リアクション(反作用)方式を用いたマイクロ波送信用超伝導フィルタの研究開発

反应法微波传输超导滤波器的研发

基本信息

批准号：
08J01996
负责人：
二ッ森俊一
金额：
$ 0.38万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,送信用HTS(高温超伝導体,High-Temperature Superconductor)フィルタ実現のためにリアクションフィルタに注目し,これまでに蓄積された技術から発展した新たな動作方式および構造を持つHTSフィルタを提案し,数値解析や試作実験により詳細検討を行い,その実現可能性を探った.さらにひずみ解析・測定評価技術等の周辺要素技術開発を推し進め,新デバイス実現のための研究を行った.まず,リアクションフィルタを構成する新たな構造を有する分割オープンリング共振器の構造最適化を実施した.最適化した共振器は,高無負荷Q値化(約100,000)および電流密度分散効果による耐電力特性向上の同時達成が可能となった.これらの検討結果を踏まえ,第4世代移動体通信システム基地局送信用HTSリアクションフィルタの設計・製作を行った.ここでは,5GHz帯リアクションフィルタの測定評価を行い,40dB/MHz以上の急峻遮断特性および低相互変調ひずみ特性を実験確認した.本フィルタは,マイクロ波電力増幅器から発生する隣接帯域ひずみ抑圧を目的としており,通過損失0.1dB以下,帯域幅4MHzおよび抑圧量10dB以上の超低挿入損失特性かつ急峻遮断特性を有している.また,詳細な相互変調ひずみ等の非線形ひずみ特性を明らかにするための,高度な非線形特性評価法について検討を実施した.100dB以上の高ダイナミックレンジかつ高精度のひずみ振幅・位相測定系を構築し,HTSデバイスの非線形ひずみ特性を詳細に取得した.取得した非線形特性を的確かつ矛盾なく説明可能な,複素べき級数に基づく非線形特性解析を行い,HTSマイクロ波デバイスの詳細な非線形特性を初めて明らかにした.

在本研究中，我们将使用HTS（高温超导体）进行传输。我们着眼于实现超导（Superconductor）滤波器的反应滤波器，提出了一种根据迄今为止积累的技术开发的具有新操作方法和结构的HTS滤波器，并通过数值分析和原型实验进行了详细研究以实现它。我们还推动了应变分析和测量评估技术等外围元件技术的发展，并进行了新设备的研究。基于这些研究结果，我们对构成滤波器的新结构的开口环谐振器进行了结构优化，设计并制造了用于第四代移动通信系统基站传输的高温超导反应滤波器。我们对该滤波器进行了测量和评估，并通过实验证实了其 40 dB/MHz 或更高的陡峭截止特性以及低互调失真特性。该滤波器旨在抑制微波功率放大器产生的邻带失真。具有超低插入损耗特性和陡截止特性，通过损耗小于0.1 dB，带宽为4 MHz，抑制量大于10 dB。此外，详细的非线性失真特性如互调扭曲现象已得到澄清。我们研究了一种先进的非线性特性评估方法，以明确高温超导器件的特性。我们构建了具有100 dB以上的高动态范围和高精度的应变幅度和相位测量系统，并获得了高温超导器件的详细非线性失真特性。基于复杂的幂级数进行非线性特性分析，能够准确一致地解释所获得的非线性特性，并首次阐明了高温超导微波器件的详细非线性特性。