KR100359600B1 - 진폭 엔벨로프를 생성하기 위한 부하 제어를 갖는 증폭기시스템 - Google Patents

진폭 엔벨로프를 생성하기 위한 부하 제어를 갖는 증폭기시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선형 변조 방식을 사용하는 증폭 시스템의 효율성을 높이기 위한 증폭기 시스템(90, 242, 800)이다. 증폭기 시스템(90, 242, 800)은 일정한 진폭 입력 신호를 수신하고 입력 신호의 증폭된 버전을 만들어내기 위한 신호 증폭기(118, 248, 350)를 갖는다. 가변 임피던스 네트워크(120, 250, 352)는 부하 제어 신호에 대한 응답으로서 신호 증폭기(118, 248, 350)의 출력에 다양한 임피던스를 나타낸다. 가변 임피던스 네트워크(120, 250, 352)에 결합된 엔벨로프 매핑 회로(116, 252, 356)는 원하는 진폭 변조(AM) 엔벨로프에 대한 응답으로서 부하 제어 신호를 만들어낸다. 다양한 임피던스들은 원하는 AM 엔벨로프로 하여금 입력 신호의 증폭된 버전상에 표현되도록 한다.

Description

진폭 엔벨로프를 생성하기 위한 부하 제어를 갖는 증폭기 시스템{AMPLIFIER SYSTEM WITH LOAD CONTROL TO PRODUCE AN AMPLITUDE ENVELOPE}
본 발명은 일반적으로 고효율 전력 증폭기 시스템(high efficiency poweramplifier system)에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 발명은 선형 변조 방식(linear modulation scheme)으로 효율적인 증폭을 행하기 위한 부하 제어(load control)를 갖는 증폭기 시스템에 관한 것이다.
셀룰러 전화가 급속히 많이 사용되게 됨으로서 모든 셀룰러 고객을 취급하기 위한 주파수 스펙트럼이 부족하게 되고 있다. 이와 같은 부족은 보다 높은 사용 용량을 가지며 보다 스펙트럼하게 효율적인 디지털 변조 스킴을 유발하게 되었다. 이와 같은 변조 스킴의 예들은 잠정 표준(IS)-136 시분할 다중 액세스(TDMA), 퍼스널 디지털 셀룰러, IS-95에 근거한 코드분할 다중 액세스, 전세계 이동 통신 시스템(GSM) 및 TDMA 에지를 포함한다. 게다가, 새롭고 한층 높은 데이터율 용량의 시스템들이 3세대 셀룰러 시스템으로 제시되고 개발되고 있다.
디지털 셀룰러 시스템은 보통 선형 변조를 필요로 하며, 선형 변조는 보다 높은 시스템 용량을 용이하게 한다. 이는 또한 보다 낮은 효율성의 전력 증폭기의 결과가 되고 있다. 전력 증폭기는 셀룰러 통신 시스템에 사용되는 휴대용 무선전화기의 전체적인 전류 드레인의 많은 부분을 계속 소비하고 있다. 휴대용 무선전화기용 배터리가 급속히 드레인하기 때문에, 전류 드레인이 높을 수록, 이용가능한 통화 시간 및 대기 시간이 적어지게 된다. 따라서, 휴대용 무선전화기에 사용되는 전력 증폭기의 효율은 중요한 변수가 되고, 효율이 높을 수록, 전력 증폭기가 소비하는 전류가 적게 되며 휴대용 무선전화기에 이용가능한 통화/대기 시간이 많아지게 된다. 전력 증폭기 선형 변조 시스템의 효율을 개선하기 위해 몇가지 기술이 제안되고 있다.
전력 증폭기의 효율을 개선하기 위한 한가지 기술은 엔벨로프 제거 및 복원(EER)이다. EER은 먼저 1952년에 Leonard Kahn에 의해 제안되었다(July Proceedings of the I.R.E. page 803-806). 전력 증폭기(PA) EER 시스템의 예시적인 블록도가 도 1에 도시된다. PA EER 시스템(100)은 전력 증폭기(4)에 결합된 리미터(2)를 가지며, 전력 증폭기(4)는 안테나(14)에 결합되어 있다. PA EER 시스템(100)은 필터(8)를 통해 전력 증폭기(4)에 결합된 전압 공급 제어 회로(6)를 더 구비한다.
많은 디지털 셀룰러 시스템에서, 무선 주파수 신호를 나타내는 정보는 진폭 변조(AM) 및 위상 변조(PM) 성분 모두를 포함한다. 입력(12)에 나타나는 AM 및 PM 성분을 갖는 RF 신호는 리미터(2)에 의해 처리된다. 리미터(2)는 모든 AM 정보를 제거하고, 전력 증폭기(4)에 일정한 엔벨로프 신호를 전달한다. 리미터는 간단한 리미팅 RF 증폭기일 수 있다.
또한, 입력(16)에 나타나는 엔벨로프 신호는 입력(12)에 나타나는 RF 신호의 RF 신호 엔벨로프에 대한 정보를 포함하고 있다. 엔벨로프 신호는 전압 공급 제어 회로(6)에 인가된다. 마지막으로, 실질적으로 일정한 전원 전압이 입력(10)으로부터 전압 공급 제어 회로(6)에 인가된다. 필터(8)와 함께 전압 공급 제어 회로(6)는 입력(16)에 나타나는 엔벨로프 신호에 응답해서 입력(10)에 나타나는 전원 전압을 변조하는 스위칭 전력 전원을 구비한다. 따라서, 전압 공급 제어 회로(6)와 필터(8)는 입력(12)에 처음에 나타나는 RF 신호의 AM 엔벨로프에 따라 변하는 가변 전압 신호를 선(18)에 공급한다. 전력 증폭기에의 전원 전압을 변조하므로써, 소정의 AM 엔벨로프가 전력 증폭기의 출력 신호에 나타나게 되고, 복원된 AM 엔벨로프를 갖는 결과로 나타나는 신호가 안테나(14)를 통해 송신된다. 입력(12)에 나타나는 RF 입력 신호의 AM이 제거되기 때문에, PA EER 시스템(100)은 전력 증폭기(4)가 극히 효율적인 C 클래스 증폭기로서 동작하는 것을 가능하게 한다. 모든 AM 정보는 선(18)에 나타나는 전력 증폭기 전원 전압의 변화에 의해 전력 증폭기의 출력 신호 상에 나타난다.
PA EER 시스템(100)의 몇가지 문제 및 단점이 존재한다. 먼저, RF 입력 신호의 AM을 충분히 제거하는 리미터가 실현하기가 힘들다. 이 문제는 동작 주파수가 증가함에 따라 커진다. 두번째, 전압 공급 제어 회로(6) 및 필터(8)가 실질적으로 스위칭 전원이다. 이들 회로들은 전형적으로 많은 전력을 소비하여서 PA EER 시스템의 전체적인 효율을 궁극적으로 감쇄시킨다. 세번째, 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 셀룰러 전화 시스템과 같은 광대역 시스템의 AM 엔벨로프를 폴로우하기 위해 전압 공급 제어 회로(6)에 필요한 대역 조건을 충족하는 전압 공급 제어 회로(6)를 개발하기가 힘들다. 예를 들어, 입력(16)에 나타나는 엔벨로프 신호는 입력(12)에 나타나는 RF 신호를 개별적인 AM 및 PM 신호들로 분해함으로써 발생된다. 분해된 AM 신호는 합체된 신호보다 현저하게 더 높은 대역폭을 가지며, 전압 공급 제어는 분해된 AM 신호의 대역폭에서 동작해야 한다. 많은 3세대 셀룰러 시스템의 경우, 이와 같은 PA EER 시스템에 대해 약 20㎒ 범위의 스위칭 속도가 필요할 수 있다. 그리고 마지막으로, PA EER 시스템(100)은 제조하는데 많은 비용이 든다. 필터(8)는 적어도 하나의 큰 인덕터를 구비한 몇가지 구성요소를 필요로 한다. 이들 부품들은 휴대용 무선전화기의 비용 및 크기를 상당히 증가시키는 경향이 있고, 휴대용 무선전화기가 대부분의 경우 일용품이기 때문에 가격은 중요한 변수이다.
전력 증폭기의 효율을 개선하기 위한 다른 기술은 엔벨로프 폴로우잉(EF)이다. EF 시스템의 단순 블록도가 도 2에 도시된다. PA EF 시스템(200)은 RF 경로 내의 안테나(40)에 결합된 전력 증폭기(30), 및 필터(34)를 통해 전원 경로 상의 전력 증폭기(30)에 결합된 전압 공급 제어 회로(32)를 구비한다.
입력(38)에 나타나는 AM 및 PM 변조 성분을 갖는 RF 신호가 전력 증폭기(30)에 인가된다. 또한, 입력(38)에서의 RF 신호의 AM 엔벨로프에 대한 정보를 포함하는 엔벨로프 신호가 입력(42)를 통해 전압 공급 제어 회로(32)에 인가된다. 마찬가지로, 전압 공급 제어 회로(32)와 필터(34)는 스위칭 전원에 필수적이다. 실질적으로 일정한 전원 전압이 입력(36)을 통해 전압 공급 제어 회로(32)에 인가된다.
이 시스템에서, AM은 입력(38)에 나타나는 RF 신호로부터 제거되지 않는다. 그 보다는, 선(44)를 통해 PA(30)로 공급된 전원 전압은 AM 엔벨로프의 진폭에 응답해서 감소되거나 증가된다. 따라서, 전력 증폭기(30)에 인가된 전원 전압은 전력 증폭기(30)에 인가된 RF 신호의 AM 엔벨로프를 폴로우(follows)한다. 전력 증폭기(30)에의 전원 전압을 변조하여 AM 엔벨로프를 폴로우하게 함으로써, 전체적으로 보다 적은 전력이 소비된다. 예를 들어, 엔벨로프가 피크에 있을 때, 전력 증폭기(30)에의 전원 전압은 증가하지만, 엔벨로프가 최소일 때에는 전원 전압이 감소하여 전력을 절약한다. 이는 전력 증폭기(30)의 효율을 크게 증가시킨다.
전력 증폭기(30)에 의해 생산된 출력 신호상의 실제 AM은 전압 공급 제어 회로(32)에 기원하지 않기 때문에, 전압 공급 제어 회로(32) 및 필터(34)상의 어떤 대역폭 요건들은 PA EER(100)과 관련하여 감소된다. 이 시스템은 또한 높은 주파수 리미터에 대한 필요를 제거한다. 그러나, PA EF 시스템(200)은 휴대용 무선전화에 상당한 비용과 크기를 더하게 하는, 전압 공급 제어 회로(32) 및 필터(34)를 여전히 요구한다.
이에 따라, 선형 변조 시스템에서 동작 가능한 전력 증폭기 시스템이 필요하게 된다. 또한 이런 선형 전력 증폭기 시스템으로 하여금 효율적이어서, 휴대용 무선전화에서의 동작을 위한 커런트 드레인을 감소시킬 수 있도록 할 필요가 있다. 전력 증폭기 시스템을 사용하는 휴대용 무선전화로 하여금 가격 경쟁적이 될 수 있도록 하기 위하여, 선형 전력 증폭기 시스템을 생산하는 가격을 최소화시킬 필요도 있다.
도 1은 종래 기술의 엔벨로프 제거 및 복원(EER; envelope elimination and restoration) 시스템의 블록도.
도 2는 종래 기술의 엔벨로프 팔로잉(EF; envelope following) 시스템의 블록도.
도 3은 리시버(receiver) 및 트랜스미터(transmitter)를 갖는 무선전화의 블록도.
도 4는 도 3의 트랜스미터에서 사용하기 위한 증폭기 시스템에 대한 하나의 실시예를 나타낸 블록도.
도 5는 도 4의 증폭기 시스템에 의해 생산되는 RF 변조된 신호를 도시한 도면.
도 6은 도 4의 증폭기 시스템에서 사용되는 전력 증폭기에 제시되는 3개의 다른 선택적인 임피던스(impedance) ― 3개의 순간 전력 레벨에 해당되는 ―를 나타낸 스미스 차트.
도 7은 전력 증폭기에 다양한 임피던스를 나타내는데 사용될 수 있는 가변 임피던스 네트워크(variable impedance network)의 제 1 실시예를 도시한 도면.
도 8은 가변 임피던스 네트워크의 제 2 실시예를 나타낸 도면.
도 9는 도 4의 증폭기 시스템와 함께 사용된 신호 품질 검출기(signal quality detector)의 실시예를 나타낸 도면.
도 10은 증폭기 시스템의 다른 실시예에 관한 예시적인 블록도.
도 11은 증폭기 시스템의 또 다른 실시예를 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
6 : 전압 공급 제어 회로
8 : 필터
60 : 원격 트랜시버
66 : 트랜스미터
76 : 사용자 인터페이스
140 : 신호 품질 검출기
244 : 위상 변조기
248 : PA
250 : 가변 임피던스 네트워크
252 : 엔벨로프 매핑 및 제어
도 3은 무선전화 통신 시스템(300)의 블록도이다. 무선전화 통신 시스템(300)은 원격 트랜시버(60; remote transceiver) 및 무선 전화(62)와 같은 하나 이상의 무선전화들을 포함한다. 원격 트랜시버(60)는 지정된 지리 영역내에서 RF 신호를 무선전화(62)와 주고 받는다.
무선전화(62)는 리시버(68; receiver), 제어 블록(70; control block), 신서사이저(72; synthesizer), 듀플렉서(74; duplexer), 및 사용자 인터페이스(76;user interface)를 포함한다. 정보를 수신하기 위해서, 무선 전화(62)는 안테나(64)를 통하여 데이터를 포함하는 RF 신호를 검출하여, 검출된 RF 신호들을 생산한다. 리시버(68)는 검출된 RF 신호를 전기적 베이스밴드(baseband) 신호로 변환하며, 전기적 베이스밴드 신호들을 복조(demodulate)하고, 자동 주파수 제어 정보(automatic frequency control information)를 포함하여, 데이터를 복원하며, 제어 블록(70)에 데이터를 출력한다. 제어 블록(70)은 사용자 인터페이스(76)를 통해 사용자를 위하여 인식할 수 있는 음성 혹은 데이터 정보로 데이터를 형식화한다. 통상 사용자 인터페이스(76)는 마이크로폰(microphone), 스피커, 디스플레이, 및 키패드를 포함하며, 사용자 인터페이스는 사용자 정보를 수신하고 원격 트랜시버(60)에 의해 전송되었던 수신된 데이터를 나타내기 위한 것이다. 리시버는 당업자에게 잘 알려져 있는, 낮은 노이즈 증폭기, 필터, 다운 변환 믹서 및 직교 믹서(quadrature mixers)와 같은 회로 소자, 및 자동 이득 제어 회로 소자를 포함한다.
정보를 포함하는 RF 신호를 무선전화(62)로부터 원격 트랜시버(60)로 전송하기 위해서, 사용자 인터페이스(76)는 사용자 입력 데이터를 제어 블록(70)에 보낸다. 제어블록(70)은 대개 DSP 코어(DSP core), 마이크로콘트롤러 코어(microcontroller core), 메모리, 클럭 발생 회로 소자, 소프트웨어, 및 전력 증폭기 제어 회로 중 무엇이든 포함한다. 제어 블록(70)은 사용자 인터페이스(76)로부터 얻어진 정보를 형식화하여 RF 변조된 신호로 변환하기 위하여 트랜스미터(66)에 전달한다. 트랜스미터(66)는 원격 트랜시버(60)로 전송하기 위하여 RF 변조된 신호를 안테나(64)에 전달한다. 그러므로, RF 트랜스미터라고도 또한 불리는, 트랜스미터(66)는 변조된 정보 신호를 전송하기 위한 것이다. 듀플렉서는 트랜스미터(66)에 의해 전송된 신호와 리시버(68)에 의해 수신된 신호들 사이에 아이솔레이션(isolation)을 제공한다.
신서사이저(72)는, 정보 신호의 수신 및 전송을 허용하도록, 리시버(68) 및 트랜스미터(66)에 적절한 주파수로 조율된 신호들을 제공한다. 채널 주파수(channel frequency)와 같은, 리시버(68) 및 트랜스미터(66)의 기능에 대한 제어가 제어 블록(70)에 의해 제공된다. 그러므로, 제어 블록(70)은, 신서사이저(72)에 주파수 통합(frequency synthesis)을 위한 프로그램 명령어(program instructions)를 제공한다.
도 4는 무선전화(62)에 사용될 수 있는 트랜스미터의 블록도이다. 트랜스미터(400)는 선형 변조 방식에서 효율적인 동작을 위하여 증폭기 시스템(90)을 사용한다.
도 4에서, 트랜스미터(400)는 베이스-밴드 회로 소자(92; base-band circuitry), 무선 주파수(RF) 회로 소자(94), 증폭기 시스템(90), 및 필터(95)로 분류된다. 배이스-밴드 회로 소자(92) 및 RF 회로 소자(94)는 합해서 트랜스미터 회로 소자로 불릴 수 있다. 필터(95)는 통상적인 디자인이며 대안으로 듀플렉서(74)(도 3) 내에 포함될 수도 있다.
베이스-밴드 회로 소자(92)는 제 1 유한 임펄스 응답(FIR; finite impulse response) 필터(96), 제 2 FIR 필터(98), 제 1 디지털 아날로그(DAC) 변환기(100;digital-to-analog converter), 제 2 DAC(102), 제 1 안티-에일리어스 필터(104; anti-alias), 및 제 2 안티-에일리어스 필터(106)를 포함한다. 도 4에 도시된 모든 회로 소자들은 관례적인 디자인이다. 베이스밴드 회로 소자(92)의 다른 구성들은 독창적인 능력없이도 사용할 수 있다. 또한, 적어도 베이스밴드 회로소자의 일부분만이라도 도 3의 제어 블록내의 회로 소자를 사용함으로서 만들어질 수도 있다.
RF 회로소자(94)는 동상(in-phase) 및 구상 위상(IQ; quadrature phase) 변조기(108)가 여기서 리미팅 증폭기(109; limiting amplifier)라 불리는, 진폭 리미팅 소자에 결합되어 있다. 리미팅 증폭기(109)는 여기서 가변 이득 증폭기(110; VGA; variable gain amplifier)라고 불리는, 가변 이득 소자에 결합되어 있다. 추가적인 증폭 단계들은 VGA(110)의 이전 혹은 다음에 삽입되어질 수 있다.
IQ 변조기는 제 1 베이스밴드 입력(112)에 나타나는 인-페이즈(I), 제 2 베이스밴드 입력(114)에 보이는 구상-페이즈 베이스밴드 신호(Q), 인-페이즈 중간 주파수(IF; intermediate frequency) 케리어 신호(도시되지 않음), 및 구상 페이즈 IF 케리어 신호(도시되지 않음)을 수신하는 믹서쌍(mixer pair)을 포함한다. IQ 변조기는 또한 IF 변조된 신호를 RF 신호로 변환하기 위하여 믹서쌍에 결합되어 있는 업-컨버전 믹서를 포함한다. IQ 변조기(108), 리미팅 증폭기(109), 및 VGA(110)은 또한 관례적인 디자인이다.
증폭기 시스템(90)은 엔벨로프 매핑 회로(116; envelope mapping circuit), 전력 증폭기(118), 및 가변 임피던스 네트워크(120)을 포함한다. 전력증폭기(118)는 단일 단계 증폭기이거나 다단계 증폭기가 될 수 있다.
제 1 베이스밴드 입력(112) 및 제 2 베이스밴드 입력(114)로부터의 RF 출력(112)로의 경로는 통상 RF 경로라 불린다. 경로상의 수정 및/혹은 추가가 있을 수도 있다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, IF 필터와 연관된 업컨버전(upconversion) 믹서는 주파수 선택을 위하여 RF 경로(IQ 변조기(108) 안에서)상에 포함되었다. 대안으로, IQ 변조기는 베이스밴드 신호들을 직접적으로 트랜스미트 RF(transmit RF)로 변환함으로서, 직접 런치 트랜스미터(direct launch transmitter)를 형성할 수 있다.
제어 블록(70; 도 3)의 회로 소자는 사용자 입력을 제 1 베이스밴드 입력(112) 및 제 2 베이스밴드 입력(114)에 각각 인가되는 디지털 I 및 Q 신호로 변환한다. 제 1 FIR 필터(96) 및 제 2 FIR 필터(98)는 그렇지 않으면 트랜스미션 채널/매체를 통한 전송으로부터 산출되었을 심볼간 간섭(inter-symbol interference)을 감소시키기 위하여 I 및 Q를 거른다(filter). 제 1 DAC(100) 및 제 2 DAC(102)는 디지털 I 및 Q 신호를 I 및 Q 아날로그 신호로 변환한다. 제 1 안티-에일리어스 필터(104) 및 제 2 안티-에일리어스 필터(106)는 기술계에서 잘 알려진 바와 같이 I 및 Q 아날로그 신호들을 거른다.
IQ 변조기(108)는 I 및 Q 아날로그 신호들을 수신하며, 구상(quadrature)은 그것들을 IF 변조된 신호로 변조한다. IQ 변조기(108)내에 있는 업-컨버전 믹서는 그후 IF 변조된 신호를 RF 변조된 신호로 변환해준다. IF 변조된 신호 및 RF 변조된 시호들 모두는 통상 사용된 변조 방식과 관련하여 진폭 변조(AM) 엔벨로프 및위상 변조(PM)을 포함한다.
RF 변조된 신호는 리미팅 증폭기(109)에 인가된다. 리미팅 증폭기(109)는 진폭 제한 신호를 VGA(110)에 제공하기 위하여 RF 변조된 신호로부터 AM 엔벨로프를 제거한다.
대안으로, 진폭 제한 신호는, 리미팅 증폭기(109)가 필요없게 되도록 리미팅 증폭기(109)가 이전의 회로소자에 의해 생성되도록 할 수도 있다. 예를 들어, 기술계에서 잘 알려진 바와 같이, IQ 변조기(108)가 일정한 엔벨로프를 생산하도록, I 및 Q 신호들이 IQ 변조기(108)에 인가되기 이전에 수정될 수 있다. 신호 진폭을 제한하기 위한 회로 블록과 증폭기 시스템(90)의 통합은 전력 증폭기 엔벨로프 제거 및 복원(PA LEER) 시스템이라 불린다.
더 나아가, 또 다른 실시예로서, IQ 변조기(108)는 부분적으로 제한된 신호를 생산하기 위하여 AM 엔벨로프의 부분을 떼어낼 수도 있다. 이것은 가변 임피던스 네트워크(120)의 동적 범위를 감소시킨다.
추가적으로, 평균 전송 전력 제어 회로 소자(도시되지 않음)는 제어 블록(70; 도 3), 트랜스미터 회로 소자, 및 증폭기 시스템(90; 도 4)에 결합되어 있다. 평균 전송 전력 제어 회로 소자는, 기술계에서 널리 알려진 바와 같이, 자동 출력 제어(AOC) 신호를 생성하기 위한 것이다. 도시된 실시예에서, 제어 블록(70)은 평균 전송 전력 제어 회로 소자를 포함한다. VGA(110)는 VGA 제어 입력(111)에서 VAG(110)의 이득을 설정하기 위한 AOC 신호를 수신한다. VGA(110)의 이득을 변화함으로서, 무선전화(62)는 자체 평균 전송된 출력 전력( 및 그러므로진폭 제한된 신호의 평균 진폭)을 변화시킬 수 있다.
VGA(110)은 이득의 여러 단계들이 바뀔수 있도록, 다단계 가변 이득 증폭기가 될 수 있다. 가변 이득 증폭의 다중 단계들은 또한 전송 경로의 상이한 부분들을 따라 분산될 수도 있다. 나아가, 적어도 필요한 가변 이득의 일부분은, 기술계에서 잘 알려진 바와 같이, 가변 이득 증폭기를 통해서이기 보다 가변 감쇠기(attenuator)의 사용을 통해서 얻어질 수 있다.
제어 블록(70)은 무선전화(62)가 신호 강도 측정(예를 들면, 개방 루프 전력 제어(open loop power control))을 수신하도록 만드는데에 대한 응답으로서 AOC 신호를 생성할 수 있다. 원격 트랜시버(60)는 또한 무선전화(62)에 전력 제어 명령을 보낼 수 있으며, 제어 블록(70)은 적어도 부분적으로 원격 트랜시버(60) 전력 제어 명렁(예를 들어, IS-95 CDMA 폐쇄 루프 전력 제어(closed loop power control)에 대한 응답으로서 AOC 신호를 생성한다. 또한, 제어 블록(70)은 개방 루프 및 폐쇄 루프 전력 제어의 결합을 사용하여 AOC 신호를 생성할 수 있다.
VGA(110)에 의해 만들어진 RF 신호는 신호 증폭을 위하여 버퍼 증폭기(도시되지 않음)에 결합되어 있다. 이 증폭기는 필요할 경우 최대의 필요 출력 전력을 획득할 수 있도록 RF 경로를 통해 최대 이득을 증가시킨다. 버퍼 신호는 여전히 진폭 제한된 신호이다.
버퍼 신호는 전력 증폭기 입력 신호로서 전력 증폭기(118)에 결합되어 있다. 전력 증폭기(118)는 전력 증폭기 출력(124)에서 전력 증폭기 입력 신호의 증폭된 버전을 만들어낸다. 전력 증폭기(118)에 인가된 공급 전압(도시되지 않음)은 대체로 일정하여 전력 증폭기 공급 전압은 AM 엔벨로프에 대한 응답으로서 고의적으로 변화되지는 않는다. 그러므로, 전력 증폭기(118)는 진폭 제한된 신호를 증폭시키는데 최대 효율성을 제공하기 위하여 바이어스된다.
대체로 일정한 바이어스가 전력 증폭기(118)에 인가됨으로서, 가변 임피던스 네트워크(120)는 전력 증폭기 출력(124)에 가변 부하 임피던스를 제공한다. 전력 증폭기 출력(124)에 제시되는 임피던스를 변화함으로서, 전력 증폭기의 출력 전력은 변화될 수 있다. 이것은 전력 증폭기의 출력 전력이 전력 증폭기의 출력에 제시되는 부하 임피던스와 반대로 변화되도록 만들어질 수 있기 때문이다.
전력 증폭기의 출력 전력이 부하 임피던스에 의해 변화되는 것에 대한 예는 미국 특허 5,276,912에 나타나 있다. 비록 5,276,912 특허가 복합 부하 임피던스(complex load impedance)보다는 실제에 초점을 맞추었지만, 만일 다양한 전력 레벨들에 대하여 적절한 부하 페이스가 선택된다면, 뛰어난 효율성이 유지될 수 있다.
그러므로, 전력 증폭기(118)는 진폭 제한된 신호를 증폭하기 위하여 포화(saturation)에서 동작할 수 있으며, 그러므로 전력 증폭기의 효율을 최대화할 수 있다. 전력 증폭기 출력(124)에 제시된 부하 임피던스를 지속적으로 변화함으로서, AM 엔벨로프는 전력 증폭기 출력(124)에 나타나는 신호에 복원될 수 있다.
엔벨로프 매핑 회로(116)는 신호 처리기(signal processor)이며, 예를 들어, DSP 혹은 응용 특유의 통합된 회로(ASIC; application specific integrated circuit)를 통해 실현될 수 있다. 엔벨로프 메핑 회로는 미국 특허 5,420,536에설명되어 있다. 다른 엔벨로프 매핑 회로 구현들은 기술계에서 잘 알려진 바와 같이 사용될 수 있다.
제어 블록(70; 도 3)에 의해 생성된 평균 전력 레벨 신호, 도 4에서 PAVG로 지정된, 는 전력 레벨 입력(126)에 인가되어 있다. 평균 전력 레벨 신호는 원하는 트랜스미트 전력 레벨로서 정보를 포함하며, 그러므로 AOC 신호의 유도체(derivative)이다.
평균 전력 레벨 신호는 매핑 프로세스에 대한 엔벨로프 매핑 회로(116)에 의해 사용된다. 구체적인 출력 전력 레벨에 대하여, 가장 높은 효율성을 가지도록 전력 증폭기(188)에 대한 최적 출력 임피던스가 존재한다. VGA(110)의 이득을 변화함으로서 트랜스미트 전력 레벨이 변화되면, 상이한 최적 임피던스가 전력 증폭기 출력(124)에 제시되어야 한다. 그러므로, 엔벨로프 매핑 회로(116)는 I 및 Q 신호들에 대한 응답으로서 뿐만 아니라, 또한 평균 트랜스미트 전력 레벨에 대한 응답으로서까지 버스(132)상에 부하 제어 신호를 생성하여야 한다.
예를 들어, IS-95 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 셀룰러 전화 시스템으로서 무선전화(62)가 사용된다면, 평균 트랜스미트 전력은 1dB 스텝에서 -50 dBm부터 +24 dBm까지 변화되어야 한다. 그러나, IS-95에 OQPSK 변조 때문에, 전송된 신호는, 특정 평균 출력 전력 세팅에 대한 중간 출력 레벨이 0 dB 편차(variance)가 되는, -40 dB에서 5.6 dB까지 변화하는 진폭을 가진 AM 엔벨로프를 갖는다. 그러므로, 만일 트랜스미트 전력 레벨이 24 dBm으로 설정된다면, 변조 엔벨로프의 진폭은 -16 dBm부터 29.6 dBm까지 변화하게 된다. 설정의 집합은, 부하 제어 신호가회선(132, 134)상에서 각각 검출된 I 및 Q 값들에 대한 응답으로서 가변 임피던스 네트워크(120)를 조정할 수 있도록, 엔벨로프 매핑 회로(116)에 포함되어 있다. 이런 설정들은, 트랜스미트 전력 레벨이 24 dBm일 경우, 검출된 I 및 Q 값들에 국한된다.
-50 dBm과 같은, 상이한 평균 트랜스미트 전력이 선택된다면, 전력 레벨 입력(126)에 나타나는 평균 전력 레벨 신호가 이런 변화를 반영한다. OQPSK 변조를 통해, 전송된 신호는 이제 -90 dBm에서 -44.4 dBm까지 변화하는 진폭을 가진 AM 엔벨로프를 갖는다. 엔벨로프 매핑 회로(116)는 이제, I/Q 신호들의 진폭 및 위상 그리고 새로운 트랜스미트 전력 레벨에 대한 응답으로서 가변 임피던스 네트워크(120)를 조정하기 위하여, 버스(132) 상에 부하 제어 신호를 생성한다.
제어 블록(70; 도 3)은 또한 엔벨로프 매핑 회로(116)의 모드 입력(128; mode input)에 인가되는 모드 신호를 생성한다. 모드 신호는 트랜스미터(400)의 동작의 모드를 선택하기 위한 것이다. 예를 들어, 무선전화(62)는 CDMA 모드 및 AMPS 모드에서 동작 가능한 다중 모드 전화일 수 있다. 모드 신호는 엔벨로프 매핑 회로(116)로 하여금, 가변 임피던스 네트워크가 엔벨로프 매핑 회로(116)로 하여금 무선전화(62)가 동작되고 있는 특정 모드와 관련하여 동작하도록 만드는, 버스(132)상의 부하 제어 신호를 만들도록 한다.
만일 무선전화(62)가 AMPS 모드에서 동작한다면, 버스(132)상의 부하 제어 신호는 대체로 단지 원하는 평균 트랜스미트 전력 레벨상에서만 의존적이게 된다. 이것은 AMPS 모드에서는, 트랜스미트 신호가 주파수 변조로부터 산출된 일정한 엔벨로프 신호이기 때문이다.
엔벨로프 매칭 회로(116; envelope matching circuit)는, 베이스밴드 I 및 Q 신호들의 검출된 진폭 및 위상, 원하는 평균 트랜스미트 전력 레벨, 및 동작의 무선전화 모드에 대한 응답으로서 부하 제어 신호를 지속적으로 생성한다. 부하 제어 신호는 그러므로, 선택된 동작의 모드와 관련하여, 무선 전화(62)의 평균 원하는 트랜스미트 전력 레벨 뿐 아니라 I 및 Q 베이스밴드 신호들의 동적 진폭 및 위상도 나타낸다. 부하 제어 신호는, 트랜스미터의 순간 절대 전력 레벨에 관한 정보를 담고 있는 아날로그 및 디지털 파형(waveform)의 조합, 디지털 신호, 혹은 아날로그 파형이 될 수도 있다. 엔벨로프 매핑 회로(116)는 알고리즘상으로 혹은 룩업 테이블로서 엔벨로프 매핑 함수를 수행할 수 있다.
그러므로, 일반적으로, 제어 회로, 여기서는 제어 블록(70; 도 3)은 사용자 입력 정보를 데이터 스트림으로 변환하며, 원하는 진폭 변조(AM) 엔벨로프를 나타내는 신호를 만들어낸다. 제어 블록(70; 도 3)에 결합되어 있는 트랜스미터 회로 소자(예를 들어, 도 4의 베이스밴드 회로 소자(92) 및 RF 회로 소자(94))는 일정한 엔벨로프 위상 변조(PM) 신호를 형성하도록 데이터 스트림을 처리한다. 부하 제어 신호는 가변 임피던스 네트워크(120)로 하여금 전력 증폭기 출력(124)에 다양한 임피던스를 지속적으로 제시하도록 만든다. 엔벨로프 매핑 회로(116)는 원하는 AM 엔벨로프를 나타내는 신호에 대한 응답으로서 부하 제어 신호를 만들어낸다. 주어진 변조 방식에 대하여, 케리어 신호가 변조 방식과 관련하여 사용자 입력 정보에 의해 변조되었을 경우, 사용자 입력 정보는 관련된 AM 엔벨로프를 갖게 된다. 다양한 임피던스들은 원하는 AM 엔벨로프로 하여금 출력(122)상에 일정한 엔벨로프 PM 신호에 나타나도록 한다.
도 4는 트랜스미터(400)가, 가변 임피던스 네트워크(120)의 출력에 결합되어 있는 아이솔레이터(isolator; 91)를 선택적으로 포함하도록 한다. 아이솔레이터은 대체로 일정한 임피던스를 가변 임피던스 네트워크(120)의 출력에 제시한다. 이것은 가변 임피던스 네트워크(120)가 전력 증폭기 출력(124)에 제공하는 다양한 임피던스들에 여분의 예측가능성을 제공할 것이다.
또한, 사용자 입력 정보를 전송하는 방법은, 사용자 입력 정보를 입력 신호로 변환하는 단계, 진폭 변조(AM) 엔벨로프를 갖는 변조된 신호를 형성하기 위하여 입력 신호와 함께 케리어 웨이브 신호를 변조하는 단계, 진폭 제한된 신호를 만들어내기 위하여 변조된 신호의 진폭을 제한하는 단계, 전력 증폭기를 통해 진폭 제한된 신호를 증폭하는 단계, 및 AM 엔벨로프를 진폭 제한된 신호에 복원하기 위하여 AM 엔벨로프에 대한 대체적인 조화로, 전력 증폭기의 출력상에 부하 임피던스를 지속적으로 변화하는 단계를 포함한다.
도 4는 또한 트랜스미터(400)가 엔벨로프 매칭 회로(116)를 IQ 변조기(108)에 결합하는 왜곡 제어 회선(133; distortion control line)을 선택적으로 갖을 수 있다는 것을 도시하였다. 이 왜곡 제어 회선(133)은 입력 신호를 전력 증폭기(124)에 인가하기 전에 프리디스토션(predistortion)의 인트러덕션을 입력 신호에 선택적으로 허용한다.
가변 임피던스 네트워크(120)는 전력 증폭기 효율성을 최대화하고, AM 엔벨로프를 복원하기 위하여, 전력 증폭기 출력(124)에 다양한 임피던스들을 제시한다. 전력 증폭기(118)의 바이어싱 및 제시된 다양한 출력 부하에 기인하여, 전력 증폭기(118)는 최대 전력 증폭기(118) 효율성을 제공하기 위하여 포화/압축(saturation/compression)에서 동작한다. 또한, 가변 임피던스 네트워크(120)는 신호에 특정 레벨의 진폭 및 위상 왜곡을 보일 수 있다. 이런 왜곡의 선행 지식을 가지고, 측정, 계산, 혹은 둘 다를 통하여, 프리-디스토션(pre-distortion)은, 전력 증폭기(118) 및/혹은 가변 임피던스 네트워크(120)로부터 산출되는 왜곡에 대해 설명하기 위하여, 신호가 증폭되도록 프리-디스토션을 나타낼 수도 있다.
엔벨로프 매핑 회로(116)는 또한 왜곡 제어 회선(133)상에 왜곡 제어 신호를 생성하기 위하여 왜곡 제어 회로 소자를 포함한다. 왜곡 제어 신호는 아날로그 신호이거나 디지털 신호가 될 수 있다. 추가적으로, 왜곡 제어 회로 소자는 엔벨로프 매핑 회로(116)내에 있기 보다는 무선전화(62)의 상이한 부분에 있을 수 있다. 예를 들어, 왜곡 제어 회로 소자는 제어 블록(70; 도 3)내에 있을 수 있다.
도 4는 IQ 변조기(108)내에 있는 회로 소자가 프리-디스토션 신호를 나타내도록, 왜곡 제어 회선(133)이 엔벨로프 매핑 회로(116)를 IQ 변조기(108)에 결합하는 것을 도시한다. 대안으로, 왜곡 제어 신호는, 베이스밴드 회로 소자(92; 도 4) 및 제어 블록(70; 도 3)내의 회로 소자와 같은 트랜스미터(400) 회로 소자의 상이한 부분에 인가될 수도 있다. 프리-디스토션은 그후 베이스밴드 회로 소자(92) 혹은 제어 블록(70; 도 3) 내의 회로 소자를 통하여 나타날 수도 있다.
그러므로, 무선전화(62)는 사용자 입력 정보를 입력 신호로 변환하기 위한 디지털 프로세싱 회로 소자(도 4의 엔벨로프 매핑 회로(116)의 안, 도 3의 제어 블록, 혹은 무선전화(62)내의 어느 곳에 위치한)를 갖는다. 무선전화(62)는 또한 트랜스미트 회로 소자(여기서 베이스밴드 회로소자(92) 및/혹은 RF 회로소자(94))가, 입력 신호를 신호 증폭기(예를 들어, 전력 증폭기(118))에 인가하기 전에 입력 신호를 증폭하고, 변조하며, 제한하기 위하여, 디지털 프로세싱 회로 소자를 전력 증폭기(118)에 결합하는 것을 포함한다. 추가적으로, 무선전화(62)는, 디지털 프로세싱 회로 소자, 트랜스미트 회로 소자, 및 엔벨로프 매핑 회로(116) 중 어느 곳에 결합되어 있는 왜곡 제어 회로 소자를 포함한다. 왜곡 제어 회로 소자는 디지털 프로세싱 회로 소자 및 트랜스미트 회로 소자 중 어느 것으로 하여금, 입력 신호를 전력 증폭기(118)에 인가하기 전에 입력 신호에 프리-디스토션을 보이도록 만든다. 왜곡 제어 회로 소자는 DSP, 마이크로-콘트롤러, 혹은 다른 회로 소자를 사용하여 실현될 수 있다.
프리-디스토션의 출현은 일반적으로 숙련된 기술을 가진 사람들에게 잘 알려져 있다. 예로서, 미국 특허 5,113,414를 보면 된다. 프리-디스토션을 보이기 위한 다른 방법 및 장치들은 기술계에서 알려진 바와 같이 사용하면 된다.
도 4는 또한 트랜스미터(400)는, 전력 증폭기 출력(124)에 결합되어 있는 신호 품질 검출기(140)를 선택적으로 포함한다. 신호 품질 제어 회선(142)은 신호 품질 표시를 엔벨로프 매핑 회로(116)에 내보낸다. 신호 품질 검출기(140)는 전력 증폭기 출력(124)에서 만들어지는 RF 신호의 피크-에버리지 비율(peak to averagerate)을 측정한다.
신호 품질 검출기의 출력은 RF 경로의 회로 소자에서 편차들을 보상하기 위하여 엔벨로프 매핑 회로(116)에 의해서 사용된다. 예를 들어, 전력 증폭기(118) 성능은 온도에 따라 변한다. 전력 증폭기 성능(118)은 또한 상이한 무선전화기들 내의 요소마다(part to part) 다양하다. 가변 임피던스 네트워크(120) 성능 또한 온도 변화 및 요소 차이(part variations)에 기인하여 변할 수 있다. 이런 변화들 모두는, 최악의 상황에 대하여 생각하도록 전력 증폭기(118)의 동작 시점을 설정함으로서 고려되어야 한다. 예를 들어, 전력 증폭기(118)는, 그렇지 않다면, 만일 어떠한 성능 변화가 가능하지 않다면 필요했을 것보다는 최악의 경우의 온도 및 요소 변화 조건에 대하여 선형을 유지하기 위하여 높은 대기 휴식 전류(quiescent current)를 갖도록 바이어스 될 수도 있다. 이런 최악의 상황에 대한 고려를 한다는 것은, 전력 증폭기(118)가 가능할 수 있는 최악의 상황에 대해 선형을 유지할 수 있도록 추가적인 DC 전력을 소요하도록 바이어스되어야 한다는 것을 뜻한다.
신호 품질 검출기(140)의 포함은 성능 변화를 고려하는데 도움을 주며, 그리하여 각 무선전화 내에서 사용되는 전력 증폭기(118)로 하여금 포화에 더욱 근접하게 동작할 수 있도록 하여, 전력 증폭기 효율성을 최대화시킬 수 있도록 허용한다. 신호 품질 검출기(140)는 RF 신호의 피크-에버리지 비율(peak to average rate)을 모니터한다. 대안으로, 신호 품질 검출기(140)는 무선전화(62; 도 3)가 전송하는 이웃하는 채널 전력(ACP; adjacent channel power)의 양을 측정할 수 있다. 이웃 채널 전력을 측정하는 것에 대한 더 상세한 사항은 Nov. 12, 1997에 작성되었고,본 발명의 양수인에게 양도되었으며, 발표가 참조로서 통합된 "OFF-CHANNEL LEAKAGE POWER MONITOR APPARATUS AND METHOD," Ser. No. 08/968,625 라고 제목이 붙여진 코-펜딩(co-pending) 미국 특허 응용에 설명되어 있다. 신호 품질 검출기(140)는 피크-에버리지 비율(peak to average rate)의 표시를 신호 품질 제어 회선(142)을 통하여 엔벨로프 매핑 회로(116)에 보낸다. 엔벨로프 매핑 회로(116)는 가변 임피던스 네트워크(120)를 조정하기 위하여 신호 품질 표시를 사용하며, 가변 임피던스 네트워크(120)는 RF 신호에서의 일정한 피크-에버리지 비율(peak to average rate)을 유지하기 위하여 전력 증폭기 출력(124)에 제시된 임피던스를 제어한다.
전력 증폭기 출력(124)에 제시된 임피더스들을 변화하는 것은 도 5 및 도 6을 통해 더욱 잘 이해할 수 있다. 도 5는 가변 임피던스 네트워크(120; 도 4)의 출력에서 만들어진 RF 변조된 신호(150)를 도시한다. 전력 증폭기(118; 도 4)로의 입력 신호는 대개 일정한 진폭을 갖는 신호이며, RF 변조된 신호(150; 도 5)는 복원된 AM 엔벨로프(152)를 갖는 입력 신호의 증폭된 버전이다. 다양한 선형 변조 방식에 기인하여, AM 엔벨로프의 진폭은 지속적으로 변하며, 따라서 최고점(154) 및 골(156) (peaks and valleys)를 만든다. 점선(158)으로 나타난 평균 전송 전력 레벨은 최고점(154)와 골(156) 사이에 있다. 변조는 RF 케리어 신호(160)에 의해 전해진다.
앞에서 논의된 것처럼, 가변 임피던스 네트워크(120; 도 4)는 전력 증폭 시스템(124; 도 4)에 대체로 최적인 임피던스를 제시하기 위하여 지속적으로 조정된다.
도 6은 세 개의 순간 전력 레벨(예를 들어, 복원된 AM 엔벨로프에서의 세 개의 순간 익스커션(excursions)에 대응되는 전력 증폭기 출력(124)에 제시되어야 하는 세 개의 상이한 최적 임피던스를 보이는 스미스 차트(Smith Chart)를 도시한다. 그러므로, 제 1 임피던스 포인트(182), 제2 임피던스 포인트(184), 및 제 3 임피던스 포인트(186)는 전력 증폭기 출력(124)에서 상이한 전력 레벨을 갖는 단일 케리어 주파수에서의 임피던스를 나타낸다. 제 1 임피던스 포인트(182)는 최대 전력 포인트(162; 도 5)에 대응되며, 제 2 임피던스 포인트(184)는 평균 트랜스미트 전력 레벨(도 5의 점선(158)에 의해 나타나는)에 대응되고, 제 3 임피던스 포인트(186)는 최소 전력 포인트(164)에 대응된다. 전력 증폭기 출력(124)에 제시된 부하 임피던스를 지속적으로 변화함으로서, 출력 전력은 AM 엔벨로프를 복원하도록 변화될 수 있으며, 가장 좋은 전력 증폭기(118) 효율성에 해당되는 부하 임피던스는 AM 엔벨로프(152)의 진폭이 바뀜에 따라서 전력 증폭기(118)에 지속적으로 나타날 수 있다. 전력 증폭기(118)의 총체적인 효율성은 그러므로 증가된다.
도 5 및 6을 살펴보면, 제 2 임피던스 포인트(184)는 평균 전력 포인트(163; 도 5)에 대응된다. 만일, 온도 및/혹은 요소 변화에 기인하여, 측정된 피크-에버리지 비율(peak to average rate)이 예정되고, 원하던 피크-에버리지 비율(peak to average rate)보다 크다면, 임피던스 포인트(182-186)에 의해 주어진 임피던스 집합들 중에서 다른 임피던스가 선택되어져야 한다. 다른 임피던스는, 스미스 차트에서의 임피던스 집합에서 방향 화살(188; direction arrow)에 의해 도시된 방향을따라 선택된다. 그러므로, 특정 전력 레벨에 대하여 제 2 임피던스 포인트(184)를 사용하는 대신에, 제 3 임피던스 포인트(186)가 사용되어진다. 마찬가지로, 만일 피크-에버리지 비율(peak-to-average rate)이 원하는 것보다 작다면, 도 6의 스미스 차트상에 도시된 것과 같이, 방향 화살(188)과 반대 방향으로 임피던스의 집합들을 따라 움직이면서 선택한다.
신호 품질 검출기는 다이오드 검출 회로 소자 및 리지스터-커패시터 네트워크(resistor-capacitor networks)를 통해 실현될 수 있다. 도 4는 신호 품질 검출기가 신호 품질 제어 회선(142)을 통해 신호 품질 표시를 엔벨로프 매핑 회로(116)에 직접적으로 보내는 것을 도시한다. 대안으로, 신호 품질 표시는 제어 블록(70; 도 3)과 같은, 프로세싱을 위한 다른 회로 소자들에 결합될 수 있으며, 그후 엔벨로프 매핑 회로(116)에 결합되어질 수 있다. 여전히 더 나아가, 동작 가능한 증폭기 회로 소자(도시되지 않음)과 같은 아날로그 회로 소자들은 버스(132)상에 존재하는 부하 제어 신호 및 신호 품질 제어 회선(142)상에 존재하는 신호 품질 표시를 수신할 수 있다. 아날로그 회로 소자는 그후 두 신호를 처리할 수 있으며, 가변 임피던스 네트워크(120)에 인가되는 수정된 부하 제어 신호를 생성한다.
도 7은 전력 증폭기(118; 도 4)에 가변 임피던스를 전력 증폭기(118; 도 4)에 제시하는데 사용될 수 있는 가변 임피던스 네트워크(600)에 대한 제 1 실시예를 도시한다. 가변 임피던스 네트워크(600)는 제 1 전송 회선(190), 접지 전위(194)에 결합된 고정된 shunt 커패시터(192), 및 적어도 하나가 접지 전위(194)에 결합되어 있는 가변 소자(198; element)를 포함한다. 가변 소자(198)는 버랙터 다이오드(varactor diode) 및 전압 가변 커피시터로 구성되는 그룹으로부터 선택되어질 수 있다. 부하 제어 신호는 가변 소자(198)의 정전용량(capacitance)을 변화시키도록 하는 전압으로서 입력(202)에 인가된다. 화살(204)는 입력(206)상에 나타난 입피던스는 다양한 출력 전압 레벨들에 대하여 전력 증폭기(118; 도 4)에 대하여 실질적으로 최적 임피던스가 유지된다.
가변 임피던스 네트워크(600)의 다른 구성들은 개발되어질 수 있다. 예를 들어, 덩어리 소자 혹은 분산된 소자 인턱더들, 추가적인 전송 회선들 및 커패시터들, 및 추가적인 가변 소자들과 같은, 추가적인 소자들이 포함되어질 수도 있다.
도 8은 가변 임피던스 네트워크(602)에 대한 제 2 실시예를 보인 것이다. 가변 임피던스 네트워크(602)는 제 1 전송 회선(206), 접지 전위(210)에 결합된 고정된 shunt 커패시터(208), 제 2 전송 회선(212), 및 적어도 하나가 접지 전위(210)에 결합되어 있는 가변 소자(214)를 포함한다. 가변 소자는 다수의 커패시터들(216)이 PIN 다이오드 혹은 마이크로-기계적인(micro-mechanical) 스위치들을 사용하는 전력 증폭기 출력(124)에 양자택일로(alternatively) 결합되고 결합되어 있지 않는 다수의 커패시터들(216)을 포함한다. 부하 제어 신호는, 다수의 커패시터들(216)을 전력 증폭기 출력(124)에 결합하는 다수의 스위치(220)들을 열거나 닫기 위하여 입력(218)에 인가된다. 화살(222)은 입력(224)상에 나타난 임피던스는 다양한 출력 전력 레벨들에 대하여 전력 증폭기(118; 도 4)에 대하여 실질적으로 최적의 임피던스가 유지된다.
그러므로, 가변 임피던스 네트워크는 적어도 하나의 가변 소자를 갖는다.가변 소자는 다수의 커패시터들(216)이 PIN 다이오드 혹은 마이크로-전자·기계적인(micro-electromechanical) 스위치들을 사용하는 전력 증폭기 출력(124)에 양자택일로(alternatively) 결합되고 결합되어 있지 않는 다수의 커패시터들(216)을 포함한다.
가변 임피던스 네트워크(602)의 다른 구성들은 창조적인 능력의 사용없이도 개발되어질 수 있다. 예를 들어, 덩어리 소자 혹은 분산된 소자 인턱더들, 추가적인 전송 회선들 및 커패시터들, 및 추가적인 가변 소자들과 같은, 추가적인 소자들이 포함되어질 수도 있다. 가변 임피던스 네트워크(600) 및 가변 임피던스 네트워크(602)의 조합은 획득가능한 임피던스의 범위를 증가시키는데 사용되어질 수도 있다. 추가적으로, 부하 제어 신호는 상이한 임피던스 소자들을 개별적으로 제어하기 위하여 다수의 신호를 포함할 수 있다.
도 9는 증폭기 시스템(90)과 함께 사용되는 신호 품질 검출기(140)의 실시예이다. 신호 품질 검출기(140)는 관례적인 엔벨로프 검출기(261), 애버리징 회로(264; averaging circuit), 제 1 op-앰프(266; op-amp), 미분 회로(268; difference circuit), 최고점 검출기(270), 및 제 2 op-앰프(272)를 포함한다.
애버리징 회로(264)는 shunt 커패시터(278) 및 shunt 리지스터(280)에 결합되어 있는 연속된 리지스터(276)을 포함한다. 최고점 검출기(270)는 shunt 커패시터(294) 및 shunt 리지스터(296)에 결합되어 있는 다이오드 검출기(292)를 포함한다.
미분 회로(268)는 제 1 입력(304)이 일련의 리지스터(282)를 통하여 op-앰프의 음성 입력에 결합되어 있다. 제 2 입력은 일련의 리지스터(286) 및 shunt 리지스터(288)를 통해 op-앰프의 양성 입력에 결합되어 있다. op-앰프(284)의 출력은 신호 품질 검출기 출력(262)이다.
출력 신호의 샘플은 신호 품질 검출기 입력(260)에 인가되며, 관례적인 엔벨로프 검출기(261)는 AM 엔벨로프를 가진 검출된 베이스밴드 신호를 만들어낸다. 검출된 베이스밴드 신호는 애버리징 화로(264) 및 최거점 검출기 회로(270)에 인가된다. 검출된 베이스밴드 신호의 최고점은 최고점 검출기(270)에 의해 만들어지는데 비하여, 검출된 베이스밴드 신호의 평균 값은 애버리징 회로(264)에 의해 만들어진다.
제 1 op-앰프(266) 및 제 2 op-앰프(272)는 애버리징 회로(264) 및 미분 회로(268)사이와 최고점 검출기(270) 및 미분 회로(268) 사이에 대하여 절연을 제공하기 위한 전압 팔로워들(voltage followers)이다. 버퍼된 평균 값은 제 1 입력(304)에 인가되며 신호의 버퍼 검출된 최고점은 제 2 입력(306)에 인가된다.
최고점 및 평균 신호에 대한 차이는 출력(262)에서 만들어지며, 이것은 그후 아날로그 디지털(A-D) 변환기(도시되지 않음)에서 샘플된다. A-D 변환기는 엔벨로프 매핑 회로(116; 도 4)내, 제어 블록(70; 도 3) 내, 혹은 무선전화(62)내의 어느곳에 있을 수 있다. 샘플된 차이는 엔벨로프에 대하여 피크-에버리지 비율(peak-to-average rate)의 값을 주는 상관관계 테이블(correlation table)과 비교된다. 이 샘플링은 샘플링이 평균값에 있기 때문에 아주 낮은 비율을 갖게 된다. 엔벨로프 매핑 회로(116)는 모니터된 피크-에버리지 비율(peak-to-average rate)이 실질적으로 예정된 값에 동일하게 될 때까지 가변 임피던스 네트워크(120)에 의해 제시되는 부하 임피던스를 조정한다.
다른 실시예에서는, 리미팅 증폭기(109; 도 4)는 처리된 신호를 형성하기 위하여 단지 변조된 신호의 AM 엔벨로프의 부분만을 제거한다. 이것은 AM 엔벨로프를 완전히 복원하는데 필요한 전력 증폭기 출력(124)에 나타나는 임피던스의 범위를 감소시키기 위해 행해질 수 있다.
그러므로, 리미팅 증폭기(109)는 변조된 신호의 AM 엔벨로프를 완전히 제거하지는 않는다. 예로서, 단지 AM 엔벨로프의 상위 8 dB만이 리미팅 증폭기(109)에 의하여 제거된다. 가변 임피던스 네트워크(120)는 그후 AM 엔벨로프를 복원하기 위하여 전력 증폭기 출력에 상이한 임피던스를 지속적으로 나타낸다.
대부분의 높은 주파수 진폭 정보는 AM 엔벨로프의 골(예를들어, 최소치)(156; 도 5)에 포함되어 있다. AM 엔벨로프의 부분만을 더하기 위하여 AMPLIFIER SYSTEM(242) 시스템을 사용함으로서, 부하 제어 신호의 대역폭은 상당히 줄어든다. 또한, AM의 상위 8 dB을 단지 더하기 위하여 AMPLIFIER SYSTEM(242) 시스템을 사용함으로서, 전력 증폭기 성능은, 전력 증폭기가 최대 전류를 그리는, 가장 높은 출력 전력에서 향상될 수 있다.
도 4는 VGA(110)이 회선(135)을 통해 엔벨로프 매핑 회로(116)에 의하여 선택적으로 제어될 수 있다. 전력 증폭기는 RF 이득의 제한된 양만을 가지기 때문에, 가변 임피던스 네트워크(120)와의 조합은, AM 엔벨로프를 출력(122)상에 나타나는 신호에서 적절하게 나타내는 충분한 동적 범위를 갖지 않을 수도 있다. 그러므로, VGA(110)의 이득은 출력(122)에 나타나는 신호상에서 적어도 AM 엔벨로프의 부분을 보이는 원하는 AM 엔벨로프와의 조화로 조정될 수 있다.
도 10은 트랜스미터(700)의 부분이 교호 실시예 증폭기 시스템(242)와 통합되는 블록도를 보인 것이다. 트랜스미터(700)는 트랜스미터 회로 소자(240)가 결합된 증폭기 시스템(242)을 포함한다.
트랜스미터 회로 소자(240)는, 여기서 가변 이득 증폭기(VGA; 246)이라고 하는, 가변 이득 소자에 결합된 위상 변조기(244)를 포함한다. 증폭기 시스템(242)은 가변 임피던스 네트워크(250)에 결합된 전력 증폭기(248) 및, 가변 임피던스 네트워크(250)에 결합된 엔벨로프 매핑 회로(252)를 포함한다.
무선전화(62; 도3)의 제어 블록(270)은 전송되어질 정보 신호의 원하는 위상 정보를 전하는 위상 신호를 생성한다. 그러므로, 제어 블록(70)은 사용자 입력 정보를 수신하여 일정한 엔벨로프 위상 신호를 대응시키기 위하여 위상 매핑 회로 소자를 포함한다. 매핑 함수는 룩업 테이블로서, 소프트웨어에서 알고리즘상으로 혹은 기술계에서 알려진 것처럼 하드웨어와 소프트웨어의 혼합으로서 수행되어질 수 있다.
위상 신호는 회선(254)상에서 위상 변조기(244)에 인가된다. 위상 변조기는 그후 일정한 엔벨로프 위상 변조된(PM) 신호를 생성한다. 위상 변조기(244)를 구현하는 많은 방법들이 기술계에 알려져 있다. 예를 들어, 하나의 방법은 전력 증폭기(248)를 구동하기 위하여 적절한 전력 레벨을 제공하기 위한 버퍼 증폭기(도시되지 않음)가 뒤를 잇는 주파수 변조된(FM) 전압 제어된 오실레이터(VCO; voltagecontrolled oscillator)를 사용하는 것이다. VCO는 RF 트랜스미트 신호를 직접적으로 생성하거나, 혹은 추가적인 업-컨버전 믹서(들)가 중간 주파수(IF) 신호를 RF로 업-컨버트하기 위하여 트랜스미터 회로 소자(240)로 통합할 수 있다. 일정한 엔벨로프 PM 신호는 VGA(246)에 인가된다.
VGA(246)는 예비 신호 증폭을 제공하며, 전력 제어를 제공한다. 제어 블록(70; 도 3)은 AOC 신호를 생성하며, AOC 신호는 VGA 제어 입력(256)에 인가한다. VGA는 AOC 신호에 대한 응답으로 자체 이득을 조정한다.
일정한 엔벨로프 PM 신호는 그후 입력 신호로서 전력 증폭기(248)에 인가된다. 전력 증폭기(248)는 증폭된 신호를 만들기 위하여 입력 신호를 최종 트랜스미트 전력 레벨로 증폭시킨다. 가변 임피던스 네트워크(2650)는 증폭된 신호 및 부하 제어 신호를 수신하기 위하여 결합된다. 버스(266)상의 부하 제어 신호는 가변 임피던스 네트워크(250)로 하여금 전력 증폭기 출력(249)에 지속적으로 다양한 임피던스를 나타내도록 한다. 부하 제어는 다음과 같이 수행된다.
원하는 평균 트랜스미트 전력의 표시는 전력 레벨 입력(262)를 통해 엔벨로프 매핑 회로(252)에 인가되며, 동작 모드의 표시는 모드 입력(260)을 통해 엔벨로프 매핑 회로(252)에 인가된다. 추가적으로, 사용자 입력 정보를 나타내는 신호는 버스(258)를 통하여 엔벨로프 매핑 회로(252)에 인가된다. 모든 세 개의 표시 신호는 제어 블록(70; 도 3)에 의해 생성될 수 있다.
엔벨로프 매핑 회로(252)는 원하는 평균 트랜스미트 전력, 동작 모드, 및 사용자 입력 정보를 나타내는 신호의 표시에 대한 함수인 버스(266)상의 부하 제어신호를 만들어낸다. 부하 제어 신호는 알고리즘상으로 혹은 소프트웨어에서 룩업 테이블에 의하여, ASIC에서, 혹은 하드웨어와 소프트웨어의 혼용을 사용함으로써 생성될 수 있다.
일정한 엔벨로프 신호인, 전력 증폭기(248)에 대한 입력 신호의 진폭은 전력 증폭기(248) 및 가변 임피던스 네트워크(250)의 조합에 의하여 변화되는 자체 진폭을 갖는다. AM 엔벨로프는 출력(264)에 존재하는 출력 신호에 표현된다. 그러므로, 종래 기술이 EER 시스템이 전력 증폭기 공급 전압 혹은 바이어스 전압을 변화시킴으로서 전력 증폭기의 출력상에 AM을 보이는 반면, 여기서 AM을 전력 증폭기 출력(249)에 나타나는 부하 임피던스를 지속적으로 변화함으로서 PM 신호상에 보여진다.
연속적으로 적절한 부하를 선택함으로서, 상이한 진폭 함수들이 출력(264)에 존재하는 출력 신호상에 나타날 수 있다. 전력 증폭기(248) 증폭 후에 진폭 변조를 추가함으로서, 전력 증폭기는 더욱 효율적인 모드로 동작할 수 있다. 증폭기 시스템(242)없이, 그리고 선형 변조가 존재할 경우, 전력 증폭기는 A급 혹은 AB급으로 동작되어서, AM 엔벨로프를 갖는 입력 신호는 전력 증폭기 출력(예를 들어, 전력 증폭기가 선형 모드로 동작한다)에서 정확하게 복원된다. 이것은 전력 증폭기에 대하여 가장 효율적인 동작의 모드는 아니다. 증폭기 시스템에 있어서, 일정한 엔벨로프 신호는 입력 신호로서 전력 증폭기에 인가되며, 전력 증폭기는 선형 증폭을 제공하지 않아도 된다. 그러므로, 전력 증폭기는 C급과 같은, 더욱 효율적인 모드에서 동작할 수 있다.
그러므로, 일반적으로, 제어 회로, 여기서 제어 블록(70; 도 3)은, 사용자 입력 정보를 데이터 스트림으로 변환하며, 원하는 진폭 변조(AM) 엔벨로프를 나타내는 신호를 만들어낸다. 제어 블록(70; 도 3)에 결합된 트랜스미터 회로 소자(240)는 일정한 엔벨로프 위상 변조된(PM) 신호를 형성하도록 데이터 스트림을 처리한다. 증폭기 시스템(242)은 트랜스미터 회로 소자(240)에 결합되어 있다. 부하 제어 신호는 가변 임피던스 네트워크(250)로 하여금 전력 증폭기 출력(249)에 가변 임피던스를 지속적으로 나타내도록 하며, 엔벨로프 매핑 회로(252)는 원하는 AM 엔벨로프를 나타내는 신호에 대한 응답으로 부하 제어 신호를 만들어낸다. 다양한 임피던스는 원하는 AM 엔벨로프로 하여금 출력(264)에서의 일정한 엔벨로프 PM 신호에 표현되도록 한다.
도 4에서 논의된 것처럼, 선택적인 특성들이 트랜스미터(700) 및 증폭기 시스템(242)에 더해질 수도 있다. 예를 들어, 아이솔레이터가 출력(264)에 있을 수도 있다. 또한, 프리-디스토션이 더해질 수도 있다. 마지막으로, 예정된 피크-에버리지 비율(peak-to-average rate)을 유지하기 위하여 출력 신호를 일정하게 모니터하도록 신호 품질 검출기가 있을 수도 있다.
도 11은 증폭기 시스템(242)의 또다른 실시예인 시스템(800)을 나타낸 것이다. 증폭기 시스템(242)의 또다른 실시예인 시스템(800)은 가변 임피던스 네트워크(352)에 결합된 전력 증폭기(350) 및, 가변 임피던스 네트워크(352)에 결합되고, 전압 제어 회로(354)를 통해 전력 증폭기(350)의 공급 포트(351)에 결합되어 있는 엔벨로프 매핑 및 제어 회로(356)를 포함한다.
제어 블록(70; 도 3)은 사용자 입력 정보를 입력 신호로 변환하며 원하는 평균 트랜스미트 전력의 표시를 생성한다. 트랜스미터 회로 소자(예를 들어, 도 4의 베이스밴드 회로 소자(92) 및 RF 회로 소자(94) 혹은 도 10의 트랜스미터 회로 소자)는 입력 신호로 하여금 실질적으로 일정한 엔벨로프 신호를 형성하도록 처리한다. 전력 증폭기(350)는 실질적으로 일정한 엔벨로프 신호를 수신하며, 전력 증폭기 출력(366)에 증폭된 신호를 만들어낸다. 가변 임피던스 네트워크(352)는 버스(355)상에 존재하는 증폭된 신호 및 부하 제어 신호를 수신하기 위하여 결합된다. 부하 제어 신호는 가변 임피던스 네트워크(352)로 하여금 전력 증폭기 출력(366)에 다양한 임피던스들을 지속적으로 나타내도록 한다.
엔벨로프 매핑 및 제어 회로(356)는, 버스(355)상에 부하 제어 신호를 만들기 위하여 입력(358)에서 원하는 평균 트랜스미트 전력의 표시, 입력(360)에서 모드 표시, 및 입력(361)에서 사용자 입력 정보의 표현을 수신한다. 부하 제어 신호는 본질적으로 사용자 입력 정보가 선택한 변조 방식과 관련된 AM 엔벨로프에 대응되어 있다. 엔벨로프 매핑 및 제어 회로(256)는 또한 평균 트랜스미트 전력의 표시와 직접적으로 관련된 회선(353)상의 공급 전압 제어 신호를 만들어낸다. 전압 제어 회로(354)는 공급 전압 제어 신호를 수신하고 공급 전압 제어 신호에 직접적으로 관련된 공급 전압을 만들어낸다. 공급 전압은 전력 증폭기(350)의 공급 포트(351)에 인가된다.
많은 응요에서, 전송된 출력 전력은 가능한 전송 전력 레벨의 낮은 끝상에 있다. 예를 들어, IS-95 셀룰러 전화 시스템에서, 전송된 전력 범위는 +24 dBm부터 대략적으로 -50 dBm이다. 휴대용 무선전화는 통계적으로 높은 전력 레벨에서보다 낮은 전력 레벨에서 전송하는데 더 많은 시간을 보낸다.
만일 전력 증폭기로의 공급 전압이 전체 트랜스미트 전력 범위에 대하여 대체로 일정하게 유지된다면, 전력 증폭기의 효율성에 희생이 따르게 된다. 낮은 트랜스미트 전력 레벨 동안에 전력 증폭기(350)로의 공급 전압을 낮추는 것은 시스템의 총체적인 효율성을 증가시킨다.
그러므로, 엔벨로프 매핑 및 제어 회로(356)는 입력(358)상의 신호에 대한 응답으로서 공급 제어 회선(353)상에 공급 전압 제어 신호를 만들어낸다. 전력 증폭기(350)로의 공급 전압은 그후 원하는 평균 트랜스미트 전력 레벨이 변화한다. 예를 들어, 트랜스미트 전력이 최대 값을 향해 증가하게 되면, 공급 포트(351)에서의 공급 전압은 자체 최대 전압으로 증가한다.
전압 제어 회로(354)는 기술계에 알려진 것처럼 선형 혹은 스위칭 레귤레이터(regulator)이다. 전력 증폭기(350)의 공급 전압을 바꾸는 것은 전력 증폭기(350) 이득에 영향을 줄 수 있으므로, 페이징(phasing)은 공급 전압의 함수로서 이득에 대한 변화를 보상하고 인수 분해하기 위하여(at the factory to compensate and factor in the changes in gain as a function of supply voltage) 수행될 수 있다.
더욱 효율적인 향상을 위하여, 전력 증폭기(350)에 있는 DC 전류들은 원하는 평균 전력 레벨들에 대한 응답으로서 조절될 수 있다. 예를 들어, 평균 트랜스미트 전력 레벨이 감소함에 따라, 전력 증폭기(350)에는 적은 전류가 필요하다. 그러므로, 엔벨로프 매핑 및 제어 회로(356)는 원하는 평균 트랜스미트 전력에 직접적으로 비례하는 회선(363)상의 바이어스 제어 전압을 만들어낸다. 바이어스 제어 전압은, 전력 증폭기(350)의 바이어스 전류로 하여금 원하는 평균 트랜스미트 전력에 직접 비례하여 변화하도록 만든다.
만일 전력 증폭기(350)가 FET 증폭기라면, 바이어스 제어 전압은 게이트 전압이 될 수도 있다. 만일 양극성 장치(bipolar device)가 사용된다면, 바이어스 제어 전압은, 예를 들어, 베이스-에미터(base-emitter) 전압이 될 수도 있다.
도 4와 관련하여 논의된 것처럼, 선택적인 특성들이 증폭기 시스템(242) 시스템(702)에 더해질 수도 있다. 예를 들어, 아이솔레이터 출력(266)에 위치할 수도 있다. 추가적으로, 프리-디스토션이 더해질 수도 있다. 마지막으로, 신호 품질 검출기가 예정된 피크-에버리지 비율(peak-to-average rate)을 유지하도록 출력 신호를 일정하게 모니터하게 출력에 위치시킬 수도 있다.
양호한 실시예의 이전 설명은, 확산-스펙트럼(spread-spectrum) 무선전화 리시버를 활성화하기 위한 장치를 만들거나 혹은 방법을 사용하는 것이 가능하게끔 숙련된 기술을 가진 누구에게도 제공된다. 이런 실시예들에 대한 다양한 수정들은 숙련된 기술자들에게 쉽사리 이해될 수 있으며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 창조적인 능력의 사용없이도 다른 실시예들에 적용되어질 수 있다. 예를 들어, AM 엔벨로프는, 시간 분할 다중 액세스(TDMA) 시스템, 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 시스템, 및 조합 TDMA-CDMA 시스템으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 셀룰러 전화 시스템에서 사용되는 변조 방식으로부터 산출될 수 있다. 대안으로, 증폭기 시스템(242)은 선형 증폭을 필요로 하거나, 캐리어 신호에 AM 엔벨로프를 만드는 변조 방식을 갖는 어떠한 무선 전송 시스템도 사용될 수 있다.
증폭기 시스템(242)은 RF 신호의 효율적인 증폭 시스템을 제공한다. 증폭기 시스템(242)은 AM 엔벨로프를 갖는 변조된 신호를 증폭하기 위한 비용이 저렴한 방법 및 장치를 제공한다. 무선전화에서 사용하면 종래 기술 시스템과 비교해 볼 때, 낮은 가격으로 상당한 전류를 절약할 수 있게 된다. 차세대 무선전화의 구조가 복잡해짐에 따라, 무선전화에서 사용되는 증폭기 시스템(242)은 종래의 무선전화에 비해 상당한 성능 이점을 제공할 것이다.

Claims (11)

  1. 증폭기 시스템(90, 242, 800)에 있어서,
    실질적으로 일정한 엔벨로프(envelope) 입력 신호를 수신하기 위한 입력, 및 출력을 갖는 신호 증폭기(118, 248, 350);
    상기 신호 증폭기(118, 248, 350)의 출력에 결합되며, 부하 제어 신호에 응답하여 상기 신호 증폭기(118, 248, 350)의 출력에 여러 임피던스를 제공함으로써, 상기 실질적으로 일정한 엔벨로프 입력 신호에 원하는 진폭 변조(AM) 엔벨로프를 인가하여 AM 엔벨로프를 갖는 출력 신호를 생성하는 가변 임피던스 네트워크(120, 250, 352); 및
    상기 가변 임피던스 네트워크(120, 250, 352)에 결합되며, 상기 원하는 AM 엔벨로프에 응답하여, 상기 부하 제어 신호를 생성하는 엔벨로프 매핑 회로(116, 252, 356)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 증폭기 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 원하는 AM 엔벨로프는 사용자 입력 정보로부터 산출되는 변조(modulation)인 것을 특징으로 하는 증폭기 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 엔벨로프 매핑 회로(116, 252, 356)는 원하는 평균 전력 레벨의 표시를 수신하고, 상기 원하는 AM 엔벨로프의 표시 및 상기 원하는 평균 전력 레벨의 표시에 대한 응답으로서 상기 부하 제어 신호를 만들어내는 것을 특징으로 하는 증폭기 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 증폭기(118, 248, 350)의 입력에 결합되며, 입력 신호를 증폭 및 변조하여 실질적으로 일정한 엔벨로프 입력 신호를 생성하는 트랜스미트 회로(92 및 94, 240); 및
    상기 엔벨로프 매핑 회로(116, 252, 356) 및 상기 트랜스미트 회로(92 및 94, 240)에 결합되며, 왜곡 제어 신호를 생성하여 상기 왜곡 제어 신호를 상기 트랜스미트 회로에 인가하기 위한 왜곡 제어 회로(116 및 133)를 더 포함하며,
    상기 왜곡 제어 신호로 인해, 상기 신호 증폭기(118, 248, 350)에 상기 실질적으로 일정한 엔벨로프 입력 신호를 인가하기 전에 상기 트랜스미트 회로(92 및 94, 240)가 상기 실질적으로 일정한 엔벨로프 입력 신호에 사전왜곡을 인가하게 되는 것을 특징으로 하는 증폭기 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 신호 증폭기(118, 248, 350)의 출력 및 상기 엔벨로프 매핑 회로(116, 252, 356)에 결합되며, 상기 출력 신호의 피크-에버리지 비율(peak-to-average rate)을 모니터링하여 상기 피크-에버리지 비율의 표시를 생성하기 위한 신호 품질 검출기(140)를 더 포함하며,
    상기 엔벨로프 매핑 회로(116, 252, 356)는 상기 피크-에버리지 비율의 표시에 응답하여 상기 부하 제어 신호를 생성하며, 이에 따라 상기 가변 임피던스 네트워크(120, 250, 352)가 상기 신호 증폭기(118, 248, 350)의 출력에 여러 임피던스를 제공해서, 상기 신호 증폭기(118, 248, 350)가 실질적으로 일정하고 사전설정된 피크-에버리지 비율을 갖는 출력 신호를 생성하게 되는 것을 특징으로 하는 증폭기 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 신호 증폭기(118, 248, 350)의 출력 및 상기 엔벨로프 매핑 회로(116, 252, 356)에 결합되며, 상기 출력 신호의 이웃 채널 전력(ACP; adjacent channel power)을 모니터링하여 상기 ACP의 표시를 생성하는 신호 품질 검출기(140)를 더 포함하며,
    상기 엔벨로프 매핑 회로(116, 252, 356)는 상기 ACP의 표시에 응답하여 상기 부하 제어 신호를 생성하며, 이에 따라 상기 가변 임피던스 네트워크(120, 250, 352)가 상기 여러 임피던스를 상기 신호 증폭기(118, 248, 350)의 출력에 제공해서, 상기 신호 증폭기(118, 248, 350)가 사전설정된 ACP 레벨 미만의 신호를 생성하게 되는 것을 특징으로 하는 증폭기 시스템.
  7. 변조된 정보 신호를 전송하기 위한 트랜스미터(66, 400)에 있어서,
    사용자 입력 정보를 데이터 스트림(data stream)으로 변환하고, 원하는 진폭 변조(AM) 엔벨로프를 나타내는 신호를 생성하는 제어 회로(70);
    상기 제어 회로에 결합되며, 일정한 엔벨로프 위상 변조(PM) 신호를 형성하도록 상기 데이터 스트림을 처리하는 트랜스미터 회로(92, 94); 및
    상기 트랜스미터 회로(92, 94)에 결합되며, 상기 일정한 엔벨로프 PM 신호를 수신하도록 결합된 전력 증폭기(118, 248, 350); 부하 제어 신호를 수신하도록 결합되며 상기 전력 증폭기(118, 248, 350)의 출력에 결합되는 가변 임피던스 네트워크(120, 250, 352) ― 상기 부하 제어 신호로 인해 상기 가변 임피던스 네트워크(120, 250, 352)가 상기 전력 증폭기(118, 248, 350)의 출력에 여러 임피던스를 제공하게 됨 ―; 및 상기 가변 임피던스 네트워크(120, 250, 352) 및 상기 제어 회로에 결합되며, 상기 원하는 AM 엔벨로프를 나타내는 신호에 응답하여 상기 부하 제어 신호를 생성하는 엔벨로프 매핑 회로(116, 252, 356)를 포함하는 증폭기 시스템(90, 242, 800)을 포함하며,
    상기 여러 임피던스로 인해 상기 원하는 AM 엔벨로프가 상기 가변 임피던스 네트워크(120, 250, 352)의 출력에서 상기 일정한 엔벨로프 PM 신호에 인가되는 것
    을 특징으로 하는 트랜스미터.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 전력 증폭기(118, 248, 350)의 입력에 결합되며, 원하는 평균 출력 전력의 표시에 응답하여 상기 일정한 엔벨로프 PM 신호의 진폭을 조정하는 가변 이득 소자(110, 246)를 더 포함하며,
    상기 제어 회로(70)는 상기 원하는 평균 출력 전력의 표시를 생성하며,
    상기 엔벨로프 매핑 회로(116, 252, 356)는 상기 원하는 평균 출력 전력의 표시에 응답하여 상기 부하 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 트랜스미터.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 가변 임피던스 네트워크(120, 250, 352)의 출력에 결합되며, 상기 가변 임피던스 네트워크(120, 250, 352)의 출력에 실질적으로 일정한 임피던스를 제공하기 위한 아이솔레이터(91)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스미터.
  10. 사용자 입력 정보를 전송하는 방법에 있어서,
    상기 사용자 입력 정보를 데이터 스트림으로 변환하는 단계;
    실질적으로 일정한 진폭 신호를 생성하는 단계;
    상기 실질적으로 일정한 진폭 신호를 전력 증폭기(118, 248, 350)에서 증폭하는 단계; 및
    원하는 진폭 변조(AM) 엔벨로프와 실질적으로 일치되게 상기 전력 증폭기(118, 248, 350)의 출력에 나타나는 부하 임피던스를 변화시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 입력 정보 전송 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 원하는 AM 엔벨로프에 응답하여 부하 제어 신호를 생성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 부하 임피던스를 변화시키는 단계는 상기 부하 제어 신호에 응답하여 수행되는 것을 특징으로 하는 사용자 입력 정보 전송 방법.
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