KR101106955B1 - Output Unitt FOR A MOBILE TELECOMMUNICATION EQUIPMENTS - Google Patents
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Abstract
본 발명은 출력단의 비선형 소자인 구동 증폭기 또는 전력 증폭기의 출력을 선형화시키고, 다른 주파수 대역과의 분리도가 높도록 인접채널누설비의 특성을 높일 수 있는 이동통신시스템의 출력단을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide an output terminal of a mobile communication system that can linearize the output of a driving amplifier or a power amplifier, which is a nonlinear element of an output terminal, and improve the characteristics of adjacent channel leakage facilities so as to have high separation from other frequency bands.
사용조건 변화에 다른 별도의 필터의 튜닝이라든지 필터의 교체 없이 외부 신호 즉 사용자의 조건입력이라든지 제어시스템에서 발생하는 제어 신호에 의하여 필터링 대역을 조정 할 수 있는 Filtering band can be adjusted by control signal generated from the control system or external signal, that is, user's condition input, without tuning the filter or changing the filter.
즉 소프트웨어에 의하여 제어되는 PBAR (polymer base bulk acoutic resonator)또는 EAP(ELECTRO- ACTIVE Polymers)공진기로 구성된 필터와 증폭기 및 스위치로 구성된 소프트웨어 제어되는 소프트웨어제어 PBAR 간섭억제시스템 필터유닛( ISS FU ON ELECTRO- ACTIVE Polymers(EPA/ PBAR) FOE SOFTWARE DEFINE RADIO 이하 'ISSFU-PBAR-SDR'이라 합니다)와 출력단에서 출력되는 아날로그신호(RF신호)를 피드백 받아서 출력증폭기로 입력되는 신호를 전치 왜곡 시키는 아날로그 전치왜곡장치( Analog Adaptive Pre-Distortion ;APD)와 이날로그 입력신호를 병렬로 연결된 구동증폭기와 지연회로가 장착된 병렬 구동증폭기와 병렬증폭기의 출력을 가산기에서 동기(IN-PHASE) 결합한 후 이를 증폭하는 1차 전력 증폭기와 1차 전력 증폭기에서 증폭된 신호를 최종 증폭하는 도허티 증폭기에서 증폭하여 출력하는 것으로 구성된 이동통신시스템의 출력단을 제공하기 위한 것이다Software-controlled software controlled PBAR interference suppression system filter unit (ISS FU ON ELECTRO-ACTIVE) consisting of a filter composed of PBAR (polymer base bulk acoutic resonator) or EAP (ELECTRO-ACTIVE Polymers) resonator controlled by software and an amplifier and a switch. Polymers (EPA / PBAR) FOE SOFTWARE DEFINE RADIO or less is called 'ISSFU-PBAR-SDR' and analog predistortion device which predistorts the signal input to the output amplifier by feeding back the analog signal (RF signal) output from the output terminal ( Primary power that amplifies the analog adaptive pre-distortion (APD) and analog input signals in parallel by synchronizing the output of the parallel drive amplifier and the parallel amplifier with the delay amplifier and the output of the parallel amplifier in the adder. The amplified signal from the amplifier and the primary power amplifier are amplified and output from the Doherty amplifier. To provide an output stage of a mobile communication system,
ALCR, DA, PA, IMD, RF, 효율, 선형화, 출력단, APD, 전치 왜곡 ALCR, DA, PA, IMD, RF, Efficiency, Linearization, Output Stage, APD, Predistortion
Description
본 발명은 이동통신시스템의 신호 처리 장치로서 주로 이동통신 장치의 출력단에 사용되는 것으로서, 이동통신장비에 사용되는 전력증폭기의 선형성(Linearity)을 개선하여 데이터 전송량이 증가하고 출력이 높아지더라도 손실 없이 선형적으로 신호를 중계 및 출력할 수 있는 이동통신시스템의 출력 장치에 관한 것이다.The present invention is mainly used in the output terminal of the mobile communication device as a signal processing device of the mobile communication system, by improving the linearity (Linearity) of the power amplifier used in the mobile communication equipment (data loss) is increased without loss even if the data transmission amount increases The present invention relates to an output device of a mobile communication system capable of linearly relaying and outputting signals.
이하에서는 설명의 편의를 위하여 이동통신 출력단을 기준으로 설명하나 이에 한정하는 것이 아님을 밝혀둔다.Hereinafter, for convenience of description, the mobile communication output terminal will be described as a reference, but it is not limited thereto.
일반적으로, 선로를 통하여 입력되는 아날로그 신호를 In general, the analog signal input through the line
디지털 신호로 변환하고 다시 아날로그 신호로 변환하여 필터링 과 증폭하여 신호를 중계하거나 안테나를 통하여 송출하게 된다. They are converted into digital signals and then converted into analog signals, filtered and amplified to relay signals or transmitted through antennas.
이하에서는 입력되는 아날로그 신호를 중심으로 설명되며 아날로그신호는 RF 아날로그 신통을 통칭하는 것이다. 하나 본 발명에서 아날로그신호를 중심으로 설명 한다하여 이동통신시스템에서 아날로그신호만을 활용한다는 것이 아님은 자명 하다 할 것이다. 일반적으로 이동통신시스템의 선로라든지 통신방식에 따라 입력신호가 디지탈신호이거나 아날로그 신호일수 있으며 이동통신시스템에서 필요에 의하여 이를 디지탈신호는 아날로그신호로 아날로그신호는 디지탈 신호로 변환하는 것은 본 분야의 자명한 기술적 사실이라 할 수 있다. Hereinafter will be described with respect to the input analog signal, the analog signal is a generic name for RF analog communication. One explanation of this invention will be mainly an analog signal from it by not only the advantage that the analog signals in a mobile communication system will be apparent. In general, the input signal may be a digital signal or an analog signal according to the line of the mobile communication system or the communication method, and it is obvious in the art to convert the digital signal into an analog signal and the analog signal into a digital signal as necessary in the mobile communication system. It's a technical fact.
도 1을 참조하면, 광통신의 송신 단말기에서는 전기 신호를 빛 신호로 변환한 후, 광섬유를 통해 전송하고 수신 단말기에서는 빛 신호를 다시 전기 신호로 변환하며, 전기 신호를 빛 신호로 변환하는 데는 레이저 다이오드나 발광 다이오드를 이용하며, 빛 신호를 디지털적인 전기 신호로 바꿀 때에는 광전 다이오드 등의 광전 소자를 이용한다.Referring to FIG. 1, a transmission terminal of an optical communication converts an electrical signal into a light signal, and then transmits it through an optical fiber, and a receiving terminal converts the light signal into an electrical signal again, and converts the electrical signal into a light signal using a laser diode. B. Light emitting diodes are used, and photoelectric elements such as photodiodes are used to convert light signals into digital electrical signals.
또한, 광 중계기(Fiber Optic Repeater)는 광통신 시스템에서 신호를 받아 증폭, 재송신하는 광전자 장치로서, 디지털 신호 중계의 경우, 그 신호의 파형을 정형하고 타이밍을 조정 및 재구성하여 송신하며, 도 2를 참조하여 설명한다.In addition, a fiber optic repeater is an optoelectronic device that receives, amplifies, and retransmits a signal in an optical communication system. In the case of a digital signal relay, a signal waveform, a timing, a reconstruction, and a reconstruction of the signal are transmitted. Will be explained.
도 2에 도시된 바와 같이, 기지국의 RF 신호를 전광(E/O) 변환기에서 광신호로 변환한 뒤, 광선로(광케이블)를 따라 원하는 원격지역으로 전송하며, 광전(O/E) 변환기에서 다시 RF 신호로 변환하고 대역통과필터 등을 통해 고조파 성분 제거 및 잡음 대역을 제한한 후, 전력 증폭기를 거쳐 안테나로 송신한다.As shown in FIG. 2, the RF signal of the base station is converted into an optical signal in an all-optical (E / O) converter, and then transmitted along a light path (optical cable) to a desired remote area, and in the photoelectric (O / E) converter. The signal is converted into an RF signal again, the harmonic components are removed and the noise band is limited through a band pass filter, and then transmitted through the power amplifier to the antenna.
여기서, 광 중계기의 송신부(TX)는 광원(Light Source)이 입력단의 RF 출력 변화를 얼마나 충실히 쫓아가도록 만드는지(Dynamic range) 또는 수신부(RX)는 송신부에서 광케이블을 통해 입력된 광신호를 받는 과정에서 발생되는 노이즈 성분들을 얼마나 효과적으로 억제할 것인지에 따라 성능이 달라진다.Here, the transmitter TX of the optical repeater makes the light source follow the RF output change of the input stage faithfully (Dynamic range) or the receiver RX receives the optical signal input through the optical cable from the transmitter. Performance depends on how effectively the noise components are generated.
이러한 두 가지 특성은 광 링크의 성능(SNR 또는 CNR)과 직접적인 연관성을 가지고 있는데, 송신부에서 광원이 입력 RF 신호의 변화에 충실히 따라가지 못하는 경우, 직접적으로 신호 왜곡(Distortion)이 유발되어 신호대 잡음비(SNR) 특성이 저하되며, 수신부로 전송된 광신호가 다양한 손실로 인해 원 신호레벨이 저하되면, 수신부에서 다시 전기 신호로 변환할 때 발생하는 노이즈 성분에 의해 원 신호가 크게 영향을 받기 때문에, 이 역시 심각한 신호대 잡음비 특성이 낮아지는 결과를 가져오게 된다.These two characteristics are directly related to the performance of the optical link (SNR or CNR). When the light source does not faithfully change the input RF signal at the transmitter, signal distortion directly causes the signal-to-noise ratio ( SNR) characteristics are deteriorated, and if the original signal level is lowered due to various losses of the optical signal transmitted to the receiver, the original signal is greatly affected by the noise component generated when the receiver converts the signal back into an electrical signal. This results in a severe signal-to-noise ratio characteristic.
이동 무선 통신 장비에 있어서 진폭 성형성은 최종 출력단의 전력 증폭기에 의해 대부분의 규격이 결정되고, 이에 따라 통신장비의 전력 증폭기는 선형성이 우수한 특성을 갖는 방식으로 설계되어야 하며, 특히 선형적인 전력 증폭기가 아닌 경우, 효율이 10% 정도밖에 사용하지 못하는 문제가 발생하여 전체 시스템의 성능을 급격히 감소시키게 된다. In mobile wireless communication equipment , the amplitude shaping is mostly determined by the power amplifier of the final output stage. Therefore, the power amplifier of the communication equipment should be designed in such a way that the characteristics of the linearity are excellent. In this case, a problem arises in that the efficiency is only about 10%, which drastically reduces the performance of the entire system.
또한, 전력 증폭기를 포함한 모든 능동 소자는 정도의 차이는 있지만, 근본적으로 진폭 비선형성 특성을 가지므로, 선형성이 요구되는 시스템에서는 전력 증폭기의 선형 구간에서만 동작하도록 전력 증폭기의 최대 출력보다 훨씬 낮은 출력에서 시스템을 설계하거나 최대한 선형 특성이 좋은 전력 증폭기를 선정하여 사용하고 있다.In addition, all active devices, including power amplifiers, have varying degrees, but are fundamentally amplitude nonlinear, so that in systems where linearity is required, outputs at much lower than the power amplifier's maximum output will operate only in the linear region of the power amplifier. We design a system or select a power amplifier with the best linear characteristics.
한편, 이동통신(Mobile Communication)은 전자기파를 매개로 하는 전기통신으로, 송신부(TX: Transmitter)에서는 데이터를 포함한 전송 신호를 고주파 신호로 변환하고, 적절한 전력으로 증폭하여 다른 주파수의 간섭없이 전송하면, 수신 부(RX: Receiver)에서는 대기중의 각종 잡음과 간섭신호 중에서 원하는 주파수 대역만을 필터링하여 수신한 후, 잡음을 최소화하면서 미약한 신호를 증폭하여 이용가능한 크기로 생성하고, 변환된 고주파 신호의 주파수를 낮추어 실제 신호를 복구해낸다.On the other hand, the mobile (Mobile Communication) is in electrical communication to an electromagnetic wave as a medium, the transmitter (TX: Transmitter) In converts the transmission signal including the data to a high-frequency signal, amplified to an appropriate power when transmission without interference of different frequencies, The receiver (RX: Receiver) filters and receives only a desired frequency band from various kinds of noise and interference signals in the air, amplifies a weak signal while minimizing noise, generates a usable size, and converts a frequency of the converted high frequency signal. Lower to recover the actual signal.
여기서, 고정이동통신장치인 기지국(Base Station)과 중계기(Repeater)의 출력 전력(Output Power) 효율은 대략 10% 정도로 매우 낮으며, 이는 20W의 RF 신호 출력을 얻기 위해서 200W의 전력이 요구됨을 뜻하고, 나머지 200W-20W=180W는 열로 변환되어 열 방출장치에 의해 대기중으로 방출된다는 것을 의미한다.Here, the output power efficiency of the base station and the repeater, which are fixed mobile communication devices, is very low at about 10%, which means that 200W of power is required to obtain 20W of RF signal output. And the remaining 200W-20W = 180W is converted to heat and released into the atmosphere by the heat release device.
이때, 이동통신장치 중 출력단의 출력 효율이 낮은 이유는 통신 신호의 특성상 다른 채널이나 주파수에 영향을 주지 않기 위한 특성인 인접채널누설비(ACLR: Adjacent Channel Leakage Power Ratio)를 만족해야 하기 때문이다.In this case, the output efficiency of the output terminal of the mobile communication device is low because the characteristics of the communication signal to satisfy the Adjacent Channel Leakage Power Ratio (ACLR), which does not affect other channels or frequencies.
도 3은 종래 기술에 따른 이동통신시스템의 출력단을 도시한 개략도이고, 도 4는 도 3의 단일 채널 출력을 출력 스펙트럼 밀도로 표시한 그래프이다.3 is a schematic diagram showing an output stage of a mobile communication system according to the prior art, and FIG. 4 is a graph showing the output of the single channel of FIG. 3 as an output spectral density.
도 3을 참조하면, 종래 기술에 따른 이동통신시스템 중 기지국 및 중계기의 출력단은 구동 증폭기(DA: Driving Amplifier)와 전력 증폭기(PA: Power Amplifier)를 포함하며, 도 4를 참조하면, 전력 증폭기의 효율은 전력 증폭기의 포화점(Saturation Point)에 근접할수록 높아지지만, 비선형 특성 영역으로 진입하게 되므로 스펙트럼 성장(Spectral Growth)으로 인해 인접채널누설비가 수용할 수 없는 상태로 훼손(Distortion)된다.Referring to FIG. 3, an output terminal of a base station and a repeater of a mobile communication system according to the related art includes a driving amplifier (DA) and a power amplifier (PA). Referring to FIG. The efficiency increases as the power amplifier approaches the saturation point, but enters the nonlinear characteristic region, and thus, due to spectral growth, the adjacent channel leakage equipment is unacceptably distorted.
이에 따라, 이러한 회손을 최소화시키기 위해 전력 증폭기의 선형성이 확보 된 영역에서 동작시키기 위해 효율을 낮추는 것이며, 이는 모든 이동통신시스템에 모두 해당된다.Accordingly, in order to minimize such damage, the efficiency is reduced to operate in the area where the linearity of the power amplifier is secured, which is applicable to all mobile communication systems.
따라서, 추가적인 선형회로가 요구되는데, 종래에는 이러한 선형회로로 전력 증폭기의 비선형성 특성과 반대 특성을 전력 증폭기의 입력에서 사전에 가해주는 전치왜곡(Pre-Distortion) 방식과, 두 개의 루프를 이용하여 비선형 특성에 의한 불요파를 원천적으로 제거해주는 피드포워드(Feed Forward) 방식이 사용되고 있다.Therefore, an additional linear circuit is required. In the related art, this linear circuit uses a pre-distortion method that pre-applies the nonlinearity characteristics of the power amplifier at the input of the power amplifier and two loops. A feed forward method that removes unwanted waves due to nonlinear characteristics is used.
그러나, 종래 기술에 따른 전치왜곡방식을 이용한 출력단의 효율은 WCDMA인 경우에 대략 15% 정도로 알려져 있고, 이만큼의 효율 향상도 바람직하지만 출력단의 효율이 높을수록 여러 가지의 장점을 응용한 기술이 도출될 수 있으므로, 선형성 및 인접채널누설비의 특성을 높여 출력단의 효율을 증가시킬 수 있는 기술이 요구되고 있다.However, the efficiency of the output stage using the predistortion method according to the prior art is known to be about 15% in the case of WCDMA, and the efficiency of the output stage is desirable. However, the higher the efficiency of the output stage, the more various techniques are applied. Therefore, there is a demand for a technology capable of increasing the efficiency of the output stage by increasing the linearity and characteristics of the adjacent channel leakage facility.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출한 것으로 여러 형태, 즉 크기와 다양한 주파수의 ANT로 들어온 RF 신호(아날로그 신호 로서 이하에서는 "아날로그 신호"라 한다.)를 The present invention has been made in order to achieve the above object, the RF signal (analog signal, hereinafter referred to as "analog signal") coming into the ANT of various forms, that is, the size and various frequencies.
상기 입력된 아날로그신호의 선형성을 개선하기 위하여 아날로그 또는 디지탈 전치 왜곡장치에서 전치 왜곡을 하며 Predistortion is performed in an analog or digital predistorter to improve the linearity of the input analog signal.
상기 입력된 아날로그 신호와 전치왜곡장치에서 출력된 신호를 교정 커플러(correction coupler)를 통하여 결합하고, 이 결합된 신호를 다시 분배기( Divider Coupler )로 분배하여 병렬로 연결된 두개의 구동증폭기에서 각각 증폭하고, 한쪽 구동증폭기의 출력 회로에 지연 회로를 장착하여 다른 구동증폭기의 출력 신호와 동기( IN - PHASE )결합이 되도록 동기 결합 가산기( IN - PHASE ADDER )에서 결합하고 The combination of input analog signal and the signal output from the pre-distortion unit via a calibration coupler (coupler correction) and, the combined signal back to the distributor (Divider Coupler) in the respective amplifier, and equipped with a delay circuit to the output circuit of one of the driving amplifier output signal and a synchronization (IN of the other driving amplifier in the two driver amplifiers connected in parallel distribution-synchronous such that the PHASE) bond bond adder (IN - PHASE In ADDER )
이 두 개의 병렬로 연결된 구동증폭기에서 출력되어 동기 결합된 동기신호(Coherent Signal)를 1차 전력 증폭기(이는 후술하는 도허티 증폭기의 구동증폭기라고 할 수 있으며 본 발명에서는 "전력증폭기" 라 한다)에서 증폭하고 The two are parallel output at a drive amplifier connected to the synchronization combined synchronous signal (Coherent Signal) to the first power amplifier (they can be said that the driving amplifier of the Doherty amplifier will be described later, and is referred to as "power amplifier" in the present invention) Amplify
상기 전력 증폭기의 출력을 도허티 증폭기를 통하여 증폭하여 안테나를 통하여 출력하는 이동통신 출력단을 제공하는 것을 기본 실시예로 하는 이동통신 출력단을 제공하는 것에 있다.The present invention provides a mobile communication output terminal which basically provides a mobile communication output terminal for amplifying an output of the power amplifier through a Doherty amplifier and outputting the same through an antenna.
상기와 같은 구성을 함으로서 본 발명의 또 다른 목적인 전력 효율을 증가 시켜 입력된 전원의 대부분이 열로 변환되지 않도록 하여 방열 장치 및 방열판을 제거 및 최소화시켜 기지국 및 중계기를 포함한 장치의 크기 및 무게를 줄여 시스템의 초소형화를 이룰 수 있는 이동통신시스템의 출력단을 제공하는 데 있다.By constructing the above configuration to increase the power efficiency is another object of the present invention so that most of the input power is not converted to heat to remove and minimize the heat sink and the heat sink to reduce the size and weight of the device including the base station and repeater system To provide an output stage of a mobile communication system that can achieve a miniaturization of the.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 The present invention to achieve the object as described above
상기 입력되는 아날로그신호 일부를 입력되는 선로에 커플러에 의하여 결합하여 입력되는 아날로그 신호의 일부를 입력받고 후술하는 도허티 증폭기 (50-1)출력단에서 출력되는 출력신호를 피드백 받아서 입력되는 아날로그 신호의 선형성을 개선시키는 전치 왜곡장치(20);와The linearity of the analog signal is input by receiving a part of the analog signal input by combining a part of the input analog signal by a coupler to the input line and receiving an output signal output from a Doherty amplifier 50-1 output terminal which will be described later. Pre-distortion
상기 입력되는 아날로그 신호를 지연선로(delay line. DL1)를 통하여 입력되는 신호와 상기한 전치 왜곡장치에서 출력되는 신호를 커플러에서 결합하고 결합된 신호를 증폭하는 제1구동 증폭기( DA1, 10);와First driving amplifiers DA1 and 10 which combine the input analog signal through a delay line DL 1 and the signal output from the predistorter in a coupler and amplify the combined signal. ;Wow
상기 입력되는 아날로그 신호를 지연선로(DL1)를 통하여 입력되는 신호와 상기한 전치 왜곡장치에서 출력되는 신호를 커플러에서 결합하고 결합된 신호를 증폭하는 제1구동 증폭기( DA1)와 병렬로 연결된 제2구동층폭기(DA2,11);와 The first analogue signal is coupled in parallel with the first driving amplifier DA1 for combining the input analog signal through the delay line DL 1 and the signal output from the predistorter in a coupler and amplifying the combined signal. 2 driving layer aeration (DA2, 11); and
상기 제1구동증폭기(10) 출력을 지연선로(DL2)를 통하여 입력받고 아울러 The output of the
상기 제2증폭기(11)의 출력을 입력받아 가산하는 가산기(adder. 80):와An adder (adder. 80) for receiving and adding the output of the
상기 가산기의 출력을 증폭하는 전력증폭기(50);와To amplify the output of the adder
상기 전력증폭기(50)의 출력신호를 증폭하는 도허티 증폭기(50-1);로 구성 되는 이동통신 출력단이다. 여기에서 이동 통신 출력단이라 함은 발명의 이해를 용이하게 하기 위하여 출력단이라 한 것이며 본 발명이 출력단 뿐 만이 아니라 입력단에도 사용 될 수 있다. 이를 통칭하여 "이동통신 신호 처리장치"라 할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 이를 "이동통신 출력단"이라 한다remind It is a mobile communication output stage consisting of; a Doherty amplifier (50-1) for amplifying the output signal of the power amplifier (50). Herein, the mobile communication output terminal is referred to as an output terminal to facilitate understanding of the present invention, and the present invention can be used not only for the output terminal but also for the input terminal. This may be collectively referred to as a "mobile communication signal processing apparatus." Hereinafter, for convenience of description, this is referred to as a "mobile communication output terminal".
상기와 같은 이동통신 출력단을 기본구성으로 하는 제 1실시예와The first embodiment has a basic configuration of the mobile communication output terminal as described above.
상기한 제1실시에서 In the first embodiment described above
입력되는 아날로그 입력 신호를 통과 또는 저지시켜 인접채널누설비(ACLR)를 증가시키고, 상기 통과 또는 저지된 신호를 일정 이득 및 전력을 가진 주파수 신호로 변환하는 ISSFU-PBAR-SDR(30)에 아날로그 신호를 입력한후 이의 출력을 전치왜곡장치(20)으로 입력하게 하고 DL을 통하여 제1구동증폭기(10)과 제2 구동증폭기(11)로 입력하게 하난 변형된 제 2실시예로 구성 될 수 있으며 Passing or blocking the input analog input signal to increase the adjacent channel leakage equipment (ACLR), and converts the passed or blocked signal into a frequency signal having a constant gain and power analog signal to the ISSFU-PBAR-
상기한 ISSFU-PBAR-SDR(30)을 제2구동증폭기(11)의 후단에 배치하여 제2구동증폭기(11)의 신호를 필터링하여 가산기 (80)으로 출력시키는 변형된 제3실실예로 구성될수 있으며The modified ISSFU-PBAR-
또한 ISSFU-PBAR-SDR(30)을 가산기(80)의 후단에 배치하여 가산기(80)의 출력을 필터링하여 전력증폭기(50)에 입력하게 하는 변형된 제4 실시예로 구성 할 수 있다.In addition, the ISSFU-PBAR-
이상에서 상기한 구성배치의 하나를 예시하여 설명하였으나 상기한 구성요소들의 각각의 배치를 달리하는 구성에 대하여는 후술하는 각각의 실시에를 통하여 구체적으로 설명하고자 한다. One example of the above configuration arrangement has been described above, but the configuration of each arrangement of the above-described elements will be described in detail through the following embodiments.
상기 각각의 구성요소를 살펴 보면Looking at each of the above components
본 발명에서 제1 및 제2구동 증폭기(10,11)는 전력 효율보다는 병렬로 연결된 두 구동 증폭기(10,11)에서 출력된 같은 주파수의 비슷한 크기의 두 신호를 동기(IN-PHASE)결합 가산기에서 동기(IN-PHASE) 결합하여 ACLR이 매우 우수한 특성의 신호를 다음 단의 상기 전력 증폭기(50)에 요구되는 충분한 크기의 입력 신호를 공급하기 위함이다.In the present invention, the first and
상기와 같은 제1,및 제2구동 증폭기(10,11)2개를 병렬로 사용하는 것은 Using two of the first and
ACLR(Adjacent Channel Power Leakage Ratio)가 매우 우수한 두출력을 Balanced Power Combiner(가산기 또는 결합기로 표시됨. 40)를 통하여 전력증폭기(50)에 ACLR가 큰 신호를 입력하기 위함이다.This is for inputting a signal having a large ACLR to the
즉 하나의 전치왜곡장치(20)의 출력을 하나의 구동 증폭기만으로 증폭할 경우와 2개의 병렬로 연결되고 가산기에서 가산되는 경우를 비교하여 보면That is, comparing the case of amplifying the output of one
상기 전치 왜곡장치(20)의 출력이 1 mW의 즉 신호 크기가 0 dBm 이고 잡음(Noise Level)이 -10dBm 인 신호를 증폭이득이 30dB인 구동증폭기로 증폭하면 When the output of the
증폭기 후단에서는 신호의 크기가 +30dBm 이고 잡음 +20dBm인 신호가 출력되어 ACLR가 -10 dB 인 신호가 출력되어 전력증폭기(50)에 입력 되게 된다.At the rear of the amplifier, a signal having a signal size of +30 dBm and a noise of +20 dBm is output, and a signal having an ACLR of -10 dB is output and input to the
하나 동일한 신호를 동일한 증폭이득 30dB인 두개의 구동증폭기(제1 및 제2 구동증폭기)에 입력하고 이들 출력을 동기(In-Phase)시켜서 즉 필요 시 어느 한쪽 구동기 출력단에 출력을 지연선로(DL) 또는 시간지연기 등을 통하여 동기화하여 가산기(40)입력하고 가산하면, 가산기(40)의 출력은 신호의 크기는 30dBm 이고 잡 음(Noise Level)은 17 dBm으로 ACLR가 -13dB 인 신호가 출력된다. 즉 하나의 증폭기를 사용하여 증폭하는 것에 비하여 ACLR가 큰 신호가 얻어지는 것이다. The same signal is input to two drive amplifiers (first and second drive amplifiers) having the same amplification gain of 30 dB, and their outputs are in-phase, that is, the output is delayed at either driver output stage if necessary. Alternatively, when the adder 40 is inputted and added in synchronization with a time delay unit, the adder 40 outputs a signal having a signal size of 30 dBm and a noise level of 17 dBm with an ACLR of -13 dB. . That is, a signal with a large ACLR is obtained compared to amplification using one amplifier.
물론 상기한 바는 증폭기의 내부적 특성 가산기의 효율 등에서 따라 차이가 있을 수 있으며 본 발명에서 상기한 제시는 개념을 설명하기 위한 일 예를 설명하는 것일 뿐이다.Of course, the above may be different depending on the efficiency of the internal characteristic adder of the amplifier, etc. The above description of the present invention merely illustrates an example for explaining the concept.
상기에서 주파수가 같은 두 독립적인 신호를 동기( IN - PHASE )결합을 하기위해서는 Delay Line 이나 Delay Filter 같은 지연회로가 가산기와 같이 회로를 구성해야 하므로 시간지연을 위하여 지연선로(DL1,DL2 로 표시됨)는 입력되는 신호를 후단의 커플러나 가산기에서 입력되는 두 신호의 동기를 시키기 위한 것으로 시간지연기의 역활을 하는 것이다.In order to synchronously couple two independent signals of the same frequency ( IN - PHASE ), a delay circuit such as a delay line or a delay filter has to form a circuit like an adder. Therefore, delay lines (DL1 and DL2) are indicated for time delay. ) Is to synchronize the two signals input from the coupler or the adder of the rear end, and serves as a time delay.
* *
또한 본 발명에서 설명의 편의를 위하여 시간지연기 또는 지연선로(DL)로 표시하였으나 즉 선로의 임피던스 성분인 리액턴스를 증가시킨 선로 자체 일수도 있다. 즉 고주파 선로에서 신호 지연을 위하여 코일형상의 루프를 만들어 활용하는 시간지연 라인(Delay Line)을 활용할 수 있는 것이다. In addition, in the present invention, for convenience of description, the time delay or delay line (DL) is indicated, that is, the line itself may be a line with increased reactance, which is an impedance component of the line. In other words, it is possible to use a delay line that makes and uses a coil-shaped loop for signal delay in a high frequency line.
본 발명에서 활용되는 도허티 증폭기(50-1)는Doherty amplifier 50-1 utilized in the present invention
입력되는 신호의 최대 진폭이 절반 이하인 입력에서는 제1구간 증폭기만 동작하고 입력레벨이 증가하면 제2구간 증폭기가 동작을 개시하는 도허티 증폭기(50-1)로 구성됨으로 최대 입력에 있어서 양 구간의 부하를 분담하여 안테나로 출력하게 되어 출력단의 선형성과 효율성이 증가 된다. In the input of which the maximum amplitude of the input signal is less than half, only the first section amplifier is operated and when the input level is increased, the second section amplifier is composed of the Doherty amplifier 50-1. By dividing and outputting to antenna, linearity and efficiency of output stage are increased.
상기한 도허티 증폭기(50-1)의 세부구성 및 동작 등은 본 분야에서 관용적으로 활용되는 증폭기임으로 그 구체적인 설명을 생략한다.The detailed configuration and operation of the Doherty amplifier 50-1 is an amplifier conventionally used in the art, and thus its detailed description will be omitted.
또한 본 발명에 활용되는 되는 전치 왜곡장치(20)는 In addition, the
전치 왜곡을 아날로그 적으로 처리하는 아날로그 전치 왜곡장치(20-1,APD )와 디지탈 적으로 처리하는 디지탈 전치 왜곡장치(20-2,DPD) 가 선택적으로 활용될 수 있다.Analog predistorters 20-1 and APD that process predistortion analogically and digital predistorters 20-2 and DPD that process digitally may be selectively utilized.
도 5은 본 발명에 따른 전치 왜곡장치(20)의 개념을 설명하기 위한 도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, APD(20)는 전력 증폭기(50)의 출력을 피드백 신호로 받고, 상기 전력 증폭기(50)의 입력 신호를 원래 출력 신호와 반대의 왜곡 신호(예- 진폭은 같고, 위상이 180도 차이가 있는 신호)를 생성하도록 실시간으로 보상하여, 출력 신호의 특성을 개선하여 결과적으로 출력단의 효율을 높이는 장치를 의미한다.5 is a view for explaining the concept of the
도 5을 보면, 전력 증폭기(PA, 50)의 출력이 왜곡된 경우, APD(20) 에서 상기 왜곡된 주파수 신호가 선형화될 수 있도록, 상기 왜곡된 주파수의 반대의 왜곡 신호를 생성시켜 상쇄되도록 결합시킨다.Referring to FIG. 5, when the output of the power amplifiers PA and 50 is distorted, the
즉, 고의적으로 상기 전력 증폭기(50)와 반대되는 비선형성을 만들어 입력시 키면, 비선형성이 합쳐져 선형성을 가지게 되는 것으로, 전력 증폭기(50)는 비선형성 영역에서 동작하더라도, 선형성 영역에서 동작하는 것과 같은 효과를 가질 수 있다.That is, if a deliberately made nonlinearity opposite to the
여기서, 혼변조(Inter-Modulation)란 시스템 내에 존재하는 능동회로에 포함된 비선형 소자(예: 트랜지스터로 이루어진 전력 증폭기(50))로 인해 발생하는 것으로서, 입력에는 없으나 출력에는 나타나는 신호 성분이며, 비선형 소자의 비선형성으로 인해 고조파 특성을 가진 비선형 출력들이 출력되게 되는 것이다.Here, inter-modulation is caused by a nonlinear element (for example, a
도6은 상기한 APD(20-1) 의 세부 구성도로서6 is a detailed configuration diagram of the APD 20-1 described above.
APD(20-1)는 선로 또는 타소자의 입출력 단과 커플링 결합에 의하여 신호를 입력받아 혼변조를 통하여 신호의 선형성을 보정하기 위한 것으로 본 발명에서는 미국의 SCITERA사의 RFAAL2 소자 및 동 소자를 구동 매칭 시키기 위한 전원 회로와 매칭회로, 감세기, 발진기 등을 활용하는 것이고 이들 회로의 동작특성 및 구동특성 등은 SCITERA 사에서 발표한 " Hardware Design Guide v3.08 Design Guide v3.08; September 2009 Adaptive RF Power Amplifier Linearizer" 상세히 기술되어 있어서 설시를 생략하며 The APD 20-1 is for correcting the linearity of a signal through intermodulation by receiving a signal by a coupling coupling with an input / output terminal of a line or another device, and in the present invention, driving matching of an RFAAL2 device and a copper device of SCITERA of the United States of America. Power supply circuit, matching circuit, intensity reduction, oscillator, etc., and the operation characteristics and driving characteristics of these circuits are published in "Hardware Design Guide v3.08 Design Guide v3.08; September 2009 Adaptive RF Power Amplifier Linearizer "is described in detail so that
이는 본 발명의 특징이 APD (20-1) 자체에 있는 것이 아니라 이를 이용하고 더나가 APD(20-1)와 결합한 구동 증폭기와 ISSFU-PBAR-SDR(30)등과 결합 되어 본명이 해결하고자 하는 목적을 달성하기 위한 하나의 구성요소이기 때문이다.This is because the feature of the present invention is not in the APD 20-1 itself, but furthermore, it is combined with the driving amplifier and the ISSFU-PBAR-
상기한 디지탈 전치왜곡장치( Digital Pre-Distorter,20-2)는 도7에 그 구성을 도시하며The digital pre-distorter 20-2 described above shows its configuration in FIG.
도 7에 나타난 바를 보면Looking at the bar shown in Figure 7
입력되는 아날로그 신호를 디지탈신호로 변환하여 전치왜곡 시키기 위하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC(analog digital converter), CFR(Crest Factor Reduction, 22), DPD엔진(Digital Pre-Distortion, 23), 커플러(Coupler, 미도시), 제1 믹서(25), 제2 A/D 변환기(26), D/A 변환기(27), 국부 발진기(LO: Local Oscillator, 28), 제2 믹서(29)를 포함한다.ADC (analog digital converter), CFR (Crest Factor Reduction, 22), DPD engine (Digital Pre-Distortion, 23), coupler that converts analog signal into digital signal for pre-distortion by converting input analog signal into digital signal Coupler (not shown), the
여기서, 디지털 주파수 신호는 CFR(22)로 입력되어 피크대평균전력비(Peak to Average Ratio)를 감소시키며, DPD 엔진(Digital Pre-Distorter, 23)로 입력된다.Here, the digital frequency signal is input to the
여기서, DPD엔진(23) 및 CFR(22)은 미국 회사인 TI(Texas Instrument)사, 옵티크론(Optichron)사, 캐나다 회사인 PMC가 있으며, 상기 회사의 소자를 이용하며, 기본 전치왜곡장치에 대한 설명은 "RF and Microwave Circuit Design for Wireless Communications", by L.E.Larson, Chapter 4, Artech House(1996)에 자세히 기술되어 있으므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.Here, the
본 발명에 활용되는 ISSFU-PBAR-SDR(30)은 도8에 그 세부구성도가 나타나 있으며 이의 세부 구성을 보면 ISSFU-PBAR-SDR (30) utilized in the present invention is shown in Figure 8 the detailed configuration and looking at the detailed configuration thereof
PBAR 구조의 공진기 와 스위치 군으로 이루어진 제1 PBAR 공진기군(31)과A first
이와 동일한 형상의 제2 PBAR 공진기군(32)과 The second
상기 제1 및 제2PBAR 공진기군 사이에 배치된 아날로그 증폭기(34)로 구성되 며It is composed of an
상기 제1및 2 PBAR 공진기군은 The first and second PBAR resonator group
일정 대역의 주파수 신호를 통과 및 저지시키는 PBAR 구조의 공진기가 병렬로 배치된 공진기 뱅크(36)와 A
상기 공진기 뱅크의 각 공진기(36)의 하나하나 와 전단 또는 후단 또는 전후단에 배치되어 외부 제어 신호(SDR/CPU 에 의하여 제어)에 의하여 온, 오프 되는 스위치(33)로 구성되며Each of the resonator banks of the
제1 PBAR 공진기군 후단에 연결되는 아날로그 증폭기는 공진기와 연결된 스위치 후단의 일괄과 연결된 하나 또는 하나이상(이는 본 발명의 실시자가 용량과 설계기준에 다 증감할수 있으며 설명의 편의를 위하여 1개를 기준하여 기술함)아날로그 증폭기이며 One or more analog amplifiers connected to the rear end of the first PBAR resonator group may be connected to a batch of the rear end of the switch connected to the resonator (this may be increased or decreased by the practitioner of the present invention according to the capacity and the design criteria. Analogue amplifier)
상기 아날로그 증폭기 출력단은 제2PBAR 공진기군의 스위치 입력단에 연결 된다. 아울러 제2 PBAR 공진기군은 아날로그 신호를 출력하게 된다.The analog amplifier output terminal is connected to the switch input terminal of the second PBAR resonator group. In addition, the second PBAR resonator group outputs an analog signal.
여기서 제1 및 제2 PBAR 공진기군의 개별 공진기 전단, 후단, 또는 전후단에 배치되는 스위치는 본 발명을 실시자가 설계하는 용량과 특성에 따라 전단에만 배치 또는 후단에만 배치 또는 전후 단 배치 등이 선택될 수 있으며 그 선택에 따라 아날로그 증폭기와의 연결은 스위치 후단과 연결되거나 공진기의 전후단에 연결될수 있다. Here, the switches disposed at the front end, rear end, or front and rear ends of the individual resonators of the first and second PBAR resonator groups are selected to be disposed only at the front end, only at the rear end, or at the front and rear end positions, etc. according to the capacity and characteristics of the present inventors. Optionally, the connection to the analog amplifier can be connected to the rear end of the switch or to the front and rear of the resonator.
여기서, 상기 공진기(33)는 PBAR (polymer base bulk acoustic resonator)또는 EAP(ELECTRO- ACTIVE Polymers)공진기인 것이 바람직하나. 하나 실시자의 설 계에 따라 유전체, 금속제 세라믹 등 본 분야에서 관용적으로 활용되는 공진기도 사용 될 수 있음은 자명하다 할 수 있다.Here, the
즉 ISSFU-PBAR-SDR(30)에 사용되는 공진기(36)는 PBAR 또는 EAP타입의 공진기 만을 한정하는 것이 아니라 PBAR 또는 EAP타입 또는 금속제, 세라믹, 기타 유전체 등 본 분야에서 관용화 된 공진기를 사용할 수 있음을 말하는 것이다.That is, the
ISSFU-PBAR-SDR(30)을 본 발명의 이동통신 출력단에 사용함으로서 사용조건 변화에 다른 별도의 필터의 튜닝이라든지 필터의 교체 없이 외부 신호 즉 사용자의 조건입력이라든지 제어시스템에서 발생하는 제어 신호에 의하여 필터링 대역을 조정할 수 있음으로 인하여 이동통신중계기 단말기 등의 효율적인 운영을 할 수 있다.By using the ISSFU-PBAR-SDR (30) in the mobile communication output terminal of the present invention by the tuning of a separate filter according to the change in the use conditions, or by the external signal, that is, the user's condition input or the control signal generated in the control system without replacing the filter Since the filtering band can be adjusted, efficient operation of a mobile communication repeater terminal can be performed.
본 발명에서 입력되는 아날로그 신호를 분배하여 입력받거나 가산하여 결합하기 위하여 활용되는 하나의 선로에서 두개의 선로로 분기 되거나, 두개의 선로에서 하나의 선로로 결합되어 신호를 분배, 분기 또는 결합, 합산되는 것은 커플링결합에 의하며 커플링 결합은 마이크로 스트립 커플링 등과 같은 본 분야에서 관용적으로 활용되는 다양한 방법의 커플링구조를 사용할수 있는 것으로 본 발명의 실시자가 설계특성에 적합하게 선택적으로 할 수 있는 것이어서 구체적으로 설명하지 아니한다. In the present invention, an analog signal inputted in the present invention is divided into two lines in one line used to receive or add and combine the input, or is combined in one line in two lines to divide, branch or combine and sum the signals. It uihamyeo in coupling engagement coupling engagement is a microstrip coupling embodiment of the ring of this invention to be available in the coupling structure of the variety of methods that are conventionally utilized in the art, such as self-geotyieoseo that can be selectively adapted to the design characteristics It will not be described in detail.
이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 이동통신시스템의 입력단의 ANT로 입력되는 여러 형태의 신호들 중 원하는 신호를 ISSFU-PBAR-SDR를 통해 매우 우수한 S/N 특성의 RF Analog신호를 선택하여 이를 출력하게 된다.As described above, according to the present invention having the configuration described above, a desired analog signal among various types of signals input to the ANT of the input terminal of the mobile communication system is provided through the ISSFU-PBAR-SDR. Select to print this.
또한 이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 이동통신시스템에서 출력단에 아날로그 신호가 입력되는 경우, 비선형 소자인 전력 증폭기 또는 구동 증폭기의 비선형 출력 신호를 피드백 신호로 입력받아 입력 신호를 미리 왜곡시킴으로써, 비선형 출력 신호가 서로 상쇄되어 선형성을 가지는 출력 신호를 얻을 수 있음과 동시에, ISSFU-PBAR-SDR에 의해 인접채널누설비의 특성을 높임으로써 잡음 및 다른 대역과의 간섭이 없도록 분리도를 높일 수 있으며, 구동 증폭기에서 인접채널특성 비를 고려하지 않고 이득을 높일 수 있으므로, 또한 구동증폭기를 병렬로 사용함 으로서 전력 증폭기에서 선형 영역 또는 비선형 영역에서 동작할지라도 선형 영역에서 동작한 것과 동일한 효과를 가질 수 있어 전력 증폭기로 공급되는 전원 대 출력 전원인 효율을 증가시킨다.In addition, in the present invention having the configuration as described above, when the analog signal is input to the output terminal in the mobile communication system, the input signal is received in advance by receiving the nonlinear output signal of the power amplifier or the driving amplifier which is a nonlinear element as a feedback signal. By distorting, the nonlinear output signals cancel each other to obtain a linear output signal, and the separation is improved to prevent noise and interference from other bands by enhancing the characteristics of adjacent channel leakage facilities by the ISSFU-PBAR-SDR. In addition, since the gain can be increased without considering the ratio of adjacent channel characteristics in the driving amplifier, the driving amplifier can be used in parallel to have the same effect as operating in the linear region or non-linear region in the power amplifier. Power Loans to Power Amplifiers Thereby increasing the efficiency of power.
이로 인하여 열로 손실되는 전력을 최소화시켜 전력효율을 증가시킴과 동시에 방열장치 및 방열판 등을 삭제 및 최소화시켜 이동통신장치의 크기 및 부피를 초소형화시킬 수 있는 등의 효과뿐만이 아니라 This increases power efficiency by minimizing power lost by heat, and minimizes the size and volume of mobile communication devices by eliminating and minimizing heat sinks and heat sinks.
사용조건 변화에 다른 별도의 필터의 튜닝이라든지 필터의 교체 없이 외부 신호 즉 사용자의 조건입력이라든지 제어시스템에서 발생하는 제어 신호에 의하여 필터링 대역을 조정할 수 있음으로 인하여 이동통신중계기 단말기 등의 효율적 인 운영을 할 수 있다.Efficient operation of mobile communication repeater terminal is possible because the filtering band can be adjusted by control signal generated from the control system or external signal, that is, user's condition input, without tuning the filter or changing the filter. can do.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 예시도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 9는 본 발명의 제1 실시예로서 아날로그 신호가 입력되는 이동통신시스템의 출력단이 도시된 도이다. 9 is a diagram illustrating an output terminal of a mobile communication system to which an analog signal is input as a first embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이 입력되는 아날로그신호 일부를 입력되는 선로에 커플러에 의하여 결합하여 입력되는 아날로그 신호의 일부를 입력받고 후술하는 도허티 증폭기 (50-1)출력단에서 출력되는 출력신호를 피드백 받아서 입력되는 아날로그 신호의 선형성을 개선시키는 전치 왜곡장치(20);와As shown in the drawing, a part of the analog signal inputted by a coupler is input to the input line, and a part of the input analog signal is input and the analog signal inputted by receiving an output signal output from the output terminal of the Doherty amplifier 50-1 described later.
상기 입력되는 아날로그 신호를 지연선로(delay line. DL1)를 통하여 입력되는 신호와 상기한 전치 왜곡장치에서 출력되는 신호를 커플러에서 결합하고 결합된 신호를 증폭하는 제1구동 증폭기( DA1, 10);와 First driving amplifiers DA1 and 10 which combine the input analog signal through a delay line DL 1 and the signal output from the predistorter in a coupler and amplify the combined signal. ;Wow
상기 입력되는 아날로그 신호를 지연선로(DL1)를 통하여 입력되는 신호와 상기한 전치 왜곡장치에서 출력되는 신호를 커플러에서 결합하고 결합 된 신호를 증폭하는 제1구동 증폭기( DA1)와 병렬로 연결된 제2구동증폭기(DA2,11);와 The first analogue signal is coupled in parallel with the first driving amplifier DA1 which combines the input analog signal through the delay line DL 1 and the signal output from the predistorter in a coupler and amplifies the combined signal. Two-drive amplifiers (DA2, 11); and
상기 제1구동증폭기(10) 출력을 지연선로(DL2)를 통하여 입력받고 아울러 The output of the
상기 제1구동증폭기와 병렬로 연결된 제2증폭기(11)의 출력을 입력받아 동기 결합(IN-PHASE)하는 가산기(adder. 80):와 A first synchronous machine coupled for receiving the output of the drive amplifier and the
상기 가산기의 출력을 증폭하는 전력증폭기(50);와A
상기 전력증폭기(50)의 출력신호를 증폭하는 도허티 증폭기(50-1);로 구성되는 이동통신 출력단이다.remind And a Doherty amplifier 50-1 for amplifying the output signal of the
상기의 구성에 의한 제1실시예을 좀더 구체적으로 신호 입력을 가정한 예시를 통하여 설명하고자 한다. The first embodiment according to the above configuration will be described in more detail by way of example assuming signal input.
이는 본 발명의 명확한 이해를 돕기 위하여 설명하는 것이며 본 예시를 통하여 입출력 되는 신호의 크기 등이 본 발명을 한정하는 것이 아니며 이는 단지 본 발명의 이해를 돕고자 예시한 신호의 흐름에 불과하며 본 발명을 실시 하고자 하는 실시자가 선로의 여건 설계용량 등에 따라 선택되는 것임을 밝혀둔다.This will be described in order to help a clear understanding of the present invention, and the magnitude of the input and output signals through the present example is not limited to the present invention, which is merely a flow of signals exemplified to help understanding of the present invention. It should be noted that the operator to be implemented is selected according to the design conditions of the track.
먼저 본 발명의 출력 안테나의 출력을 50 dBm(100W)이고 입력 즉 본 발명의 입력단을 통하여 입력되는 신호가 -10 dBm ~-15dBm 일 경우에 본 제1실시예와 같이 구성한 이동통신 출력단에서의 신호의 증폭과정을 설명하고자 한다.First, when the output of the output antenna of the present invention is 50 dBm (100W) and the input, that is, the signal input through the input terminal of the present invention is -10 dBm to -15 dBm, the signal at the mobile communication output terminal configured as in the first embodiment We will explain the process of amplification.
먼저 -10 dBm ~-15dBm의 아날로그 신호(Input Signal)는 먼저 커플링 결합을 통하여 전치왜곡장치 (20)으로 입력되며 동시에 지연선로(DL)를 통하여 입력신호가 전달되게 된다.First, an analog signal of -10 dBm to -15 dBm is first input to the
여기서 전치 왜곡장치(20)는 후술하는 도허티 증폭기(50-1)의 출력신호의 일부를 피드백 받고 이 피드백신호와 상기 입력신호라인에서 커플링 결합에 의하여 입력된 신호를 이용하여 선형성을 개선하기 위하여 전치왜곡 처리하게 되며 전치왜곡 처리된 신호를 출력하게 된다. Here, the
상기 입력선로에 입력된 신호는 지연선로를 통과한 신호와 상기 전치왜곡장치(20)에서 전치 왜곡된 신호는 다시 커플링결합을 통하여 결합하게 된다.The signal input to the input line is passed through the delay line and the signal pre-distorted by the
상기와 같이 커플러에서 결합된 신호는 제1구동 증폭기(10)에 입력되고 아울러 일부 신호는 다시 커플러에서 분배되어 제2구동증폭기(20)의 입력단으로 입력하게 된다. 여기서 제1및 제2구동증폭기(10,12)는 증폭이득이 10dB ~15dB정도인 증폭기이다.As described above, the signal coupled from the coupler is input to the
상기 제1구동증폭기에서 증폭된 신호는 지연선로를 통하여 가산기(Adder,80) 에 입력되고 아울러 제1구동증폭기와 병렬로 연결된 제2구동증폭기(10,12)에서 증폭된 신호도 가산기(80)에 입력된다.The signal amplified by the first drive amplifier is input to the
상기한 가산기(80)는 각 증폭기로 부터 입력된 신호를 동기(In Phase)결합하여 Wherein the adder (80) by combining the input signal from the respective amplifier synchronization (In Phase)
약 0 dBm ~ 10dBm 크기의 선형성이 개선된 신호를 출력하게 된다.The linearity of about 0 dBm ~ 10dBm size, and outputs the enhanced signal.
상기 가산기(80)에서 출력된 신호는 증폭이득이 25~35 dB인 전력증폭기(50, Power amplifier)가 증폭하여 출력이 30 ~35 dBm 인 신호를 출력하게 된다.The signal output from the
상기 전력 증폭기(50)에서 출력된 신호는 증폭이득이 15~20dB 인 도허티 증폭기 (50-1)에 입력되게 되고 The signal output from the
도허티 증폭기(50-1)는 상기한 입력신호를 증폭하여 50 dBm 인 신호를 출력하게 되며 도허티 증폭기(50-1)의 출력 일부는 커플러에서 일부 신호가 분배되어 전치왜곡장치(20)로 피드백되게 되고 안테나를 통하여 입력된 아날로그 신호를 출력하게 된다.The Doherty amplifier 50-1 outputs a signal of 50 dBm by amplifying the input signal, and a part of the output of the Doherty amplifier 50-1 is distributed by some signals from the coupler to be fed back to the
상기와 같은 구성으로 출력단을 구성함 으로서 구동증폭기(11,12) 및 전력증폭기(50)를 3W 미만 소출력 증폭기를 사용 할 수 가 있어서 신호의 커플링 시 정합이 용이하고 및 신호의 선형성 개선이 효과적으로 이루어 질 뿐 만 아니라 각 구동 소자에서 발생 되는 열을 최소화 시킬 수 있는 출력단이 되는 것이다.Drive amplifiers (11, 12) and by configuring the output stage as described above Since the
도10은 본 발명의 제2실시 예를 도시 한 것이다.10 shows a second embodiment of the present invention.
이는 외부로부터 입력되는 아날로그 신호를 사용자가 원하는 대역으로 필터링하여 인접채널누설비(ACLR)를 증가시키고, 상기 통과 또는 저지된 신호를 일정 이득 및 전력을 가진 주파수 신호로 변환하는 ISSFU-PBAR-SDR(30)을 상기 제1실시예의 최 전단에 배치함으로서 전술한 ISSFU-PBAR-SDR(30)의 장점을 살리고 보다 더 선형성과 S/N(or SNR) 특성이 우수한 이동통신 출력단을 실현하는 것이다.This is because the ISSFU-PBAR-SDR (filtering the analog signal input from the outside to the band desired by the user) increases the adjacent channel leakage equipment (ACLR) and converts the passed or blocked signal into a frequency signal having a certain gain and power ( By arranging 30) at the front end of the first embodiment, it is possible to take advantage of the aforementioned ISSFU-PBAR-
이를 구체적으로 살펴 보면 Looking specifically at this
입력되는 아날로그 입력 신호를 통과 또는 저지시켜 인접채널누설비(ACLR)를 증가시키고, 상기 통과 또는 저지된 신호를 일정 이득 및 전력을 가진 주파수 신호로 변환하는 ISSFU-PBAR-SDR(30)에 아날로그 신호를 입력한 후 이의 출력을 전치왜곡장치(20)으로 입력하게 하고 DL을 통하여 제1구동증폭기(10)와 제1구동증폭기와 병렬로 연결된 제2 구동증폭기(11)로 입력하게 되며 이후의 신호처리 과정은 제1실시예와 동일 함으로 상세한 설명을 생략한다.Passing or blocking the input analog input signal to increase the adjacent channel leakage equipment (ACLR), and converts the passed or blocked signal into a frequency signal having a constant gain and power analog signal to the ISSFU-PBAR-
도11은 본 발명의 제3실시 예를 도시 한 것이다.11 shows a third embodiment of the present invention.
이는 제1실시예의 제2구동 증폭기(11) 후단에 사용자가 원하는 대역으로 필터링 하여 인접채널누설비(ACLR)를 증가시키고, 상기 통과 또는 저지된 신호를 일정 이득 및 전력을 가진 주파수 신호로 변환하는 ISSFU-PBAR-SDR(30)을 연결하여 제1구동증폭기와 병렬로 연결된 제2구동증폭기(11)의 신호를 필터링 하여 가산기 (80)으로 출력시키는 구성의 이동통신 출력단이다.This increases the adjacent channel leakage facility (ACLR) by filtering to a desired band at the rear end of the
이를 구체적으로 설명하여 보면If you explain this in detail
입력단을 통하여 입력된 신호가 전치증폭기(20)과 제1 및 제2 구동 증폭기(10,11) 증폭기로 입력되는 신호의 흐름은 제1실시예와 동일하나 The signal flow through the input terminal to the
제2구동증폭기(11)의 출력을 ISSFU-PBAR-SDR(30)에 입력시켜 사용자가 원하는 대역으로 필터링 하여 인접채널누설비(ACLR)를 증가시키고, 상기 통과 또는 저지된 신호를 일정 이득 및 전력을 가진 주파수 신호로 변환된 신호를 가산기로 입력 하는 것이며 이후의 신호 처리 과정은 제 1실시 예와 동일 함으로 구체적 설명은 생략한다.Input the output of the
이는 ISSFU-PBAR-SDR(30)의 장점을 활용하면서 가산기(8)입력되는 제2구동 증폭기(11)의 출력을 인접채널누설비(ACLR)를 증가시키고, S/N 특성이 우수한 신호가 입력되도록 함이다.This takes advantage of the ISSFU-PBAR-SDR (30) while increasing the output of the second drive amplifier (11) input to the adder (8) adjacent channel leakage equipment (ACLR), the signal excellent in S / N characteristics input To ensure that
도12는 본 발명의 제4실시 예를 도시 한 것이다.Figure 12 shows a fourth embodiment of the present invention.
이는 제1실시예의 가산기(80) 후단에 사용자가 원하는 대역으로 필터링 하여 인접채널누설비(ACLR)를 증가시키고, 상기 통과 또는 저지된 신호를 일정 이득 및 전력을 가진 주파수 신호로 변환하는 ISSFU-PBAR-SDR(30)을 연결하여 이의 출력을 전력증폭기(50)에 입력되게 하는 구성의 이동통신 출력단이다.This is an ISSFU-PBAR which increases the adjacent channel leakage facility (ACLR) by filtering to the band desired by the user after the
이를 구체적으로 설명하여 보면If you explain this in detail
입력단을 통하여 입력된 신호가 전치증폭기(20)과 제1 및 제2 구동 증폭기(10,11) 증폭기로 입력되고 가산기(80)까지의 신호의 흐름은 제1실시예와 동일 하다.The signal input through the input terminal is input to the
가산기(80)의 출력을 ISSFU-PBAR-SDR(30)에 입력시켜 사용자가 원하는 대역으로 필터링 하여 인접채널누설비(ACLR)를 증가시키고, 상기 통과 또는 저지된 신호를 일정 이득 및 전력을 가진 주파수 신호로 변환된 신호를 전력증폭기(50)으로 입력하는 것이며 이후의 신호 처리 과정은 제 1실시 예와 동일 함으로 구체적 설명은 생략한다.The output of the
이는 ISSFU-PBAR-SDR(30)의 장점을 활용하면서 가산기(8))에서의 결합하여 전력 증폭기(50)에 입력되는 신호의 인접채널누설비(ACLR)를 증가시키고, S/N 특성이 우수한 신호가 입력되도록 함이다.This takes advantage of the ISSFU-PBAR-
도13은 본 발명의 제5실시 예를 도시 한 것이다.Figure 13 shows a fifth embodiment of the present invention.
이는 제1실시예의 전치 왜곡장치(20)를 제거한 이동 통신 출력단으로으로 전치 왜곡을 함으로서의 선형성 개선으로 증폭기단에서의 증폭 효율은 개선될수 있으나 신호처리를 위한 별도의 전치왜곡장치의 부가 등으로 전력 사용효율성에서의 단점이 있어서 전치왜곡장치(20)의 사용에 다른 장점을 포기 하고 동기 결합된 신호의 증폭도에만 충실하게 함으로서 이동통신 출력단의 간편화를 도모하여 전력소비량을 줄이고자 구성된 이동통신 출력 단이다.The amplification efficiency at the amplifier stage can be improved by improving the linearity by pre-distortion to the mobile communication output stage from which the
이는 제1 실시예 에서의 전치 왜곡과정을 위한 커플링이나 피드백신호 처리 등이 없는 것 이외에는 제1실시예 와 신호의 흐름은 동일 하다.This is the same as the first embodiment except that there is no coupling or feedback signal processing for the predistortion process in the first embodiment.
이를 구체적으로 살펴 보면Looking specifically at this
신호 라인을 통하여 입력된 아날로그 신호는 병렬로 연결된 제1 구동 증폭 기(10) 와 제2구동증폭기(11)에 분배되어 입력되며The analog signal input through the signal line is distributed and input to the
각 구동 증폭기에서 증폭된 신호는 동기 결합 가산기(80)에서 동기 결합되며 가산된 신호는 전력 증폭기(50)에서 다시 증폭되고 전력증폭기에서 증폭된 신호는 도허티 증폭기(50-1)에서 증폭되어 안테나를 통하여 출력되게 된다. The signal amplified by each driver amplifier is coupled in synchronization with the
본 제4실시예는 상기한 실시예 들에 비하여 선형성 개선에 다른 효과 등은 기대 할수 없다 하나 제1실시예에 나타난 바와 같은 구동증폭기(10,11) 및 전력증폭기(50)을 저출력 증폭기를 사용하는 효과가 있다.Compared to the above-described embodiments, the fourth embodiment cannot expect any other effect on the linearity improvement. However, the driving
도 14~도 18도는 상기한 제1~5실시예의 변형된 한 실시예로서 이는 상기한 제1~제5실시예에 나타난 전력증폭기(40)의 후단에 도허티증폭기(50-1)을 연결한 구성에서 본 발명을 실시하는 당업자라면 안테나를 통하여 출력하는 출력신호의 출력크기에 적합하게 하기 위하여 상기 제1~5실시예 들에서 도허티 증폭기(50-1)을 사용하지 아니하고 전력증폭기(50)만을 사용하여 출력단을 구성할 수 있음은 자명한 것이며 이에 따라 피드백되는 신호 역시 전력증폭기(50)에서 APD(20-1)로 입력됨을 구체적으로 설명을 아니하여도 동작과정이 상기한 제 1~5실시예에서 설명한 바와 동일한 것이어서 이에 대한 구체적 설명은 생략한다. 14 to 18 illustrate a modified embodiment of the first to fifth embodiments, in which a Doherty amplifier 50-1 is connected to a rear end of the power amplifier 40 shown in the first to fifth embodiments. Those skilled in the art to implement the present invention in the configuration is to use only the
도 1은 일반적인 광통신 시스템을 도시한 개략도이다.1 is a schematic diagram illustrating a general optical communication system.
도 2는 종래 기술에 따른 광중계기를 도시한 블록도이다.2 is a block diagram showing an optical repeater according to the prior art.
도 3은 종래 기술에 따른 이동통신시스템의 출력단을 도시한 개략도이다.3 is a schematic diagram showing an output stage of a mobile communication system according to the prior art.
도 4는 도 3의 단일 채널 출력을 출력 스펙트럼 밀도로 표시한 그래프이다.4 is a graph showing the single channel output of FIG. 3 as an output spectral density.
도 5는 본 발명에 따른 전치왜곡장치(20)의 개념을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining the concept of the
도 6은 본 발명의 아날로그 전치왜곡장치(20-1)의 세부 구성블럭도이다..6 is a detailed block diagram of the analog predistortion apparatus 20-1 of the present invention.
도 7은 본발명의 디지탈 전치왜곡장치(20-2)의 세부 구성도 도면이다.7 is a detailed block diagram of the digital predistortion device 20-2 of the present invention.
도8은 본 발명의 이동통신 출력단에 활용되는 ISSFU-PBAR-SDR(30) 구조도 면이다.8 is a structural diagram of the ISSFU-PBAR-
도 9는 본 발명의 제1실시예로서 아날로그신호가 입력되는 이동통신 출력단의 도 면이다.9 is a diagram of a mobile communication output terminal to which an analog signal is input as a first embodiment of the present invention.
도 10 본 발명의 제2실시예로서 아날로그신호가 입력되는 이동통신 출력단의 도 면이다.10 is a diagram of a mobile communication output terminal to which an analog signal is input as a second embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 제3 실시예로서 아날로그신호가 입력되는 이동통신 출력단의 도 면이다.11 is a diagram of a mobile communication output terminal to which an analog signal is input as a third embodiment of the present invention.
도 12은 본 발명의 제4 실시예로서 아날로그신호가 입력되는 이동통신 출력단의 도 면이다.12 is a diagram of a mobile communication output terminal to which an analog signal is input as a fourth embodiment of the present invention.
도 13은 본 발명의 제5실시예로서 아날로그신호가 입력되는 이동통신 출력단의 도 면이다.FIG. 13 is a diagram of a mobile communication output terminal to which an analog signal is input as a fifth embodiment of the present invention.
도 14~도 18은 상기 제 1실시예 내지 제5실시예로서 도허티 증폭기를 사용하지 아니한 이동통신 출력단을 도시한 도면이다.14 to 18 illustrate mobile communication output stages in which the Doherty amplifier is not used as the first to fifth embodiments.
<도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 간단한 설명><Brief description of reference numerals for the main parts of the drawings>
10: 구동 증폭기 20: 전치 왜곡 장치10: drive amplifier 20: predistortion device
11:제2구동 증폭기 30: ISSFU-PBAR-SDR 50: 전력 증폭기 50-1: 도허티 증폭기11: Second drive amplifier 30: ISSFU-PBAR-SDR 50: Power amplifier 50-1: Doherty amplifier
80: 가산기 80: adder
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