KR100256972B1 - 전력 증폭 모듈의 효율 개선 방법 및 그에 따른 효율 개선장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지털 또는 아날로그 서비스에 따라 전력 증폭 모듈(PAM)의 바이어스를 차별화 하여 아날로그 서비스에서 효율을 향상시킬 수 있는 전력 증폭 모듈(PAM)이 효율 개선 방법에 관한 것이다.

본 발명의 전력 증폭 모듈(PAM)의 효율 개선방법은 아날로그 모드 또는 디지털 모드인가에 따라 전압레벨이 달라지는 제어전원을 발생하는 단계와, 아날로그 모드 또는 디지털 모드인가에 따라 선형성 및 효율중 어느 하나를 향상시키기 위한 상이한 바이어스 전원을 선택적으로 발생하는 단계와, 제어전원을 이용하여 입력임피던스 정합수단으로 하여금 증폭수단의 입력임피던스를 아날로그 모드 및 디지털 모드에서 항상 정합시키게 하는 단계와, 바이어스 전원을 이용하여 증폭수단으로 하여금 선형성 및 효율중 어느 하나가 향상되게 입력 임피던스로부터의 신호를 증폭하게 하는 단계와, 제어전원을 이용하여 출력임피던스 정합수단으로 하여금 증폭 수단의 출력임피던스를 아날로그 모드 및 디지털 모드에서 항상 정합시키게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전력 증폭 모듈(PAM)의 효율 개선 방법 및 그에 따른 효율 개선장치

본 발명은 아날로그/디지털 겸용 무선 단말기에 관한 것으로, 특히 디지털 또는 아날로그 서비스에 따라 전력 증폭 모듈(PAM)의 바이어스를 차별화 하여 아날로그 서비스에서 효율을 향상시킬 수 있는 전력 증폭 모듈(PAM)의 효율 개선 방법 및 그를 이용한 효율 개선 장치에 관한 것이다.

종래의 아날로그 휴대폰에 비해, 통화품질, 무한한 가입자 수용, 다양한 서비스 제공이 가능한 코드 분할 다중 접속방식(Code Division Multiple Access; CDMA)을 이용한 디지털 휴대폰이 상용화되면서 수요가 급증하고 있다. 한편, 시중에는 코드 분할 다중 접속방식(CDMA) 보다 상용화된 역사가 훨씬 앞선 아날로그 방식의 휴대폰이 일반적으로 사용되고 있다. 이에 대응하기 위해, 디지털 방식의 휴대폰은 아날로그 방식의 서비스도 수용해야 하는 어려움을 안고 있다. 현재, 디지털/아날로그 듀얼 모드로 서비스가 가능한 휴대폰은 이른바 CDMA/AMPS 듀얼 폰(Dual Phone)이라 불리며 한 단말기 안에서 디지털과 아나로그를 절체하며 사용하고 있다.

이러한 디지털/아날로그 겸용 휴대폰에서, 아날로그 방식으로 서비스할 경우 종래의 아날로그 전용 휴대폰에 비해서 효율이 떨어지는 단점을 갖고 있다.

이는, 공급되는 바이어스 전원 값에 따라 달라지는 전력 증폭 모듈(PAM)의 출력특성에 영향을 받는다.

바이어스 위치에 따라 전력 증폭 모듈(PAM)의 효율을 나타내는 도 1의 특성도를 참조하여 이를 설명하기고 한다.

현재 아날로그 또는 디지털 방식의 휴대폰에서 전력 증폭 모듈로 사용되는 소자는 주로 갈륨 아세나이드 전계 효과 트랜지스터(GaAs FET)이다.

수평축은 갈륨 아세나이드 전계 효과 트랜지스터(GaAs FET)의 드레인(Drain)의 전압 값을 나타내고, 수직축은 드레인 전류 값을 나타낸다.

코드분할 다중접속(CDMA) 방식으로 사용되는 경우 회로의 특성상 정력 증폭 모듈(PAM)의 선형성(Linearity)이 우수해야 하며 이 경우에는 효율이 떨어진다.

아날로그 방식의 경우는 전력 증폭 모듈의 선형성보다는 소자의 효율을 높이는데 중점을 둔다. 즉, 종래의 아날로그는 바이어스 위치를 도면에서 "B"지점에 가까이 맞추며, 코드분할 다중접속(CDMA)의 경우에는"A"지점에 바이어스 위치를 맞추기 때문에 효율의 차이가 있다.

그러므로 아날로그/디지털 겸용의 휴대폰의 경우 아날로그로 서비스를 받을 경우, 종래의 아날로그 전용 휴대폰보다 효율이 떨어지며 이로 인하여 휴대폰의 사용 시간이 줄어든다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 전력 증폭 모듈(PAM)에서 바이어스 위치를 변경하면 출력 정합회로가 비정상적이 된다. 따라서, 디지털/아날로그 겸용의 휴대폰에서, 아날로그 서비스의 효율을 높이기 위해 전력 증폭 모듈(PAM)의 바이어스 포인트를 변경하려면 디지털 또는 아날로그 서비스 종류에 따라 정합회로의 임피던스 값을 조정하여 출력 효율을 향상시키는 것이 필수적이다.

따라서, 본 발명의 목적은 디지털 또는 아날로그 서비스에 따라 선택적으로 전력 증폭 모듈(PAM)의 바이어스를 차별화하고 그에 다른 입출력 정합조건을 달리해서 아날로그 서비스를 받을 경우 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 전력 증폭 모듈(PAM)의 효율 개선방법 및 그를 이용한 효율 개선장치를 제공하는데 있다.

제1도는 통상의 무선 단말기에서 디지털 또는 아날로그 서비스에 따라 전력 증폭 모듈에 공급되는 최적의 바이어스 전원을 나타내는 특성도.

제2도는 본 발명의 전력 증폭 모듈(PAM)의 효율 개선장치를 개략적으로 나타낸 블럭도.

제3도는 본 발명의 전력 증폭 모듈(PAM)의 효율 개선장치에서 입/출력 정합회로를 상세히 나타낸 상세 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 전력 증폭기 4 : 입력 정합회로

6 : 출력 정합회로 8 : 스위치

10 : 바랙터 다이오드 C1, C2 : 바랙터 다이오드

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 전력 증폭 모듈(PAM)의 효율 개선장치는 자신에게 공급되는 바이어스 전원의 크기에 따라 임의의 이득 특성으로 입력신호를 증폭하는 증폭수단과, 증폭수단의 선형성 및 효율중 어느 하나를 향상시키기 위하여 아날로그 모드 또는 디지털 모드인가에 따라 상이한 바이어스 전원을 선택적으로 증폭수단에 공급하는 바이어스 공급수단과, 증폭수단과 입력라인 사이에 접속됨과 아울러 제어전원에 응답하여 증폭수단의 입력임피던스를 아날로그 모드 및 디지털 모드에서 항상 정합시키는 입력임피던스 정합수단과, 증폭수단과 출력라인 사이에 접속됨과 아울러 제어전원에 응답하여 증폭수단의 출력임피던스를 상기 아날로그 모드 및 디지털 모드에서 항상 정합시키는 입력임피던스 정합수단과, 아날로그 모드 또는 디지털 모드인가에 따라 전압레벨이 달라지는 제어전원을 입력 및 출력 임피던스 정합수단에 공급하는 정합전압발생수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전력 증폭 모듈(PAM)의 효율 개선방법은 아날로그 모드 또는 디지털 모드인가에 따라 전압레벨이 달라지는 제어전원을 발생하는 단계와, 아날로그 모드 또는 디지털 모드인가에 따라 선형성 및 효율중 어느 하나를 향상시키기 위한 상이한 바이어스 전원을 선택적으로 발생하는 단계와, 제어전원을 이용하여 입력임피던스 정합수단으로 하여금 증폭수단의 입력임피던스를 아날로그 모드 및 디지털 모드에서 항상 정합시키게 하는 단계와, 바이어스 전원을 이용하여 증폭수단으로 하여금 선형성 및 효율중 어느 하나가 향상되게 입력 임피던스로부터의 신호를 증폭하게 하는 단계와, 제어전원을 이용하여 출력임피던스 정합수단으로 하여금 증폭수단의 출력임피던스를 아날로그 모드 및 디지털 모드에서 항상 정합시키게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 제2도 및 제3도를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

제2도는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 증폭 모듈(PAM)의 효율 개선 장치를 나타내는 블록도를 도시한다.

제2도에 있어서, 디지털 또는 공급되는 바이어스 전원의 크기에 따라 가변되는 전력 증폭 모듈의 특성을 나타내는 제1도를 결부하여 설명하기로 한다.

제2도의 구성에서, 본 발명의 전력 증폭 모듈(PAM)의 효율 개선 장치는 입력단에서 공급되는 신호를 자신의 이득 특성으로 증폭하는 전력 증폭기(2)와, 전력 증폭기(2)의 입력단에 접속된 입력 정합회로(4)와, 전력 증폭기(2)의 출력단에 접속된 출력 정합회로(6)와, 전력 증폭기에 접속되어 바이어스 전압을 서비스의 종류에 따라 달리 공급하는 스위치(8)를 구비한다.

스위치(8)는 전력 증폭기(2)에 접속되는 a단자와, 아날로그용 바이어스 전원에 접속된 b단자와, 디지털용 바이어스 전원과 접속되는 c단자를 구비한다. 입력 정합회로(4)와 출력 정합회로(6)는 정합회로 변환용 전원에 공통 접속된다.

스위치(8)는 미도시된 제어부의 제어 하에 디지털 또는 아날로그 서비스의 형태에 따라 선택적으로 절환되어, 서비스 종류에 따라 최적의 바이어스 전원을 전력 증폭기(2)에 공급한다. 아날로그 신호로 서비스할 경우, 미도시된 제어부에서 스위치(8)의 a단자와 b단자를 접속시켜, 아날로그용 바이어스 전원이 전력 증폭기(2)에 공급되도록 한다. 이 경우, 전력 증폭기의 특성은 도 1에서 "B"부분과 같게 되어 효율이 80%에 이른다. 디지털 신호로 서비스할 경우, 미도시된 제어부에서 스위치(8)의 a단자와 b단자의 접속을 절체시키고 a단자와 c단자를 접속시켜 도 1의 "A"에서와 같이 선형성이 우수하고 효율이 50%에 이른다. 그러면 전력 증폭기(2)는 자신에게 공급된 바이어스 전원의 크기에 따라 이득특성이 변환되어 입력 정합회로를 경유한 구동 증폭기로부터의 신호를 증폭한다.

입력 정합회로(4)와 출력 정합회로(6)는 전력 증폭기(2)의 바이어스 포인트가 바뀜에 따라 차별적인 정합회로 변환용 전원이 자신에게 공급되어 임피던스 값이 변환된다. 이에 따라 전력 증폭기(2)로부터 증폭된 신호가 특정 주파수 대역에서 최대 전력 증폭 효율로 안테나를 통해 고주파 신호(RF)로 전송되도록 한다.

입/출력 정합회로(4, 6)는 자신에게 인가되는 전압에 따라서 캐패시턴스 (Capacitance) 값이 변화하는 소자인 바랙터 다이오드(Varactor Diode)를 이용한다.

제3도는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 증폭 모듈(PAM)의 효율 개선 장치에서 입/출력 정합회로(4, 6)의 상세 회로도를 도시한다.

제3도를 참조하면, 본 발명의 전력 증폭 모듈(PAM)의 효율 개선 장치에서 입/출력 정합회로(4, 6)는 정합회로 변환용 전원과 기저 전압원(GND) 사이에 접속된 바랙터 다이오드(10)와, 제1노드(11)를 경유하여 입력단과 바랙터 다이오드(10) 사이에 접속된 제1캐패시턴스(C1)와, 출력단에 접속되고 제2노드(12)를 경유하여 제1캐패시턴스(C1)와 기저 전압원(GND) 사이에 접속된 제2케페시턴스(C2)를 구비한다.

제1케페시턴스(C1)와 제2케페시턴스(C2)는 각각 임의의 고유한 임피던스 값을 갖는다. 바랙터 다이오드(10)는 잦신에게 공급되는 정합회로 변환용 전원의 크기에 따라 케페시턴스 값이 변한다. 정합회로 변환용 전원은 전력 증폭기(2)에 공급되는 바이어스의 값에 따라 차별적인 값을 갖는다.

따라서, 디지털 또는 아날로그 서비스에 따라 입/출력 정합회로(4, 6)의 전체 임피던스가 변화하여 전력 증폭기로부터 증폭되는 신호가 특정 주파수 대역에서 최적의 전력 증폭 효율을 갖도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 전력 증폭 모듈(PAM)의 효율 개선방법 및 그에 따른 효율 개선장치는 선택적으로 전력 증폭 모듈(PAM)의 바이어스를 차별화하고 그에 따른 입출력 정합조건을 달리해서 아날로그 서비스를 받을 경우 효율을 향상시킬 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (5)

1. 디지털/아날로그 겸용의 무선 단말기에 있어서, 자신에게 공급되는 바이어스 전원의 크기에 따라 임의의 이득 특성으로 입력 신호를 증폭하는 증폭수단과, 상기 증폭수단의 선형성 및 효율중 어느 하나를 향상시키기 위하여 아날로그 모드 또는 디지털 모드인가에 따라 상이한 바이어스 전원을 선택적으로 상기 증폭수단에 공급하는 바이어스 공급수단과, 상기 증폭수단과 입력라인 사이에 접속됨과 아울러 제어전원에 응답하여 상기 증폭수단의 입력임피던스를 상기 아날로그 모드 및 디지털 모드에서 항상 정합시키는 입력임피던스 정합수단과, 상기 증폭수단과 출력라인 사이에 접속됨과 아울러 상기 제어전원에 응답하여 상기 증폭수단의 출력임피던스를 상기 아날로그 모드 및 디지털 모드에서 항상 정합시키는 입력임피던스 정합수단과, 상기 아날로그 모드 또는 디지털 모드인가에 따라 전압레벨이 달라지는 상기 제어전원을 상기 입력 및 출력 임피던스 정합수단에 공급하는 정합전압발생수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전력 증폭 모듈의 효율 개선 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 입력 및 출력 임피던스 정합수단은 상기 제어전원의 크기에 따라 캐패시턴스(Capacitance) 값이 가변되는 바랙터 다이오드(Varactor Diode)를 이용한 것을 특징으로 하는 전력 증폭 모듈의 효율 개선장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 바이어스 공급수단은 상기 아날로그 모드 시 상기 증폭수단의 효율이 향상되게 하는 바이어스 전원을 상기 증폭수단에 공급하고, 상기 디지털 모드 시에는 상기 증폭수단의 선형성이 향상되게 하는 상기 바이어스 전원을 상기 증폭수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 모듈의 효율 개선장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 바이어스 공급수단은, 아날로그용 바이어스전원을 발생하는 제1전원 발생수단과, 디지털용 바이어스 전원을 발생하는 제2전원 발생수단과, 상기 제1 및 제2전원 발생수단과 상기 증폭수단 사이에 접속되어 모드의 종류에 따라 상기 제1 및 제2전원 발생수단중 어느 하나를 상기 증폭수단에 선택적으로 접속시키는 제1절환 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전력 증폭 모듈(PAM)의 효율 개선장치.
5. 디지털/아날로그 겸용의 무선통신 서비스 방법에 있어서, 아날로그 모드 또는 디지털 모드인가에 따라 전압레벨이 달라지는 제어전원을 발생하는 단계와, 상기 아날로그 모드 또는 디지털 모드인가에 따라 선형성 및 효율중 어느 하나를 향상시키기 위한 상이한 바이어스 전원을 선택적으로 발생하는 단계와, 상기 제어전원을 이용하여 입력임피던스 정합수단으로 하여금 증폭수단의 입력임피던스를 상기 아날로그 모드 및 디지털 모드에서 항상 정합시키게 하는 단계와, 상기 바이어스 전원을 이용하여 증폭수단으로 하여금 상기 선형성 및 효율중 어느 하나가 향상되게 상기 입력 임피던스로부터의 신호를 증폭하게 하는 단계와, 상기 제어전원을 이용하여 출력임피던스 정합수다으로 하여금 증폭수단의 출력임피던스를 상기 아날로그 모드 및 디지털 모드에서 항상 정합시키게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 모듈(PAM)의 효율 개선방법.

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