KR100301556B1

KR100301556B1 - 전력증폭기의 고정밀도 전력검출 장치

Info

Publication number: KR100301556B1
Application number: KR1019990034434A
Authority: KR
Inventors: 송수근
Original assignee: 서평원; 엘지정보통신주식회사
Priority date: 1999-08-19
Filing date: 1999-08-19
Publication date: 2001-11-01
Also published as: KR20010018468A

Abstract

본 발명은 전력증폭기의 고정밀도 전력검출 장치를 제공하기 위한 것으로, 이러한 본 발명은 입력된 전력을 증폭하여 출력하는 전력증폭기와; 상기 전력증폭기의 입력전력과 출력전력과 반사전력을 측정하여 DC 레벨을 추출하는 전력검출부와; 상기 전력검출부에서 추출된 검출정밀도를 향상시켜 A/D 변환부의 소정의 DC 레벨 입력이 되도록 가변적으로 레벨증폭하는 가변 레벨 증폭부와; 상기 가변 레벨 증폭부에서 증폭된 레벨을 디지털값으로 변환하는 A/D 변환부와; 상기 A/D 변환부에서 변환된 디지털 데이터를 인식하여 현재의 입/출력 및 반사전력을 인지하고 상기 가변 레벨 증폭부의 가변적인 레벨조정을 제어하는 마이크로프로세서로 구성되어, 전력 검출의 범위가 넓거나 저레벨 측에서 정밀도를 요구할 때 전력증폭기의 전력 검출 정밀도를 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

Description

전력증폭기의 고정밀도 전력검출 장치 {Apparatus for power detector of high precision in power amplifier}

본 발명은 전력증폭기의 전력검출 장치에 관한 것으로, 특히 전력 검출의 범위가 넓거나 저레벨 측에서 정밀도를 요구할 때 전력증폭기의 전력 검출 정밀도를 향상시키기에 적당하도록 한 전력증폭기의 고정밀도 전력검출 장치에 관한 것이다.

일반적으로 전력증폭기는 증폭기의 일종으로 부하에 전력을 공급하는 것을 목적으로 한 증폭기를 말한다. 이러한 전력증폭기는 취급 주파수에 따라서 저주파 전력증폭기와 고주파 전력증폭기로 나누어지며, 일그러짐이 적고 효율적으로 전력을 부하에 공급할 수 있는 것이 중요하다. 이 때문에 트랜지스터 증폭기에서는 전력용 트랜지스터(파워 트랜지스터)가 사용되기도 한다.

도1은 종래 전력증폭기의 전력검출 장치의 블록구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 입력된 전력을 증폭하여 출력하는 전력증폭기(1)와; 상기 전력증폭기(1)의 입력전력과 출력전력과 반사전력을 측정하여 DC 레벨을 추출하는 전력검출부(2)와; 상기 전력검출부(2)에서 추출된 DC 레벨을 A/D 변환부(4)의 입력에 적절한 DC 레벨로 레벨증폭하는 DC 레벨 증폭부(3)와; 상기 DC 레벨 증폭부(3)에서 증폭된 DC 레벨을 디지털값으로 변환하는 A/D 변환부(4)와; 상기 A/D 변환부(4)에서 변환된 디지털 데이터를 인식하여 현재의 입/출력 및 반사전력을 인지하는 마이크로프로세서(5)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래 장치의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전력증폭기(1)에서는 입력된 전력을 증폭하여 출력하는 데, 전력검출부(2)에서는 전력증폭기(1)의 입력전력과 출력전력과 반사전력을 측정하여 DC 레벨을 추출하게 된다. 이러한 전력증폭부(2)는 쇼트키 다이오드와 커패시터 및 커플러를 사용하여 구현된다.

그리고 DC 레벨 증폭부(3)에서는 전력검출부(2)에서 추출된 DC 레벨을 A/D 변환부(4)의 입력에 적절한 DC 레벨로 레벨증폭하게 된다. 이러한 DC 레벨 증폭부(3)는 증폭기와 저항(R1 ~ R3)으로 구성되는데, DC 레벨 증폭부(3) 내의 증폭기의 이득은 1+R2/R3으로 고정된다.

그래서 A/D 변환부(3)에서는 DC 레벨 증폭부(3)에서 증폭된 DC 레벨을 디지털값으로 변환하게 되고, 마이크로프로세서(5)는 A/D 변환부(4)에서 변환된 디지털 데이터를 인식하여 전력증폭기(1)의 현재 입/출력 및 반사전력을 인지하게 된다.

도2는 도1에 의한 A/D 변환부에 입력되는 신호의 전력-전압 특성곡선이다. 그래서 낮은 전력에서의 해상도 증가 정도가 매우 낮음을 알 수 있다.

그러나 종래의 장치는 전력증폭기의 입력전력과 출력전력 및 반사전력을 측정하기 위하여 전력검출부로 DC 레벨을 추출하고, 추출한 DC 레벨을 A/D 변환부의 입력에 알맞은 DC 레벨을 위하여 DC 레벨 증폭부에서 레벨 증폭을 하며, 증폭된 DC 레벨을 A/D 변환부에서 디지털값으로 변환시키게 되는데, 이때 DC 레벨 증폭부에서의 레벨 증폭시 고정된 이득값을 가지기 때문에 낮은 전력에서의 해상도가 떨어지며, 고정되고 좁은 범위의 동작범위를 가지기 때문에 전력검출의 정밀도가 낮아지고 동작범위에 한계가 있는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 전력 검출의 범위가 넓거나 저레벨 측에서 정밀도를 요구할 때 전력증폭기의 전력 검출 정밀도를 향상시킬 수 있는 전력증폭기의 고정밀도 전력검출 장치를 제공하는 데 있다.

도1은 종래 전력증폭기의 전력검출 장치의 블록구성도이고,

도2는 도1에 의한 A/D 변환부에 입력되는 신호의 전력-전압 특성곡선이며,

도3은 본 발명에 의한 전력증폭기의 고정밀도 전력검출 장치의 블록구성도이고,

도4는 도3에 의한 A/D 변환부에 입력되는 신호의 전력-전압 특성곡선이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 전력증폭기 20 : 전력검출부

30 : 가변 레벨 증폭부 31 : DC 레벨 증폭부

32 : 이득 가변부 33 : 저전력 이득 가변부

34 : 고전력 이득 가변부 40 : A/D 변환부

50 : 마이크로 프로세서 Q1, Q2 : 트랜지스터

R1 ~ R5 : 저항

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 전력증폭기의 고정밀도 전력검출 장치는,

입력된 전력을 증폭하여 출력하는 전력증폭기와; 상기 전력증폭기의 입력전력과 출력전력과 반사전력을 측정하여 DC 레벨을 추출하는 전력검출부와; 상기 전력검출부에서 추출된 검출정밀도를 향상시켜 A/D 변환부의 소정의 DC 레벨 입력이 되도록 가변적으로 레벨증폭하는 가변 레벨 증폭부와; 상기 가변 레벨 증폭부에서 증폭된 레벨을 디지털값으로 변환하는 A/D 변환부와; 상기 A/D 변환부에서 변환된 디지털 데이터를 인식하여 현재의 입/출력 및 반사전력을 인지하고 상기 가변 레벨 증폭부의 가변적인 레벨조정을 제어하는 마이크로프로세서로 이루어짐을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

이하, 상기와 같은 본 발명 전력증폭기의 고정밀도 전력검출 장치의 기술적 사상에 따른 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

도3은 본 발명에 의한 전력증폭기의 고정밀도 전력검출 장치의 블록구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 입력된 전력을 증폭하여 출력하는 전력증폭기(10)와; 상기 전력증폭기(10)의 입력전력과 출력전력과 반사전력을 측정하여 DC 레벨을 추출하는 전력검출부(20)와; 상기 전력검출부(20)에서 추출된 검출정밀도를 향상시켜 A/D 변환부(40)의 입력에 적절한 DC 레벨이 되도록 가변적으로 레벨증폭하는 가변 레벨 증폭부(30)와; 상기 가변 레벨 증폭부(30)에서 증폭된 레벨을 디지털값으로 변환하는 A/D 변환부(40)와; 상기 A/D 변환부(40)에서 변환된 디지털 데이터를 인식하여 현재의 입/출력 및 반사전력을 인지하고 상기 가변 레벨 증폭부(30)의 가변적인 레벨조정을 제어하는 마이크로프로세서(50)로 구성된다.

상기에서 가변 레벨 증폭부(30)는, 상기 전력검출부(20)에서 추출된 DC 레벨을 A/D 변환부(40)의 입력에 적절한 DC 레벨로 레벨증폭하는 DC 레벨 증폭부(31)와; 상기 마이크로프로세서(50)의 제어를 받아 상기 전력검출부(20)에서 추출된 검출정밀도가 향상되도록 가변적으로 증폭하여 상기 DC 레벨 증폭부(31)가 상기 A/D 변환부(40)의 입력에 적절한 DC 레벨로 증폭되도록 하는 이득 가변부(32)로 구성된다.

상기에서 이득 가변부(32)는, 상기 마이크로프로세서(50)의 제어를 받아 상기 전력검출부(20)에서 검출된 전력의 고저에 따라 이득 가변을 수행하여 상기 DC 레벨 증폭부(31)가 상기 A/D 변환부(40)의 입력에 적절한 DC 레벨로 증폭되도록 하는 저전력 이득 가변부(33)와 고전력 이득 가변부(34)로 구성된다.

상기에서 저전력 이득 가변부(33)와 고전력 이득 가변부(34)는, 상기 마이크로프로세서(50)의 제어 신호를 베이스 단자로 입력받아 스위칭 동작을 수행하는 트랜지스터(Q1)(Q2)와; 상기 트랜지스터(Q1)(Q2)의 이미터 단자와 연결되어 이득 가변이 수행되도록 하는 저항(R4)(R5)으로 각각 구성된다.

상기 마이크로프로세서(50)는, 상기 전력검출부(20)에서 검출되는 전력이 낮을 때는 저전력 이득 가변부(33)의 트랜지스터(Q1)를 턴온시키고, 상기 전력검출부(20)에서 검출되는 전력이 중간일 때는 상기 저전력 이득 가변부(33)의 트랜지스터(Q1)를 턴오프시키고 고전력 이득 가변부(33)의 트랜지스터(Q2)를 턴오프시키며, 상기 전력검출부(20)에서 검출되는 전력이 높을 때는 상기 저전력 이득 가변부(33)와 상기 고전력 이득 가변부(33)의 트랜지스터(Q1)(Q2)를 턴오프시켜 상기 전력검출부(20)에서 검출되는 전력의 고저에 따라 이득 가변이 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 전력증폭기의 고정밀도 전력검출 장치의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명은 전력검출부(20)에서는 전력증폭기(10)의 입력전력과 출력전력과 반사전력을 측정하고, 검출되는 가변적인 이득 변화를 적용할 수 있는 스위칭 트랜지스터(Q1)(Q2)와 저항(R4)(R5)을 사용하고, 이 스위칭 트랜지스터(Q1)(Q2)를 마이크로프로세서(50)에서 온/오프 하여 가변 레벨 증폭부(30)의 이득을 조정하도록 한다.

그래서 전력검출부(20)에서 검출되는 전력이 낮을 때는마이크로프로세서(50)에서 저전력 이득 가변부(33)의 트랜지스터(Q1)를 턴온시켜, 가변 이득 증폭부(30)의 이득이 1+R2/R3이 되도록 한다. 그리고 전력검출부(20)에서 검출되는 전력이 중간일 때 마이크로프로세서(50)는 저전력 이득 가변부(33)의 트랜지스터(Q1)를 턴오프시키고 고전력 이득 가변부(33)의 트랜지스터(Q2)를 턴오프시켜, 가변 이득 증폭부(30)의 이득이 1+R2/(R3+R4)가 되도록 한다. 또한 전력검출부(20)에서 검출되는 전력이 높을 경우 마이크로프로세서(50)는 저전력 이득 가변부(33)와 고전력 이득 가변부(33)의 트랜지스터(Q1)(Q2)를 턴오프시켜 가변 이득 증폭부(30)의 이득이 1+R2/(R3+R4+R5)의 낮은 이득을 갖게 함으로써, 전력검출부(20)에서 검출되는 전력의 고저에 따라 이득 가변이 수행하여 A/D 변환부(40)에 입력되는 레벨의 해상도 및 동작범위를 넓히게 된다.

여기서 사용하는 저항들의 값은 동작범위 및 해상도에 맞게끔 조절하는 것이 필요하다.

그래서 전력검출부(20)에서 검출되는 레벨에 가변적인 이득 변화를 적용하면, 종래의 경우에는 낮은 전력에서의 DC 레벨의 변화가 작아서 전력을 검출하기에 어려움을 있을 뿐만 아니라 전력을 검출하는 해상도도 낮으므로 전력검출의 부정확도를 갖게 되는데, 본 발명에서는 스위칭용 트랜지스터(Q1)(Q2)와 저항(R4)(R5)을 추가적으로 사용하여 검출되는 레벨을 가변적으로 증폭할 수 있게 한다.

여기서 도4의 A는 전력검출부(20)의 다이오드 특성으로 추출되는 DC 레벨을 그대로 증폭하여 사용할 경우 전압-전력 특성 곡선이고, B~D는 가변 이득을 가진트랜지스터 및 저항을 3단으로 구성할 때의 특성 곡선을 나타낸 것이다. 그래서 B는 전력검출부(20)에서 검출되는 전력이 낮을 때 저전력 이득 가변부(33)의 트랜지스터(Q1)를 턴온시켜, 가변 이득 증폭부(30)의 이득이 1+R2/R3이 될 경우의 해상도 증가를 보인 것이다. C는 전력검출부(20)에서 검출되는 전력이 중간일 때 저전력 이득 가변부(33)의 트랜지스터(Q1)를 턴오프시키고 고전력 이득 가변부(33)의 트랜지스터(Q2)를 턴오프시켜, 가변 이득 증폭부(30)의 이득이 1+R2/(R3+R4)가 될 경우 해상도 증가를 보인 것이다. D는 전력검출부(20)에서 검출되는 전력이 높을 경우 저전력 이득 가변부(33)와 고전력 이득 가변부(33)의 트랜지스터(Q1)(Q2)를 턴오프시켜 가변 이득 증폭부(30)의 이득이 1+R2/(R3+R4+R5)가 될 경우 해상도 증가를 보인 것이다.

이처럼 본 발명은 전력 검출의 범위가 넓거나 저레벨 측에서 정밀도를 요구할 때 전력증폭기의 전력 검출 정밀도를 향상시키게 되는 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 즉, 가변 이득 증폭기의 스위칭용 트랜지스터 및 저항을 여러 단 사용하여 매우 넓은 범위의 동작 범위 및 해상도를 가진 전력검출단을 구현할 수 있다. 또한 OP Amp의 피드백 라인을 Q1이나 Q2 측에 연결하여 이득변화를 시도할 수도 있고, OP Amp를 차동 증폭기로 사용할 시에도 동일한 방법으로 이득 변화를 가질 수 있다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 전력증폭기의 고정밀도 전력검출 장치는 전력 검출의 범위가 넓거나 저레벨 측에서 정밀도를 요구할 때 검출되는 레벨의 동작범위를 넓히고 전력증폭기의 전력 검출 정밀도를 향상시켜 해상도를 향상시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims

전력증폭기의 전력검출 장치에 있어서,

입력된 전력을 증폭하여 출력하는 전력증폭기와;

상기 전력증폭기의 입력전력과 출력전력과 반사전력을 측정하여 DC 레벨을 추출하는 전력검출부와;

상기 전력검출부에서 추출된 검출정밀도를 향상시켜 A/D 변환부의 소정의 DC 레벨 입력이 되도록 가변적으로 레벨증폭하는 가변 레벨 증폭부와;

상기 가변 레벨 증폭부에서 증폭된 레벨을 디지털값으로 변환하는 A/D 변환부와;

상기 A/D 변환부에서 변환된 디지털 데이터를 인식하여 현재의 입/출력 및 반사전력을 인지하고 상기 가변 레벨 증폭부의 가변적인 레벨조정을 제어하는 마이크로프로세서로 구성된 것을 특징으로 하는 전력증폭기의 고정밀도 전력검출 장치.
제 1항에 있어서, 상기 가변 레벨 증폭부는,

상기 전력검출부에서 추출된 DC 레벨을 A/D 변환부의 소정의 DC 레벨 입력이 되도록 레벨증폭하는 DC 레벨 증폭부와;

상기 마이크로프로세서의 제어를 받아 상기 전력검출부에서 추출된 검출정밀도가 향상되도록 가변적으로 증폭하여 상기 DC 레벨 증폭부가 상기 A/D 변환부의 소정의 DC 레벨 입력이 되도록 증폭하는 이득 가변부로 구성된 것을 특징으로 하는 전력증폭기의 고정밀도 전력검출 장치.
제 2항에 있어서, 상기 이득 가변부는,

상기 마이크로프로세서의 제어를 받아 상기 전력검출부에서 검출된 전력의 고저에 따라 이득 가변을 수행하여 상기 DC 레벨 증폭부가 상기 A/D 변환부의 소정의 DC 레벨 입력이 되도록 증폭하는 저전력 이득 가변부와 고전력 이득 가변부로 구성된 것을 특징으로 하는 전력증폭기의 고정밀도 전력검출 장치.
제 3항에 있어서, 상기 저전력 이득 가변부와 고전력 이득 가변부는, 상기 마이크로프로세서의 제어 신호를 베이스 단자로 입력받아 스위칭 동작을 수행하는 트랜지스터와; 상기 트랜지스터의 이미터 단자와 연결되어 이득 가변이 수행되도록 하는 저항으로 각각 구성된 것을 특징으로 하는 전력증폭기의 고정밀도 전력검출 장치.
제 1항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는,

상기 전력검출부에서 검출되는 전력이 낮을 때는 저전력 이득 가변부의 트랜지스터를 턴온시키고, 상기 전력검출부에서 검출되는 전력이 중간일 때는 상기 저전력 이득 가변부의 트랜지스터를 턴오프시키고 고전력 이득 가변부의 트랜지스터를 턴오프시키며, 상기 전력검출부에서 검출되는 전력이 높을 때는 상기 저전력 이득 가변부와 상기 고전력 이득 가변부의 트랜지스터를 턴오프시켜 상기 전력검출부에서 검출되는 전력의 고저에 따라 이득 가변이 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전력증폭기의 고정밀도 전력검출 장치.