KR102605737B1 - 도파로의 단면 가변을 이용하여 주파수 범위를 변경할 수 있는 도파로, 및 주파수 범위 변경 방법 - Google Patents

도파로의 단면 가변을 이용하여 주파수 범위를 변경할 수 있는 도파로, 및 주파수 범위 변경 방법 Download PDF

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Abstract

도파로는 외부로부터 입력파를 입력받는 입력단; 상기 입력파의 주파수 범위를 변경시키는 필터부; 상기 입력파에서 주파수 범위가 변경된 출력파를 출력하는 출력단; 및 상기 필터부의 내벽의 크기를 제어하여 상기 입력파의 주파수 범위가 상기 출력파의 주파수 범위로 변경되도록 하는 내벽 제어부를 포함할 수 있다.

Description

도파로의 단면 가변을 이용하여 주파수 범위를 변경할 수 있는 도파로, 및 주파수 범위 변경 방법{WAVEGUIDE FOR CHANGING A FREQUENCY RANGE BY USING A SECTIONAL VARIABLE OF A WAVEGUIDE, AND A FREQUENCY RANGE CHANGING METHOD}
본 발명은 도파로를 통과하는 주파수 범위를 변경할 수 있는 도파로, 및 주파수 범위 변경 방법에 관한 것이다.
테라헤르츠파는 밀리미터파와 적외선 사이에 존재하는 전자기파로 0.1 - 10 THz 의 주파수를 갖는 전자기파이다. 테라헤르츠파는 종이, 플라스틱, 페인트 등 가시광이 투과하지 못하는 대부분의 물질을 투과하는 특성을 갖고 있어서 내부 구조를 검사하는 비 파괴 검사 등에 활용 될 수 있다. 또한, 테라헤르츠파는 인접 전자기파 대역인 마이크로파나 라디오파보다 높은 주파수를 갖기 때문에 보다 대용량의 정보를 전달하는데 유리하고, 높은 해상도의 영상을 얻을 수 있는 장점이 있다.
이와 같이 테라헤르츠 대역의 광원, 검출기 등이 점차 발전함에 따라, 다양한 상황에서 테라헤르츠파를 조절하기 위한 다양한 소자들이 요구되고 있다.
종래의 테라헤르츠 대역의 도파로는 금속 재질에 가공된 도파로를 사용하고 있으며, 이러한 도파로는 내경의 크기에 따라 사용 가능한 주파수 대역이 결정된다.
따라서, 사용할 주파수 범위를 변경하고자 하는 경우, 도파로의 교체 및 교체된 도파로에 따라 테라헤르츠 시스템의 정렬 상태 등을 재조정 해야 하므로, 비용이 증가하고, 교체에 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
따라서, 도파로의 교체 없이 도파로를 통과하는 전자기파의 주파수 범위를 변경시킬 수 있는 방법이 요청되고 있다.
본 발명은 도파로의 교체 없이도 도파로(100)를 통과하는 전자기파의 주파수 범위를 변경시킬 수 있는 도파로 및 도파로의 투과 주파수 범위 변경 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 도파로는 외부로부터 입력파를 입력받는 입력단; 상기 입력파의 투과 주파수 범위를 변경시키는 필터부; 상기 입력파에서 주파수 범위가 변경된 출력파를 출력하는 출력단; 및 상기 필터부의 내벽의 크기를 제어하여 상기 입력파의 주파수 범위가 상기 출력파의 주파수 범위로 변경되도록 하는 내벽 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 필터부는, 도파로의 외벽의 크기에 대응하는 필터의 외벽; 외부 압력에 따라 크기가 변화할 수 있는 재질로 형성된 필터의 내벽; 및 상기 필터부의 내벽과 상기 필터부의 외벽 사이에 배치되며, 부피가 증가, 또는 감소할 수 있는 내벽 제어 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 내벽 제어부는, 상기 필터부의 외벽과 상기 필터부의 내벽 사이에 내벽 제어 물질을 주입하는 펌프; 및 상기 펌프가 주입하는 상기 내벽 제어 물질의 양을 결정하는 프로세서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 프로세서는, 상기 출력파의 주파수 범위와 상기 입력파의 주파수 범위 간의 차이에 따라 상기 필터부의 외벽과 상기 필터부의 내벽 사이에 주입하는 상기 내벽 제어 물질의 양을 결정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 내벽 제어부는, 상기 필터부의 외벽과 상기 필터부의 내벽 사이에 위치한 내벽 제어 물질을 가열하는 가열 장치; 및 상기 가열 장치의 발열량을 결정하는 프로세서를 포함하고, 상기 내벽 제어 물질은, 열이 가해지면 팽창하는 물질일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 프로세서는, 상기 출력파의 주파수 범위와 상기 입력파의 주파수 범위 간의 차이에 따라 상기 발열량을 결정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 내벽 제어부는, 상기 출력파의 주파수 범위를 상기 입력파의 주파수 범위보다 증가시키고자 하는 경우, 상기 출력파의 주파수 범위와 상기 입력파의 주파수 범위 간의 차이에 따라 상기 필터부의 내벽의 크기를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 내벽 제어부는, 상기 출력파의 주파수 범위를 상기 입력파의 주파수 범위보다 감소시키고자 하는 경우, 상기 출력파의 주파수 범위와 상기 입력파의 주파수 범위 간의 차이에 따라 상기 필터부의 내벽의 크기를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 필터부는, 복수의 필터들로 구성된 다중 필터이고, 상기 내벽 제어부는, 상기 복수의 필터들 각각의 내벽의 크기를 서로 다르게 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 내벽 제어부는, 상기 복수의 필터들의 위치에 따라 상기 입력단에 가까운 필터부터, 상기 출력단에 가까운 필터까지 내벽의 크기가 순차적으로 변화하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 주파수 범위 변경 방법은 도파로를 통과하여 출력되는 출력파의 목표 주파수 범위를 획득하는 단계; 상기 출력파의 목표 주파수 범위에 대응하는 도파로의 필터부의 내벽의 지름을 결정하는 단계; 및 상기 필터부의 내벽의 지름이 결정한 내벽의 지름에 대응하도록 상기 필터부의 내벽의 크기를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 주파수 범위 변경 방법의 필터부는, 도파로의 외벽의 크기에 대응하는 필터의 외벽; 외부 압력에 따라 크기가 변화할 수 있는 재질로 형성된 필터의 내벽; 및 상기 필터부의 내벽과 상기 필터부의 외벽 사이에 배치되며, 부피가 증가, 또는 감소할 수 있는 내벽 제어 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 주파수 범위 변경 방법의 제어하는 단계는, 결정한 내벽의 지름이 작을수록 상기 필터부의 외벽과 상기 필터부의 내벽 사이에 주입하는 내벽 제어 물질의 양을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 주파수 범위 변경 방법의 제어하는 단계는, 결정한 내벽의 지름이 클수록 상기 필터부의 외벽과 상기 필터부의 내벽 사이에 주입하는 내벽 제어 물질의 양을 감소 시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 주파수 범위 변경 방법의 내벽 제어 물질은, 열이 가해지면 팽창하는 물질이고, 상기 제어하는 단계는, 결정한 내벽의 지름이 작을수록 가열 장치의 발열량을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 주파수 범위 변경 방법의 내벽 제어 물질은, 열이 가해지면 팽창하는 물질이고, 상기 제어하는 단계는, 결정한 내벽의 지름이 클수록 가열 장치의 발열량을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 도파로에 포함된 필터부의 내벽의 크기를 제어함으로써, 도파로의 교체 없이도 도파로를 통과하는 전자기파의 주파수 범위를 변경시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 도파로의 교체 없이도 도파로(100)를 통과하는 전자기파의 주파수 범위를 변경시킴으로써, 종래의 도파로에 비하여 빠르고 저렴하게 주파수 범위를 변경시킬 수 있고, 광 정렬이 용이하며, 여러 상황에 다양하게 대응할 수 있는 시스템을 구축할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 도파로를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 일례이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 주파수 범위 변경 동작 일례이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 주파수 범위 변경 동작의 다른 일례이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 주파수 범위 변경 동작의 또 다른 일례이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 주파수 범위 변경 방법을 도시한 플로우차트이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일실시예에 따른 주파수 범위 변경 방법은 도파로에 의해 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 도파로를 나타내는 도면이다.
도파로(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 입력단(110), 필터부(120), 내벽 제어부(130), 및 출력단(140)를 포함할 수 있다. 이때, 도파로(100)는 전자기파가 통과되는 라인이며, 내벽 제어부(130)의 제어에 따라 도파로(100)를 통과하는 전자기파의 주파수 범위를 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 도파로(100)는 도파로형 안테나에 삽입될 수 있다.
입력단(110)은 외부 입력용 도파로와 연결되어 외부 입력용 도파로로부터 입력파를 입력받을 수 있다. 이때, 입력단(110)은 외부 입력용 도파로에 대응하는 크기, 지름, 및 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 입력파는 외부 입력용 도파로를 통하여 도파로(100)에 입력되는 전자기파일 수 있다. 예를 들어, 입력파의 주파수 범위는 밀리미터파와 테라헤르츠파의 일부 범위를 포함하는 50 GHz 내지 3 THz일 수 있다. 다만, 실시예에 따라 입력파의 주파수 범위는 50 GHz 내지 3 THz 이외일 수도 있다.
필터부(120)는 입력단(110)에서 입력받은 입력파의 투과 주파수 범위를 변경시킬 수 있다. 이때, 필터부(120)는 도파로(100)의 외벽의 크기에 대응하는 필터부(120)의 외벽; 외부 압력에 따라 크기가 변화할 수 있는 재질로 형성된 필터부(120)의 내벽; 및 필터부(120)의 내벽과 필터부(120)의 외벽 사이에 배치되며, 부피가 증가, 또는 감소할 수 있는 내벽 제어 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 필터의 내벽은 폴리에틸렌과 같은 물질로 제작될 수 있다.
내벽 제어부(130)는 필터부(120)의 내벽의 크기를 제어하여 입력파의 주파수 범위가 출력파의 주파수 범위로 변경되도록 할 수 있다. 이때, 출력파는 입력파에서 주파수 범위가 변경된 전자기파일 수 있다.
예를 들어, 내벽 제어부(130)는 필터부(120)의 내벽과 필터부(120)의 내벽 사이에 내벽 제어 물질을 주입하는 펌프; 및 펌프가 주입하는 내벽 제어 물질의 양을 결정하는 프로세서를 포함할 수 있다. 이때, 프로세서는 출력파의 주파수 범위와 입력파의 주파수 범위 간의 차이에 따라 필터부(120)의 내벽과 필터부(120)의 내벽 사이에 주입하는 내벽 제어 물질의 양을 결정 함으로써, 필터부(120)의 내벽의 크기를 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서가 필터부(120)의 내벽과 필터부(120)의 내벽 사이에 주입하는 내벽 제어 물질의 양을 증가시키는 경우, 양이 증가된 내벽 제어 물질에 의하여 필터부(120)의 내벽이 압력을 받아 압축되며 필터부(120)의 내벽의 크기가 감소할 수 있다.
또한, 내벽 제어부(130)는 필터부(120)의 내벽과 필터부(120)의 내벽 사이에 위치한 내벽 제어 물질을 가열하는 가열 장치; 및 가열 장치의 발열량을 결정하는 프로세서를 포함할 수 있다. 이때, 내벽 제어 물질은 열이 가해지면 팽창하는 물질일 수 있다. 그리고, 프로세서는, 출력파의 주파수 범위와 입력파의 주파수 범위 간의 차이에 따라 가열 장치의 발열량을 제어함으로써, 필터부(120)의 내벽의 크기를 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서가 가열 장치의 발열량을 증가시키는 경우, 열을 받아 부피가 팽창된 내벽 제어 물질에 의하여 필터부(120)의 내벽이 압력을 받아 압축되며 필터부(120)의 내벽의 크기가 감소할 수 있다.
그리고, 내벽 제어부(130)는 출력파의 주파수 범위를 입력파의 주파수 범위보다 증가시키고자 하는 경우, 출력파의 주파수 범위와 입력파의 주파수 범위 간의 차이에 따라 필터부(120)의 내벽의 크기를 감소시킬 수 있다. 또한, 내벽 제어부(130)는, 출력파의 주파수 범위를 입력파의 주파수 범위보다 감소시키고자 하는 경우, 출력파의 주파수 범위와 입력파의 주파수 범위 간의 차이에 따라 필터부(120)의 내벽의 크기를 증가시킬 수 있다.
출력단(140)은 외부 출력용 도파로와 연결되고 필터부(120)를 통과한 출력파를 외부 출력용 도파로로 출력할 수 있다. 이때, 출력단(140)은 외부 출력용 도파로에 대응하는 크기, 지름, 및 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 도파로(100)는 도파로(100)에 포함된 필터부(120)의 내벽의 크기를 제어함으로써, 도파로(100)의 교체 없이도 도파로(100)를 통과하는 전자기파의 주파수 범위를 변경시킬 수 있다.
또한, 도파로(100)는 도파로(100)의 교체 없이도 도파로(100)를 통과하는 전자기파의 주파수 범위를 변경시킴으로써, 종래의 도파로에 비하여 빠르고 저렴하게 주파수 범위를 변경시킬 수 있고, 광 정렬이 용이하며, 여러 상황에 다양하게 대응할 수 있는 시스템을 구축할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 일례이다.
도 2에 도시된 도파로(100)의 단면 형상은 원형의 금속 도파로이나, 실시예에 따라 도파로(100)의 단면 형상을 원형, 타원형, 삼각형이나 사각형 등의 다각형, 또는 기타 다양한 이차원 도형 중 하나의 형태를 가질 수 있다.
입력부(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 외부 입력용 도파로(201)로부터 입력된 입력파를 필터부(120)로 전달할 수 있다.
이때, 필터부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 외벽(210), 내벽(220), 및 내벽 제어 물질(230)로 구성될 수 있다. 또한, 필터부(120)는 복수의 필터(203, 204, 205)들로 구성된 다중 필터일 수 있다. 이때, 내벽 제어부(130)는, 복수의 필터(203, 204, 205)들 각각의 내벽의 크기를 서로 다르게 제어할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 내벽 제어부(130)는 제1 필터(203)의 내벽 제어 물질(230)의 부피가 제2 필터(204) 및 제3 필터(205)의 내벽 제어 물질(230)의 부피보다 크도록 제어함으로써, 제1 필터(203)의 내벽의 크기가 제2 필터(204) 및 제3 필터(205)의 내벽의 크기보다 작아지도록 할 수 있다.
또한, 내벽 제어부(130)는 복수의 필터들의 위치에 따라 입력단(110)에 가까운 필터부터, 출력단(1140)에 가까운 필터까지 내벽의 크기가 순차적으로 변화하도록 제어할 수도 있다. 예를 들어, 내벽 제어부(130)는 제2 필터(204)의 내벽의 크기>제1 필터(203)의 내벽의 크기>제3 필터(205)의 내벽의 크기가 되도록 내벽 제어 물질(230)의 부피를 제어할 수 있다. 또한, 내벽 제어부(130)는 제2 필터(204)의 내벽의 크기<제1 필터(203)의 내벽의 크기<제3 필터(205)의 내벽의 크기가 되도록 내벽 제어 물질(230)의 부피를 제어할 수도 있다.
그리고, 내벽 제어부(130)는 필터들 각각의 내벽의 크기 차이를 최대화함으로써, 필터들을 통과하는 전자기파의 주파수 범위들이 급격하게 변화하도록 할 수도 있다.
또한, 도파로 내의 지배적인 모드인 TE11 모드의 차단 주파수는 수학식 1에 따라 결정될 수 있다.
이때, fc는 TE11 모드의 차단 주파수이고, c는 광속, a는 필터의 내벽의 반지름일 수 있다. 즉, 필터의 내벽의 크기가 감소할수록 필터의 내벽의 반지름도 감소하므로, 출력파의 차단 주파수는 필터의 내벽의 크기에 반비례할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 주파수 범위 변경 동작 일례이다.
단계(310)에서 내벽 제어부(130)는 제1 필터(311), 제2 필터(312) 및 제3 필터(313) 중에 제2 필터(312)에만 내벽 제어 물질을 공급할 수 있다.
단계(320)에서 제1 필터(311)는 단계(310)에서 공급받은 내벽 제어 물질에 의하여 내벽의 크기(321)가 제2 필터(312)의 내벽의 크기(314) 보다 감소됨으로써, 제1 필터(311)를 통과한 입력파의 차단 주파수가 제2 필터(312)를 통과한 입력파의 차단 주파수보다 증가되도록 할 수 있다.
이때, 내벽 제어 물질은 오일, 또는 물과 같은 액체일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 주파수 범위 변경 동작의 다른 일례이다.
단계(410)에서 내벽 제어부(130)는 제1 필터(411), 제2 필터(412) 및 제3 필터(413) 각각에 서로 다른 량의 내벽 제어 물질을 공급할 수 있다.
단계(420)에서 제1 필터(411)는 단계(310)에서 공급받은 내벽 제어 물질의 량이 가장 많으므로, 부피가 가장 많이 증가한 내벽 제어 물질에 의하여 내벽의 크기(421)가 가장 작을 수 있다. 따라서, 제1 필터(411)를 통과한 입력파의 차단 주파수는 제2 필터(412)를 통과한 입력파의 차단 주파수 및 제3 필터(413)를 통과한 입력파의 차단 주파수 보다 클 수 있다.
제2 필터(412)는 단계(310)에서 공급받은 내벽 제어 물질의 량이 가장 적으므로, 부피가 가장 적게 증가한 내벽 제어 물질에 의하여 내벽의 크기(422)가 가장 클 수 있다. 따라서, 제2 필터(412)를 통과한 입력파의 차단 주파수는 제1 필터(411)를 통과한 입력파의 차단 주파수 및 제3 필터(413)를 통과한 입력파의 차단 주파수 보다 작을 수 있다. 구체적으로, 제1 필터(411)를 통과하며 증가한 입력파의 차단 주파수가 제2 필터(412)를 통과하며 감소될 수 있다.
제3 필터(413)는 단계(310)에서 공급받은 내벽 제어 물질의 량이 중간이므로, 내벽의 크기(423)도 내벽의 크기(421)와 내벽의 크기(422)의 사이일 수 있다. 이때, 내벽의 크기(423)가 내벽의 크기(422)보다는 작으므로, 제2 필터(412)를 통과하며 감소된 입력파의 차단 주파수가 제3 필터(413)를 통과하며 증가할 수 있다. 다만, 내벽의 크기(423)가 내벽의 크기(422)보다는 크므로, 제3 필터(413)를 통과한 입력파의 차단 주파수는 제1 필터(411)를 통과한 후 제2 필터(422)를 통과하기 전의 입력파의 차단 주파수보다 작을 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 주파수 범위 변경 동작의 또 다른 일례이다.
단계(510)에서 내벽 제어부(130)는 제1 필터(511), 제2 필터(512) 및 제3 필터(513) 각각에 설치된 제1 가열 장치(501), 제2 가열 장치(502), 및 제3 가열 장치(503)의 발열량을 결정할 수 있다.
내벽 제어부(130)가 제2 가열 장치(502)만 발열하도록 결정한 경우, 단계(520)가 수행되고, 내벽 제어부(130)가 제1 가열 장치(501), 제2 가열 장치(502), 및 제3 가열 장치(503)의 발열량을 서로 다르게 결정한 경우, 단계(530)가 수행될 수 있다.
단계(520)에서 제2 필터(512)는 제2 가열 장치(502)의 발열에 의하여 내벽 제어 물질의 부피가 증가함으로써, 내벽의 크기(521)가 제1 필터(511)의 내벽의 크기(514) 보다 감소할 수 있다. 이때, 내벽의 크기(521)가 내벽의 크기(514)보다 감소됨에 따라 제2 필터(512)를 통과한 입력파의 차단 주파수는 제1 필터(511)를 통과한 입력파의 차단 주파수보다 증가될 수 있다.
단계(530)에서 제1 가열 장치(501), 제2 가열 장치(502), 및 제3 가열 장치(503)는 각각 내벽 제어부(130)에서 결정된 발열량에 따라 제1 필터(511), 제2 필터(512) 및 제3 필터(513)의 내벽 제어 물질을 가열할 수 있다. 이때, 내벽 제어부(130)에서 결정된 발열량은 제1 가열 장치(501)> 제3 가열 장치(503)>제2 가열 장치(502) 순서일 수 있다.
제1 필터(511)는 제1 가열 장치(501)의 발열에 의하여 내벽 제어 물질의 부피가 가장 많이 증가함으로써, 내벽의 크기(531)가 가장 작을 수 있다. 따라서, 제1 필터(511)를 통과한 입력파의 차단 주파수는 제2 필터(512)를 통과한 입력파의 차단 주파수 및 제3 필터(513)를 통과한 입력파의 차단 주파수 보다 클 수 있다.
제2 필터(512)는 제2 가열 장치(502)의 발열에 의하여 내벽 제어 물질의 부피가 가장 적게 증가함으로써, 내벽의 크기(532)가 가장 클 수 있다. 따라서, 제2 필터(512)를 통과한 입력파의 차단 주파수는 제1 필터(511)를 통과한 입력파의 차단 주파수 및 제3 필터(513)를 통과한 입력파의 차단 주파수 보다 작을 수 있다. 구체적으로, 제1 필터(511)를 통과하며 증가한 입력파의 차단 주파수가 제2 필터(512)를 통과하며 감소될 수 있다.
제3 필터(513)는 제3 가열 장치(503)의 발열에 의하여 증가한 내벽 제어 물질의 부피가 제1 필터(411)과 제2 필터(512)의 중간이므로, 내벽의 크기(533)도 내벽의 크기(531)와 내벽의 크기(532)의 사이일 수 있다. 이때, 내벽의 크기(533)가 내벽의 크기(532)보다는 작으므로, 제2 필터(512)를 통과하며 감소된 입력파의 차단 주파수가 제3 필터(513)를 통과하며 증가할 수 있다. 다만, 내벽의 크기(533)가 내벽의 크기(531)보다는 크므로, 제3 필터(513)를 통과한 입력파의 차단 주파수는 제1 필터(511)를 통과한 후 제2 필터(522)를 통과하기 전의 입력파의 차단 주파수보다 작을 수 있다.
이때, 도 5에서 사용되는 내벽 제어 물질은 물이나 에탄올과 같이 다른 물질들에 비하여 열팽창 계수가 큰 물질일 수 있다. 구체적으로, 필터부(120)에 의한 주파수 변환 속도가 높을 것을 요구되는 도파로(100)는 열 팽창 계수가 임계값 이상인 내벽 제어 물질을 사용함으로써, 내벽 제어 물질의 부피가 시간, 또는 발열량 대비 빠르게 증가하도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 도파로의 주파수 범위 변경 방법을 도시한 플로우차트이다.
단계(610)에서 내벽 제어부(130)는 사용자, 외부 입력 장치, 또는 통신 장치 중 적어도 하나로부터 출력파의 목표 주파수 범위를 획득할 수 있다. 이때, 목표 주파수 범위는 출력파가 가져야 하는 주파수 범위일 수 있다.
단계(620)에서 내벽 제어부(130)는 단계(610)에서 획득한 출력파의 목표 주파수 범위에 대응하는 내벽의 지름을 결정할 수 있다. 예를 들어, 내벽 제어부(130)는 출력파의 목표 주파수 범위를 수학식 1에 입력하여 내벽의 지름을 결할 수 있다.
단계(630)에서 내벽 제어부(130)는 필터부(120)의 내벽의 지름이 단계(620)에서 결정한 내벽의 지름에 대응하도록 필터부(120)의 내벽의 크기를 제어할 수 있다. 구체적으로, 내벽 제어부(130)는 필터부(120)의 내벽의 지름이 단계(620)에서 결정한 내벽의 지름과 동일, 또는 오차값 이하의 차이를 가지도록 필터부(120)의 내벽 제어 물질의 부피를 제어하여 필터부(120)의 내벽의 크기를 조정할 수 있다.
이때, 내벽 제어부(130)는 단계(620)에서 결정한 내벽의 지름에 따라 필터부(120)의 외벽과 필터부(120)의 내벽 사이에 주입하는 내벽 제어 물질의 양을 결정할 수 있다. 예를 들어, 내벽 제어부(130)는 단계(620)에서 결정한 내벽의 지름이 작을수록 필터부(120)의 외벽과 필터부(120)의 내벽 사이에 주입하는 내벽 제어 물질의 양을 증가시킬 수 있다. 반면, 내벽 제어부(130)는 단계(620)에서 결정한 내벽의 지름이 클수록 필터부(120)의 외벽과 필터부(120)의 내벽 사이에 주입하는 내벽 제어 물질의 양을 감소시킬 수 있다.
또한, 내벽 제어부(130)는 단계(620)에서 결정한 내벽의 지름에 따라 내벽 제어 물질을 가열하는 가열 장치의 발열량을 제어할 수도 있다. 예를 들어, 내벽 제어부(130)는 단계(620)에서 결정한 내벽의 지름이 작을수록 가열 장치의 발열량을 증가시킬 수 있다. 반면, 내벽 제어부(130)는 단계(620)에서 결정한 내벽의 지름이 클수록 가열 장치의 발열량을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 도파로(100)에 포함된 필터부(120)의 내벽의 크기를 제어함으로써, 도파로(100)의 교체 없이도 도파로(100)를 통과하는 전자기파의 주파수 범위를 변경시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 도파로(100)의 교체 없이도 도파로(100)를 통과하는 전자기파의 주파수 범위를 변경시킴으로써, 종래의 도파로에 비하여 빠르고 저렴하게 주파수 범위를 변경시킬 수 있고, 광 정렬이 용이하며, 여러 상황에 다양하게 대응할 수 있는 시스템을 구축할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
100: 도파로
120: 필터부
130: 내벽 제어부

Claims (16)

  1. 외부로부터 입력파를 입력받는 입력단;
    상기 입력파의 투과 주파수 범위를 변경시키는 필터부;
    상기 입력파에서 주파수 범위가 변경된 출력파를 출력하는 출력단; 및
    상기 필터부의 내벽의 크기를 제어하여 상기 입력파의 주파수 범위가 상기 출력파의 주파수 범위로 변경되도록 하는 내벽 제어부
    를 포함하고,
    상기 내벽 제어부는,
    상기 필터부의 내벽과 외벽 사이에 위치한 내벽 제어 물질에 열을 가하거나, 상기 필터부의 내벽과 외벽 사이에 외부 압력을 가하여 내벽의 크기를 제어하는 도파로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필터부는,
    도파로의 외벽의 크기에 대응하는 필터의 외벽;
    외부 압력에 따라 크기가 변화할 수 있는 재질로 형성된 필터의 내벽; 및
    상기 필터부의 내벽과 상기 필터부의 외벽 사이에 배치되며, 부피가 증가, 또는 감소할 수 있는 내벽 제어 물질
    을 포함하는 도파로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내벽 제어부는,
    상기 필터부의 외벽과 상기 필터부의 내벽 사이에 내벽 제어 물질을 주입하는 펌프; 및
    상기 펌프가 주입하는 상기 내벽 제어 물질의 양을 결정하는 프로세서
    를 포함하는 도파로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 출력파의 주파수 범위와 상기 입력파의 주파수 범위 간의 차이에 따라 상기 필터부의 외벽과 상기 필터부의 내벽 사이에 주입하는 상기 내벽 제어 물질의 양을 결정하는 도파로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 내벽 제어부는,
    상기 필터부의 외벽과 상기 필터부의 내벽 사이에 위치한 내벽 제어 물질을 가열하는 가열 장치; 및
    상기 가열 장치의 발열량을 결정하는 프로세서
    를 포함하고,
    상기 내벽 제어 물질은,
    열이 가해지면 팽창하는 물질인 도파로.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 출력파의 주파수 범위와 상기 입력파의 주파수 범위 간의 차이에 따라 상기 발열량을 결정하는 도파로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 내벽 제어부는,
    상기 출력파의 주파수 범위를 상기 입력파의 주파수 범위보다 증가시키고자 하는 경우, 상기 출력파의 주파수 범위와 상기 입력파의 주파수 범위 간의 차이에 따라 상기 필터부의 내벽의 크기를 감소시키는 도파로.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 내벽 제어부는,
    상기 출력파의 주파수 범위를 상기 입력파의 주파수 범위보다 감소시키고자 하는 경우, 상기 출력파의 주파수 범위와 상기 입력파의 주파수 범위 간의 차이에 따라 상기 필터부의 내벽의 크기를 증가시키는 도파로.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 필터부는,
    복수의 필터들로 구성된 다중 필터이고,
    상기 내벽 제어부는,
    상기 복수의 필터들 각각의 내벽의 크기를 서로 다르게 제어하는 도파로.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 내벽 제어부는,
    상기 복수의 필터들의 위치에 따라 상기 입력단에 가까운 필터부터, 상기 출력단에 가까운 필터까지 내벽의 크기가 순차적으로 변화하도록 제어하는 도파로.
  11. 도파로를 통과하여 출력되는 출력파의 목표 주파수 범위를 획득하는 단계;
    상기 출력파의 목표 주파수 범위에 대응하는 도파로의 필터부의 내벽의 지름을 결정하는 단계; 및
    상기 필터부의 내벽의 지름이 결정한 내벽의 지름에 대응하도록 상기 필터부의 내벽의 크기를 제어하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 필터부의 내벽과 외벽 사이에 위치한 내벽 제어 물질에 열을 가하거나, 상기 필터부의 내벽과 외벽 사이에 외부 압력을 가하여 내벽의 크기를 제어하는 도파로의 주파수 범위 변경 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 필터부는,
    도파로의 외벽의 크기에 대응하는 필터의 외벽;
    외부 압력에 따라 크기가 변화할 수 있는 재질로 형성된 필터의 내벽; 및
    상기 필터부의 내벽과 상기 필터부의 외벽 사이에 배치되며, 부피가 증가, 또는 감소할 수 있는 내벽 제어 물질
    을 포함하는 도파로의 주파수 범위 변경 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    결정한 내벽의 지름이 작을수록 상기 필터부의 외벽과 상기 필터부의 내벽 사이에 주입하는 내벽 제어 물질의 양을 증가시키는 도파로의 주파수 범위 변경 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    결정한 내벽의 지름이 클수록 상기 필터부의 외벽과 상기 필터부의 내벽 사이에 주입하는 내벽 제어 물질의 양을 감소 시키는 도파로의 주파수 범위 변경 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 내벽 제어 물질은,
    열이 가해지면 팽창하는 물질이고,
    상기 제어하는 단계는,
    결정한 내벽의 지름이 작을수록 가열 장치의 발열량을 증가시키는 도파로의 주파수 범위 변경 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 내벽 제어 물질은,
    열이 가해지면 팽창하는 물질이고,
    상기 제어하는 단계는,
    결정한 내벽의 지름이 클수록 가열 장치의 발열량을 감소시키는 도파로의 주파수 범위 변경 방법.
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