KR100200387B1 - 가변출력을 갖는 전력증폭장치 - Google Patents

Abstract

저전력 출력에서 전력소비를 감소시키고 넓은 범위에서 출력전력을 안정적으로 변화시킬 수 있는 전력증폭기. 이 전력증폭장치는 둘 다 직렬 접속된 고정이득을 갖는 제 1 전력증폭기 유닛 및 고정이득을 갖는 제 2 전력증폭기 유닛을 포함한다. 제 1 증폭기 유닛은 초기 입력신호를 수신하고 증폭하여 제 1 출력신호를 출력한다. 제 2 증폭기 유닛은 제 1 출력신호를 수신하고 증폭하여 제 2 출력신호를 출력한다. 공급전압 제어기는 제어신호에 따라 제 1 및 제 2 증폭기 유닛에의 전력공급전압의 공급 또는 중단을 제어한다. 출력 선택기는 제어신호에 따라 제 1 및 제 2 출력신호중 한 개를 선택하여 전력증폭장치의 출력신호로서 선택된 신호를 출력한다. 낮은 전력레벨 동안, 제 1 증폭기 유닛만이 동작되며 제 1 출력신호가 장치의 출력신호로서 출력된다. 높은 전력레벨 동안, 제 1 및 제 2 증폭기 유닛이 동작되며 제 2 출력신호가 장치의 출력신호로서 출력된다.

Description

가변출력을 갖는 전력증폭장치{Power amplifier system with variable output}

본 발명은 전력증폭장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전력 소모가 엄격히 제한되는 이동통신장치에 바람직하게 적용될 수 있는 가변출력의 전력증폭장치에 관한 것이다.

최근의 디지털 이동통신장치에서, 제한된 좁은 주파수범위내에서 적용가능한 사용자의 수효를 증가시키기 위해, 고레벨 주파수 효율을 제공하는 횡축위상편이변조 (Quadrature Phase Shift Keying ; QPSK) 및 (π/4) 이동 (shifted) QPSK 등의 여러 선형 변조법이 널리 이용되어 왔다.

선형 변조신호에 대해 고레벨 주파수 효율을 유지하기 위해, 라디오 기지국 및/또는 이동국의 전송기들은 입/출력 특성이 선형인 A급 전력증폭기 또는 입/출력 특성이 대략 선형인 AB급 전력증폭기들을 전형적으로 포함한다.

복수의 이동국에서 동일 주파수 범위가 동시에 사용되는 코드분할 다중접속 (Code Division Multiple Access;CDMA) 장치에 있어서는, 원거리 이동국으로부터 전송된 저레벨 신호들이 근거리 이동국으로부터 전송된 고레벨 신호들를 방해하는 문제가 발생하는 경향이 있다. 이러한 현상은 기지국과 원거리 이동국간의 통신을 곤란하게 하거나 불가능하게 한다.

이동국의 전송 전력이 넓은 범위내에서 가변하도록 구성되어, 기지국의 수신기에 의해 동시에 수신된 신호들이 거의 동일한 레벨에 보유된다면, 상기 문제는 해결될 수 있다. 그러나, 전력 이용 효율과 관련한 또다른 문제가 발생한다.

특히, 선형변조를 위해 A급 또는 AB급 전력증폭기들이 전송기에서 전형적으로 사용된다. 이들 전력증폭기들은 입력 신호의 레벨과 독립적인 일정한 dc 바이어스 전류를 항상 요구한다. 따라서, 입력 신호가 저레벨로 설정되어 이동국의 전송기의 전송 전력을 감소시키더라도, dc 바이어스 전류로 인해 동일한 전력이 항상 소진된다. 이것은 전송기들의 전력 이용 효율을 저하시킨다.

전력 이용 효율에 관한 이러한 문제를 해결하기 위해, 도 1 에 도시된 종래의 전력증폭장치가 개발되었으며, 이 증폭장치는 1992년 5월에 공개된 일본 특개평 4-156707 호 공보 및 1993년 4월에 공개된 일본 특개평 5-83014 호 공보에 개시되어 있다.

도 1 에서, 종래의 전력증폭장치는 가변 이득 증폭기 (1010), 고정이득 선형 (A급) 전력증폭기 (1020), 및 이들 두 개의 증폭기 (1010 및 1020) 를 제어신호 (1170) 에 따라 제어하는 제어기 (1040)를 포함한다.

제어기 (1040) 는 이득 제어신호 (1140)를 발생시켜 가변 이득 증폭기 (1010) 에 공급함으로써 그의 이득을 제어한다. 또한, 제어기 (1040) 는 바이어스 제어신호 (1150)를 발생시켜 전력증폭기 (1020) 에 공급함으로써 그의 바이어스 지점을 제어한다.

입력신호 (1100) 는 가변 이득 증폭기 (1010) 내로 입력되어 증폭됨으로서, 출력신호 (1110) 를 발생시킨다. 그다음, 증폭출력신호 (1110) 는 선형 전력증폭기 (1020) 내에 입력되어 선형 증폭됨으로써, 출력신호 (1120)를 발생시킨다. 출력신호 (1120) 는 도 1 의 종래의 전력증폭장치의 출력신호로서 출력된다.

최대 출력 전력 동작시, 선형 증폭기 (1020) 에 대한 바이어스는, 동작 지점이 증폭기 (1020) 의 부하 라인의 대략 중앙에 배치되도록 바이어스 제어신호 (1150) 에 의해 제어된다. 저출력 전력 동작시, 선형 증폭기 (1020) 에 대한 바이어스는 출력신호 (1120) 의 dc 성분이 감소하도록 제어된다.

따라서, 저출력 전력 동작시의 전력 이용 효율은 출력신호 (1120) 의 dc 성분의 감소로 인한 일정 한도 까지 개선될 수 있다.

상기 문제를 해결하기 위해, 도 2 에 도시된 또다른 종래의 전력증폭장치가 개발되었으며, 이 증폭장치는 1993년 12월에 공개된 일본 특개평 제 5-343929 호에 개시되어 있다.

도 2 에서, 종래의 전력증폭장치는 가변 이득 증폭기 (2010), 고정이득 선형 (A급) 전력증폭기 (2020), 임피던스 정합유닛 (2030), 및 제어기 (2040)를 포함한다.

제어기 (2040) 는 제어신호 (2170) 에 따라 두 개의 증폭기들 (2010, 2020) 과 유닛 (2030) 을 제어하는 작용을 한다. 제어기 (2040) 는 이득 제어신호 (2140)를 발생시켜 가변 이득 증폭기 (2010) 에 공급함으로써 그의 이득을 제어한다. 또한, 제어기 (2040) 는 바이어스 제어신호 (2150)를 발생시켜 전력증폭기 (2020) 에 공급함으로써 그의 바이어스를 제어한다. 또한, 제어기 (2040) 는 임피던스 제어신호 (2160)를 발생시켜 임피던스 정합유닛 (2030) 에 공급함으로써, 증폭기 (2020) 의 출력 임피던스가 증폭기 (2020) 에 대한 부하 또는 출력 임피던스와 정합되도록 제어한다.

입력신호 (2100) 는 가변 이득 증폭기 (2010) 에 입력되어 증폭됨으로써, 출력 신호 (2110) 를 발생시킨다. 그다음, 증폭된 출력 신호 (2110) 는 선형 전력증폭기 (2020) 에 입력되어 선형 증폭됨으로써, 출력신호 (2120)를 발생시킨다. 또한, 출력신호 (2120) 는 임피던스 정합유닛 (2030) 에 입력되어 그의 부하와 임피던스 정합됨으로써 도 2 의 종래의 전력증폭장치의 출력신호 (2130)를 발생시킨다.

도 1 에 도시된 종래의 전력증폭장치와 유사하게, 최대 출력 전력 동작시, 선형 전력증폭기 (2020) 에 대한 바이어스는, 동작 포인트가 증폭기 (2020) 의 부하 라인의 대략 중앙에 배치되도록 제어된다. 저 출력 전력 동작시, 선형 증폭기 (2020) 에 대한 바이어스는 출력신호 (2120) 의 dc 성분이 감소하도록 제어된다.

또한, 도 2 의 종래의 전력증폭장치에서, 부하 라인의 기울기는 임피던스 제어신호 (2160) 의 사용에 의해 변경되어 원하는 출력 전력 레벨을 얻는다. 따라서, 선형 증폭기 (2020) 의 출력신호 (2120) 는 전력 공급전압과 거의 동일한 피크전압을 항상 가질 수 있다.

결과적으로, 저출력 전력 동작시의 전력 이용 효율은 도 1 의 종래의 전력증폭장치의 경우와 비교하여 더 향상될 수 있다.

그러나, 도 1 및 도 2 에 도시된 상기 종래의 전력증폭장치들은 이하의 문제들을 갖는다.

도 1 에 도시된 종래의 전력증폭장치에 따르면, 선형 증폭기 (1020) 의 출력 신호 (1120) 의 dc 성분은 증폭기 (1020) 에 대한 바이어스의 변경에 의해서만 감소되므로, 출력신호 (1120) 의 전압 진폭은 입력 신호 (1100) 의 입력 전력의 감소에 따라 감소한다. 이것은 저전력 이용 효율의 문제를 야기한다.

반면에, 도 2 에 도시된 종래의 전력증폭장치에 따르면, 선형 증폭기 (2020) 의 부하 또는 출력 임피던스는 출력신호 (2120) 의 dc 성분의 변경에 부가하여 임피던스 정합유닛 (2030) 의 사용에 의해 변경된다. 따라서, 출력신호 (2030) 의 전압 진폭은 입력신호 (2100) 의 입력 전력이 감소하더라도 감소되는 것을 방지할 수 있다. 이것은 도 1 의 종래의 장치에 있어서의 상기 저전력 이용 효율의 문제가 발생하지 않음을 의미한다.

그러나, 임피던스 정합유닛 (2030) 은 만족스런 안정도로 동작할 수 없고, 동시에 임피던스의 변경가능한 범위를 만족스러울 만큼 넓게 하기가 곤란하다는 문제가 있다.

특히, 임피던스 정합유닛 (2030) 은 전형적으로 커패시터 소자 및 인덕터 소자의 사용에 의해 구현된다. 가변 전력 입력에 대해 안정적으로 동작하기 곤란한 배리캡 (varicap) 이 커패시터 소자로서 통상적으로 이용되며, 따라서 임피던스 정합유닛 (2030) 은 만족스런 안정도로 동작할 수 없다.

또한, 인덕터 소자의 인덕턴스는 변경되기가 매우 곤란하므로, 임피던스의 요망 변경가능한 범위는 커패시터 소자의 사용에 의해서만 구현된다. 따라서, 부하 또는 출력 임피던스의 변경가능한 범위는 좁게 제한되고, 결과적으로 만족스럽게 넓게 되기가 곤란하다.

도 1 및 도 2 에 도시된 두 개의 종래의 전력증폭장치에 의하면, 전력증폭기들 (1020 및 2020) 의 입/출력 임피던스는 바이어스의 변화에 의해 변하고, 결과적으로 전력 전송 효율이 저할될 수도 있다.

또한, 도 1 및 도 2 에 도시된 두 개의 종래의 전력증폭장치에 의하면, 전력증폭기들 (1020 및 2020) 의 이득이 고정되어 있으므로, 장치들의 가변출력은 가변 이득 증폭기들 (1010 및 2010) 의 사용에 의해 실현된다. 다시 말해서, 장치들의 가변출력은 가변 이득 증폭기들 (1010 및 2010) 에 의해 선형 전력증폭기들 (1020 및 2020) 의 입력측에서의 출력신호들 (1110 및 2110) 의 레벨을 변경시킴으로서 구현된다.

결과적으로, 출력 신호 (1120 및 2120) 의 최대 변경가능한 범위는 가변 이득 증폭기들 (1010 및 2010) 의 최대 및 최소 이득에 의해 결정된다. 따라서, 출력 신호 (1120 및 2120) 의 최대 변경가능한 범위는 넓어지기가 곤란하다.

더욱이, 출력신호 (1120 및 2120) 가 극저전력 레벨로 설정되어 있을 때, 가변 이득 증폭기들 (1010 및 2010) 의 이득은 그의 대략 최대값으로 감소된다. 따라서, 출력신호 (1120 및 2020) 의 신호 대 잡음비 (S/N) 가 상당히 저하된다.

따라서, 본 발명의 목적은 저전력 출력에서의 전력소모를 감소시킬 수 있는 전력증폭장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 출력 전력을 넓은 범위내에서 안정적으로 변화시킬 수 있는 전력증폭장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 출력 전력이 극히 낮더라도 신호 대 잡음비를 향상시킬 수 있는 전력증폭장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 전력 전송 효율의 저하를 피할 수 있는 전력증폭장치를 제공하는 것이다.

도 1 은 종래 전력증폭장치의 블록도.

도 2 는 또다른 종래 전력증폭장치의 블록도.

도 3 은 본 발명의 실시예 1 에 따른 전력증폭장치의 블록도.

도 4 는 도 3 의 실시예 1 에 따른 전력증폭장치에 사용되는 선형 증폭 유닛의 블록도.

도 5 는 본 발명의 실시예 2 에 따른 전력증폭장치의 블록도.

도 6 은 도 5 의 실시예 2 에 따른 전력증폭장치에 사용되는 선형 증폭 유닛의 블록도.

도 7 은 본 발명의 실시예 3 에 따른 전력증폭장치의 블록도.

도 8 은 본 발명의 실시예 4 에 따른 전력증폭장치의 블록도.

도 9 는 본 발명의 실시예 5 에 따른 전력증폭장치의 블록도.

도 10 은 본 발명의 실시예 6 에 따른 전력증폭장치의 블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 전력증폭장치21, 22, 23 : 선형 증폭기 유닛

41 : 공급전압 제어기42 : 출력 선택기

상기 목적들 및 특별히 언급하지 않은 다른 목적들은 이하의 설명으로부터 당업자에게 명백해질 것이다.

본 발명의 일 태양에 따른 전력증폭장치는, 1 보다 큰 고정이득을 갖는 제 1 전력증폭기 유닛과, 1 보다 큰 고정이득을 갖는 제 2 전력증폭기 유닛으로 이루어진다. 제 1 및 제 2 증폭기 유닛은 직렬로 접속되어 있다.

제 1 증폭기 유닛은 초기 입력신호를 수신하여 증폭하고 제 1 출력신호를 출력한다. 제 2 증폭기 유닛은 제 1 출력신호를 수신하여 증폭하고 제 2 출력신호를 출력한다.

제 1 태양에 따른 전력증폭장치는 공급전압 제어기 및 출력 선택기를 또한 구비한다.

공급전압 제어기는 제어신호에 따라 제 1 및 제 2 증폭기 유닛에의 전력 공급전압의 공급 또는 중단을 제어하는 작용을 한다. 출력 선택기는 제어신호에 따라 제 1 및 제 2 출력 신호들중 하나를 선택하여 이 선택된 신호를 전력증폭장치의 출력신호로서 출력하는 작용을 한다.

전력증폭장치의 출력신호의 필요 전력 레벨이 특정 레벨 미만일 때는, 공급전압 제어기의 제어하에서 제 1 증폭기 유닛에만 전력 공급전압이 공급되어, 그의 증폭 동작을 수행한다. 제 1 출력신호는 출력 선택기에 의해 장치의 출력신호로서 출력되도록 선택된다.

전력증폭장치의 출력신호의 필요 전력 레벨이 특정레벨 이상일 경우, 공급전압 제어기의 제어하에서 제 1 및 제 2 증폭기 유닛 모두에 전력 공급전압이 공급되어, 그들의 증폭 동작을 수행한다. 제 2 출력신호는 출력 선택기에 의해 장치의 출력신호로서 출력되도록 선택된다.

본 발명의 제 1 태양에 따른 전력증폭기에 의하면, 전력증폭장치의 출력신호의 필요 전력 레벨이 특정 레벨 미만일 때는, 공급전압 제어기의 제어하에서 제 1 증폭기 유닛에만 전력 공급전압이 공급되어, 그의 증폭 동작을 수행한다. 제 1 출력신호는 출력 선택기에 의해 장치의 출력신호로서 출력되도록 선택된다.

따라서, 제 2 증폭기 유닛은 저전력에 출력에서 전력 공급전압이 공급되지 않으며, 결과적으로 저전력 출력에서의 전력 소모가 감소될 수 있다.

또한, 제 1 및 제 2 증폭기 유닛 각각은 최대전력 출력에 대해 바이어스 및 부하 또는 출력 임피던스에서 독립적으로 최적화될 수 있으므로, 도 2 의 종래의 전력증폭장치에 도시된 바와같은 임피던스 정합유닛 (2030) 이 사용되지 않아도 된다. 따라서, 출력 전력은 특정 범위내에서 안정되게 변경될 수 있다.

제 1 및 제 2 증폭기 유닛과 직렬로 또다른 증폭기 유닛 또는 유닛들을 추가하고 및/또는, 제 1 및/또는 제 2 증폭기 유닛의 이득을 증가시킴으로써 최대전력 출력이 증가될 수도 있으므로, 출력 전력의 넓은 변경가능한 범위가 용이하게 구현될 수 있다.

도 1 및 도 2 의 종래의 전력증폭장치와 달리, 제 1 및 제 2 증폭기 유닛의 바이어스는 동작시 변경되지 않는다. 따라서, 전력 전송 효율이 저하되지 않는다.

극저출력 전력에 있어서, 제 1 증폭기 유닛의 이득이 매우 낮은 값으로 설정되어 있거나, 입력신호가 증폭없이 장치의 출력신호로서 직접 출력된다면, 출력 전력이 매우 낮더라도 신호 대 잡음비가 향상될 수 있다.

제 1 태양의 바람직한 실시예에서, 초기 입력신호는 출력 선택기내에 직접 입력되고, 출력 선택기는 초기 입력신호와 제 1 및 제 2 증폭 출력신호들중 하나를 선택한다.

제 1 태양의 다른 바람직한 실시예에서, 제 1 및 제 2 증폭기 유닛들 각각은, 바이어스 및 부하 또는 출력 임피던스가 최적화되어 있는 전력 증폭회로, 증폭회로 이전 단계에 놓인 입력 임피던스 정합유닛, 및 증폭회로 이후 단계에 놓인 출력 임피던스 정합유닛을 포함한다.

제 1 태양의 또다른 바람직한 실시예에서, 제 1 증폭기 유닛의 이전 단계에 가변 이득 증폭기가 제공된다. 출력 전력의 변경가능한 범위가 더 연장된다는 부가적인 이점이 얻어진다.

가변 이득 증폭기 대신, 가변 감쇠기가 제공될 수도 있다. 가변 감쇠기는 제 1 증폭기 유닛의 이전 단계 또는 제 2 증폭기 유닛의 이후 단계에 배치될 수도 있다.

본 발명의 제 2 태양에 따른 전력증폭장치는 1 보다 큰 고정이득을 갖는 제 1 전력증폭기 유닛과, 1 보다 큰 고정이득을 갖는 제 2 전력증폭기 유닛으로 이루어진다. 제 1 및 제 2 증폭기 유닛은 직렬로 접속되어 있다.

제 1 증폭기 유닛은 증폭 모드 및 통과 모드를 갖는다. 증폭 모드에서, 제 1 증폭기 유닛은 초기 입력신호를 수신하여 증폭하고 제 1 증폭 출력신호를 출력한다. 통과 모드에서, 제 1 증폭기 유닛은 초기 입력신호를 수신하여 제 1 증폭기 유닛을 통과시키고 제 1 비증폭 출력신호를 출력한다.

제 2 증폭기 유닛은 증폭 모드와 통과 모드인 두 개의 동작 모드를 갖는다. 증폭 모드에서, 제 2 증폭기 유닛은 제 1 증폭 또는 비증폭 출력신호를 수신하여 증폭하고 제 2 증폭 출력신호를 출력한다. 통과 모드에서, 제 2 증폭기 유닛은 제 1 증폭 또는 비증폭 출력신호를 수신하여 제 2 증폭기 유닛을 통과시키고 제 2 비증폭 출력신호를 출력한다.

제 2 태양에 따른 전력증폭장치는 공급전압 제어기 및 동작 모드 선택기를 또한 구비한다.

공급전압 제어기는 제어신호에 따라 제 1 및 제 2 증폭기 유닛에의 전력 공급전압의 공급 또는 중단을 제어하는 작용을 한다. 동작 모드 선택기는 제어신호에 따라 제 1 및 제 2 증폭기 유닛 각각의 증폭모드 및 통과모드중 하나를 선택하는 작용을 한다.

전력증폭장치의 출력신호의 필요 전력 레벨이 제 1 예정레벨 미만일 때는, 공급전압 제어기의 제어하에서 제 1 및 제 2 증폭기 유닛들 모두에 전력 공급전압이 공급되지 않는다. 동작 모드 선택기는 제 1 및 제 2 증폭기 유닛의 통과 모드를 선택한다. 초기 입력신호는 장치의 출력신호로서 출력된다.

전력증폭장치의 출력신호의 필요 전력 레벨이 제 1 예정레벨 이상이고 제 2 예정레벨 미만일 때는, 공급전압 제어기의 제어하에서 제 1 및 제 2 증폭기 유닛들중 하나에 전력 공급전압이 선택적으로 공급된다. 동작 모드 선택기는 제 1 및 제 2 증폭기 유닛들중 해당 유닛의 증폭 모드를 선택한다. 제 1 또는 제 2 증폭 출력신호는 장치의 출력신호로서 출력된다.

전력증폭장치의 출력신호의 필요 전력 레벨이 제 2 예정레벨 이상일 때는, 공급전압 제어기의 제어하에서 제 1 및 제 2 증폭기 유닛들 모두에 전력 공급전압이 공급된다. 동작 모드 선택기는 제 1 및 제 2 증폭기 유닛의 증폭 모드를 선택한다. 제 2 증폭 출력신호는 장치의 출력신호로서 출력된다.

본 발명의 제 2 태양에 따른 전력증폭기에 의하면, 전력증폭장치의 출력신호의 필요 전력 레벨이 제 1 예정레벨 미만일 때는, 공급전압 제어기의 제어하에서 제 1 및 제 2 증폭기 유닛 모두에 전력 공급전압이 공급되지 않는다.

결과적으로, 저전력에 출력에서의 전력 소모가 감소될 수 있다.

또한, 실시예 1 에서와 동일한 이유로, 출력 전력은 특정 범위내에서 안정되게 변경될 수 있고, 출력 전력의 넓은 변경가능한 범위가 용이하게 구현될 수 있으며, 전력 전송 효율이 저하되지 않는다.

극저출력 전력에 있어서, 초기 입력신호가 증폭없이 장치의 출력신호로서 직접 출력되고, 따라서 출력 전력이 매우 낮더라도 신호 대 잡음비가 향상될 수 있다.

제 2 태양의 바람직한 실시예에서, 제 1 및 제 2 증폭기 유닛들 각각은, 바이어스 및 부하 또는 출력 임피던스가 최적화되어 있는 선형 증폭회로, 선형 증폭회로 이전 단계에 놓인 제 1 임피던스 정합유닛, 및 선형 증폭회로 이후 단계에 놓인 제 2 임피던스 정합유닛, 입력단과 출력단을 갖는 바이패스 경로, 및 선형 증폭회로와 바이패스 경로중 하나를 선택하는 스위치를 구비한다.

1 임피던스 정합유닛은 증폭회로 이전단계에서 증폭회로의 입력 임피던스를 부품 또는 회로의 출력 임피던스와 정합시킨다. 제 2 임피던스 정합유닛은 증폭회로 이후 단계에서 증폭회로의 출력 임피던스를 부품 또는 회로의 입력 임피던스와 정합시킨다.

2 태양의 또다른 바람직한 실시예에서, 증폭회로의 이전 단계에 가변 이득 증폭기가 제공된다. 출력 전력의 변경가능한 범위가 더 연장된다는 부가적인 이점이 얻어진다.

가변 이득 증폭기 대신, 가변 감쇠기가 제공될 수도 있다. 가변 감쇠기는 증폭회로의 이전 단계 또는 이후 단계에 배치될 수도 있다.

1 및 제 2 태양에 따른 전력증폭장치에서, 증폭기 유닛들의 수효는 필요에 따라 임의로 결정된다.

발명의 바람직한 실시예가 도면을 참조하여 이하에 기재된다.

(실시예)

실시예 1

도 3 에서, 본 발명의 실시예 1 에 따른 전력증폭장치는 직렬 접속된 제 1, 제 2, 제 3 단계에 놓인 제 1, 제 2 및 제 3 선형 (A 급) 증폭기 유닛 (21, 22, 23) 으로 이루어진다. 증폭기 유닛 (21, 22, 23) 은 G1 1, G2 2 및 G3 1 인 경우 각각 고정이득 G1, G2 및 G3 을 갖는다.

전력증폭기 (1) 는 또한 제 1 내지 제 3 선형증폭기 유닛 (21, 22, 23) 에 전원전압의 공급 또는 차단을 제어하는 공급전압 제어기 (41) 와 출력될 신호를 선택하는 출력 선택기 (42) 를 또한 구비한다. 공급전압 제어기 (41) 및 출력 선택기 (42) 는 각각 제어신호 (170) 에 따라 동작된다.

증폭될 초기입력신호 (100) 는 전력증폭장치 (1) 로 입력된다. 초기입력신호 (100) 가 우선 제 1 증폭기 유닛 (21) 에 입력된다. 동시에, 초기 입력신호 (100) 가 비증폭신호 (101) 로서 출력 선택기 (42) 에 입력된다.

제 1 증폭기 유닛 (21) 은 이득 G1 로 초기입력신호 (100) 를 증폭하여 제 1 출력신호 (102) 를 출력한다. 다음에 제 1 출력신호 (102) 가 제 2 증폭기 유닛 (22) 과 출력 선택기 (42) 로 입력된다. 신호 (102) 는 초기 입력신호 (100) 에 대해 이득 (G1) 을 갖는다.

제 2 증폭기 유닛 (22) 은 이득 G2 로 제 1 출력신호 (102) 를 증폭하여 제 2 출력신호 (103) 를 출력한다. 신호 (103) 는 초기 입력신호 (100) 에 대해 (G1·G2) 의 총 이득을 갖는다. 다음에 제 2 출력신호 (103) 는 제 3 증폭기 유닛 (23) 과 출력 선택기 (42) 로 입력된다.

제 3 증폭기 유닛 (23) 은 이득 G3 로 제 2 출력신호 (103) 을 증폭하여 제 3 출력신호 (104) 를 출력한다. 신호 (104) 는 초기 입력신호 (100) 에 대해 (G1·G2·G3) 의 총 이득을 갖는다. 다음에 제 3 출력신호 (104) 는 출력 선택기 (42) 로 입력된다.

출력 선택기 (42) 는 비증폭신호 (101), 및 세 개의 증폭신호 (102, 103, 104) 중 한 개를 선택하며 제어신호 (170) 에 따라 선택된 한 개를 전력증폭장치 (1) 의 출력신호로서 출력하는 기능을 갖는다.

공급전압 제어기 (41) 는 제어신호에 의해 증폭기 유닛 (21, 22, 23) 에의 전원전압의 공급 및 중단을 스위칭하는 기능을 갖는다.

다음에, 실시예 1 에 따른 전력증폭기 장치 (1) 가 이하에 기재된다.

출력신호 (130) 가 극저레벨일 경우, 제어신호 (170) 가 모든 선형증폭기 유닛 (21, 22, 23) 에의 공급전압을 중단하는 명령을 공급전압 제어기 (41) 에 보낸다. 이 명령에 따라, 공급전압 제어기 (41) 가 증폭기 유닛 (21, 22, 23) 에의 공급전압의 공급을 중단한다.

동시에, 제어신호 (170) 가 출력 선택기 (42) 에 비증폭신호 (101) 를 선택하는 명령을 보낸다. 이 명령에 따라, 출력 선택기 (42) 가 전력증폭장치 (1) 의 출력신호로서 신호 (101) 를 선택하여 출력한다.

이 경우에, 전력증폭장치 (1) 의 총 이득 (G) 은 1 이 되며, 즉, G=1 이다.

출력신호 (130) 가 저레벨일 경우, 제어신호 (170) 가 제 1 선형증폭기 유닛 (21) 에만 공급전압을 공급하는 명령을 공급전압 제어기 (41) 에 보낸다. 이 명령에 따라, 공급전압 제어기 (41) 가 제 1 증폭기 유닛 (21) 에 공급전압을 공급한다. 제 1 증폭기 유닛 (21) 은 제 1 증폭출력신호 (102) 를 출력한다.

동시에, 제어신호 (170) 가 출력 선택기 (41) 에 증폭출력신호 (102) 를 선택하는 명령을 보낸다. 이 명령에 따라, 출력 선택기 (42) 가 증폭장치 (1) 의 출력신호 (130) 로서 신호 (102) 를 선택하여 출력한다.

이 경우에, 전력증폭장치 (1) 의 총 이득 (G) 은 1 보다 크며, 즉, G = G1 1 이다.

출력신호 (130) 가 중간레벨일 경우, 제어신호 (170) 가 제 1 및 제 2 선형증폭기 유닛 (21, 22) 에 공급전압을 공급하는 명령을 공급전압 제어기 (41) 에 보낸다. 이 명령에 따라, 공급전압 제어기 (41) 가 제 1 및 제 2 증폭기 유닛 (21, 22) 에 공급전압을 공급한다. 제 1 증폭기 유닛 (21) 은 제 1 증폭출력신호 (102) 를 출력하며, 동시에 제 2 증폭기 유닛 (22) 은 제 2 증폭출력신호 (103) 를 출력한다.

동시에, 제어신호 (170) 가 제 2 증폭출력신호 (103) 를 선택하는 명령을 출력 선택기 (42) 에 보낸다. 이 명령에 따라, 출력 선택기 (42) 가 장치 (1) 의 출력신호 (130) 로서 신호 (103) 를 선택하여 출력한다.

이 경우에, 전력증폭장치 (1) 의 총 이득 (G) 은 (G1·G2) 이 되며, 즉, G = G1·G2 G1 가 된다.

출력신호 (130) 가 고레벨일 경우, 제어신호 (170) 가 제 1 내지 제 3 의 모든 선형증폭기 유닛 (21, 22, 23) 에 공급전압을 공급하는 명령을 공급전압 제어기 (41) 에 보낸다. 이 명령에 따라, 공급전압 제어기 (41) 는 제 1 내지 제 3 의 모든 증폭기 유닛 (21, 22, 23) 에 공급전압을 공급한다. 제 1, 제 2, 제 3 증폭기 유닛 (21, 22, 23) 은 출력신호 (102, 103, 104) 를 각각 출력한다.

동시에, 제어신호 (170) 가 제 3 증폭출력신호 (104) 를 선택하는 명령을 출력 선택기 (42) 에 보낸다. 이 명령에 따라, 출력 선택기 (42) 는 장치 (1) 의 출력신호로서 신호 (104) 를 선택하여 출력한다.

이 경우에, 전력증폭기 (1) 의 총 이득 (G) 은 (G1·G2·G3) 이 되며, 즉, G = G1·G2·G3 G1·G2 가 된다.

도 3 의 실시예 1 에 따른 전력증폭장치 (1) 로, 획득된 출력신호 (130) 준위가 매우 낮아질 경우, 모든 선형증폭기 유닛 (21, 22, 23) 은 전력공급전압이 공급되지 않으며, 증폭동작을 수행하지 않는다. 그러므로, 전력소비가 극저레벨로 제한된다.

또한, 출력 선택기 (42) 에서의 신호선택에 의한 신호감쇠를 모를 경우, 입력신호 (100) 자체가 증폭없이 출력신호 (130) 로서 출력되기 때문에, 신호 대 전압비 (S/N) 가 저하되지 않는다.

획득된 출력신호 레벨이 높을 경우, 모든 선형증폭기 (21, 22, 23) 는 전력공급 전압이 공급되며 증폭동작을 수행한다. 제 3 출력신호 (104) 가 출력선택기 (42) 에 의한 전력증폭장치 (1) 의 출력신호 (130) 로서 출력되도록 선택된다.

획득된 출력신호 (130) 레벨이 중간범위가 될 경우, 제 1 선형증폭기 유닛 (21) 만 단독으로 또는 제 1 및 제 2 선형증폭기 유닛 (21, 22) 의 조합에 전력공급전압이 선택적으로 공급되어 증폭동작을 수행한다. 제 1 또는 제 2 증폭출력신호 (102 또는 103) 가 출력 선택기 (42) 에 의해 장치 (1) 의 출력신호 (130) 로서 선택적으로 출력된다.

한 개 또는 두 개의 선형 증폭기 유닛 (21, 22, 23) 은 획득된 출력신호 (130) 레벨에 따라 전력공급전압이 선택적으로 공급되기 때문에, 전력소비는 획득된 출력신호 (130) 레벨에 해당하는 레벨로 제한된다.

또한, 도 1 및 도 2 의 종래 증폭장치와 다르게, 동작동안 바이어스가 변화되지 않아, 각 제 1 내지 제 3 선형증폭기 유닛 (21, 22, 23) 은 바이어스 및 부하 또는 출력 임피던스에서 독립적으로 최적화될 수 있다. 결국, 가변 임피던스 정합유닛을 사용하지 않고 입/출력 임피던스가 각 증폭기 유닛 (21, 22, 23) 의 인접 단계에서의 입/출력 임피던스와 정합될 수 있다. 이것은 전력전송효율의 저하가 발생되지 않으며, 유닛 (21, 22, 23) 의 동작이 안정적이라는 것을 의미한다.

부가적으로, 3 개의 증폭기 유닛 (21, 22, 23) 이 직렬 접속되며, 이들 유닛 (21, 22, 23) 의 총 이득은 선택적으로 유닛 (21, 22, 23) 을 동작시킴으로서 변화될 수 있다.

도 4 는 제 1 선형증폭기 유닛 (21) 의 일예를 도시한다. 제 2 및 제 3 선형증폭기 유닛 (22, 23) 은 제 1 선형증폭기 유닛 (21) 과 동일한 형태를 가지며, 그러므로 제 2 및 제 3 증폭기 유닛 (22, 23) 에 관한 기재는 단순화를 위해 생략된다.

도 4 에 도시된 바와 같이, 제 1 선형증폭기 유닛 (21) 은 선형 (A 급) 증폭회로 (21b), 입력 임피던스 정합유닛 (21a), 및 출력 임피던스 정합유닛 (21c) 을 갖는다. 증폭회로 (21b) 는 바이어스와 부하 또는 출력 임피던스로 최적화 및 고정되어 그의 최대 출력전력이 구현된다.

입력 임피던스 정합유닛 (21a) 은 제 1 선형증폭기 유닛 (21) 에 대한 이전 단계에서 부품 또는 회로 (도시하지 않음) 의 출력 임피던스와 증폭회로 (21b) 의 입력 임피던스를 정합시켜 임피던스 비정합에 의한 전력손실을 방지한다.

출력 임피던스 정합유닛 (21c) 은 제 1 선형증폭기 유닛 (21) 의 이후 인접 단계에서 제 2 증폭기 유닛 (22) 의 입력 임피던스와 증폭회로 (21b) 의 출력 임피던스를 일치시켜 임피던스 비정합에 의한 전력손실을 방지한다.

도 4 에 도시된 것 외의 다른 형태가 본 발명에 사용될 수 있다.

실시예 2

도 5 는 본 발명의 실시예 2 에 따른 전력증폭 장치 (2) 를 도시하며, 2 모드 선형 증폭기 (24, 25, 26) 및 동작모드 선택기 (43) 를 제외하고는 실시예 1 과 동일한 형태를 갖는다. 그러므로, 동일한 형태에 관한 기재는 간략화를 위해 해당 소자에 동일한 도면부호나 숫자를 부기함으로서 생략된다.

도 5 에 도시된 바와 같이, 전력증폭장치 (2) 는 각각 제 1, 제 2, 제 3 단계에 놓인 제 1, 제 2, 제 3 선형 (A 급) 증폭기 유닛 (24, 25, 26) 을 포함한다. 유닛 (24, 25, 26) 은 직렬 접속된다. 증폭기 유닛 (24, 25, 26) 은 각각 1 보다 큰 고정이득 (G4, G5, G6) 을 가지며, 즉 G4 1, G5 1, G6 1 이다. 각 증폭기 유닛 (24, 25, 25) 은 선택적으로 수행되는 두 모드인 증폭모드와 통과모드의 두 개의 동작모드를 갖는다.

전력증폭장치 (2) 는 제어신호 (170) 에 따라 세 개의 증폭기 유닛 (24) 의 증폭모드와 통과모드 중 한 개를 선택하는 동작모드 선택기 (43) 를 또한 구비한다.

증폭될 초기 입력신호 (100) 는 전력증폭장치 (2) 로 입력된다. 초기 입력신호 (100) 는 우선 제 1 증폭기유닛 (24) 에 입력된다. 실시예 1 과 다르게, 초기 입력신호 (100) 가 동작모드 선택기 (43) 로 입력되지 않는다.

제 1 증폭기유닛 (24) 은 이득 G4 로 초기 입력신호 (100) 를 증폭하여 증폭모드에서 제 1 증폭출력신호 (102a) 를 출력한다. 제 1 증폭기 유닛 (24) 은 통과모드에서 초기 입력신호 (100) 의 증폭없이 제 1 비증폭 출력신호 (102b) 를 출력한다. 이들 두 동작모드는 동작모드 선택기 (43) 으로부터 모내진 제어신호 (161) 에 따라 교대로 수행된다. 제 1 증폭 또는 비증폭 출력신호 (102a 또는 102b) 는 제 2 증폭기 유닛 (25) 으로 입력된다. 출력신호 (102a, 102b) 는 선택기 (43) 로 입력되지 않는다.

제 2 증폭기 유닛 (25) 은 이득 G5 로 제 1 증폭 또는 비증폭 출력신호 (102a 또는 102b) 를 증폭하여 동작모드에서 제 2 증폭 출력신호 (103a) 를, 통과모드에서 제 2 비증폭 출력신호 (103b) 를 출력한다. 제 2 증폭 출력신호 (103a) 는 초기 입력신호 (100) 에 대해 (G4·G5) 또는 G5 의 총 이득을 갖는다. 제 2 비증폭 출력신호 (103b) 는 초기 입력신호 (100) 에 대해 G4 또는 1 의 총 이득을 갖는다.

제 3 증폭기 유닛 (26) 은 이득 G6 로 제 1 증폭 또는 비증폭 출력신호 (103a 또는 103b) 를 증폭하여 동작모드에서 제 3 증폭출력신호 (104a) 를, 통과모드에서 제 3 비증폭 출력신호 (104b) 를 출력한다. 제 3 증폭 출력신호 (104a) 는 초기 입력신호 (100) 에 대해 (G4·G5·G6), (G4·G6), (G5·G6) 또는 G6 의 총 이득을 갖는다. 제 3 비증폭 출력신호 (104b) 는 초기 입력신호 (100) 에 대해 (G4·G5), G4, G5 또는 1 의 총 이득을 갖는다.

제 3 증폭 또는 비증폭 출력신호 (104a 또는 104b) 는 전력증폭장치 (2) 의 출력신호 (130) 로서 출력된다.

동작모드 선택기 (43) 는 제어신호 (170) 에 따라 각 제 1, 제 2, 제 3 증폭기 유닛 (24, 25, 26) 에 대해 증폭모드 및 통과모드 중 한 개를 선택하는 기능을 갖는다.

도 6 은 제 1 선형증폭기 유닛의 일예를 도시한다. 제 2 및 제 3 선형증폭기 유닛 (25, 26) 은 제 1 선형증폭기 유닛 (24) 과 동일한 형태를 갖는다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 선형증폭기 유닛 (24) 은 두 개의 스위치 (24a, 24b) 와 바이패스 경로 (24c) 를 갖는 도 4 에 도시된 바와 같은 선형증폭기 유닛 (21) 의 조합에 해당하는 형태를 갖는다.

스위치 (24a, 24b) 는 동작모드 선택기 (43) 로부터 보내진 제어신호 (161) 에 의해 동시적으로 구동되어 선형증폭기 유닛 (21) 또는 바이패스 경로 (24c) 에 초기 입력신호 (100) 을 보낸다.

증폭모드가 선택될 경우, 선형증폭기 유닛 (21) 은 스위치 (24a, 24b) 에 의해 선택된다. 초기 입력신호 (100) 가 유닛 (21) 으로 입력되며 이득 G4 에서 증폭되어 제 1 증폭출력신호 (102a) 를 출력한다. 반면에, 통과모드가 선택될 경우, 바이패스 경로 (24c) 가 스위치 (24a, 24b) 에 의해 선택된다. 초기 입력신호 (100) 는 유닛 (21) 을 통해 바이패스되어 증폭없이 제 1 비증폭 출력신호 (102a) 를 출력한다.

제 2 및 제 3 선형증폭기 유닛 (25, 26) 에 대해 상기와 같은 동일한 설명이 적용된다.

다음에, 실시예 2 에 따른 전력증폭장치 (2) 의 동작이 이하에 기재된다.

출력신호 (130) 가 극저레벨일 경우, 제어신호 (170) 가 모든 선형증폭기 유닛 (24, 25, 26) 으로의 공급전압을 중지하는 명령을 공급전압 제어기 (41) 에 보낸다. 이 명령에 따라, 공급전압 제어기 (41) 가 증폭기 유닛 (24, 25, 26) 으로의 공급전압의 공급을 중지한다.

동시에, 제어신호 (170) 가 모든 선형증폭기 (24, 25, 26) 에 대해 통과모드를 선택하는 명령을 동작모드 선택기 (43) 에 보낸다. 이 명령에 따라, 동작모드 선택기 (43) 가 각각 해당 선형증폭기 장치 (24, 25, 26) 에 제어신호 (161, 162, 163) 를 보낸다. 결국, 초기 입력신호 (100) 가 증폭없이 3 개의 선형증폭기 유닛 (24, 25, 26) 을 통해 전력증폭장치 (2) 의 출력신호 (130) 로서 출력된다.

이 경우에, 전력증폭기 (2) 의 총 이득 (G) 은 1, 즉 G = 1 이다.

출력신호 (130) 가 저레벨인 경우, 제어신호 (170) 가 제 1 선형증폭기 유닛 (24) 에만 공급전압을 공급하는 명령을 공급전압 제어기 (41) 에 보낸다. 이 명령에 따라, 공급전압 제어기 (41) 는 제 1 증폭기 유닛 (24) 에 공급전압을 공급한다.

동시에, 제어신호 (170) 가 제 1 선형증폭기 유닛 (24) 에 대한 증폭모드와 제 2 및 제 3 선형증폭기 유닛 (25, 26) 에 대해 통과모드를 선택하는 명령을 동작모드 선택기 (43) 에 보낸다. 이 명령에 따라, 선택기 (43) 가 선형증폭기 유닛 (24, 25, 26) 에 각각 제어신호 (161, 162, 163) 를 보낸다.

결과적으로, 초기 입력신호 (100) 가 이득 G4 로 제 1 증폭기 유닛 (24) 에 의해 증폭된다. 제 1 증폭기 유닛 (24) 으로부터 출력된 제 1 증폭출력 신호 (102a) 는 증폭없이 제 2 선형증폭기 유닛 (25) 을 통과하여 제 2 비증폭 출력신호 (103b) 를 출력한다. 제 2 증폭기 유닛 (25) 으로부터 출력된 제 2 비증폭 출력신호 (103b) 는 증폭없이 제 3 증폭기 유닛 (26) 을 통과하여 제 3 비증폭 출력신호 (104b) 를 출력한다.

이 경우에, 전력증폭장치 (2) 의 총 이득 (G) 은 G4 와 동일하며, 즉 G = G4 이다.

출력신호 (130) 가 중간범위일 경우, 제어신호 (170) 는 제 1 및 제 2 선형증폭기 유닛 (24, 25) 에 공급전압을 공급하는 명령을 공급전압 제어기 (41) 에 보낸다. 이 명령에 따라, 공급전압 제어기 (41) 가 제 1 및 제 2 증폭기 유닛 (24, 25) 로 공급전압을 공급한다.

동시에, 제어신호 (170) 가 제 1 및 제 2 선형증폭기 유닛 (24, 25) 에 대한 증폭모드와 제 3 선형증폭기 유닛 (26) 에 대한 통과모드를 선택하는 명령을 동작모드 선택기 (43) 에 보낸다. 이 명령에 따라, 선택기 (43) 가 선형증폭기 유닛 (24, 25, 26) 에 각각 제어신호 (161, 162, 163) 를 보낸다.

결과적으로, 초기 입력신호 (100) 가 이득 G4 로 제 1 증폭기 유닛 (24) 에 의해 증폭되며, 제 1 증폭출력신호 (102a) 를 출력한다. 제 1 증폭출력신호 (102a) 가 이득 G5 로 제 2 증폭기 유닛 (25) 에 의해 증폭되며, 제 2 증폭출력신호 (103a) 를 출력한다. 다음에, 제 2 증폭출력신호 (103a) 가 증폭없이 제 3 선형증폭기 유닛 (26) 을 통과하여 제 3 비증폭 출력신호 (104b) 를 출력한다.

이 경우에, 전력증폭장치 (2) 의 총 이득 (G) 은 (G4·G5) 와 동일하며, 즉 G = (G4·G5) 이다.

출력신호 (130) 가 고레벨일 경우, 제어신호 (170) 가 제 1, 제 2, 제 3 선형증폭기 유닛 (24, 25, 26) 에 공급전압을 공급하는 명령을 공급전압 제어기 (41) 에 보낸다. 이 명령에 따라, 공급전압 제어기 (41) 가 제 1, 제 2, 제 3 증폭기 유닛 (24, 25, 26) 에 공급전압을 공급한다.

동시에, 제어신호 (170) 가 제 1, 제 2, 제 3 증폭기 유닛 (24, 25, 26) 에 대해 증폭모드를 선택하는 명령을 보낸다. 이 명령에 따라, 선택기 (43) 가 선형증폭기 유닛 (24, 25, 26) 에 제어신호 (161, 162, 163) 를 보낸다.

결과적으로, 초기 입력신호 (100) 가 이득 (G4) 로 제 1 증폭기 유닛 (24) 에 의해 증폭되며, 제 1 증폭출력신호 (102a) 를 출력한다. 제 1 증폭출력신호 (102a) 는 이득 (G5) 에서 제 2 증폭기 유닛 (25) 에 의해 증폭되며, 제 2 증폭출력신호 (103a) 를 출력한다. 제 2 증폭 출력신호 (103a) 는 이득 (G6) 로 제 3 증폭기 유닛 (26) 에 의해 증폭되어 제 3 증폭출력신호 (104a) 를 출력한다.

이 경우에, 전력증폭장치 (2) 의 총 이득 (G) 은 (G4·G5·G6) 과 동일하며, 즉, G = G4·G5·G6 이다.

도 5 의 실시예 2 에 따른 전력증폭기로, 획득된 출력신호 레벨이 극저일 경우, 모든 선형증폭기 (21, 22, 23) 는 전력공급전압이 공급되지 않으며 그의 증폭동작도 수행하지 않는다. 그러므로, 전력소비가 극저레벨로 제한된다. 이것은 실시예 1 과 동일하다.

또한, 증폭기 유닛 (24, 25, 26) 에서의 신호 선택으로 인한 신호 감쇠를 무시할 경우, 입력신호 (100) 자체가 장치 (2) 의 출력신호 (130) 로서 증폭없이 출력되기 때문에, 신호 대 잡음비 (S/N) 는 저하되지 않는다. 이것도 또한 실시예 1 과 동일하다.

획득된 출력신호 (130) 레벨이 높을 경우, 모든 선형증폭기 (24, 25, 26) 는 전원공급전압이 공급되지 않으며 그것은 증폭모드 동작을 수행한다. 제 3 증폭출력신호 (104a) 가 전력증폭장치 (2) 의 출력신호 (130) 로서 출력된다.

획득된 출력신호 (130) 레벨이 중간범위일 경우, 제 1 선형증폭기 유닛 (21) 단독으로 또는 제 1 및 제 2 선형증폭기 유닛 (21, 22) 의 조합에 전력공급전압이 선택적으로 공급되며 그의 증폭모드 동작을 수행한다. 제 1 증폭출력신호 (102a) 또는 제 2 증폭출력신호 (103a) 가 전력증폭장치 (2) 의 출력신호 (130) 로서 출력된다.

한 개 또는 두 개의 선형증폭기 (24, 25, 26) 는 획득된 출력신호 (130) 레벨에 따라 전력공급전압이 선택적으로 공급되기 때문에, 전력소비가 획득된 출력신호 (130) 레벨에 해당하는 레벨로 제한된다.

또한, 각 제 1 내지 제 3 선형증폭기 (24, 25, 26) 가 바이어스 및 부하 또는 출력 임피던스내에서 독립적으로 최적화되어, 입/출력 임피던스는 가변 임피던스 정합유닛의 사용없이 각 증폭기 유닛 (24, 25, 26) 의 인접 단계에서의 임피던스와 정합될 수 있다. 이것은 전력전송효율의 저하가 발생되지 않으며 유닛 (24, 25, 26) 의 동작이 안정적이라는 것을 의미한다.

부가적으로, 세 개의 선형증폭기 유닛 (24, 25, 26) 가 직렬 접속되며, 이 유닛 (24, 25, 26) 의 모든 이득이 유닛 (24, 25, 26) 의 선택적인 동작에 의해 변화된다. 따라서, 장치 (2) 의 출력전력은 넓은 범위내에서 변화될 수 있다.

실시예 3

도 7 은 장치 (1) 까지 이전 인접 단계에 놓인 가변 이득 증폭기 (10) 를 갖는 실시예 1 에 따른 전력증폭장치의 조합에 해당하는 형태를 갖는 본 발명의 실시예 3 에 따른 전력증폭장치 (3) 를 도시한다. 그러므로, 전력증폭장치 (1) 에 관한 기재는 간편화를 위해 해당 소자에 동일한 도면부호 및 번호를 부기함으로서 생략된다.

실시예 3 에 따른 전력증폭장치 (3) 로, 장치 (1) 의 입력레벨이 증폭기 (10) 에 의해 변화되기 때문에, 출력신호 (130) 의 레벨이 더 좁은 간격에서 변화될 수 있다는 부가적인 장점을 얻을 수 있다.

선형증폭기 유닛 (21, 22, 23) 의 이득 G1, G2, G3 이 10 dB 일 경우, 장치 (1) 의 전체적인 이득은 10 dB 씩 단계적으로 가변하며, 즉, G = 0, 10, 20, 30 dB 이다. 가변이득 증폭기 (10) 의 가변이득 Gv 이 0 내지 10 dB (또는 그이상) 의 범위내일 경우, 전력증폭장치 (3) 의 전체적인 이득 G´ 은 (Gv + G) 로 표시된다. 이 전체적인 이득 G´은 10 dB 보다 더 좁은 범위로 단계적으로 가변한다.

실시예 4

도 8 은 실시예 2 에 따른 전력증폭장치 (2) 의 조합에 해당하는 형태를 갖는 본 발명의 실시예 4 에 따른 전력증폭장치 (4) 이며, 가변 이득 증폭기는 도 7 에 도시된다.

실시예 3 과 동일한 장점이 얻어질 수 있다.

실시예 5

도 9 는 도 7 의 실시예 3 에서의 가변 이득 증폭기 (10) 를 가변감쇠기 (11) 로 대체하여 얻어진 것에 해당하는 본 발명의 실시예 5 에 따른 전력증폭장치 (5) 를 도시한다.

도 7 의 가변이득 증폭기 (10) 의 가변이득 Gv 은 감쇠기 (11) 의 가변감쇠계수 Av 로 대체된다. 그러므로, 실시예 3 과 동일한 장점을 얻을 수 있다.

따라서, 가변감쇠기 (11) 는 전력증폭장치 (1) 의 이후 인접 단계에 놓일 수 있다.

실시예 6

도 10 은 도 7 의 실시예 8 에서의 가변 이득 증폭기 (10) 를 가변감쇠기 (11) 로 대체하여 얻어진 것에 해당하는 본 발명의 실시예 6 에 따른 전력증폭장치 (5) 를 도시한다.

실시예 4 와 동일한 부가적인 장점을 얻을 수 있다.

가변감쇠기 (11) 는 전력증폭기 (2) 에 이전 또는 이후 단계에 놓일 수 있다.

상기 실시예에서, 3 개의 선형증폭기 유닛이 3 단계에 설치된다. 하지만, 본 발명은 이 형태로 한정되지 않으며, 선형증폭기 유닛의 수는 2 개 4 개 또는 그 이상일 수 있다.

본 발명의 바람직한 형태가 기재되었지만, 당업자는 본 발명의 사상에서 벗어나지 않으면서 변경할 수 있다고 이해된다. 그러므로, 본 발명의 분야는 첨부한 청구항에 의해서만 결정될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 사용으로, 전력소모를 감소시키며, 출력전력이 특정 범위 내에서 안정되게 가변할 수 있다. 또한, 본 장치는 종래 장치와는 달리 증폭기 유닛의 바이어스가 동작시 변경되지 않아 전력 전송 효율이 저하되지 않는다. 입력신호가 증폭없이 장치의 출력신호로서 직접 출력될 경우, 출력전력이 매우 낮더라도 신호 대 잡음비가 향상될 수 있다.

Claims (18)

1 보다 큰 고정이득을 가지며, 초기 입력신호를 수신하고 증폭하여 제 1 출력신호를 출력하는 제 1 전력증폭기 유닛,

1 보다 큰 고정이득을 가지며, 상기 제 1 출력신호를 수신하고 증폭하여 제 2 출력신호를 출력하며, 상기 제 1 증폭기 유닛과 직렬로 접속된 제 2 전력증폭기 유닛,

제어신호에 따라 상기 제 1 및 제 2 전력증폭기 유닛에의 전력 공급전압의 공급 또는 중단을 제어하는 공급전압 제어기, 및

상기 제어신호에 따라 상기 제 1 및 제 2 출력 신호중 하나를 선택하여 상기 선택된 신호를 전력증폭장치의 출력신호로서 출력하는 출력 선택기를 구비하며,

상기 전력증폭장치의 상기 출력신호의 필요 전력 레벨이 특정레벨 미만일 경우, 상기 공급전압 제어기의 제어하에서 상기 제 1 증폭기 유닛에만 상기 전력 공급전압이 공급되어, 증폭 동작을 수행하고, 상기 제 1 출력신호는 상기 출력 선택기에 의해 상기 증폭장치의 출력신호로서 출력되도록 선택되며,

상기 전력증폭장치의 상기 출력신호의 필요 전력 레벨이 상기 특정레벨 이상일 경우, 상기 공급전압 제어기의 제어하에서 상기 제 1 및 제 2 증폭기 유닛 모두에 상기 전력 공급전압이 공급되어, 증폭 동작을 수행하고, 상기 제 2 출력신호는 상기 출력 선택기에 의해 상기 증폭장치의 상기 출력신호로서 출력되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 전력증폭장치.

제 1 항에 있어서, 상기 초기 입력신호는 상기 출력 선택기에 직접 입력되고,

상기 출력 선택기는 상기 초기 입력신호와 상기 제 1 및 제 2 증폭 출력신호중 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 전력증폭장치.

제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전력 증폭기 유닛 각각은,

바이어스 및 부하 또는 출력 임피던스가 최적화되어 있는 선형 증폭회로,

상기 선형 증폭회로 이전 단계에 배치되어 있으며, 상기 증폭회로의 입력 임피던스를 상기 증폭회로의 이전 단계에서 출력 임피던스와 정합시키는 작용을 하는 제 1 임피던스 정합유닛, 및

상기 선형 증폭회로 이후 단계에 배치되어 있으며, 상기 증폭회로의 출력 임피던스를 상기 증폭회로의 이후 단계에서 입력 임피던스와 정합시키는 작용을 하는 제 2 임피던스 정합유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 전력증폭장치.

제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전력증폭기 유닛의 이전 단계에 놓인 가변 이득 증폭기를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 전력증폭장치.

제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전력증폭기 유닛의 이전 단계 또는 상기 제 2 전력증폭기 유닛의 이후 단계에 놓인 가변 감쇠기를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 전력증폭장치.

(a) 1 보다 큰 고정이득을 가지며, 증폭 모드 및 통과 모드를 포함하며,

상기 제 1 전력증폭기 유닛의 상기 증폭 모드에서, 상기 제 1 전력증폭기 유닛은 초기 입력신호를 수신하고 증폭하여 제 1 증폭 출력신호를 출력하며,

상기 제 1 전력증폭기 유닛의 상기 통과 모드에서, 상기 제 1 전력증폭기 유닛은 상기 초기 입력신호를 수신하여 상기 제 1 전력증폭기 유닛을 통과시켜 제 1 비증폭 출력신호를 출력하는 제 1 전력증폭기 유닛,

(b) 1 보다 큰 고정이득을 가지며, 증폭 모드 및 통과 모드를 포함하며,

상기 제 2 전력증폭기 유닛의 상기 증폭 모드에서, 상기 제 2 전력증폭기 유닛은 상기 제 1 증폭 또는 비증폭 출력신호를 수신하고 증폭하여 제 2 증폭 출력신호를 출력하며,

상기 제 2 전력증폭기 유닛의 상기 통과 모드에서, 상기 제 2 전력증폭기 유닛은 상기 제 1 증폭 또는 비증폭 출력신호를 수신하여 상기 제 2 전력증폭기 유닛을 통과시키고 제 2 비증폭 출력신호를 출력하는 제 2 전력증폭기 유닛,

(c) 직렬 접속된 상기 제 1 및 제 2 전력증폭기 유닛,

(d) 제어신호에 따라 상기 제 1 및 제 2 전력증폭기 유닛에의 전력 공급전압의 공급 또는 중단을 제어하는 공급전압 제어기, 및

(e) 상기 제어신호에 따라 상기 제 1 및 제 2 증폭기 유닛 각각의 상기 증폭모드 및 상기 통과모드중 하나를 선택하는 동작 모드 선택기를 구비하며,

(f) 전력증폭장치의 상기 출력신호의 필요 전력 레벨이 제 1 예정레벨 미만일 경우, 상기 공급전압 제어기의 제어하에서 상기 제 1 및 제 2 전력증폭기 유닛 모두에 상기 전력 공급전압이 공급되지 않으며, 상기 동작 모드 선택기는 상기 제 1 및 제 2 전력증폭기 유닛의 상기 통과 모드를 선택하고, 상기 초기 입력신호는 상기 증폭장치의 상기 출력신호로서 출력되며,

(g) 상기 전력증폭장치의 상기 출력신호의 필요 전력 레벨이 상기 제 1 예정레벨 이상이고 제 2 예정레벨 미만일 경우, 상기 공급전압 제어기의 제어하에서 상기 제 1 및 제 2 전력증폭기 유닛 중 하나에 상기 전력 공급전압이 선택적으로 공급되며, 상기 동작 모드 선택기는 상기 제 1 및 제 2 전력증폭기 유닛 중 해당 유닛의 상기 증폭 모드를 선택하고, 상기 제 1 또는 제 2 증폭 출력신호는 상기 증폭장치의 상기 출력신호로서 출력되며,

(h) 상기 전력증폭장치의 상기 출력신호의 필요 전력 레벨이 상기 제 2 예정레벨 이상일 때는, 상기 공급전압 제어기의 제어하에서 상기 제 1 및 제 2 증폭기 유닛 모두에 상기 전력 공급전압이 공급되며, 상기 동작 모드 선택기는 상기 제 1 및 제 2 전력증폭기 유닛의 상기 증폭 모드를 선택하고, 상기 제 2 증폭 출력신호는 상기 증폭장치의 상기 출력신호로서 출력되는 것을 특징으로 하는 전력증폭장치.

제 6 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전압 증폭기 유닛 각각은,

바이어스 및 부하 또는 출력 임피던스가 최적화되어 있는 선형 증폭회로,

상기 선형 증폭회로 이전 단계에 놓인 제 1 임피던스 정합유닛,

상기 선형 증폭회로 이후 단계에 놓인 제 2 임피던스 정합유닛,

입력단과 출력단을 갖는 바이패스 경로, 및

상기 선형 증폭회로와 상기 바이패스 경로중 하나를 선택하는 스위치를 구비하며,

상기 제 1 입력 임피던스 정합유닛은 상기 증폭회로의 입력 임피던스를 상기 증폭회로의 이전 단계에서 출력 임피던스와 정합시키며, 상기 제 2 입력 임피던스 정합유닛은 상기 증폭회로의 출력 임피던스를 상기 증폭회로의 이후 단계에서 입력 임피던스와 정합시키는 것을 특징으로 하는 전력증폭장치.

제 6 항에 있어서, 상기 제 1 증폭기 유닛의 이전 단계에 놓인 가변 이득 증폭기를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 전력증폭장치.

제 6 항에 있어서, 상기 제 1 증폭기 유닛의 이전 단계 또는 상기 제 2 증폭기 유닛의 이후 단계에 놓인 가변 감쇠기를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 전력증폭장치.

(a) n 이 1 보다 큰 자연수일 경우, 직렬로 접속된 제 1 내지 제 n 전력 증폭기 유닛으로서,

상기 제1 내지 제n전력증폭기 유닛의 각각은 1 보다 큰 고정이득을 가지며,

상기 제 1 전력증폭기 유닛은 초기 입력신호를 수신하고 증폭하여 제 1 출력신호를 출력하며,

상기 제 2 내지 제 n 전력증폭기 유닛은 각각 상기 제 1 내지 제 (n-1) 출력신호를 수신하고 증폭하여 제 2 내지 제 n 출력신호를 출력하는 제 1 내지 제 n 전력증폭기 유닛,

(b) 제어신호에 따라 상기 제 1 내지 제 n 전력증폭기 유닛에의 전력 공급전압의 공급 또는 중단을 제어하는 공급전압 제어기, 및

(c) 상기 제어신호에 따라 상기 제 1 내지 제 n 출력 신호 중 하나를 선택하여 상기 선택된 신호를 전력증폭장치의 출력신호로서 출력하는 출력 선택기를 구비하며,

(d) 상기 제 1 내지 제 n 전력증폭기 유닛 중 상기 전력공급 전압이 선택적으로 공급되는 전력증폭기 유닛의 작용개수는 상기 공급전압 제어기의 제어하에서 상기 전력증폭장치의 상기 출력신호의 필요 전력 레벨에 따라 변화되는 것을 특징으로 하는 전력증폭장치.

제 10 항에 있어서, 상기 초기 입력신호는 상기 출력 선택기내에 직접 입력되며,

상기 출력 선택기는 상기 초기 입력신호와 상기 제 1 내지 제 n 증폭 출력신호 중 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 전력증폭장치.

제 10 항에 있어서, 상기 제 1 내지 제 n 전압 증폭기 유닛 각각은,

바이어스 및 부하 또는 출력 임피던스가 최적화되어 있는 선형 증폭회로,

상기 선형 증폭회로 이전 단계에 놓여 있으며, 상기 증폭회로의 입력 임피던스를 상기 증폭회로 이전 단계에서의 출력 임피던스와 정합시키는 작용을 하는 제 1 임피던스 정합유닛, 및

상기 선형 증폭회로 이후 단계에 놓여 있으며, 상기 증폭회로의 출력 임피던스를 상기 증폭회로 이후 단계에서의 입력 임피던스와 정합시키는 작용을 하는 제 2 임피던스 정합유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 전력증폭장치.

제 10 항에 있어서, 상기 제 1 전력증폭기 유닛의 이전 단계에 놓인 가변 이득 증폭기를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 전력증폭장치.

제 10 항에 있어서, 상기 제 1 전력증폭기 유닛의 이전 단계 또는 상기 제 n 전력증폭기 유닛의 이후 단계에 놓인 가변 감쇠기를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 전력증폭장치.

(a) n 이 1 보다 큰 자연수일 경우, 직렬 접속된 제 1 내지 제 n 전력증폭기 유닛으로서,

상기 제1 내지 제n전력증폭기 유닛의 각각은 1 보다 큰 고정이득을 가지며,

상기 제1 내지 제n전력증폭기 유닛의 각각은 증폭모드 및 통과모드를 가지며,

상기 제 1 증폭기 유닛의 증폭모드에서, 상기 제 1 증폭기 유닛은 초기 출력신호를 수신하고 증폭하여, 제 1 증폭출력신호를 출력하며,

상기 제 1 증폭기 유닛의 통과모드에서, 상기 제 1 증폭기 유닛은 상기 제 1 증폭기 유닛을 통해 상기 초기 입력신호를 수신하며 통과시키고 제 1 비증폭 출력신호를 출력하며,

상기 각 제 2 내지 제 n 전력증폭기 유닛의 상기 증폭모드에서, 상기 제 2 내지 제 n 증폭기 유닛이 상기 제 1 내지 제 n-1 증폭 또는 비증폭 출력신호를 수신하고 증폭하여 각각 제 2 내지 제 n 증폭 출력신호를 출력하며,

상기 각 제 2 내지 제 n 전력증폭기 유닛의 상기 통과모드에서, 상기 제 2 내지 제 n 증폭기 유닛이 제 1 내지 제 n-1 증폭 또는 비증폭 출력신호를 수신하고 상기 제 2 내지 제 n 증폭기 유닛을 통과하여 제 2 내지 제 n 비증폭 출력신호를 각각 출력하는 제 1 내지 제 n 전력증폭기 유닛,

(b) 제어신호에 따라 제 1 내지 제 n 증폭기 유닛에의 전원공급전압의 공급 또는 중단을 제어하는 공급전압 제어기, 및

(c) 상기 제어신호에 따라 각 제 1 내지 제 2 증폭기 유닛의 상기 증폭모드와 상기 통과모드 중 한 개를 선택하는 동작 모드 선택기를 구비하며,

(d) 상기 제 1 내지 제 n 증폭기 유닛 중에 상기 전력 공급전압이 선택적으로 공급된 작용개수는 상기 공급전압 제어기의 제어하에서 상기 전력증폭장치의 상기 출력신호의 필요 전력레벨에 따라 변화되는 것을 특징으로 하는 전력증폭장치.

제 15 항에 있어서, 상기 제 1 내지 제 n 증폭기 유닛 각각은

바이어스 및 부하 또는 출력 임피던스가 최적화된 선형증폭회로,

상기 선형증폭회로 이전 단계에 놓인 제 1 임피던스 정합유닛,

상기 선형증폭회로의 이후 단계에 놓인 제 2 임피던스 정합유닛,

상기 선형증폭회로를 바이패스하는 바이패스 경로, 및

상기 선형증폭회로 및 상기 바이패스 경로중 한 개를 선택하는 스위치를 구비하며,

상기 제 1 임피던스 정합유닛은 상기 증폭회로의 입력 임피던스를 상기 증폭회로의 이전 단계에서의 출력 임피던스와 정합시키며, 상기 제 2 임피던스 정합유닛은 상기 증폭회로의 이후 단계에서 상기 증폭회로의 출력 임피던스를 입력 임피던스와 정합시키는 것을 특징으로 하는 전력증폭장치.

제 15 항에 있어서, 상기 제 1 증폭기 유닛 이전 단계에 놓인 가변 이득 증폭기를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 전력증폭장치.

제 15 항에 있어서, 상기 제 1 증폭기 유닛 이전 단계 또는 상기 제 2 증폭기 유닛 이후 단계에 놓인 가변감쇠기를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 전력증폭장치.