KR101137619B1 - 슬라이딩 방식을 이용한 튜너블 필터 - Google Patents

슬라이딩 방식을 이용한 튜너블 필터 Download PDF

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    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/207—Hollow waveguide filters
    • H01P1/208—Cascaded cavities; Cascaded resonators inside a hollow waveguide structure
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Abstract

슬라이딩 방식을 이용한 튜너블 필터가 개시된다. 개시된 필터는 격벽들에 의해 다수의 캐비티가 정의되는 하우징; 상기 캐비티에 수용되는 공진기; 상기 하우징 상부에 결합되는 커버; 상기 커버 위에 슬라이딩 가능하게 놓여지며, 다수의 튜닝 엘리먼트가 결합되는 슬라이딩 부재; 및 길이 가변에 의해 상기 슬라이딩 부재에 구동력을 제공하는 폴리머 액츄에이터를 포함하되, 상기 튜닝 엘리먼트는 상기 커버에 형성된 홀을 통해 상기 내부로 삽입되며 상기 슬라이딩 부재의 슬라이딩에 상응하여 슬라이딩된다. 개시된 필터에 의하면, 모터를 사용하는 경우에 비해 소형화된 구조에 의해 슬라이딩 동작을 제어할 수 있으며, 제조 비용을 절감시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

슬라이딩 방식을 이용한 튜너블 필터{Tunable Filter Using Sliding}
본 발명은 필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 슬라이딩 방식에 의해 필터의 중심 주파수 및 대역폭과 같은 필터 특성을 가변시킬 수 있는 튜너블 필터에 관한 것이다.
필터는 입력되는 주파수 신호 중 특정 주파수 대역의 신호만을 통과시키기 위한 장치로서 다양한 형식으로 구현되고 있다. RF 필터의 대역 통과 주파수는 필터의 인덕턴스 성분 및 캐패시턴스 성분에 의해 정해지며, 필터의 대역 통과 주파수를 조절하는 작업을 튜닝이라 한다.
이동통신 시스템과 같은 통신 시스템에서 사업자들에게는 임의의 주파수 대역이 할당되며, 할당된 주파수 대역을 여러 개의 채널로 나누어 사용한다. 종래의 경우 통신 사업자들은 각 주파수 대역에 맞는 필터를 별도로 제작하여 사용하였다.
그러나, 근래에 들어, 통신 환경이 급변하면서 필터의 장착 초기 환경과 달리 중심 주파수 및 대역폭과 같은 특성이 가변될 필요성이 있었다. 이러한 특성 가변을 위해 튜너블 필터가 요구되고 있다.
도 1은 종래의 필터의 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 필터는 하우징(100), 입력 커넥터(102), 출력 커넥터(104), 커버(106), 다수의 캐비티(108) 및 공진기(110)를 포함한다.
RF 필터는 입력되는 주파수 신호 중 특정 주파수 대역의 신호만을 통과시키기 위한 장치로서 다양한 형식으로 구현되고 있다.
필터 내부에는 다수의 월이 형성되어 있으며 다수의 월에 의해 각각의 공진기가 수용되는 캐비티(108)가 정의된다. 커버(106)에는 하우징(100)과 커버(106)를 결합하기 위한 결합 홀 및 튜닝 볼트(112)가 구비된다.
튜닝 볼트(112)는 커버(106)에 형성된 홀을 하우징 내부로 관통한다. 튜닝 볼트(112)는 공진기에 대응하는 위치 또는 캐비티 내부의 소정의 위치에 상응하여 커버(106)에 배치된다.
RF 신호는 입력 커넥터(102)에 의해 입력되어 출력 커넥터(104)로 출력하며 RF 신호는 각 캐비티에 형성되어 있는 커플링 윈도우를 통해 진행한다. 각 캐비티(108) 및 공진기(110)에 의해 RF 신호의 공진 현상이 발생하며, 공진 현상에 의해 RF 신호를 필터링한다.
도 1과 같은 종래의 필터에서 주파수 및 대역폭에 대한 튜닝은 튜닝 볼트에 의해 이루어진다.
도 2는 종래의 필터에서 하나의 캐비티의 단면도를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 튜닝 볼트(112)는 커버(106)로부터 관통되어 공진기 상부에 위치된다. 튜닝 볼트(112)는 금속 재질로 이루어진다.
튜닝 볼트(112)의 측부 및 튜닝 볼트가 삽입되는 홀에는 나사산이 형성되어 회전에 의해 공진기와의 거리가 조절될 수 있으며 공진기(110)와 튜닝 볼트(112)와의 거리를 가변함으로써 튜닝이 이루어진다. 튜닝 볼트(112)는 수작업에 의해 회전될 수도 있으며, 튜닝 볼트의 회전을 위한 별도의 튜닝 머신이 이용될 수도 있다. 적절한 위치에서 튜닝이 이루어진 경우 너트에 의해 튜닝 볼트가 고정된다.
종래의 필터에서, 튜닝 볼트의 회전에 의해 튜닝 볼트와 공진기 사이의 거리가 변경됨으로써 캐패시턴스 역시 변경된다. 캐패시턴스는 필터의 주파수를 결정하는 하나의 파라미터로서 캐패시턴스의 변화에 의해 필터의 중심 주파수가 변경될 수 있다.
이와 같은 종래의 필터는 초기 제작 시에만 튜닝이 가능했으며, 사용 중에 튜닝이 이루어지기는 어려운 구조였다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 슬라이딩 방식에 의해 비교적 용이하게 튜닝이 가능한 튜너블 필터가 제안되었다.
슬라이딩 방식의 튜너블 필터는 필터의 공진기 위에 슬라이딩 가능한 슬라이딩 부재를 설치하고 상기 슬라이딩 부재 하부에 금속 또는 유전체 재질의 튜닝 엘리먼트를 부착한 후 슬라이딩 부재의 슬라이딩 동작에 의해 필터의 공진 주파수 및 대역폭과 같은 특성을 튜닝한다.
지금까지 제안된 슬라이딩 방식의 튜너블 필터는 슬라이딩 부재를 모터를 이용하여 구동하였다. 모터는 고가의 장비일 뿐만 아니라 필터 내부에 내장될 때 큰 공간을 차지하여 필터의 사이즈를 증가시키는 주요한 원인 중 하나였다.
본 발명에서는 모터를 사용하는 경우에 비해 소형화된 구조에 의해 슬라이딩 동작을 제어할 수 있는 튜너블 필터를 제안한다.
또한, 본 발명은 제조 비용을 절감시킬 수 있는 슬라이딩 방식의 튜너블 필터를 제안한다.
또한, 본 발명은 모터를 사용하지 않고 슬라이딩 부재의 슬라이딩을 제어할 수 있는 튜너블 필터를 제안한다.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 격벽들에 의해 다수의 캐비티가 정의되는 하우징; 상기 캐비티에 수용되는 공진기; 상기 하우징 상부에 결합되는 커버; 상기 커버 위에 슬라이딩 가능하게 놓여지며, 다수의 튜닝 엘리먼트가 결합되는 슬라이딩 부재; 및 길이 가변에 의해 상기 슬라이딩 부재에 구동력을 제공하는 폴리머 액츄에이터를 포함하되, 상기 튜닝 엘리먼트는 상기 커버에 형성된 홀을 통해 상기 내부로 삽입되며 상기 슬라이딩 부재의 슬라이딩에 상응하여 슬라이딩되는 슬라이딩 방식을 이용한 튜너블 필터가 제공된다.
상기 튜너블 필터는 상기 폴리머 액츄에이터 및 상기 슬라이딩 부재와 결합되어 상기 슬라이딩 부재에 상기 폴리머 액츄에이터의 구동력을 전달하는 연결 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 폴리머 액츄에이터는 폴리머부 및 상기 폴리머부에 결합되는 전극들을 포함하되, 상기 전극들에 가해지는 전기적 세기에 의해 상기 폴리머부의 길이가 가변된다.
상기 전극들은 상기 폴리머부의 길이 방향을 기준으로 양 측면에 결합되며, 상기 전극들은 길이가 가변되는 재질인 것이 바람직하다.
상기 전극들은 폴리어부의 길이 방향을 기준으로 양 단부에 결합되며, 전극에 가해지는 전기적 세기에 따라 도전성 분자들의 분산에 의해 길이가 가변된다.
상기 슬라이딩 부재에는 적어도 하나의 가이드 홀이 형성되고 상기 커버에는 상기 가이드 홀을 통해 돌출되는 적어도 하나의 가이드 돌출부가 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 격벽들에 의해 다수의 캐비티가 정의되는 하우징; 상기 캐비티에 수용되는 공진기; 상기 공진기와 소정 거리 이격되어 공진기 위에 슬라이딩 가능하게 배치되며 다수의 튜닝 엘리먼트가 결합되는 슬라이딩 부재; 길이 가변에 의해 상기 슬라이딩 부재에 구동력을 제공하는 폴리머 액츄에이터를 포함하되, 상기 튜닝 엘리먼트는 상기 공진기의 위치에 대응하여 상기 슬라이딩 부재에 결합되는 슬라이딩 방식을 이용한 튜너블 필터가 제공된다.
본 발명에 의하면, 모터를 사용하는 경우에 비해 소형화된 구조에 의해 슬라이딩 동작을 제어할 수 있으며, 제조 비용을 절감시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 필터의 구조를 도시한 도면.
도 2는 종래의 필터에서 하나의 캐비티의 단면도를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이딩 방식을 이용한 튜너블 필터의 분해 사시도를 도시한 도면.
도 4는 도 3에 도시된 필터에서 하나의 캐비티에 대한 단면도를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안정적인 슬라이딩 구조의 튜너블 필터에 사용되는 슬라이딩 부재의 사시도를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이딩 부재의 평면도를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이딩 부재의 단면도를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안정적인 슬라이딩 구조의 튜너블 필터에서 커버가 결합된 상태의 사시도를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 폴리머 액츄에이터의 구조 및 동작을 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 폴리머 액츄에이터의 구조 및 동작을 도시한 도면.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 슬라이딩 방식을 이용한 튜너블 필터의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이딩 방식을 이용한 튜너블 필터의 분해 사시도를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이딩 방식을 이용한 튜너블 필터는 하우징(300), 커버(302), 슬라이딩 부재(304), 다수의 캐비티(306), 다수의 공진기(308), 입력 커넥터(310), 출력 커넥터(312), 수용부(314) 및 구동부(316)를 포함할 수 있다.
하우징(300)은 필터 내부의 공진기 등의 구성 요소를 보호하고 전자기파의 차폐 역할을 수행한다. 하우징(300)은 알루미늄 재질로 베이스를 형성하고 이에 도금을 한 하우징이 사용될 수 있다. 통상적으로 필터, 도파관과 같은 RF 장비에는 손실을 최소화하기 위해 전기 전도도가 뛰어난 은도금을 사용한다. 근래에 들어 내식성과 같은 특성 향상을 위해 은도금 이외의 도금법이 사용되기도 하며, 이러한 도금법을 사용한 하우징이 사용될 수도 있다.
커버(302)는 하우징 상부에서 하우징과 결합되며, 일례로 볼트 결합에 의해 하우징과 결합될 수 있다. 커버(302)도 금속 재질로 이루어진다. 커버(302)의 상부에 슬라이딩 부재(304) 등을 보호하고 필터 내부를 전자기적으로 차폐하기 위한 또 다른 커버(미도시)가 결합되어 사용될 수 있다.
커버(302)의 상부에는 슬라이딩 부재(304)가 배치된다. 슬라이딩 부재(304)는 슬라이딩 가능하게 커버 상부에 놓여지며, 도 3에서 y 방향으로 슬라이딩된다. 커버(302) 상부의 놓여지는 슬라이딩 부재(304)의 일단에는 수용부(314)에 구비된 구동부(316)와 결합되기 위한 결합부(380)가 형성되어 있다.
슬라이딩 부재에는 다수의 튜닝 엘리먼트(350)가 결합되며, 튜닝 엘리먼트(350)는 커버(302)에 형성된 홀(도 3에는 미도시)을 통해 필터 내부로 삽입된다. 튜닝 엘리먼트(350)는 금속 재질로 이루어질 수도 있으며 유전체 재질로 이루어질 수도 있다. 튜닝 엘리먼는(350)는 슬라이딩 부재(304)의 슬라이딩에 상응하여 슬라이딩되며, 튜닝 엘리먼트(350)의 슬라이딩에 따라 필터의 대역 통과 특성이 튜닝된다. 슬라이딩 부재의 재질은 유전체인 것이 바람직하다. 커버(302)에 형성되는 홀은 슬라이딩 방향인 y 방향으로 슬라이딩 범위를 고려하여 소정 길이를 가지고 있어 튜닝 엘리먼트의 슬라이딩이 가능하도록 한다.
필터 내부에는 다수의 격벽(330)들이 형성되어 있으며, 이러한 격벽들은 필터의 하우징(400)과 함께 공진기들(308)이 수용되는 캐비티(306)를 정의한다. 캐비티 및 공진기의 수는 필터의 차수와 연관되어 있으며, 도 4에는 차수가 8인, 즉 공진기가 8개인 경우가 도시되어 있다. 필터의 차수는 삽입 손실 및 스커트 특성과 연관되어 있다. 필터의 차수가 높아질수록 스커트 특성은 높아지나 삽입 손실은 나빠지는 트레이드 오프 관계가 있으며, 요구되는 삽입 손실 및 스커트 특성에 의해 필터의 차수가 설정된다. 도 4에는 디스크형 공진기가 도시되어 있으나 원통형 공진기 등 다양한 형태의 공진기가 사용될 수 있다.
입력 커넥터(310)는 RF가 신호가 입력되는 커넥터이고 출력 커넥터(312)는 필터링된 RF 신호가 출력되는 커넥터이다.
격벽 중 일부에는 RF 신호의 진행 방향에 상응하여 커플링 윈도우가 형성된다. 캐비티 및 공진기에 의해 공진이 되는 RF 신호는 커플링 윈도우를 통해 다음 캐비티로 진행한다.
도 4는 도 3에 도시된 필터에서 하나의 캐비티에 대한 단면도를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 필터 내부로 삽입되는 튜닝 엘리먼트(350)는 공진기(308) 위에 배치된다. 튜닝 엘리먼트(350)가 필터 내부로 삽입되기 위해, 커버(302)에는 홀(400)이 형성된다. 홀(400)은, 전술한 바와 같이, 튜닝 엘리먼트가 슬라이딩 가능하도록 슬라이딩 방향으로 소정의 길이를 갖도록 길게 형성되며, 홀(400)의 길이는 슬라이딩 범위를 고려하여 설정된다. 또한, 튜닝 엘리먼트(350)의 수는 공진기의 수에 상응한다. 튜닝 엘리먼트(350)는 필터에 구비된 공진기(308) 위에 위치하도록 슬라이딩 부재(304)에 결합된다.
튜닝 엘리먼트(350)가 슬라이딩되면, 공진기와의 캐패시턴스가 변경되면서 대역통과 특성의 튜닝이 이루어진다.
튜닝 엘리먼트(350)가 금속 재질로 이루어질 경우, 튜닝 엘리먼트의 위치가 가변되면서 공진기와 튜닝 엘리먼트 사이의 단면적이 변화게 되면서 캐패시턴스가 변화되며, 이에 따라 필터 대역 통과 특성에 대한 튜닝이 이루어진다.
튜닝 엘리먼트(350)가 유전체 재질로 이루어질 경우, 튜닝 엘리먼트(350)의 위치가 가변되면서 캐패시턴스에 영향을 주는 유전율이 변경되면서 대역 통과 특성에 대한 튜닝이 이루어진다.
도 3 및 도 4에는 도시되어 있지 않으나, 커버(302)에서 필터 내부로는 필터 제조 시의 튜닝을 위한 튜닝 볼트가 삽입될 수 있으며, 삽입되는 튜닝 볼트의 역할은 종래의 필터와 동일하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이딩 방식을 이용한 튜너블 필터에 사용되는 슬라이딩 부재의 사시도를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이딩 부재의 평면도를 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이딩 부재의 단면도를 도시한 도면이다.
도5 내지 도 7을 참조하면, 슬라이딩 부재(304)에는 다수의 튜닝 엘리먼트(350)가 결합되며, 튜닝 엘리먼트(350)의 설치 간격은 공진기(308)의 간격에 상응한다. 또한, 도 3에 도시된 필터에서 공진기 라인이 두 개이므로 튜닝 엘리먼트(350) 역시 두 개의 라인으로 이루어져 있다.
슬라이딩 부재(304)의 소정 부분에는 가이드 홀(500, 502, 504, 506)이 형성되어 있다. 도 5 및 도 6에는 4개의 가이드 홀이 형성된 예가 도시되어 있으나 가이드 홀의 수는 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다.
가이드 홀(500, 502, 504, 506)은 슬라이딩 부재의 모서리 부분에 형성되는 것이 바람직하나 이에 한정될 필요는 없다.
도 5 내지 도 7에서, 튜닝 엘리먼트(350)는 원판 형태인 경우가 도시되어 있으나, 튜닝 엘리먼트의 형상은 다양하게 선택될 수 있다.
튜닝 엘리먼트(350)와 슬라이딩 부재(304)는 볼트 결합을 통해 결합될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안정적인 슬라이딩 구조의 튜너블 필터에서 커버가 결합된 상태의 사시도를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 커버(302)에는 다수의 가이드 돌출부(800, 802, 804, 806)가 형성되며, 가이드 돌출부(800, 802, 804, 806)는 가이드 홀(500, 502, 506, 508)을 통해 돌출된다.
가이드 돌출부(800, 802, 804, 806)의 형태는 일반적인 원기둥 형태인 것이 바직하다. 가이드 홀(500, 502, 504, 506)은 슬라이딩 부재의 슬라이딩 방향으로 소정의 길이를 갖는 장(長) 홀의 형태이며, 가이드 홀의 슬라이딩 방향으로의 길이는 슬라이딩 범위를 고려하여 설정된다.
가이드 돌출부(800, 802, 804, 806)는 바람직하게는 원통 형상이며 가이드 돌출부(800, 802, 804, 806)의 측면부는 가이드 홀(500, 502, 504, 506)에 접촉한다. 가이드 돌출부의 측면부는 가이드 홀 중 슬라이딩 방향과 수직으로 대향하는 가이드 홀의 내부면에 접촉하게 된다. 즉, 가이드 돌출부(800, 802, 804, 806) 단면의 지름은 슬라이딩 방향과 수직인 방향으로의 홀의 길이에 상응한다.
가이드 돌출부(800, 802, 804, 808) 및 가이드 홀(500, 502, 504, 506)은 슬라이딩 부재의 슬라이딩 동작 시 슬라이딩 부재(304)가 미리 설정된 슬라이딩 방향 이외의 방향으로 움직이는 것을 방지하는 가이드 구조로 동작한다. 즉, 도 8에서 슬라이딩 부재는 y 방향으로만 슬라이딩 되며, 다른 방향으로 슬라이딩 방향이 이탈되지는 않는다.
도 8에는 슬라이딩 부재의 가이드가 가이드 돌출부(800, 802, 804, 808) 및 가이드 홀(500, 502, 504, 506)을 통해 이루어지는 경우가 도시되어 있으나, 슬라이딩 부재가 공지된 다양한 가이드 구조를 이용하여 가이드될 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.
한편, 각각의 가이드 돌출부(800, 802, 804, 806)는 가이드 홀에 접촉하는 몸체부(832) 외에 몸체부(832) 상부에 가이드 돌출부에 비해 비교적 큰 지름을 가지는 헤드부(830)가 형성될 수 있으며, 헤드부(830)는 슬라이딩 부재(304)가 커버와 접촉 상태를 유지하는데 보조적인 역할을 할 수 있다.
커버에 놓여지는 슬라이딩 부재(304)가 커버와의 접촉 상태를 유지하도록 다수의 가압 부재(850, 852)가 구비될 수 있다. 가압 부재(850, 852)는 탄성체의 금속으로 구현되며, 슬라이딩 부재가 커버와 접촉 상태를 유지하도록 소정의 압력으로 슬라이딩 부재를 가압한다.
가압 부재(850, 852)는 슬라이딩 부재(304)의 슬라이딩 동작에는 큰 영향을 받지 않도록 적절한 압력으로 슬라이딩 부재(304)를 가압한다. 탄성체의 가압 부재(850, 852)는 가압 부재 지지부(860, 862)에 결합되어 소정 높이에서 슬라이딩 부재(304)에 압력을 가한다. 가압 부재 지지부(860, 862)는 돌출된 구조물의 형태이고 가압 부재는 볼트 결합 등의 방식에 의해 가압 부재 지지부(860, 862)에 결합된다.
슬라이딩 부재(304)는 구동부(316)에 의해 슬라이딩 동작이 제어되며, 구동부(316)는 수용부(314)에 수용된다. 구동부(316)는 슬라이딩 부재(304)가 슬라이딩될 수 있도록 구동력을 제공한다. 종래 기술에서 살펴본 바와 같이, 기존에 제안된 슬라이딩 방식의 필터는 모터에 의해 슬라이딩 부재의 구동력이 제공되었다.
그러나, 모터는 많은 공간을 차지하여 튜너블 필터의 사이즈 및 무게를 증가시킬뿐만 아니라 필터의 제조 비용을 증가시키는 문제점이 있었다.
본 발명의 구동부는 폴리머 액츄에이터(900) 및 연결 부재(902)를 포함하며, 전기적 세기에 의해 그 길이가 가변되는 폴리머 액츄에이터(900)를 이용하여 슬라이딩 방식의 튜터블 필터의 슬라이딩 부재를 구동시킨다. 폴리머 액츄에이터(900)는 슬라이딩 부재(304)와 결합되는 연결 부재(902)와 결합되고 가변되는 길이를 통해 연결 부재(902)에 구동력을 제공함으로써 슬라이딩 부재(304)를 슬라이딩시킨다.
폴리머 액츄에이터(900)의 일단은 필터의 하우징과 결합되어 고정되고 타단은 연결 부재(902)와 결합되어 슬라이딩 부재의 슬라이딩 동작을 제어한다.
폴리머 액츄에이터(900)의 길이가 짧아질 경우 연결 부재(902)는 폴리머 액츄에이터의 길이 가변에 따른 구동력을 슬라이딩 부재(304)에 전달하고, 슬라이딩 부재(304)는 폴리머 액츄에이터 방향으로 슬라이딩된다.
폴리머 액츄에이터(900)의 길이가 길어질 경우 연결 부재(902)는 폴리머 액츄에이터의 길이 가변에 따른 구동력을 슬라이딩 부재(304)에 전달하고, 슬라이딩 부재(304)는 폴리머 액츄에이터와 멀어지는 방향으로 슬라이딩된다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 폴리머 액츄에이터의 구조 및 동작을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 액츄에이터는 폴리머부(1000) 및 폴러머부(1000)의 길이 방향으로 양 측면에 형성되는 전극(1002, 1004)을 포함한다.
폴리어부(1000)는 전기적 자극에 따라 50% 정도 이상으로 변형이 가능한 물질로서 3% 이내의 변형률을 가지는 피에조(piezo)와 비교하여 우수한 성능을 가진다. 이와 같은 폴리머의 변형 정도는 전기 시스템에 의해 제어가 가능하고 응답 역시 빠르게 이루어지는 장점이 있다.
이러한 폴리머로는 예를 들어 겔(gel), IPMC(Ionic Polymer Metal Composite), 전왜 폴리머(electro-strictive polymer) 등이 있다.
전극들(1002, 1004)은 도전성/가요성(conductive/compliant) 특성을 가질 수 있으며, 즉 얇은 막 형태로 도전성 폴리머로 이루어지고 전원이 제공되었을 때 폴리머부(1000)와 마찬가지로 변형이 일어난다.
도 9에 도시된 실시예의 폴리머 액츄에이터의 동작을 살펴보면, 스위치(1006)가 오프(off)된 경우에는 전원부로부터의 전원이 전극들(1002, 1004)로 공급되지 않으며, 그 결과 폴리머부(1000)는 본래의 상태를 유지한다.
이어서, 스위치(1006)가 온(on)되는 경우 전원부(1010)로부터 소정 전원이 전극들(1002, 1004)로 공급되며, 그 결과 폴리머부(1000)의 두께가 얇아지면서 그의 길이가 도 9에 도시된 바와 같이 증가된다. 여기서, 폴리머부(1000)의 길이뿐만 아니라 전극들(1002, 1004)의 길이 또한 증가될 수 있으며, 전극은 길이의 변형이 가능한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 폴리머 액츄에이터의 구조 및 동작을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 폴리머 액츄에이터는 폴러머부(1050) 및 폴리머부(1050)의 양단에 결합되는 전극들(1052, 1054)을 포함한다. 이와 같이 전극이 양 단에 결합되는 폴리머부(1050)로는 전원의 인가에 따라 온도가 상승하면서 그 길이가 가변되는 폴리머가 사용될 수 있다. 예를 들어, 온도가 상승할 때 도전성 분자들(1060)이 넓게 분산되면서 그 길이가 증가되는 폴리머가 사용될 수 있다.
도 10에 도시된 제2 실시예의 폴리머 액츄에이터의 동작을 살펴보면, 스위치(1068)가 온되는 경우 전원부(1070)로부터 소정 전원이 전극들(1052, 1054)로 인가된다. 이에 따라, 폴리머부(1050)의 온도가 상승하면서 도전성 분자들(1060)이 넓게 분산되어지며, 그 결과 도 2(B)에 도시된 바와 같이 폴리머부(1050)의 길이가 증가될 수 있다. 물론, 스위치(1068)가 턴-오프(turn-off)되면 폴리머부(1050)의 온도가 떨어지면서 폴리머부는 원래의 길이로 복원된다.
제2 실시예에서 폴리머부(1050)에는 도전성 분자가 포함될 수 있는데, 이때 도전성 분자로 카본 분자(Carbon Paricicles)가 이용될 수 있다.
한편, 상기에서는 폴리머 액츄에이터의 폴리머에 가해지는 자극이 전기 자극인 경우에 대해서만 기술하였으나 적외선 등과 같은 광자극 역시 폴리머의 길이 변환에 사용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 격벽들에 의해 다수의 캐비티가 정의되는 하우징;
    상기 캐비티에 수용되는 공진기;
    상기 하우징 상부에 결합되는 커버;
    상기 커버 위에 슬라이딩 가능하게 놓여지며, 다수의 튜닝 엘리먼트가 결합되는 슬라이딩 부재; 및
    길이 가변에 의해 상기 슬라이딩 부재에 구동력을 제공하는 폴리머 액츄에이터를 포함하되,
    상기 튜닝 엘리먼트는 상기 커버에 형성된 홀을 통해 상기 하우징 내부로 삽입되며 상기 슬라이딩 부재의 슬라이딩에 상응하여 슬라이딩되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 방식을 이용한 튜너블 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머 액츄에이터 및 상기 슬라이딩 부재와 결합되어 상기 슬라이딩 부재에 상기 폴리머 액츄에이터의 구동력을 전달하는 연결 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 방식을 이용한 튜너블 필터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머 액츄에이터는,
    폴리머부 및 상기 폴리머부에 결합되는 전극들을 포함하되, 상기 전극들에 가해지는 전기적 세기에 의해 상기 폴리머부의 길이가 가변되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 방식을 이용한 튜너블 필터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전극들은 상기 폴리머부의 길이 방향을 기준으로 양 측면에 결합되며, 상기 전극들은 길이가 가변되는 재질인 것을 특징으로 하는 슬라이딩 방식을 이용한 튜너블 필터.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전극들은 폴리어부의 길이 방향을 기준으로 양 단부에 결합되며, 전극에 가해지는 전기적 세기에 따라 도전성 분자들의 분산에 의해 길이가 가변되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 방식을 이용한 튜너블 필터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 슬라이딩 부재에는 적어도 하나의 가이드 홀이 형성되고 상기 커버에는 상기 가이드 홀을 통해 돌출되는 적어도 하나의 가이드 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 방식을 이용한 튜너블 필터.
  7. 격벽들에 의해 다수의 캐비티가 정의되는 하우징;
    상기 캐비티에 수용되는 공진기;
    상기 공진기와 소정 거리 이격되어 공진기 위에 슬라이딩 가능하게 배치되며 다수의 튜닝 엘리먼트가 결합되는 슬라이딩 부재;
    길이 가변에 의해 상기 슬라이딩 부재에 구동력을 제공하는 폴리머 액츄에이터를 포함하되,
    상기 튜닝 엘리먼트는 상기 공진기의 위치에 대응하여 상기 슬라이딩 부재에 결합되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 방식을 이용한 튜너블 필터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 폴리머 액츄에이터 및 상기 슬라이딩 부재와 결합되어 상기 슬라이딩 부재에 상기 폴리머 액츄에이터의 구동력을 전달하는 연결 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 방식을 이용한 튜너블 필터.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 폴리머 액츄에이터는,
    폴리머부 및 상기 폴리머부에 결합되는 전극들을 포함하되, 상기 전극들에 가해지는 전기적 세기에 의해 상기 폴리머부의 길이가 가변되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 방식을 이용한 튜너블 필터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전극들은 상기 폴리머부의 길이 방향을 기준으로 양 측면에 결합되며, 상기 전극들은 길이가 가변되는 재질인 것을 특징으로 하는 슬라이딩 방식을 이용한 튜너블 필터.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전극들은 폴리어부의 길이 방향을 기준으로 양 단부에 결합되며, 전극에 가해지는 전기적 세기에 따라 도전성 분자들의 분산에 의해 길이가 가변되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 방식을 이용한 튜너블 필터.
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