JP3522971B2 - 高周波デバイス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、通信機器に用い
られる高周波デバイスに関し、特に、共振器やフィル
タ、あるいはこれらを用いて構成される高周波デバイス
に関する。

【０００２】

【従来の技術】無線または有線で情報通信を行う通信機
器は、アンプ、ミキサ、フィルタなどの各種のデバイス
から構成されており、共振特性を利用したデバイスが多
く含まれている。例えば、フィルタは、共振素子を複数
個並べて特定の周波数帯のみを通過させる機能を有す
る。このようなフィルタには、挿入損失が小さく、しか
も所望帯域以外を通過させない特性が要求され、そのた
めには無負荷Ｑ値の高い共振素子が必要となる。

【０００３】無負荷Ｑ値の高い共振素子を実現する一つ
の方法として、共振素子を構成する金属導体に超伝導体
を用い、誘電体基板にサファイアやＭｇＯなどのような
非常に低損失の材料を用いる方法がある。しかし、この
場合には無負荷Ｑ値が１０，０００以上となり、非常に
鋭い共振特性が得られるため、設計の段階で共振特性を
高精度に調整しなければ所望の特性が得られない。

【０００４】この問題を克服するために、共振周波数の
調整機能を有する共振器及びフィルタが提案されている
（文献１：特開平１−１９０００１号公報）。この例に
おいては、共振素子が２つの異なる臨界磁界の値を持つ
超伝導体で構成され、これらに印加する磁界の強さを調
整することによって超伝導特性を崩し、これにより共振
周波数を可変させる。しかし、この方法では、超伝導体
の特性を変えるために強磁界を発生する磁界発生源が必
要となり、装置が大掛かりなものとなるという欠点があ
る。

【０００５】他の方法として、超伝導体で構成される共
振素子の近傍に発熱体を設け、熱によって超伝導特性を
崩す方法が知られている（文献２：Y.Nagai,D,F,Hebert
andT.Van Duzer ，Appl.Phys.Lett,Vol.63,No.6.9 Au
gust,1993,p.830，“Properties of superconductive b
andpass filters with thermal switches”）。この方
法は、前記文献１のような磁界による方法に比べて装置
が簡単になるが、発熱体に電流を流して発熱を生じさせ
る必要があるため動作速度が遅くなるという問題点があ
る。動作速度を上げるためには、フィルタの環境温度を
超伝導体の転移温度Ｔ_c 付近に維持する必要がある。し
かし、このような環境温度の維持は非常に困難である。

【０００６】また、文献１及び２の方法では超伝導体の
超伝導特性を崩すことにより超伝導体の低損失性が犠牲
にされている。このため、低損失性と調整可能範囲がト
レードオフの関係になるという不具合がある。

【０００７】さらに別の方法として、伝送線路の中央に
ギャップを設けて、このギャップ部分に、印加電圧によ
って誘電率の変化する誘電体を取り付け、伝送線路に電
圧を印加することによって共振周波数を変化させる方法
がある（文献３：James A.Beall, Ronald H.ono, David
Galt and John C. Price ，IEEE MTT-S Digest, 1993,
P.1421, “TUNABLE HIGH TEMPERATURE SUPERCONDUCTO
R MICROSTRIP RESONATORS ”）。しかし、この方法では
共振素子となる伝送線路の中央の電流最大点にギャップ
を設けなければならないため、無負荷Ｑ値が１，０００
以下となる低い共振器しか実現できないという問題点が
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように共振周
波数を可変する従来の技術のうち、共振素子を構成する
超伝導体に印加する磁界の強さを調整することによって
超伝導特性を崩して共振周波数を可変するものでは、超
伝導体の特性を変えるために強磁界を発生する磁界発生
源が必要であり、装置が大掛かりなものとなる問題点が
ある。

【０００９】また、共振素子を構成する超伝導体を加熱
することにより超伝導特性を崩して共振周波数を可変す
るものでは、動作速度が遅く、しかも超伝導体の低損失
性を犠牲にしてしまうという問題点がある。

【００１０】さらに、伝送線路の中央に設けたギャップ
部分に電圧で誘電率の変化する誘電体を取り付け、伝送
線路を介して誘電体に電圧を印加することによって共振
周波数を変化させるものでは、無負荷Ｑ値の高い共振器
を実現できないという問題点がある。

【００１１】この発明は、前記のような従来技術の問題
点を克服し、簡単な構成で共振周波数を高速かつ広範囲
に可変でき、また共振素子に超伝導体を用いる場合に超
伝導体の低損失性を犠牲にすることがなく、さらに無負
荷Ｑ値を高くできる高周波デバイスを提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係る第１の高
周波デバイスは、超伝導体からなる共振素子を含む共振
器と、前記共振器上に積層された電気絶縁層と、前記電
気絶縁層上に積層された第１電極と、前記第１電極層上
に積層され、印加電界に従って誘電率が変化する誘電体
層と、前記誘電体層上に積層された第２電極と、前記共
振素子の共振周波数が所望の周波数になるように、前記
第１及び第２電極にエネルギーを供給する供給手段とを
具備することを特徴とする。

【００１３】このような高周波デバイスでは、供給手段
により前記第１及び第２電極にエネルギーが供給され、
これにより第１電極と第２電極との間に生じる電界に従
って誘電体層の誘電率が変化する。この誘電率の変化に
より、共振素子のインピーダンスが変化し、例えば、フ
ィルタを構成するために共振素子を複数個近接して並べ
たものでは共振素子間の結合量が変化する。従って、共
振器の共振周波数や、フィルタの通過周波数、その他の
特性を調整することが可能となる。尚、供給手段から供
給されるエネルギーは電圧であってもよい。

【００１４】前記第１及び第２電極の厚さは、電波の透
過を容易にするため、搬送周波数の表皮深さ以下である
ことが好ましい。又、第１及び第２電極を超伝導体で構
成する場合、厚さが磁場侵入長以下であることが好まし
い。

【００１５】又、前記誘電体層は予め、誘電率及び厚さ
の少なくとも一方に所定の分布を有するようにしても良
い。

【００１６】又、第１及び第２電極が異なる材料で構成
しても良く、この場合、供給するエネルギーに構成材料
の仕事関数の差を含めないようにするのが好ましい。

【００１７】又、前記第１及び第２電極のいずれか一方
を複数の領域に分割し、前記供給手段から前記複数の領
域それぞれにエネルギーを供給するように構成しても良
い。この時、前記供給手段は、前記誘電体層の誘電率が
所定の分布となるように、前記複数の領域に対して異な
る電圧を供給することが好ましい。

【００１８】この発明に係る第２の高周波デバイスは、
超伝導体からなる、プレート形状の共振素子と、この共
振素子近傍に設けられ、印加電界に従って誘電率が変化
する誘電体部材と、この誘電体部材に近接して設けら
れ、前記共振素子のプレート面に沿って前記誘電体部材
に電界を印加する複数の電極と、前記誘電体部材に所望
の誘電率が生じるように、前記複数の電極にエネルギー
を供給する供給手段とを具備することを特徴とする。

【００１９】このような高周波デバイスによれば、供給
手段により前記複数の電極にエネルギーが供給され、こ
れにより各電極の間に生じる電界に従って誘電体部材の
誘電率が変化する。尚、この電界は、共振素子のプレー
ト面に沿って発生する。この誘電率の変化により、共振
素子のインピーダンスが変化し、例えば、フィルタを構
成するために共振素子を複数個近接して並べたものでは
共振素子間の結合量が変化する。従って、共振器の共振
周波数や、フィルタの通過周波数、その他の特性を調整
することが可能となる。尚、供給手段から供給されるエ
ネルギーは電圧であってもよい。

【００２０】前記供給手段は、前記誘電体部材に所望の
誘電率分布が生じるように、前記複数の電極にエネルギ
ーを供給するように構成しても良い。

【００２１】又、前記複数の電極の厚さは、電波の伝搬
を容易にするため、この電波の表皮深さ以下であること
が好ましく、又、複数の電極を超伝導体で構成する場
合、厚さが磁場侵入長以下であることが好ましい。

【００２２】又、前記誘電体部材は予め、誘電率及び厚
さの少なくとも一方に所定の分布を有するように設けて
も良い。

【００２３】又、前記共振素子の共振方向に、前記複数
の電極を配置しても良い。

【００２４】又、共振回路を、共振素子と誘電体部材に
より構成しても良い。

【００２５】又、前記共振素子の幅がＬ1 で、前記共振
素子と前記複数の電極との距離がＬ2 の時、 Ｌ1 ＜Ｌ2 の条件を満足するように前記共振素子及び前記複数の電
極が配置するのが好ましい。

【００２６】又、前記共振素子、前記複数の電極、及び
前記誘電体部材によりストリップラインを構成しても良
い。

【００２７】又、前記第２の高周波デバイスは、前記共
振素子に接して設けられ、前記誘電体部材と異なる誘電
率を有する誘電体層を具備し、共振器を、前記共振素子
及び前記誘電体層で構成しても良い。

【００２８】又、前記共振素の、所定の箇所にギャップ
を設けても良い。

【００２９】又、前記複数の電極をそれぞれ異なる所定
の間隔で設置しても良い。

【００３０】又、前記供給手段が、前記複数の電極に対
して異なる電圧を供給するように構成しても良い。

【００３１】又、前記複数の電極をインターデジタル形
状で構成しても良い。

【００３２】この発明に係る第３の高周波デバイスは、
超伝導体からなる共振素子と、この共振素子に近接て設
けられ、印加電界に従って誘電率が変化する誘電体部材
と、この誘電体部材に近接して設けられ、前記共振素子
の共振方向に垂直になるように設けられたインターデジ
タル形状の複数の電極と、前記誘電体部材に所望の誘電
率分布が生じるように、前記複数の電極に電圧を印加す
る電圧印加手段とを具備することを特徴とする。

【００３３】このような高周波デバイスでは、電圧印加
手段により前記複数の電極に電圧が印加され、これによ
り複数の電極の間に生じる電界に従って誘電体部材の誘
電率が変化する。この誘電率の変化により、共振素子の
インピーダンスが変化し、例えば、フィルタを構成する
ために共振素子を複数個近接して並べたものでは共振素
子間の結合量が変化する。従って、共振器の共振周波数
や、フィルタの通過周波数、その他の特性を調整するこ
とが可能となる。

【００３４】この発明に係る第４の高周波デバイスは、
印加電界に従って誘電率が変化する誘電体層と、この誘
電体層上に設けられた、超伝導体からなる共振素子と、
前記誘電体層の下に設けられた複数のグランド部と、前
記誘電体層の下に、複数の電極と前記複数のグランド部
が交互に設けられるように、前記複数のグランド部のそ
れぞれの間に設けられた複数の電極と、この複数の電極
に電圧を供給する手段とを具備することを特徴とする。

【００３５】このような高周波デバイスでは、供給手段
により前記複数の電極に電圧が供給され、これにより複
数の電極とグランド部との間に生じる電界に従って誘電
体層の誘電率が変化する。この誘電率の変化により、共
振素子のインピーダンスが変化し、例えば、フィルタを
構成するために共振素子を複数個近接して並べたもので
は共振素子間の結合量が変化する。従って、共振器の共
振周波数や、フィルタの通過周波数、その他の特性を調
整することが可能となる。

【００３６】この発明に係る第５の高周波デバイスは、
超伝導体からなる共振素子と、この共振素子に近接して
設けられ、光の照射に従って誘電率が変化し、この誘電
率及び厚さの少なくとも一方に予め所定の分布を有する
誘電体部材と、前記誘電体部材に所望の誘電率分布が生
じるように、前記誘電体部材に光を照射する照射手段と
を具備することを特徴とする。

【００３７】このような高周波デバイスでは、照射手段
により前記誘電体部材に光が照射され、これにより誘電
体部材の誘電率が変化する。この誘電率の変化により、
共振素子のインピーダンスが変化し、例えば、フィルタ
を構成するために共振素子を複数個近接して並べたもの
では共振素子間の結合量が変化する。従って、共振器の
共振周波数や、フィルタの通過周波数、その他の特性を
調整することが可能となる。

【００３８】前記共振素子及び前記誘電体部材により共
振器を構成しても良い。

【００３９】又、高周波デバイスが、更に、前記共振素
子に接して設けられ、前記誘電体部材と異なる誘電率を
有する誘電体層を具備し、前記共振素子及び前記誘電体
層により共振器を構成しても良い。

【００４０】この発明に係る第６の高周波デバイスは、
超伝導体からなる共振素子と、この共振素子に近接して
設けられ、加熱に従って誘電率が変化し、この誘電率及
び厚さの少なくとも一方に予め所定の分布を有する誘電
体部材と、前記誘電体部材に所望の誘電率分布が生じる
ように、前記誘電体部材を加熱する加熱手段とを具備す
ることを特徴とする。

【００４１】このような高周波デバイスでは、加熱手段
により前記誘電体部材が加熱され、これにより誘電体部
材の誘電率が変化する。この誘電率の変化により、共振
素子のインピーダンスが変化し、例えば、フィルタを構
成するために共振素子を複数個近接して並べたものでは
共振素子間の結合量が変化する。従って、共振器の共振
周波数や、フィルタの通過周波数、その他の特性を調整
することが可能となる。

【００４２】前記共振素子及び前記誘電体部材により共
振器を構成しても良い。

【００４３】又、高周波デバイスが、更に、前記共振素
子に接して設けられ、前記誘電体部材と異なる誘電率を
有する誘電体層を具備し、前記共振素子及び前記誘電体
層により共振器を構成しても良い。

【００４４】以上の第１〜第６の高周波デバイスによれ
ば、簡単な構成で共振周波数を可変できる。また、共振
素子に超伝導体を用いる場合でも超伝導体の低損失性を
犠牲にすることなく、共振周波数を高速にかつ大幅に調
整でき、さらに無負荷Ｑ値の高い高周波デバイスを提供
することができる。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明に
係る各種実施の形態を説明する。

【００４６】先ず、この発明に係る高周波デバイスであ
って、共振素子と、誘電体及びグランド層で構成される
基板とにより構成される共振器上に、誘電体層及び電気
伝導体層を適切に設けた第１〜７の実施の形態を説明す
る。

【００４７】先ず、図１を参照してこの発明に係る高周
波デバイスの第１の実施の形態を説明する。

【００４８】図１は、この発明に係る高周波デバイスの
第１の実施の形態を示す断面図であり、共振周波数を可
変とした共振器を示している。通信機器に使用される電
波を利用するための部品は多種多様な高周波デバイスか
らなっており、その中で共振器を利用するものが多く含
まれている。その例としては、フィルタ、発振器、整合
回路の一部、等が挙げられる。共振周波数は、前述のよ
うに損失を小さくすることで狭帯域の特性が得られる反
面、設計時における所望の特性を得ることが困難とな
る。このため、共振周波数を調整する機能が必要とな
る。この第１の実施の形態によると、このような要求を
容易に満たすことができる。

【００４９】図１に示されるように、この高周波デバイ
スは、裏面にグランド面１１が設けられた基板１２上に
共振素子１４が設けられたマイクロストリップライン構
造の共振器上に、電圧を印加することによって誘電率が
変化する誘電体１７と、電圧を印可する電極１６，１８
と、電圧印加素子１６を共振素子１４と絶縁するための
絶縁用誘電体１５をそれぞれ積層させた構造を有する。

【００５０】共振周波数を決める要素は、共振素子１４
の長さ（共振素子長）と誘電体基板１２の誘電率であ
る。共振素子長を物理的に可変することは困難である。
例外として、共振素子１４に超伝導体を用いる場合に
は、先に挙げた文献１及び２のように超伝導特性を一部
壊すことで実効的な共振素子長を可変することができる
が、超伝導体の低損失性を犠牲にしなければならない。
そこで、この実施の形態では前記のマイクロストリップ
ライン型共振器と対向して、誘電率が電界に依存する誘
電体層１７とこれを両側から挟んで形成された第１及び
第２の電気伝導体層１６，１８を設置している。ここ
で、電気伝導体層１６，１８の厚さは、次式で表される
通信に使用する電波の表皮深さδ以下とする。

【００５１】

【数１】

【００５２】但し、μは透磁率、ｆは電波の周波数、σ
は導体の導電率である。

【００５３】このように電気伝導体層１６，１８の厚さ
を表皮深さδ以下にすることで、電波はこれらの導体層
１６，１８を突き抜けるので、導体層がない状態に近い
状態で電波が伝搬することが可能となる。

【００５４】このような積層化構造を用いた第１の実施
の形態では、電圧を印加する誘電体を薄く作り込むこと
が可能となる。同一平面でインターデジタル形の電極構
造ではパターンを作成する装置の精度が必要とされる
が、積層化された場合には電極間距離を狭く作ることが
容易となる。電極間距離が狭くなった場合には誘電体の
単位長さあたりの電圧、即ち電界強度、が高くでき、外
部からの電圧源の低電圧化も可能となり、更に、誘電率
の変化を大きくすることが期待できる。

【００５５】次に、図２及び図３を参照してこの発明に
係る高周波デバイスの第２の実施の形態を説明する。

【００５６】図２は、この発明に係る高周波デバイスの
第２の実施の形態を示す断面図である。

【００５７】この第２の実施の形態の高周波デバイス
は、図２に示されるように裏面にグランド面２１が形成
された基板２２の表面に、超伝導体からなる一対の入出
力線路２３と共振素子２４が形成されている。これは、
いわゆるマイクロストリップライン構造を基本とするマ
イクロストリップライン型フィルタを構成している。一
対の入出力線路２３は、その各一端が誘電体基板２２の
図の紙面に垂直方向の端部に引き出されている。

【００５８】電圧印加素子２５，２７は、共振器の電磁
界モードへ影響させないために、常伝導体で構成する場
合には導体厚を表皮深さ以下、超伝導体構成する場合に
は導体厚を磁場の侵入長以下にする。

【００５９】この第２の実施の形態の高周波デバイスに
ついてさらに具体的に説明する。マイクロストリップラ
イン型共振器は、基板２２としてＭｇＯあるいはＬａＡ
ｌＯ₃ を用いる。この基板の両面にＹ系超伝導薄膜をス
パッタリング法で成膜し、一方の面の超伝導体薄膜をグ
ランド面２１とし、他方の面の超伝導体薄膜をイオンミ
リング法を用いて加工して、入出力線路２３と所望の共
振周波数（この実施の形態では２ＧＨｚ）の共振素子２
４を形成することにより、マイクロストリップライン型
フィルタを作製する。

【００６０】一方、第１及び第２の電気伝導体層２５，
２７として、厚さ１０ｎｍの白金（Ｐｔ）薄膜、さらに
誘電率が電界強度依存性を有する誘電体層２６として、
厚さが５００ｎｍのＳｒＴｉＯ₃ 薄膜をそれぞれスパッ
タリング法によりＭｇＯ基板からなる基板２８上に積層
して形成し、これを厚さ１μｍのテフロン層（図示せ
ず）を挟んで共振素子２４と対向させて設置する。第１
及び第２の電気伝導体層２５，２７には、可変直流電圧
源２９が接続される。

【００６１】図３に、可変直流電圧源２９によって電気
伝導体層２５，２７間に印加される可変の直流電圧Ｖ_b
（Ｖ）と共振器の共振周波数ｆのＶ_b ＝０での値からの
ずれΔｆ（ＭＨｚ）との関係を示す。ただし、温度は７
７Ｋ（以下、同様）で測定が実行された。図３から明ら
かなように、ΔｆはＶ_b の絶対値の増加と共に単調増加
し、Ｖ_b ＝５Ｖで、Δｆ＝８０ＭＨｚ（Δｆ／ｆ＝４
％）となる。

【００６２】このようにこの第２の実施の形態による
と、誘電率が電界強度依存性を持つ誘電体層２６の両面
に形成された第１及び第２の電気伝導体層２５，２７間
に印加する直流電圧Ｖ_b （Ｖ）を変えて誘電体層２６に
印加する電界を変化させることで、その実効誘電率を制
御する（変動させる）ことができる。これにより、共振
素子２４の共振周波数ｆを高速かつ広範囲に変化させる
ことができる。

【００６３】次に、図４を参照してこの発明に係る高周
波デバイスの第３の実施の形態を説明する。

【００６４】図４は、この発明に係る高周波デバイスの
第３の実施の形態を示す断面図である。前述した第２の
実施の形態では、第１及び第２の電気伝導体層２５，２
７と誘電体層２６とは、共振素子２４と別の基板上に形
成されていたが、この第３の実施の形態では共通の基板
上に形成されている。

【００６５】先ず、裏面にグランド面３１が形成された
基板３２の表面に、超伝導体からなる入出力線路３３と
共振素子３４を形成して構成されたマイクロストリップ
ライン構造を基本とするマイクロストリップラインフィ
ルタが設けられている。この上に、電気絶縁層３５とし
て厚さ１００ｎｍのＳｒＴｉＯ₃ 薄膜が形成され、この
上に第１の電気伝導体層３６として１０ｎｍのＰｔ薄
膜、誘電率が電界依存性を有する誘電体層３７として厚
さ５００ｎｍのＳｒＴｉＯ₃ 薄膜、更に、第２の電気伝
導体層３８として第１の電気伝導体層３６と同様の１０
ｎｍのＰｔ薄膜が順次積層されている。

【００６６】この第３の実施の形態の高周波デバイスに
おいても、可変直流電圧源３９によって電気伝導体層３
６，３８間に印加される可変の直流電圧Ｖ_b （Ｖ）に対
する共振周波数ｆのＶb ＝０での値からのずれΔｆ（Ｍ
Ｈｚ）の依存性は、前記第２の実施の形態と同様の特性
が得られた。

【００６７】次に、この発明に係る高周波デバイスの第
４の実施の形態について説明する。

【００６８】この第４の実施の形態においては、誘電率
が電界に依存する誘電体層３７として、Ｂａ_x Ｓ_1-x Ｔ
ｉＯ₃ （但し、ｘはＢａによるＳｒの置換量で、１以下
である）を使用すること以外は前述した第３の実施の形
態と同じ構成とする。ｘを変えてＶ_b ＝５Ｖ 一定でΔ
ｆを測定した場合、Δｆの値はｘによって増減はする
が、いずれの場合も共振周波数は電圧Ｖ_b に依存して変
化することが確認された。

【００６９】次に、図５及び図６を参照してこの発明に
係る高周波デバイスの第５の実施の形態を説明する。

【００７０】図５は、この発明に係る高周波デバイスの
第５の実施の形態を示す断面図である。この第５の実施
の形態では、先ず、裏面にグランド面４１が形成された
基板４２の表面に、超伝導体からなる入出力線路４３と
共振素子４４を形成して構成されたマイクロストリップ
ライン構造を基本とするマイクロストリップラインフィ
ルタが設けられている。この上に、電気絶縁層４５とし
て例えば厚さ１００ｎｍのＳｒＴｉＯ₃ 薄膜が形成さ
れ、この上に第１の電気伝導体層４６として厚さ１０ｎ
ｍのＹ系超伝導体薄膜、誘電率が電界依存性を有する誘
電体層４７として厚さ５００ｎｍのＳｒＴｉＯ₃ 薄膜、
更に、第２の電気伝導体層４８として厚さ１０ｎｍのＰ
ｔ薄膜が順次積層されている。

【００７１】すなわち、この第５の実施の形態は基本的
には前述した第３の実施の形態と同様の構成であるが、
電界強度依存性を有する誘電体層４７を挟んで設けられ
た第１及び第２の電気伝導体層４６，４８が異種材料で
ある点が第３の実施の形態と異なる。なお、誘電率が電
界依存性を有する誘電体層を挟んで設けられた二つの電
気伝導体層に異種材料を用いる構成は、前記第１〜第５
の実施の形態の構成に組み合わせることも可能である。

【００７２】図６に、この第５の実施の形態において可
変直流電圧源４９によって電気伝導体層４６，４８間に
印加される可変の直流電圧Ｖ_b （Ｖ）と共振器の共振周
波数ｆのＶ_b ＝０での値からのずれΔｆ（ＭＨｚ）との
関係を示す。第１の電気伝導体層４６である超伝導体薄
膜の厚さ１０ｎｍは、磁場侵入長λより十分小さい。図
６から分かるように、Δｆの最小値は、Ｖ_b ＝０から前
記２種類の電気伝導体の仕事関数の差程度の約１Ｖだけ
ずれた電圧値において達成される。

【００７３】この第５の実施の形態のように、仕事関数
の異なる２種類の電気伝導体を第１及び第２の電気伝導
体層４６，４８に使用して、両電気伝導体層４６，４８
間の印加電圧によって共振周波数を制御する場合、印加
電圧の変化領域は図６の領域Ａあるいは領域Ｂのよう
に、両電気伝導体の仕事関数の差を含まないことが望ま
しい。即ち、任意のΔｆに対し、Ｖ_b が２つの値をもた
ないように制御するのが好ましい。

【００７４】次に、図７を参照してこの発明に係る高周
波デバイスの第６の実施の形態を説明する。

【００７５】図７は、この発明に係る高周波デバイスの
第６の実施の形態を示す断面図である。この第６の実施
の形態は、各部の構成材料は第３の実施の形態と同様で
あるが、誘電率が電界依存性を有する誘電体層に対する
電圧印加法及び電圧印加用電極の構造が異なっている。

【００７６】先ず、図７に示されるように、裏面にグラ
ンド面５１が形成された基板５２の表面に、超伝導体か
らなる入出力線路５３と共振素子５４を形成して構成さ
れたマイクロストリップライン構造を基本とするマイク
ロストリップラインフィルタが設けられている。このマ
イクロストリップライン型共振器の上に電気絶縁層５５
が形成され、この上に第１の電気伝導体層５６、誘電率
が電界依存性を有する誘電体層５７、及び第２の電気伝
導体層５８が順次積層されている。

【００７７】ここで、第２の電気伝導体層５８は面内で
二つの領域（電圧印加領域）５８−１，５８−２に分割
され、これら２つの電圧印加領域５８−１，５８−２間
に可変直流電圧源７０から可変の直流電圧が印加され
る。第２の電気伝導体層５８はメタルマスクを用い、二
つの電圧印加領域５８−１，５８−２は１ｍｍの間隔で
成膜されている。電圧印加領域５８−１，５８−２の境
界部分上には、電気絶縁のための保護膜５９が設けられ
ている。

【００７８】この実施の形態の構造では、第１の電気伝
導体層５６と第２の電気伝導体層５８の一方の電圧印加
領域５８−１を両端電極とする第１のコンデンサと、第
１の電気伝導体層５６と第２の電気伝導体層５８の他方
の電圧印加領域５８−２を両端電極とする第２のコンデ
ンサが直列につながった構造となり、これらのコンデン
サを介して誘電体層５７に電界が印加される。この場合
も、共振周波数ｆは印加電圧Ｖ_b に依存して変化する。

【００７９】このようにこの第６の実施の形態では、可
変直流電圧源６０に接続される電圧印加用電極を同一平
面上である第２の電気伝導体層５８上に設置でき、第１
の電気伝導体層５６には電圧印加用電極を設ける必要が
ない。このため、図７に示される高周波デバイスの製造
が容易になるという利点がある。

【００８０】なお、この第６の実施の形態では第２の電
気伝導体層５８を複数に分割したが、第１の電気伝導体
層５６を複数に分割しても同様の効果を得ることができ
る。

【００８１】次に、図８を参照してこの発明に係る高周
波デバイスの第７の実施の形態を説明する。

【００８２】この第７の実施の形態は、前述した第１の
実施の形態と基本的には同様の構成を有する。即ち、裏
面にグランド面６１が設けられた誘電体基板６２上に共
振素子６４が設けられたマイクロストリップライン構造
の共振器上に、電圧を印加することによって誘電率が変
化する誘電体６７と、電圧を印可する電極６６，６８
（６８−１〜６８−７）と、電圧印加素子６６を共振素
子６４と絶縁するための絶縁用誘電体６５をそれぞれ積
層させた構造を有する。

【００８３】但し、この第７の実施の形態は、前記第１
の実施の形態と異なり、誘電体層６７の誘電率を所望の
分布とするため、電圧印加素子６８を複数の電圧印加素
子６８−１〜６８−７に分離し、更に、これらの電圧印
加素子６８−１〜６８−７にそれぞれ異なる電圧を印加
している。これにより、誘電体層６７内において所望の
誘電率分布を実現することが可能となる、これにより、
共振周波数の制御のみならず、共振器間結合係数等を任
意に設定することも可能となる。尚、所望の誘電率の分
布とは、例えば、フィルタの特性等を整えるような分布
を意味する。以降、所望の分布とは同様の意味を有す
る。

【００８４】以上説明したように、共振素子と、誘電体
及びグランドで構成される基板とにより構成される共振
器上に、誘電体層及び電気伝導体層を適切に設けた第１
〜第７の実施の形態では共振器としてマイクロストリッ
プライン構造のものを例示したが、他にストリップライ
ン構造、プレーナ構造等の共振器を用いてもよく、その
ような構造においてもこの発明を適用することが可能で
ある。

【００８５】以上述べたように、この発明に係る第１〜
第７の実施の形態によれば、簡単な構成で共振周波数を
可変でき。また、共振素子に超伝導体を用いる場合でも
超伝導体の低損失性を犠牲にすることなく、共振周波数
を高速にかつ大幅に調整でき、さらに無負荷Ｑ値の高い
高周波デバイスを提供することができる。

【００８６】次に、この発明に係る高周波デバイスであ
って、共振素子に近接して設けられた、誘電体の誘電率
を変更するため、共振素子の平面方向に誘電体に電界を
印加する構成を有する高周波デバイスの第８〜第２４の
実施の形態を説明する。

【００８７】先ず、図９（ａ）及び図９（ｂ）を参照し
てこの発明に係る高周波デバイスの第８の実施の形態を
説明する。

【００８８】図９（ａ）及び図９（ｂ）は、この発明の
第８の実施の形態に係る高周波デバイスとして、共振周
波数を可変とした共振器を示す。

【００８９】この第８の実施の形態の高周波デバイス
は、図９（ｂ）に示されるように裏面にグランド面１０
２が被着された誘電体基板１０３の表面に、超伝導体か
らなる共振素子１０１と入出力線路１０５を形成した、
いわゆるマイクロストリップライン構造を基本とするマ
イクロストリップライン形共振器を構成している。

【００９０】共振周波数を決める要素は、共振素子１０
１の長さ（共振素子長）と誘電体基板１０３の誘電率で
ある。共振素子長を物理的に可変することは困難であ
る。例外として、共振素子１０１に超伝導体を用いる場
合には、先に挙げた文献１及び２のように超伝導特性を
一部壊すことで実効的な共振素子長を可変することがで
きるが、超伝導体の低損失性を犠牲にしなければならな
い。そこで、この実施の形態では誘電体基板１０３を外
部から与えられるエネルギーにより誘電率を変えること
ができる誘電体材料により形成し、その誘電率を外部エ
ネルギー１０４によって変えることで、共振素子１０１
のインピーダンスを変え、もって共振周波数を可変にす
る方法を適用する。ここで、誘電体基板１０３に外部か
ら与えるエネルギー１０４としては、電圧、光、熱、圧
力、磁界などを用いることができる。

【００９１】また、誘電体と導体を用いた他の伝送線路
形共振器形状においても、同様にこの発明を適用でき
る。例えば、伝送線路形状としてはストリップライン
形、コプレーナ形などがある。この実施の形態のマイク
ロストリップライン形共振器の場合、次式により共振周
波数ｆが与えられる。

【００９２】

【数２】

【００９３】但し、ｎは自然数、ｃは光速、ｌは共振素
子長、ε_eff は誘電体基板１０３の実効誘電率である。
ε_eff が±Δε_eff 変化したとき、共振周波数の変化Δ
ｆ／ｆは下記の（２）式で表される。

【００９４】

【数３】

【００９５】実際には、図９（ａ）及び図９（ｂ）の構
成で４ＧＨｚ帯の共振器を作成し、実効誘電率ε_eff を
２０％変えた場合、共振周波数ｆを４００ＭＨｚ可変す
ることができる。

【００９６】次に、図１０及び図１１を参照してこの発
明に係る高周波デバイスの第９の実施の形態を説明す
る。

【００９７】図１０は、この発明の第９の実施の形態に
係る高周波デバイスを示す断面図である。この実施の形
態では、第８の実施の形態と同様にマイクロストリップ
ライン構造を用いている。この高周波デバイスは、裏面
にグランド２０２が形成された誘電体基板２０３の表面
上に、共振素子２０１と電圧印加用電極２０４を形成
し、電極２０４に可変電圧源２０５から電圧を印加する
ことで誘電体基板２０３の誘電率を可変にする構成であ
る。

【００９８】この第９の実施の形態によれば、誘電体基
板２０３の共振素子２０１や図示しない入出力線路が形
成された面と同一面上に電圧印加用電極２０４を形成す
ることによって、これらを同一プロセスで形成できるた
め、低コスト化が可能となる。この第９の実施の形態で
は、誘電体基板２０３に印加電圧で誘電率が変化するも
のを用いる。

【００９９】図１１は、このような誘電体基板の具体例
を示す図である。誘電体基板３０１は分子レベルで自発
分局３０４を起こし、材料によっては誘電体基板３０１
の両側面に設けた電極３０２に電圧源３０３から電圧を
印加して外部電界を加えると、この自発分局３０４の量
子が破線３０５で示すように変動し、誘電率が変化す
る。この方法によれば、電圧値の変更のみで誘電率を変
えることができるため、高速に共振周波数を可変するこ
とができる。このような印加電圧により誘電率の変化す
る誘電体材料としては、例えばＳｒＴｉＯ₃ ，ＢａＴｉ
Ｏ₃ を基とするＢａ_x Ｓｒ_1-x ＴｉＯ₃ やＰＳＺＴなど
が挙げられる。

【０１００】尚、図１０に示されるように、高周波デバ
イスに前記マイクロストリップライン構造を適用した場
合、共振素子２０１と印加電極２０４との間の距離をＬ
1 とし、共振素子２０１の共振素子幅をＬ2 とした場
合、 Ｌ1 ＞Ｌ2 という条件を満足することが望ましい。

【０１０１】次に、図１２を参照してこの発明に係る高
周波デバイスの第１０の実施の形態を説明する。

【０１０２】図１２は、この発明の第１０の実施の形態
に係る高周波デバイスを示す断面図であり、前記第８、
第９の実施の形態と異なり、ストリップライン構造を適
用した場合の例である。すなわち、印加電圧によって誘
電率が変化する誘電体基板４０３の表裏両面にグランド
４０２を形成し、誘電体基板４０３の内部の同一平面内
に共振素子４０１及び電圧印加用電極４０４を配置して
いる。この第１０の実施の形態の高周波デバイスは全体
の構造がストリップライン構造である以外、第９の実施
の形態と同様であり、第９の実施の形態と同様の効果を
得ることができる。

【０１０３】次に、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）を参
照して、この発明の高周波デバイスに係る第１１の実施
の形態を説明する。

【０１０４】図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、この発
明の第１１の実施の形態に係る高周波デバイスを示す図
であり、裏面にグランド５０１が形成された誘電体基板
５０２の表面上に共振素子５０４と電圧印加用電極５０
３及び入出力線路５０５を形成してマイクロストリップ
ライン構造とし、さらに、共振素子５０４と電圧印加用
電極５０３及び入出力線路５０５の一部を覆うように、
印加電圧によって誘電率が変化する誘電体層５０６を設
けた構成となっている。電圧印加用電極５０３には、直
流電圧を発生する可変電圧源５０７が接続されている。

【０１０５】この第１１の実施の形態は、共振素子５０
４が超伝導体により形成される場合に有効である。共振
素子５０４として特性の優れた超伝導薄膜を誘電体基板
５０２上に形成する場合には、格子定数が超伝導体のそ
れに近い誘電体材料を誘電体基板５０２に用いる必要が
ある。ここで格子定数の異なる基板に超伝導体を形成す
ると、超伝導電流の通るパスに歪が生じてしまい、特性
が劣化する。誘電体基板５０２に用いる材料として、格
子定数が共振素子５０４に用いる超伝導体のそれに近い
という条件と、誘電率が印加電圧によって変化するとい
う条件を満たす誘電体材料がない場合には、この実施の
形態のように比誘電率ε_r で、格子定数が超伝導体のそ
れに近い誘電体基板５０２上に共振素子５０４が形成さ
れる。そして、誘電体基板５０２の比誘電率ε_r と異な
る比誘電率ε_r ′で、これが印加電圧により変化する誘
電体材料からなる誘電体層５０６がスパッタリングなど
により形成される。

【０１０６】このようにこの第１１の実施の形態では、
共振素子５０４を超伝導体により形成した構成の高周波
デバイスにおいて、可変電圧源５０７から電圧印加用電
極５０３を介して誘電体層５０６に印加する電圧を変え
ることによって、共振素子５０４の上に形成した誘電体
層５０６の誘電率を可変させて共振素子５０４のインピ
ーダンスを変え、共振周波数などの共振特性を変化させ
ることができる。

【０１０７】また、この第１１の実施の形態によれば前
記文献１及び２のように超伝導体の超伝導特性を崩すこ
となく共振特性を変えることができるため、超伝導特性
を崩すための強磁界を発生する大掛かりな磁界発生源
や、動作速度の面で問題のある発熱体を用いる必要がな
く、さらに超伝導特性を崩さずに済むために超伝導体の
低損失性を犠牲にすることがないという利点がある。

【０１０８】次に、図１４を参照して、この発明に係る
高周波デバイスの第１２の実施の形態について説明す
る。

【０１０９】図１４は、この発明の第１２の実施の形態
に係る高周波デバイスを示す断面図である。裏面にグラ
ンド６０１が形成された比誘電率ε_r の誘電体基板６０
２上に、超伝導体からなる共振素子６０４が形成されて
マイクロストリップライン構造とされている。また第１
１の実施の形態と同様に、基板６０２はその格子定数が
共振素子６０４の超伝導体の格子定数に近い材料により
形成されている。この誘電体基板６０２上に厚さが共振
素子６０４のそれより大きいスペーサ６０５を介して比
誘電率ε_r ′（ε_r ′≠ε_r ）が印加電圧によって変化
する誘電体層６０６が設けられ、この誘電体層６０６の
上に電圧印加用電極６０３が形成されている。この電圧
印加用電極６０３には、直流電圧を発生する可変電圧源
６０７が接続されている。

【０１１０】一般に、印加電圧によって誘電率が変化す
る誘電体層６０６に用いられる誘電体材料は、他の材料
に比べてロスが大きい。この場合、共振器の無負荷Ｑ値
が誘電体層６０６のロスの大きさに従って決定される。
そこで、この第１２の実施の形態ではスペーサ６０５を
用いて共振素子６０４から誘電体層６０６を浮かせるこ
とで、誘電体層６０６のロスの共振器への寄与を減ら
し、高い無負荷Ｑ値を実現する。この場合には、図１４
に示されるように誘電体層６０６の上に電圧印加用電極
６０３を設け、これに直流電圧を発生する可変電圧源７
０６を接続する。

【０１１１】このように第１２の実施の形態によれば、
誘電体層６０６の誘電率を印加電圧により変えることに
よって、第１１の実施の形態と同様に超伝導特性を崩す
ための強磁界を発生する大掛かりな磁界発生源や、動作
速度の面で問題のある発熱体を用いることなく、また超
伝導特性を損なうことなく共振素子６０４のインピーダ
ンスを変え、共振周波数などの共振特性を変えることが
できる。

【０１１２】次に、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）を参
照してこの発明に係る高周波デバイスに係る第１３の実
施の形態について説明する。

【０１１３】図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、この発
明の第１３の実施の形態に係る高周波デバイスを示す図
である。この第１３の実施の形態では、裏面にグランド
７０１が形成された誘電体基板７０２上に、入出力線路
７０３及び多数の共振素子７０４を形成してマイクロス
トリップライン構造とし、さらに印加電圧により比誘電
率ε′が変化する誘電体層７０５を設けて多段のフィル
タが構成されている。

【０１１４】このような構成の高周波デバイスにおい
て、各共振素子の共振周波数やフィルタ特性を調整する
ためには、共振素子長の他に共振素子間結合係数と外部
Ｑの結合量を調整する必要がある。全ての調整箇所を調
整しようとしたとき、フィルタの段数（共振素子７０４
の個数）をｎとした場合、２ｎ＋１箇所の調整が必要と
なる。そこで、この実施の形態ではフィルタの各段に個
々に誘電体層７０５を設け、各誘電体層７０５にそれら
の端部に設けられた図示しない電圧印加用電極を介して
可変電圧源７０６から直流電圧を印加することによっ
て、実効共振長、共振素子間結合係数及び外部Ｑの結合
量を変更するように構成されている。これによって、共
振周波数やフィルタ特性を容易に所望の特性に調整する
ことができる。

【０１１５】次に、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）を参
照してこの発明に係る高周波デバイスの第１４の実施の
形態を説明する。

【０１１６】図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、この発
明の第１４の実施の形態に係る高周波デバイスであっ
て、誘電体基板８０２上に細い線路部分とギャップを有
する太い線路部分からなる共振素子８０１を形成した共
振器を示している。共振素子８０１には、入出力線路８
０４が接続されている。この場合、共振素子８０１は細
い線路部分のインダクタンスＬと太い線路部分のギャッ
プによるキャパシタンスＣによって、ほぼ次式の周波数
ｆ_o で共振を起こす。

【０１１７】

【数４】

【０１１８】但し、正確な値としては損失や寄生キャパ
シタンスなどの寄生成分を考慮して設計する必要があ
る。

【０１１９】更に、共振素子８０１のギャップ部分の上
には、印加電圧により誘電率が変化する誘電体層８０３
が設けられている。又、この誘電体層８０３には、可変
電圧源８０５から直流電圧を印加するための電圧印加用
電極８０６が形成されている。この電極８０６は図１６
（ｂ）に示されるように線路幅を十分細く形成すること
によって、伝搬する電波からみて高インピーダンスの線
路となるように設置されている。これによって、電波の
エネルギーを漏らすこと無く、高い無負荷Ｑ値を保つこ
とができる。さらに、可変電圧源８０５から誘電体層８
０３への印加電圧を変えることによって、共振素子８０
１のギャップによるキャパシタンスＣを変化させて共振
周波数ｆ_o を可変にしている。なお、誘電体基板８０２
の裏面にグランドを形成したマイクロストリップライン
構造の場合にもこの実施の形態の手法を適用できる。

【０１２０】次に、図１７（ａ）及び図１７（ｂ）を参
照してこの発明に係る高周波デバイスの第１５の実施の
形態について説明する。

【０１２１】図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は、この第
１５の実施の形態に係る高周波デバイスとして、共振周
波数を下げることができるようにした共振器を示してい
る。この第１５の実施の形態は、前記第１４の実施の形
態と同様に、誘電体基板９０２上に細い線路部分とギャ
ップを有する太い線路部分からなる共振素子９０１が形
成され、共振素子９０１に入出力線路９０４を接続する
と共に、共振素子９０１のギャップ部分の上に、印加電
圧により誘電率が変化する誘電体層９０３が設けられ、
更に、この誘電体層９０３には、可変電圧源９０５から
電圧を印加するための電圧印加用電極９０６が設けられ
ている。

【０１２２】この実施の形態では、電圧印加用電極９０
６のうち共振素子９０１のギャップ部分の上の電極形状
を櫛歯状にすることによって、ギャップの対向面積を大
きくしている。このようにすると共振素子９０１のギャ
ップによるキャパシタンスＣを大きくすることができる
ので、前記式（３）からも明らかなように共振周波数ｆ
_o を下げることができる。なお、電圧印加用電極９０６
は共振素子９０１の導体と別の構造でもよい。また、誘
電体基板９０２の裏面にグランドを形成したマイクロス
トリップライン構造の場合にもこの実施の形態の手法を
適用できる。

【０１２３】次に、図１８（ａ）及び図１８（ｂ）を参
照してこの発明に係る高周波デバイスの第１６の実施の
形態について説明する。

【０１２４】図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、この発
明の第１６の実施の形態に係る高周波デバイスとして、
前記第１４の実施の形態で説明した細い線路によるイン
ダクタンスと太い線路のギャップによるキャパシタンス
によって構成される共振素子１００１を複数個（図１８
（ａ）及び図１８（ｂ）の例では２個）並べて構成され
るフィルタを示している。共振素子１００１には、入出
力線路１００４が接続される。共振素子１００１の各々
のギャップ部分及び共振素子１００１間のギャップ部分
の上に、印加電圧により誘電率が変化する誘電体層１０
０３が設けられ、この誘電体層１００３の上に個々のギ
ャップ部分に対応させて可変電圧源１００５から直流電
圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を印加するための電圧印加用電極１
００６が設けられている。これらの印加電圧Ｖ１，Ｖ
２，Ｖ３を個々に変えることによって、共振素子１００
１のギャップによるキャパシタンスＣを変化させ、共振
周波数や共振素子間の結合係数を変化させることができ
る。また、外部Ｑの調整が必要な場合にも、同様に印加
電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を変えることによって調整を行う
ことができる。

【０１２５】次に、この発明に係る高周波デバイスの第
１７の実施の形態を、図１９を参照して説明する。

【０１２６】図１９は、この発明の第１７の実施の形態
に係る高周波デバイスを示す図であり、一つの可変電圧
源１１０５によって各可変項目を一度に調整できるよう
に構成された高周波デバイスを示す。この高周波デバイ
スには、誘電体基板１１０２の上に複数のギャップを有
する共振素子１１０１が形成されて入出力線路１１０４
が接続されると共に、共振素子１１０１の上に印加電圧
により誘電率が変化する誘電体層１１０３が設けられ、
この誘電体層１１０３の上に共振素子１１０１の各ギャ
ップに対応して電圧印加用電極１１０６が設けられてい
る。また、電圧印加用電極１１０６に一つの可変電圧源
１１０５を共通に接続している。この場合、電圧印加用
電極１１０６の間隔Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３、または電圧印加
用電極１１０６の幅を変えることによって可変の度合い
を調整し、これによって誘電体層１１０３の誘電率分布
を所望の特性に合うように調整することができる。

【０１２７】次に、この発明に係る高周波デバイスの第
１８の実施の形態について図２０を参照して説明する。

【０１２８】図２０は、この発明の第１８の実施の形態
に係る高周波デバイスを示す図であり、前記第１７の実
施の形態と同様に一つの可変電圧源１２０５によって各
可変項目を一度に調整できるように構成されている。但
し、前記第１７の実施の形態とは異なり、電圧印加用個
別電極１２０６の電極幅を一定とし、誘電体層１２０３
の厚みに分布を持たせることによって、所望の誘電率分
布を実現するよう構成されている。

【０１２９】すなわちこの第１８の実施の形態では、誘
電体基板１２０２上に複数のギャップを有する共振素子
１２０１が形成され入出力線路１２０４が接続されると
共に、共振素子１２０１の上に印加電圧により誘電率が
変化する誘電体層１２０３が設けられ、この誘電体層１
２０３の上に共振素子１２０１の各ギャップにそれぞれ
対応して電極幅が等しい電圧印加用電極１２０６が設け
られ、この電圧印加用電極１２０６に一つの可変電圧源
１２０５が共通に接続されている。この点は、前記第１
７の実施の形態と同様であるが、この第１８の実施の形
態では、誘電体層１２０３の厚さを各ギャップの位置で
異なるように構成されている。これによって、誘電体層
１２０３の誘電率分布を所望の特性に合うように調整す
ることができる。

【０１３０】次に、この発明に係る高周波デバイスの第
１９の実施の形態を図２１を参照して説明する。

【０１３１】図２１は、この発明の第１９の実施の形態
に係る高周波デバイスを示す図である。この高周波デバ
イスは、共通の一つの可変電圧源１３０５から可変抵抗
１３０８または抵抗１３０９を介して各々の電圧印加用
電極１３０６に電圧が印加され、可変抵抗１３０８で印
加電圧を可変することにより、所望の電圧分布を作り出
ように構成されている。

【０１３２】すなわち、この第１９の実施の形態では、
誘電体基板１３０２上に複数のギャップを有する共振素
子１３０１及び入出力線路１３０４が設けられると共
に、共振素子１３０１の上に印加電圧により誘電率が変
化する誘電体層１３０３が設けられ、この誘電体層１３
０３の上に共振素子１３０１の各ギャップに対応して電
圧印加用電極１３０６が設けられ、更に、電圧印加用電
極１３０６に可変抵抗１３０８または抵抗１３０９を介
して、可変電圧源１３０５が接続されている。このよう
にすることで、誘電体層１３０３の誘電率分布を所望の
特性に合うように調整することができる。

【０１３３】尚、印加電圧を可変するには、抵抗のほか
インダクタンス素子やキャパシタンス素子などの他の受
動素子を用いて構成してもよく、また能動素子を用いた
回路で構成してもよい。

【０１３４】次に、この発明に係る高周波デバイスの第
２０の実施の形態を図２２（ａ）及び図２２（ｂ）を参
照して説明する。

【０１３５】図２２（ａ）及び図２２（ｂ）は、この発
明の第２０の実施の形態に係る高周波デバイスを示す図
である。この第２０の実施の形態では、裏面にグランド
１４０７が形成された誘電体基板１４０２上に共振素子
１４０１と入出力線路１４０４が設けられると共に、共
振素子１４０１の上に印加電圧により誘電率が変化する
誘電体層１４０３が設けられ、この誘電体層１４０３の
上に設けた電圧印加用電極１４０６に可変電圧源１４０
５から直流電圧を印加して誘電体層１４０３の誘電率を
変化させるように構成された高周波デバイスにおいて、
電圧印加用電極１４０６の厚さを高周波デバイスの使用
周波数における電波の表皮深さδ以下に設定されてい
る。この表皮深さδは、次式（４）で表わされる。

【０１３６】

【数５】

【０１３７】但し、ｆは高周波デバイスの使用周波数
（通信に用いる電波の周波数）、μは透磁率、σは電圧
印加用電極の導電率である。

【０１３８】このように電圧印加用電極１４０６の厚さ
を表皮深さδ以下にすることで、電波自身は電極１４０
６の導体を突き抜けるため、電極１４０６がない場合に
近い低損失の状態で電波を伝搬させることができる。

【０１３９】次に、この発明に係る高周波デバイスの第
２１の実施の形態を図２３（ａ）及び図２３（ｂ）を参
照して説明する。

【０１４０】図２３（ａ）及び図２３（ｂ）は、この発
明の第２１の実施の形態に係る高周波デバイスを示す図
である。この第２１の実施の形態は、裏面にグランド１
５０７が形成された誘電体基板１５０２上に共振素子１
５０１と入出力線路１５０４が形成されたマイクロスト
リップライン構造の高周波デバイスであって、共振素子
１５０１の上に印加電圧により誘電率が変化する誘電体
層１５０３を設け、その上に前記式（４）で示される表
皮深さδ以下の厚さを持つ櫛形（インターデジタル形）
の電圧印加用電極１５０６が形成され、この電極１５０
６に可変電圧源１５０５が接続されている。

【０１４１】この実施の形態によれば、第２０の実施の
形態と同様の効果が得られる。また、この第２１の実施
の形態の構成は、誘電体層１５０３に櫛形（インターデ
ジタル形状）の電圧印加用電極１５０６を介して多数の
点から局所的に電圧を印加することで誘電率の分布を変
える場合に有効である。

【０１４２】次に、この発明に係る高周波デバイスの第
２２の実施の形態を図２４（ａ）及び図２４（ｂ）を参
照して説明する。

【０１４３】図２４（ａ）及び図２４（ｂ）は、この発
明の第２２の実施の形態に係る高周波デバイスを示す図
である。この第２２の実施の形態では、裏面にグランド
１６０７が形成された誘電体基板１６０２上に共振素子
１６０１と入出力線路１６０４を形成したマイクロスト
リップライン構造の高周波デバイスにおいて、共振素子
１６０１の上に印加電圧により誘電率が変化する誘電体
層１６０３が設けられ、この誘電体層１６０３上に前記
式（４）で示される表皮深さδ以下の厚さを持つ櫛形
（インターデジタル形状）の電圧印加用電極１６０６が
形成され、この電極１６０６に可変電圧源１６０５が接
続されている。この第２２の実施の形態では、図２４
（ｂ）に示されるように、共振素子１６０１上の櫛形電
極が、前記第２１実施例のそれに比べて変形されてい
る。

【０１４４】この第２２の実施の形態によれば、第２０
の実施の形態と同様の効果が得られる上、櫛形（インタ
ーデジタル形状）の電圧印加用電極１６０６の形状や電
極幅などを変えることによって、誘電体層１６０３の誘
電率分布を所望の分布にできるという利点がある。

【０１４５】次に、この発明に係る高周波デバイスの第
２３の実施の形態を図２５（ａ）及び図２５（ｂ）を参
照して説明する。

【０１４６】図２５（ａ）及び図２５（ｂ）は、この発
明の第２３の実施の形態に係る高周波デバイスを示す図
である。この第２３の実施の形態では、裏面にグランド
１７０７が形成された誘電体基板１７０２上に共振素子
１７０１と入出力線路１７０４が形成されたマイクロス
トリップライン構造の高周波デバイスにおいて、共振素
子１７０１の上に印加電圧により誘電率が変化する誘電
体層１７０３が設けられ、その上に前記式（４）で示し
た表皮深さδ以下の厚さを持つ櫛形（インターデジタル
形状）の電圧印加用電極１７０６が形成されている。更
に、この電極１７０６に複数の可変電圧源１７０５が接
続されており、誘電体層１７０３の誘電率を変化させる
位置を複数個持たせるように構成されている。この第２
３の実施の形態によっても、前記第２０の実施の形態と
同様の効果が得られる。

【０１４７】次に、この発明に係る高周波デバイスの第
２４の実施の形態について図２６（ａ）及び図２６
（ｂ）を参照して説明する。

【０１４８】図２６（ａ）及び図２６（ｂ）は、この発
明の第２４の実施の形態に係る高周波デバイスを示す図
である。この第２４の実施の形態では、裏面にグランド
１８０７が形成された誘電体基板１８０２上に複数の共
振素子１８０１と入出力線路１８０４が形成されたマイ
クロストリップライン構造の高周波デバイスにおいて、
共振素子１８０１の上に印加電圧により誘電率が変化す
る誘電体層１８０３が設けられ、その上に前記式（４）
で示される表皮深さδ以下の導体厚を持つ櫛形（インタ
ーデジタル形状）の電圧印加用電極１８０６が形成さ
れ、これに可変電圧源１８０５を接続することによっ
て、フィルタを実現した例である。この第２４の実施の
形態によっても、第２０の実施の形態と同様の効果が得
られる。

【０１４９】次に、この発明に係る高周波デバイスの第
２５の実施の形態を図２７（ａ）〜３１を参照して説明
する。

【０１５０】図２７（ａ）は、この第２５の実施の形態
の高周波デバイスの共振素子の設けられた面における共
振素子と電極との関係を、図２７（ｂ）は、この高周波
デバイスの断面図を示す。共振器は、グランド１９０１
と一般的な誘電体１９０２と共振素子１９０３からなる
マイクロストリップライン構造を有する。この第２５の
実施の形態では、この共振器上に、その共振素子の上に
電圧を印可することによって誘電率が変化する誘電体１
９０４とその共振素子と異なる面に電圧を印加する電極
１９０５が設けられ、電圧印加素子１９０５をインター
デジタル形の形状としている。尚、参照符号１９０６は
入出力素子を示す。

【０１５１】図２７（ａ）に示されるように、電圧印加
素子１９０５の串の方向を共振素子１９０３の共振方向
に垂直とし、更に共振素子の幅に対して２倍以上の離れ
た位置で各電極の串を一つの電源から供給できるように
合成する構成がなされている。このように、前記電圧印
加素子１９０５の串の方向を、共振器の共振素子１９０
３の共振方向に対して垂直とすることで、電圧印加素子
１９０５の電磁界の結合が小さくなることから共振素子
の共振している電磁界のモードへの電圧印加素子１９０
５の影響が小さくなる。

【０１５２】この第２５の実施の形態をフィルタに適用
した場合、サイドカップルドフィルタに適用した例を図
２８に、エンドカップルドフィルタに適用した例を図２
９に示す。ここで、２００１，２１０１は共振素子を、
２００２，２１０２は電圧印加素子を、２００３，２１
０３は入出力素子を、２００４，２１０４は電圧源を示
す。

【０１５３】又、この第２５の実施の形態の高周波デバ
イスを各種変形することが可能であり、例えば、図３０
に示されるように電極を共振素子とグランドとの間に構
成してもよい。

【０１５４】即ち、グランド２２０５上に設けられた誘
電体２２０４上に、前述したようなインターデジタル形
状の電極２２０２を設け、更に、これら誘電体２２０４
及び電圧印加素子２２０２上に電圧によって誘電率の変
化する誘電体２２０３が設けられている。共振素子２２
０１及び入出力端子２２０６は、前記誘電体２２０３上
に設けられている。このような構成によっても、前述し
た第２５の実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。

【０１５５】又、図３１に示されるように、共振素子の
必要な部分のみに誘電体を積層し、内部に設けられた圧
電印加素子を誘電体を積層しない部分から外部電圧源に
よって電圧を供給するようにしてもよい。

【０１５６】即ち、グランド２３０５上に設けられた誘
電体２３０４上に、電圧印加素子２３０２を設け、更
に、この電圧印加素子２３０２上には、電圧によって誘
電率の変化する誘電体２３０３が共振素子２３０１を保
持するのに必要なだけ設けられている。共振素子２３０
１は、この誘電体２３０３上に設けられている。又、誘
電体２３０４上に設けられた電圧印加素子２３０２の
内、誘電体２３０４が設けられていない部部には、外部
電圧源２３０６が接続されている。このような構成によ
っても、前述した第２５の実施の形態と同様の効果を得
ることができる。

【０１５７】以上述べたように、この発明に係る第８〜
第２５の実施の形態によれば、簡単な構成で共振周波数
を可変でき。また、共振素子に超伝導体を用いる場合で
も超伝導体の低損失性を犠牲にすることなく、共振周波
数を高速にかつ大幅に調整でき、さらに無負荷Ｑ値の高
い高周波デバイスを提供することができる。

【０１５８】次に、この発明に係る高周波デバイスの更
なる実施の形態を図面を参照して説明する。

【０１５９】この発明に係る高周波デバイスの第２６の
実施の形態を図３２を参照して説明する。

【０１６０】図３２は、この発明の第２６の実施の形態
に係る高周波デバイスを示す図である。この第２６の実
施の形態は、前記第２５の実施の形態と類似の構成を有
する。しかし、前述した第２５の実施の形態と異なり、
共振器の構成要素である超伝導のグランド層が複数のグ
ランドに分割され、誘電体層の下面に設けられている。
更に、この複数の各グランド間には電極がそれぞれ設け
られ、これにより、誘電体層の下面にはグランドと電極
が交互に形成されている。

【０１６１】より詳細に説明すると、誘電体２４０２上
には共振素子２４０１が設けられており、この誘電体２
４０２の下部に、前述したグランド２４０３と、電極
（電圧印加素子）２４０４が設けられている。尚、グラ
ンド２４０３と電極（電圧印加素子）２４０４は、超伝
導状態にある。図３２に示されるように、グランド２４
０３は接地され、電極２４０４には所定の電圧が印加さ
れる。これにより、誘電体層２４０２の誘電率を変化さ
せることが可能となり、よって共振素子２４０１の共振
周波数を可変とすることができる。

【０１６２】以上述べたように、共振素子に近接して設
けられた誘電体部材の誘電率を電圧により変化させる第
２６の実施の形態によって、簡単な構成で共振特性を可
変でき、また共振素子に超伝導体を用いる場合に超伝導
体の低損失性を犠牲にすることがなく、さらに無負荷Ｑ
値の高い高周波デバイスを提供することができる。

【０１６３】次に、この発明に係る高周波デバイスであ
って、光、または熱を用いることにより、共振周波数を
制御する各種実施の形態を説明する。

【０１６４】先ず、この発明に係る高周波デバイスの第
２７の実施の形態を図３３を参照して説明する。

【０１６５】この第２７の実施の形態においては、共振
器は共振素子３００１と、グランド３００２と、光によ
って誘電率の変化する誘電体３００３とから構成され、
マイクロストリップライン共振器を構成している。外部
から誘電体に光を印加すると、その光の強度によって誘
電体の誘電率が変化する。これによって共振器のインピ
ーダンスと実効共振器長を可変され、よって共振周波数
を変化させることができる。光によって誘電率が変化す
る材料の例としてはＢａＴｉＯ₃ ，ＬｉＮｂＯ，ＬｉＴ
ａＯ₃ 等がある。

【０１６６】次に、この発明に係る高周波デバイスの第
２８の実施の形態を図３４（ａ）及び図３４（ｂ）を参
照して説明する。

【０１６７】図３４（ａ）及び図３４（ｂ）は、この発
明の第２８の実施の形態に係る高周波デバイスを示す図
であり、光によって誘電率が変化する誘電体を用いて周
波数を可変とした例である。

【０１６８】すなわち、この第２８の実施の形態では、
誘電体基板３１０２上に共振素子３１０１と入出力線路
３１０４が設けられ、その上に光３１０５によって誘電
率が変化する誘電体層３１０３をが形成されている。こ
の場合、共振素子３１０１のインピーダンスを可変にす
る部分（破線で示す）とそれ以外の結合量を調整する部
分に光量の異なる光３１０５を照射することにより、誘
電体層３１０３の誘電率分布を所望の分布とし、もって
共振素子３１０１の共振周波数を可変とすることができ
る。

【０１６９】次に、この発明に係る高周波デバイスの第
２９の実施の形態を図３５（ａ）及び図３５（ｂ）を参
照して説明する。

【０１７０】図３５（ａ）及び図３５（ｂ）は、この発
明の第２９の実施の形態に係る高周波デバイスを示す図
である。この第２９の実施の形態は、前記第２８の実施
の形態と同様に光によって誘電率が変化する誘電体を用
いるが、照射する光は一様な強さとし、誘電体の厚みを
変えることで実効的な光の強さを可変させることによっ
て、所望の誘電率分布を実現するように構成されてい
る。

【０１７１】すなわち、誘電体基板３２０２上に共振素
子３２０１と入出力線路３２０４を設け、その上に光３
２０５によって誘電率が変化する誘電体層３２０３が形
成されている。この場合、所定の厚さ分布に照射される
一定量の光によって、誘電体層３２０３の誘電率分布を
所望の分布とすることができ、よって共振素子３２０１
の共振周波数を可変とすることができる。

【０１７２】なお、前述した第２８及び第２９の実施の
形態の変形例として、熱などの光以外の要因によって誘
電率が変化する誘電体を用いてもよい。

【０１７３】次に、図３６を参照して、この発明に係る
高周波デバイスの第３０の実施の形態を説明する。

【０１７４】図３６は、この発明の第３０の実施の形態
に係る高周波デバイスを示す断面図である。この第３０
の実施の形態では、裏面にグランド３３０１が形成され
た比誘電率ε_r の誘電体基板３３０２上に、超伝導体か
らなる共振素子３３０３を形成してマイクロストリップ
ライン構造とし、前記第１１及び第１２の実施の形態と
同様に共振素子３３０３の超伝導体を格子定数が誘電体
基板３３０２のそれに近い材料により形成されている。
そして、誘電体基板３３０２上に厚さが共振素子３３０
３のそれより大きいスペーサ３３０５を介して比誘電率
ε_r ′（ε_r ′≠ε_r ）が印加される熱により変化する
誘電体層３３０４が設けられ、この誘電体層３３０４の
上に発熱体３３０７を付加し、電流源３３０６から発熱
体３３０７に通電を行う。

【０１７５】ここで、誘電体層３３０４としては熱によ
って誘電率が変化する誘電体材料を用いる。例として、
誘電体層３３０４は誘電率の動作温度での温度変化率が
大きい材料であり、高誘電体の一種であるＳｒＴｉＯ₃
などを用いることができる。そして、この誘電体層３３
０４の誘電率を発熱体３３０７の熱で変化させて、共振
周波数を調整する。このとき、誘電体層３３０４の熱が
超伝導体からなる共振素子３３０３に伝わらないように
スペーサ３３０５で共振素子３３０３から誘電体層３３
０４を浮かせることによって、超伝導特性を損なうこと
なく共振周波数を変化させることが可能となる。この場
合、スペーサ３３０５をリング状としてスペーサ３３０
５で囲まれる共振素子３３０３の周囲の空間部分を真空
状態にし、さらにスペーサ３３０５として熱遮蔽可能な
材料を用いることが望ましい。

【０１７６】このようにこの第３０の実施の形態によれ
ば、誘電体層３３０４の誘電率を熱により変えることに
よって、超伝導特性を崩すために強磁界を発生する大掛
かりな磁界発生源を用いることなく、また超伝導特性を
損なうことなく共振素子３３０３のインピーダンスを変
え、共振周波数などの共振特性を変えることができる。

【０１７７】以上述べたように、この発明によれば共振
素子に近接して設けられた誘電体部材の誘電率を熱また
は光により変化させる前記第２７〜第３０の実施の形態
によって、簡単な構成で共振特性を可変でき、また共振
素子に超伝導体を用いる場合に超伝導体の低損失性を犠
牲にすることがなく、さらに無負荷Ｑ値の高い高周波デ
バイスを提供することができる。

【０１７８】

【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明に係る高
周波デバイスによれば、簡単な構成で共振周波数を可変
できる。また、共振素子に超伝導体を用いる場合でも超
伝導体の低損失性を犠牲にすることなく、共振周波数を
高速にかつ大幅に調整でき、さらに無負荷Ｑ値の高い高
周波デバイスを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る高周波デバイスの第１の実施の
形態の構成を示す断面図。

【図２】この発明に係る高周波デバイスの第２の実施の
形態の構成を示す断面図。

【図３】前記図２に示される第２の実施の形態の高周波
デバイスにおける印加電圧Ｖ_bと共振周波数ｆの変化量
Δｆの関係を示す図。

【図４】この発明に係る高周波デバイスの第３及び第４
の実施の形態の構成を示す断面図。

【図５】この発明に係る高周波デバイスであり、異なる
電気伝導体が適用された第５の実施の形態の構成を示す
断面図。

【図６】前記図５に示される第５の実施の形態の高周波
デバイスにおける印加電圧Ｖ_bと共振周波数ｆの変化量
Δｆの関係を示す図。

【図７】この発明に係る高周波デバイスであり、電圧印
加領域が分離された第６の実施の形態の構成を示す断面
図。

【図８】この発明に係る高周波デバイスであり、誘電率
に分布がもたされる第７の実施の形態の構成を示す断面
図。

【図９】この発明に係る高周波デバイスであり、外部エ
ネルギーの供給により誘電率が制御される第８の実施の
形態の構成を示す図。

【図１０】この発明に係る高周波デバイスであり、電圧
が印加されることにより誘電率が制御される第９の実施
の形態の構成を示す断面図。

【図１１】前記図１０に示される第９の実施の形態にお
いて、印加電圧により誘電率が変化する誘電体の一例を
説明する図。

【図１２】この発明に係る高周波デバイスであり、スト
リップライン構造が適用された第１０の実施の形態の構
成を示す断面図。

【図１３】この発明に係る高周波デバイスであり、マイ
クロストリップライン構造の共振器上に誘電体層が形成
された第１１の実施の形態の構成を示す図。

【図１４】この発明に係る高周波デバイスであり、共振
器上にスペーサを用いて誘電体層が形成された第１２の
実施の形態の構成を示す断面図。

【図１５】この発明に係る高周波デバイスであり、複数
の共振素子を用いて多段フィルタを構成する第１３の実
施の形態の構成を示す図。

【図１６】この発明に係る高周波デバイスであり、共振
素子にギャップが設けられた第１４の実施の形態の構成
を示す図。

【図１７】この発明に係る高周波デバイスであり、共振
素子にギャップが設けられた第１５の実施の形態の構成
を示す図。

【図１８】この発明に係る高周波デバイスであり、前記
図１６に示される共振素子を複数個設け、フィルタを構
成した第１６の実施の形態の構成を示す図。

【図１９】この発明に係る高周波デバイスであり、電極
の間隔を制御した第１７の実施の形態の構成を示す断面
図。

【図２０】この発明に係る高周波デバイスであり、共振
器上に設けられた誘電体層の厚さが調整された第１８の
実施の形態の構成を示す断面図。

【図２１】この発明に係る高周波デバイスであり、印加
される電圧が抵抗により制御される第１９の実施の形態
の構成を示す断面図。

【図２２】この発明に係る高周波デバイスであり、電極
の厚さを表皮深さδいかになるよう構成された第２０の
実施の形態の構成を示す図。

【図２３】この発明に係る高周波デバイスであり、電極
の厚さが前記δ以下であり、且つ、櫛歯形状に設けられ
た第２１の実施の形態の構成を示す図。

【図２４】この発明に係る高周波デバイスであり、前記
第２１の実施の形態に比べて共振素子上の電極形状が変
形された第２２の実施の形態の構成を示す図。

【図２５】この発明に係る高周波デバイスであり、前記
第２１の実施の形態に比べて、異なる電圧を印可するよ
うに構成された第２３の実施の形態の構成を示す図。

【図２６】この発明に係る高周波デバイスであり、前記
第２１の実施の形態に比べて、複数の共振素子が設けら
れたフィルタである第２４の実施の形態の構成を示す
図。

【図２７】この発明に係る高周波デバイスであって、電
極が櫛形（インターデジタル）形状で構成された第２５
の実施の形態の構成を示す図。

【図２８】前記第２５の実施の形態のデバイスをサイド
カップルドフィルタに適用した構成を示す図。

【図２９】前記第２５の実施の形態のデバイスをエンド
カップルドフィルタに適用した構成を示す図。

【図３０】前記第２５の実施の形態の第１変形例の構成
を示す図。

【図３１】前記第２５の実施の形態の第２変形例の構成
を示す図。

【図３２】この発明に係る高周波デバイスの第２６の実
施の形態の構成を示す断面図。

【図３３】この発明に係る高周波デバイスの第２７の実
施の形態の構成を示す断面図。

【図３４】この発明に係る高周波デバイスの第２８の実
施の形態の構成を示す図。

【図３５】この発明に係る高周波デバイスの第２９の実
施の形態の構成を示す図。

【図３６】この発明に係る高周波デバイスであり、前記
第１２の実施の形態のデバイスを熱で制御するように構
成された第３０の実施の形態の構成を示す断面図。

【符号の説明】

１１，２１，３１，４１，５１，６１，１０２，２０
２，４０２，５０１，６０１，７０１，１４０７，１６
０７，１７０７，１８０７，１９０１，２２０５，２３
０５，２４０３，３００２，３１０７，３２０７，３３
０１…グランド（面）、 １２，２２，２８，３２，４２，５２…基板、 １４，２４，３４，４４，５４，６４，１０１，４０
１，５０４，６０４，７０４，８０１，９０１，１００
１，１１０１，１２０１，１３０１，１４０１，１５０
１，１６０１，１７０１，１８０１，１９０３，２００
１，２１０１，２２０１，２３０１，２４０１，３００
１，３１０１，３２０１，３３０３…共振素子、 １５，３５，４５，５５，６５…絶縁用誘電体層、 １６，１８，２０４，３０２，４０４，５０３，６０
３，８０６，９０６，１００６，１１０６，１２０６，
１３０６，１４０６，１５０６，１６０６，１７０６，
１８０６，１９０５，２００２，２１０２，２２０２，
２３０２，２４０４…電極（電圧印加素子）、 １７，１９０２，１９０４，２２０３，２２０４，２３
０３，２３０４，２４０２，３００３…誘電体、 １９，２９，３９，４９，６０，２０５，３０３，４０
５，５０７，８０５，９０５，１００５，１１０５，１
２０５，１３０５，１４０５，１５０５，１６０５，１
７０５，１８０５，２００４，２１０４，２３０６…可
変直流電圧源、 ２３，３３，４３，５３，１０５，５０５，７０３，８
０４，９０４，１００４，１１０４，１２０４，１３０
４，１４０４，１５０４，１６０４，１７０４，１８０
４，１９０６，２００３，２１０３，２２０６，３１０
４，３２０４…入出力線路（素子，端子）、 ２５，２７，３６，３８，４６，４８，５６，５８（５
８−１〜５８−２），６６，６８…電気伝導体層、 ２６，３７，４７，５７，６７，５０６，７０５，８０
３，９０３，１００３，１１０３，１２０３，１３０
３，１４０３，１５０３，１６０３，１７０３，１８０
３，３１０３，３２０３，３３０４…誘電体層、 ５９…保護膜、 １０３，２０３，３０１，４０３，５０２，６０２，７
０２，８０２，９０２，１００２，１１０２，１２０
２，１３０２，１４０２，１５０２，１６０２，１７０
２，１８０２，３１０２，３２０２，３３０２…誘電体
基板、 １０４…外部エネルギー、 ３０４…量子、 ６０５，３３０５…スペーサ、 １３０８…可変抵抗、 １３０９…抵抗、 ３１０５，３２０５…光 ３３０６…電流源 ３３０７…発熱体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芳野 久士 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内 (56)参考文献 特開 平１−238306（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−368006（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−128618（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−46253（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01P 1/20 - 1/219 H01P 7/00 - 7/10

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超伝導体からなる、プレート形状の共振素
   子と、 前記共振素子近傍に設けられ、印加電界に従って誘電率
   が変化する誘電体部材と、 前記誘電体部材に近接して設けられ、前記共振素子のプ
   レート面に沿って前記誘電体部材に電界を印加する複数
   の電極と、 前記誘電体部材に所望の誘電率が生じるように、前記複
   数の電極にエネルギーを供給する供給手段とを具備する
   ことを特徴とする高周波デバイス。
2. 【請求項２】前記複数の電極の厚さは、所定周波数の電
   波の表皮深さ以下であることを特徴とする請求項１記載
   の高周波デバイス。
3. 【請求項３】前記複数の電極は超伝導体で構成され、厚
   さが磁場侵入長以下であることを特徴とする請求項１記
   載の高周波デバイス。
4. 【請求項４】前記複数の電極が前記共振素子の長手方向
   に配置されていることを特徴とする請求項１記載の高周
   波デバイス。
5. 【請求項５】前記共振素子と前記誘電体部材により共振
   回路が構成されることを特徴とする請求項１記載の高周
   波デバイス。
6. 【請求項６】前記共振素子の幅がＬ1で、前記共振素子
   と前記複数の電極との距離がＬ2の時、 Ｌ1＜Ｌ2 の条件を満足するように前記共振素子及び前記複数の電
   極が配置されることを特徴とする請求項１記載の高周波
   デバイス。
7. 【請求項７】前記共振素子、前記複数の電極、及び前記
   誘電体部材によりストリップラインが構成されることを
   特徴とする請求項１記載の高周波デバイス。
8. 【請求項８】前記高周波デバイスは、前記共振素子に接
   して設けられ、前記誘電体部材と異なる誘電率を有する
   誘電体層を具備し、 前記共振素子及び前記誘電体層は共振器を構成すること
   を特徴とする請求項１記載の高周波デバイス。
9. 【請求項９】前記複数の電極がインターデジタル形状で
   構成されることを特徴とする請求項１記載の高周波デバ
   イス。
10. 【請求項１０】超伝導体からなる共振素子と、 この共振素子に近接して設けられ、印加電界に従って誘
    電率が変化する誘電体部材と、 この誘電体部材に近接して設けられ、前記共振素子の長
    手方向に垂直になるように設けられたインターデジタル
    形状の複数の電極と、 前記誘電体部材に所望の誘電率分布が生じるように、前
    記複数の電極に電圧を印加する電圧印加手段とを具備す
    ることを特徴とする高周波デバイス。
11. 【請求項１１】印加電界に従って誘電率が変化する誘電
    体層と、 前記誘電体層上に設けられた、超伝導体からなる共振素
    子と、 前記誘電体層の下に設けられた複数のグランド部と、 前記誘電体層の下に複数の電極と前記複数のグランド部
    が前記誘電体層の表面に平行な方向に沿って交互に設け
    られるように、前記複数のグランド部のそれぞれの間に
    設けられた複数の電極と、 前記複数の電極に電圧を供給する手段とを具備すること
    を特徴とする高周波デバイス。