KR20050013546A - 필터 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고온 초전도(HTS) 물질의 코팅(38, 39, 50, 53)이 부착된 평면형(48) 또는 캐버티(30) 구조를 갖는 필터(28)에 있어서, 상기 필터(28) 또는 상기 HTS 물질의 코팅은 다공 구조(49A)를 갖거나 또는 상기 필터 냉각 회로에 연결될 때 냉각제의 이동을 위한 복수의 냉각 통로(29, 40, 42, 55)와 결합하는 것을 특징으로 하는 필터(28)에 관한 것이다. 또한 본 발명은 속이 빈 하우징(20) 내에 위치하는 열 교환 어셈블리(19)에 연결되는 압축기(18)를 갖는 냉각 회로를 포함하는데, 상기 열 교환 어셈블리(19)는 유입 라인(22), 상기 유입(22) 라인과 통하는 제 1 열 교환부(21), 상기 필터(28)와 통하는 조절 밸브(23), 상기 필터(28)와 통하는 제 2 열 교환부(25) 및 상기 압축기(18)에 연결되는 회송 라인(26)을 포함한다.

Description

필터 어셈블리{Filter assembly}

저온의 필터 어셈블리는 미국 특허 6,212,404에 설명되어 있다. 본 문헌은 밴드패스 도파관 캐버티 필터(bandpass waveguide cavity filter)와 저잡음 증폭기를 포함하는 모듈에 결합된 하나 이상의 안테나를 갖는 탑을 포함하는 무선 통신 시스템에 대해 폭넓게 언급하고 있으며, 이때 모듈은 하나 이상의 동축 케이블을 통해 수신기 회로에 연결된다. 캐버티 필터는 열 교환부와 냉각 생성부를 포함하는 저온 냉각 장치에 결합된다. 또한 미국 특허 6,212,404는 하나 이상의 안테나를 갖고 TX 필터 뿐만 아니라 RX 필터와 저잡음 증폭기에 연결된 탑을 포함하는 종래의 지방 안테나 구성의 개량점을 설명하고 있는데, 여기에서 저온 냉각 장치는 저잡음 증폭기 또는/및 RX 필터를 갖추고있다. 저온 냉각 장치의 사용은 실제로 무선 통신 시스템의 감도를 증가시키고 잡음 요소를 줄이게 된다. 미국 특허 6,212,404에서 설명된 저온 냉각 시스템은 압축기와 열 교환부 사이에 기체상태의냉매를 지속적으로 순환시키기 위해 열 교환부에 결합된 압축기를 포함한다. 따라서, 냉각되고 압축된 유체는 고압라인을 통해 열 교환부로 투입되고, 저압라인을 통해 열 교환부로부터 압축기로 되돌아온다. 열 교환부는 자신의 냉각 핑거(cooling finger)와 직접 접촉하는 도파관 캐버티 필터를 포함하는 속이 빈 챔버 내에 위치한다. 따라서, 이러한 배치에서는 도파관 캐버티 필터가 저온 냉각 장치의 냉각부(cold head)에 직접 접촉하게 되고, 이것은 그 구조가 실제로 작동 효율의 손실과 관련되어 과도하게 복잡한 냉각 회로를 제공하는 단점을 갖는다.

그러나 미국 특허 6,212,404는 단지 미국 특허 5,936,490에서 설명된 것처럼 도파관 캐버티 필터를 설명하고 있으며, 고온 초전도(High Temperature Super conducting; HTS) 물질로 형성된 필터의 사용에 대해서는 청구하지 않고 있다. 이러한 HTS 물질은 상당히 큰 부하가 걸리지 않는 Q 팩터(unloaded Q factor)를 갖는 공진기를 구성하는 이점을 제공한다.

본 발명의 목적은 전술한 종래 기술의 단점을 감소시키는 마이크로웨이브 필터 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명은 저온의 어플리케이션에서 사용할 수 있는 필터 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 필터 어셈블리는 77°K 또는 그 이상의 온도에서 작동할 수 있다. 필터 어셈블리는 RF(Radio Frequency) 또는 마이크로웨이브(microwave) 필터 어셈블리로써 무선 통신에서 사용될 수도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 필터를 이용할 수 있는 무선 통신 시스템을 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 필터에 사용될 수 있는 특정 주파수 영역을 도시한 도면이다.

도 3은 마이크로웨이브 필터를 사용한 종래의 냉각 회로를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 냉각 회로를 도시한 도면이다.

도 5a는 본 발명에 따른 캐버티 타입 필터에 대한 투시도를 나타낸다.

도 5b는 도 5a의 A-A 라인에 대한 단면이다.

도 6a은 HTS 물질의 코팅을 갖는 도 5a의 캐버티 타입 필터에 대한 투시도를 나타낸다.

도 6b는 도 6a의 A-A 라인의 단면이다.

도 7은 HTS 물질의 층 사이에 모세 통로의 사문형의 배열을 형성하는 방법을 나타낸다.

도 8은 메너폴드에 연결된 모세 튜브의 배열을 나타낸다.

도 9는 본 발명에 따른 평면형 필터를 나타낸다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 평면형 필터를 나타낸다.

도 11은 도 10에 도시된 평면형 필터의 중공 몸체의 단면을 나타낸다.

도 12 및 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 도 4에 도시된 압축기를 위한 냉각 튜브의 설치 형태를 나타낸다.

도 14 및 도 15은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 도 4에 도시된 열 교환부를 위한 냉각 튜브의 설치 형태를 나타낸다.

마이크로웨이브 필터 어셈블리는 고온 초전도(HTS) 물질의 코팅이 부착된 평면형 또는 캐버티 구조를 갖는 필터(filter element)를 포함하는데, 상기 필터 또는 상기 HTS 물질의 층은 다공 구조를 갖거나 또는 상기 필터가 냉각 회로에 연결될 때 냉각제의 이동을 위한 복수의 냉각 통로와 결합하는 것을 특징으로 한다.

필터는 평면형 구조를 갖을 수 있고, 그 결과 바람직하게는 유전 재질로 된평판 또는 층을 하나 또는 그 이상 포함한다. 이러한 평판 또는 층은 0.3mm~0.2mm의 두께를 가질 수 있다. HTS 물질의 코팅은 어떤 적절한 방식으로 수행될 수 있는데, 바람직하게는 유전 평판(들) 또는 층(들)의 한쪽 표면에 부착될 수 있고 필요에 따라서는 유전 평판(들)의 반대쪽 표면에 부착될 수 있는 립(rib) 또는 스트립(strip)의 형태를 띠는 전송 라인일 수 있다.

전도체(conductor) 또는 능동 요소(active element)로써 기능하는 HTS 물질은 유전 재질(들)에 부착되어, 출판물("Stripline-like Transmission Lines or Microwave Integrated Circuits", Bhat and Koul, Wiley Eastern Limited, 1989)에서 설명된 것 처럼 스트립라인(stripline), 마이크로스트립 라인(microstrip line) 또는 슬롯라인(slotline)의 상태로 전송 라인을 형성할 수 있으며, 이 출판물은 참조문헌으로써 본 발명에 포함될 수 있다. 게다가 서스펜디드(suspended) 스트립라인, 서스펜디드 마이크로스트립, 인버티드 마이크로스트립 코플라나 도파관(inverted microstrip coplanar waveguide) 및 코플라나 스트립으로 불리는 다양한 종류의 스트립라인, 마이크로스트립 라인 및 슬롯라인 또한 위의 출판물에 제시되어 있다. 이 출판물에서 설명된 바와 같이, 하나 또는 그 이상의 바닥 면으로써 유전 재질에 부착된 HTS 물질의 연속된 층들이 있을 수 있다.

HTS 물질은 유전 재질에 부착되어 원형, 직사각형, 다각형 등 전송 라인에 의해 상호 연결된 어떤 적합한 모양의 공진 구조를 형성할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 필터는 캐버티 구조를 가질 수 있으며, 미국 특허 6,212,404에서 설명된 바와 같이 도파관 캐버티 필터를 포함할 수 있다. 도파관캐버티 필터의 적절한 유형은 미국 특허 5,936,490에 설명되어 있다. 기본적으로 캐버티 필터는 중공관(hollow tube) 또는 도파관과 같이 큰 중공의 내부구조를 갖는 몸체를 포함하는데, 큰 중공의 내부 구조는 약 0.01에서 0.5mm의 최소 두께의 벽을 갖추고 있다. 캐버티 타입 필터가 갖는 유전 매질 또는 절연체는 공기이다. 중공 몸체는 공진 구조를 형성하는 틈새 또는 통로를 갖는 하나 이상의 파티션(partition)을 가지고 있다. 선택적으로, 공진 구조는 유전 공진기의 형태를 띠며, 어떤 적절한 횡단면의 모양일 수 있는 튜브 사이에 동축으로 형성될 수 있다. 선택적으로, 캐버티 타입 필터는 머시닝(maching) 또는 드릴링(drilling)을 통해 형성된 된 통로 또는 틈새를 갖는 큰 고체 블록의 형상일 수 있다. 본 발명에 따르면 HTS 물질로 형성되는 전도층은 캐버티 필터의 중공 내부에 부착된다.

전술한 바와 같이 HTS 물질을 생성하기 위한 재질은 MgO, Al₂O₃, LaAlO₃, LaSrAlO₄, Si, (LaSr)(AlTa)O₃, Y-stabilised zirconia, YBa₂NbO₆, NdBa₂NbO₆, BaZrO₃, GdBa₂HfO_5.5, (Pr, Sm, Gd)Ba₂SbO₆, YBa₂SnO_5.5, PrBa₂NbO₆, SmBa₂NbO₆및 EuBa₂NbO₆와 같이 HTS 물질의 어플리케이션(application)를 위한 어떤 적절한 물질을 포함할 수 있다. 그러나 바람직하게는 전술한 재질들 중에서 최적의 어플리케이션을 위한 재질은 yttrium stabilised zirconia(YSZ) 이다. MgO, LaAlO₃, Al₂O₃, LaSrAlO₄, Si 및 (LaSr)(AlTa)O₃는 전술한 재질들 중에서 나머지 재질들이 두꺼운 막을 생성하는데 적합한 것에 반하여 얇은 막을 생성하는데 위해 보다 적합하다.두꺼운 막이 10 내지 100 마이크론(㎛)의 두께를 갖는 반면 얇은 막은 일반적으로 0.5 내지 2 마이크론의 두께를 갖는다.

HTS 물질은 YBa₂Cu₃OX(YBCO)Tl₂Ba₂Ca₂Cu₃OX(TBCCO 2223), Tl₂Ba₂Ca₁Cu₂OX(TBCCO 2212), 및 Biz(Pb)Sr₂Ca₂Cu₃OX(BSCCO 2223) 중에서 선택될 수 있다. 이러한 물질들 중에서 YBCO는 어플리케이션으로 가장 널리 사용된다. 이러한 물질들은 두꺼운 막에 적합하지만, 낮은 가격, 곡면에 대한 부착 기능 및 매우 크고 평평한 다결정질의 재질로 생성될 수 있는 기능 때문에 때로는 얇은 막에 사용되기도 한다.

전술한 바와 같이 HTS 막을 위해 적절한 재질을 코팅하는 방법은 1999년에 프랑스 Millau에서 NATO Advanced Study Institute on Microwave Superconductivity의 Weinstock와 Nisenoff에 의해 편집된 "Microwave Superconductivity"에서 설명된 것 처럼 증발, 레이져 절제, 금속-유기 화학 증기 증착(metal-organic chemical vapour deposition; MOCVD), 스퍼터링(sputtering) 및 액상 애피택시(liquid phase epitaxy) 과정을 포함한다. 이 출판물은 2001년 네덜란드의 Kluwer Academic Publishers Dordrecht에 의해 출판되었다. 이 출판물은 참조문헌으로써 본 발명에 합치된다. 기본적으로 증발은 산소가 존재하는 가운데 가열된 재질 상에 HTS 물질을 증발시키는 과정을 포함한다. 일반적으로, 상기 재질은 산소 압력이 높은 영역이나 HTS 물질이 증발되는 영역으로 선택적으로 통과시키는 회전 홀더에 장착된다. 두 영역 사이에는 높은 압력차가 유지된다.

펄스 레이저 절제(pulsed laser ablation)는 플럼(plume)에 대하여 회전하는뜨거운 재질에 접촉하는 가시적인 플럼을 형성하는 산소 가스를 포함하는 챔버를 통해 펄스되는(pulsed) UV 레이져를 사용하는 과정을 포함한다.

MOVCD에서 금속 양이온은 산화된 뜨거운 재질에서 HTS 물질을 침전시키도록 분해하는 휘발성의 유기 화합물로써 전송된다.

스퍼테링은 DC나 RF 방전 중 하나에 의해 생성되는 플라즈마를 사용하는 과정을 포함하는데, 상기 플라즈마에서 이온들이 화학량적인(stoichiometric) 세라믹 타겟과 충돌하고 원자들이 스퍼트되어(sputted) 뜨거운 재질에 침전된다. 상기 방전은 일반적으로 자기장에 의해 인증되고 안정화된다.

액상 에피텍시(LPE)는 싱글 크리스탈을 성장시키는데 사용되는 것처럼 재질을 화학량적 용해물에 담그고 작은 온도 변화에 의해 성장이 일어나는 과정을 포함한다. 막은 어닐링(annealing)에 의해 산소처리 되어 저산소 함유량으로 성장한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 20 마이크론 내지 50mm의 직경을 갖는 모세 통로는 HTS가 부착된 재질에 형성될 수 있다. 선택적으로, 이하의 설명에서는 나노튜브 모세관이 사용될 수 있다. 상기 재질이 평면형 필터의 유전 평판 형태일 경우, 나노튜브 모세관이 사용될 수 있다. 선택적으로 상기 재질이 캐버티를 형성하는 튜브 또는 블록일 경우, 전술한 바와 같이 필터 모세관(filter capillary이 사용될 수 있다. 각 경우에서, 냉각제의 연속된 흐름이 필터의 기능 구성품 또는 능동 층들을 형성하는 HTS 층 또는 립과 접촉하는 모세 통로를 통해 이동된다. 선택적으로, 상기 재질은 투과성 물질일 수 있으며, 상기 냉각제는 상기 투과성 물질의 틈을 통해 이동한다.

선택적으로, 구리 또는 다른 적절한 전도 물질(conducting material)로 형성되는 20 마이크론 내지 5mm의 직경을 갖는 사문형(serpentine)의 튜브는, 전술한 코팅 기법중 하나에 의해 HTS 물질의 어플리케이션 전에 적절한 접착제를 사용하여 인접한 재질 층에 부착될 수 있다.

도 1은 안테나(12), 필터들(13, 13A), 전자 회로소자(14)에 결합된 수신 라인(Rx) 및 송신 라인(Tx)을 포함하는 무선 통신 시스템(10)의 일 예를 나타낸다. 본 발명에 따라 구성되는 필터들(13, 13A)은 무선 통신 시스템(10)에 폭넓게 사용되어 원하는 신호 주파수와 원하지 않는 신호 주파수를 식별한다. 필터들은 이중 포트 네트워크(tow-port network)로써, 필터의 통과대역(passband)에서는 전송하도록 하고 필터의 정지대역(stopband)에서는 감쇠하도록 하여 RF(Radio Frequency) 또는 마이크로웨이브 시스템에서 주파수 응답(frequency respond)을 조절하는데 사용된다. 일반 필터 응답은 로우패스(low-pass), 하이패스(high-pass), 밴드패스(bandpass) 및 밴드스탑(bandstop) 또는 밴드리젝트(bandreject)를 포함한다.

본 발명에 따라 구성되는 필터의 목적은 도 2에 도시된 GSM(Group Special Mbile) 대역(16)과 CDMA(Code Division Multiple Access) 대역(17) 사이의 현재 사용되지 않는 보호 대역 또는 간섭 대역(15)에서 주파수를 효과적으로 사용할 수 있도록 하여 필터의 성능을 향상시키는 것이다. 관련된 주파수들을 예시적으로 도 2에 나타내었다.

도 3은 종래 기술에 따른 냉각 회로를 도시하고 있는데, 압축기(18)는 속이 빈 하우징(또는 Dewar)(20) 내에 위치하는 냉각부(coldhead)(또는 열 교환 어셈블리)(19)에 연결된다. 바람직하게는, 압축기(18)는 선형 모터에 의해 구동되어 압축기로 유입되는 냉각제를 압축하는 종래의 피스톤 쌍을 포함하는 선형 압축기의 형태일 수 있다. 열 교환 어셈블리(19)는 유입(또는 전송) 라인(22)과 통하는 열 교환부(21), 조절 밸브(23), 팽창 챔버(24), 열 교환부(25), 회송 라인(26) 및 콜드핑거(coldfinger)(27)를 포함한다. "콜드핑거"로도 알려진 두 열 교환부(21, 25)는 유체의 팽창을 위한 팽창 공간과 유체의 압축을 위한 압축 공간 또한 가질 수 있다. 콜드핑거(27)는 평면형(plana) 타입 또는 캐버티(cavity) 타입의 마이크로웨이브 필터(28)에 접촉된 것으로 나타나 있으나, 선택적으로 냉각부(19)는 필터(28)와 공간적으로 분리되어 있을 수 있다. 이러한 도식적인 구조의 예가 미국 특허 6,212,404에 나타나있다. 질소, 아르곤, 크립톤 또는 헬륨과 같은 기체 상태의 비활성 가스인 냉각제는 라인(22, 26)을 통해 도 3에 도시된 회로 내에서 이동하여 미국 특허 6,212,404에 설명된 바와 같이 필터(28)의 기능의 효율을 증대시킨다.

도 3에 도시된 것과 같이 냉각제의 흐름이 필터(28)에 인접하기보다는, 냉각제의 흐름이 필터(28)를 통하여 유도되도록 하는 차이점을 갖는 유사한 냉각 회로가 도 4에 도시되어 있다. 도 4에 도시된 필터(28)의 내부에 이러한 흐름의 전체 윤곽이 화살표로 표시되어 있다.

도 5a는 입력부(33) 및 출력부(34)가 있는 중공의 내부(32)가 제공되는 중공 몸체(hollow body)(또는 블록)(31)을 갖는 캐버티 타입 필터(30)를 나타낸다. 또한 도시 된 필터에는 유전 공진기 형태인 원통형 핀들(35)을 포함하는 공진 구조가 제공된다. 또한 패스너(도시하지 않음)를 사용하여 부착 틈(37)들이 맞물리도록 함으로써 몸체(31)에 부착시키기에 적합한 덮개(또는 뚜껑)(36)가 도시 되어 있다. 편의상 도 5a에서 생략된 HTS 물질 층은 도 6a에 도시 되어 있다. 도 5b는 라인 A-A의 횡단면을 나타내며, 횡단면은 도시 된 바와 같이 직사각형 형태이다. 또한 도 5b에는 내부 도관(29)이 도시 되어 있는데, 이는 머쉬닝(machining), 드릴링(drilling) 또는 다른 작업 과정을 통해 중공 몸체(31)에 형성될 수 있는 모세관 통로에 해당된다.

도 6a은 본 발명에 따라서 HTS 물질이 코팅(또는 층)(38)의 형태로 몸체(31)에 부착된 것을 나타낸다. 또한 HTS 물질은 코팅(또는 층)(39)의 형태로 덮개(39)의 밑면에 부착된다. 또한 층들(38, 39)은 B-B의 단면도인 도 6b에 도시된 바와 같이 모세관 통로(40)의 형태로 복수의 중공 도관을 갖는다. 또한 도시된 바와 같이 HTS 물질의 주변층(41)이 제공된다.

도 7은 모세관 튜브(42)를 적용하여 각 층(38, 39)에 모세관 통로(40)를 형성하는 한가지 방법을 도시하고 있는데, 모세관 튜브(42)는 캐버티 필터(30) 또는 도 9 및 도 10에 도시된 평면형 필터(48)의 인접 표면(43)에 부착될 수 있다. 예컨대 모세관 튜브(42)는 에폭시 수지를 통해서 표면(43)에 부착될 수 있다. 또한 모세관 튜브(42)는 질화붕소 또는 탄소로부터 형성될 수 있는 나노튜브의 형태를띨 수 있다. 예컨대 이러한 나노튜브는 Yakobson과 Smalley의 논문("Fullerene Nanotubes: C1,000,000 and Beyond", American Scientist, 85, 324-337 (1997))에서 설명된 것처럼 10~20nm의 두께일 수 있으며 약 1.4nm의 직경을 가질 수 있고, 본 참고문헌은 본 발명에 합치된다. 또한 0.9~2.8nm의 직경을 갖는 탄소 나노튜브가 Schewe, Stein 및 Riordan에 의해 Phsics News에 보고되었다(Phsics News, 531, March 22, 2001). 또한 본 발명에서 사용될 수 있는 나노튜브 구조의 생산 과정이 미국 특허 6,190,634, 미국 특허 6,083,624, 미국 특허 5,997,832, 미국 특허 5,985,446, 미국 특허 5,951,832, 미국 특허 5,919,429, 미국 특허 5,716,708 및 미국 특허 5,627,140에 설명되어 있다.

도 8은 매너폴드(manifold)(44, 45) 및 모세관 튜브(42) 배열의 흡입구(46)와 배출구(47)을 포함하는 포함물을 도시하는데, 이는 표면(43)에 부착될 수 있다. 캐버티 필터(30)의 경우에 모세관 튜브(42)는 중공 내부(32)에 합치하는 모양을 갖도록 형성될 수 있으며, 따라서 연속적인 내부 표면(32A)의 모양에 합치될 수 있다. 따라서 표면(43)은 구체적으로 도면 5의 내부 표면(32A)과 대응한다.

도 9 내지 도 10은 평판(49) 형태의 유전 재질(dielectric substrate)을 갖는 평면형 필터(48)를 나타내는데, 평판(49)은 넓은 표면(52)에 적용된 HTS 물질의 층으로 형성된 전송 라인(51)에 의해 연결된 공명 구조(50)를 갖는다. 또한 필터(48)의 바닥면을 형성하는 HTS 물질의 바닥 층(53)이 도시되어 있다. 본 발명에 따르면, 도 10에 도시된 매너폴드(60, 61)와 통하는 복수의 모세관 통로(54)가 층(53)에 제공된다. 또한 선택적으로 또는 추가적으로, 평판(49)은 나노튜브 통로(55)(투명하게 나타내었다)를 포함할 수 있는데, 이는 매너폴드(도시하지 않음)와 통할 수 있다.

도 10 내지 도 11에 도시한 다른 구체적인 실시예에서, 평판(49A)은 세라믹 물질과 같은 적절한 투과성 물질로 만들어질 수도 있다. 이러한 배열에 대해 도 11에 도시된 최적의 예로써, 기체 상태의 냉각제(61)는 매너폴드(60)의 배출구(57)를 통해 배출되기 전에 매너폴드(61)의 배출구(56)로 입력되어 평판(49A)의 투과성 물질을 통해 확산될 수 있다.

도 12에 도시된 바에서, 압축기(18)는 어떤 적절한 타입일 수 있으나 바람직하게는 원통의 형상을 띠고 도 12에 도시 된 것 처럼 압축기의 측면 벽(18A) 주위로 감겨져 있으며 구리 시트(19A)인 원통형의 덮개를 갖는 선형 모터 압축기이다.

또한 압축기에는 구리로 형성된 냉각 튜브들(18C)이 제공되는데, 각 냉각 튜브는 별개의 더 작은 냉각 튜브(18D, 18E, 18F 및 18G)에 연결되며, 더 작은 냉각 튜브들은 별개의 또는 독립적인 솔레노이드 밸브(S1, S2, S3, S4)에 연결된다. 튜브(18D)는 튜브(18E)와 평행하고 튜브(18F)는 튜브(18G)와 평행하다.

또한 도 14 내지 도 15에는 다른 실시예가 제시되어 있는데, 냉각 튜브는 도 12 내지 도 13에 나타낸 바와 유사한 방법으로 열 교환부(25) 주위로 감겨있으며, 이때 냉각 튜브(18C)는 연속된 측면 벽(25A)을 갖는 원통 형태일 수 있는 열 교환부(25) 주위로 감겨있다. 게다가 튜브(18C)는 측면 벽(25A) 주위로 감겨있는 구리 시트(19A)의 일부분으로 형성될 수 있다. 또한 더 작은 냉각 튜브(18I, 18H)는 별개의 또는 독립적인 솔레노이드 밸브(S5, S6)에 각각 연결된다.

도 12 내지 도 13과 도 14 내지 도15에서 각각 도시 된 각 배열에서 냉각 튜브(18C)의 목적은 열 교환부(또는 냉각부)(25)가 주위의 조건들을 조작하는 여러 영역과 여러 마이크로웨이브 필터 구성 하에서 다룰 수 있는 열의 양을 정밀하게 조절하는 것이다. 냉각 튜브(18C)로 전송되는 냉각 유체는 이산화탄소 또는 앞서 설명된 바와 같은 다른 비활성 기체들이고, 기체의 이동에 대한 발동(actuation)은 도 12 내지 도 14에 도시 된 솔레노이드 밸브(S1 내지 S4) 및 도 14 내지 도 15에 도시된 솔레노이드 밸브(S5, S6)를 통하여 조절된다. 제어 신호는 냉각부(25), 압축기(18)의 외부 표면 및 주위의 공간에서 온도를 측정하는 폐루프(closed loop) 제어 시스템(도시하지 않음)에 의해 솔레노이드 밸드로 보내진다. 제어 시스템은 냉각 튜브(18A)에 전달되어야 할 냉각 기체의 양과 주파수를 결정하여, 냉각부와 마이크로웨이브 필터(28)에서 요구되는 온도를 유지한다. 이러한 점에서, 필터(28) 내의 HTS의 온도를 정밀하게 조절하여 동작의 연결 주파수가 유지 되며, 필터는 이를 위해 디자인되고 제조된다.

본 발명의 다른 관점에서 HTS 물질의 내부 층을 갖는 캐버티 타입 필터뿐 만 아니라 본 발명의 필터를 통합하는 냉각 회로가 제안될 수 있다.

HTS 물질 위로 1~10 마이크론 두께, 보다 바람직하게는 5 마이크론 두께의 얇은 금 층을 부가하면 수분 및 증기를 포함하는 환경에서의 오염에 대해 HTS를 보호할 수 있게 된다. 이는 HTS 성능과 필터 성능을 장시간 지키고 보호하도록 한다.

Claims (27)

1. 고온 초전도(HTS) 물질의 코팅이 부착된 평면형 또는 캐버티 구조를 갖는 필터로서, 상기 필터 또는 상기 HTS 물질의 코팅은 다공 구조를 갖거나, 또는 상기 필터가 냉각 회로에 연결될 때 냉각제의 이동을 위한 복수의 냉각 통로와 결합하는 필터.
2. 제 1항에 있어서, 상기 필터는 0.3 내지 2.0mm의 두께를 갖는 유전 물질로 된 하나 또는 그 이상의 평판 또는 층을 가지는 평면형 구조를 갖는데, 상기 HTS 물질의 코팅은 상기 평판 또는 층의 한쪽 표면에 립 또는 스트립의 형태인 전송 라인의 형태로 적용되는 필터.
3. 제 2항에 있어서, 상기 스트립 또는 립은 유전 재질에 부착되어 스트립라인, 마이크로스트립 라인 또는 슬롯라인의 형태로 전송라인을 형성하는 필터.
4. 제 3항에 있어서, 상기 스트립라인, 마이크로스트립 라인 및 슬롯라인은 서스펜드 스트립라인, 서스펜드 마이크로스트립, 인버트 마이크로스트립 코플라나 도파관 및 코플라나 스트립을 포함하고, 상기 유전 재질에 부착되는 필터.
5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 HTS 물질은 상기 유전 재질에 부착되어 상기 전송 라인에 의해 상호 연결되는 공명 구조를 형성하는 필터
6. 제 5항에 있어서, 상기 공명 구조는 원형, 직사각형 또는 다각형의 형태인 필터.
7. 제 1항에 있어서, 도파관 캐버티 필터를 포함하는 캐버티 구조를 갖는 필터.
8. 제 7항에 있어서, 상기 캐버티 필터는 중공 내부 및 0.01에서 5.0mm 사이의 최소 두께의 벽을 갖는 몸체인 필터.
9. 제 8항에 있어서, 상기 중공 몸체는 공명 구조를 형성하는 틈새 또는 통로를 갖는 하나 또는 그 이상의 파티션을 갖는 필터.
10. 제 8항에 있어서, 상기 중공 몸체는 상기 튜브 사이에 동축으로 형성되는 유전 공명기를 갖는 튜브인 필터.
11. 제 8항에 있어서, 상기 캐버티 필터는 머시닝 또는 드릴링을 통해 형성된 통로 또는 틈새를 갖는 고체 블럭의 형태인 필터.
12. 제 7항 내지 제 11항 중의 어느 한 항에 있어서, HTS 물질의 전도층은 상기캐버티 필터의 중공 내부에 부착되는 필터.
13. 제 1항 내지 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 HTS 물질은 YSZ, YBCO, YBCCO 2223, TBCCO 2212 및 BSCCO 223으로 형성되는 필터.
14. 제 13항에 있어서, 상기 HTS는 YBCO로 형성되는 필터.
15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각 통로는 상기 필터의 몸체에 20 마이크론 내지 5mm의 직경을 갖도록 형성되거나, 상기 필터의 몸체에 나노튜브 모세 통로를 포함하여 형성되는 필터.
16. 제 15항에 있어서, 상기 몸체는 평면형 구조를 갖는 필터의 유전 평판을 포함하는 필터.
17. 제 15항에 있어서, 상기 몸체는 상기 냉각 통로 또는 상기 나노튜브 모세 통로를 갖는 튜브 또는 블럭인 필터.
18. 제 15항, 제 16항 또는 제 17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몸체는 내부의 틈새를 갖는 투과성 물질로 형성되고, 상기 냉각제는 상기 투과성 물질의 상기 틈새를 통해 이동하는 필터.
19. 제 1항에 있어서, 상기 냉각 통로는 상기 필터의 몸체에 부착되는 20마이크론 내지 5mm의 직경을 갖는, 구리 또는 다른 전도 물질로 형성되는 사문형의 튜브로 형성되는 필터.
20. 제 1항에 있어서, 상기 냉각 통로는 상기 HTS 코팅에 형성되는 필터.
21. 제 20항에 있어서, 상기 냉각 통로는 20 마이크론 내지 5mm의 직경을 갖거나, 나노튜브 모세 통로로 형성되는 필터.
22. 제 1항에 있어서, 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 필터.
23. 제 1항 내지 제 22항 중 어느 한 항에서 청구된 필터를 포함하는 냉각 회로.
24. 제 23항에 있어서, 속이 빈 하우징 내에 위치하는 열 교환 어셈블리에 연결되는 압축기를 갖는데, 상기 열 교환 어셈블리는 유입 라인, 상기 유입 라인과 통하는 제 1 열 교환부, 상기 필터와 통하는 조절 밸브, 상기 필터와 통하는 제 2 열 교환부 및 상기 압축기에 연결되는 회송 라인을 포함하는 냉각 회로.
25. 제 24항에 있어서, 냉각 통로가 상기 압축기의 측면 벽에 부착되는 냉각 회로.
26. 제 24항 또는 제 25항에 있어서, 냉각 통로가 상기 제 2 열 교환부의 측면 벽에 부착되는 냉각 회로.
27. 자신의 중공 내부에 부착되는 HTS 물질의 전도층을 갖는 캐버티 타입 필터.