KR101046990B1 - 미세 신호 검출장치 - Google Patents

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Abstract

미세 신호 검출장치가 개시된다. 기준 신호 생성부는 입력 신호에 포함된 검출대상 신호의 주파수와 동일한 주파수를 가지는 기준 신호를 생성하여 출력한다. 주파수 혼합부는 입력 신호와 기준 신호를 곱하여 합성 신호를 생성한다. 필터링부는 합성 신호로부터 검출대상 신호의 주파수에 대한 제2고조파 성분에 해당하는 신호를 추출한다. 신호 검출부는 필터링부에서 출력된 신호로부터 검출대상 신호를 검출한다. 본 발명에 따르면, 검출대상 신호의 주파수와 동일한 주파수를 가지는 기준 신호를 입력 신호에 곱하여 얻어진 성분들 중에서 직류 성분 또는 고조파 성분을 선택적으로 검출함으로써, 신호 검출에 영향을 미치는 노이즈를 효과적으로 억제하여 미세 신호의 검출감도를 향상시킬 수 있다.
미세 신호 검출, 제2고조파, 대역 통과 필터

Description

미세 신호 검출장치{Apparatus for detecting micro signal}
본 발명은 미세 신호 검출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상대적으로 큰 레벨의 노이즈가 포함된 신호로부터 원하는 신호를 검출하기 위한 장치에 관한 것이다.
미세 신호를 검출할 때 신호에 비해 상대적으로 큰 레벨로 포함되어 있는 노이즈의 영향으로 필요한 정밀도를 얻을 수 없는 경우가 많다. 미세 신호 검출에 영향을 미치는 노이즈는 유도 결합이나 용량 결합에 의해 신호선에 발생하는 노이즈, 전원에 혼입되어 있는 노이즈, 그라운드 전위의 차이나 그라운드를 흐르는 전류에 의한 노이즈, 증폭기 내부에서 발생하는 노이즈, 신호에 원래 포함되어 있는 노이즈나 센서 자체가 발생하는 노이즈 등이 있다.
이러한 노이즈의 영향을 받지 않고 미세 신호를 검출하기 위해 사용되는 것이 락인 앰프(Lock-in amplifier)이다. 락인 앰프는 검출기의 형태로서, 부분적 또는 완전하게 노이즈에 묻혀있는 신호를 복원하는 앰프이다. 실제로 검출하려는 신호보다 훨씬 더 큰 노이즈가 있을 때 많이 사용된다. 락인 앰프는 광대역 검출 대상 신호를 특정 주파수를 이용하며, 여기에 검출 대상 신호와 동일한 주파수를 가 지는 신호인 기준 신호(reference signal)를 곱하여 검출 대상 신호의 크기 성분을 추출할 수 있다.
도 1a는 노이즈가 포함된 신호를 시간축에서 나타낸 파형, 도 1b는 노이즈가 포함된 신호를 주파수축에서 나타낸 파형을 도시한 그래프이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 1kHz와 4kHz의 정현파에 넓은 대역에 걸쳐 일정한 밀도의 노이즈인 화이트 노이즈(white noise)가 중첩되어 있다. 미세 신호의 검출은 이와 같이 화이트 노이즈가 포함된 파형을 가지는 신호 중에서 특정한 주파수, 예를 들면 1kHz 주파수의 신호만 검출하는 등 목적하는 신호를 검출하는 것이다.
도 2는 기존의 락인 앰프를 이용하여 미세 신호를 검출하는 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2의 (a)를 참조하면, fs 주파수의 검출대상 신호에 넓은 주파수 대역에 걸쳐 노이즈가 포함되어 있다. 노이즈가 포함된 전체 신호 중에서 검출대상 신호만을 검출하기 위해 전체 신호에 동일한 주파수, 즉 fs의 주파수를 가진 기준 신호를 곱하면 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 합의 주파수 성분인 2fs와 차의 주파수 성분인 직류(DC) 성분이 얻어진다. 여기서, 차의 주파수 성분인 직류(DC) 성분의 크기는 검출대상 신호의 진폭에 비례한다. 다음으로 얻어진 신호에 저역 통과 필터(Low Pass Filter)를 적용하면, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 합의 주파수 성분은 제거되기 때문에 차의 주파수 성분만이 얻어진다. 결과적으로 검출대상 신호는 그 진폭에 비례하는 크기를 가진 직류(DC)성분으로서 낮은 주파수로 변환되고, 저역 통 과 필터를 통과한 노이즈는 그 직류(DC)성분에 중첩되어 서서히 변동하게 된다.
이와 같이 락인 앰프를 사용하여 낮은 주파수 대역의 신호만을 검출하게 되면 검출대상 신호의 레벨은 변하지 않고 노이즈의 크기만 감소하기 때문에 검출장치 외부에서 생성되는 노이즈를 효과적으로 제거하여 미세 신호를 검출할 수 있다. 하지만 검출 회로 내의 전자 부품들에 의한 1/f 노이즈에 의해 직류(DC)성분의 신호 대 잡음비(Signal to noise ratio:SNR)가 열화되어 검출대상 신호의 레벨보다 노이즈 레벨이 높게 유지되는 경우가 존재한다. 따라서, 1/f 노이즈의 영향을 피하고 검출 감도가 높은 미세 신호의 검출방법이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 입력 신호로부터 목적하는 주파수 대역의 검출대상 신호를 검출할 때 SNR이 높은 신호를 이용함으로써 미세 신호의 검출감도를 향상시킬 수 있는 미세 신호 검출장치를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 미세 신호 검출장치는, 입력 신호에 포함된 검출대상 신호의 주파수와 동일한 주파수를 가지는 기준 신호를 생성하여 출력하는 기준 신호 생성부; 상기 입력 신호와 상기 기준 신호를 곱하여 합성 신호를 생성하는 주파수 혼합부; 상기 합성 신호로부터 상기 검출대상 신호의 주파수에 대한 제2고조파 성분에 해당하는 신호를 추출하는 필터링부; 및 상기 필터링부에서 출력된 신호로부터 상기 검출대상 신호를 검출하는 신호 검출부;를 구비한다.
본 발명에 따른 미세 신호 검출장치에 의하면, 검출대상 신호의 주파수와 동일한 주파수를 가지는 기준 신호를 입력 신호에 곱하여 얻어진 성분들 중에서 직류 성분 또는 고조파 성분을 선택적으로 검출함으로써, 신호 검출에 영향을 미치는 노이즈를 효과적으로 억제하여 미세 신호의 검출감도를 향상시킬 수 있다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 미세 신호 검출장치의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 미세 신호 검출장치가 적용될 수 있는 시스템의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 발진기에 의해 생성되어 출력된 기준 신호는 레이저 다이오드 드라이버(Laser Diode Driver)로 입력되어 레이저 다이오드(Laser Diode : LD)를 동작시킨다. 레이저 다이오드로부터 출력된 광신호는 센서를 거쳐 포토다이오드(PhotoDiode : PD)에 입력되어 전기 신호로 변환된 후, 전치 증폭기(TransImpedance Amplifier : TIA) 및 저잡음 증폭기(Low-Noise Amplifier : LNA)를 거쳐 앞에서 설명한 것과 같은 락인앰프로 입력된다.
락인앰프에서는 발진기로부터 출력된 기준 신호와 저잡음 증폭기로부터 입력받은 입력 신호를 합성하여 검출대상 신호를 검출한다. 검출된 검출대상 신호는 AD 컨버터에 의해 변환된 후 신호 처리를 수행하는 마이크로 컨트롤 유닛으로 입력된다. 본 발명에 따른 미세 신호 검출장치는 도 3에 도시된 시스템 중에서 락인앰프와 동일한 기능을 수행하여 입력 신호로부터 검출대상 신호를 검출하는 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 미세 신호 검출장치에 대한 바람직한 제1실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 미세 신호 검출장치는 기준 신호 생성부(110), 주파수 혼합부(120), 필터링부(130) 및 신호 검출부(140)를 구비한다.
기준 신호 생성부(110)는 입력 신호에 포함된 검출대상 신호의 주파수와 동일한 주파수를 가지는 기준 신호를 생성하여 출력한다. 이때 기준 신호 생성 부(110)는 도 3에 도시된 것과 같은 시스템에서 센서 및 락인앰프로 각각 입력되는 기준 신호를 생성하는 장치와 동일한 구성요소에 해당한다. 또는 인위적으로 기준 신호를 생성하지 않고 센서로 입력되는 다른 신호가 있는 경우에 해당 신호를 기준 신호로서 사용할 수도 있다.
앞에서 설명한 바와 같이 검출대상 신호를 추출하기 위해 검출대상 신호와 동일한 주파수를 가지는 기준 신호가 사용되는데, 기준 신호 생성부(110)는 전압 제어 발진기(Voltage-Controlled Oscillator : VCO)로 구현되어 기준 신호를 발생시킬 수 있다. 또한 VCO가 아닌 함수 발생기 등의 다른 수단에 의해 검출대상 신호와 동일한 주파수를 가지는 기준 신호를 생성하여 출력할 수도 있다.
주파수 혼합부(120)는 입력 신호와 기준 신호를 곱하여 합성 신호를 생성한다. 주파수 혼합부(120)로 입력되는 입력 신호는 도 3에 도시된 것과 같은 시스템에서 센서로부터 출력되어 락인 앰프로 입력되는 신호와 동일하다.
도 5는 주파수 혼합부(120)에 의해 합성 신호가 생성되는 일 예를 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 입력 신호에 포함된 검출대상 신호(S1)는 ω의 주파수를 가지는 신호이다. 설명의 편의를 위해 입력 신호에 포함된 노이즈는 도시하지 않았다. 따라서 기준 신호 생성부(110)는 검출대상 신호(S1)와 동일한 주파수 ω를 가지는 기준 신호(S2)를 생성하고, 주파수 혼합부(120)는 검출대상 신호(S1)와 기준 신호(S2)를 곱하여 합성 신호를 생성한다. 합성 신호에는 차의 주파수 성분인 직류(DC) 성분과 합의 주파수 성분인 제2고조파 성분이 포함되어 있다. 제2고조파 성 분의 주파수는 검출대상 신호(S1)의 주파수의 두 배인 2ω이다.
주파수 혼합부(120)에 의한 합성 신호의 생성을 수식으로 표현하면 다음과 같다. 진폭이 A인 검출대상 신호 Acos(ω+θ)가 입력 신호에 포함되어 있는 경우, 동일한 주파수를 가지는 기준 신호 cos(ω)를 입력 신호에 곱하면 합성 신호는 다음의 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure 112009062990166-pat00001
수학식 1의 우변은 합성 신호를 나타내며,
Figure 112009062990166-pat00002
는 직류 성분, 그리고
Figure 112009062990166-pat00003
는 제2고조파 성분이다.
또 다른 예로서, 진폭이 A인 검출대상 신호 Acos(ω+θ)가 입력 신호에 포함되어 있는 경우, 동일한 주파수를 가지는 기준 신호 -sin(ω)를 입력 신호에 곱하면 합성 신호는 다음의 수학식 2와 같이 표현된다.
Figure 112009062990166-pat00004
여기서, 우변은 합성 신호를 나타내며,
Figure 112009062990166-pat00005
는 직류 성분, 그리고
Figure 112009062990166-pat00006
는 제2고조파 성분이다.
필터링부(130)는 합성 신호로부터 검출대상 신호의 주파수에 대한 제2고조파 성분에 해당하는 신호를 추출한다.
앞에서 설명한 바와 같이 기존의 미세 신호 검출장치에서는 합성 신호에 저역 통과 필터를 적용하여 직류(DC) 성분을 추출함으로써 미세 신호를 검출하는 방법을 사용하였다. 그러나 1/f 노이즈의 영향으로 미세 신호의 검출 감도가 저하된다는 문제를 가지고 있었다.
도 6은 입력 신호와 기준 신호를 곱하여 얻어진 합성 신호에 포함된 각 주파수 성분의 크기를 노이즈와 함께 도시한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 합성 신호에 포함된 검출대상 신호의 직류(DC) 성분과 제2고조파 성분의 크기는 동일하며, 이는 앞의 수학식 1 및 수학식 2로부터도 알 수 있다. 그러나 합성 신호에 포함된 노이즈의 크기는 주파수에 따라 달라지는데, 보통 1/f 노이즈의 영향으로 낮은 주파수로 갈수록 증가하는 경향을 보인다. 그 결과 직류(DC) 성분의 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio : SNR)가 제2고조파 성분의 SNR에 비해 낮아지며, 검출대상 신호의 검출 감도가 저하되는 것이다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명의 필터링부(130)는 SNR이 높은 제2고조파 성분의 주파수에 해당하는 대역 통과 필터를 사용하여 미세 신호의 검출 감도를 향상시킨다. 즉, 도 5에 도시된 합성 신호의 두 가지 성분 중에서 주파수 2ω의 제2고조파 성분의 신호를 추출한다. 이때 필터의 대역폭은 입력 신호에 포함된 노이즈의 크기에 따라 다르게 설정되며, 제2고조파 성분의 주파수를 중심으로 10 내지 20kHz의 대역폭으로 설정하는 것이 바람직하다. 또한 제2고조파 성분이 아닌 제3고조파 성분, 제4고조파 성분 등을 추출하여 검출대상 신호의 검출에 사용할 수 도 있지만, 이러한 고조파 성분들은 노이즈 레벨이 낮은 대신 검출대상 신호의 크기도 제2고조파 성분에 비해 작기 때문에 제2고조파 성분을 추출하는 것이 가장 바람직하다.
마지막으로, 신호 검출부(140)는 필터링부(130)에서 출력된 신호로부터 검출대상 신호를 검출한다. 이상에서 설명한 바와 같이 직류(DC) 성분에 비해 SNR이 높은 제2고조파 성분의 신호로부터 검출대상 신호를 검출하기 때문에 미세 신호의 검출에 미치는 1/f 노이즈의 영향을 감쇠시켜 신호 검출의 감도를 향상시킬 수 있다.
한편, 필터링부(130)는 합성 신호에 대해 저역 통과 필터 및 대역 통과 필터를 적용하여 직류(DC) 성분 및 제2고조파 성분에 해당하는 신호를 각각 추출할 수도 있다. 이 경우는 도 5에 도시된 합성 신호로부터 주파수 0의 직류(DC) 성분과 주파수 2ω의 제2고조파 성분의 신호를 모두 추출하는 것을 말한다.
도 6에 도시된 바와 같이 1/f 노이즈의 영향으로 합성 신호에서 직류(DC) 성분에 해당하는 주파수에서의 SNR이 제2고조파 성분에 해당하는 주파수에 대해 낮게 나타나는 것이 보통이지만, 반대의 형태로 나타나는 경우도 있다. 필터링부(130)는 이러한 경우에도 미세 신호의 검출 감도를 높게 하기 위해 저역 통과 필터를 사용하여 직류(DC) 성분에 해당하는 신호를 추출하고, 대역 통과 필터를 사용하여 제2고조파 성분에 해당하는 신호를 추출한다. 이때 필터의 대역폭은 앞에서 설명한 것과 동일한 조건으로 설정될 수 있다.
필터링부(130)에 의해 직류(DC) 성분과 제2고조파 성분의 신호가 모두 합성 신호로부터 추출되면, 신호 검출부(140)는 두 신호의 SNR을 비교하여 노이즈 레벨 이 상대적으로 낮은 신호, 즉 SNR이 높은 신호로부터 검출대상 신호를 검출한다. 이와 같이 미세 신호의 검출 감도가 더 높은 성분을 선택적으로 검출대상 신호의 검출에 이용함으로써 1/f 노이즈의 영향을 최소화할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 미세 신호 검출장치에서 사용된 합성 신호의 일 예를 도시한 그래프이다. 반도체 부품의 데이터를 가지고 특정 검출대상 신호와 동일한 주파수를 가지는 기준 신호가 혼합되었으며, 도 7을 참조하면 검출대상 신호에 대해 주파수가 0인 직류(DC) 성분과 주파수가 약 200kHz인 제2고조파 성분이 노이즈와 함께 합성 신호에 포함된 것을 확인할 수 있다. 두 성분의 SNR을 비교하면, 직류(DC) 성분에 대하여는 SNR이 -35dB이며, 제2고조파 성분에 대하여는 SNR이 -65dB로 나타난다. 따라서 검출대상 신호를 검출할 때 제2고조파 성분을 사용하는 것이 더 바람직함을 확인할 수 있다.
또한 도 8은 주파수에 따라 검출된 1/f 노이즈의 크기를 도시한 그래프이다. 도 8을 참조하면, 1/f 노이즈의 크기는 저주파 대역에서 더 크게 나타나며, 특히 저주파 대역에서는 직류 성분으로 갈수록 급격하게 증가하는 것을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명에서와 같이 대역 통과 필터에 의해 제2고조파 성분을 추출하여 검출대상 신호를 검출하는 데 사용하면 이러한 1/f 노이즈의 영향을 억제하고, 신호 검출의 감도를 향상시킬 수 있다. 한편, 주파수에 따른 노이즈의 크기가 도 8과 같이 나타날 때, 제2고조파 성분의 주파수가 10MHz 이하의 낮은 주파수 대역에 위치하는 경우에는 대역 통과 필터의 대역폭이 노이즈의 크기가 급격히 커지는 낮은 주파수 대역을 포함하지 않도록 하는 것이 바람직하다.
도 9는 본 발명에 따른 미세 신호 검출장치에 대한 바람직한 제2실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 미세 신호 검출장치의 기준 신호 생성부(110)는 검출대상 신호와 동일한 위상을 가지는 기준 신호를 생성하기 위해 위상 고정 루프(Phase Locked Loop : PLL)로 구현된다. 검출대상 신호와 기준 신호의 위상을 일치시키는 것은 기준 신호의 주파수가 항상 일정하게 유지되도록 하는 한편 합성 신호에서 직류(DC) 성분과 제2고조파 성분의 신호를 정확하게 추출할 수 있도록 하기 위함이다.
도 9에 도시된 미세 신호 검출장치의 제2실시예에서 기준 신호 생성부(110)는 전압 제어 발진기(112), 혼합기(114) 및 적분기(116)로 구성된다. 기준 신호 생성부(110)는 입력 신호에 포함된 검출대상 신호와 동일한 주파수의 기준 신호를 생성하여 출력하되, 외부로부터 입력받은 제어 전압에 의해 기준 신호의 주파수를 조절한다. 혼합기(114)는 전압 제어 발진기(112)로부터 출력된 기준 신호와 입력 신호를 곱하여 서브 합성 신호를 생성하고, 적분기(116)는 서브 합성 신호를 입력받아 전압 제어 발진기(112)를 제어하기 위한 제어 전압을 출력한다. 제어 전압은 기준 신호와 입력 신호의 위상차를 기초로 하여 출력되며, 전압 제어 발진기(112)가 출력하는 기준 신호와 입력 신호의 위상이 동일하게 되도록 한다.
도 10은 본 발명에 따른 미세 신호 검출장치에 대한 바람직한 제3실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 기준 신호 발생부(110)는 검출대상 신호와 동일한 주파수 를 가지는 제1기준신호 및 제1기준신호와 주파수가 동일하고 위상차가 90°인 제2기준신호를 생성하여 출력한다. 제1기준신호와 제2기준신호의 위상차는 위상 천이기에 의해 설정할 수 있다.
주파수 혼합부(120)는 제1기준신호와 제2기준신호를 각각 입력받는 두 개의 혼합기로 구성되며, 각각의 혼합기는 제1기준신호와 입력신호를 곱한 제1합성신호 및 제2기준신호와 입력신호를 곱한 제2합성신호를 생성한다. 다음으로 필터링부(130) 역시 두 개의 대역 통과 필터로 구성되어 제1합성신호 및 제2합성신호로부터 각각 제2고조파 성분에 해당하는 신호를 추출한다. 한편, 필터링부(130)는 두 개의 저역 통과 필터로 구성되어 제1합성신호 및 제2합성신호로부터 각각 직류(DC) 성분에 해당하는 신호를 추출할 수도 있다.
결과적으로 신호 검출부(140)는 두 개의 제2고조파 성분 또는 두 개의 직류 성분을 입력받게 된다. 검출대상 신호를 검출하기 위해 신호 검출부(140)는 두 개의 신호 성분의 크기를 기초로 가로축이 sin축이고 세로축이 cos축인 그래프를 작성한다. 제1기준신호와 제2기준신호의 위상차가 90°이기 때문에 sin 및 cos을 각 좌표축으로 하여 각 성분의 크기를 나타낸 직선 그래프를 얻을 수 있으며, 그래프로부터 검출대상 신호의 크기 및 위상을 산출할 수 있다.
도 10에 도시된 것과 같은 미세 신호 검출장치를 사용하면 PLL과 같은 위상 동기화 수단을 사용하지 않고 입력 신호로부터 검출대상 신호를 정확하게 검출할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발 명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1a 및 도 1b는 각각 노이즈가 포함된 신호를 시간축에서 나타낸 파형 및 노이즈가 포함된 신호를 주파수축에서 나타낸 파형을 도시한 그래프,
도 2는 기존의 락인 앰프를 이용하여 미세 신호를 검출하는 일 실시예를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 미세 신호 검출장치가 적용될 수 있는 시스템의 일 예를 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 미세 신호 검출장치에 대한 바람직한 일 실시예의 구성을 도시한 도면,
도 5는 주파수 혼합부에 의해 합성 신호가 생성되는 일 예를 도시한 도면,
도 6은 입력 신호와 기준 신호를 곱하여 얻어진 합성 신호에 포함된 각 주파수 성분의 크기를 노이즈와 함께 도시한 그래프,
도 7은 본 발명에 따른 미세 신호 검출장치에서 사용된 합성 신호의 일 예를 도시한 그래프,
도 8은 주파수에 따라 검출된 1/f 노이즈의 크기를 도시한 그래프,
도 9는 본 발명에 따른 미세 신호 검출장치에 대한 바람직한 제2실시예의 구성을 도시한 도면, 그리고,
도 10은 본 발명에 따른 미세 신호 검출장치에 대한 바람직한 제3실시예의 구성을 도시한 도면이다.

Claims (4)

  1. 입력 신호에 포함된 검출대상 신호의 주파수와 동일한 주파수를 가지는 기준 신호를 생성하여 출력하는 기준 신호 생성부;
    상기 입력 신호와 상기 기준 신호를 곱하여 합성 신호를 생성하는 주파수 혼합부;
    상기 합성 신호로부터 직류 성분에 해당하는 신호를 추출하는 저역 통과 필터와, 상기 합성 신호로부터 상기 검출대상 신호의 주파수에 대한 제2고조파 성분에 해당하는 신호를 추출하는 대역 통과 필터로 구성된 필터링부; 및
    상기 직류 성분에 해당하는 신호 및 상기 제2고조파 성분에 해당하는 신호 중에서 신호 대 잡음비가 높은 신호로부터 상기 검출대상 신호를 검출하는 신호 검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 신호 검출장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기준 신호 생성부는,
    외부로부터 입력받은 제어 전압에 의해 상기 기준 신호를 생성하여 출력하는 전압 제어 발진기;
    상기 전압 제어 발진기로부터 출력된 상기 기준 신호와 상기 입력 신호를 곱하여 서브 합성 신호를 생성하는 혼합기; 및
    상기 서브 합성 신호를 입력받아 상기 전압 제어 발진기를 제어하기 위한 제어 전압을 출력하는 적분기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 신호 검출장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 기준 신호 생성부는 상기 입력 신호에 포함된 검출대상 신호의 주파수와 동일한 주파수를 가지는 제1기준신호 및 상기 제1기준신호와 주파수가 동일하며 위상차가 90°인 제2기준신호를 생성하여 출력하고,
    상기 주파수 혼합부는 상기 제1기준신호 및 상기 제2기준신호에 상기 입력 신호를 각각 곱하여 제1합성신호 및 제2합성신호를 생성하며,
    상기 필터링부는 상기 제1합성신호 및 상기 제2합성신호로부터 각각 상기 검출대상 신호의 제2고조파 성분에 해당하는 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 미세 신호 검출장치.
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