KR100250452B1 - 피드포워드 선형증폭기의 불균형 정도 검출 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피드포워드(Feedforward) 선형증폭기의 불균형 정도 검출회로에 관한 것으로, 특히 선형 증폭기의 불균형 정도를 검출해 내는 셀프믹싱을 이용한 피드포워드 선형증폭기의 불균형 정도 검출회로에 관한 것이다.

선형증폭기는 주변 온도 변화, 입력 신호의 크기 및 주파수 변화 등에 따라 선형증폭기의 특성이 달라져 상호 변조 특성이 악화될 수 있다. 따라서 선형증폭기를 상용 시스템에 적용하기 위해선 반드시 제어기를 통한 상호 변조 특성 안정화를 시켜야 한다. 안정화를 위한 일반적인 방법은 파일럿 신호(Pilot Signal)를 입력 신호와 섞어 선형증폭기에 넣은 후 선형증폭기의 출력에서 다시 파일럿 신호만 추출해 그 레벨로서 선형증폭기의 불균형 정도를 알아내는 방법을 많이 사용한다. 하지만 이 방법은 파일럿 신호를 만들기 위한 오실레이터(Oscillator)와 이를 처리하기 위한 복잡한 RF 회로가 필요한 단점이 있다.

본 발명은 이러한 단점을 해결하기 위하여 셀프 믹싱(Self-mixing)방법을 통해 파일럿 신호를 사용하지 않고 입력 신호의 주파수나 크기 변화에 대한 정보도 없이 선형증폭기의 불균형 정도를 검출하는 회로를 제안한다.

Description

피드포워드 선형증폭기의 불균형 정도 검출 회로

본 발명은 피드포워드(Feedforward) 선형증폭기(Linear Amplifier)의 불균형 정도 검출회로에 관한 것으로, 특히 피드포워드 타입 선형증폭기에서 주변 환경이나 입력 신호의 변동과 관계없이 원치 않는 상호 변조 신호의 크기를 일정 레벨 이하로 줄이기 위한 제어 회로를 위해 선형 증폭기의 불균형 정도를 검출해 내는 셀프믹싱을 이용한 피드포워드 선형증폭기의 불균형 정도 검출회로에 관한 것이다.

일반적으로, 기존의 검출 방식은 선형증폭기에 입력 신호 외에 크기와 주파수에 대한 정보를 이미 알고 있는 파일럿 신호(Pilot Signal)를 입력 신호와 섞어 선형증폭기에 넣은 후 선형증폭기의 출력에서 다시 파일럿 신호만 추출해 그 레벨로서 선형증폭기의 불균형 정도를 알아낸다.

60 dBc 정도의 상호 변조 특성을 갖는 선형증폭기는 매우 정밀하게 조정(tuning)된 것으로 선형화대역을 넓게 제작하는데 한계가 있다. 그러므로 주변 온도 변화, 입력 신호의 크기 및 주파수 변화 등에 따라 선형증폭기의 특성이 달라져 상호 변조 특성이 악화될 수 있다. 따라서 선형증폭기를 상용 시스템에 적용하기 위해선 반드시 제어기를 통한 상호 변조 특성 안정화를 시켜야 한다.

이때, 중요한 사항은 어떻게 선형증폭기의 불균형(상호 변조 특성 변화)를 찾아내서 제어기에 전달하는 가에 관한 것이다. 왜냐하면 선형증폭기 입력 신호들은 시스템에 의해 임의로 주파수와 크기가 바뀔 수 있지만 선형 증폭기의 제어기는 이에 대한 아무런 정보 없이도 일정 레벨 이하의 상호 변조 특성을 만족시켜야 하기 때문이다. 보통 널리 쓰이는 방법은 입력 신호 외에 크기와 주파수에 대한 정보를 이미 알고 있는 파일럿 신호(Pilot Signal)를 입력 신호와 섞어 선형증폭기에 넣은 후 선형증폭기의 출력에서 다시 파일럿 신호만 추출해 그 레벨로서 선형증폭기의 불균형 정도를 알아내는 방법을 많이 사용한다. 하지만 이 방법은 파일럿 신호를 만들기 위한 오실레이터(Oscillator)와 이를 처리하기 위한 복잡한 RF 회로가 필요한 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 선형증폭기가 항상 일정 레벨 이하의 상호 변조 특성을 갖도록 하기 위한 불균형 정도 검출 회로에서 회로가 복잡해지는 파일럿 신호 방식을 사용하지 않으며, 입력 신호의 주파수와 크기 변화에 대한 아무런 정보 없이도 검출이 가능한 검출 방식을 구성하는 피드포워드 선형증폭기의 불균형 정도 검출 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 주증폭기, 에러증폭기, 가변감쇠기/위상변환기 및 빼기회로로 구성된 선형증폭기에 있어서, 상기 주증폭기의 입력 신호 및 상기 빼기회로 출력신호를 믹싱하기 위한 제 1 믹서와, 상기 제 1 믹서의 출력에 따라 주증폭기 루프의 불균형 정도를 나타내는 직류성분을 출력하기 위한 제 1 저역여파기와, 상기 뻬기회로의 출력 신호 및 상기 선형 증폭기의 출력 신호를 믹싱하기 위한 제 2 믹서와, 상기 제 2 믹서의 출력에 따라 에러 증폭기 루프의 불균형 정도를 나타내는 직류성분을 출력하기 위한 제 2 저역여파기와, 상기 제 1 및 2 저역여파기의 출력신호에 따라 상기 가변감쇠기와 위상변환기를 조정하여 상기 주증폭기 루프 및 상기 에러 증폭기 루프의 불균형을 줄여 주기 위한 제어기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 셀프믹싱을 이용한 피드포워드 선형증폭기의 구조도.

도 2는 본 발명에 따른 각 위치별 주파수 스펙트럼을 나타내는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1:주증폭기(Main Amp) 2:에러증폭기(Error Amp)

3 및 4: 가변감쇠기/위상변환기 5: 빼기회로

6 및 7: 제 1 및 2 믹서 8 및 9: 저역여파기

10 : 제어기

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 셀프믹싱을 이용한 피드포워드 선형증폭기의 구조도이고, 도 2는 도 1에서 2 톤 입력시 각 위치별 주파수 스펙트럼을 나타내는 도면이다.

도 1 및 2를 참조하면, 선형증폭기의 이론적인 동작원리는 A지점의 입력신호는 둘로 분리되며 그 중 하나는 주증폭기(1)로 입력되고, 나머지 하나는 가변감쇠기/위상변환기(3)로 입력된다. 주증폭기(1)로 입력된 신호는 주증폭기(1)에서 증폭되는데 이때, 주증폭기(1)의 비선형성 때문에 도 2의 B와 같이 왜곡신호도 함께 발생하게 된다. 주증폭기(1) 출력인 도 2의 B 신호중 약간의 전력은 빼기회로(5)에 전달한다.

가변감쇠기/위상변환기(3)에 전달된 신호는 빼기회로(5)에서 증폭된 입력 신호 성분을 제거할 수 있도록 도 2의 C와 같이 신호 크기 조정과 위상을 180 반전시킨다. 그러므로 도 1의 빼기회로(5) 출력인 도 2의 D는 제1도의 주증폭기(1)에 의해 발생된 왜곡신호 성분뿐이다.

가변감쇠기/위상변환기(3)에 전달된 신호는 도 2의 E와 같이 신호 크기 조정과 위상을 180 반전시킨 후 에러증폭기(2)에서 증폭시킨다. 에러증폭기(2)에서 증폭된 도 2의 F와 같은 왜곡신호는 B 신호와 합쳐지면서 G와 같이 왜곡성분이 사라지고 원래의 입력신호만 증폭된다.

그러나, 시스템에 의해 입력신호의 주파수나 크기가 변동되거나 외부 온도 변화 등과 같은 환경 요인 변화에 의해 제1도의 주증폭기(1)의 특성이 변하게 되면 제2도 B의 증폭된 입력 신호 및 왜곡성분의 크기가 변하게 되고 그 결과로 빼기회로(5) 출력 신호인 도 2의 D와 선형증폭기 최종 출력인 도 2의 G에서와 같이 각각 주증폭기 루프의 불균형 성분과 에러증폭기 루프의 불균형 성분이 발생하게 된다. 그래서, 각 루프에서의 불균형 정도를 검출하여 제어기에서 제어를 통해 이를 없애주어야 하는데 본 발명의 내용인 셀프믹싱을 통한 불균형 정도 검출 방법은 아래와 같다.

주증폭기(1)의 입력 신호(도 2의 A)와 불균형 성분을 포함한 빼기회로(5) 출력 신호(도 2의 D)를 제 1믹서(6)에서 믹싱하면 주증폭기 루프의 불균형 정도를 나타내는 성분은 도 2의 H에서 직류 전압(이하, DC라함)으로 나타나게 되며, 저역여파기(8)를 통과시키면 주증폭기 루프의 불균형 정도를 나타내는 도 2의 I와 같은 DC 성분만 남게 된다. 같은 방법으로 빼기회로(5) 출력 신호(도 2의 D)와 불균형 성분을 포함한 선형증폭기 최종 출력 신호(도 2의 G)를 제 2믹서(7)에서 믹싱하면 에러증폭기 루프의 불균형 정도를 나타내는 성분은 도 2의 J에서 DC 신호 레벨로 나타나게 되며 저역여파기(9)를 통과시키면 에러증폭기 루프에서의 불균형 정도를 나타내는 도 2의 K와 같은 DC 성분만 남게 된다. 각각의 DC 성분의 크기는 각 루프의 불균형 정도를 나타내는 것이다.

각 DC 신호(도 2의 I, K)를 제어기(10)로 보내주면 제어기(10)는 불균형 정도에 따라 가변감쇠기/위상변환기(3 및 4)를 각각 조정해 주증폭기 루프와 에러증폭기 루프의 불균형을 없앨 수 있다.

상술한 바와같이 본 발명은 불균형 성분을 믹서을 통해 직류전압(DC)으로 바꿔 그 크기를 이용해 불균형 정도를 제어기에서 판단할 수 있도록 하므로 입력 신호의 주파수 변화나 크기 변화에 대한 정보 없이도 자동적으로 대응할 수 있으므로 불균형 정도 검출부의 단순, 간단화 할 수 있는 효과를 얻는다.

Claims (1)

1. 주증폭기, 에러증폭기, 가변감쇠기/위상변환기 및 빼기회로로 구성된 선형증폭기에 있어서,

   상기 주증폭기의 입력 신호 및 상기 빼기회로 출력신호를 믹싱하기 위한 제 1 믹서와,

   상기 제 1 믹서의 출력에 따라 주증폭기 루프의 불균형 정도를 나타내는 직류성분을 출력하기 위한 제 1 저역여파기와,

   상기 뻬기회로의 출력 신호 및 상기 선형 증폭기의 출력 신호를 믹싱하기 위한 제 2 믹서와,

   상기 제 2 믹서의 출력에 따라 에러 증폭기 루프의 불균형 정도를 나타내는 직류성분을 출력하기 위한 제 2 저역여파기와,

   상기 제 1 및 2 저역여파기의 출력신호에 따라 상기 가변감쇠기와 위상변환기를 조정하여 상기 주증폭기 루프 및 상기 에러 증폭기 루프의 불균형을 줄여 주기 위한 제어기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 피드포워드 선형증폭기의 불균형 정도 검출 회로.

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