KR20040071277A - 공진기 튜닝 어셈블리 및 방법 - Google Patents

Abstract

광범위의 중심주파수들에 걸친 평면형 필터 튜닝 장치 및 방법이 개시되어 있다. 튜닝 어셈블리는 공진기의 공진주파수를 튜닝되지 않은 주파수의 적어도 10％ 정도 만큼 0.01％ 이하의 증가폭으로 변화시키는데 충분한 거리범위로 공진기 또는 공진기의 일부로부터 튜닝 팁을 이동시킬 수 있도록 형성 및 개조된 초전도성 튜닝 팁(superconductive tuning tip)과 액츄에이터를 포함한다. 액츄에이터와 위치 센서는 튜닝 팁들의 위치를 제어하기 위해 폐쇄 루프 피드백 시스템에 이용되어질 수 있다. 본 발명에 따른 필터 튜닝 방법은 공진기의 공진주파수를 0.01％ 이하의 증가폭으로 적어도 10％ 만큼 변화시키기 위해 공진기로부터의 충분한 거리 범위로 튜닝 팁을 이동시키는 단계를 포함한다.

Description

공진기 튜닝 어셈블리 및 방법{RESONATOR TUNING ASSEMBLY AND METHOD}

전자필터는 무선통신을 포함한 다양한 응용분야들에 광범위하게 사용되어진다. 현대의 무선통신 시스템들은 필터 성능에 대해 엄격한 요구들을 부과한다. 통신채널들에 대한 수요가 증가하고 있기 때문에 할당된 스펙트럼 슬롯의 더 효과적인 사용이 요구된다. 게다가, 응용들은 정확한 중심 주파수와 높은 리젝션 (rejection)을 갖는 대역정지필터들 뿐만 아니라, 밴드폭 내에서 정확한 중심 주파수들과 높은 신호 쓰루풋을 갖는 매우 좁은 대역폭의 대역통과필터들(0.05％ 밴드폭 정도)을 요구한다. 양자의 경우에, 필터 응답 곡선은 이용할 수 있는 밴드폭의 최대량을 허용하기 어려운 레벨들의 상호간섭 없이 이용하기 위하여 가파른 스커트를 가지고 있어야 한다. 상기 필터는 신호 손실을 최소화하기 위해 높은 양호도들 (Quality factors), 즉 Q-인자들(예를 들어, 5,000 또는 그 이상)을 역시 가지고있어야 한다.

여러 가지의 튜닝 장치들이 정확한 필터 중심 주파수들을 수득하기 위해 사용되어졌다. 예를 들어, (주)콘덕터스에 양도된 미국특허 제5,968,876호는 초전도성의 유전체 또는 자기 튜닝 팁을 갖는 스프링-로딩된 튜닝 핀을 이용하여 공전기의 공진주파수를 튜닝하는 것을 개시한다. 상기 공진주파수는 상기 튜닝 팁과 공진기 사이의 거리를 조절하는 것에 의해 조절되어진다. 이와 같은 튜닝 메카니즘들은 다른 성능 파라미터들은 그대로 유지하면서 필터에 의해 수득할 수 있는 중심주파수의 범위가 일반적으로 매우 작기 때문에 실질적으로 중심주파수들을 변화시키지 않고 필터들의 중심주파수들을 유지시키기 위해 일반적으로 사용되어졌다. 예를 들어, 미국특허 제5,968,876호에 개시된 형태의 튜닝 장치에서, 일반적으로 튜닝 팁은 공진기로 대략 5㎜ 보다 더 가깝게 이동하지 않도록 설계되었다. 상기 튜닝 범위는 850㎒ 내지 1.9㎓의 중심주파수들에 대해 일반적으로 수 메가헤르쯔(㎒)이다.

여기에 개시된 본 발명은 넓은 범위의 응용분야들에 적합하도록 필터들의 넓은 범위 튜닝이 가능하다.

본 발명은 전자 필터들의 튜닝에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나 또는 그 이상의 튜닝 핀을 이용하여 넓은 범위의 주파수들에 걸쳐 필터를 기계적으로 튜닝하는 장치와 방법에 관한 것이다.

본 발명의 다른 목적들과 장점들은 다음의 상세한 설명과 도면을 참고함으로써 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 개략적으로 나타낸 도면;

도 2는 본 발명의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면;

도 3은 도 2의 액츄에이터 부분을 상세하게 나타낸 도면;

도 4는 도 2의 액츄에이터에 사용된 열 절연체를 상세하게 나타낸 도면;

도 5는 4-폴 노치 필터의 개략도로, 이들에 대한 각 공진기들의 튜닝 결과는 도 6에 도시하였고;

도 6은 공진주파수들을 도 5에 도시된 노치 필터내의 공진기들에 대한 튜닝 팁 이동량의 함수로 개략적으로 나타낸 도면;

도 7은 4-폴 대역통과필터의 개략적도, 이들에 대한 각 공진기들의 튜닝 결과는 도 8에 도시하였고;

도 8은 공진주파수들을 도 7에 도시된 대역통과필터내의 공진기들에 대한 튜닝 팁 이동량 함수로 개략적으로 나타낸 도면;

도 9a는 도 7의 대역통과필터의 주파수 응답을 나타낸 도면;

도 9b는 필터의 밴드폭의 10배인 범위에 걸쳐 튜닝된 필터의 중심주파수를 갖는 도 7의 대역통과필터의 주파수 응답을 나타낸 도면;

도 10a는 3％ 범위에 걸쳐 튜닝된 필터의 중심주파수를 갖는 도 7의 대역통과필터의 주파수 응답을 나타낸 도면;

도 10b는 도 10a에 도시된 주파수 응답의 일부를 더욱 상세하게 나타낸 도면;

도 11a는 5％ 범위에 걸쳐 튜닝된 필터의 중심주파수를 갖는 도 7의 대역통과필터의 주파수 응답을 나타낸 도면;

도 11b는 도 11a에 도시된 주파수 응답의 일부를 더욱 상세하게 나타낸 도면;

도 12a는 10％ 범위에 걸쳐 튜닝된 필터의 중심주파수를 갖는 도 7의 대역통과필터의 주파수 응답을 나타낸 도면;

도 12b는 도 12a에 도시된 주파수 응답의 일부를 더욱 상세하게 나타낸 도면;

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 피드백 제어 회로를 갖는 튜닝 어셈블리의 블록도;

도 14a는 피드백 제어 회로의 블록도;

도 14b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 피드백 제어 회로를 갖는 튜닝 어셈블리의 블록도;

도 15a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 튜닝 어셈블리의 개략도;

도 15b는 도 15a에 도시된 튜닝 어셈블리 구성요소들의 분해도;

도 15c는 본 발명의 일실시예에 따른 튜닝 액츄에이터를 개략적으로 나타낸 도면;

도 16a는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 튜닝이 수행되어지기 이전의 필터의 주파수 응답을 예시한 도면;

도 16b는, 튜닝 이전의 주파수 응답이 도 16a에 도시된 것과 같은 필터의 본 발명의 일실시예에 따른 자동 튜닝이 수행되어진 이후의 주파수 응답을 예시한 도면;

도 17은 다른 중심주파수들로 튜닝된 4-폴 노치 필터에 대한 Q-인자 측정 결과를 나타낸 도면;

도 18a 및 도 18b는 본 발명의 일실시예에 따른 4-폴 대역통과필터들의 2가지 구성을 개략적으로 나타낸 도면; 상기 튜닝 어셈블리의 튜닝 팁은 하프-루프 인덕터(half-loop inductor) 또는 인터디지털 캐패시터 상에 위치되어질 수 있다.

도 19는 도 18a 및 도 18b에 도시된 타입의 필터 회로들 각각에서, 하프-루프 인덕터와 인터디지털 캐패시터 상에 튜닝 팁을 위치시키는 것에 의해 얻어진 튜닝 범위들을 개략적으로 나타낸 도면;

도 20은 본 발명의 구성요소들의 블록도;

본 발명은 다양하게 변형되고 다른 형태로 실시될 수 있으나, 본 발명의 구체적인 구현예를 일례로 도면에 도시하였고, 이하에서 상세하게 설명할 것이다. 그러나, 구체적인 구현예의 설명은 개시된 상세한 형태들에 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니라, 반대로 상기 의도는 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 사상과 범위 내에 포괄되는 모든 변화들, 균등물들, 및 다른 대안의 형태들을 포함하는 것으로 이해되어져야 한다.

통상, 본 발명은 공진기들과 필터들의 성능은 그대로 유지하면서 정밀도를 갖는 넓은 범위의 주파수들에 걸쳐 평면형 공진기들과 필터들을 기계적으로 튜닝하기 위한 튜닝 어셈블리와 방법을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 튜닝 어셈블리는 공진기의 공진주파수를 0.01％ 이하의 증가폭으로 튜닝되지 않은 주파수의 적어도 10％ 정도 변화시키는데 충분한 거리 범위로 공진기 또는 공진기의 일부로부터 튜닝 팁을 이동시키도록 형성 및 개조된 튜닝 팁과 액츄에이터를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 액츄에이터와 위치 센싱 소자는 튜닝 팁들의 위치를 제어하기 위해 폐쇄 루프 피드백 시스템에 이용되어진다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 필터 튜닝 방법은 공진기의 공진주파수를 0.01％ 이하의 증가폭으로 적어도 10％ 정도 변화시키는데 충분한 거리 범위로 공진기로부터 튜닝 팁을 이동시키는 단계를 포함한다.

여기에 개시된 본 발명의 구현예들은 마이크로스트립 형태의 필터들과 공진기들을 위한 것이다. 마이크로스트립 형태에 있어, 유전체 기판은 일표면상에 도포된 전도성 또는 초전도성 물질을 구성한 기평면을 갖는다. 반대 표면에는 각기 유도성 및 용량성 인자를 포함하는 하나 또는 그 이상의 공진기들이 패턴되어진다. 상기 공진기들은 헤어핀 공진기들 및 일체형 공진기들처럼, 분산된 형태를 포함하는 다양한 형태일 수 있다. 마찬가지로 인덕터 내의 루프 내에 병렬로 위치되는 캐패시터와 함께 하프-루프 인덕터와 같은 주파수-의존 구성 요소를 갖는 공진기가 실시되어질 수 있다. 본 발명은 다른 평면형 필터 형태로 역시 실시될 수 있다. 일반적으로 본 발명에 따르면, 튜닝 어셈블리는 기판 상에 도포된 초전도성 필름인 초전도 튜닝 팁, 및 튜닝 팁에 작동가능하게 연결된 액츄에이터를 포함한다. 대안으로, 상기 팁은 벌크형 초전도체(bulk superconductor)의 형태일 수 있다. 상기 액츄에이터는 공진기로부터 일정범위의 거리만큼 튜닝 팁을 움직이기 위해 구성되어진다. 상기 범위는 공진기의 공진주파수를 적어도 10％ 정도 변화시킬 수 있을 만큼 충분히 커야 한다. 상기 튜닝 팁은 공진기의 성능(예를 들어, Q)이 공진주파수들의 범위에 걸쳐 충분하게 유지되는 것을 확보하기 위한 크기와 형태이다. 상기 액츄에이터는 공진주파수가 각 스텝에 대해 0.01 이하로 변화될 정도의 충분히 작은 스텝들로 공진기로부터의 거리 범위내에서 튜닝 팁을 이동시키도록 구성되어질 수도 있다.

본 발명에 따른 튜닝 어셈블리를 이용할 경우에, 필터 성능은 실질적으로 그래로 유지되면서 필터의 중심주파수는 적어도 10％ 정도 변화되어질 수 있다. 하나의 바람직한 실시예에 있어서, 초전도성 튜닝 팁은 공진기로부터 250㎚ 범위내에 정확하게 위치되어진다.

본 발명의 일실시예에 따른 튜닝 어셈블리의 일반적인 특징들을 도 1에 개략적으로 도시하였다. 상기 튜닝 어셈블리(100)는 튜닝 팁(110)을 포함한다. 상기 튜닝 팁(110)은 액츄에이터(120)에 의해 지지되며 이동되어질 수 있다. 상기 액츄에이터(120)는 드라이버(122)와 상기 드라이버(122)에 연결된 이동팔(moving arm)(124)을 포함한다. 상기 튜닝 팁(110)은 이동팔(124)에 부착되어 있다.

상기 튜닝 어셈블리(100)는 다수개의 공진기(도 1은 단지 하나만 나타냄)(140)를 포함하는 필터 회로의 적어도 일부 상에 튜닝 팁(110)을 위치시킬 수 있도록 구성되어져 있다. 예를 들어, 공진기(140)는 내부에 인터디지털 캐패시터(144)를 갖는 하프-루프 인덕터(142)일 수 있다. 공진기는 유전체 기판(150)의 상부 표면에 패턴된 초전도체로 형성되어질 수 있다. 상기 튜닝 어셈블리(100)는 적어도 하나, 그러나 일반적으로 그 이상의 튜닝 팁들(110)을 포함한다. 각 튜닝 팁(110)은 그 각각의 액츄에이터로부터 가까워지거나 멀어지도록 독립적으로 움직여질 수 있다.

넓은 범위에 걸쳐 중심주파수를 튜닝할 경우에, 상기 튜닝 팁(110)은 초전도성 물질로 제조되어진다. 예를 들어, 마그네슘 산화물, 사파이어 또는 란탄 알루민산염과 같은, 유전체 기판 상에 증착된 이트륨-바륨 구리 산화물(YBCO)와 같은 산화물 초전도체 박막일 수 있다. 이 튜닝 팁은 YBCO 또는 다른 초전도체의 막대 또는 디스크와 같이 벌크로 존재할 수 있다. 본 발명자들은 초전도성 튜닝 팁이 다른 동등한 튜닝 어셈블리 내의 유전체 팁보다 매우 넓은 튜닝가능한 범위를 만들어내는 것을 발견했다. 그러나, 아래에 더 자세하게 설명한 바와 같이, 유전체 튜닝 팁은 넓은 범위의 주파수들에 걸쳐 정확한 튜닝을 성취하기 위해 초전도체 팁과 함께 결합하여 사용되어질 수 있다.

상기 드라이버(122)는 이동팔(124)을 이동시킬 수 있는 다양한 장치일 수 있다. 상기 드라이버(122)는 또한 전기적인 신호-제어 장치일 수 있다. 예를 들어, 상기 드라이버(122)는 컴퓨터에 의해 제어되어지는 스텝 모터일 수 있다. 선형 서보모터와 압전기 액츄에이터와 같은 다른 장치들이 역시 사용되어질 수 있다.

필요할 경우, 기어들은 튜닝 팁의 선형 이동을 만들어내기 위해 사용되어질 수 있다. 예를 들어, 웜기어(worm gear)는 이동팔(124)과 튜닝 팁(110)을 전진시키거나 끌어들이기 위해 사용되어질 수 있다.

각 튜닝 팁(110)은 예를 들어 하프 루프(142)와 인터디지털 캐패시터(144)의 결합인 공진기(140)의 적어도 일부 상부에 위치되도록 구성되어진다. 상기 튜닝 팁이 공진기(140)에 충분히 가까울 때, 상기 공진기(140)의 공진주파수는 튜닝 팁에 의해 영향을 받는다. 이와 같이, 상기 공진기(140)의 공진주파수는 튜닝 팁과 공진기(140) 사이의 거리에 의해서 변화한다. 상기 액츄에이터는 공진기(140)의 공진주파수를 적어도 약 3％, 예컨대 3％, 5％, 및 10％ 정도 변화시키기 위해 튜닝 팁을 이동시키기 위한 충분한 범위를 가지고 있다. 본 발명자들은 공진기로부터 매우 짧은 거리, 예를 들어 대략 250㎚ 정도의 초전도성 튜닝 팁의 이동에 의해, 공진기의 Q-인자를 두드러지게 낮추지 않고서 넓은 범위의 튜닝을 성취할 수 있음을 발견하였다. 50％ 정도의 튜닝 범위가 성취되어졌으며, 매우 더 큰 범위가 성취되어져야 한다.

상기 액츄에이터로는 공진기(140)의 공진주파수가 공진주파수의 0.01％ 미만의 증가폭으로 튜닝 팁의 이동에 의해 변화되어질 수 있도록 정확도를 가지고 있다. 예를 들어, 피코모터 8321-V 액츄에이터(캘리포니아, 샌어제이, 뉴포커스(주)로부터 구매가능)에 의할 경우, 900㎒ 근처에서 10kHz 보다 작은 주파수 증가에 대응한, 최소 스텝은 30㎚ 미만이다. 정확한 튜닝을 성취하기 위해 이후 아래에서 더 자세하게 보이는 바와 같은 다른 장치들과 방법들이 이용될 수 있다.

상기 튜닝 팁은 보다 바람직하게는 가장 높은 전류 밀도를 갖는 공진기의 일부 상에 위치되어진다. 일반적으로, 이것은 인덕터 상에 튜닝 팁을 위치시키는 것을 요구한다. 도 19에 도시된 바와 같이, 공진기쪽으로의 각각의 이동량 증가에 대해 중심주파수에서의 큰 변화는 초전도성 튜닝 팁이 캐패시터 상부보다 오히려 인덕터 상부에 위치되어진 경우에 얻어진다.

튜닝 팁은 정해진 범위의 공진주파수들 전체에 걸쳐 공진기(140)의 Q-인자를 유지시키기 위한 형태와 크기로 제작된다. Q-인자의 악화는 가장자리 영역들 (fringe field)을 통한 방사 에너지 손실에 의한 것이 주요한 원인으로 여겨진다. 튜닝 범위에 걸쳐 Q-인자를 유지시키기 위해, 인덕터(142)의 크기와 대략적으로, 거의 동일한 크기의 튜닝 팁을 갖는 것이 유리하다. 다른 고려할 사항들에 의해서도 튜닝 팁(100)의 바람직한 크기가 제한될 수 있다. 예를 들어, 상기 튜닝 팁이 공진기(140)에 인정하는 장치들과 오버랩되어 이들의 동작을 방해할 수 있기 때문에, 튜닝 팁(100)의 크기는 공진기(140)의 크기보다 일반적으로 훨씬 커서는 안된다. 이와 같이, 튜닝 팁 아래의 인덕터의 풋프린트(footprint)와 거의 동일한 크기와 형태인 튜닝 팁을 갖는 것이 일반적으로 바람직하다. 예를 들어, 내부에 서로 겹쳐진 캐패시터와 함께 사각형 모양 하프 루프를 포함하는 공진기의 경우, 하프 루프와 거의 같은 동일한 크기인 사각 형태의 튜닝 팁을 갖는 것이 바람직하다.

작동에 있어, 상기 액츄에이터(120)는 상기 튜닝 팁(110)을 공진기(140)쪽으로 전진시키거나, 공진기(140)로부터 튜닝 팁(110)을 멀어지게 하는 것에 의해 공진기의 공진주파수를 변화시킨다. 멀티-폴(multi-pole) 필터의 경우에, 각각의 공진기들은 필터의 특정 주파수를 변화시키기 위해 집단적으로 튜닝 되어질 수 있다. 상기 필터의 Q-인자는 주파수 변화 범위동안 대략 10,000 이상으로 더 높게 유지되어진다.

본 발명의 구체적인 실시예에 있어, 도 2 및 도 3에 개략적으로 도시된, 4개 공진기들을 갖는 필터(250)에 대한 튜닝 어셈블리(200)는 각 공진기마다 튜닝 서브-어셈블리를 포함한다. 상기 튜닝 어셈블리(200)와 필터(250)는 진공 용기(미도시) 내에 함께 단단하게 마운트되어 있다. 각 서버-어셈블리는 튜닝 팁(210)과 액츄에이터(220)를 포함한다. 각 액츄에이터(220)는 진공에서 양립할 수 있는 직류 서보 모터 패키지(모델번호 M-227.25, Polytec PI로부터 구매가능) 4개 서보 모터중 하나이다. 상기 서보 모터 패키지는 상기 모터 샤프트(222)의 이동을 제어하는 컴퓨터로 서보 모터들을 인터페이싱하기 위한 4-채널 제어 보드(미도시)를 역시 포함한다. 각 서보 모터(220)는 60㎚ 정확성을 갖고 대략 2.5㎜ 거리에 걸쳐 샤프트 (222)를 이동시킬 수 있다.

회전하지 않는 각 샤프트(222)는 이동팔(224)의 일부를 구성한다. 상기 이동팔(224)의 나머지는, 상기 샤프트(222)에 부착된 열 절연체(226), 슬라이딩 핀 푸싱패드(228) 및 슬라이딩 핀 어셈블리(230)(230a-230d중 하나)를 포함한다.

더욱 상세하게 도 3을 참조하면, 상기 슬라이딩 핀 어셈블리(230)는 슬라이딩 핀(232), 부싱(234) 및 바이어싱 스프링(236)을 포함한다. 상기 슬라이딩 핀 (232)은 일단에 튜닝 핀(210)이 부착되고 타단에 플랜지(238)가 형성되어 있다. 상기 부싱(234)은 슬라이딩 핀(232)을 고정하여, 그들의 공동축을 따라 슬라이딩시키기 위해 상기 슬라이딩 핀(232)의 이동을 실질적으로 한정하고 있다. 상기 바이어싱 스프링(236)은 상기 부싱(234)과 플랜지(238) 사이의 오목한 곳에 위치되어지며, 튜닝 어셈블리(200)가 튜닝되어질 필터 상에 마운트되어질 때 공진기로부터 멀어지도록 상기 튜닝 팁(210)을 바이어스(bias)한다.

상기 슬라이딩 핀 어셈블리(230)의 구성성분들은 임의의 적절한 물질로 제작되어질 수 있다. 극저온 온도에서 작동시키기 위해, 즉 초전도체 필터들과 튜닝 팁들이 동작할 수 있도록 디자인된 온도에서 동작시(예를 들어, 어떤 산화물 초전도체의 경우 60-70K), 상기 구성요소들은 그러한 극저온의 온도에서 정해진 기능들을 수행할 수 있도록 허용하는 물질들로 제작되어진다. 예를 들어, 스프링(238)과 부싱(234)은 극저온 온도에서 충분히 원상으로 복귀하여 유지하는 베릴륨-구리 합금, 또는 다른 물질들로 제작되어질 수 있다. 상기 슬라이딩 핀은 스테인레스 스틸, 바륨-구리 합금 및 다른 적합한 물질들로 제작되어질 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 그리고 더 상세하게 도 4를 참조하면, 열 절연체 (226)는 서보 모터가 비-극저온 온도에서 동작하는 동안 극저온 온도에서 튜닝 팁(210)을 동작시키기 위해 디지인되었다. 구체적인 실시예로서 열 절연체(226)는 벽의 대부분을 잘라낸 스테인레스 튜브이다. 스테인레스 스틸의 좁은 잔여 스트립 (227)은 이동팔(224)의 건전도(Quality-factor) 이동팔(224)을 따르는 높은 열 내성을 제공한다. 상기 열 절연체를 위한 다른 물질들과 형태들이 역시 사용되어질 수 있다.

상기 슬라이딩 핀 푸싱 패드(228)는 구체적인 실시예에서 스테인레스 스틸로 제작되지만, 극저온 온도에 적합한 어떠한 물질로도 제작되어질 수 있다. 각 푸싱 패드는 열 절연체(226)와 슬라이딩 핀 어셈블리(230) 사이에 확장되며, 상기 둘 사이의 어떠한 미정렬도 조절한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 실례가 되는 구현예에 있어서, 서보 모터 샤프트가 2x2 사각 매트릭스로 묶여지는데 반해, 슬라이딩 핀 어셈블리들(230a-d)은 선형 정렬로 정렬되어진다. 따라서, 일부 푸시 패드들(예를 들어 228b 및 228c)은 열 절연체(226b, 226c)와 슬라이딩 핀 어셈블리(230b, 230c) 사이를 각각 연결하기 위해 측면으로 확장된다.

상기 튜닝 어셈블리(200)는 예시된 구현예에서 다음의 방법으로 필터(250)상에 마운트된다. 상기 필터(250)는 황동으로 제작된 콜드 플레이트(260)에 마운트된 황동 쉴드(252)에 넣는다. 베릴륨-구리 보호물과 콜드 플레이트도 사용되어질 수 있다. 에폭시 주입 섬유 유리 물질(G10, 다수의 소스들로부터 이용가능)과 같은 절연체로 제작된 절연 프레임(270)도 콜드 플레이트(260) 상에 마운트된다. 튜닝 어셈블리(200)는 황동 프레임 상에 마운트되고, 이어서 황동 프레임은 절연 프레임 (270) 상에 마운트된다. 이동팔들(224)은 황동(280)과 절연 프레임(270)을 통해 필터(250) 방향으로 확장된다. 상기 슬라이딩 핀 어셈블리들의 부싱들(234)은 보호물(252) 표면의 각 구멍을 통해 보호물(252) 상에 마운트된다. 상기 슬라이딩 핀들(232)은 부싱핀(234)과 보호물(252) 표면의 구멍을 통해 확장된다. 이렇게 상기 튜닝 팁(210)은 필터(250)의 공진기들 상부에 위치되어진다.

동작시에, 상기 필터(250)와 튜닝 팁들(210)은 콜드 플레이트(260)와 보호물 (252)을 통해 극저온 쿨러에 의해 극저온 온도로 냉각된다. 서보 모터가 그것의 샤프트를 슬라이딩 핀(232)에 상응하는 공진기를 향해 운전함에 따라 그 결과, 튜닝 팁(210)은 바이어싱 스프링(236)의 바이어스에 대항하여 공진기쪽으로 밀려진다.서보 모터가 그것의 샤프트를 공진기로부터 멀어지게 구동함에 따라, 대응하는 바이어싱 스프링(236)은 공진기로부터 슬라이딩 핀(232)과 튜닝 팁(210)을 확장시키거나 수축시킨다.

도 2, 도 3 및 도 4에 예시된 형태의 튜닝 어셈블리는 도 5에 개략적으로 도시된 4-폴 노치 필터(500)내 공진기들의 공진주파수를 변화시키기 위해 사용되었다. 상기 필터(500)는 란탄 알루민산염 기판 상에 패턴된 YBCO로 제작되었다. 상기 하프-루프 인덕터(510)의 크기는 대략 3㎜ x 3.4㎜이다. 대략 5㎜ 크기의 사각인 각각의 YBCO 튜닝 팁은 하프-루프 인덕터(510)와 인터디지털 캐패시터(520)의 결합 상부에 마주보게 위치되었다.

상기 서보 모터는 서보 모터 패키지의 제어 보드와 인터페이스되고, 그리고 룩-업 테이블(look-up table)내의 다른 위치들에 대한 서보 모터의 위치들을 저장하도록 프로그램된 컴퓨터에 의해 제어되어진다. 상기 룩-업 테이블은 저장된 튜닝 파라메터들을 단순하게 리콜(recall)함으로써 공진기 주파수들을 쉽게 스위칭할 수 있게 한다. 대안으로, 상기 보정 실행(calibration run)으로부터 가장 적절한 커브 (best fit curve)의 파라메터는 저장되어지고, 그리고 이후에 필요로하는 튜닝 파라메터들을 계산하기 위해 사용되어질 수 있다.

도 6의 주파수 대(vs) 튜닝 팁 이동 그래프에 도시한 바와 같이, 도 5에 도시된 필터는 대략 10㎒의 밴드폭(즉, 공진기의 공진주파수가 실질적으로 영향을 미치지 않도록 공진기로부터 튜닝 팁을 충분히 멀리 떨어뜨렸을 경우에의 튜닝되지 않은대역폭)과 835㎒(상대 이동=0)의 중심주파수를 갖는다. 튜닝 팁들이 각각의 공진기쪽으로 이동되었기 때문에, 공진주파수들이 증가한다. 상기 서보 모터들(2.5㎜)의 기계적인 범위내에서, 상기 공진기의 공진주파수들은 10％ 또는 그 이상만큼 변화되어질 수 있었다. 예를 들어, 공진기 #1 상의 튜닝 팁을 대략 0.8㎜ 정도 진행시키는, 공진기 #2 상의 튜닝 팁을 대략 1.2㎜ 정도의 진행, 공진기 #3 상의 튜닝 팁을 대략 1.7㎜ 정도 진행에 의해, 공진주파수들은 대략 890 내지 900㎒ 사이로 튜닝되었다.

유사한 측정을 도 7에 개략적으로 나타낸 4-폴 대역통과필터(700) 로 수행하였다. 상기 필터는 인터디지털 캐패시터(720)를 에워싸는 하프-루프 인덕터(710)를 각각 구성한 4개 공진기들을 포함한다. 상기 필터는 공진기와 접지를 커플링시키기 위한 다양한 캐패시터 패드(730)를 역시 포함한다. 다시 말해서, 튜닝되지 않은 공진기의 공진주파수들은 830 내지 840㎒ 사이였다. 도 8에 도시된 바와 같이, 공진기들의 공진주파수들은 공진기들을 향한 튜닝 팁들의 전진에 따라 증가되었다. 대략 10％까지의 주파수 변화의 범위가 성취되었다.

도 7에 개략적으로 도시된 상기 4-폴 대역통과필터는 필터의 밴드폭의 10배 범위에 걸쳐 도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 형태의 튜닝 어셈블리로 튜닝되었다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 필터는 대략 1.3㎒ 정도의 밴드폭을 가지고 있으며, 대략 839㎒ 정도가 초기 중심주파수가 되었다. 그래서, 상기 필터는 그 중심주파수를 증가시키기 위해 10회에 걸쳐 일정한 증가폭으로 튜닝하였는데, 각 증가폭은 필터의 밴드폭, 즉 약 1.3㎒ 이다. 10개의 다른 중심주파수들에서의 필터의 주파수 응답의 복잡한 그래프를 도 9(b)에 도시하였다. 주파수 쉬프트의 최대 범위는 대략13㎒ 였거나, 대략 초기값의 1.5％ 정도였다. 초기의 낮은 리턴(low return)과 삽입 손실들은 주파수 스텝들에 걸쳐 튜닝 어셈블리의 스위프(swept)에서도 그대로 유지되어졌던 것이 분명하다. 첫 번째 주파수가 스위프되는 동안 각 단계의 증가후, 상기 서보 모터의 위치들은 장래의 이동을 위해 저장되어졌다. 이어서 상기 필터의 중심주파수는 룩-업 테이블로부터 상기 적당한 서보 모터의 위치를 재로딩시킴으로써 계속해서 신뢰성있게 재생되어질 수 있었다.

상기 동일한 4-폴 대역통과필터 튜닝 어셈블리는 도 10 내지 도 12에 각각 도시된 바와 같이, 3％, 5％ and 10％ 중심주파수 쉬프트를 생산하기 위해 사용되어졌다. 이전의 실시예에서와 같이, 필터는 대략 1.3㎒ 정도의 밴드폭을 가지며, 대략 839㎒ 정도가 초기 중심이었다. 중심주파수의 3％ 쉬프트의 경우에, 필터는 중심주파수를 대략 864㎒로 증가시키도록 튜닝되었다. 도 10a에 상향 튜닝된 필터에 대한 주파수 응답 곡선들을 나타내고, 도 10b에 초기와 마지막 주파수들에 대한 필터 주파수 응답의 합성 플롯들을 나타낸다.

중심주파수의 5％ 쉬프트의 경우에, 필터는 839㎒에서 889㎒로, 또는 50㎒ 더 높게 튜닝되었다. 도 11a에 상향 튜닝된 필터에 대한 주파수 응답 곡선들을 나타내고, 도 11b에 초기와 마지막 주파수들에 대한 필터 주파수 응답의 합성 플롯들을 나타낸다.

마지막으로, 중심주파수의 10％ 쉬프트의 경우에, 필터는 839㎒에서 923㎒로 튜닝되었다. 도 12a에 상향 튜닝된 필터에 대한 주파수 응답 곡선들을 나타내고, 도 12b에 초기와 마지막 주파수들에 대한 필터 주파수 응답의 합성 플롯들을 보인다. 위에서 예시된 결과들은 튜닝의 방향에 개의치 않고 재생할 수 있는 증거였다.

본 발명에 따른 튜닝 어셈블리는 높은 필터 성능을 유지하면서도 넓은 튜닝 범위를 성취한다. 일례로서, 도 17에 도시된 바와 같이, 4-폴 노치 필터는 중심주파수의 19％까지의 범위에 걸쳐 수동으로 튜닝되었다. 상기 필터의 Q-인자는 이 범위에 걸쳐 30,000 이상으로 유지된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 13에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 튜닝 어셈블리(1300)는 피드백 제어 회로(1330)를 더 포함한다. 상기 피드백 제어 회로(1330)는 주파수 응답과 같은 필터(1350)의 특정한 파라메터들(1340)을 측정하고, 상기 측정값 및 목적으로 하는 필터 파라메터들(중심주파수와 같은)을 나타내는 기준 신호(1370)에 기초하여 제어 신호들(1360)을 액츄에이터(1320)에 출력한다. 각 공진기에 대해 상기 액츄에이터(1320)는 상기 신호들(1360)에 응하여 각 튜닝 팁(1310)을 이동시킨다. 이 과정은 필터(1350)내의 각 공진기에 대한 목적 공진주파수에 이르게될 때까지 계속한다.

상기 피드백 제어 회로(1330)는, 도 14a에 개략적으로 도시된 바와 같이, 필터 파라메터들을 측정하기 위한 입력 모듈(1332)을 포함한다. 상기 입력 모듈 (1332)은, 요구되는 응용에 따라 완벽한 네트워크 분석기만큼 복잡하거나 고정된 스위프 회로만큼 단순할 수 있다. 예를 들어, 필터 눈금을 미리 이동(pre-shipment filter calibration)시키기 위해, 네트워크 분석기를 갖는 제어 회로가 사용되어질 수 있다; 현장 응용을 위해서는, 단순 입력 모듈을 사용해도 좋다.

상기 피드백 제어 회로는 목적으로 하는 제어 기능을 수행하도록 프로그램된프로세서 또는 컴퓨터일 수 있는 컨트롤러(1334)를 역시 포함한다. 상기 컨트롤러(1334)는, 필요하다면, 필터 파라메터들을 측정하도록 상기 입력 모듈 (1332)에 지시하고, 상기 측정과 참고 신호(1370)에 응하여 제어 신호(1360)를 출력한다.

상기 튜닝 팁(1310)의 이동은 도 14(b)에 개략적으로 예시된 바와 같이, 피드백 제어 시스템에 의해 역시 성취될 수 있다. 상기 제어 시스템(1400)은 아래 실시예에서 더욱 자세하게 설명될 튜닝 팁 위치 센서(1420)로부터 입력받는 프로세서 또는 컴퓨터(1410)와 같은 컨트롤러를 포함한다. 상기 컨트롤러 위치-세팅 명령 (1430)에 기초하여 액츄에이터(1320)를 구동한다. 상기 액츄에이터(1320)는 튜닝 팁(1310)을 이동시켜 공진기 주파수들을 조정(1440)한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 자동 튜닝이 성취될 수 있다. 네트워크 분석기는 4-폴 노치 필터의 주파수 응답을 측정하기 위해 사용되어진다. 상기 네트워크 분석기의 출력은 액츄에이터를 운전하기 위한 신호들을 계산하기 위해 컴퓨터에 의해 사용되어진다.

자동 튜닝을 위한 알고리즘은 다음의 조건들에 따라 선택되었다. 자동 접근 방법은 튜닝 공정의 인간적인 경험을 일정한 형태로 정형화해야 한다. 수동 튜닝 동안, 작업자는 네트워크 분석기 상에 튜닝되지 않은 필터 출력을 갖고서 시작한다. 상기 수동 튜닝 방법은 리플렉션, 즉, R(f)를 특정 범위의 주파수, 이 특별한 경우 835-845㎒에서 가능한 가장 작게하고, 노치의 범위 845.25-846.25㎒에서 전송된 신호 또는 T(f)의 값을 최소화하는 것이다. 이에 따라, 튜닝 파라메터들의 기능처럼, 임의의 함수를 최소화하는 형식적인 수학적인 접근을 이용하는 다음의 자동 튜닝 알고리즘이 개발되었다. 도 16a 및 도 16b에 도시된 예에서, 상기 튜닝은 바렉터(varactors)로 성취되었으나, 알고리즘은 본 발명의 기계적인 튜닝에 동등하게 적용할 수 있다. 상기 알고리즘은 다음의 단계들을 구성한다.

1. 컴퓨터는 네트워크 분석기로부터 풀 필터 밴드(,)에서 반사되고 전송된 신호의 값과 모든 튜닝 전극들의 정확한 시작 위치를 얻는다.

2.이 튜닝 전극들의 위치를 나타내는 함수은 다음의 규칙에 의해 구성되어진다.

상기 식에서, 네트워크 분석기의 대수 출력,를 선형값들로 변환하고, 그리고 매우 낮은 값들의 신호를 컷-오프시키기 위해 디지인된, 전극들의 위치에서 함수의 민감도에 의해 증가하는 F()가 컷-오프 함수일 경우이다. 첫 번째 단계 함수는 선형 스케일로 입력 데이터를 변화한다.

임계값(Threshold)은 컷-오프 레벨이다. 이어서는 아래 식에 의해 컴퓨터로 계산되어진다.

3. 함수는 임의의 파라메타에 평가되어질 수 있기 때문에 수학적 알고리즘에 의해 최소화가 가능하다. 다수의 수 최소화 알고리즘(numerical minimization algorithms)들이 이 목적을 위해 사용되어질 수 있다. 이 같은 알고리즘은 이미 잘 알려져 있으며, 예를 들어, William H. Press, et al., “Numerical Recipes in C”, Cambridge University Press (1996)에서 발견되어질 수 있다. 2개 알고리즘들을 테스트하였다. : (1) the Directions Set Method, Id. at 412-416, 그리고 (2) the Downhill Simplex Method, Id. at 408-412. 비록 고려된 함수들의 클래스에 대해 두 번째 방법이 더 빠른 수렴을 결과시킨다고 생각되었지만, 양 방법들은 유사한 최종 결과를 생산했다.

그러므로, 전극들의 실제 위치들이 약간의 간격[a,b]을 갖는 반면에, 상기 알고리즘은 독립적인 수들에 대하여 무한한 간격을 가정하기 때문에, 알고리즘에 치환되는 변수들은 다음의 식에 의해 계산된다.

상기 식은 전극의 위치를 간격[a, b]에서 간격[-∞, +∞]까지 매핑한다. 이 알고리즘은값을 변화시키고, 그리고 아래 식에 의해 전극들의 실제 위치들을 계산한다.

상기 식은 식(4)의 역이다.

4. 만약 목적으로 하는 최소화의 정밀도가 수득되지 않으면 알고리즘은 단계1로 복귀한다.

각 단계에서 알고리즘은 최소화된 함수의 가능한 값들의 세트를 생성하고, 수렴 표준은 (6)이다.

상기 기호들은 설명하지 않아도 자명한 것들이다. 튜닝의 전체 사이클은 233㎒ PC로 대략 3분정도 소요된다. 상기 코드는 마이크로소프트 비쥬얼 베이직 6.0으로 작성되었다.

본 발명에 따른 튜닝 어셈블리의 다른 예와 방법은 도 15(a) 및 도 15(b)에 개략적으로 예시되어 있다. 상기 튜닝 어셈블리(1500)는 초소형 스테핑 선형 액츄에이터(Lin Engineering Part#LS10N20S-001)와 같은 모터 드라이브(1522)에 의해 이동가능하게 부착된 이동팔(1524)에 각각 부착된 하나 또는 그 이상의 초전도성 튜닝 팁(1510)을 포함한다. 상기 모터 드라이브들(1522)은 열 절연 프레임(1580) 상에 마운트되고, 열 절연 프레임은 베이스(1560) 상에 마운트되어진다. 고온 초전도체 필터(1550)는 역시 베이스(1560) 상에 마운트된 황동 하우징(1552) 내부에 쉴드된다. 상기 튜닝 팁들(1510)은 필터의 각각의 공진기들(미도시) 상에 위치되어진다. 튜닝 팁들과 이들 각각의 공진기들 사이의 거리들은 상기 모터 드라이버들 (1522)에 의해 조절되어진다. 도 2 및 도 3에 도시된 상기 튜닝 어셈블리에 사용되어진 것들과 유사한 다른 구성요소들은 다양한 디자인 고려사항들을 반영하기 위해 사용되어질 수 있다. 예를 들어, 열 절연체는 극저온 온도에서 필터(1550)를 유지면서 비극저온 온도에서 모터 드라이브들(1522)을 작동시킬 수 있도록 하기 위해이동팔(1524)을 따라 포함되어질 수 있다.

부가적으로, 튜닝 어셈블리(1500)는 튜닝 팁들(1510)의 위치 또는 이동을 측정하는 센서 어셈블리(1590)를 포함한다. 상기 튜닝 팁의 위치 또는 이동을 측정하는 것은 튜닝 팁들(1510)의 폐쇄-루프 피드백 제어를 용이하게 한다. 이같은 제어는 모터 드라이브들의 기계적 특성이 여러 가지 이유들에 의하여 시간에 따라 변화될 수 있기 때문에 정해지거나 보정된 모터 드라이버들의 스텝 거리들에 의존하는 것보다 일반적으로 더욱 정확하다.

예시적인 실시예에서 상기 센서 어셈블리는 하나 또는 그 이상의 광(적외선파장 포함) 센서(1592)를 포함하지만, 자기 센터 또는 캐패시터 센서들과 같은 다른 적당한 센서들을 부가적으로 또는 대체하여 포함할 수 있다. 광학적 위치 센서들은 이미 잘 알려져 있다. 구체적인 실시예로서, 각 광학 센서는 LED (Honeywell/Microswitch Part#SDP8706-003)와 같은 광방사체와 포토 다이오드 또는 포토 트랜지스터(Honeywell/Microswitch Part#SDP8406-003)와 같은 광수신기를 포함한다. 팁 위치 변화들은 지시 판독(방사체는 리시버를 향햐거나 멀어지도록 이동한다), 빔 통과 차단(셔터는 방사체/수신기 쌍에 대하여 이동한다), 또는 반사(반사체는 방사체/수신기 쌍에 대하여 움직인다)를 포함한 다양한 방법에 의해 측정될 수 있는데 반드시 이들로 국한되는 것은 아니다. 상기 실시예에서 센서 어셈블리는 1596에 부착되거나, 또는 이동팔(1524)과 함께 일체로 되는 반사체, 또는 센서 플래그를 갖는 반사 타입이다. 도 15(c) 참조. 그러므로 튜닝 팁(1510)의 위치는 방사체로부터 수신기로의 광 빔의 반사에 기초하여 측정되어질 수 있다. 상기 튜닝팁의 검출 위치 또는 이동은 디스플레이되거나, 팁이 원하는 위치에 올 때까지 튜닝 팁을 전진 또는 후진시키는 모터 드라이브 제어기의 입력으로서 사용될 수 있다.

필터들의 정확한 넓은 범위 튜닝은 본 발명에 따른 다른 방법들로 역시 성취되어질 수 있다. 예를 들어, 도 18에 예시된 바와 같이, 필터(1800)는 위에서 설명한 것처럼 내부보다는 상기 하프 루프 인덕터(1820) 외부에서 인터디지털 캐패시터 (1830)를 갖는 공진기(1810)를 포함할 수 있다. 상기 필터는 이웃하는 공진기들 사이에 커플링 요소들(1840)을 역시 포함한다. 필터(1850)는, 도 18(b)에 예시된 바와 같이, 도 18(a)에 도시된 도 18(a)의 그것들처럼 유사한 내부-공진기 커플링 요소들(1890)에 관련되는 플립된 하프 루프 인덕터(1870)와 인터디지털 캐패시터 (1880)의 위치들에 공진기들(1860)도 가질 수 있다. 튜닝 어셈블리는 넓은 범위 튜닝을 성취하기 위해 상기 하프-루프 인덕터(1820, 1870) 또는 인터디지털 캐패시터(1830, 1880) 상에 튜닝 팁을 위치시키기 위해 형성되어질 수 있다. 본 발명자는 도 19에 도시된 바와 같이, 하프-루프 인덕터 상의 튜닝 팁 위치 조정에 의해 성취가능한 튜닝 범위는 인터디지털 캐패시터 상의 튜닝 팁의 위치 조정에 의한 것보다 크다는 것을 발견했다.

공진기를 그의 2개 이상의 다른 부분들로 튜닝하는 능력은 필터를 정밀성을 갖고 주파수들의 넓은 범위에 걸쳐 튜닝하기 위한 다른 방법을 제공한다. 다시 도 18(a)에 예시된 바와 같이 필터(1800)를 사용할 경우에, 첫 번째 튜닝 팁은 거친 튜닝(coarse tuning)을 위해 하프-루프 인덕터(1820) 상에 위치되어질 수 있으며,두 번째 튜닝 팁은 미세 튜닝(fine tuning)을 위해 인터디지털 캐패시터(1830) 상에 위치되어 질 수 있다. 상기 두 번째 튜닝 팁은 초전도체 또는 유전체 물질일 수 있다. 상기 유전체 팁은 초전도체 팁보다 훨씬 적은 튜닝 범위를 제시한다. 그러므로 유전체 팁은 미세 튜닝을 위해 사용되어질 수 있다. 왜냐하면, 튜닝 범위는 상기 인덕터로부터 보다 인터디지털 캐패시터로부터 더 작기 때문에, 두 번째 튜닝 팁은 상기 첫 번째 튜닝 팁이 두 번째 튜닝 팁의 범위로 중심주파수를 가져오게 하는데 사용되어진 후에 목적으로 하는 주파수를 정밀하게 얻기 위해 사용되어질 수 있다.

상기 중심주파수의 거친 튜닝은 필터의 밴드폭의 튜닝과 역시 결합되어질 수 있다. 이 경우에, 초전도체나 유전체 물질로 이루어진 튜닝 팁은, 2개 공진기들 (1840) 사이에 놓이는 캐패시터들 상에 위치되어진다. 상기 팁이 상기 캐패시터를 향하거나 멀어지게 이동됨으로써, 공진기들 사이에 커플링 강도가 변하여 밴드폭의 변화를 초래한다. 초전도성 팁의 경우에, 캐패시터를 향해 상기 팁을 이동시키면 정전 용량이 감소하고 밴드폭이 좁아진다. 유전성 팁의 경우에, 캐패시터를 향해 상기 팁을 이동시키면 정전 용량이 증가하고 밴드폭이 넓어진다.

거친/미세 튜닝을 위한 다른 접근 방법은 각 튜닝 팁마다 2개 액츄에이터를 결합시키는 것이다. 스터퍼 모터(stepper motor)와 같은 긴 범위를 갖는 거친 액츄에이터는 피에조 액츄에이터와 같은 짧은 범위를 갖는 더 정확한 장치를 운반 휴대하고, 이어서 이러한 장치는 튜닝 팁을 운반한다.

거친/미세 튜닝을 위한 다른 접근 방법은 정밀한 튜닝을 성취하기 위해 바랙터를 결합시킨다. 미국 특허 출원 제09/633,592호는 초전도성 필터들을 튜닝하기 위한 바랙터의 사용을 기술하고 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 상기 장치와 방법은 필터 성능의 심각한 희생없이 필터들의 넓은 범위의 튜닝을 정확하게 제공한다. 일반적으로, 본 발명을 사용할 경우에, 사용자는 목적으로 하는 주파수 대역 또는 주파수 대역 변화에 의한 이벤트 순서를 지정할 수 있다(도 20의 2010). 본 발명에 따른 장치는 적절한 제어신호를 제공하여(2020) 액츄에이터에 의해 튜닝 팁을 위치시킨다(2030). 튜닝 팁의 위치는 공진기들의 공진주파수들 또는 필터 내의 다수의 공진기들 사이의 커플링을 설정하며(2040), 필터를 목적으로 하는 대역으로 설정한다(2050).

이같은 능력들은 종래의 필터들을 능가하는 수많은 이점을 제공한다. 예를 들어, 넓은 범위의 주파수들에 걸쳐 튜닝가능한 필터들은 응용 분야들의 탄력성을 제공한다. 최종 사용자는 사용자의 요구사항이 변하거나 필터의 중심주파수가 시간의 경과에 의해 드리프트되는 경우에 필터의 중심주파수를 변화시킬 수 있다. 액츄에이터를 운전하기 위한 컨트롤러는 필터의 중심주파수를 정기적으로 체크하고 필요하다면 필터를 자동적으로 다시 보정하도록 프로그램되어질 수 있다. 그러므로 주문자가 필요로 하는 주파수들을 갖는 다수의 필터를 주문하거나, 필터를 주파수 보정을 위해 라인에서 분리해서 다시 공장으로 되돌려 보내는 일이 감소되거나 전혀 없어지게 된다. 필터 제조자들의 경우, 범용성 필터들은 제조되어지고 준비되어질 수 있으며, 필터들의 중심주파수들은 빠른 배송을 위해 주문자에 의해 세팅될 수 있다. 상기 필터는 상업적 및 군사적 사용을 위한 주파수 도약 응용분야에 있어서 하나의 세트의 소정의 주파수들 사이에서 점핑하거나, 일정한 범위의 주파수들을 스캔하도록 프로그램되어질 수 있다.

본원발명은 본원의 교시 내용을 참고하는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자들에게 자명한, 균등한 방법으로 변형되거나 달리 실시될 수 있기 때문에 이상에서 개시된 구체적인 구현예는 단지 설명을 위한 것이다. 아래 청구범위에 의해 정해지는 것 이외로, 여기에 나타낸 구성 또는 디자인으로 제한하고자 하는 것이 아니다. 그러므로 위에서 개시된 구체적인 실시예들은 변화되거나 변형되어질 수 있으며, 모든 이러한 변화들은 본 발명의 범위 및 사상 범위내에 포괄되는 것으로 간주되어야 함이 분명하다. 따라서, 본원에서 보호를 받고자 하는 사항들은 이하의 청구범위에 기술한다.

Claims (21)

1. 공진기의 공진주파수 튜닝을 위한 튜닝 어셈블리로서, 캐패시터 및 인덕터를 포함하고

   (a) 초전도성 튜닝 팁; 및

   (b) 튜닝 팁에 동작가능하게 연결되고 공진기의 공진주파수를 공진주파수의 적어도 약 1％ 정도 변화시키는데 충분한 공진기로부터의 거리 범위에 튜닝 팁들을 위치시키도록 구성 및 배열된 액츄에이터

   를 포함하는 튜닝 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 액츄에이터가 튜닝 팁과 공진기 사이의 거리를 공진주파수의 약 0.01％ 이하에 해당되는 증가폭으로 변화시키도록 구성 및 배열된 튜닝 어셈블리.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 액츄에이터는 드라이버와 상기 드라이버와 튜닝 팁 사이에 연결된 이동팔을 포함하는 튜닝 어셈블리.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 드라이버가 전기 모터를 포함하는 튜닝 어셈블리.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 튜닝 팁은 적어도 인덕터의 풋프린트만큼 큰 크기를갖는 초전도체인 튜닝 어셈블리.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 드라이버는 튜닝 팁보다 더 높은 온도에서 동작시키도록 구성 및 배열되며, 상기 이동팔은 튜닝 팁과 드라이버 사이에 위치한 열 절연체를 포함하는 튜닝 어셈블리.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 튜닝 팁 어셈블 리가 상기 튜닝 팁의 위치를 측정하도록 형성된 위치 센싱 소자를 더 포함하는 튜닝 어셈블리.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 위치 센싱 소자는 반사 장치인 튜닝 어셈블리.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 위치 센싱 소자는 직접 판독 장치(direct reading device)인 튜닝 어셈블리.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 위치 센싱 소자는 빔 통과 차단 장치(beam path interruption device)인 튜닝 어셈블리.
11. 제 7 항에 있어서, 상기 위치 센싱 소자와 액츄에이터는 튜닝 팁과 공진기 사이의 거리를 제어하고자 하는 폐쇄 루프 피드백 시스템에서 이용되는 튜닝 어셈블리.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 튜닝 어셈블리는 공진기의 주파수 출력을 측정하기 위한 주파수 센싱 소자를 더 포함하는 튜닝 어셈블리.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 주파수 센싱 소자와 액츄에이터는 튜닝 팁과 공진기 사이의 거리를 제어하고자 하는 폐쇄 루프 피드백 시스템에서 이용되는 튜닝 어셈블리.
14. 공진기의 공진주파수 튜닝을 위한 튜닝 어셈블리로서, 캐패시터 및 인덕터를 포함하고

    (a) 적어도 하나의 튜닝 팁이 초전도체를 포함하는 복수의 튜닝 팁들; 및

    (b) 각각의 액츄에이터가 대응하는 튜닝 팁에 동작가능하게 연결되고, 상기 대응하는 튜닝 팁을 공진기로부터 일정 범위의 거리상에 위치시키도록 형성되는 복수의 액츄에이터를 포함하는 튜닝 어셈블리.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 튜닝 어셈블리는 초전도체를 포함하는 튜닝 팁에 해당되는 바렉터를 추가로 포함하고, 상기 바렉터는 일정 범위의 주파수에 걸쳐 공진기의 공진주파수를 변화시키도록 구성되어 있고, 여기서 바렉터에 의해 변화되는 주파수 범위는 튜닝 팁에 의해 초래되는 주파수 변동 범위보다 적은 튜닝 어셈블리.
16. 제 14 항에 있어서, 상기 복수의 액츄에이터들중 첫 번째는 인덕터로부터의 일정 범위의 거리에 그 대응하는 튜닝 팁을 위치시키도록 구성되고, 상기 복수의 액츄에이터들중 두 번째는 그의 대응하는 튜닝 팁을 캐패시터로부터의 일정 범위의 거리에 위치시키도록 구성되며, 상기 첫 번째 액츄에이터 및 두 번째 액츄에이터에 대응하는 적어도 하나의 튜닝 팁은 초전도체를 포함하는 튜닝 어셈블리.
17. 제 14 항에 있어서, 상기 복수의 튜닝 팁들 중에서 적어도 하나는 유전물질로 제조된 튜닝 어셈블리.
18. 필터를 튜닝하기 위한 튜닝 어셈블리에 있어서,

    (a) 초전도체를 포함하는 튜닝 팁; 및

    (b) 튜닝 팁에 동작가능하게 연결되고, 필터의 적어도 일부로부터의 일정 범위의 거리에 튜닝 팁을 위치시키도록 구성되어 있고, 상기 거리 범위는 필터의 대역폭 범위에 상응하는 액츄에이터

    를 포함하는 튜닝 어셈블리.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 대역폭의 범위는 적어도 대역폭의 약 10％ 인 튜닝 어셈블리.
20. (a) 적어도 하나의 공진기를 갖는 평면형 필터:

    (b) (ⅰ) 튜닝 팁; 및

    (ⅱ) 튜닝 팁에 동작가능하게 연결되고, 튜닝 팁을 공진기로부터 일정 거리 범위에 위치시키도록 구성 및 배열되어 있고, 상기 범위가 공진기의 공진주파수를 적어도 약 1％ 변화시키는데 충분한 거리인 액츄에이터를 포함하는 튜닝 어셈블리를 포함하며:

    상기 튜닝 팁은 공진기의 Q-인자를 적어도 10,000 으로 유지하도록 구성 및 배열된 튜닝 가능한 필터.
21. 적어도 하나의 공진기를 갖는 필터의 튜닝 방법에 있어서,

    (a) 공진기의 공진주파수를 공진주파수의 적어도 1％ 정도 변화시키는데 충분한 공진기로부터의 거리 범위에 튜닝 팁을 위치시키는 단계; 및

    (b) 필터의 Q-인자를 적어도 10,000 으로 유지시키는 단계

    를 포함하는 필터 튜닝 방법.