布を夫々示している。
【００１９】
ストリップ導体５（６）は導体板８上に誘電体基板７を介して積層されており、ストリップ導体５（６）にマイクロ波が流れると、図示するように、ストリップ導体５（６）と導体板８との間に電界（実線）が発生し、ストリップ導体５（６）の周りに磁界（破線）が発生する。
【００２０】
かかるマイクロ波デバイスに比誘電率εの誘電体のロッド９を近づけると、電磁界分布は図２（ｂ）に示すようになり、図示しない他方のストリップ導体６との間の静電容量が変化する。この静電容量、即ち、ストリップ導体５，６間の結合容量は、誘電体のロッド９の比誘電率εと、このロッド９とスクリップ導体間５，６との間の距離に応じて異なるから、この距離を変化させることにより、結合容量が変化することは勿論のこと、ロッド９の比誘電率を変化させても、変化することになる。
【００２１】
本発明は、この原理に基づくものであり、距離を変化させることによって所定の結合容量が得にくい、または、得ることができない場合には、ロッド９の比誘電率を変化させるものであって、比誘電率を変化させるためには、異なる比誘電率のロッドに交換するか、同じロッドで、電気的な手法により、比誘電率を変化させるものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、従来技術のような製造プロセスマージンを厳格にすることをせず、歩留まりの低下を改善し、可能な限り調整時間を短縮し、構造的に大きくならず、製品コストを低減することができる、低温で動作するマイクロ波デバイスの調整方法を提供できる。
【００２３】
また、本発明によれば、調整するデバイスによっては、トリミングロッドとマイクロストリップラインとが接触する位近づけないと、要求規格内に調整することができなったり、調整機構とデバイスとが接触したりする、といった構造上の問題が改善できる。
【００２４】
また、本発明によれば、極低温に冷却して動作するマイクロ波デバイスを実用化させるために必要とする、極低温に保持した状態でその電気的な特性を規格の範囲内にすることを、製造時のプロセスマージンを少なくして、可能とする。
【００２５】
また、本発明によると、冷却して動作させるマイクロ波デバイスを使用する装置において、このマイクロ波デバイスの歩留まりを改善するための調整機構部分の誘電率を考慮することにより、短時間で精度良くマイクロ波デバイスの調整が可能であって、マイクロ波デバイスの所望の電気的特性を短時間でかつ精度良く実現可能とする。従って、極低温に冷却して動作させるマイクロ波デバイスに所望の比誘電率を持った調整機構を設けることにより、設計時間の短縮や極低温で動作させる電子デバイスの製品コストの低減を可能とし、極低温で動作させるマイクロ波デバイスの調整を簡単にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００２７】
図１は本発明によるマイクロ波デバイスの調整方法の第１の実施形態を示す図であって、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は上面図であり、４ａはねじ穴、１０はトリミングロッド、１０ａはねじである。なお、図５に対応する部分には同一符号を付けている。
【００２８】
図１（ａ）において、図５に示した従来技術と同様、容器の天井１にねじ取付部材２が固定され、これに調整ねじ３が取り付けられている。また、容器内（ここでは、天井１の部分のみを示している）は図示しない冷凍機によって極低温に冷却されており、この容器内にストリップ導体５，６などからなるマイクロ波デバイスが収納されている。
【００２９】
調整ねじ３の容器内側の先端（以下、下端という）には、トリミングロッド４が接着固定されているが、さらに、このトリミングロッド４の先端は、他のトリミングロッド１０が着脱できるようにしている。このため、トリミングロッド４の先端には、例えば、ねじ穴４ａが設けられ、また、これに取り付ける他のトリミングロッド１０の一方の面（上面）にねじ１０ａが形成されており、このねじ１０ａをねじ穴４ａにねじ込むことにより、トリミングロッド１０をトリミングロッド４の先端に取り付けることができるし、また、取り外すこともできる。
【００３０】
トリミングロッド４の下端が、また、これにトリミングロッド１０が取り付けられたときには、このトリミングロッド１０の下端が、図１（ｂ）に示すように、ストリップ導体５，６にまたがって対向するように、ストリップ導体５，６とトリミングロッド４，１０の位置関係が設定されており、ドライバ（図示せず）で調整ねじ３を回転させることにより、トリミングロッド４またはトリミングロッド４，１０が上下に移動して、ストリップ導体５，６とトリミングロッド４または１０の下端との間の距離（間隔）を変化させることができる。
【００３１】
ストリップ導体５，６の誘電体基板７としては、例えば、誘電損失（ｔａｎδ）が充分小さく、極低温でも、特性が安定し、熱膨張性がない（即ち、これに堆積するパターン（即ち、ストリップ導体）と同じ）セラミックスなどが用いられるが、堆積するパターンが高温超電導体であるＹＢＣＯの場合には、誘電体基板７として、ＭｇＯやサファイア（α−Ａｌ2Ｏ3）を用いることが報告されている。
【００３２】
この第１の実施形態では、トリミングロッド４も容器内に収納されたマイクロ波デバイスの電気的特性の調整に用いることができるものであって、このトリミングロッド４の比誘電率がマイクロ波デバイスの電気的特性を規格の範囲内に設定できるストリップ導体５，６の所定の結合容量を実現し得るものである場合には、調整ねじ３にトリミングロッド４のみが取り付けられた状態で調整ねじ３をドライバで回転させることにより、このトリミングロッド４をストリップ導体５，６に近接させない位置でこの所定の結合容量を得ることができ、このマイクロ波デバイスの電気的特性を規格内に収めることができる。
【００３３】
このトリミングロッド４では、ストリップ導体５，６間の結合容量をマイクロ波デバイスの電気的特性が規格の範囲内に入るようにすることができない場合には、このトリミングロッド４とは比誘電率が異なるトリミングロッド１０を、上記のようにして、トリミングロッド４の下端に取り付ける。ここで、トリミングロッド４の比誘電率が、ストリップ導体５，６からなるマイクロ波デバイスの電気的特性を規格の範囲内に収めるには小さ過ぎる場合には（この場合には、トリミングロッド４をストリップ導体５，６に触れる位に接近させても、また、触れるようにしても、所要の静電容量（結合容量）が得られない）、トリミングロッド４よりも大きい比誘電率のトリミングロッド１０をこのトリミングロッド４の下端に取り付ける。また、トリミングロッド４の比誘電率が、ストリップ導体５，６からなるマイクロ波デバイスの電気的特性を規格の範囲内に収めるには大き過ぎる場合には（この場合には、トリミングロッド４をストリップ導体５，６から可能な最大限まで離しても、所要の静電容量（結合容量）が得られない）、トリミングロッド４よりも小さい比誘電率のトリミングロッド１０をこのトリミングロッド４の下端に取り付ける。
【００３４】
このように、トリミングロッド４にこれとは異なる比誘電率のトリミングロッド１０を取り付けた状態とすることにより、トリミングロッド１０をストリップ導体５，６に近接させずにドライバによる調整ねじ３の回転を円滑にかつ微細に行なえる範囲内で、マイクロ波デバイスの電気的特性を、規格の範囲内に入るように、調整することができる。このようにマイクロ波デバイスの電気的特性を調整を可能とするトリミングロッドの比誘電率を、以下、マイクロ波デバイスの調整に適合した比誘電率という。
【００３５】
トリミングロッド１０がストリップ導体５，６に触れるように近接している場合には、ドライバによる調整ねじ３のわずかな回転により、トリミングロッド１０がストリップ導体５，６に突き当たってしまい、微細な調整ができない。これに対し、この第１の実施形態では、予め種々の比誘電率のトリミングロッド１０を用意しておき、調整の対象となるマイクロ波デバイスの調整に適合した比誘電率のトリミングロッド１０を選択して用いることにより、このマイクロ波デバイスの電気的特性を調整するものであるから、トリミングロッド４のみを用いた場合とは異なるストリップ導体５，６との間の間隔でトリミングロッド１０の位置調整、即ち、静電容量の調整ができるので、微細な調整をスムーズに行なうことができ、調整の手間を軽減し、調整に要する時間を短縮することができる。
【００３６】
なお、トリミングロッド１０のトリミングロッド４への取り付けや取り外し、また、取り付けたトリミングロッド１０の比誘電率がマイクロ波デバイスの調整に適合しない場合のトリミングロッド１０の交換は、例えば、容器からその天井１を取り外すことによって行なうことができる。あるいはまた、トリミングロッド１０がねじ取付部材２を通過できる形状，大きさのものとすることにより、トリミングロッド４，１０が取り付けられたまま、調整ねじ３を回転させながらねじ取付部材２から取り外すようにしてもよく、これにより、トリミングロッド１０のトリミングロッド４への取り付け，取り外しやトリミングロッド１０の交換を行なうことができる。
【００３７】
また、誘電体として、誘電損失ｔａｎδが小さく、比誘電率が２１，３９，８８といったような非常に高く、また、極低温で利用できるものが知られており、トリミングロッド４としては、比誘電率が９．９のサファイア（α−Ａｌ2Ｏ3）を用いるが、トリミングロッド１０として、かかる比誘電率の誘電体を用いることができる。
【００３８】
図３は本発明によるマイクロ波デバイスの調整方法の第２の実施形態を示す図であって、１１はトリミングロッドであり、前出図面に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００３９】
同図において、この第２の実施形態は、トリミングロッド１１を調整ねじ３に直接着脱可能であって、マイクロ波デバイスの電気的特性の調整に適合した比誘電率のトリミングロッド１１を選択的に取り付けることができるようにしたものである。このトリミングロッド１１の調整ねじ３の取り付け手段としては、例えば、図１に示すようなトリミングロッド１０の調整ねじ３への取付手段（ねじ穴４ａ，ねじ１０ａ）を適用することができる。
【００４０】
また、調整ねじ３は、図示しないドライバで回転させることにより、これに取り付けられたトリミングロッド１１とともに、ねじ取付部材２から容器の外部に取り外すことができ、これにより、トリミングロッドの調整ねじ３への取り付けや取り外しを行なうことができる。
【００４１】
この第２の実施形態では、種々の比誘電率のトリミングロッド１１を用意しておき、調整の対象となるマイクロ波デバイス（ストリップ導体５，６など）に適合した比誘電率のトリミングロッドを選択して調整ねじ３に取り付けた後、この調整ねじ３を、トリミングロッド１１を容器内に差し込んで、ねじ取付部材２にねじ込みセットし、調整ねじ３をドライバで回転させてトリミングロッド１１のストリップ導体５，６との間の間隔を調整することにより、ストリップ導体５，６間の結合容量を調整してこのマイクロ波デバイスの電気的特性を規格内に調整することができる。
【００４２】
この場合も、このトリミングロッド１１の比誘電率がこのマイクロ波デバイスの電気的特性の調整に適合したものであるから、トリミングロッド１１が、ストリップ導体５，６から間隔を明けて、調整ねじ３の回転で円滑に微細な調整も可能な位置でかかる電気的特性の調整が可能となり、調整の手間を軽減し、調整時間も短縮できて、しかも、使用するトリミングロッド１１の交換も容易である。
【００４３】
また、この第２の実施形態では、トリミングロッド１１の長さを図１におけるトリミングロッド１０をトリミングロッド４に取り付けたトリミングロッド全体の長さよりも短くすることができ、このため、図１に示す第１の実施形態に比べ、ストリップ導体５，６からの容器の天井１の高さを低くすることができるから、容器の小型化、従って、装置の小型化を図れる。
【００４４】
図４は本発明によるマイクロ波デバイスの調整方法の第３の実施形態を示す図であって、１２はトリミングロッド、１３は可変電圧源である。なお、前出図面に対応する部分には同一符号を付けている。
【００４５】
同図において、トリミングロッド１２は比誘電率が可変に構成されたものであって、可変電圧源１３から電圧が印加され、この印加電圧を変化させることにより、トリミングロッド１２の比誘電率が変化する。また、このトリミングロッド１２は、調整ねじ３に固定されたトリミングロッド４の下端に取り外し不能に固定して取り付けられている。このようなトリミングロッド１２としては、例えば、ＳｒＴｉＯ3を用いたものであって、印加電圧を低くすると、比誘電率が大きくなる。
【００４６】
ストリップ導体５，６などによるマイクロ波デバイスの電気的特性を調整する場合には、調整ねじ３によって微細な位置調整が円滑に行なうことができる位置にトリミングロッド１２を設定し、しかる後、可変電圧源１３を調整してトリミングロッド１２への印加電圧を変化させ、トリミングロッド１２の比誘電率がマイクロ波デバイスの調整に適合した値となるようにする。そして、ドライバで調整ねじ３を回転させてトリミングロッド１２の高さの微調整を行ない、マイクロ波デバイスの電気的特性が規格の範囲に入るようにする。勿論、可変電圧源１３の電圧調整でマイクロ波デバイスの電気的特性を微調整できる場合には、上記の調整ねじ３による電気的特性の微調整は必要ない。
【００４７】
なお、図４では、調整ねじ３に固定されてトリミングロッド４に比誘電率が可変のトリミングロッド１２を取り付けた構成としたが、図３に示す第２の実施形態のように、調整ねじ３に直接比誘電率が可変のトリミングロッドを取り付けるようにしてもよい。
【００４８】
また、図４において、トリミングロッド４に取り付けられているトリミングロッド１２（あるいは、図３に示すように、調整ねじ３に直接取り付けられる比誘電率が可変のトリミングロッド）は交換可能とし、かつ比誘電率の可変範囲が種々のトリミングロッドを用意しておき、取り付けられて使用されるかかるトリミングロッドの比誘電率の可変範囲でマイクロ波デバイスの電気的特性を規格の範囲内に調整できない場合には、比誘電率の可変範囲が異なる他のトリミングロッドと交換することができるようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明によるマイクロ波デバイスの調整方法の第１の実施形態を示す図である。
【図２】本発明によるマイクロ波デバイスの調整方法の原理を示す図である。
【図３】本発明によるマイクロ波デバイスの調整方法の第２の実施形態を示す図である。
【図４】本発明によるマイクロ波デバイスの調整方法の第３の実施形態を示す図である。
【図５】従来のマイクロ波デバイスの調整方法の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  容器の天井
２  ねじ取付部材
３  調整ねじ
４  トリミングロッド
５，６  マイクロストリップライン
７  誘電体基板
８  平面導体板
９〜１２  トリミングロッド
１３  可変電圧源
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006094172.tif 000005
【図４】
2006094172.tif 000006
【図５】
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