KR100266505B1 - 송수신기의증폭회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 송신기의 증폭회로에 있어서 간단한 구성으로 큰 다이나믹렌지를 실현하는 것이다.
본 발명에서는 IF신호를 증폭하는 전류가변형 가변증폭회로(2, 3)와 RF신호를 증폭하는 전류일정형의 가변증폭회로(4)에 의하여 증폭회로를 구성하였다. I, Q신호는 QPSK 변조회로(1)를 거쳐 2단의 IF단 가변증폭회로(2, 3)에 인가되어 AGC전압(VAGC)에 의거하여 증폭된다. 이 IF신호는 믹서(5)에 의하여 RF신호로 변환되고 RF신호가 RF단가변증폭회로(4)에 가해져 IF단과 공통의 AGC전압(VAGC)에 의거하여 증폭된다. 직선적으로 변화하는 AGC전압(VAGC)은 트랜지스터(Q15, Q16, Q14)에 의하여 지수함수적으로 변화하는 제어전류로 변환되고, 가변증폭회로(2, 3, 4)의 이득(PG)〔dB〕가 AGC전압(VAGC)에 대하여 직선적으로 제어된다.

Description

송신기의 증폭회로{AMPIFYING CIRCUIT FOR TRANSCEIVER}
본 발명은 예를 들어 CDMA(부호분할 다원접속)방식의 휴대전화기에 적합한 송신기의 증폭회로에 관한 것이다.
일반적으로 CDMA방식의 휴대전화기에서는 이동시의 통신을 유지하기 위하여 수신부, 송신부의 각 고주파증폭회로에 있어서 80dB 이상의 이득을 가변가능한 가변이득 증폭회로(이하 가변증폭회로라 함)가 설치되어 있다. 도 3은 일반적인 CDMA방식과 FM방식의 듀얼모드를 가지는 휴대전화기의 고주파단을 나타내고 있다. 먼저 송신(TX)계의 구성을 설명하면, 모뎀(101)에 의하여 변조된 IF(중간주파)송신신호는 QPSK변조회로(102)에 의하여 QPSK변조되고 계속해서 송신측 가변증폭회로 (TX-AMP)(103)에 의하여 증폭되고, 이어서 믹서(MIX)(104)에 의하여 국부발진기 (OSC)(121)로부터의 국부발진신호와 혼합되어 RF(고주파)송신신호로 변환된다. 이 RF송신신호는 밴드패스필터(105), 파워앰프(PA)(106), 듀플렉서(107), 안테나(108)를 거쳐 송신된다.
다음에 수신(RX)계의 구성을 설명하면, 안테나(108)를 거쳐 수신된 RF수신신호는 듀플렉서(107), 로우노이즈앰프(LNA)(109),밴드패스필터(110)를 거쳐 믹서(MIX)(111)에 인가되고, 국부발진기(OSC)(121)로부터의 국부발진신호와 혼합되어 IF수신신호로 변환된다. 이 IF수신신호는 CDMA용 밴드패스필터(112)와 FM용 밴드패스필터(113)에 인가되고, 그 한 개의 출력신호가 설정모드에 따라 선택되어 수신측 가변증폭회로(RX-AMP)(114)에 의하여 증폭되고 이어서 QPSK복조회로(115)에 의하여 복조되어 모뎀(101)에 인가된다.
그리고 모뎀(101)내의 수신신호 강도지시회로(RSSI)(116)에 의하여 검출된 수신강도가 비교회로(117)에 의하여 강도기준 데이터와 비교되고, 그 차이분이 수신측 AGC전압보정회로(118)와 송신출력 보정회로(119)에 인가된다. 수신측 AGC전압보정회로(118)는 비교회로(117)로부터의 차이분이 「0」이 되도록 즉 RSSI(116)의 출력이 강도기준데이터와 일치하도록 AGC전압을 출력하여 수신측 가변증폭회로(RX-AMP)(114)의 이득을 제어한다.
또 송신측의 송신출력보정회로(119)에는 비교회로(117)로부터의 차이분과 휴대전화기와 기지국과의 사이의 회선상황에 따른 송신출력보정데이터가 인가되고, 송신측 AGC전압보정회로(120)는 피변조신호가 수신신호의 레벨에 역비례되도록 또 송신출력보정데이터에 따라 AGC전압을 출력하여 가변증폭회로(TX-AMP)(103)의 이득을 제어한다. 이 경우, 송신측 수신측의 가변증폭회로(103, 114)가 연동하여 동작하기 위해서는 80dB 이상의 다이나믹렌지에 걸쳐 AGC전압과 이득간에 우수한 직선성을 필요로 한다.
종래 이와같은 수신기의 증폭회로로서는 예를 들어 일본국 특표평 6-508012호 공보에 나타낸 바와같이 IF증폭회로와 RF증폭회로를 모두 가변증폭회로에 의하여 구성하고, 각 가변증폭회로를 서로 다른 AGC전압으로 제어함으로써 80dB이상의 다이나믹렌지를 실현하는 방법이 제안되어 있다.
도 4는 이와같은 회로를 나타내고, 송신신호인 I, Q신호는 QPSK변조회로(1)에 있어서, 변조되어 IF(중간주파)신호로 변환된다. IF신호는 2단의 IF단 가변증폭회로(2, 3)에 인가되고, IF단 공통의 AGC전압(AGC1)에 의거하여 증폭된다. 이 IF신호는 믹서(5)에 의하여 국부발진기(9)로부터의 국부발진주파수와 혼합되어 RF(고주파)신호로 변환되고 이 RF신호가 RF단 가변증폭회로(4)에 인가되어 RF단용의 AGC전압(VAGC2)에 의거하여 증폭된다. 이 RF신호는 다시 증폭기 (6),밴드패스필터(7), 파워앰프(8)를 거쳐 안테나로 출력된다.
그러나 이와같이 IF단 가변증폭회로(2, 3)와 RF단 가변증폭회로(4)를 서로 다른 AGC전압(VAGC1,VAGC2)에 의하여 제어하는 방법에서는 제어회로의 구성이 복잡하게 된다는 문제점이 있다. 또 도 3에 나타낸 바와같이 수신신호의 레벨(RSSI)에 따라 송신회로의 증폭도를 제어할 필요가 있는 CDMA방식의 휴대전화기에서는 특성이 다른 AGC전압(VAGC1, VAGC2)을 한 개의 수신신호로부터 얻는 것은 곤란하다.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 감안하여 간단한 구성으로 큰 다이나믹렌지를 실현할 수 있는 송신기의 증폭회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 관한 송신기의 증폭회로의 일실시예를 나타낸 블록도,
도 2는 도 1의 증폭회로를 상세하게 나타낸 회로도,
도 3은 본 발명에 관한 송신기의 증폭회로가 적용된 CDMA방식의 휴대전화기를 나타낸 블록도,
도 4는 종래의 송신기의 증폭회로를 나타낸 블록도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
2, 3 : IF단 가변증폭회로 4 : RF단 가변증폭회로
5 : 믹서 9 : 국부발진기
Q1∼Q16 : 트랜지스터
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 중간주파 가변증폭회로를 구동전류가변형으로 구성하고, 고주파 가변증폭회로를 구동전류 일정형으로 구성함과 동시에 AGC전압을 지수함수적으로 변화하는 전류로 변환하여 공통의 전류로 각 가변증폭회로의 증폭도를 제어하도록 한 것이다.
본 발명에 의하면, 구동전류 가변형의 중간주파 가변증폭회로와 구동전류 일전형의 고주파 가변증폭회로가 동일한 AGC전압에 의하여 직선적인 이득으로 제어되기 때문에 간단한 구성으로 큰 다이나믹렌지를 실현할 수 있다.
본 발명의 실시예는 중간주파신호는 증폭하는 구동전류 가변형의 중간주파 가변증폭회로와, 상기 중간주파 가변증폭회로에 의하여 증폭된 중간주파 신호를 고주파 가변신호로 변환하는 주파수 변환회로와, 상기 주파수 변환회로에 의하여 변환된 고주파 신호를 증폭하는 구동전류 일정형의 고주파 가변증폭회로와, 직선적으로 변화하는 AGC전압을 지수함수적으로 변화하는 전류로 변환하고 그 전류를 상기 중간주파 가변증폭회로와 고주파 가변증폭회로에 인가함으로써 각 증폭도를 제어하는 증폭도 제어회로를 구비한 것이다.
(실시예)
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 도 1은 본 발명에 관한 송신기의 증폭회로의 일실시예를 나타낸 블록도, 도 2는 도 1의 증폭회로를 상세하게 나타낸 회로도이다.
도 1에 있어서, 송신신호인 I, Q신호는 QPSK변조회로(1)에 있어서, 변조되어 IF신호로 변환된다. IF신호는 2단의 IF단 가변증폭회로(2, 3)에 인가되고, IF단 및 RF단 공통의 AGC전압(VAGC)에 의거하여 증폭된다. 이 IF신호는 믹서(5)에 의하여 국부발진기(9)로부터의 국부발진 주파수와 혼합되어 RF송신신호로 변환되고, 이 RF송신신호가 RF단 가변증폭회로(4)에 인가되어 IF단 및 RF단 공통의 AGC전압 (VAGC)에 의거하여 증폭된다. 이 RF송신신호는 다시 증폭기(6), 밴드패스필터(7), 파워앰프(8)를 거쳐 안테나에 출력된다.
도 2에 있어서, 전원전압(Vcc)은 IF단 가변증폭회로(2)의 저항(R3, R4)의 각 일단과 동일 구성의 IF단 가변증폭회로(3)의 저항(R5, R6)의 각 일단과 RF단 가변증폭회로(4)의 PNP트랜지스터(Q13, Q12)의 각 에미터, 저항(R1, R2)의 각 일단 및 NPN트랜지스터(Q2, Q3)의 각 콜렉터에 인가된다. 또 AGC전압(VAGC)은 가변증폭회로(2∼4)의 각 NPN트랜지스터(Q15, Q16, Q14)의 각 베이스에 공통으로 인가된다.
제 1단의 IF단 가변증폭회로(2)에서는 QPSK변조회로(1)에 의하여 변조된 신호의 출력단자가 각각 NPN트랜지스터(Q7, Q8)의 각 베이스에 접속됨과 동시에 저항(R8, R7)및 바이어스전원을 거쳐 접지되어 있다. 또 저항(R3, R4)의 각 타단은 각각 트랜지스터(Q7, Q8)의 각 콜렉터에 접속됨과 동시에 결합콘덴서(C1, C2)를 거쳐 다음단의 IF단 가변증폭회로(3)에 접속되어 있다. 트랜지스터(Q7, Q8)의 에미터는 공통으로 트랜지스터(Q15)의 콜렉터(전류(I2))에 접속되고 트랜지스터(Q15)의 에미터는 접지되어 있다.
다음단의 IF다 가변증폭회로(3)에 있어서도 동일하게 결합 콘덴서(C1, C2)가 각각 NPN트랜지스터(Q9, Q10)의 각 베이스에 인가됨과 동시에 저항(R10, R9)및 바이어스전원을 거쳐 접지되어 있다. 또 저항(R5, R6)의 각 타단은 각각 트랜지스터 (Q9, Q10)의 각 콜렉터에 접속됨과 동시에 결합콘덴서(C3, C4)를 거쳐 다음단의 믹서(5)에 접속되어 있다. 트랜지스터(Q9, Q10)의 에미터는 공통으로 트랜지스터 (Q16)의 콜렉터에 접속되고 트랜지스터(Q16)의 에미터는 접지되어 있다.
RF단 가변증폭회로(4)에서는 트랜지스터(Q13, Q12)의 각 베이스가 공통으로 트랜지스터(Q13, Q14)의 각 콜렉터에 접속되고, 트랜지스터(Q14)의 에미터는 접지되어 있다. 또 트랜지스터(Q12)의 콜렉터는 NPN트랜지스터(Q11)의 콜렉터 및 베이스와 NPN트랜지스터(Q1, Q4)의 각 베이스에 접속되고, 트랜지스터(Q11)의 에미터는 직렬저항(R11, R12)간에 접속되어 있다.
저항(R1, R2)의 각 타단은 트랜지스터(Q1, Q4)의 각 콜렉터(전류(I1))에 접속됨과 동시에 다음단의 증폭기(6)에 접속되고, 트랜지스터(Q2, Q3)의 각 베이스는 공통의 바이어스전압(E1)을 거쳐 접지되어 있다. 트랜지스터(Q1, Q2)의 에미터는 공통으로 저항(R11)의 일단과 NPN트랜지스터(Q5)의 콜렉터(전류(I0))에 접속되고, 동일하게 트랜지스터(Q3, Q4)의 에미터는 공통으로 저항(R12)의 일단과 NPN트랜지스터(Q6)의 콜렉터(전류(I0))에 접속되어 있다. 트랜지스터(Q5, Q6)의 베이스에는 믹서(5)로부터의 RF신호가 인가되고 또 그 에미터는 공통으로 정전류원(CS1)을 거쳐 접지되어 있다.
IF단 가변증폭회로(2, 3)는 동작전류 가변형으로서 트랜지스터(Q7, Q8), (Q9, Q10)가 이득가변용이며, 그 각 전류(I2)는 각각 트랜지스터(Q15, Q16)에 의하여 제어된다. 이것에 대하여 RF단 가변증폭회로(4)는 동작전류 일정형이나 트랜지스터(Q14)에 의하여 직선적으로 변화하는 AGC전압(VAGC)이 지수함수적으로 변화하는 전류로 변환된다. 이득가변용 트랜지스터(Q1∼Q4)와 증폭용 트랜지스터(Q5, Q6)는 차동증폭기를 구성하고, 또 트랜지스터(Q11)와 트랜지스터(Q1, Q4)는 모두 각 커런트미러회로를 구성하고 트랜지스터(Q13, Q12)도 동일하게 커런트미러회로를 구성하고 있다.
그리고 트랜지스터(Q11)의 셀사이즈는 트랜지스터(Q11)를 흐르는 전류가 트랜지스터(Q1∼Q4)의 고주파 신호의 증폭에 영향을 받지 않도록 트랜지스터(Q1, Q4)의 약 1／50으로 설정되어 있다. 또 트랜지스터(Q15, Q16)의 셀사이즈는 트랜지스터(Q7, Q8, Q9, Q10, Q1, Q4)를 흐르는 전류가 같아지도록 트랜지스터(Q14)의 100배로 설정되어 있다.
이와같은 구성에 있어서, RF단 가변증폭회로(4)에서는 트랜지스터(Q1, Q4)의 전류(I0)는 트랜지스터(Q1, Q4)가 모두 트랜지스터(Q11)와 각 커런트미러회로를 구성하고 있기 때문에 트랜지스터(Q11)를 흐르는 전류에 비례하여 흐른다. 또 트랜지스터(Q11, Q12, Q13, Q14)의 전류가 모두 동일하기 때문에 트랜지스터(Q1, Q4)의 전류는 트랜지스터(Q14)를 흐르는 전류에 비례하여 흐른다. 또 트랜지스터(Q14)의 전류는 직선적으로 변화하는 AGC전압(VAGC)에 대하여 지수함수적으로 흐른다.
여기서 동작전류 일정형의 RF단 가변증폭회로(4)에 있어서의 이득PG〔dB〕는
PG∝PG0+20log(I1／I0)
단, PG0은 I1이 I0일 때의 이득의 관계에 있다. 또,
I1／I0∝〔1+exp{-VAGC*q／(kT)}〕
단, q는 전자의 단위전하
k는 볼츠만정수
T는 절대온도
의 관계에 있다. 따라서 트랜지스터(Q1, Q4)의 전류(I0)가 지수함수적으로 제어되기 때문에 RF단 가변증폭회로(4)의 이득PG〔dB〕는 직선적으로 변화하는 AGC전압(VAGC)에 대하여 직선적으로 제어된다.
또 동작전류가변형의 IF단 가변증폭회로(2, 3)에 있어서의 이득PG〔dB〕은
PG∝PG0+20log(I2)
의 관계에 있고, 또
I2∝exp{VAGC*q／(kT)}〕
의 관계에 있다. 따라서 트랜지스터(Q15, Q16)의 콜렉터전류(I2)가 직선적으로 변화하는 AGC전압(VAGC)에 대하여 지수함수적으로 변화하기 때문에 IF단 가변증폭회로(2, 3)의 이득PG〔dB〕도 동일하게 직선적으로 변화하는 AGC전압(VAGC)에 대하여 직선적으로 제어된다.
또 전류일정형 가변증폭회로(4)를 커런트미러회로에 의하여 구성하였기 때문에 전류일정형 가변증폭회로와 전류가변형 가변증폭회로를 공통의 AGC전압(VAGC)에 의하여 제어할 수 있다. 또 IF단 가변증폭회로(2, 3)를 전류가변형으로 구성하였기 때문에 소비전력을 저감할 수 있고 CDMA방식의 휴대전화기에 적용한 경우에 전지의 수명을 연장할 수 있다. 또 RF단 가변증폭회로(4)를 구성하는 동작전류 일정형 가변증폭회로는 기본구성이 베이스접지이며, 베이스접지회로는 주파수특성이 우수하기 때문에 UHF대에 있어서도 양호한 이득제어특성을 가진다.
또 RF단에 가변증폭회로(4)를 설치하여도 IF단만에 가변증폭회로를 설치한 수신부와 동일 게인슬로프를 실현할 수 있기 때문에 도 3에 나타낸 바와같이 수신신호의 강도(RSSI)에 따라 송신회로의 증폭도를 제어할 필요가 있는 CDMA방식의 휴대전화기에도 적용할 수 있다. 또한 도 1에 나타낸 QPSK변조기(1), IF단 가변증폭회로(2, 3), 믹서(5), RF단 가변증폭회로(4)를 한 개의 IC로 구성할 수 있다.
이상 설명한 바와같이 본 발명에 의하면, 중간주파 가변증폭회로를 구동전류 가변형으로 구성하고, 고주파 가변증폭회로를 구동전류 일정형으로 구성함과 동시에 직선적으로 변화하는 AGC전압을 지수함수적으로 변화하는 전류로 변환하여 공통의 전류로 각 가변증폭회로의 증폭도를 제어하도록 하였기 때문에 구동전류가변형의 중간주파 가변증폭회로와 구동전류 일정형의 고주파 가변증폭회로가 동일한 AGC전압에 대하여 직선적인 이득으로 제어되고, 따라서 간단한 구성으로 큰 다이나믹렌지를 실현할 수 있다.

Claims (2)

  1. 변조된 중간주파신호를 증폭하는 구동전류가변형의 중간주파 가변이득 증폭회로와,
    상기 중간주파 가변이득 증폭회로에 의하여 증폭된 중간주파신호를 고주파 신호로 변환하는 주파수변환회로와,
    상기 고주파신호를 증폭하는 구동전류 일정형의 고주파가변이득 증폭회로와,
    동일한 AGC전압을 제어전류로 변환하여, 이 제어전류를 상기 중간주파 가변이득증폭회로 및 사익 고주파 가변이득 증폭회로 각각의 구동전류로서 동시에 부여함으로써, 직선적으로 변환하는 AGC전압에 대하여 각 가변이득 증폭회로의 증혹도를 직선적으로 제어하는 증폭도 제어회로를 구비한 것을 특징으로 하는 송신기의 증폭회로.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고주파 가변이득 증폭회로는, 각각의 에미터가 공통의 정전류원에 접속되고 베이스로부터 고주파신호가 입력되는 적어도 한쌍의 제 1의 트랜지스터쌍 (Q5,Q6)과, 상기 제어전류가 베이스에 입력되는 제 2의 트랜지스터쌍(Q1,Q4) 및, 바이어스 전압(E1)을 개재하여 베이스가 접지되는 제 3의 트랜지스터쌍(Q2,Q3)를 구비하고, 상ㅌ기 제 2의 트랜지스터쌍(Q1,Q4)의 콜렉터로부터, 변조된 증폭신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 송신기의 증폭회로.
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