KR102287190B1 - 유도 기전력 측정 방법, 유도 기전력을 이용한 마커의 위치 추적 방법, 및 이를 수행하는 장치들 - Google Patents

유도 기전력 측정 방법, 유도 기전력을 이용한 마커의 위치 추적 방법, 및 이를 수행하는 장치들 Download PDF

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Abstract

유도 기전력 측정 방법, 유도 기전력을 이용한 마커의 위치 추적 방법, 및 이를 수행하는 장치들이 개시된다. 일 실시예에 따른 증폭 회로는, 제1 입력 신호 및 위상 제어 신호에 기초하여 제1 디모듈레이션 신호 및 제2 디모듈레이션 신호를 생성하는 디모듈레이션 신호 생성 회로와, 제2 입력 신호 및 상기 제1 디모듈레이션 신호에 기초하여 상기 위상 제어 신호를 생성하는 위상 제어 신호 생성 회로와, 상기 제2 입력 신호 및 상기 제2 디모듈레이션에 기초하여 상기 제2 입력 신호의 크기 신호를 생성하는 신호 처리 회로를 포함한다.

Description

유도 기전력 측정 방법, 유도 기전력을 이용한 마커의 위치 추적 방법, 및 이를 수행하는 장치들{METHOD FOR MEASURING INDUCED ELECTROMOTIVE FORCE, MTHEOD FOR TRACKING MARKER POSITION USING INDUCED ELECTROMOTIVE FORCE, AND APPARATUS FOR PERFORMING THE SAME}
아래 실시예들은 유도 기전력 측정 방법, 유도 기전력을 이용한 마커의 위치 추적 방법, 및 이를 수행하는 장치들에 관한 것이다.
높은 정확도를 필요로 하는 수술 과정에 수술용 항법 시스템 시스템이 이용된다. 적외선 카메라 기반의 위치 추적 시스템은 구조적으로 커다란 광학 마커를 필요로 하며 카메라와 마커 사이에 가시선을 늘 확보해야 하는 단점을 가진다. 관성 센서 기반 마커를 사용하여 위치를 추적하게 되면 위치의 변화량은 알 수 있으나 절대 좌표 상의 위치를 알 수 없는 단점을 가진다. 반면 3차원 위치 추적을 위해 전자기 센서 기반 마커를 사용하게 되면 가시선 확보가 필요하지 않으며 절대 좌표 상의 위치를 추적할 수 있다.
현재 사용되는 시스템들은 전자기 센서 기반 마커가 긴 선으로 연결되어 있거나, 선이 없는 경우에는 큰 용량의 배터리로 전력을 공급해야 하므로 마커의 크기가 커지는 문제가 있다. 전자기 센서 기반 마커를 선이 없는 무선 형태이면서도 초소형으로 만들기 위해서는 작은 배터리나 에너지 하베스터를 사용하여 동작 시킬 수 있어야 하므로 매우 낮은 전력을 소모하면서도 높은 정확도를 가지는 유도 기전력 측정 회로가 반드시 필요하다.
크기가 매우 작은 진폭을 갖는 교류 신호의 경우에는 측정을 위해 증폭이 요구된다. 교류의 미소 신호(small signal)를 증폭하더라도 노이즈의 크기도 같이 커지기 때문에 통상적으로 증폭과 함께 노이즈의 필터링이 수반된다. 특정 주파수 성분의 검출을 위해 대역 통과 필터(BPF: band pass filter)가 사용될 수 있다. 이 경우 통과대역(passband)에서는 노이즈 또한 그대로 존재하기 때문에 미소 신호는 여전히 노이즈 속에 묻히게 된다. 또한 대역 통과 필터는 충분히 협소한 통과대역으로 설계하는 것은 사실상 불가능하다.
실시예들은 3차원 위치 추적을 위한 전자기 센서 기반 마커에 이용될 수 있는 저전력 고정확도 유도 기전력 측정 기술을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 유도 기전력 측정 회로는, 제1 입력 신호 및 위상 제어 신호에 기초하여 제1 디모듈레이션 신호 및 제2 디모듈레이션 신호를 생성하는 디모듈레이션 신호 생성 회로와, 제2 입력 신호 및 상기 제1 디모듈레이션 신호에 기초하여 상기 위상 제어 신호를 생성하는 위상 제어 신호 생성 회로와, 상기 제2 입력 신호 및 상기 제2 디모듈레이션에 기초하여 상기 제2 입력 신호의 크기 신호를 생성하는 신호 처리 회로를 포함한다.
상기 위상 제어 신호 생성 회로는, 상기 제2 입력 신호를 상기 제1 디모듈레이션 신호와 믹싱하는 믹싱 회로와, 상기 믹싱 회로의 출력 신호에 기초하여 상기 위상 제어 신호를 생성하는 비교기를 포함할 수 있다.
상기 디모듈레이션 신호 생성 회로는, 상기 제1 디모듈레이션 신호를 생성하는 제1 디모듈레이션 신호 생성 회로와, 상기 제2 디모듈레이션 신호를 생성하는 제2 디모듈레이션 신호 생성 회로를 포함할 수 있다.
상기 제1 디모듈레이션 신호 생성 회로는, 상기 제1 입력 신호에 기초하여 상기 제1 디모듈레이션 신호를 생성하기 위한 비교기와, 상기 위상 제어 신호에 기초하여 상기 제1 디모듈레이션 신호의 위상을 조정하는 페이즈 쉬프터와, 위상이 조정된 제1 디모듈레이션 신호를 반전시키기 위한 반전회로를 포함할 수 있다.
상기 제2 디모듈레이션 신호 생성 회로는, 상기 제1 입력 신호의 위상을 특정 위상 값만큼 지연시키는 지연 회로와, 상기 지연 회로의 출력 신호에 기초하여 상기 제2 디모듈레이션 신호를 생성하기 위한 비교기와, 상기 위상 제어 신호에 기초하여 상기 제2 디모듈레이션 신호의 위상을 조정하는 페이즈 쉬프터와, 위상이 조정된 제2 디모듈레이션 신호를 반전시키기 위한 반전회로를 포함할 수 있다.
상기 신호 처리 회로는, 상기 제2 입력 신호를 상기 제2 디모듈레이션 신호와 믹싱하는 믹싱 회로와, 상기 믹싱 회로의 출력 신호에 기초하여 상기 제2 입력 신호의 크기 신호를 생성하는 저역 통과 필터를 포함할 수 있다.
상기 유도 기전력 측정 회로는, 입력 신호를 증폭하여 상기 제1 입력 신호를 생성하기 위한 제1 증폭기와, 상기 제1 입력 신호를 가변적으로 증폭하여 상기 제2 입력신호를 생성하기 위한 제2 증폭기를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 유도 기전력 측정 방법은, 제1 입력 신호 및 위상 제어 신호에 기초하여 제1 디모듈레이션 신호 및 제2 디모듈레이션 신호를 생성하는 단계와, 제2 입력 신호 및 상기 제1 디모듈레이션 신호에 기초하여 상기 위상 제어 신호를 생성하는 단계와, 상기 제2 입력 신호 및 상기 제2 디모듈레이션 신호에 기초하여 상기 제2 입력 신호의 크기 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
위상 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 제2 입력 신호를 상기 제1 디모듈레이션 신호와 믹싱하는 단계와, 믹싱된 신호에 기초하여 상기 위상 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 디모듈레이션 신호 및 제2 디모듈레이션 신호를 생성하는 단계는, 상기 제1 디모듈레이션 신호를 생성하는 단계와, 상기 제2 디모듈레이션 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 디모듈레이션 신호를 생성하는 단계는, 상기 제1 입력 신호에 상기 제1 디모듈레이션 신호를 생성하는 단계와, 상기 위상 제어 신호에 기초하여 상기 제1 디모듈레이션 신호의 위상을 조정하는 단계와, 위상이 조정된 제1 디모듈레이션 신호를 반전시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 디모듈레이션 신호를 생성하는 단계는, 상기 제1 입력 신호의 위상을 특정 위상 값만큼 지연시키는 단계와, 위상이 지연된 제1 입력 신호에 기초하여 상기 제2 디모듈레이션 신호를 생성하는 단계와, 상기 위상 제어 신호에 기초하여 상기 제2 디모듈레이션 신호의 위상을 조정하는 단계와, 위상이 조정된 제2 디모듈레이션 신호를 반전시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 크기 신호를 생성하는 단계는, 상기 제2 입력 신호를 상기 제2 디모듈레이션 신호와 믹싱하는 단계와, 믹싱된 신호를 저역 통과 필터에 통과시켜 상기 입력 신호의 크기 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 유도 기전력 측정 방법은, 입력 신호를 증폭하여 상기 제1 입력 신호를 생성하는 단계와, 상기 제1 입력 신호를 가변적으로 증폭하여 상기 제2 입력신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 마커는, 복수개의 센싱 코일과, 상기 복수개의 센싱 코일에서 발생하는 유도 기전력을 측정하기 위한 유도 기전력 측정 회로를 포함하는 집적 회로를 포함하고, 상기 유도 기전력 측정 회로는, 제1 입력 신호 및 위상 제어 신호에 기초하여 제1 디모듈레이션 신호 및 제2 디모듈레이션 신호를 생성하는 디모듈레이션 신호 생성 회로와, 제2 입력 신호 및 상기 제1 디모듈레이션 신호에 기초하여 상기 위상 제어 신호를 생성하는 위상 제어 신호 생성 회로와, 상기 제2 입력 신호 및 상기 제2 디모듈레이션에 기초하여 상기 제2 입력 신호의 크기 신호를 생성하는 신호 처리 회로를 포함하고, 상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호는 상기 유도 기전력에 대응하는 신호이다.
일 실시예에 따른 위치 추적 방법은, 복수개의 센싱 코일에서 발생하는 유도 기전력을 측정하는 단계와, 상기 유도 기전력에 기초하여 마커의 위치를 추적하는 단계를 포함하고, 상기 측정하는 단계는, 제1 입력 신호 및 위상 제어 신호에 기초하여 제1 디모듈레이션 신호 및 제2 디모듈레이션 신호를 생성하는 단계와, 제2 입력 신호 및 상기 제1 디모듈레이션 신호에 기초하여 상기 위상 제어 신호를 생성하는 단계와, 상기 제2 입력 신호 및 상기 제2 디모듈레이션 신호에 기초하여 상기 제2 입력 신호의 크기 신호를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호는 상기 유도 기전력에 대응하는 신호이다.
도 1은 일 실시예에 따른 마커의 구조를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 마커의 위치 추적 동작을 간략하게 설명하기 위한 도면이다.
도 3는 도 1에 도시한 마커의 위치 추적 동작의 일 예를 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 유도 기전력 측정 회로의 신호 처리 동작의 개념을 간략하게 설명하기 위한 도면이다.
도 5은 유도 기전력 측정 회로의 신호 처리 동작의 일 예를 간략하게 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 일 실시예에 따른 유도 기전력 측정 회로의 개략적인 블록도이다.
도 7는 도 6에 도시한 유도 기전력 측정 회로의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 8은 도 6에 도시한 유도 기전력 측정 회로의 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 6에 도시한 페이즈 쉬프터의 위상 조정 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 5에 도시된 유도 기전력 측정 회로를 이용한 마커의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11는 도 5에 도시된 유도 기전력 측정 회로를 이용한 마커의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
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.
제1 또는 제2등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 실시예의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
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.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 일 실시예에 따른 마커의 구조를 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시한 마커의 위치 추적 동작을 간략하게 설명하기 위한 도면이다.
마커(10)는 수술용 항법 시스템에서 3차원 위치 추적을 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 마커(10)는 수술 도구의 위치를 추적하기 위해 이용될 수 있고, 환자의 신체 부위를 추적하기 위해서도 이용될 수 있다.
마커(10)는 소형 배터리나 에너지 하베스터를 이용하여 동작 시킬 수 있어서, 선이 없는 무선 형태이면서 초소형으로 구현될 수 있다.
제너레이팅 코일(21)은 마커(10) 외부에 위치하여 전자기장을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 제너레이팅 코일(21)은 수술용 항법 시스템에서 마커(10)를 추적하기 위해 이용되는 전자기장을 발생시킬 수 있다.
마커(10)는 센싱 코일(11), 집적 회로(13), 및 배터리(15)를 포함한다.
센싱 코일(11)은 제너레이팅 코일(21)에서 발생시키는 전자기장에 기초하여 유도 기전력을 발생시킬 수 있다. 센싱 코일(11)은 제너레이팅 코일(21)과의 상대적인 위치 및 방향에 따라 상이한 특징을 가지는 유도 기전력을 발생시킬 수 있다.
마커(10)는 서로 다른 각도(또는 방향)으로 구비된 복수개의 센싱 코일(11)을 포함할 수 있다. 서로 다른 각도(또는 방향)으로 구비된 복수개의 센싱 코일(11)은 마커(10)의 위치 및 방향에 따라서 상이한 특징을 가지는 유도 기전력을 발생시킬 수 있으므로, 발생되는 유도 기전력의 특징을 이용하여 마커(10)의 위치 및 방향을 추적할 수 있다.
집적 회로(13)은 센싱 코일(11)에서 발생하는 유도 기전력을 처리하여 마커(10)의 위치 및 방향을 추적할 수 있다. 집적 회로(13)은 매우 낮은 전력을 소모하면서도 높은 정확도를 가지고 신호를 증폭하고 검출하는 유도 기전력 측정 회로(30)를 포함할 수 있다. 유도 기전력 측정 회로(30)는 센싱 코일(11)에서 발생하는 유도 기전력 신호를 증폭하고 검출하여 유도 기전력 신호의 크기를 측정할 수 있다.
도 3는 도 1에 도시한 마커의 위치 추적 동작의 일 예를 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
마커(10)는 제너레이팅 코일(21)이 생성하는 전자기장으로 인해 센싱 코일(11)에 발생하는 유도 기전력을 사용하여 마커(10)의 위치를 추적할 수 있다.
제너레이팅 코일(21)은 서로 직교하는 X축, Y축, 및 Z축 방향으로 감긴 3개의 제너레이팅 코일(21)을 포함할 수 있다. X축, Y축, 및 Z축 방향으로 감긴 3개의 제너레이팅 코일(21)은 각각 서로 다른 주파수 f1, f2, 및 f3로 구동하여 3개의 서로 다른 주파수를 갖는 전자기장을 공간 상에 생성할 수 있다.
마커(10)는 서로 직교하는 X축, Y축, 및 Z축 방향으로 감긴 3개의 센싱 코일(11)을 포함할 수 있다. X축, Y축, 및 Z축 방향으로 감긴 3개의 센싱 코일(11)은 각각 서로 다른 주파수 f1, f2, 및 f3로 구동되는 제너레이팅 코일(21)에 의해 발생된 전자기장에 의해 유도 기전력을 발생시킬 수 있다.
3개의 서로 다른 주파수로 구동하는 3개의 제너레이팅 코일(21)에 의해 발생한 전자기장에 의해 3개의 센싱 코일(11)에서는 총 9개의 유도 기전력(Vf1x ~ Vf3z)이 발생할 수 있다. 마커(10)는 9개의 유도 기전력(Vf1x ~ Vf3z)으로부터 3차원 공간 상의 마커(10)의 위치(x, y, z)와 방향(θx, θy, θz)을 추적할 수 있다.
도 4는 유도 기전력 측정 회로의 신호 처리 동작의 개념을 간략하게 설명하기 위한 도면이다.
집적 회로(13)는 센싱 코일(11)에서 발생한 유도 기전력을 측정하기 위한 유도 기전력 측정 회로(30)를 포함한다. 예를 들어, 유도 기전력 측정 회로(30)는 락인 앰플리케이션(lock-in amplification) 구조로 구현될 수 있다.
유도 기전력 측정 회로(30)는 특정 주파수를 가지고 들어오는 입력 신호를 기저 대역으로 이동시킨 후 저역 통과 필터를 이용해 필터링 하여 입력 신호의 크기 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 유도 기전력 측정 회로(30)는 입력 신호의 주파수와 정확히 같은 주파수와 위상을 갖는 정현파 신호 또는 사각파 신호 형태의 디모듈레이션(demodulation) 신호를 생성하고, 입력 신호와 디모듈레이션 신호를 믹싱함으로써 입력 신호의 주파수를 기저 대역으로 다운 컨버전(down-conversion)하도록 구현될 수 있다.
유도 기전력 측정 회로(30)는 입력 신호(Vcos(w0t))를 증폭기(410)로 증폭할 수 있고, 믹서(430)를 통해 오실레이터(470)에서 생성된 디모듈레이션 신호(V2cos(w0t))와 증폭된 신호(V1cos(w0t))를 믹싱할 수 있다. 다음으로, 유도 기전력 측정 회로(30)는 저역 통과 필터(450)를 통해 믹싱된 신호(0.5V1V2(1+cos(2w0t))를 필터링 하여 입력 신호의 크기에 대응하는 DC 신호(0.5V1V2)를 출력할 수 있다.
도 5은 유도 기전력 측정 회로의 신호 처리 동작의 일 예를 간략하게 설명하기 위한 도면이다.
종래 기술은 입력 신호와 같은 주파수와 위상을 갖는 디모듈레이션 신호를 생성하기 위하여 고속의 비교기(710)을 사용한다. 고속의 비교기(710)는 높은 전력을 소모하기 때문에 소형 마커에 구현할 수 없는 한계를 가지고 있다.
유도 기전력 측정 회로(30)는 페이즈 쉬프터(750)를 이용하여 전력 소모량이 적은 저속의 비교기(730)로 구현될 수 있다.
페이즈 쉬프터(750)은 디모듈레이션 신호의 위상을 입력 신호의 위상 보다 360도 느리게 되도록 지연시킴으로써, 디모듈레이션 신호의 위상을 입력 신호와 동일하게 조정할 수 있다.
유도 기전력 측정 회로(30)는 입력 신호와 동일한 위상을 가지는 디모듈레이션 신호 및 입력 신호에 기초하여 입력 신호의 크기 신호를 생성할 수 있다.
도 6는 일 실시예에 따른 유도 기전력 측정 회로의 개략적인 블록도이다.
유도 기전력 측정 회로(30)는 디모듈레이션 신호 생성 회로(100), 위상 제어 신호 생성 회로(200), 및 입력 신호 처리 회로(300)을 포함한다.
디모듈레이션 신호 생성 회로(100)는 센싱 코일(11)에서 발생된 유도 기전력 신호에 기초하여 디모듈레이션 신호를 생성할 수 있다. 또한, 디모듈레이션 신호 생성 회로(100)는 위상 제어 신호 생성 회로(200)에서 생성된 위상 제어 신호에 기초하여 디모듈레이션 신호의 위상을 조정할 수 있다.
위상 제어 신호 생성 회로(200)는 디모듈레이션 신호 및 유도 기전력 신호에 기초하여 위상 제어 신호를 생성할 수 있다. 위상 제어 신호는 디모듈레이션 신호의 위상을 조정하기 위해 이용될 수 있다.
입력 신호 처리 회로(300)는 센싱 코일(11)에서 발생한 유도 기전력 신호의 크기 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 입력 신호 처리 회로(300)는 유도 기전력 신호와 디모듈레이션 신호를 믹싱하고, 믹싱된 신호를 저역 통과 필터를 통과시킴으로써 유도 기전력 신호의 크기 신호를 생성할 수 있다.
유도 기전력 측정 회로(30)는 고속의 비교기가 아닌 저속의 비교기를 사용하고, 페이즈 쉬프터를 포함한 디모듈레이션 신호 생성 회로 회로(100)를 이용하여 입력 신호와 정확히 같은 주파수와 위상을 갖는 디모듈레이션 신호를 생성함으로써, 전력 소모량을 크게 낮출 수 있다.
도 7는 도 6에 도시한 유도 기전력 측정 회로의 일 예를 나타내는 회로도이다.
유도 기전력 측정 회로(30)는 디모듈레이션 신호 생성 회로(100), 위상 제어 신호 생성 회로(200), 및 입력 신호 처리 회로(300) 외에 두개의 증폭기(610, 630)를 더 포함할 수 있다.
센싱 코일(11)에서 발생한 유도 기전력 신호는 증폭기(610)를 통해 증폭될 수 있다. 예를 들어 센싱 코일(11)에서 발생한 유도 기전력 신호는 인스트루멘테이션 증폭기(Instrumentation Amplifier, 610)에 의해 증폭될 수 있다.
인스트루멘테이션 증폭기(610)에 의해 증폭된 유도 기전력 신호는 가변 이득 증폭기(Variable-gain Amplifier, 630)에 의해 증폭될 수 있다. 이득 제어기(Adaptive Gain Control, 631)는 가변 이득 증폭기(630)의 이득을 제어할 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위해 인스트루멘테이션 증폭기(610)에 의해 증폭된 유도 기전력 신호를 제1 입력 신호, 가변 이득 증폭기(630)에 의해 재차 증폭된 유도 기전력 신호를 제2 입력 신호라고 한다. 유도 기전력 신호의 성질에 따라 증폭이 불필요할 수 있으므로 경우에 따라서 제1 입력 신호 및 제2 입력 신호는 동일한 신호일 수 있다. 즉, 제1 입력 신호 및 제2 입력 신호는 유도 기전력에 대응하는 신호일 수 있다.
디모듈레이션 신호 생성 회로(100)는 제1 디모듈레이션 신호 생성 회로(130) 및 제2 디모듈레이션 신호 생성 회로(150)을 포함할 수 있다.
제1 디모듈레이션 신호 생성 회로(130)는 제1 입력 신호를 처리하여 제1 디모듈레이션 신호(Pulse_Q)를 생성할 수 있다. 제1 디모듈레이션 신호 생성 회로(130)는 비교기(131), 페이즈 쉬프터(133), 및 반전 회로(135)를 포함할 수 있다.
비교기(131)는 제1 입력 신호를 정현파 신호 또는 사각파 신호로 변환시켜 제1 디모듈레이션 신호(Pulse_Q)를 생성할 수 있다. 페이즈 쉬프터(133)는 위상 제어 신호(Phase_CTRL)에 응답하여 제1 디모듈레이션 신호(Pulse_Q)의 위상을 조정할 수 있다. 반전 회로(135)는 위상이 조정된 제1 디모듈레이션 신호(Pulse_Q)를 반전시킬 수 있다.
제2 디모듈레이션 신호 생성 회로(150)는 제1 입력 신호를 처리하여 제2 디모듈레이션 신호(Pulse_I)를 생성할 수 있다. 제2 디모듈레이션 신호 생성 회로(150)는 지연 회로(157), 비교기(151), 페이즈 쉬프터(153), 및 반전 회로(155)를 포함할 수 있다.
지연 회로(157)는 제1 입력 신호의 위상을 지연시킬 수 있다. 예를 들어 지연 회로(157)는 제1 입력 신호의 위상을 90도만큼 지연시킬 수 있다. 비교기(151)는 위상이 지연된 제1 입력 신호를 정현파 신호 또는 사각파 신호로 변환시켜 제2 디모듈레이션 신호(Pulse_I)를 생성할 수 있다. 페이즈 쉬프터(153)는 위상 제어 신호(Phase_CTRL)에 응답하여 제2 디모듈레이션 신호(Pulse_I)의 위상을 조정할 수 있다. 반전 회로(155)는 위상이 조정된 제2 디모듈레이션 신호(Pulse_I)를 반전시킬 수 있다.
위상 제어 신호 생성 회로(200)은 제2 입력 신호를 처리하여 위상 제어 신호(Phase_CTRL)를 생성할 수 있다. 위상 제어 신호 생성 회로(200)는 믹싱 회로(210) 및 비교기(230)을 포함할 수 있다.
믹싱 회로(210)는 제2 입력 신호와 제1 디모듈레이션 신호(Pulse_Q)를 믹싱하여 믹싱 신호를 출력할 수 있다. 비교기(230)는 믹싱 회로(210)의 출력 신호와 기준 전압(VDD/2)에 기초하여 위상 제어 신호(Phase_CTRL)을 생성할 수 있다.
입력 신호 처리 회로(300)는 제2 디모듈레이션 신호(Pulse_I)를 이용하여 입력 신호 처리 회로(300)에 입력된 제2 입력 신호의 크기 신호를 출력할 수 있다. 입력 신호 처리 회로(300)는 믹싱 회로(310), 저역 통과 필터(330), 및 버퍼(350)을 포함할 수 있다.
믹싱 회로(310)은 제2 입력 신호와 제2 모듈레이션 신호(Pulse_I)를 믹싱하여 믹싱 신호를 출력할 수 있다. 출력된 믹싱 신호는 저역 통과 필터(33)에 입력되어, 제2 입력 신호의 크기 신호가 버퍼(350)로 출력될 수 있다.
도 8은 도 6에 도시한 유도 기전력 측정 회로의 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
유도 기전력 측정 회로(30)에 포함된 비교기들(131, 151)는 제1 입력 신호에 비해 위상이 45도 지연된 제1 및 제2디 모듈레이션 신호(Pulse_Q 및 Pulse_I) 출력할 수 있다. 가변 이득 증폭기(630)에 의해 제2 입력 신호는 제1 입력 신호에 비해 위상이 15도 지연될 수 있다.
제1 입력 신호가 비교기(131)에 입력되어, 제2 입력 신호에 비해 위상이 45도가 지연된 제1 디모듈레이션 신호(Pulse_Q)가 출력될 수 있다.
제1 입력 신호는 지연 회로(157)을 통해 위상이 90도 지연된 후, 비교기(151)에 입력되어 제2 입력 신호에 비해 위상이 135도가 지연된 제2 디모듈레이션 신호(Pulse_I)가 생성될 수 있다.
위상 제어 신호 생성 회로(200)는 제2 입력 신호 및 제1 디모듈레이션 신호(Pulse_Q)에 기초하여 위상 제어 신호(Phase_CTRL)를 생성할 수 있다.
페이즈 쉬프터(153)는 위상 제어 신호(Phase_CTRL)에 기초하여 제2 디모듈레이션 신호(Pulse_I)의 위상을 추가로 240도 지연시킴으로써, 제2 디모듈레이션 신호(Pulse_I)의 위상이 총 375도 지연되도록 조정할 수 있다.
제2 디모듈레이션 신호(Pulse_I)의 위상이 총 375도 지연된 경우, 최종적으로 위상이 15도 지연된 제2 입력 신호와 동일한 위상을 가지게 된다.
따라서, 입력 신호 처리 회로(300)는 동일한 위상을 가진 제2 입력 신호 및 제2 디모듈레이션 신호(Pulse_I)에 기초하여 제2 입력 신호의 크기 신호를 생성할 수 있다.
도 9는 도 6에 도시한 페이즈 쉬프터의 위상 조정 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
제2 디모듈레이션 신호(Pulse_I)의 위상(Phasepulse)이 제2 입력 신호의 위상((Phasesignal)보다 느릴 경우, 페이즈 쉬프터(133, 153)는 제1 디모듈레이션 신호(Pulse_Q) 및 제2 디모듈레이션 신호(Pulse_I)의 위상을 적게 지연시키도록 조정 되어야 한다.
반대로, 제2 디모듈레이션 신호(Pulse_I)의 위상(Phasepulse)이 제2 입력 신호의 위상((Phasesignal)보다 빠를 경우, 페이즈 쉬프터(133, 153)는 제1 디모듈레이션 신호(Pulse_Q) 및 제2 디모듈레이션 신호(Pulse_I)의 위상을 많이 지연시키도록 조정되어야 한다.
페이즈 쉬프터(133, 153)이 위상을 지연시키는 페이즈 쉬프팅(phase shifting)의 크기(또는 양)는 위상 제어 신호(Phase_CTRL)의 듀티 비(duty ratio)에 기초하여 결정된다.
제2 디모듈레이션 신호(Pulse_I)의 위상(Phasepulse)이 제2 입력 신호의 위상((Phasesignal)보다 느릴 경우, 위상 제어 신호 생성 회로(200)에서 제1 디모듈레이션 신호(Pulse_Q) 및 제2 입력 신호에 기초하여 생성한 위상 제어 신호(Phase_CTRL)의 듀티 비(duty ratio)는 50%보다 작을 수 있다.
위상 제어 신호(Phase_CTRL)의 듀티 비가 50%보다 작을 경우, 페이즈 쉬프터(133, 153)의 페이즈 쉬프팅 크기가 작아 질 수 있다. 즉, 페이즈 쉬프터(133, 153)가 제1 디모듈레이션 신호(Pulse_Q) 및 제2 디모듈레이션 신호(Pulse_I)의 위상을 더 적게 지연시키도록 조정 된다.
제2 디모듈레이션 신호(Pulse_I)의 위상(Phasepulse)이 제2 입력 신호의 위상((Phasesignal)보다 빠를 경우, 위상 제어 신호 생성 회로(200)에서 제1 디모듈레이션 신호(Pulse_Q) 및 제2 입력 신호에 기초하여 생성한 위상 제어 신호(Phase_CTRL)의 듀티 비(duty ratio)는 50%보다 클 수 있다.
위상 제어 신호(Phase_CTRL)의 듀티 비가 50%보다 클 경우, 페이즈 쉬프터(133, 153)의 페이즈 쉬프팅 크기가 커질 수 있다. 즉, 페이즈 쉬프터(133, 153)가 제1 디모듈레이션 신호(Pulse_Q) 및 제2 디모듈레이션 신호(Pulse_I)의 위상을 더 많이 지연시키도록 조정된다.
제2 디모듈레이션 신호(Pulse_I)의 위상(Phasepulse)과 제2 입력 신호의 위상((Phasesignal)이 동일한 경우, 위상 제어 신호 생성 회로(200)에서 제1 디모듈레이션 신호(Pulse_Q) 및 제2 입력 신호에 기초하여 생성한 위상 제어 신호(Phase_CTRL)의 듀티 비(duty ratio)는 50%가 될 수 있다.
위상 제어 신호(Phase_CTRL)의 듀티 비(duty ratio)는 50%인 경우, 페이즈 쉬프터(133, 153)의 페이즈 쉬프팅 크기를 변동되지 않는다. 즉, 디모듈레이션 신호 생성 회로(100)는 계속해서 제2 입력 신호의 위상((Phasesignal)과 동일 한 위상의 제2 디모듈레이션 신호(Pulse_I)를 생성하게 된다.
페이즈 쉬프터(133, 153)의 동작을 통해 제2 디모듈레이션 신호와 제2 입력 신호의 위상을 동일하게 조정할 수 있다.
도 10은 도 5에 도시된 유도 기전력 측정 회로를 이용한 마커의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
X축, Y축, 및 Z축 방향으로 감긴 3개의 제너레이팅 코일(21-1, 21-2, 21-3)은 각각 서로 다른 주파수 f1, f2, 및 f3로 구동하여 3개의 서로 다른 주파수를 갖는 전자기장을 공간 상에 생성할 수 있다.
마커(10)는 X축, Y축, 및 Z축 방향의 센싱 코일(11-1, 11-2, 11-3)으로부터 각각 서로 다른 주파수 f1, f2, 및 f3를 갖는 유도 기전력을 측정하기 위해 각 센싱 코일(11-1, 11-2, 11-3)에 대응하는 유도 기전력 측정 회로(30)을 포함할 수 있다.
각각의 유도 기전력 측정 회로(30)는 대응하는 센싱 코일(11-1, 11-2, 11-3)에서 발생하는 유도 기전력을 처리하고, 마커(10)는 각각의 유도 기전력 측정 회로(30)가 처리한 유도 기전력 신호에 기초하여 마커(10)의 방향 및 위치를 추적할 수 있다.
도 11는 도 5에 도시된 유도 기전력 측정 회로를 이용한 마커의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
X축, Y축, 및 Z축 방향으로 감긴 3개의 제너레이팅 코일(21-1, 21-2, 21-3)이 발생시키는 서로 다른 주파수 frequency 1(f1), frequency 2(f2), 및 frequency 3(f3)의 전자기장에 의한 3축의 센싱 코일(11-1, 11-2, 11-3)의 유도 기전력을 측정하기 위해 유도 기전력 측정 회로(30)는 동작 타이밍을 조정할 수 있다.
유도 기전력 측정 회로(30)는 frequency 1(f1), frequency 2(f2), 및 frequency 3(f3)의 유도 기전력을 시간 순서에 따라 차례대로 처리할 수 있다. 또한, 각 주파수의 유도 기전력 신호를 처리할 때, 각 센싱 코일(11-1, 11-2, 11-3)에서 발생하는 유도 기전력 신호를 시간 순서에 따라 차례대로 처리할 수 있다.
따라서, 마커(10)는 하나의 유도 기전력 측정 회로(30)를 포함하고, 하나의 유도 기전력 측정 회로(30)는 각 주파수 및 각 센싱 코일(11-1, 11-2, 11-3)에 따른 동작 타이밍을 정해 신호를 처리하고, 마커(10)는 유도 기전력 측정 회로(30)가 처리한 유도 기전력 신호에 기초하여 마커(10)의 방향 및 위치를 추적할 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.

Claims (16)

  1. 제1 입력 신호 및 위상 제어 신호에 기초하여 제1 디모듈레이션 신호 및 제2 디모듈레이션 신호를 생성하는 디모듈레이션 신호 생성 회로;
    상기 제1 입력 신호에 비해 위상이 지연된 제2 입력 신호 및 상기 제1 디모듈레이션 신호에 기초하여 상기 위상 제어 신호를 생성하는 위상 제어 신호 생성 회로; 및
    상기 제2 입력 신호 및 상기 제2 디모듈레이션 신호에 기초하여 상기 제2 입력 신호의 크기 신호를 생성하는 신호 처리 회로
    를 포함하고,
    상기 디모듈레이션 신호 생성 회로는,
    상기 제1 입력 신호를 처리하여 상기 제1 디모듈레이션 신호를 생성하고 상기 위상 제어 신호에 응답하여 상기 제1 디모듈레이션 신호의 위상을 조정한 후 출력하는 제1 디모듈레이션 생성 회로; 및
    상기 제1 입력 신호의 위상을 지연시키고, 위상이 지연된 상기 제1 입력 신호를 처리하여 상기 제2 디모듈레이션 신호를 생성하고 상기 위상 제어 신호에 응답하여 상기 제2 디모듈레이션 신호가 상기 제2 입력 신호와 동일한 위상을 갖도록 상기 제2 디모듈레이션 신호의 위상을 조정한 후 출력하는 제2 디모듈레이션 신호 생성 생성 회로
    를 포함하는, 유도 기전력 측정 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위상 제어 신호 생성 회로는,
    상기 제2 입력 신호를 상기 제1 디모듈레이션 신호와 믹싱하는 믹싱 회로; 및
    상기 믹싱 회로의 출력 신호에 기초하여 상기 위상 제어 신호를 생성하는 비교기
    를 포함하는 유도 기전력 측정 회로.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 디모듈레이션 신호 생성 회로는,
    상기 제1 입력 신호에 기초하여 상기 제1 디모듈레이션 신호를 생성하기 위한 비교기;
    상기 위상 제어 신호에 기초하여 상기 제1 디모듈레이션 신호의 위상을 조정하는 페이즈 쉬프터; 및
    위상이 조정된 제1 디모듈레이션 신호를 반전시키기 위한 반전회로
    를 포함하는 유도 기전력 측정 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 디모듈레이션 신호 생성 회로는,
    상기 제1 입력 신호의 위상을 특정 위상 값만큼 지연시키는 지연 회로;
    상기 지연 회로의 출력 신호에 기초하여 상기 제2 디모듈레이션 신호를 생성하기 위한 비교기;
    상기 위상 제어 신호에 기초하여 상기 제2 디모듈레이션 신호의 위상을 조정하는 페이즈 쉬프터; 및
    위상이 조정된 제2 디모듈레이션 신호를 반전시키기 위한 반전회로
    를 포함하는 유도 기전력 측정 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리 회로는,
    상기 제2 입력 신호를 상기 제2 디모듈레이션 신호와 믹싱하는 믹싱 회로; 및
    상기 믹싱 회로의 출력 신호에 기초하여 상기 제2 입력 신호의 크기 신호를 생성하는 저역 통과 필터
    를 포함하는 유도 기전력 측정 회로.
  7. 제1항에 있어서,
    입력 신호를 증폭하여 상기 제1 입력 신호를 생성하기 위한 제1 증폭기; 및
    상기 제1 입력 신호를 가변적으로 증폭하여 상기 제2 입력신호를 생성하기 위한 제2 증폭기
    를 더 포함하는 유도 기전력 측정 회로.
  8. 유도 기전력 측정 회로의 유도 기전력 측정 방법에 있어서,
    상기 유도 기전력 측정 회로가 제1 입력 신호 및 위상 제어 신호에 기초하여 제1 디모듈레이션 신호 및 제2 디모듈레이션 신호를 생성하는 단계;
    상기 유도 기전력 측정 회로가 상기 제1 입력 신호에 비해 위상이 지연된 제2 입력 신호 및 상기 제1 디모듈레이션 신호에 기초하여 상기 위상 제어 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 유도 기전력 측정 회로가 상기 제2 입력 신호 및 상기 제2 디모듈레이션 신호에 기초하여 상기 제2 입력 신호의 크기 신호를 생성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 디모듈레이션 신호 및 제2 디모듈레이션 신호를 생성하는 단계는,
    상기 제1 입력 신호를 처리하여 상기 제1 디모듈레이션 신호를 생성하고 상기 위상 제어 신호에 응답하여 상기 제1 디모듈레이션 신호의 위상을 조정한 후 출력하는 단계; 및
    상기 제1 입력 신호의 위상을 지연시키고, 위상이 지연된 상기 제1 입력 신호를 처리하여 상기 제2 디모듈레이션 신호를 생성하고 상기 위상 제어 신호에 응답하여 상기 제2 디모듈레이션 신호가 상기 제2 입력 신호와 동일한 위상을 갖도록 상기 제2 디모듈레이션 신호의 위상을 조정한 후 출력하는 단계
    를 포함하는, 유도 기전력 측정 방법.
  9. 제8항에 있어서
    위상 제어 신호를 생성하는 단계는,
    상기 제2 입력 신호를 상기 제1 디모듈레이션 신호와 믹싱하는 단계; 및
    믹싱된 신호에 기초하여 상기 위상 제어 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 유도 기전력 측정 방법.
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 디모듈레이션 신호의 위상을 조정한 후 출력하는 단계는,
    상기 제1 입력 신호에 상기 제1 디모듈레이션 신호를 생성하는 단계;
    상기 위상 제어 신호에 기초하여 상기 제1 디모듈레이션 신호의 위상을 조정하는 단계; 및
    위상이 조정된 제1 디모듈레이션 신호를 반전시키는 단계
    를 포함하는 유도 기전력 측정 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제2 디모듈레이션 신호의 위상을 조정한 후 출력하는 단계는,
    상기 제1 입력 신호의 위상을 특정 위상 값만큼 지연시키는 단계;
    위상이 지연된 제1 입력 신호에 기초하여 상기 제2 디모듈레이션 신호를 생성하는 단계;
    상기 위상 제어 신호에 기초하여 상기 제2 디모듈레이션 신호의 위상을 조정하는 단계; 및
    위상이 조정된 제2 디모듈레이션 신호를 반전시키는 단계
    를 포함하는 유도 기전력 측정 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 크기 신호를 생성하는 단계는,
    상기 제2 입력 신호를 상기 제2 디모듈레이션 신호와 믹싱하는 단계; 및
    믹싱된 신호를 저역 통과 필터에 통과시켜 상기 입력 신호의 크기 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 유도 기전력 측정 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    입력 신호를 증폭하여 상기 제1 입력 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 입력 신호를 가변적으로 증폭하여 상기 제2 입력신호를 생성하는 단계
    를 더 포함하는 유도 기전력 측정 방법.
  15. 복수개의 센싱 코일; 및
    상기 복수개의 센싱 코일에서 발생하는 유도 기전력을 측정하기 위한 유도 기전력 측정 회로를 포함하는 집적 회로
    를 포함하고,
    상기 유도 기전력 측정 회로는,
    제1 입력 신호 및 위상 제어 신호에 기초하여 제1 디모듈레이션 신호 및 제2 디모듈레이션 신호를 생성하는 디모듈레이션 신호 생성 회로;
    상기 제1 입력 신호에 비해 위상이 지연된 제2 입력 신호 및 상기 제1 디모듈레이션 신호에 기초하여 상기 위상 제어 신호를 생성하는 위상 제어 신호 생성 회로; 및
    상기 제2 입력 신호 및 상기 제2 디모듈레이션에 기초하여 상기 제2 입력 신호의 크기 신호를 생성하는 신호 처리 회로
    를 포함하고,
    상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호는 상기 유도 기전력에 대응하는 신호이고,
    상기 디모듈레이션 신호 생성 회로는,
    상기 제1 입력 신호를 처리하여 상기 제1 디모듈레이션 신호를 생성하고 상기 위상 제어 신호에 응답하여 상기 제1 디모듈레이션 신호의 위상을 조정한 후 출력하는 제1 디모듈레이션 생성 회로; 및
    상기 제1 입력 신호의 위상을 지연시키고, 위상이 지연된 상기 제1 입력 신호를 처리하여 상기 제2 디모듈레이션 신호를 생성하고 상기 위상 제어 신호에 응답하여 상기 제2 디모듈레이션 신호가 상기 제2 입력 신호와 동일한 위상을 갖도록 상기 제2 디모듈레이션 신호의 위상을 조정한 후 출력하는 제2 디모듈레이션 신호 생성 생성 회로
    를 포함하는, 마커.
  16. 마커의 위치 추적 방법에 있어서,
    상기 마커가 복수개의 센싱 코일에서 발생하는 유도 기전력을 측정하는 단계; 및
    상기 마커가 상기 유도 기전력에 기초하여 상기 마커의 위치를 추적하는 단계
    를 포함하고,
    상기 측정하는 단계는,
    제1 입력 신호 및 위상 제어 신호에 기초하여 제1 디모듈레이션 신호 및 제2 디모듈레이션 신호를 생성하는 단계;
    상기 제1 입력 신호에 비해 위상이 지연된 제2 입력 신호 및 상기 제1 디모듈레이션 신호에 기초하여 상기 위상 제어 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제2 입력 신호 및 상기 제2 디모듈레이션 신호에 기초하여 상기 제2 입력 신호의 크기 신호를 생성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호는 상기 유도 기전력에 대응하는 신호이고,
    상기 제1 디모듈레이션 신호 및 제2 디모듈레이션 신호를 생성하는 단계는,
    상기 제1 입력 신호를 처리하여 상기 제1 디모듈레이션 신호를 생성하고 상기 위상 제어 신호에 응답하여 상기 제1 디모듈레이션 신호의 위상을 조정한 후 출력하는 단계; 및
    상기 제1 입력 신호의 위상을 지연시키고, 위상이 지연된 상기 제1 입력 신호를 처리하여 상기 제2 디모듈레이션 신호를 생성하고 상기 위상 제어 신호에 응답하여 상기 제2 디모듈레이션 신호가 상기 제2 입력 신호와 동일한 위상을 갖도록 상기 제2 디모듈레이션 신호의 위상을 조정한 후 출력하는 단계
    를 포함하는, 위치 추적 방법.
KR1020190149771A 2018-12-31 2019-11-20 유도 기전력 측정 방법, 유도 기전력을 이용한 마커의 위치 추적 방법, 및 이를 수행하는 장치들 KR102287190B1 (ko)

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