KR100294174B1

KR100294174B1 - 이중 대역 증폭기

Info

Publication number: KR100294174B1
Application number: KR1019990003835A
Authority: KR
Inventors: 나고드토마스도미닉; 오스마니라시드마수드; 어바시아미르알리
Original assignee: 비센트 비.인그라시아, 알크 엠 아헨; 모토로라 인코포레이티드
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2001-06-15
Also published as: GB2334168B; BR9900530A; GB9902392D0; CN1234647A; KR19990072431A; CN1164026C; US6043721A; GB2334168A

Abstract

이중 대역 장치용 증폭기(104)는 입력(103)과 출력(105) 간에 결합된 다중 증폭기 단(amplifier stages)을 포함한다. 이러한 증폭기 단은 제1 증폭기(206)를 갖는 제1 증폭기 단(200), 제2 증폭기를 갖는 제2 증폭기 단(202), 및 제3 증폭기(210)를 갖는 제3 증폭기 단(204)을 포함한다. 상기 제1 증폭기 단의 제1 바이패스(218)는 제1 주파수 대역의 신호들에 대해 바이패스를 제공한다. 제2 바이패스(250)는 제3 증폭기 단에 제공되어, 제2 주파수 대역의 신호에 제3 증폭기를 바이패스하는 신호 경로를 제공한다. 제1 및 제2 주파수 대역의 신호들은 제2 증폭기에 의해 증폭된다.

Description

이중 대역 증폭기{DUAL BAND AMPLIFIER}

본 발명은 이중 대역 장치(dual band device)들에 대한 증폭기에 관한 것이다.

무선 주파(RF) 송신기, 또는 송수신기를 포함하는 다양한 장치가 다른 호환성 장치와 통신하는 것은 공지되어 있다. 이러한 장치의 예로서는 무선 전화기(코드없는 전화기 또는 셀룰라 전화기일 수 있음), 양방향 라디오, 모뎀, 스마트 폰(smart phone), 개인 디지탈 보조 장치(personal digital assistants: PDA) 등이 있다. 두개의 모드로 동작하는 이러한 장치는 이중 모드 장치라 한다. 이중 모드 장치가 디지탈 시분할 다중 액세스(TDMA) 및 아날로그 신호 포맷과 같은 두개의 상이한 형식에 따라 신호들을 전송한다. 그외 장치는 두개의 주파수 대역에서 동작하며 이중 대역으로서 언급된다. 예를 들어, 디지탈 TDMA 장치는 900 ㎒ 및 1800 ㎒에서 동작한다.

이중 모드 장치에 대해 각각의 증폭기가 제공된다는 것은 공지되어 있다. 이러한 회로에서, 스위치가 일모드에 대해 하나의 증폭기를 선택하고 다른 모드에 대해서는 다른 독자적인 증폭기를 선택하도록 사용된다. 이러한 구성이 각 모드에서 최적의 성능을 위해 제공되더라도, 두개의 독자적인 증폭기로는 고가의 비용이 소요된다. 또한, 스위치가 특정 모드에 대한 증폭기를 선택하도록 사용되어 고조파 노이즈(harmonic noise)를 시스템에 부가한다.

이중 모드 장치는 두개 모드의 동작을 수용하기 위해 단계간(interstage) 스위칭가능 매칭 네트워크를 갖는 싱글, 다단 증폭기를 포함하는 것으로 공지되어 있다. 그러나, 이러한 시스템이 이중 대역 장치에 적용될 때는 비효율적이다.

따라서, 좀 더 효율적으로 개선된 이중 대역 장치에 대한 증폭기 시스템이 필요하다.

도 1은 다중 대역 증폭기를 포함하는 무선 전화기를 설명하는 개략적인 회로의 블럭도.

도 2는 다중 대역 증폭기를 설명하는 개략도.

도 3은 도 2에 따른 다중 대역 증폭기에 버퍼단을 추가로 구비하여 상세히 설명하기 위한 블럭도 형상의 개략적인 회로도.

도 4 내지 도 6은 출력 필터 및 전력 제어기를 추가로 구비한 다중 대역 증폭기 및 프로세서의 일부를 설명하는 개략적인 회로도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

60 : 발진기

64 : 변조기

72 : 음성 코더

86 : 전력 제어기

90 : 합성기

120 : 복조기

340, 346 : 다이플렉서

도 1은 무선 전화기(52)를 형성하는 블럭도를 도시한다. 마이크로폰(54)과 안테나(106) 간에 접속된 무선 전화기 무선 송수신기는, 이중 대역 증폭기(104)를 포함한다. 도 1의 기능 블럭을 구현하는 실제 회로는 하나 이상의 회로 보드로 배치될 수 있고 셀룰라 전화기 하우징 등의 종래의 무선 전화기 하우징 내에 하우징된다. 무선 전화기(52)의 송수신기에서의 송신기는 양 대역의 증폭기를 동작시키기 위한 수단을 제공함으로써 단지 하나의 증폭기만을 필요로 할 수도 있다. 그러므로써 상이한 별개의 대역에서 변조된 신호의 효율적인 증폭이 가능해짐과 동시에 회로의 크기 및 비용을 최소화시킬 수 있다.

도1을 참조하면, 마이크로폰(54)은 제공된 음성 신호를 전기, 정보 신호로 변환한 다음 회선(56 및 58)을 통해 출력을 발생한다.

회선(56)을 통해 제공된 정보 신호는 주파수 변조된 정보 신호가 무선 전화기(52)에 의해 발생되는 경우에 사용된다. 회선(58)을 통해 제공된 정보 신호는 복합적으로(composite) 변조된 정보 신호를 형성하기 위해 변조된 부호화된 신호는 무선 전화기(52)에 의해 발생된다. 이중 대역 증폭기를 사용하는 통신 장치는 이러한 신호 포맷 중 하나 또는 둘다의 신호 포맷을 발생시킬 수 있다.

회선(56)을 통해 발생된 정보 신호는 전압 제어 발진기(VCO)(60)에 제공되어 정보 신호는 특정 주파수의 발진 신호와 결합된다. 주파수 변조된 정보 신호는 회선(62)을 통해 전압 제어 발진기(60)에 의해 변조기(64)로 발생된다. 무선 전화기(52)가 주파수 변조된 신호를 전송할 때에는, 변조기(64)는 회선(62)을 통해 제공된 주파수 변조된 정보 신호를 변경하지는 않고, 오히려 회선(66)을 통해 주파수 변조된 정보 신호를 통과시킨다. 함께 블럭(68)로 표시되는 발진기(60) 및 변조기(64)는 하이브리드 변조 장치를 포함할 수 있다.

회선(58)을 통해 발생된 정보 신호는 음성 코더, 또는 음성 코더(72)에 제공되고, 아날로그 정보 신호는 GSM 또는 DCS용으로 규격화된 인코딩 체계과 같은 인코딩 체계에 따라 디지탈화되고 인코딩된다. 각각의 인코딩된 신호가 발생되어 회선(76)을 통해 출력되어 변조기(64)에 제공된다. 변조기(64)는 라인(76)을 통해 제공된 이러한 각각의 인코드된 신호를 변조하여 회선(66)을 통해 미리 결정된 주파수로 된 복합적인 변조 정보 신호를 형성하게 된다.

상술한 장치는 비록 음성 코더(72)를 사용하는 신호 포맷과 발진기(60)를 통과하는 신호 포맷 둘다를 발생하더라도, 당업자는 이중 대역 장치가 단지 하나의 신호 포맷만을 지지하는 장치로 사용될 수 있음을 알 수 있다. 또한, 이러한 장치는 다른 신호 포맷과 통신할 수 있다.

주파수 변조 기술 또는 복합 변조 기술에 따라 변조되어 제공된 변조된 정보 신호는 회선(66)을 통해 믹서(80) 또는 변조기(64)에 제공된다. 믹서(80)는 회선(66)을 통해 제공된 신호를 합성기(90)에 의해 발생되고 회선(92)을 통해 믹서(80)에 제공되는 오프셋 전송 주파수 반송파와 혼합한다. 믹서(80)는 회선(66)을 통해 제공된 변조된 정보 신호를 회선(92)에 제공된 반송파와 혼합한다. 믹서(80)는 합성기(90) 및 발진기(60)의 발진 주파수에 의해 결정된 반송 주파수의 반송파에 따라 변조된 정보 신호를 회선(96)을 통해 발생한다. 그리하여 반송 신호는 안테나(106)를 통해 전송된 신호의 주파수 대역을 결정한다.

회선(96)이 버퍼(100)에 결합되어 무선전화기가 동작하는 주파수 대역에서 신호에 대한 통과 대역(passband)를 형성한다. 버퍼(100)는 변조된 정보 신호를 포함하는 필터링된 신호를 증폭기(104)의 입력(103)으로 발생한다. 증폭기(104)는 변조된 정보 신호를 전력 제어 신호의 제어에 따라 안테나(106)를 통하여 전송하기 적합한 전력 레벨로 증폭하여 제어 입력(109)에 입력되는 전력 증폭기이다. 출력 신호는 모니터링되어 전도체(125)로의 피드백 신호를 제공하게 된다. 증폭된 신호의 전송에 앞서, 그리고 도시된 바와 같이, 증폭 신호는 예를 들어 다이플렉서의 일부를 형성하기 위해 필터(101)에 의해 필터링될 수 있다. 필터(101)는 증폭기(104)와 안테나(106)와의 사이에 정렬하여 위치된다.

전력 제어기(86)에 의해 제어된 이득은 프로세서(108)로부터의 버스(127)를 통한 제어 신호에 응답한다. 프로세서(108)는 증폭기(104)를 제어하기 위한 전력 제어 신호를 발생하여 조정체(regulatory body)에 의해 규격화된 레벨의 신호를 출력하게 된다. 그리하여 전력 제어기(86)는 전도체(125)를 통하여 증폭기(104)로부터의 피드백 신호를 수신하고, 증폭기(104)를 사용하여 전송기의 이득을 설정하는 데 전력 제어 회로에 의해 버스(127)를 통하여 전력 레벨 신호에 응답한다.

프로세서(108)는 발진기(60), 음성 코더(72), 변조기(64), 및 합성기(90)의 동작을 제어하기 위한 출력 신호를 회선(110, 112, 114 및 115)를 통해 각각 제공하여 마이크로폰(54)에 의해 발생된 정보 신호의 변조를 제어하게 된다. 프로세서(108)는 무선 전화기(52)로 예시된 장치의 주파수 대역을 제어한다.

프로세서(108)는 마이크로폰(54)에 의해 발생된 정보 신호가 발진기(60)에 의해 변조되는지 여부를 제어하여 주파수 변조된 정보 신호를 형성하게 되거나 또는 각각의 인코딩 체계에 따라 음성 코더(72)에 의해 인코딩되고 변조기(64)에 의해 변조되어 복합 변조된 정보 신호를 형성하게 된다.

도 1은 또한, 안테나(106)에 의해 검출된 신호를 스피커(121)에 제공하기 위한 회로를 수신하는 무선 전화기(52)를 도시한다. 안테나(106)에 의해 검출된 신호는 필터(117)에 제공되어 원하는 주파수의 신호를 믹서(118)에 전달한다. 믹서(118)는 회선(119)을 통하여 합성기(90)로부터의 발진 신호를 수신하여, 복조기(120)로 공급되는 혼합 신호를 발생한다. 복조기(120)는 복조된 전기 정보 신호를 스피커(121)에 공급한다. 프로세서(108)는 도시된 바와 같이, 신호를 회선(122)을 통하여 복조기(120)에 제공하여 그 동작을 제어하게 된다. 스피커(121)는 공급된 전기 정보 신호를 가청 신호로 변환한다.

무선 전화기(52)에서 상술한 바와 같은 증폭기(104)는 어떠한 이중 대역 장치에서도 된다. 본 발명은 Global Systems for Mobile Communications(GSM) 규격 및 디지탈 셀룰라 시스템(DCS) 규격 등과 같이 두개의 규격에 따라 동작하는 휴대용 무선 전화기에 대해 특히 유용하다. GSM 장치는 880 ㎒ 내지는 915 ㎒의 주파수 대역에서 동작한다. DCS는 1710 ㎒ 내지는 1785 ㎒의 주파수 대역에서 동작한다. 경제적인 증폭기는 각 주파수 대역에 대해 두개 단계를 효율적으로 사용하는 데, 그 중 한 단계는 각 대역에 공유되고 다른 단계는 각 대역에 대해 독립적이다. 그리하여 증폭기는 단계간 매칭 및 각 주파수 대역에 대해 부의 바이어스 레벨 시프트로 두개의 증폭기 단을 사용하고, 그 단중 하나는 두개 대역 모두에서 사용하기 위해 공유된다.

좀더 상세히는, 증폭기(104)로의 입력 신호는 입력(103)에서 0 ㏈m 내지는 +10 ㏈m 의 전력 레벨에 있고, 여기서 ㏈m는 1 ㎽에 상관한 데시벨이다. 증폭기(104)는 출력(105)에서의 전력 레벨을 정상적인 바이어스 조건 하에서 -47 ㏈m 내지는 +34 ㏈m 범위로 조정한다. 단계에 대한 정상적인 바이어싱은 0 V 내지는 2.5 V에 있고, 각 단계에 대한 바이어스가 다를 수 있다 하더라도 -10V 의 바이어스 전압이 사용될 수 있다. 규격 출력에서의 전력 부가 효율은 50%이다.

증폭기(104)는 도 2의 제1 증폭기 단(200), 제2 증폭기 단(202), 및 제3 증폭기 단(204)을 포함한다. 제1 또는 입력, 증폭기 단(200)은 두개의 스위칭가능한 경로를 갖는다. 저주파수 대역의 신호는 바이패스(218)를 통해 제2 증폭기 단(202)을 통과하는 한편, 고주파수 대역의 신호는 여자 증폭기(exciter amplifier)(206)에서 증폭된다. 여자 증폭기(206)는 제2 증폭기 단(202)에서 증폭되기 전에 증폭시킨다.

제2 증폭기 단(202)는 양 주파수 대역의 신호들을 증폭한다. 증폭기(206) 및 증폭기 단(202)에서의 증폭기는 고주파수 대역의 신호들에 대해 최적화된다.

제2 증폭기 단(202)으로부터 출력된 신호들은 제3 증폭기 단(204)에 입력된다. 제3 증폭기 단(204)은 저주파수 대역의 신호들을 증폭시키기 위한 증폭기(210)를 포함한다. 고주파수 대역 바이패스 증폭기(210)에서의 신호는 바이패스(250)을 통과한다. 바이패스(250)와 증폭기(210)는 이하에서 기술하는 바와 같이 아이솔레이션된다.

이득 제어 신호가 도 3의 전도체(116a, 116b, 116c, 및 116d)를 통하여 증폭기(104)에 제공된다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 이러한 전도체를 통한 이득 제어 신호, 또는 바이어스 제어 신호는 증폭기(104)의 이득 및 증폭기(104)를 통한 신호 경로를 제어한다. 피드백 신호는 이하에서 좀더 상세히 기술되겠지만, 출력 증폭기 단(204)으로부터 전도체(125)를 통하여 출력된다.

3개의 증폭기 단에 대해 설명하였다 하더라도, 본 발명은 상이한 수의 증폭기 단을 갖는 증폭기에서도 사용될 수 있다.

도 3을 참조하면, 버퍼(100)는 증폭에 앞서 신호들을 버퍼링시키기 위해 접속된다. 버퍼는 주파수 대역 둘다에서의 성능을 최적화시키도록 제공되는 매칭 네트워크(302 및 304)를 포함한다. 전원(308)으로부터 인덕터(310)를 통하여 전원 공급되는 트랜지스터(306)는 아이솔레이션을 제공한다. 버퍼(100)는 증폭기(104)의 필수 부분이라기 보다는 증폭기(104)로부터 믹서(80)를 아이솔레이션시키기 위해 제공된다.

제1 증폭기 단(200)은 바이패스(218)를 포함한다. 바이패스(218)는 다이오드 스위치(320)와 매칭 네트워크(322)를 포함한다. 다이오드 스위치(320)는 제1 주파수 대역이 선택될 때 순방향 바이어스된다. 이 다이오드는 제2 주파수 대역이 선택될 때 역방향 바이어스된다. 바이패스(218)는 저주파수 대역의 신호들에 대한 신호 경로를 제공한다. 또한 제1 증폭기 단(200)은 다이오드 스위치(330), 매칭 네트워크(334), 트랜지스터 증폭기(336), 및 매칭 네트워크(334)를 포함한다. 다이오드 및 트랜지스터는 제2 주파수 대역이 선택될 때 턴 온되며, 제1 주파수 대역이 선택될 때 턴 오프된다(상기 다이오드는 역방향 바이어스되고 트랜지스터는 'OFF' 바이어스된다). 본 예에서 제1 주파수 대역은 제2 주파수 대역보다 낮은 주파수 대역이다.

다이플렉서(324)는 매칭 네트워크(332 및 334)로부터 출력된 신호들을 수신하기 위해 접속된다. 다이플렉서(324)는 제1 증폭기 단을 통하는 신호 경로들 간에 아이솔레이션을 제공하여 증폭기(336)를 가로지르는 피드백을 방지한다. 트랜지스터 증폭기(336)는 예의 무선 전화기에서의 DCS 신호와 같은 고주파수 대역의 신호들에 대해 최적화된다. 다이플렉서(324)는 두개의 입력과 하나의 출력을 갖는다. 상기 입력들중 하나의 입력은 저주파수 대역에서 통과될 수 있으나 고주파수 대역에서는 통과될 수 없다. 상기 다른 입력은 고주파는 통과시키나 저주파수 대역은 통과시키지 않는다.

제2, 또는 중간, 증폭기 단(202)은 예를 들어, 상용적으로 이용가능한 집적 회로 증폭기일 수 있다. 증폭기는 바람직하게는 고주파수 대역에 대해 최적화되어 고주파수 대역의 신호들에 대해 주된 증폭(principle amplication)을 제공한다. 그러나, 제2 증폭기 단 증폭기, 또는 증폭기들은 고주파 및 저주파수 대역 둘다에서 동작하도록 동조된다. 그리하여, DCS 통신용으로 상용적으로 이용가능한 증폭기는 증폭기의 입출력이 양 대역에서 동작하도록 동조되더라도, GSM/DCS 이중 대역 무선 전화기로 된 도시된 예에서 사용될 수 있다.

제3, 또는 출력, 증폭기 단(204)은 제2 증폭기 단(202)으로부터 출력 신호를 수신하도록 접속된 다이플렉서(340)를 포함한다. 다이플렉서는 트랜지스터 증폭기(342)에 접속된다. 증폭기(342)는 센서 장치(344)를 통해 다이플렉서(346)에 접속된다. 또한, 다이플렉서(340)는 바이패스(250)를 통해 다이플렉서(346)에 접속된다. 바이패스(250)는 다이오드 스위치(354)를 통해 접지 접속되는 캐패시터(352)를 포함한다. 이득 제어 센서 장치(356)는 다이플렉서(346)에 접속된다. 다이플렉서(340 및 346)는 제3 증폭기 단(204)를 통해 각 경로를 아이솔레이션시킨다. 다이플렉서(340 및 346)는 증폭기(342)의 출력으로부터 나오는 신호가 그 입력으로 다시 들어가는 피드백을 방지하도록 높은 아이솔레이션을 갖도록 설계된다. 이것은 증폭기(342)가 발진하는 것을 방지하는 데 필요하다. 이는 이러한 이중 대역 증폭기의 실제 구현에 있어 매우 중요하다.

센서 장치(344 및 356) 각각은 전자기계적으로 센서 장치(348 및 358) 각각에 결합된다. 증폭기(104)의 제3 증폭기 단에서의 신호 레벨은 센서 장치(344 및 356)로부터 센서 장치(348 및 358) 각각에 전자 기계적으로 결합된 신호에 의해 감지된다.

증폭기(104)에서의 증폭기 단은 특정 대역에서 최적화된다. 여기 기술된 바와 같이, '최적화'란 특정 주파수 대역의 신호들에 대한 증폭기의 최대 효율 및 이득을 의미한다.

도 4, 5 및 6을 참조하여, 증폭기(104)를 좀더 상세히 기술할 것이다. 설명의 편이성을 위해, 도면에 도시된 각 장치을 상세히 기술하지는 않을 것이다. 그러나, 부품 장치의 기능에 대해서는 기술할 것이다.

도 4의 버퍼(100)는 믹서(80)와 증폭기(200) 사이에 접속된다. 버퍼는 이득 및 역 아이솔레이션을 제공한다.

증폭기 입력(103)은 버퍼(100)의 출력을 수신하기 위해 접속된다. 제1 증폭기 단(200) 바이패스(218)는 매칭 네트워크(322)를 포함한다. 매칭 네트워크(322)는 저주파수 대역의 신호를 통과시키고 저주파수 대역의 신호들에 대한 제2 증폭기 단(202)의성능을 최적화시키기 위해 임피던스 변형을 제공한다. 저주파수 대역의 신호들이 입력(103)에 나타낼 때, 신호(116c)는 'ON'되어, 다이오드(320)는 순방향 바이어스되고, 입력 신호는 다이오드 스위치(320), 매칭 네트워크(322), 및 다이플렉서(324)의 저주파 사이드(324a)를 통하여 제2 증폭기 단(202)을 지난다. 다이오드 스위치(330)가 오픈되고, 트랜지스터 증폭기(336)가 'OFF' 바이어스되고, 고주파측(324b)에서 저주파수 대역의 신호를 거부하면, 고레벨의 아이솔레이션을 제공하고, 신호(116c)가 'OFF' 레벨에 있을 때 고주파수 대역의 신호가 존재함을 나타낸다.

제1 증폭기 단(200)은 고주파수 대역의 신호들을 통과시키기 위한 매칭 네트워크(332)를 포함한다. 매칭 네트워크(332)는 고주파수 대역의 신호들을 통과시키고 고주파수 대역의 신호들에 대해 증폭기(336) 및 제2 증폭기 단(202)으로부터 최적의 성능을 제공하기 위한 임피던스 변형을 제공한다. 고주파수 대역의 신호들이 입력(103)에 있을 때, 다이오드 스위치(330)는 신호(116a)에 의해 순방향 바이어스('ON')되고 증폭기(336)는 신호(116a)에 의해 바이어스된다. 고주파수 대역의 신호들은 다이오드 스위치(330), 매칭 네트워크(322), (이득 제어 신호(116a)에 의해 제어된대로 증폭되는) 증폭기(336), 및 다이플렉서(324)의 사이드(324b)를 통하여 제2 증폭기 단(202)을 통과할 것이다. 증폭기(336)의 이득은 신호(16a)에 의해 제어된다.

저주파수 대역의 신호가 존재할 때, 다이오드 스위치(320)는 신호(116a)에 의해 오픈되어 'OFF'로 바이어스시킨다. 또한 'OFF' 신호는 증폭기(336)를 'OFF' 로 바이어스시킨다. 필터(324b)는 필터(324a)에 상대적으로 저주파의 신호들에 대해 매우 높은 임피던스를 나타낸다. 예를 들어, 필터(324a)는 저역 패스 필터일 수 있고 필터(324b)는 고역 패스 필터일 수 있다. 그리하여 제1 증폭기 단을 통과하는 두개의 경로가 아이솔레이션되어, 사용하지 않는 경로를 통한 피드백 및 누설(leakage)를 방지할 수 있다. 이는 아이솔레이션없는 좀더 안정되고 효율적인 증폭기를 제공하게 된다.

제2 증폭기 단(202)는 제1 증폭기 단으로부터 출력되는 신호를 증폭한다. 증폭기 이득은 이득 제어 신호(116b)에 의해 설정된다. 제2 증폭기 단(202)는 고및 저주파수 대역에서 동작하도록 동조되는상용적으로 이용가능한 이중 갈륨 비소 자기장 효과 트랜지스터(FET)를 사용하나, 고주파수 대역에서 최적의 효율 및 출력 전력을 갖도록 구현될 수 있다. 제2 증폭기 단(202)은 출력(410)을 통해 출력 신호를 발생한다. 출력(410)은 도 5의 단자(510)에 접속된다. 단자(510)는 제3 증폭기 단(204)으로의 입력이다. 제3 증폭기 단은 다이플렉서 필터(340a), 다이오드 스위치(354a, 354b)를 통하여 접지 접속된 캐패시터(352a, 352b), 및 다이플렉서 필터(346a 및 346b)를 포함하여 고주파수 대역의 신호를 통과시킨다. 필터(340b 및 346b)는 필터(340a, 346a)에 상대적으로 고주파수 대역의 신호들에 대해 높은 아이솔레이션을 나타내어, 제3 증폭기 단의 다른 신호 경로를 통한 피드백을 방지하게 된다.

제3 증폭기 단은 도 5의 다이플렉서 필터(340b), (116c)를 통한 제어 신호에 의해 제어된 이득을 갖는 증폭기(342), 다이플렉서 필터(346b)를 포함하여 저주파 신호를 통과시킨다. 비록 바이폴라 트랜지스터에 대해 설명하였다 하더라도, 트랜지스터 증폭기를 MOSFET 장치를 사용하여 구현할 수 있다. 필터(340a 및 346a)는 저주파수 대역의 신호들에 대한 필터(340a 및 346a)에 의해 나타나는 임피던스에 상대적으로 매우 높은 임피던스를 나타낸다. 또한 제3 증폭기 단(204)은 센서 장치(344 및 356)를 포함하며, 결합된 전송 라인을 사용하여 구현될 수 있다.

제3, 또는 출력, 증폭기 단은 바이패스(250)를 통하여 고조파 거부 필터를 포함한다. 바이패스(250)는 다이오드(354a 및 354b), 및 캐패시터(352a 및 352b)를 포함한다. 저주파수 대역이 선택될 때, 신호(116c 및 116d)는 'ON'으로 된다. 다이오드(354a 및 354b)는 순방향 바이어스되고, 다이오드(354a 및 354b)의 리드 인덕턴스는 저주파수 대역의 제2 고주파에서 캐패시터(352a 및 352b)와 공진한다. 이는 바이패스(250)를 통하여 고조파 거부를 제공하게 된다. (116c)에서의 전위는 증폭기(210)의 이득을 설정한다.

다이플렉서(346)는 두개의 암(arm)으로 쪼개질 수 있다. 즉, 고주파수 대역 암(346a) 및 저주파 아암(346a)으로 나누어진다. 고주파수 대역 암(346a)은 장치(512, 514, 및 515)로 구성된다. 저주파수 대역 암(346b)은 장치(518, 520 및 516)로 구성된다. 고주파수 대역으로 된 제2 고조파의 고조파 거부는 장치(512)의 선택에 의해 제공된다. 장치(512)는 고주파수 대역의 제2 고조파에서의 자기 공진(캐패시터 리드 인덕턴스에 따른)을 갖도록 선택될 수도 있다. 그리하여 고주파 암(346a)은 고주파수 대역의 신호의 두번째 고조파 뿐 아니라 저주파수 대역에 대한 아이솔레이션을 제공한다.

저주파 암(346b)의 장치(512 및 518)는 저주파수 대역의 제2 또는 제3 고조파에서 공진하도록 선택될 수 있다. 이는 저주파수 대역 암(346b)을 통하여 제2 및 제3 고조파 거부를 제공할 것이다. 더우기, 장치(516)는 저주파수 대역의 두번째 또는 세번째 고조파에서 (캐패시터 리드 인덕턴스에 의한) 자기 공진(self resonance)을 갖도록 선택되어질 수 있다. 이는 저주파 암(346a)을 통하여 흐르는 저주파수 대역의 신호들의 고조파 거부를 부가할 것이다.

고주파 신호가 나타날 때, 바이어스(116c 및 116d)는 'OFF'로 되므로써, 트랜지스터 증폭기(342)를 'OFF'로 변환시킨다. 고주파 신호들이 다이플렉서(340)의 (340a) 및 바이패스(250)에서의 다이플렉서(346)의 고주파측(346a)을 통하여 흐른다.

증폭기(105)는 필터(101)에 의해 필터링된다.

도 6을 참조하면, 전력 제어 회로를 좀더 상세히 도시한다. 전력 제어기(86)는 증폭기(104)의 이득을 설정하기 위해 버스(127)를 통한 전력 설정 신호에 응답한다. 전력 제어기(86)는 버스(127)를 통한 제어 신호 레벨과 전도체(125)를 통한 피드백 신호를 비교하며, 이는 센서 장치(248, 258)에 의해 검출된다. 센서 장치(248, 258)로부터의 신호들은 필터(602 및 604)을 포함하는 다이플렉서를 통과하게 된다. 필터(602)는 저주파수 대역의 신호들을 통과시키고 필터(604)는 고주파수 대역의 신호들을 통과시킨다. 두 경우에서, 통과 대역 중 하나의 대역만이 소정 시간에서 활성 상태일 때, 두개의 센서 중 단지 하나의 센서로부터의 신호만이 통과될 것이다. 전력 제어 회로는 전도체(608)를 통한 신호를 상기 비교 결과에 따라 상향 및 하향 조절한다.

만약 감지된 신호가 버스(127)를 통한 제어 신호보다 낮다면, 전도체(608)를 통한 신호는 증가된다. 만약 감지된 신호가 입력 제어 신호를 초과한다면, 전도체(608)를 통한 제어 신호는 낮아진다. 이득 제어기(606)는 출력(116a, 116b, 및 116c)를 통해 각각의 증폭기 단(200, 202, 및 204)에 상이한 이득 제어 신호를 제공함으로써 버스(116)를 통해 이득 제어 신호를 발생함으로써 증폭기 단에 이득을 배분하게 된다. 전력 제어기(86)는 저주파수 대역신호들이 전송될 때 전도체(116a)를 통해 'OFF' 신호를 발생하도록 프로세서(108)에 의해 제어된다.

전력 제어기(86)는 고주파수 대역신호들이 전송될 때 전도체(116c)를 통해 'OFF' 신호를 발생하도록 프로세서(108)에 의해 제어된다. 전도체(116a 및 116b)를 통한 바이어스 신호들이 고주파수 대역의 신호가 전송될 때 증폭기(104)의 이득을 설정하도록 사용된다. 전도체(116c 및 116b)를 통한 바이어스 신호는 저주파수 대역의 신호가 전송될 때 증폭기(104)의 이득을 설정하도록 사용된다.

본 발명은 효율적인 이중 대역 증폭기가 개시되었음을 알 수 있다. 상기 회로는 두개의 각각의 경로를 제공하는 회로 또는 스위칭된 매칭 네트워크를 사용하는 회로보다 좀더 효율적이고 경제적이다.

Claims

이중 대역 장치용 증폭기에 있어서,

입력;

출력;

상기 입력 및 출력 간에 결합된 다중 증폭기 단- 상기 다중 증폭기 단은 제1 증폭기를 갖는 제1 증폭기 단, 제2 증폭기를 갖는 제2 증폭기 단, 및 제3 증폭기를 갖는 제3 증폭기 단을 포함함-;

상기 증폭기 단 중 하나의 증폭기 단과 연관된 제1 바이패스- 상기 제1 바이패스는 제1 주파수 대역의 신호에 대해 상기 증폭기 단 중 상기 하나의 증폭기 단의 증폭기를 바이패스하는 신호 경로를 제공함-; 및

상기 증폭기 단 중 나머지 증폭기 단과 연관된 제2 바이패스- 상기 제2 바이패스는 제2 주파수 대역의 신호에 대해 상기 증폭기 단 중 상기 나머지 증폭기 단의 증폭기를 바이패스하는 신호 경로를 제공함-를 포함하며,

상기 증폭기 단 중에서 상기 제1 및 제2 바이패스와 연관되지 않는 증폭기 단의 증폭기는 상기 제1 및 제2 주파수 대역의 신호를 증폭하는

것을 특징으로 하는 이중 대역 장치용 증폭기.
제1항에 있어서, 상기 증폭기 단 중 상기 하나의 증폭기 단은 상기 제1 증폭기 단이고, 상기 제1 증폭기는 상기 제2 주파수 대역에서의 동작에 대해 최적화되어 있는 것을 특징으로 하는 이중 대역 장치용 증폭기.
제2항에 있어서, 상기 증폭기 단 중 상기 나머지 증폭기는 상기 제3 증폭기 단이고, 상기 제3 증폭기는 상기 제1 주파수 대역에서의 동작에 대해 최적화되어 있는 것을 특징으로 하는 이중 대역 장치용 증폭기.
제3항에 있어서, 상기 증폭기 단 중에서 바이패스와 연관되지 않는 상기 증폭기 단은 상기 제2 증폭기 단이고, 상기 제2 증폭기는 상기 제2 주파수 대역에 대해 최적화되어 있고 상기 제1 및 제2 주파수 대역 둘다에 대해 동조되는 것을 특징으로 하는 이중 대역 장치용 증폭기.
제1항에 있어서, 상기 증폭기 단 중 상기 나머지 증폭기 단은 상기 제3 증폭기 단이고, 상기 제3 증폭기는 상기 제1 주파수 대역에서의 동작에 대해 최적화되어 있는 것을 특징으로 하는 이중 대역 장치용 증폭기.
이중 대역 통신 장치에 있어서,

신호 소스;

상기 신호 소스에 결합되어, 제어 신호 입력을 갖는 변조기;

상기 제어 신호 입력에 결합되어, 상기 변조기가 제1 주파수 대역과 제2 주파수 대역- 상기 제1 및 제2 주파수 대역은 상당히 상이한 주파수를 포함함- 중 어느 하나의 주파수 대역의 신호를 출력하도록 제어하는 제어 회로; 및

상기 변조기에 결합된 증폭기- 상기 증폭기는 더 먼 전송을 위해 상기 제1 주파수 대역 및 상기 제2 주파수 대역의, 상기 변조기로부터 출력된 신호를 증폭하고, 상기 증폭기는 상기 제1 주파수 대역의 신호만을 증폭하는 제1 증폭기 단, 상기 제1 및 제2 주파수 대역 둘다의 신호들을 증폭하는 제2 증폭기 단, 및 상기 제2 주파수 대역의 신호만을 증폭하는 제3 증폭기 단의 복수개 단을 포함함-

를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 대역 통신 장치.
제6항에 있어서,

제1 주파수 대역의 신호들에 대해 상기 증폭기 단들 중 하나의 증폭기 단의 제1 증폭기를 바이패스하는 신호 경로를 제공하는 제1 바이패스; 및

제2 주파수 대역의 신호들에 대해 상기 증폭기 단들 중 다른 증폭기 단의 제2 증폭기를 바이패스하는 신호 경로를 제공하는 제2 바이패스

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 대역 통신 장치.
제7항에 있어서, 상기 제1 증폭기는 상기 제2 주파수 대역에서의 동작에 대해 최적화되고 상기 제1 바이패스는 상기 제1 증폭기를 바이패스하며, 상기 제2 증폭기는 상기 제1 주파수 대역에서의 동작에 대해 최적화되고 상기 제2 바이패스는 상기 제2 증폭기를 바이패스하며, 상기 증폭기 단들중 상기 하나의 증폭기 단은 상기 제1 및 제2 주파수 대역의 신호를 증폭하는 제3 증폭기를 포함하고, 상기 제3 증폭기는 상기 제2 주파수 대역에 대해 최적화되고 상기 제1 및 제2 주파수 대역 둘다에 대해 동조되는 것을 특징으로 하는 이중 대역 통신 장치.
제8항에 있어서, 상기 제1 증폭기 및 상기 제1 바이패스에 결합되어, 피드백을 방지하도록 상기 제1 바이패스와 상기 제1 증폭기를 아이솔레이션(isolation)시키는 다이플렉서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 대역 통신 장치.
제9항에 있어서, 상기 제2 증폭기 및 상기 제2 바이패스에 결합되어, 상기 제2 증폭기를 통한 피드백을 방지하도록 상기 제2 바이패스 및 상기 제2 증폭기를 아이솔레이션시키는 다이플렉서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 대역 통신 장치.
제10항에 있어서, 상기 제1 증폭기 단은 입력, 상기 제1 바이패스 및 상기 제1 증폭기 간에 결합되어, 대역 제어 신호에 의해 턴 온 및 턴 오프되는 다이오드 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 대역 통신 장치.