(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振周波数が第１の周波数である第１の共振器と、
前記第１の共振器と前記第１の周波数で電磁界結合可能な第２の共振器であって、超伝導体で形成された第２の共振器と、
前記第２の共振器を冷却する冷却部と、
前記第１の共振器と前記第１の周波数で電磁界結合可能な第３の共振器であって、共振周波数を変更可能な第３の共振器と、
前記第３の共振器の共振周波数を、前記第１の周波数または前記第１の周波数とは異なる第２の周波数に設定する周波数設定部と、
を備えるフィルタ装置。
【請求項２】
前記第２の共振器の温度を測定する測定部を備え、
前記周波数設定部は、
前記測定部により測定された温度が予め設定された基準温度以下である場合、前記第３の共振器の共振周波数を前記第２の周波数に設定し、
前記測定部により測定された温度が予め設定された基準温度を超える場合、前記第３の共振器の共振周波数を前記第１の周波数に設定する、
請求項１記載のフィルタ装置。
【請求項３】
前記第２の共振器の出力を増幅する第１の増幅器と、
前記第１の増幅器に接続され、共振周波数が前記第１の周波数であって、超伝導体で形成された第４の共振器と、
前記第３の共振器及び前記第４の共振器と前記第１の周波数で電磁界結合可能な第５の共振器と、を更に備え、
前記冷却部は、前記第２の共振器及び前記第４の共振器を冷却する、
請求項１または２記載のフィルタ装置。
【請求項４】
前記第２の共振器の出力を増幅する第１の増幅器と、
前記第１の増幅器に接続され、共振周波数が前記第１の周波数であって、超伝導体で形成された第４の共振器と、
前記第３の共振器の出力を増幅する第２の増幅器と、
前記第２の増幅器に接続され、共振周波数を変更可能な第６の共振器と、
前記第４の共振器及び前記第６の共振器と前記第１の周波数で電磁界結合可能な第７の共振器と、を更に備え、
前記冷却部は、前記第２の共振器及び前記第４の共振器を冷却する、
請求項１または２記載のフィルタ装置。
【請求項５】
前記第２の共振器は、共振周波数を変更可能な共振器であって、
前記周波数設定部は、
前記測定部により測定された温度が予め設定された基準温度以下である場合、前記第２の共振器の共振周波数を前記第１の周波数に設定し、
前記測定部により測定された温度が予め設定された基準温度を超える場合、前記第２の共振器の共振周波数を前記第２の周波数に設定する、
請求項２記載のフィルタ装置。
【請求項６】
共振周波数が第１の周波数である第１の共振器と、
前記第１の共振器と前記第１の周波数で電磁界結合可能な第２の共振器であって、超伝導体で形成された第２の共振器と、
前記第２の共振器を冷却する冷却部と、
前記第１の共振器と前記第１の周波数で電磁界結合可能な第３の共振器であって、共振周波数を変更可能な第３の共振器と、
前記第３の共振器の共振周波数を、前記第１の周波数または前記第１の周波数とは異なる第２の周波数に設定する周波数設定部と、
を有するフィルタ装置と、
前記フィルタ装置から出力された信号を増幅する増幅器と、
を備える受信装置。
【請求項７】
共振周波数が第１の周波数である第１の共振器と、
前記第１の共振器と前記第１の周波数で電磁界結合可能な第２の共振器であって、超伝導体で形成された第２の共振器と、
前記第２の共振器を冷却する冷却部と、
前記第１の共振器と前記第１の周波数で電磁界結合可能な第３の共振器であって、共振周波数を変更可能な第３の共振器と、
前記第３の共振器の共振周波数を、前記第１の周波数または前記第１の周波数とは異なる第２の周波数に設定する周波数設定部と、
を有するフィルタ装置と、
信号を増幅して前記フィルタ装置へ送信する増幅器と、
を備える送信装置。
【請求項８】
共振周波数が第１の周波数である第１の共振器と、
前記第１の共振器と前記第１の周波数で電磁界結合可能な第２の共振器であって、超伝導体で形成された第２の共振器と、
前記第２の共振器を冷却する冷却部と、
前記第１の共振器と前記第１の周波数で電磁界結合可能な第３の共振器であって、共振周波数を変更可能な第３の共振器と、
前記第３の共振器の共振周波数を、前記第１の周波数または前記第１の周波数とは異なる第２の周波数に設定する周波数設定部と、
を有するフィルタ装置と、
前記フィルタ装置に接続されたアンテナ素子と、
信号を増幅して前記フィルタ装置へ送信する増幅器と、
を備える、アンテナ装置。
【請求項９】
前記アンテナ素子は複数設けられ、
前記第１の共振器、前記第２の共振器、前記第３の共振器、及び前記増幅器は、複数設けられた前記アンテナ素子ごとに設けられ、
複数の前記増幅器により増幅されたそれぞれの信号の位相を合わせる移相器と、
前記移相器により位相を合わせられたそれぞれの信号を合成する合成器と、を更に備える、
請求項８記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、フィルタ装置、受信装置、送信装置、アンテナ装置、及び切替装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信機器に備えられるフィルタ装置として、超伝導体で形成された超伝導フィルタが用いられている。超伝導フィルタは、急峻なカットオフ特性を有し、目的の周波数範囲外の電波の漏れを少なくすることができるが、超伝導フィルタを機能させるためには、超伝導状態になるまで超伝導フィルタを十分冷却する必要がある。このため、超伝導状態になるまで回路として動作しないため、超伝導フィルタの他に常温で機能する誘電体フィルタを設け、超伝導フィルタと誘電体フィルタとをスイッチで切り替える方法が提案されている。
【０００３】
しかしながら、このようなスイッチを設けた場合、スイッチで損失が発生し、信号強度の減衰や、雑音指数が悪化する問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２００４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、回路切り替えにおける損失および雑音指数を改善することができるフィルタ装置、受信装置、送信装置、アンテナ装置、及び切替装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態のフィルタ装置は、第１の共振器と、第２の共振器と、冷却部と、第３の共振器と、周波数設定部とを持つ。前記第１の共振器は、共振周波数が第１の周波数の共振器である。前記第２の共振器は、前記第１の共振器と前記第１の周波数で電磁界結合可能な共振器であって、超伝導体で形成された共振器である。前記冷却部は、前記第２の共振器を冷却する。前記第３の共振器は、前記第１の共振器と前記第１の周波数で電磁界結合可能な共振器であって、共振周波数を変更可能な共振器である。前記周波数設定部は、前記第３の共振器の共振周波数を、前記第１の周波数または前記第１の周波数とは異なる第２の周波数に設定する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態のフェーズドアレイアンテナ１の構成図。
【図２】第１の実施形態のフィルタ装置１００の構成図。
【図３】第１の実施形態の共振器の構成図。
【図４】超伝導共振器の温度変化に基づくフィルタ特性の変化の一例を示す図。
【図５】第１の実施形態における、臨界温度Ｔｃ以下まで十分冷却された超伝導共振器１０５のフィルタ特性と、常温で使用される共振器（常伝導共振器）のフィルタ特性の一例を示す図。
【図６】周波数可変共振器１０３が共振周波数を変更する仕組みを説明するための図。
【図７】第１の実施形態の周波数設定部１１０による処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図８】第２の実施形態のフィルタ装置１００の構成図。
【図９】第２の実施形態における、臨界温度Ｔｃ以下まで十分冷却された超伝導共振器のフィルタ特性と、常温で使用される常伝導共振器のフィルタ特性の一例を示す図。
【図１０】第３の実施形態のフィルタ装置１００の構成図。
【図１１】第３の実施形態の周波数設定部１１０による処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図１２】第４の実施形態のフィルタ装置１００の構成図。
【図１３】第４の実施形態の周波数設定部１１０による処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図１４】第５の実施形態のフェーズドアレイアンテナ１の一例を示す図。
【図１５】第６の実施形態の切替装置２００の構成図。
【図１６】第６の実施形態の周波数設定部１１０による処理の流れの一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態のフィルタ装置、受信装置、送信装置、アンテナ装置、及び切替装置を、図面を参照して説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の受信用フェーズドアレイアンテナ１の構成図である。フェーズドアレイアンテナ１は、複数のアンテナ素子１０−１〜１０−ｎと、複数のフィルタ装置１００−１〜１００−ｎと、複数のＬＮＡ（Low  Nose  Amplifier）２０−１〜２０−ｎと、複数の移相器３０−１〜３０−ｎと、合成器４０とを備える。
【００１０】
アンテナ素子１０−１〜１０−ｎは、信号を受信し、受信した信号を対応するフィルタ装置１００−１〜１００−ｎに出力する。フィルタ装置１００−１〜１００−ｎは、アンテナ素子１０−１〜１０−ｎから入力された信号から、特定の周波数範囲の信号を抽出し、ＬＮＡ２０−１〜２０−ｎに出力する。ＬＮＡ２０−１〜２０−ｎは、ノイズの発生が少ない増幅器である。ＬＮＡ２０−１〜２０−ｎは、フィルタ装置１００−１〜１００−ｎから入力された信号を増幅し、移相器３０−１〜３０−ｎに出力する。移相器３０−１〜３０−ｎは、ＬＮＡ２０−１〜２０−ｎから入力されたそれぞれの信号の位相を調整し、合成器４０に出力する。
【００１１】
合成器４０は、移相器３０−１〜３０−ｎから入力された信号を合成し、合成波を出力する。各移相器３０−１〜３０−ｎがそれぞれの信号の位相を調整し、合成器４０が位相を調整されたそれぞれの信号を合成することで特定方向からの信号を高感度に受信することができる。
【００１２】
図２は、第１の実施形態のフィルタ装置１００の構成図である。以下、いずれの系列のアンテナ素子、フィルタ装置、ＬＮＡ、または移相器であるかを示す「−」以下の符号を省略して説明する。フィルタ装置１００は、アンテナ素子１０に接続され信号が入力される第１の端子１０１と、ＬＮＡ２０に接続され信号が出力される第２の端子１０４とを備える。また、フィルタ装置１００は、第１の端子１０１に接続された共振器１０２と、第２の端子１０４に接続された周波数可変共振器１０３と、第２の端子１０４に接続された超伝導共振器１０５とを備える。
【００１３】
共振器１０２、周波数可変共振器１０３、及び超伝導共振器１０５は、例えば図３に示されるように、基板上に形成されたマイクロストリップラインのパターンを有する構造としてよい。ここで、２つの基板の間隔は、共振器１０２と超伝導共振器１０５の間で電磁界結合が成立する距離となるように設定されている。また、基板上における共振器１０２と周波数可変共振器１０３の距離も、電磁界結合が成立する距離となるように設定されている。なお、図３では、各共振器が１つのマイクロストリップパターンを有する一例を説明したが、各共振器は複数のマイクロストリップパターンを有してもよい。更に、各共振器間に結合を補助する線路などを配置しても良い。
【００１４】
図２に示されるように、共振器１０２の共振周波数はｆ１である。共振器１０２は、第１の端子１０１から入力された信号から周波数ｆ１の信号を抽出し、抽出した信号を出力する。一方、超伝導共振器１０５の共振周波数もｆ１であるため、共振器１０２と超伝導共振器１０５との間に電磁界結合が成立する。ここで、電磁界結合とは、電磁波による無線結合を意味する。
【００１５】
共振器１０２と超伝導共振器１０５との間に電磁界結合が成立すると、超伝導共振器１０５は、共振器１０２から出力された周波数ｆ１の信号を受信し、受信した信号を第２の端子１０４へと出力することができる。
【００１６】
超伝導共振器１０５は、冷却板１０６上に設けられている。冷却板１０６は、冷却部１０７によって冷却される。冷却板１０６には熱伝導率の高い材料を用いることが好ましく、例えば銅等の金属を用いるとよい。また、冷却制御部１０８は、冷却板１０６上の測定部としての温度計１０９によって検知された温度Ｔに基づき冷却部１０７を制御する。冷却制御部１０８は、超伝導共振器１０５が、超伝導状態となる臨界温度Ｔｃ以下となるまで冷却されるように、冷却部１０７を制御する。
【００１７】
超伝導共振器１０５は、超伝導状態となる臨界温度Ｔｃ以下まで冷却されると、電気抵抗が大きく低下する。このため、臨界温度Ｔｃ以下まで十分冷却された超伝導共振器１０５をフィルタ装置１００に用いることで、信号の損失を低減することができる。一例として、超伝導共振器１０５は、酸化マグネシウム基板上にイットリウム系超伝導体のマイクロストリップラインを設けた構造とすればよい。また、超伝導材料には、ニオブまたはニオブすずといった超伝導体、およびＹ系銅酸化物高温超伝導を用いても良い。また、超伝導体と銅、金、銀といった金属が複合されても良い。基板は、酸化マグネシウム、サファイアまたはアルミン酸ランタンといった、多様の適した材料を用いても良い。
【００１８】
図４は、超伝導共振器の温度変化に基づくフィルタ特性の変化の一例を示す図である。図４は、超伝導共振器がマイクロストリップパターンを１つ有する場合の変化の一例を示している。図４に示されるように、超伝導共振器の温度が８８Ｋのときには、超伝導共振器はフィルタとして機能しない。しかし、超伝導共振器が８６Ｋ、８０Ｋ、７０Ｋと冷却されるにつれて、急峻なフィルタ特性を示すようになる。
【００１９】
図５は、第１の実施形態における、臨界温度Ｔｃ以下まで十分冷却された超伝導共振器１０５のフィルタ特性と、常温で使用される共振器（常伝導共振器）のフィルタ特性の一例を示す図である。この図は、共振器が複数のマイクロストリップパターンを有する場合のフィルタ特性の一例を示している。共振器に複数のマイクロストリップパターンを設けることによって、フィルタのカットオフ特性を急峻にすることができる。また、共振器のフィルタ特性のピークをフラットにし、抽出する信号の周波数範囲を広げることができる。
【００２０】
また、図５に示される通り、超伝導共振器１０５は常伝導共振器に比べて高いＱ値を実現できるため急峻なカットオフ特性を有する。従って、フィルタ装置１００に超伝導共振器１０５を用いることで、目的の周波数範囲の信号を効率よく抽出することができる。
【００２１】
また、超伝導共振器１０５、冷却板１０６、冷却部１０７、及び温度計１０９は、チャンバー１１１の内部に収容されている。真空ポンプ１１２は、チャンバー１１１の内部の空気を吸い出すことで、チャンバー１１１の内部を真空に近い状態にする。これによって、高い断熱効果が得られ、冷却部１０７の冷却効率を高めることができる。
【００２２】
周波数設定部１１０は、周波数可変共振器１０３の共振周波数をｆ１とｆ２のいずれかに設定する。周波数設定部１１０により周波数可変共振器１０３の共振周波数がｆ１に設定された場合、共振器１０２の共振周波数（ｆ１）と周波数可変共振器１０３の共振周波数（ｆ１）とは等しくなる。このため、共振器１０２と周波数可変共振器１０３との間に電磁界結合が成立する。ここで、結合の例として共振器１０２と共振器１０３が同じ共振周波数ｆ１となる場合を扱っているが、若干共振周波数がずれた場合も結合するため、多少の共振周波数のずれは許容できる。
【００２３】
共振器１０２と周波数可変共振器１０３との間に電磁界結合が成立すると、周波数可変共振器１０３は、共振器１０２から出力された周波数ｆ１の信号を受信し、受信した信号を第２の端子１０４へと出力することができる。
【００２４】
一方、周波数設定部１１０により周波数可変共振器１０３の共振周波数がｆ２に設定された場合、共振器１０２の共振周波数（ｆ１）と周波数可変共振器１０３の共振周波数（ｆ２）とは異なるものとなる。このため、共振器１０２と周波数可変共振器１０３との間に電磁界結合が成立しない。従って、周波数可変共振器１０３は共振器１０２から出力された周波数ｆ１の信号を受信しなくなる。
【００２５】
このように、周波数設定部１１０が周波数可変共振器１０３の共振周波数の設定を切り替えることで、共振器１０２と周波数可変共振器１０３との間で電磁界結合を成立させるかどうかを切り替えることができる。なお、共振器１０２と周波数可変共振器１０３との間の電磁界結合を確実に切断するために、周波数ｆ２は周波数ｆ１からできるだけ離れた値に設定することが好ましい。
【００２６】
図６は、周波数可変共振器１０３が共振周波数を変更する仕組みを説明するための図である。周波数可変共振器１０３の両端部には、可変コンデンサ１５０、１５１がそれぞれ設けられている。周波数設定部１１０は、可変コンデンサ１５０及び１５１の静電容量を変更することにより、周波数可変共振器１０３の共振周波数を切り替えることができる。
【００２７】
なお、周波数可変共振器１０３の構成は、図６に示すものに限られない。例えば、可変コンデンサに代えて可変コイルを設け、周波数設定部１１０が可変コイルのインダクタンスを変更するようにしてもよい。また、周波数設定部１１０が周波数可変共振器１０３に誘電体を近づけたり遠ざけたりすることで、周波数可変共振器１０３の共振周波数を変更してもよい。また、スイッチ等により物理的な電気長を可変しても良い。
【００２８】
冷却部１０７による冷却が不十分な場合や冷却部１０７が故障した場合には、超伝導共振器１０５が抵抗体となり、共振器として十分機能しなくなる可能性がある。このため、本実施形態では、超伝導共振器１０５が基準温度Ｔａ以下まで冷却されている場合は、共振器１０２から超伝導共振器１０５への信号伝達ルートが選択され、超伝導共振器１０５が基準温度Ｔａ以下まで冷却されていない場合は、共振器１０２から周波数可変共振器１０３への信号伝達ルートが選択される。
【００２９】
基準温度Ｔａは、例えば、臨界温度Ｔｃと同じ温度、あるいは臨界温度Ｔｃよりも低い温度に予め設定されている。超伝導共振器１０５の温度は、温度計１０９によって検知される。温度計１０９によって検知された温度Ｔは、冷却制御部１０８から周波数設定部１１０に定期的に送信される。
【００３０】
周波数設定部１１０は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）やプログラムメモリ、各種インターフェース等を有するマイクロコンピュータである。また、周波数設定部１１０は、ＬＳＩ（Large  Scale  Integration）やＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）等によって実現されてもよい。周波数設定部１１０は、以下に説明するように、温度計１０９によって検知された温度Ｔが基準温度Ｔａ以下である場合には周波数可変共振器１０３の共振周波数をｆ２に設定し、温度Ｔが基準温度Ｔａを超える場合には周波数可変共振器１０３の共振周波数をｆ１に設定する。
【００３１】
図７は、第１の実施形態の周波数設定部１１０による処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、周波数設定部１１０は、温度計１０９によって検知された温度Ｔを、冷却制御部１０８を介して受信するまで待機する（ステップＳ１００）。周波数設定部１１０が温度Ｔを受信すると（ステップＳ１００のＹＥＳ）、周波数設定部１１０は、温度Ｔが基準温度Ｔａ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。
【００３２】
温度計１０９から入力される温度Ｔが基準温度Ｔａ以下である場合（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、周波数設定部１１０は、周波数可変共振器１０３の共振周波数をｆ２に設定する（ステップＳ１０２）。この結果、共振器１０２と超伝導共振器１０５との間に電磁界結合が成立するが、共振器１０２と周波数可変共振器１０３との間に電磁界結合は成立しなくなる。このため、第１の端子１０１に入力された信号のうち周波数ｆ１の成分は、共振器１０２及び超伝導共振器１０５を介して第２の端子１０４に出力される。
【００３３】
一方、温度計１０９から入力される温度Ｔが基準温度Ｔａを超える場合（ステップＳ１０１のＮＯ）、周波数設定部１１０は、周波数可変共振器１０３の共振周波数をｆ１に設定する（ステップＳ１０３）。この結果、共振器１０２と周波数可変共振器１０３との間に電磁界結合が成立し得る上に、共振器１０２と超伝導共振器１０５の間にも電磁界結合が成立し得ることになる。しかし、十分に冷却されていない超伝導共振器１０５は抵抗が大きく、かつ図４に示すように低域側の周波数へ周波数シフトするため結合せず、第１の端子１０１に入力された信号のうち周波数ｆ１の成分は、主に共振器１０２及び周波数可変共振器１０３を介して第２の端子１０４に出力される。
【００３４】
ステップＳ１０２の処理またはステップＳ１０３の処理が完了すると、周波数設定部１１０はステップＳ１００に戻り、再び温度Ｔを受信するまで待機する。このように、周波数設定部１１０が温度Ｔを受信する度にステップＳ１０１〜Ｓ１０３の処理が繰り返し実行される。
【００３５】
なお、上記フローチャートでは、温度Ｔに対して一つの閾値（基準温度Ｔａ）を用いて制御を行っている。しかし、ハンチングを防止するために、例えば、周波数可変共振器１０３の共振周波数をｆ１からｆ２に変更する際の閾値を、周波数可変共振器１０３の共振周波数をｆ２からｆ１に変更する際の閾値よりも低く設定してもよい。
【００３６】
このような制御によって、超伝導共振器１０５の温度に拘わらず、第１の端子１０１に入力された信号における所望の周波数成分を、第２の端子１０４に出力することができる。また、超伝導共振器１０５が十分に冷却されている場合には、超伝導共振器１０５を介して信号を伝達するようにすることで、目的の周波数範囲の信号を効率よく伝達することができる。
【００３７】
ここで、超伝導フィルタと誘電体フィルタとをスイッチで切り替えることによっても、上記と同様の制御を行うことは可能である。しかしながら、この場合、入力される信号は常にスイッチを通過するため、スイッチで損失（信号強度の減衰）が発生することにより雑音指数であるＮＦ（Noise  Figure）が悪化する場合がある。これに対し、本実施形態の構成によれば、信号伝達ルートを超伝導伝達部と常伝導伝達部とで切り替えるためのスイッチを備えていないため、損失や雑音指数が悪化するのを抑制することができる。従って、損失や雑音指数を改善することができる。
【００３８】
以上説明した本実施形態によれば、共振周波数が第１の周波数（ｆ１）である共振器１０２と、共振器１０２と電磁界結合可能であり、第１の周波数（ｆ１）または第２の周波数（ｆ２）で共振可能な周波数可変共振器１０３と、共振器１０２と電磁界結合可能な超伝導共振器１０５と、温度計１０９により計測された温度Ｔに基づいて、周波数可変共振器１０３の共振周波数を、第１の周波数（ｆ１）または第２の周波数（ｆ２）に設定する周波数設定部１１０とを備えることにより、損失や雑音指数を改善することができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態のフィルタ装置１００の構成図である。第２の実施形態は、共振器１１３と、超伝導共振器１１４と、ＬＮＡ１１５とを備える点で第１の実施形態と異なる。以下、係る相違点を中心に説明する。
【００４０】
ＬＮＡ１１５は、超伝導共振器１０５と超伝導共振器１１４に接続され、超伝導共振器１０５の出力を増幅して超伝導共振器１１４に出力する。超伝導共振器１１４の共振周波数はｆ１である。ＬＮＡ１１５を備える構成は、受信信号が微弱で受信感度に高感度が求められる場合に有効である。
【００４１】
共振器１１３は、周波数可変共振器１０３、及び超伝導共振器１１４のそれぞれに対して電磁界結合可能な位置に取り付けられる。共振器１１３の共振周波数はｆ１である。共振器１１３は、第２の端子１０４に接続されている。
【００４２】
超伝導共振器１０５、ＬＮＡ１１５、及び超伝導共振器１１４は、冷却板１０６上に設けられている。冷却板１０６は、冷却部１０７によって冷却される。また、冷却制御部１０８は、冷却板１０６上の温度計１０９によって検知された温度Ｔに基づき冷却部１０７を制御する。超伝導共振器１０５及び１１４は、冷却部１０７により超伝導共振器１０５及び１１４が超伝導状態となる臨界温度Ｔｃ以下まで冷却される。
【００４３】
フィルタ装置１００に超伝導共振器１０５及び１１４を用いることで、目的の周波数範囲の信号を効率よく抽出することができる。また、ＬＮＡ１１５を冷却し、ＬＮＡ１１５の電気抵抗を小さくすることで、ＬＮＡ１１５で発生する熱雑音を低減することができる。
【００４４】
また、超伝導共振器１０５、冷却板１０６、冷却部１０７、温度計１０９、超伝導共振器１１４、及びＬＮＡ１１５は、チャンバー１１１の内部に収容されている。真空ポンプ１１２は、チャンバー１１１の内部の空気を吸い出すことで、チャンバー１１１の内部を真空に近い状態にする。これによって、高い断熱効果が得られ、冷却部１０７の冷却効率を高めることができる。
【００４５】
図９は、第２の実施形態における、臨界温度Ｔｃ以下まで十分冷却された超伝導共振器のフィルタ特性と、常温で使用される常伝導共振器のフィルタ特性の一例を示す図である。図９に示されるように、第２の実施形態によれば、超伝導共振器のカットオフ特性を第１の実施形態よりも急峻にすることができるため、目的の周波数範囲の信号をより効率よく抽出することができる。
【００４６】
周波数設定部１１０は、第１の実施形態と同様、温度計１０９によって検知された温度Ｔが基準温度Ｔａ以下である場合には周波数可変共振器１０３の共振周波数をｆ２に設定し、温度Ｔが基準温度Ｔａを超える場合には周波数可変共振器１０３の共振周波数をｆ１に設定する。
【００４７】
周波数設定部１１０により周波数可変共振器１０３の共振周波数がｆ１に設定された場合、共振器１０２の共振周波数（ｆ１）と周波数可変共振器１０３の共振周波数（ｆ１）と共振器１１３の共振周波数（ｆ１）とは等しくなる。このため、共振器１０２と周波数可変共振器１０３との間に電磁界結合が成立するとともに、周波数可変共振器１０３と共振器１１３との間にも電磁界結合が成立する。
【００４８】
共振器１０２と周波数可変共振器１０３との間に電磁界結合が成立すると、周波数可変共振器１０３は、共振器１０２から出力された周波数ｆ１の信号を受信し、受信した信号を出力することができる。また、周波数可変共振器１０３と共振器１１３との間の電磁界結合が成立すると、共振器１１３は、周波数可変共振器１０３から出力された周波数ｆ１の信号を受信し、受信した信号を第２の端子１０４へと出力することができる。ここで、共振器１０２から超伝導共振器１０５、ＬＮＡ１１５、超伝導共振器１１４に至る信号伝達ルートも周波数ｆ１で信号を伝達可能であるが、十分に冷却されていない超伝導共振器１０５、及び超伝導共振器１１４は抵抗が大きく、かつ低域側の周波数へ周波数シフトするため結合せず、第１の端子１０１に入力された信号のうち周波数ｆ１の成分は、主に共振器１０２、周波数可変共振器１０３、及び共振器１１３を介して第２の端子１０４に出力される。
【００４９】
一方、周波数設定部１１０により周波数可変共振器１０３の共振周波数がｆ２に設定された場合、共振器１０２の共振周波数（ｆ１）と周波数可変共振器１０３の共振周波数（ｆ２）とは異なるものとなる。このため、共振器１０２と周波数可変共振器１０３との間の電磁界結合は成立せず、周波数可変共振器１０３は信号を共振器１１３に伝達しない。この結果、第１の端子１０１に入力された信号のうち周波数ｆ１の成分は、共振器１０２、超伝導共振器１０５、ＬＮＡ１１５、超伝導共振器１１４、及び共振器１１３を介して第２の端子１０４に出力される。
【００５０】
このように、本実施形態では、超伝導共振器１０５及び１１４が基準温度Ｔａ以下まで冷却されている場合は、共振器１０２から超伝導共振器１０５、ＬＮＡ１１５、超伝導共振器１１４、及び共振器１１３への信号伝達ルートが選択され、超伝導共振器１０５及び１１４が基準温度Ｔａ以下まで冷却されていない場合は、共振器１０２から周波数可変共振器１０３及び共振器１１３への信号伝達ルートが選択される。これによって、温度に応じた好適な信号伝達ルートが選択され、超伝導共振器と低温ＬＮＡのルートを通る信号は、損失や雑音指数が改善され高感度な受信機を構成することができる。
【００５１】
以上説明した本実施形態によれば、共振周波数が第１の周波数（ｆ１）である共振器１０２と、共振器１０２と電磁界結合可能であり、第１の周波数（ｆ１）または第２の周波数（ｆ２）で共振可能な周波数可変共振器１０３と、周波数可変共振器１０３と電磁界結合可能であり、第１の周波数（ｆ１）で共振可能な共振器１１３と、共振器１０２と電磁界結合可能であり、第１の周波数（ｆ１）で共振可能な超伝導共振器１０５と、超伝導共振器１０５と接続されたＬＮＡ１１５と、ＬＮＡ１１５に接続され、共振器１１３と電磁界結合可能であり、第１の周波数（ｆ１）で共振可能な超伝導共振器１１４と、温度計１０９により計測された温度Ｔに基づいて、周波数可変共振器１０３の共振周波数を、第１の周波数（ｆ１）または第２の周波数（ｆ２）に設定する周波数設定部１１０とを備えることにより、第１の実施形態と同様に、損失や雑音指数を改善することができる。
【００５２】
また、第１の実施形態と比較すると、超伝導共振器１０５と超伝導共振器１１４の間にＬＮＡ１１５を設けているため、超伝導共振器を介した信号伝達において微弱な信号を低雑音で増幅して出力することができる。
【００５３】
（第３の実施形態）
図１０は、第３の実施形態のフィルタ装置１００の構成図である。第３の実施形態は、周波数可変共振器１０３と共振器１１３との間に、常温のＬＮＡ１１８と周波数可変共振器１１９とを設けた点で、第２の実施形態と異なる。以下、係る相違点を中心に説明する。
【００５４】
ＬＮＡ１１８は、周波数可変共振器１０３と周波数可変共振器１１９に接続され、周波数可変共振器１０３の出力を増幅して周波数可変共振器１１９に出力する。ＬＮＡ１１８を備える構成は、共振器１０２の出力が微弱である場合に有効である。また、周波数可変共振器１１９は、共振周波数を変更可能であり、共振周波数ｆ１で共振器１１３と電磁界結合可能である。周波数可変共振器１１９は、共振器１１３に対して電磁界結合可能な位置に取り付けられる。
【００５５】
周波数設定部１１０は、温度計１０９によって検知された温度Ｔが基準温度Ｔａ以下である場合には周波数可変共振器１０３及び１１９の共振周波数をｆ２に設定し、温度Ｔが基準温度Ｔａを超える場合には周波数可変共振器１０３及び１１９の共振周波数をｆ１に設定する。
【００５６】
周波数設定部１１０により周波数可変共振器１０３の共振周波数がｆ１に設定された場合、共振器１０２の共振周波数（ｆ１）と周波数可変共振器１０３の共振周波数（ｆ１）とは等しくなる。このため、共振器１０２と周波数可変共振器１０３との間に電磁界結合が成立する。
【００５７】
また、周波数設定部１１０により周波数可変共振器１１９の共振周波数がｆ１に設定された場合、周波数可変共振器１１９の共振周波数（ｆ１）と共振器１１３の共振周波数（ｆ１）とは等しくなる。このため、周波数可変共振器１１９と共振器１１３との間に電磁界結合が成立する。
【００５８】
共振器１０２と周波数可変共振器１０３との間に電磁界結合が成立すると、周波数可変共振器１０３は、共振器１０２から出力された周波数ｆ１の信号を受信し、受信した信号を出力することができる。周波数可変共振器１０３には、周波数可変共振器１０３の出力を増幅するＬＮＡ１１８が接続されている。また、周波数可変共振器１１９は、ＬＮＡ１１８に接続されている。なお、本実施形態のように超伝導側にも常伝導側にもＬＮＡを設ける場合には、フィルタ装置１００に接続されるＬＮＡ２０（図１）を省略しても構わない。
【００５９】
周波数可変共振器１１９と共振器１１３との間に電磁界結合が成立すると、共振器１１３は、周波数可変共振器１１９から出力された周波数ｆ１の信号を受信し、受信した信号を第２の端子１０４へと出力することができる。
【００６０】
一方、周波数設定部１１０により周波数可変共振器１０３の共振周波数がｆ２に設定された場合、共振器１０２の共振周波数（ｆ１）と周波数可変共振器１０３の共振周波数（ｆ２）とは異なるものとなる。このため、共振器１０２と周波数可変共振器１０３との間の電磁界結合は成立しない。また、周波数設定部１１０により周波数可変共振器１１９の共振周波数がｆ２に設定された場合、周波数可変共振器１１９の共振周波数（ｆ２）と共振器１１３の共振周波数（ｆ１）とは異なるものとなる。このため、周波数可変共振器１１９と共振器１１３との間の電磁界結合は成立しない。従って、共振器１１３は共振器１０２から出力された周波数ｆ１の信号を、周波数可変共振器１０３及び１１９を介して受信できなくなる。
【００６１】
このように、本実施形態では、超伝導共振器１０５及び１１４が基準温度Ｔａ以下まで冷却されている場合は、共振器１０２から超伝導共振器１０５、ＬＮＡ１１５、超伝導共振器１１４、及び共振器１１３への信号伝達ルートが選択され、超伝導共振器１０５及び１１４が基準温度Ｔａ以下まで冷却されていない場合は、共振器１０２から周波数可変共振器１０３、ＬＮＡ１１８、周波数可変共振器１１９、及び共振器１１３への信号伝達ルートが選択される。これによって、温度に応じた好適な信号伝達ルートが選択され、損失や雑音指数を改善することができる。
【００６２】
図１１は、第３の実施形態の周波数設定部１１０による処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、周波数設定部１１０は、温度計１０９によって検知された温度Ｔを、冷却制御部１０８を介して受信するまで待機する（ステップＳ３００）。周波数設定部１１０が温度Ｔを受信すると（ステップＳ３００のＹＥＳ）、周波数設定部１１０は、温度Ｔが基準温度Ｔａ以下であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。
【００６３】
温度計１０９から入力される温度Ｔが基準温度Ｔａ以下である場合（ステップＳ３０１のＹＥＳ）、周波数設定部１１０は、周波数可変共振器１０３の共振周波数をｆ２に設定する（ステップＳ３０２）。また、周波数設定部１１０は、周波数可変共振器１１９の共振周波数をｆ２に設定する（ステップＳ３０３）。この結果、共振器１０２と超伝導共振器１０５との間に電磁界結合が成立するが、共振器１０２と周波数可変共振器１０３との間に電磁界結合は成立しなくなるとともに、周波数可変共振器１１９と共振器１１３との間についても電磁界結合は成立しなくなる。このため、第１の端子１０１に入力された信号のうち周波数ｆ１の成分は、共振器１０２、超伝導共振器１０５、ＬＮＡ１１５、超伝導共振器１１４、及び共振器１１３を介して第２の端子１０４に出力される。
【００６４】
一方、温度計１０９から入力される温度Ｔが基準温度Ｔａを超える場合（ステップＳ３０１のＮＯ）、周波数設定部１１０は、周波数可変共振器１０３の共振周波数をｆ１に設定する（ステップＳ３０４）。また、周波数設定部１１０は、周波数可変共振器１１９の共振周波数をｆ１に設定する（ステップＳ３０５）。この結果、共振器１０２と周波数可変共振器１０３との間及び周波数可変共振器１１９と共振器１１３との間に電磁界結合が成立し得る上に、共振器１０２と超伝導共振器１０５の間にも電磁界結合が成立し得ることになる。
【００６５】
しかし、十分に冷却されていない超伝導共振器１０５及び１１４は抵抗が大きく、かつ低域側の周波数へ周波数シフトするため結合せず、第１の端子１０１に入力された信号のうち周波数ｆ１の成分は、主に、共振器１０２、周波数可変共振器１０３、ＬＮＡ１１８、周波数可変共振器１１９、及び共振器１１３を介して第２の端子１０４に出力される。
【００６６】
ステップＳ３０３の処理またはステップＳ３０５の処理が完了すると、周波数設定部１１０はステップＳ３００に戻り、再び温度Ｔを受信するまで待機する。このように、周波数設定部１１０が温度Ｔを受信する度にステップＳ３０１〜Ｓ３０５の処理が繰り返し実行される。
【００６７】
以上説明した本実施形態によれば、共振周波数が第１の周波数（ｆ１）である共振器１０２と、共振器１０２と電磁界結合可能であり、第１の周波数（ｆ１）または第２の周波数（ｆ２）で共振可能な周波数可変共振器１０３と、周波数可変共振器１０３に接続されたＬＮＡ１１８と、ＬＮＡ１１８に接続され、共振周波数を第１の周波数（ｆ１）または第２の周波数（ｆ２）に変更可能な周波数可変共振器１１９と、周波数可変共振器１１９と電磁界結合可能であり、第１の周波数（ｆ１）で共振可能な共振器１１３と、共振器１０２と電磁界結合可能な超伝導共振器１０５と、超伝導共振器１０５と接続されたＬＮＡ１１５と、ＬＮＡ１１５に接続され、共振器１１３と電磁界結合可能であり、第１の周波数（ｆ１）で共振可能な超伝導共振器１１４と、温度計１０９により計測された温度Ｔに基づいて、周波数可変共振器１０３及び１１９の共振周波数を、第１の周波数（ｆ１）または第２の周波数（ｆ２）に設定する周波数設定部１１０とを備えることにより、第１及び第２の実施形態と同様に、雑音指数を改善することができる。
【００６８】
（第４の実施形態）
図１２は、第４の実施形態のフィルタ装置１００の構成図である。第４の実施形態は、超伝導共振器１０５に代えて周波数可変超伝導共振器１２０を備える点で、第１の実施形態と異なる。以下、係る相違点を中心に説明する。
【００６９】
周波数可変超伝導共振器１２０は、共振周波数を変更可能であり、共振周波数ｆ１で共振器１０２と電磁界結合可能である。周波数可変超伝導共振器１２０は、共振器１０２に対して電磁界結合可能な位置に取り付けられる。
【００７０】
周波数設定部１１０は、温度計１０９によって検知された温度Ｔが基準温度Ｔａ以下である場合には周波数可変共振器１０３の共振周波数をｆ２に設定すると共に、周波数可変超伝導共振器１２０の共振周波数をｆ１に設定し、温度Ｔが基準温度Ｔａを超える場合には周波数可変共振器１０３の共振周波数をｆ１に設定すると共に、周波数可変超伝導共振器１２０の共振周波数をｆ２に設定する。
【００７１】
周波数設定部１１０により周波数可変共振器１０３の共振周波数がｆ１に設定された場合、共振器１０２の共振周波数（ｆ１）と周波数可変共振器１０３の共振周波数（ｆ１）とは等しくなる。このため、共振器１０２と周波数可変共振器１０３との間に電磁界結合が成立する。
【００７２】
共振器１０２と周波数可変共振器１０３との間に電磁界結合が成立すると、周波数可変共振器１０３は、共振器１０２から出力された周波数ｆ１の信号を受信し、受信した信号を第２の端子１０４へと出力することができる。
【００７３】
周波数設定部１１０により周波数可変共振器１０３の共振周波数がｆ２に設定された場合、共振器１０２の共振周波数（ｆ１）と周波数可変共振器１０３の共振周波数（ｆ２）とは異なる。このため、共振器１０２と周波数可変共振器１０３との間の電磁界結合は成立しない。従って、周波数可変共振器１０３は共振器１０２から出力された周波数ｆ１の信号を受信できなくなる。
【００７４】
一方、周波数設定部１１０により周波数可変超伝導共振器１２０の共振周波数がｆ１に設定された場合、共振器１０２の共振周波数（ｆ１）と周波数可変超伝導共振器１２０の共振周波数（ｆ１）とは等しくなる。このため、共振器１０２と周波数可変超伝導共振器１２０との間に電磁界結合が成立する。
【００７５】
共振器１０２と周波数可変超伝導共振器１２０との間に電磁界結合が成立すると、周波数可変超伝導共振器１２０は共振器１０２から出力された周波数ｆ１の信号を受信し、受信した信号を第２の端子１０４へと出力できる。
【００７６】
周波数設定部１１０により周波数可変超伝導共振器１２０の共振周波数がｆ２に設定された場合、共振器１０２の共振周波数（ｆ１）と周波数可変超伝導共振器１２０の共振周波数（ｆ２）とは異なるものとなる。このため、共振器１０２と周波数可変超伝導共振器１２０との間の電磁界結合は成立しない。従って、周波数可変超伝導共振器１２０は共振器１０２から出力された周波数ｆ１の信号を受信できなくなる。
【００７７】
このように、本実施形態では、周波数可変超伝導共振器１２０が基準温度Ｔａ以下まで冷却されている場合は、共振器１０２から周波数可変超伝導共振器１２０への信号伝達ルートが選択され、周波数可変超伝導共振器１２０が基準温度Ｔａまで冷却されていない場合は、共振器１０２から周波数可変共振器１０３への信号伝達ルートが選択される。これによって、温度に応じた好適な信号伝達ルートが選択され、損失や雑音指数を改善することができる。また、ここでは例として周波数可変共振器１０３と周波数可変超伝導共振器１２０をｆ１とｆ２の同じ周波数に可変しているが、必ずしも同じ周波数にする必要はなく、周波数可変共振器１０３をｆ１とｆ２に可変、周波数可変超伝導共振器１２０をｆ１とｆ３に可変しても良い。
【００７８】
図１３は、第４の実施形態の周波数設定部１１０による処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、周波数設定部１１０は、温度計１０９によって検知された温度Ｔを、冷却制御部１０８を介して受信するまで待機する（ステップＳ４００）。周波数設定部１１０が温度Ｔを受信すると（ステップＳ４００のＹＥＳ）、周波数設定部１１０は、温度Ｔが基準温度Ｔａ以下であるか否かを判定する（ステップＳ４０１）。
【００７９】
温度計１０９から入力される温度Ｔが基準温度Ｔａ以下である場合（ステップＳ４０１のＹＥＳ）、周波数設定部１１０は、周波数可変共振器１０３の共振周波数をｆ２に設定する（ステップＳ４０２）。また、周波数設定部１１０は、周波数可変超伝導共振器１２０の共振周波数をｆ１に設定する（ステップＳ４０３）。この結果、共振器１０２と周波数可変超伝導共振器１２０との間に電磁界結合が成立するが、共振器１０２と周波数可変共振器１０３との間に電磁界結合は成立しなくなる。このため、第１の端子１０１に入力された信号のうち周波数ｆ１の成分は、共振器１０２及び周波数可変超伝導共振器１２０を介して第２の端子１０４に出力される。
【００８０】
一方、温度計１０９から入力される温度Ｔが基準温度Ｔａを超える場合（ステップＳ４０１のＮＯ）、周波数設定部１１０は、周波数可変共振器１０３の共振周波数をｆ１に設定する（ステップＳ４０４）。また、周波数設定部１１０は、周波数可変超伝導共振器１２０の共振周波数をｆ２に設定する（ステップＳ４０５）。この結果、共振器１０２と周波数可変共振器１０３との間に電磁界結合が成立する一方、共振器１０２と周波数可変超伝導共振器１２０との間には電磁界結合が成立しなくなる。このため、第１の端子１０１に入力された信号のうち周波数ｆ１の成分は、共振器１０２及び周波数可変共振器１０３を介して第２の端子１０４に出力される。また、共振器１０２と周波数可変超伝導共振器１２０との間の電磁界結合を切断することで、周波数可変超伝導共振器１２０側に信号が漏れるのを防止することができる。
【００８１】
ステップＳ４０３の処理またはステップＳ４０５の処理が完了すると、周波数設定部１１０はステップＳ４００に戻り、再び温度Ｔを受信するまで待機する。このように、周波数設定部１１０が温度Ｔを受信する度にステップＳ４０１〜Ｓ４０５の処理が繰り返し実行される。
【００８２】
以上説明した本実施形態によれば、共振周波数が第１の周波数（ｆ１）である共振器１０２と、共振器１０２と電磁界結合可能であり、第１の周波数（ｆ１）または第２の周波数（ｆ２）で共振可能な周波数可変共振器１０３と、共振器１０２と電磁界結合可能であり、第１の周波数（ｆ１）または第２の周波数（ｆ２）で共振可能な周波数可変超伝導共振器１２０と、温度計１０９により計測された温度Ｔに基づいて、周波数可変共振器１０３及び周波数可変超伝導共振器１２０の共振周波数を、第１の周波数（ｆ１）または第２の周波数（ｆ２）に設定する周波数設定部１１０と、を備えることにより、第１〜第３の実施形態と同様に、損失や雑音指数を改善することができる。また、本実施形態によれば、温度計１０９から入力される温度Ｔが基準温度Ｔａを超える場合に、共振器１０２と周波数可変超伝導共振器１２０との間の電磁界結合を切断することで、周波数可変超伝導共振器１２０側に信号が漏れるのを防止することができる。
【００８３】
なお、本実施形態では、第１の実施形態の超伝導共振器１０５に代えて周波数可変超伝導共振器１２０を備えることとしたが、第２及び第３の実施形態の超伝導共振器１０５に代えて周波数可変超伝導共振器１２０を備えるようにしてもよい。
【００８４】
（第５の実施形態）
図１４は、第５の実施形態のフェーズドアレイアンテナ１の一例を示す図である。第１〜第４の実施形態では、アンテナ素子１０−１〜１０−ｎを用いて信号を受信する例について説明したが、本実施形態では、アンテナ素子１０−１〜１０−ｎを用いて信号を送受信する例について説明する。
【００８５】
フェーズドアレイアンテナ１は、複数のアンテナ素子１０−１〜１０−ｎと、複数の受信用フィルタ装置１００−１〜１００−ｎと、複数の送信用フィルタ装置３００−１〜３００−ｎと、複数のＬＮＡ２０−１〜２０−ｎと、複数の移相器３０−１〜３０−ｎと、合成器４０と、複数のＰＡ（Power  Amplifier）５０−１〜５０−ｎと、移相器６０−１〜６０−ｎと、分配器７０と、切替器８０−１〜８０−ｎとを備える。
【００８６】
切替器８０−１〜８０−ｎは、信号の受信時にはアンテナ素子１０−１〜１０−ｎを受信用フィルタ装置１００−１〜１００−ｎに接続し、信号の送信時にはアンテナ素子１０−１〜１０−ｎを送信用フィルタ装置３００−１〜３００−ｎに接続する。なお、ＬＮＡ２０−１〜２０−ｎ、移相器３０−１〜３０−ｎ、及び合成器４０の構成は、第１の実施形態で説明した構成と同様である。また、受信用フィルタ装置１００−１〜１００−ｎとしては、第１〜第４の実施形態に示されるいずれのフィルタ装置を適用してもよい。
【００８７】
アンテナ素子１０−１〜１０−ｎを用いて信号を送信する場合、分配器７０は送信信号を移相器６０−１〜６０−ｎに分配する。移相器６０−１〜６０−ｎは、分配されたそれぞれの送信信号の位相を調整し、ＰＡ５０−１〜５０−ｎへ出力する。ＰＡ５０−１〜５０−ｎは、移相器６０−１〜６０−ｎから入力された信号を増幅し、送信用フィルタ装置３００−１〜３００−ｎへと出力する。送信用フィルタ装置３００−１〜３００−ｎは、ＰＡ５０−１〜５０−ｎから入力された信号から特定の周波数範囲の信号を抽出し、切替器８０−１〜８０−ｎへ出力する。切替器８０−１〜８０−ｎは、送信用フィルタ装置３００−１〜３００−ｎから入力された信号を、アンテナ素子１０−１〜１０−ｎへと送信する。
【００８８】
なお、送信用フィルタ装置３００−１〜３００−ｎとして、第１〜第４の実施形態のいずれのフィルタ装置を適用してもよい。すなわち、送信用フィルタ装置３００−１〜３００−ｎは、受信用フィルタ装置１００−１〜１００−ｎと同様に超伝導共振器を有してもよい。送信用フィルタ装置３００−１〜３００−ｎの構成は、第１〜第４の実施形態におけるフィルタ装置の第１の端子１０１をＰＡ５０−１〜５０−ｎに接続し、第２の端子１０４を切替器８０−１〜８０−ｎに接続した構成とすればよい。これによって、受信用フィルタ装置１００−１〜１００−ｎの損失や雑音指数を改善することができるのみならず、送信用フィルタ装置３００−１〜３００−ｎの損失を改善することもできる。
【００８９】
本実施形態のように、送信用フィルタ装置３００−１〜３００−ｎにも超伝導共振器を設けることで、送信用フィルタ装置３００−１〜３００−ｎのフィルタ特性を改善することができる。なお、一般的に、信号の送信時は信号の受信時に比べてフィルタ装置に大きな電流が流れる。超伝導共振器は大電流が流れると超伝導状態を維持できないため、送信時にあまり大きな電流を流さない送信装置に本実施形態を適用することが望ましい。送信用フィルタ装置３００−１〜３００−ｎに超伝導共振器を用いない場合は、送信用フィルタ装置３００−１〜３００−ｎをＢＰＦ（Band-Pass  Filter）としてもよい。
【００９０】
以上説明した本実施形態によれば、フィルタ装置において共振器間の電磁界結合を成立させるかどうかを切り替える構成とすることで、第１〜第４の実施形態と同様にフィルタ装置の損失や雑音指数を改善することができる。
【００９１】
（第６の実施形態）
図１５は、第６の実施形態の切替装置２００の構成図である。第６の実施形態は、図１に示されるフィルタ装置１００に代えて切替装置２００を設けている。本実施形態の切替装置２００は、不図示の外部の制御装置からの切替信号に基づいて、第１の端子１０１と第２の端子１０４との間の通信のオン／オフを切り替える装置である。また、本実施形態の切替装置２００は共振器間の電磁界結合を成立させることで、第１〜第５の実施形態と同様にフィルタ装置としても機能する。以下、第６の実施形態について詳しく説明する。
【００９２】
切替装置２００は、アンテナ素子１０と接続される第１の端子１０１と、ＬＮＡ２０と接続される第２の端子１０４とを備える。また、切替装置２００は、第１の端子１０１と接続された共振器１０２と、第２の端子１０４と接続された周波数可変共振器１０３とを備える。
【００９３】
図１６は、第６の実施形態の周波数設定部１１０による処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、周波数設定部１１０は、外部の制御部から切替信号を受信するまで待機する（ステップＳ６００）。切替信号は、第１の端子１０１と第２の端子１０４との間を接続させるためのオン信号と、第１の端子１０１と第２の端子１０４との間の接続を切断させるためのオフ信号のいずれかである。周波数設定部１１０が切替信号を受信すると（ステップＳ６００のＹＥＳ）、周波数設定部１１０は、受信した切替信号がオン信号であるか否かを判定する（ステップＳ６０１）。
【００９４】
受信した切替信号がオン信号である場合（ステップＳ６０１のＹＥＳ）、周波数設定部１１０は、周波数可変共振器１０３の共振周波数をｆ１に設定する（ステップＳ６０２）。この結果、共振器１０２の共振周波数（ｆ１）と周波数可変共振器１０３の共振周波数（ｆ１）は等しくなり、共振器１０２と周波数可変共振器１０３との間に電磁界結合が成立する。従って、第１の端子１０１に入力された信号のうち周波数ｆ１の成分の信号は、第２の端子１０４に出力される。
【００９５】
一方、受信した切替信号がオン信号ではない場合、即ちオフ信号を受信した場合（ステップＳ６０１のＮＯ）、周波数設定部１１０は、周波数可変共振器１０３の共振周波数をｆ２に設定する（ステップＳ６０３）。この結果、共振器１０２の共振周波数（ｆ１）と周波数可変共振器１０３の共振周波数（ｆ２）とは異なることとなり、共振器１０２と周波数可変共振器１０３との間の電磁界結合が成立しなくなる。従って、第１の端子１０１に入力された信号は、第２の端子１０４に出力されない。
【００９６】
ステップＳ６０２の処理またはステップＳ６０３の処理が完了すると、周波数設定部１１０はステップＳ６００に戻り、再び切替信号を受信するまで待機する。このように、周波数設定部１１０が切替信号を受信する度にステップＳ６０１〜Ｓ６０３の処理が繰り返し実行される。
【００９７】
このように、周波数設定部１１０が周波数可変共振器１０３の共振周波数の設定を切り替えることで、共振器１０２と周波数可変共振器１０３との間で電磁界結合を成立させるかどうかを切り替えることができる。この構成により、切替装置２００は、少ない損失で第１の端子１０１から第２の端子１０４への通信のオン／オフを切り替えることができる。
【００９８】
上記各実施形態において、周波数設定部は、温度Ｔに基づいて周波数の切り替えを行うものとしたが、例えば、超伝導共振器の冷却に必要な時間が予め判明している場合、「冷却開始からの経過時間が所定時間以上となると、超伝導共振器側の信号伝達ルートを選択するように、周波数の切り替えを行う」といった制御を行ってもよい。
【００９９】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、共振周波数が第１の周波数（ｆ１）である共振器１０２と、共振器１０２と第１の周波数（ｆ１）で電磁界結合可能な第３の共振器であって、共振周波数を変更可能な周波数可変共振器１０３と、周波数可変共振器１０３の共振周波数を、第１の周波数（ｆ１）または第２の周波数（ｆ２）に設定する周波数設定部１１０とを持つことにより、損失や雑音指数を改善することができる。
【０１００】
本発明の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】
【０１０１】
１０…アンテナ、２０…ＬＮＡ、３０…移相器、４０…合成器、５０…ＰＡ、６０…移相器、７０…分配器、８０…切替器、１００…フィルタ装置、１０１…第１の端子、１０２…共振器、１０３…周波数可変共振器、１０４…第２の端子、１０５…超伝導共振器、１０６…冷却板、１０７…冷却部、１０８…冷却制御部、１０９…温度計、１１０…周波数設定部、１１１…チャンバー、１１２…真空ポンプ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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