임피던스 측정 장치 및 임피던스 측정 방법
IMPEDANCE MEASURING APPARATUS AND IMPEDANCE MEASURING METHOD
특허 요약
본 실시예에 의한 임피던스 측정 장치는 전송 주파수에 상응하는 신호와, 중간 주파수에 상응하는 신호를 생성하는 직접 디지털 합성기; 상기 전송 주파수를 가지는 전류 신호를 출력하는 전류 생성기; 상기 전송 주파수와 상기 중간 주파수의 합 또는 차에 상응하는 주파수를 가지는 신호를 출력하는 단측파대 믹서(SSB mixer); 상기 전류 신호가 타겟에 제공되어 형성된 타겟 신호를 상기 단측파대 믹서의 출력 신호로 믹스하여 상기 타겟 신호를 중간 주파수 대역으로 하향 변환하는 중간 주파수 믹서; 하향 변환된 상기 타겟 신호를 디지털 코드로 변환하는 아날로그 디지털 변환기 및 상기 코드로부터 실수 성분과 허수 성분을 연산하여 출력하는 이산 푸리에 변환(DFT, discrete Fourier transform) 연산부를 포함한다.
청구항
번호청구항
1

전송 주파수에 상응하는 신호와, 중간 주파수에 상응하는 신호를 생성하는 직접 디지털 합성기;상기 전송 주파수를 가지는 전류 신호를 출력하는 전류 생성기;상기 전송 주파수와 상기 중간 주파수의 합 또는 차에 상응하는 주파수를 가지는 신호를 출력하는 단측파대 믹서(SSB mixer);상기 전류 신호가 타겟에 제공되어 형성된 타겟 신호를 상기 단측파대 믹서의 출력 신호로 믹스하여 상기 타겟 신호를 중간 주파수 대역으로 하향 변환하는 중간 주파수 믹서;하향 변환된 상기 타겟 신호를 디지털 코드로 변환하는 아날로그 디지털 변환기 및 상기 코드로부터 실수 성분과 허수 성분을 연산하여 출력하는 이산 푸리에 변환(DFT, discrete Fourier transform) 연산부를 포함하는 임피던스 측정 장치.

2

제1항에 있어서, 상기 직접 디지털 합성기가 생성하는 상기 전송 주파수에 상응하는 신호와 상기 중간 주파수에 상응하는 신호는 디지털 코드들인 임피던스 측정 장치.

3

제1항에 있어서, 상기 전류 생성기는, 상기 전송 주파수를 가지는 신호를 제공받아 상기 전송 주파수의 전류 신호를 생성하는 제어 전류원을 포함하는 임피던스 측정 장치.

4

제3항에 있어서, 상기 전류 생성기는, 상기 전송 주파수를 가지는 아날로그 신호의 출력을 선형 보간하여 의사 정현파(pseudo-sinusoidal) 형태의 상기 전송 주파수의 전류 신호를 형성하여 출력하는 임피던스 측정 장치.

5

제1항에 있어서, 상기 단측파대 믹서는, 상기 전송 주파수의 코사인파와 상기 중간 주파수의 코사인파를 믹스한 결과와상기 전송 주파수의 사인파와 상기 중간 주파수의 사인파를 믹스한 결과의 합 또는 차이를 구하여 상기 전송 주파수와 중간 주파수의 합 또는 차에 상응하는 주파수를 가지는 신호를 형성하는 임피던스 측정 장치.

6

제1항에 있어서, 상기 아날로그 디지털 변환기는 상기 중간 주파수에서 공진하는 공진기를 포함하는 대역 통과 특성의 델타 시그마 모듈레이터;상기 모듈레이터의 출력을 양자화하는 양자화기(quantizer); 네거티브 피드백 경로를 통하여 상기 양자화기의 출력에 상응하는 전류를 상기 모듈레이터의 입력으로 제공하는 전류 DAC; 및 상기 양자화기의 출력을 트렁케이션하는 트렁케이터를 포함하는 임피던스 측정 장치.

7

제6항에 있어서, 상기 델타 시그마 모듈레이터는서로 캐스케이드로 연결된 제1 적분기와 제2 적분기를 포함하고, 상기 전류 DAC은 제1 전류 DAC와 제2 전류 DAC를 포함하고, 상기 제1 전류 DAC은 상기 제1 적분기는 네거티브 피드백 경로를 통하여 상기 양자화기의 출력에 상응하는 전류를 상기 제1 적분기의 입력에 출력하고, 상기 제2 전류 DAC은 상기 제2 적분기는 네거티브 피드백 경로를 통하여 상기 양자화기의 출력에 상응하는 전류를 상기 제2 적분기의 입력에 출력하는 임피던스 측정 장치.

8

제6항에 있어서, 상기 트렁케이터는,디지털 필터로, 상기 디지털 필터는 전달함수 Y1(z) = Y0(z) + (1 + z-M)Qd로 표현되는 임피던스 측정 장치.(M: 제어 가능한 상수)

9

제6항에 있어서, 상기 트렁케이터는,디지털 필터로,상기 디지털 필터는 상기 중간 주파수에 인접하여 널 포인트(null point)가 형성된 임피던스 측정 장치.

10

제6항에 있어서, 상기 아날로그 디지털 변환기는 상기 공진기의 공진 주파수를 조정하는 조정부(calibration unit)를 더 포함하는 임피던스 측정 장치.

11

제1항에 있어서, 상기 이산 푸리에 변환 연산부는 타임 인터리브드 방식으로 DFT연산을 수행하는 임피던스 측정 장치.

12

제1항에 있어서, 상기 이산 푸리에 변환 연산부는,상기 아날로그 디지털 변환기가 출력한 디지털 코드에 해닝 윈도우를 제공하여 상기 DFT를 연산하는 임피던스 측정 장치.

13

제1항에 있어서, 상기 임피던스 측정 장치는 상기 단측파대 믹서의 출력을 증폭하여 상기 아날로그 디지털 변환기에 제공하는 증폭기를 더 포함하는 임피던스 측정 장치.

14

전송 주파수를 가지는 전류 신호를 타겟에 제공하여 타겟 신호를 형성하는 단계와, 단측파대 믹서(SSB mixer)로 상기 전송 주파수와 중간 주파수의 합 또는 차에 상응하는 주파수를 가지는 신호를 생성하고 상기 타겟 신호와 믹스하여 상기 타겟 신호를 상기 중간 주파수로 하향 변환하는 단계와, 상기 하향 변환된 상기 타겟 신호를 디지털 코드로 변환하는 단계 및 상기 코드를 DFT(Discrete Fourier Transform) 연산하여 실수 성분과 허수 성분을 연산하여 임피던스를 측정하는 임피던스 측정 방법.

15

제14항에 있어서, 상기 전송 주파수를 가지는 전류 신호는, 직접 디지털 합성기로 상기 전송 주파수를 가지는 디지털 코드를 형성하는 단계 및 상기 디지털 코드의 선형 포락선을 형성하는 단계 및 상기 선형 포락선을 보간하여 의사 정현파(pseudo-sinusoidal) 형태의 상기 전송 주파수의 전류 신호를 형성하는 단계를 통하여 생성되는 임피던스 측정 방법.

16

제14항에 있어서, 상기 단측파대 믹서는, 상기 전송 주파수의 코사인파와 상기 전송 주파수의 코사인파를 믹스하고, 상기 전송 주파수의 사인파와 상기 중간 주파수의 사인파를 믹스한 결과의 합 또는 차이를 구하여 상기 전송 주파수와 중간 주파수의 차 또는 합에 상응하는 주파수를 가지는 신호를 형성하는 임피던스 측정 방법.

17

제14항에 있어서, 상기 임피던스 측정 방법은, 상기 하향 변환된 상기 타겟 신호를 디지털 코드로 변환하는 단계 이전에,상기 하향 변환된 상기 타겟 신호를 디지털 코드로 변환하는 아날로그 디지털 변환기를 조정(calibarate)하는 단계를 더 수행하는 임피던스 측정 방법.

18

제17항에 있어서, 상기 하향 변환된 상기 타겟 신호를 디지털 코드로 변환하는 단계는,상기 중간 주파수에서 공진하는 공진기를 포함하는 대역 통과 특성의 델타 시그마 모듈레이터에 상기 중간 주파수로 하향 변환된 상기 타겟 신호를 제공하는 단계와, 상기 델타 시그마 모듈레이터의 출력을 양자화하는 단계와, 디지털 필터로 노이즈를 제거하는 단계를 포함하는 임피던스 측정 방법.

19

제18항에 있어서, 상기 필터는 전달함수 Y1(z) = Y0(z) + (1 + z-M)Qd로 표현되는 임피던스 측정 방법.(M: 제어 가능한 상수)

20

제18항에 있어서,상기 필터는, 상기 중간 주파수에 인접하여 널 포인트(null point)가 형성된 임피던스 측정 방법.

21

제14항에 있어서, 상기 DFT 연산하는 단계는, 타임 인터리브드 방식으로 DFT 연산을 수행하는 임피던스 측정 방법.

22

제14항에 있어서, 상기 DFT 연산하는 단계는, ADC가 출력한 디지털 코드에 해닝 윈도우를 제공하여 DFT 연산을 수행하는 임피던스 측정 방법.