(57)【要約】 【課題】切替部品が持つ抵抗に起因する抵抗損失や寄生素子によるミスマッチロスの発生を防止し、従来よりも低損失で伝送信号を伝送することができる切替装置、この切替装置を用いる受信機及び送信機を提供する。  【解決手段】常伝導線路は、常伝導体で構築され、伝送信号を第１の処理回路へ伝送する。超伝導線路は、超伝導体で構築され、常伝導線路上に設けられる分岐点で分岐される伝送信号を第２の処理回路へ伝送する。超伝導共振回路は、超伝導体で構築され、分岐点から常伝導線路に沿って１／４波長×ｎ（ｎは正の奇数）の位置で、常伝導線路に近接配置され、超伝導状態で共振して状伝導線路と電磁結合する。冷却手段は、超伝導線路及び超伝導共振回路を超伝導状態となるまで極低温に冷却する。制御手段は、冷却手段をオン・オフ制御する。  【選択図】図１
2015019156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送信号を第１の処理回路または第２の処理回路へ選択的に切替伝送する切替装置において、
常伝導体で構築され、前記伝送信号を前記第１の処理回路へ伝送する常伝導線路と、
超伝導体で構築され、前記常伝導線路上に設けられる分岐点で分岐される伝送信号を前記第２の処理回路へ伝送する超伝導線路と、
超伝導体で構築され、前記分岐点から前記常伝導線路に沿って１／４波長×ｎ（ｎは正の奇数）の位置で、前記常伝導線路に近接配置され、超伝導状態で共振して前記常伝導線路と電磁結合する超伝導共振回路と、
前記超伝導線路及び超伝導共振回路を超伝導状態となるまで極低温に冷却する冷却手段と、
前記冷却手段をオン・オフ制御する制御手段と
を具備する切替装置。
【請求項２】
前記常伝導線路は、前記常伝導線路と前記超伝導共振回路との距離に応じて、前記分岐点から前記常伝導線路と前記超伝導共振回路との電磁結合点までの距離を選定する請求項１記載の切替装置。
【請求項３】
前記超伝導共振回路は、多重モード共振回路である請求項１記載の切替装置。
【請求項４】
それぞれ受信信号の任意の周波数帯の信号処理を行う第１の受信回路及び第２の受信回路と、
前記受信信号を前記第１の受信回路または第２の受信回路へ選択的に切替伝送する切替装置とを具備し、
前記切替装置は、
常伝導体で構築され、前記受信信号を前記第１の受信回路へ伝送する常伝導線路と、
超伝導体で構築され、前記常伝導線路上に設けられる分岐点で分岐される受信信号を前記第２の受信回路へ伝送する超伝導線路と、
超伝導体で構築され、前記分岐点から前記常伝導線路に沿って１／４波長×ｎ（ｎは正の奇数）の位置で、前記常伝導線路に近接配置され、超伝導状態で共振して前記常伝導線路と電磁結合する超伝導共振回路と、
前記超伝導線路及び超伝導共振回路を超伝導状態となるまで極低温に冷却する冷却手段と、
前記冷却手段をオン・オフ制御する制御手段と
を具備する受信機。
【請求項５】
受信信号の信号処理を行う受信回路と、
前記受信信号を前記受信回路に伝送する本線路と当該本線路に設けられる分岐点で分岐される受信信号を前記本線路の任意の位置に迂回伝送する迂回線路とを選択的に切り替える切替装置とを具備し、
前記切替装置は、
常伝導体で構築され、前記受信信号を前記受信回路へ伝送する前記本線路用の常伝導線路と、
超伝導体で構築され、前記常伝導線路上に設けられる分岐点で分岐される受信信号を迂回伝送する前記迂回線路用の超伝導線路と、
超伝導体で構築され、前記分岐点から前記常伝導線路に沿って１／４波長×ｎ（ｎは正の奇数）の位置で、前記常伝導線路に近接配置され、超伝導状態で共振して前記常伝導線路と電磁結合する超伝導共振回路と、
前記超伝導線路及び超伝導共振回路を超伝導状態となるまで極低温に冷却する冷却手段と、
前記冷却手段をオン・オフ制御する制御手段と
を具備する受信機。
【請求項６】
前記迂回線路は、前記分岐点から１／４波長×ｎの２倍の位置で前記常伝導線路と接続される請求項５記載の受信機。
【請求項７】
前記迂回線路には、フィルタ及び増幅器の少なくともいずれかが配置される請求項５記載の受信機。
【請求項８】
それぞれ送信信号について任意の周波数帯の信号処理を行う第１の送信回路及び第２の送信回路と、
前記送信信号を前記第１の送信回路または第２の送信回路へ選択的に切替伝送する切替装置とを具備し、
前記切替装置は、
常伝導体で構築され、前記送信信号を前記第１の送信回路へ伝送する常伝導線路と、
超伝導体で構築され、前記常伝導線路上に設けられる分岐点で分岐される送信信号を前記第２の送信回路へ伝送する超伝導線路と、
超伝導体で構築され、前記分岐点から前記常伝導線路に沿って１／４波長×ｎ（ｎは正の奇数）の位置で、前記常伝導線路に近接配置され、超伝導状態で共振して前記常伝導線路と電磁結合する超伝導共振回路と、
前記超伝導線路及び超伝導共振回路を超伝導状態となるまで極低温に冷却する冷却手段と、
前記冷却手段をオン・オフ制御する制御手段と
を具備する送信機。
【請求項９】
送信信号の信号処理を行う送信回路と、
前記送信信号を前記送信回路に伝送する本線路と当該本線路に設けられる分岐点で分岐される送信信号を前記本線路の任意の位置に迂回伝送する迂回線路とを選択的に切り替える切替装置とを具備し、
前記切替装置は、
常伝導体で構築され、前記送信信号を前記送信回路へ伝送する前記本線路用の常伝導線路と、
超伝導体で構築され、前記常伝導線路上に設けられる分岐点で分岐される送信信号を迂回伝送する前記迂回線路用の超伝導線路と、
超伝導体で構築され、前記分岐点から前記常伝導線路に沿って１／４波長×ｎ（ｎは正の奇数）の位置で、前記常伝導線路に近接配置され、超伝導状態で共振して前記常伝導線路と電磁結合する超伝導共振回路と、
前記超伝導線路及び超伝導共振回路を超伝導状態となるまで極低温に冷却する冷却手段と、
前記冷却手段をオン・オフ制御する制御手段と
を具備する送信機。
【請求項１０】
前記迂回線路は、前記分岐点から１／４波長×ｎの２倍の位置で前記常伝導線路と接続される請求項９記載の送信機。
【請求項１１】
前記迂回線路には、フィルタ及び増幅器の少なくともいずれかが配置される請求項９記載の送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、伝送信号を伝送する伝送線路を切り替える切替装置、この切替装置を用いる受信機及び送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高周波信号等の伝送信号を伝送する伝送線路の切り替えには、スイッチ等の切替部品による切替装置が用いられている。特に、高周波信号の伝送線路の切替装置としては、機械的なリレースイッチや半導体回路によるピンダイオードスイッチ及びＦＥＴスイッチ等の切替部品が知られている。
【０００３】
しかしながら、従来の切替装置では、切替部品が持つ抵抗に起因する抵抗損失が大きい。また、切替装置は、伝送線路上に切替部品を介在させることから、その切替部品の特性や挿入パッド等の影響により、切替部品と伝送線路との間に寄生素子ができてしまう。その結果、寄生素子によるミスマッチロスという伝送信号の損失が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１３５７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のように、従来の切替装置では、切替部品が持つ抵抗に起因する抵抗損失や伝送線路中の切替部品によって伝送線路との間にできる寄生素子によるミスマッチロスという伝送損失が問題となっている。
【０００６】
そこで、目的は、切替部品が持つ抵抗に起因する抵抗損失や寄生素子によるミスマッチロスの発生を防止し、低損失で伝送信号を伝送することができる切替装置、この切替装置を用いる受信機及び送信機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態によれば、伝送信号を第１の処理回路または第２の処理回路へ選択的に切替伝送する切替装置において、切替装置は、常伝導線路と、超伝導線路と、超伝導共振回路と、冷却手段と、制御手段とを具備する。常伝導線路は、常伝導体で構築され、前記伝送信号を前記第１の処理回路へ伝送する。超伝導線路は、超伝導体で構築され、前記常伝導線路上に設けられる分岐点で分岐される伝送信号を前記第２の処理回路へ伝送する。超伝導共振回路は、超伝導体で構築され、前記分岐点から前記常伝導線路に沿って１／４波長×ｎ（ｎは正の奇数）の位置で、前記常伝導線路に近接配置され、超伝導状態で共振して前記状伝導線路と電磁結合する。冷却手段は、前記超伝導線路及び超伝導共振回路を超伝導状態となるまで極低温に冷却する。制御手段は、前記冷却手段をオン・オフ制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る受信機の構成を示すブロック図。
【図２】図１に示す切替装置に用いる超伝導共振回路の具体例を示す図。
【図３】図１に示す受信機の回路構成例を示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る受信機の構成を示すブロック図。
【図５】図４に示す切替装置に用いる多重モード共振回路の具体例を示す図。
【図６】第３の実施形態に係る１つの受信回路を持つ受信機の構成を示すブロック図。
【図７】第３の実施形態に係る１つの受信回路を持つ受信機の構成の変形例１を示すブロック図。
【図８】第３の実施形態に係る１つの受信回路を持つ受信機の構成の変形例２を示すブロック図。
【図９】第４の実施形態に係る送信機の構成を示すブロック図。
【図１０】第５の実施形態に係る１つの送信回路を持つ送信機の構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以降の図における同一部分には同一符号を付記する。
【００１０】
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係る受信機の構成を示すブロック図である。図１に示す受信機は、第１受信回路１及び第２受信回路２と、アンテナで受信される受信信号を第１受信回路１及び第２受信回路２へ選択的に伝送する切替装置とを備える。なお、第１受信回路１及び第２受信回路２では、それぞれ信号処理を行う周波数帯域が異なるものとする。
【００１１】
第１受信回路１及び第２受信回路２は、それぞれ入力信号から所望の周波数帯域の信号を選択して増幅し復調出力する。
【００１２】
切替装置は、常伝導線路３と、超伝導線路４と、超伝導共振回路５と、真空容器６と、冷却部７とを備える。常伝導線路３及び超伝導線路４には、マイクロストリップラインやコプレーナラインを用いる。
【００１３】
常伝導線路３は、常伝導体で構築され、上記受信信号を第１受信回路１へ伝送するための伝送線路であり、受信信号入力端と第１受信回路１の入力端との間を接続する。
【００１４】
超伝導線路４は、超伝導体で構築され、上記受信信号を第２受信回路２へ伝送するための伝送線路であり、常伝導線路３に設けられる分岐点と第２受信回路２の入力端との間を接続する。なお、上記分岐点は、機械的なリレースイッチや半導体回路によるピンダイオードスイッチまたはＦＥＴスイッチ等ではなく、単なる常伝導線路３と超伝導線路４との接続点である。以降の実施形態についても同様である。
【００１５】
超伝導共振回路５は、超伝導体で構築され、超伝導状態で共振する回路である。この超伝導共振回路５は、常伝導線路３と超伝導線路４との分岐点から常伝導線路３に沿って伝送信号の１／４波長×ｎ（ｎは正の奇数）の位置で、常伝導線路３に近接配置され、超伝導状態で常伝導線路３と電磁結合するもので、例えば図１に示すようなリング共振回路が用いられる。
【００１６】
真空容器６は、極低温の効率的な維持を目的として、内部に常伝導線路３、超伝導線路４及び超伝導共振回路５を収容した状態で、周囲を真空状態にして断熱し保温する容器である。冷却部７は、真空容器６の内部に配置され、オン・オフ制御部７Ａからのオン指令に応じて真空容器６内の超伝導線路４及び超伝導共振回路５を超伝導状態となるまで極低温に冷却する。また、冷却部７は、オン・オフ制御部７Ａからのオフ指令に応じて、真空容器６内の冷却を停止する。このとき、真空容器６内は、極低温から温度が上昇し、超伝導線路４及び超伝導共振回路５は超伝導状態から開放される。
【００１７】
次に、上記構成により、受信信号の伝送線路を切り替える仕組みについて説明する。
【００１８】
超伝導体は、臨界温度よりも高い温度において、非常に高い抵抗体となり、等価的に絶縁体とみなすことができる。そこで、冷却部７をオフとし、真空容器６内を超伝導臨界温度よりも高い温度とすれば、超伝導線路４及び超伝導共振回路５は回路基板の誘電体の一部とみなされ、実質的に常伝導線路３のみが伝送線路となる。よって、受信信号は、常伝導線路３を介して第１受信回路１にのみ伝送される。
【００１９】
また、超伝導体は、臨界温度よりも低い温度において、超伝導状態（実質的にインピーダンスがゼロ）となる。そこで、冷却部７をオンとし、真空容器６内を超伝導臨界温度よりも低い温度とすれば、超伝導線路４及び超伝導共振回路５はそれぞれ伝送線路及び共振回路として機能する。このとき、超伝導共振回路５は共振周波数にてショートとなるので、常伝導線路３は超伝導共振回路５との電磁結合点において、オープンのインピーダンスになる。よって、受信信号は、第１受信回路１には伝送されず、分岐点から超伝導線路４を介して第２受信回路２に伝送される。
【００２０】
このように、本実施形態に用いられる切替装置は、超伝導状態のオン・オフ切替によって線路の切替が可能であり、線路中に切替部品を持たないため、伝送損失を飛躍的に低減することができる。
【００２１】
ここで、上記常伝導線路３のうち、当該常伝導線路３と超伝導線路４との分岐点から常伝導線路３と超伝導共振回路５との電磁結合点までの距離は、常伝導線路３−超伝導共振回路５間の距離に応じて、１／４波長×ｎよりも短縮することが可能である。第１の実施形態では、この常伝導線路３−超伝導共振回路５間の距離で決定され、常伝導線路３と超伝導線路４との分岐点から常伝導線路３と超伝導共振回路５との電磁結合点までの距離を短縮するための値を数値Ｘと定義する。このとき、常伝導線路３と超伝導線路４との分岐点から常伝導線路３と超伝導共振回路５との電磁結合点までの距離は、１／４波長×ｎ−Ｘとなる。
【００２２】
ここで、上記数値Ｘと、常伝導線路３−超伝導共振回路５間の距離との関係について、一般的な直列共振回路の共振時の等価回路と共に説明する。
【００２３】
一般に、直列共振回路の共振時の等価回路は、共振時のインダクタンス成分と共振時の対地容量で表すことができ、インダクタンスＬ及び電気容量Ｃの値で回路インピーダンスを決定することができる。また、インダクタンスＬを通るエネルギー量及び電気容量Ｃに蓄えられるエネルギー量の総和は伝搬エネルギーＵtotalであり、次式で表すことができる。
【数１】
2015019156.tif 000003
【００２４】
式（１）に示すように、入力電力が一定であれば、伝搬エネルギーＵtotalは一定の値となる。
【００２５】
ここで、常伝導線路３−超伝導共振回路５間の電磁結合を考慮すると、電気容量Ｃのエネルギー量は、対地容量及び結合容量の和になる。このことから、電気容量Ｃのエネルギー量は、常伝導線路３−超伝導共振回路５間の電磁結合を考慮しない場合と比較すると、結合容量の分だけ値が大きくなる。これにより、インダクタンスＬのエネルギー量は、式（１）に示す関係に基づき、値が小さくなる。このため、切替装置に用いる超伝導共振回路５のインダクタンスＬの値は小さくなる。
【００２６】
すなわち、常伝導線路３−超伝導共振回路５間の距離を調整することにより、常伝導線路３と超伝導共振回路５との電磁結合の強さが変化する。このため、電気容量Ｃの値が変化して、式（１）に示す関係に基づき、インダクタンスＬが変化する。
【００２７】
つまり、常伝導線路３−超伝導共振回路５間の距離が近づくと、電磁結合が強くなり、電気容量Ｃが大きくなるため、数値Ｘが大きくなる。これにより、常伝導線路３と超伝導線路４との分岐点から常伝導線路３と超伝導共振回路５との電磁結合点までの距離は、一般的な開放端容量のフリンジング効果と同様に、数値Ｘの分だけ短縮することが可能となり、常伝導線路３における伝送損失も低減することができる。なお、本実施形態の切替装置は、常伝導線路３−超伝導共振回路５間の距離の設計で電気容量Ｃを変更している点について、上記開放端容量と異なる。
【００２８】
図２は、図１に示す切替装置に用いる超伝導共振回路５の具体例を示す図である。図２に示すように、切替装置に用いる超伝導共振回路５は、図２（ａ）に示す半波長共振回路５１、図２（ｂ）に示す１／４波長共振回路５２、図２（ｃ）に示すヘアピン共振回路５３、図２（ｄ）に示す方形パッチ共振回路５４等を用いることが可能である。なお、図２（ｂ）に示す１／４波長共振回路では、電磁結合点と反対側にショート点を作る必要がある。
【００２９】
図３は、図１に示す受信機の回路構成例を示す図である。図３（ａ）は、常伝導線路３及び超伝導線路４を別々の回路基板８１，８２に形成する場合の構成を示している。このように、別々の回路基板８１，８２にそれぞれ常伝導線路３及び超伝導線路４を形成する場合、異なる基板材料が利用可能である。図３（ａ）では、それぞれの回路基板８１，８２に形成される常伝導線路３及び超伝導線路４の分岐点接続方法として、ボンディングワイヤ１０を利用する方法を示している。図３（ｂ）は、常伝導線路３及び超伝導線路４を同一の回路基板８上に形成する場合の構成を示している。尚、図３（ａ）及び図３（ｂ）において、コネクタ９は、外部伝送用の同軸ケーブルに接続するための変換器である。また、第１受信回路１及び第２受信回路２は、常伝導線路３及び超伝導線路４と同様に、別々の回路基板８１，８２に形成することが可能である。
【００３０】
（第２の実施形態）  
図４は、第２の実施形態に係る受信機の構成を示すブロック図である。図４に示す受信機に用いられる切替装置は、図１に示す第１の実施形態の切替装置と基本的に同様の構成である。しかしながら、図１に示すような単純な共振回路では、単一の周波数帯域のみでしか切り替え特性を実現できない。このため、第２の実施形態の切替装置では、超伝導共振回路５として多重モード共振回路を用いることで広帯域化を実現している。具体的には、本実施形態の切替装置は、摂動素子を持つ２重モードリング共振回路を用いる。この２重モードリング共振回路は、摂動素子の形状によって周波数帯域幅を調整することが可能とある。したがって、切替装置において、大きな摂動素子を用いた２重モードリング共振回路を超伝導共振回路５に用いれば、より広い帯域の周波数特性を実現することが可能となる。ここで、常伝導線路３の長さを決める波長は、中心周波数である。
【００３１】
図５は、図４に示す切替装置に用いる多重モード共振回路の具体例を示す図である。図５では、図４に示す２重モードリング共振回路とは別の多重モード共振回路を示す。広帯域化を行う共振回路には、図５（ａ）に示す切り込みを持つ円形パッチ共振回路５５、図５（ｂ）に示す外部線路素子を用いる円形パッチ共振回路５６、図５（ｃ）に示す切り込みを持つ方形パッチ共振回路５７等を用いることが可能である。
【００３２】
（第３の実施形態）  
図６は、第３の実施形態に係る受信機の構成を示すブロック図である。
【００３３】
図６に示す受信機は、アンテナにより受信される信号から所望の周波数帯域の信号を選択して増幅し復調出力する１個の受信回路１１と、アンテナ受信される受信信号を受信回路１１へ伝送するための伝送線路を、本線路と迂回線路との間で切り替える切替装置とを備える。
【００３４】
切替装置は、常伝導線路３と、超伝導線路４と、超伝導共振回路５と、真空容器６と、冷却部７とを備える。
【００３５】
常伝導線路３は、常伝導体で構築され、上記受信信号を受信回路１１へ伝送するための伝送線路であり、受信信号入力端と受信回路１１の入力端との間を接続し、本線路として機能する。
【００３６】
超伝導線路４は、超伝導体で構築され、上記受信信号を本線路から迂回して受信回路１１へ伝送するための伝送線路であり、常伝導線路３に設けられる分岐点から迂回して、１／４波長×ｎの２倍の位置で常伝導線路３と接続される。超伝導線路４が超伝導状態となる場合、受信信号は分岐点で分岐され、超伝導線路４を介して受信回路１１へ伝送される。
【００３７】
超伝導共振回路５は、超伝導体で構築され、超伝導状態で共振する回路である。この超伝導共振回路５は、常伝導線路３と超伝導線路４との分岐点から常伝導線路３に沿って伝送信号の１／４波長×ｎ（ｎは正の奇数）の位置で、常伝導線路３に近接配置され、超伝導状態で常伝導線路３と電磁結合するもので、例えば図６に示すようなリング共振回路が用いられる。
【００３８】
真空容器６は、極低温の効率的な維持を目的として、内部に常伝導線路３、超伝導線路４及び超伝導共振回路５を収容した状態で、周囲を真空状態にして断熱し保温する容器である。冷却部７は、真空容器６の内部に配置され、オン・オフ制御部７Ａからのオン指令に応じて真空容器６内を、超伝導線路４及び超伝導共振回路５を超伝導状態となるまで極低温に冷却する。また、冷却部７は、オン・オフ制御部７Ａからのオフ指令に応じて、真空容器６内の冷却を停止する。このとき、真空容器６内は、極低温から温度が上昇し、超伝導線路４及び超伝導共振回路５は超伝導状態から開放される。
【００３９】
上記構成によれば、冷却部７のオン・オフにより本線路と迂回線路とを選択的に切り替えることができる。この場合、迂回線路が超伝導線路４であることから、迂回線路の長さによる損失を考慮する必要はなく、極めて低損失で線路の切替を実現することができる。
【００４０】
図７及び図８は、それぞれ第３の実施形態に係る受信機の変形例１、変形例２を示すブロック図である。図７に示す受信機は、例えば受信信号に急峻なフィルタ特性を与えるフィルタ１２を超伝導線路４に設けたものである。また、図８に示す受信機は、超伝導線路４に上記フィルタ１２と共に増幅器１３を設けたものである。
【００４１】
図７及び図８に示す構成によれば、第３の実施形態に示す受信機は、冷却部７Ａのオン制御により、超伝導線路４に設けられたフィルタ１２が超伝導線路４と共に極低温で冷却され、これによって受信信号に急峻なフィルタ特性を与えて受信回路１１に送ることが可能となる。また、超伝導線路４に設けられたフィルタ１２により、超伝導線路４上で所定の周波数帯域の受信信号を高精度な切り分けにて選択することが可能となる。この構成によれば、図１に示すように信号処理を行う周波数帯域ごとに受信回路を設ける必要がなくなる。また、超伝導線路４に増幅器１３を設け、超伝導線路４と共に増幅器１３を極低温で冷却されることにより、内部雑音が低減され、これによって低損失化を図ることが可能となる。
【００４２】
尚、図８に示す受信機は、超伝導線路４にフィルタ１２及び増幅器１３を設ける構成としているが、増幅器１３のみを超伝導線路４に設置するようにしてもよい。
【００４３】
（第４の実施形態）  
図９は、第４の実施形態に係る送信機の構成を示すブロック図である。図９に示す送信機は、第１送信回路１４及び第２送信回路１５と、信号生成器（図示せず）で生成される送信信号を第１送信回路１４及び第２送信会１５へ選択的に伝送する切替装置とを備える。なお、第１送信回路１４及び第２送信回路１５では、それぞれ信号処理を行う送信信号の周波数帯域が異なるものとする。
【００４４】
切替装置は、常伝導線路３と、超伝導線路４と、超伝導共振回路５と、真空容器６と、冷却部７とを備える。この構成は、図１に示した切替回路と同じであり、オン・オフ制御部７Ａからオン指令が出力されると、冷却部７は冷却を開始して、真空容器６内が超伝導線路４及び超伝導共振回路５が超伝導状態となる極低温に冷却する。また、オン・オフ制御部７Ａからオフ指令が出力されると、冷却部７は、真空容器６内の冷却を停止する。このとき、真空容器６内は、極低温から温度が上昇し、超伝導線路４及び超伝導共振回路５は超伝導状態から開放される。このように、切替装置は超伝導状態のオン・オフ切替によって線路の切替が可能であり、線路中に切替部品を持たないため、伝送損失を飛躍的に低減することができる。
【００４５】
また、第１の実施形態でも説明したように、常伝導線路３−超伝導共振回路５間の距離が近づくと、電磁結合が強くなり、電気容量Ｃが大きくなるため、数値Ｘが大きくなる。これにより、常伝導線路３と超伝導線路４との分岐点から常伝導線路３と超伝導共振回路５との電磁結合点までの距離は、数値Ｘの分だけ短縮することが可能となり、常伝導線路３における伝送損失も低減することができる。
【００４６】
（第５の実施形態）  
図１０は、第５の実施形態に係る送信機の構成を示すブロック図である。
【００４７】
図１０に示す送信機は、信号生成器等により生成される送信信号から所望の周波数帯域の送信信号を選択し、アンテナ等による空間への放射に必要な強度へ選択した送信信号を増幅する送信回路１６と、生成される送信信号を送信回路１６へ伝送するための伝送線路を、本線路と迂回線路との間で切り替える切替装置とを備える。
【００４８】
切替装置は、常伝導線路３と、超伝導線路４と、超伝導共振回路５と、真空容器６と、冷却部７とを備える。この構成は、図１に示した切替回路と同じであり、オン・オフ制御部７Ａからオン指令が出力されると、冷却部７は冷却を開始して、真空容器６内が超伝導線路４及び超伝導共振回路５が超伝導状態となる極低温に冷却する。また、オン・オフ制御部７Ａからオフ指令が出力されると、冷却部７は、真空容器６内の冷却を停止する。このとき、真空容器６内は、極低温から温度が上昇し、超伝導線路４及び超伝導共振回路５は超伝導状態から開放される。このように、切替装置は超伝導状態のオン・オフ切替によって線路の切替が可能であり、線路中に切替部品を持たないため、伝送損失を飛躍的に低減することができる。
【００４９】
ここで、図１０に示す送信機は、第３の実施形態と同様に、超伝導線路４にフィルタ１２及び増幅器１３の少なくともいずれかを設置してもよい。
【００５０】
以上のように、上記構成による切替装置は、常伝導線路３と、超伝導線路４と、超伝導共振回路５と、真空容器６と、冷却部７とを備え、冷却部７による超伝導線路４及び超伝導共振回路５の冷却により、伝送信号の伝送線路を切り替える。これにより、切替装置は、単に動作温度のみで伝送線路の切り替えが可能となる。また、上記実施形態の切替装置は、冷却部７により超伝導状態になるまで極低温に冷却される超伝導線路４を採用することにより、伝送線路が持つインピーダンスをゼロとし、常伝導線路３と超伝導線路４との分岐点から受信回路や送信回路等の処理回路までの伝送損失を低減することが可能となる。また、上記実施形態の切替装置は、線路上に伝送線路を切り替えるための部品を取り付けないことから、切替部品が持つ抵抗に起因する抵抗損失や寄生素子によるミスマッチロスの発生を防止することが可能となる。すなわち、切替装置は、抵抗損失やミスマッチロスによる伝送信号の損失を低減させることが可能となる。また、切替装置は、電磁結合方式を採用して、超伝導共振回路５を常伝導線路３に接続させることから、結合容量によって常伝導線路の長さを１／４波長×ｎよりも短縮することが可能であり、処理回路までの伝送線路を短縮することで、伝送線路による伝送損失を低減することが可能となる。
【００５１】
したがって、上記実施形態の切替装置は、切替部品が持つ抵抗に起因する抵抗損失や寄生素子によるミスマッチロスの発生を防止し、従来よりも低損失で伝送信号を伝送することができる。また、この切替装置を用いる受信機及び送信機を提供することができる。
【００５２】
また、上記切替装置を用いる受信機では、伝送信号の低損失化により、受信感度の向上が可能となる。また、上記切替装置を用いる送信機では、伝送信号の低損失化により、アンテナからの送信電力が同じ場合、全体の消費電力の削減が期待できる。
【００５３】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５４】
１…第１受信回路、２…第２受信回路、３…常伝導線路、４…超伝導線路、５…超伝導共振回路、５１…半波長共振回路、５２…１／４波長共振回路、５３…ヘアピン共振回路、５４…方形パッチ共振回路、５５…切り込みを持つ円形パッチ共振回路、５６…外部線路素子を用いる円形パッチ共振回路、５７…切り込みを持つ方形パッチ共振回路、６…真空容器、７…冷却部、７Ａ…オン・オフ制御部、８１，８２…回路基板、９…コネクタ、１０…ボンディングワイヤ、１１…受信回路、１２…フィルタ、１３…増幅器、１４…第１送信回路、１５…第２送信回路、１６…送信回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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