KR100371531B1 - 에러 피드백을 이용한 피드포워드 선형 전력 증폭기 - Google Patents

에러 피드백을 이용한 피드포워드 선형 전력 증폭기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템의 전력 증폭기의 신호 증폭시 발생하는 상호 혼변조 왜곡(IMD) 성분 제거 기능을 구비한 피드포워드(feedforward) 방식의 선형화 기술에 관한 것이다.
특징으로는 일반적인 피드포워드 방식에 에러 피드백(Error feedback) 기술을 적용시켜 상호 혼변조 왜곡 억압특성을 극대화 시킨 점이다. 전형적인 방식에서는 주 증폭기 앞에 전치 왜곡기를 부착하여 부가적인 회로들이 들어가지만 본 발명은 부가적인 회로없이 가능하다.
따라서 본 발명의 선형화기는 광대역 특성을 가지는 무선 통신 시스템에서 혼변조 왜곡 특성에 의한 인접 채널 간섭을 극도로 줄임으로써 시스템 용량은 증대시킬 수 있고 통화 품질도 개선된다.

Description

에러 피드백을 이용한 피드 포워드 선형 전력 증폭기{Feedforward linear power amplifier using error feedback}
본 발명은 전력 증폭기의 신호 증폭 시 발생하는 상호 혼변조 왜곡(Inter- modulation distortion: IMD) 성분 제거 기능을 구비한 피드포워드(Feedforward) 방식의 선형화 기술에 관한 것이다. IMD는 두개 이상의 반송파가 인가될 때 비선형 소자를 통과하면서 두개 반송파의 상호작용으로 생기는 상호 변조 왜곡 성분을 말한다. 피드포워드 방식은 입력에 일부를 출력 단계로 가게함으로써 결과를 수정하여 시스템의 특징을 개선하는 방식이다.
일반적으로 위성 통신, 이동 통신 등과 같은 장거리 통신 시에는 신호를 단 한번에 전송할 수 없기 때문에, 일정 거리마다 중계국 또는 기지국을 두어 신호를 증폭한 뒤 다시 송출한다. 이때 사용되는 전력 증폭기는 부하에 전력을 공급하는 것을 목적으로 하며 저주파 전력 증폭기와 고주파 전력 증폭기로 구분되며 전력증폭기는 일그러짐이 적고 효율적으로 전력을 부하에 공급할 수 있는 것이 중요하다. 상기한 바의 전력증폭기는 일반적으로 최대 출력을 얻기 위해 비선형(Non-linear) 특성을 갖는 포화 영역(Saturation region)에서 동작하게 된다. 그러나 이 경우 멀티 캐리어(Multi-carrier)가 전력 증폭기로 입력될 때 이들 멀티 캐리어가 상호 혼변조 왜곡 성분을 발생하게 되므로, 증폭기의 성능은 크게 저하된다. 이런 상호 혼변조 성분들은 기존의 필터를 이용해서 제거하는 것은 매우 힘들며, 이러한 혼변조성분들은 통화 품질에도 커다란 영향을 미치는 일종의 잡음으로 작용한다. 이러한 전력 증폭기의 비선형 특성을 줄이기 위해 대표적인 방법으로 피드포워드(Feedforward)를 이용한 선형화 방법이 사용된다. 그러나 이 피드포워드를 이용하여서도 국내의 PCS(Personal Communication Services) 기지국용 전력 증폭기의 요구사항에는 만족하지만 디지털 셀룰러 무선 전화기의 유럽 표준인 GSM(Group special mobile 또는 Global service for mobile communication) 용 전력 증폭기의 요구사항에는 만족하지 못한다. 따라서 이러한 요구사항을 만족시키기 위해서 주 증폭기 앞에 전치 왜곡기(Predistortor)를 부착하여 기존의 피드포워드 방식과 융합시켜 GSM 용 전력 증폭기의 요구사항을 만족시키고 있다. 전치 왜곡기는 역 위상의 혼변조 신호를 발생시켜 증폭기의 출력의 혼변조 신호를 개선하는 장치로서 증폭기의 앞에 위치하므로 전치 왜곡기라고 한다.
일반적인 피드포워드 선형화기는 전력 증폭기의 출력에서 얻어진 반송파와 혼변조 신호로부터 혼변조 성분만을 추출하여 다시 증폭기의 출력에 역 위상으로 결합하여 혼변조 신호를 상쇄시키므로 해서 반송파 대 혼변조 비 (Carrier to Intermodulation Ratio: C/I)를 개선시키는 것을 목적으로 한다. C/I는 반송파의 전력과 상호 변조 신호의 전력의 비를 나타낸다. 또 전치 왜곡기는 주 증폭기 앞단에 미리 왜곡시켜 주신호 외에 역위상의 왜곡성분들을 발생시켜 출력에서 혼변조 신호를 상쇄시킨다.
도 1은 종래의 전치 왜곡기를 갖는 피드포워드 방식의 선형화기 회로 구성도이고 도 4는 상기 회로 각 부분에서의 신호 파형을 나타낸다.
전치 왜곡기(120)를 갖는 피드포워드 선형화기의 동작 원리는 다음과 같다.
1. 경로 RFin-A, RFin-A'
도 1에서 2개의 반송파가 선형화기의 입력 (RFin)으로 인가되면 Wilkinson 전력 분배기(110)에 의해 반송파가 주경로 (A)와 보조경로 (A')로 같은 크기로 나누어진다. 이때 각 지점 A와 A'에서의 신호 파형은 도 4(a)와 같다.
2. 경로 A-B``
주경로의 반송파는 전치 왜곡기(B``)를 통과하면서 도 4(b)와 같이 혼변조 성분들을 가진다. 이 때, 혼변조 신호는 반송파와 180 °위상 차를 가진다.
3. 경로 B``-B
주경로의 전치 왜곡기(120)(B``)를 통과한 신호는 전력 증폭기(130)(B)를 통과하면서 증폭기의 비선형 특성으로 인하여 도 4(c)와 같이 반송파의 증폭과 함께 혼변조 성분들이 함께 발생하게 된다. 이 때, 혼변조 신호의 크기는 전치 왜곡기(120)로 인해서 원래의 증폭기를 통과한 혼변조 신호보다 작게 된다.
4. 경로 A'-B'
보조경로에서는 주경로 A-B에서 전치 왜곡기(120)와 주 전력 증폭기(130)를 통과하는데 발생된 지연시간을 지연선로(170)(B')를 사용하여 보상하여 준다. 지연선로는 일반적으로 어떤 소자를 통과하는데 걸리는 지연시간을 보상하기 위해 사용되며 주로 동축케이블이나 마이크로스트립 라인이 사용된다.
5. 경로 B-D, B-C
주경로에서 전력 증폭기(130)의 출력신호는 방향성 결합기(140)를 통해 일부는 손실이 없이 주경로의 지연선로로 전달(D)되고 일부는 90°의 위상차를 갖고 가변감쇄기(145)에 의하여 일정량 감쇄되어서 보조경로의 Wilkinson 전력 결합기(200)에 입력된다. 이때 Wilkinson 전력 결합기(200)에 입력되는 신호 파형은 도 4(d)와 같다.
6. 경로 B'-C'
보조경로에서 지연 선로(170)를 통과한 신호는 가변 감쇄기(180)와 위상 변환기(190)에 의하여, 주경로에서 Wilkinson 전력 결합기(200)로 입력되는 반송파 성분과 크기는 같고 위상은 180°차이가 나도록 한다. 따라서 보조경로부터 Wilkinson 전력 결합기(200)에 입력되는 신호는 도 4(e)와 같다.
7. 경로 C/C'-D'
주경로와 보조경로로부터 Wilkinson 전력 결합기(200)에 입력된 신호들이 결합하면 도 4(f)와 같이 반송파 신호는 제거되고 혼변조 신호만 남게된다.
8. 경로 D'-E'
보조경로의 Wilkinson 결합기(200)에서 나온 혼변조 성분만을 가진 신호는 주경로의 혼변조 신호에 비해서 상대적으로 작기 때문에 에러 증폭기(210)를 사용하여 도 4(g)와 같이 증폭시킨다.
9. 경로 D-E
주경로에서 방향성 결합기(140)를 통과한 (D) 고출력 증폭기의 출력 신호는 지연 선로(150)를 사용하여 보조경로에서 에러 증폭기(210)에 의해서 발생하는 지연 시간을 보상하여 방향성 결합기(160)에 입력된다. 이때 신호 파형은 도 4(c)와 같이 변함이 없다.
10. 경로 E'-F
보조경로에서 에러 증폭기(210)를 통과한 신호는 가변 감쇄기(220)와 위상 변환기(230)를 이용하여 주경로에서 방향성 결합기(160)로 입력되는 신호와 크기는 같고 위상은 180°차이가 나도록 결합한다. 따라서 보조경로에서 방향성 결합기(160)에 입력되는 신호는 도 4(g)와 같다.
11. 경로 E/F-RFout
주경로와 보조경로로부터 방향성 결합기(160)에 입력된 신호들이 결합하면 도 4(h)와 같이 혼변조 신호는 제거되고 입력된 반송파만 증폭되어 나온다
종래의 전치 왜곡기(120)를 갖는 피드포워드 선형화기는 IMD 특성 개선효과는 좋지만 부가의 전치왜곡기가 필요하다는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 부가의 부피있는 회로 없이 피드포워드 방식의 선형화기에서 에러 피드백 기술을 결합시켜 혼변조 신호의 개선을 극대화하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 광대역 특성을 갖는 무선 통신 시스템에 적합한 피드포워드 방식의 선형화기를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 국외의 무선 통신 시스템에 적용되는 경우에도 국외의 요구사항을 만족시킴에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 무선 통신 시스템에서 고출력 전력 증폭기의 특성을 선형화하는 피드포워드 방식의 선형화기를 제공함에 있다.
이러한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 선형화기에서는 기존의 피드포워드 방식으로는 한계가 있는 혼변조 개선 량을 극대화하기 위한 기술을 제공한다. 기존의 피드 포워드 방식에서의 에러 증폭기를 통과한 혼변조 성분을 주 증폭기의 입력과 출력에 동시에 인가함으로써 주 증폭기 출력의 혼변조 성분을 극도로 억제하여 기존의 회로에서의 개선 량을 훨씬 초과하였다.
도 1은 종래 기술에 따른 전치 왜곡기를 갖는 피드포워드 선형 전력증폭기의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 에러 피드백을 이용한 선형 전력증폭기의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 에러 피드백을 이용한 피드포워드 선형 전력증폭기의 회로 구성도.
도 4는 도 1 내지 도 3의 각 선형 전력증폭기 회로 각 부분의 신호 파형도.
< 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명 >
110,310,510,620: 윌킨슨 전력 분배기 120: 전치 왜곡기
130,330,530: 주 전력증폭기
140,160,320,340,380,520,540,560,600: 방향성 결합기
150,170,370,550,590: 지연선로
145,180,220,350,400,570,630,650: 가변 감쇄기
190,230,360,410,580,640,660: 가변 위상 변환기
200: 윌킨슨 전력 결합기 210,390,610: 에러증폭기
본 발명에 따른 에러 피드백을 이용한 선형 전력 증폭기는, 두개의 반송파를 입력하여 이를 주경로와 보조경로에 같은 크기로 분배하기 위한 전력 분배기(power splitter), 상기 전력 분배기에 의해 분배된 전력 반송파를 입력하여 반송파의 증폭과 함께 혼변조 왜곡된 신호를 출력하는 주증폭기, 주경로에서 상기 주증폭기 출력신호의 일부를 손실없이 에러 루프로 전달하는 제 1 방향성 결합기, 상기 전력 분배기에 의해 분배된 전력 반송파를 보조경로를 통해 입력하여 감쇄시키기 위한 제 1 가변감쇄기, 보조경로상의 상기 제 1 가변감쇄기의 출력신호의 위상을 주경로상의 상기 제 1 방향성 결합기로 입력되는 반송파 신호의 위상과 180°차이 나도록 변환시키기 위한 제 1 가변 위상 변환기, 상기 제 1 가변위상 변환기에 의해 180°위상 변환된 반송파 신호에 대해 상기 주경로상의 주증폭기의 동작시간에 해당하는 지연시간을 보상하기 위한 지연선로, 상기 지연선로의 출력신호와 상기 제 1 방향성 결합기의 출력신호의 일부를 90°위상차를 갖고 결합시켜 반송파 신호를 제거하고 혼변조 신호만 남도록 하기 위한 제 2 방향성 결합기, 상기 제 2 방향성 결합기로부터 입력한 혼변조 신호를 입력하여 증폭하기 위한 에러 증폭기, 상기 에러 증폭기에 의해 증폭된 혼변조 신호를 감쇄시키기 위한 제 2 가변감쇄기, 상기 제 2 가변감쇄기로부터 감쇄된 혼변조 신호를 입력하여 180°위상차가 나도록 하기 위한 제 2 가변 위상 변환기 및 상기 제 2 가변 위상 변환기를 통해 180°위상차가 난 혼변조 신호를 상기 전력분배기의 주경로측 출력신호와 결합시켜 상기 주증폭기로 입력시키기 위한 제 3 방향성 결합기를 포함하여 이루어진다.
에러 피드백 방식이라 함은 증폭기의 출력에서 혼변조 신호만 추출하여 이 혼변조 신호를 증폭기의 입력단에 인가하여 혼변조 신호를 개선하는 방식이다.
본 발명에 있어서, 상기 제 3 방향성 결합기의 출력신호가 상기 주증폭기에 입력되면 상기 주증폭기는 혼변조 성분을 제거하고 반송파만 증폭하여 출력하는 것이 특징이고, 상기 전력 분배기로는 윌킨슨(Wilkinson) 전력 분배기를 사용하는 것이 특징이다.
상기 제 1 및 제 2 방향성 결합기의 결합시 결합되는 두 신호를 합한 신호의 이득 및 크기가 상기 주증폭기의 이득 및 크기와 같아서 입력신호가 변화해도 가변 감쇄기와 같은 추가적인 감쇄 수단을 필요로 하지 않는 것이 특징이다.
그리고 본 발명에 따른 에러 피드백을 이용한 피드포워드 선형 전력 증폭기는, 두개의 반송파를 입력하여 이를 주경로와 보조경로에 같은 크기로 분배하기 위한 제 1 전력 분배기(power splitter), 상기 제 1 전력 분배기에 의해 분배된 전력반송파를 입력하여 반송파의 증폭과 함께 혼변조 왜곡된 신호를 출력하는 주증폭기, 주경로에서 상기 주증폭기 출력신호의 일부를 손실없이 에러 루프로 전달하는 제 1 방향성 결합기, 상기 제 1 전력 분배기에 의해 분배된 전력 반송파를 보조경로를 통해 입력하여 감쇄시키기 위한 제 1 가변감쇄기, 보조경로상의 상기 제 1 가변감쇄기의 출력신호의 위상을 주경로상의 상기 제 1 방향성 결합기로 입력되는 반송파 신호의 위상과 180°차이 나도록 변환시키기 위한 제 1 가변 위상 변환기, 상기 제 1 가변위상 변환기에 의해 180°위상 변환된 반송파 신호에 대해 상기 주경로상의 주증폭기의 동작시간에 해당하는 지연시간을 보상하기 위한 제 1 지연선로, 소정의 결합도를 가지고 상기 제 1 방향성 결합기의 출력신호의 일부와 상기 제 1 지연선로의 출력신호를 결합시켜 반송파 신호를 제거하고 혼변조 신호만 남도록 하기 위한 제 2 방향성 결합기, 상기 제 2 방향성 결합기로부터 입력한 혼변조 신호를 입력하여 증폭하기 위한 에러 증폭기, 상기 에러 증폭기에 의해 증폭된 혼변조 신호를 분배하기 위한 제 2 전력 분배기, 상기 제 2 전력 분배기에 의해 분배된 혼변조 신호의 일부를 입력하여 감쇄시키기 위한 제 3 가변 감쇄기, 상기 제 3 가변 감쇄기에 의해 감쇄된 혼변조 신호의 위상을 180°변환시키기 위한 제 3 위상 변환기, 상기 제 3 위상 변환기의 출력신호와 상기 제 2 지연선로의 출력신호를 결합하여 혼변조 성분은 제거하고 증폭된 반송파 성분만 출력시키기 위한 제 4 방향성 결합기, 상기 에러 증폭기에 의해 증폭된 혼변조 신호를 감쇄시키기 위한 제 2 가변감쇄기, 상기 제 2 가변감쇄기로부터 감쇄된 혼변조 신호를 입력하여 180°위상차가 나도록 하기 위한 제 2 가변 위상 변환기 및 상기 제 2 가변 위상 변환기를 통해 180°위상차가 난 혼변조 신호를 상기 제 1 전력분배기의 주경로측 출력신호와 결합시켜 상기 주증폭기로 입력시키기 위한 제 3 방향성 결합기를 포함하여 이루어진다.
이때 상기 제 3 방향성 결합기의 출력신호를 입력한 주증폭기는 혼변조 신호를 제거하고 반송파만 증폭시켜 출력하며, 상기 증폭된 신호는 상기 제 4 방향성 결합기에 의해 상기 제 3 가변 위상 변환기로부터 출력되는 역 위상의 혼변조 성분과 합쳐져서 혼변조 성분이 완전히 제거되는 것이 특징이다.
그리고 상기 제 1 및 제 2 전력 분배기로는 윌킨슨(Wilkinson) 전력 분배기를 사용하는 것이 특징이다.
또한 상기 제 1 및 제 2 방향성 결합기의 결합시 결합되는 두 신호를 합한 신호의 이득 및 크기가 상기 주증폭기의 이득 및 크기와 같아서 입력신호가 변화해도 가변 감쇄기와 같은 추가적인 감쇄 수단을 필요로 하지 않는 것이 특징이다.
이제 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 동작원리에 대하여 상세히 설명한다. 먼저 본 발명에 따른 에러 피드백(Error feedback) 선형화기의 실시예에 대하여 설명한다.
본 발명의 에러 피드백 선형화기는 기존의 피드백 방식에서 제기되는 문제점을 개선한 방식이다. 기존의 피드백 방식에서는 가장 큰 단점은 주신호의 감쇄이다. 이 에러 피드백 방식은 이러한 문제점을 개선한다. 또 혼변조 신호의 개선량도 기존의 피드백 방식보다 뛰어나다.
도 2 는 본 발명에 따른 에러 피드백 방식의 선형화기의 회로 구성도를 나타내며, 도 4는 상기 회로 각 부분의 신호 파형을 나타낸다.
본 실시예의 에러 피드백 방식 선형화기의 동작을 경로별로 구분하여 설명하면 다음과 같다.
1) 경로 RFin -A, RFin -A'
도 2에서 2개의 반송파가 선형화기의 입력 (RFin)으로 인가되면 Wilkinson 전력 분배기(310)에 의해 반송파가 주경로 (A)와 보조경로 (A')로 같은 크기로 나누어진다. 이때 각 지점 A 와 A'에서의 신호 파형은 도 4(a)와 같다.
2) 경로 A-B
주경로의 반송파는 주전력 증폭기(330)를 통과(B)하면서 증폭기의 비선형 특성으로 인하여 도 4(c)와 같이(혼변조 성분-점선) 반송파의 증폭과 함께 혼변조 성분들이 함께 발생하게 된다.
3) 경로 A'-B'
보조 경로에서는 가변 감쇄기(350)와 가변 위상 변환기(360)에 의하여 도 4(e)와 같이 180 °위상 차를 갖게 된다..
4) 경로 B-D, B-C
주경로에서 주전력 증폭기(330)의 출력 신호는 방향성 결합기(340)를 통해 일부는 손실이 없이 에러 루프(Error Loop)(D)로 전달되고 일부는 90°의 위상차를 갖고 방향성 결합기(340)에 입력된다. 이때 방향성 결합기(340)에 입력되는 신호 파형은 도 4(d)와 같다.
5) 경로 B'-C'
보조경로에서는 주경로에서 방향성 결합기(380)로 입력되는 반송파 성분과 위상이 180°차이를 나도록 한 신호를 지연 선로(370)를 사용하여 주경로의 주 전력 증폭기의 동작시간을 보상한다. 방향성 결합기(380)에 입력되는 신호는 도 4(e)와 같다.
6) 경로 C/C'-D'
주경로와 보조경로로부터 방향성 결합기(380)에 입력된 신호들이 결합하면 도 4(f)와 같이 반송파 신호는 제거되고 혼변조 신호만 남게되고 이 혼변조 신호는 에러 증폭기(390)에 의해 증폭된다..
7) 경로 D'-E'
보조경로의 증폭된 혼변조 성분만을 가진 신호는 가변 감쇄기(400)와 가변 위상변환기(410)를 통해 180 °위상차를 가지면서 피드백되어 도 4(g)와 같이 주증폭기(330)의 입력단에 인가된다.
8) 경로 E`/A-A``
주경로에서의 반송파와 피드백된 에러 신호가 방향성 결합기(320)에 의해 주 증폭기(330)의 입력단에서 도 4(b)와 같이 합쳐진다.
9) 경로 A'-D-RFout
도 4(b)와 같은 신호가 주 증폭기(330)에 인가되면 전치왜곡기와 같은 원리로 주 증폭기(330)의 출력에서 도 4(h)와 같이 혼변조 성분은 제거되고 반송파만 증폭되어 나온다.
이제 본 발명에 따른 에러 피드백 기술을 이용한 피드포워드 방식의 선형화기의 동작에 대하여 경로별로 구분하여 설명한다. 본 실시예에서는 전치 왜곡기와 같은 부가의 회로 없이 혼변조 성분을 극도로 제거하였다.
도 3은 본 발명에 따른 에러 피드백 기술을 이용한 피드포워드 선형화기의 회로 구성도를 나타내며, 도 4는 회로 각 부분에서의 신호 파형을 나타낸다.
에러 피드백 기술을 이용한 피드포워드 선형화기의 동작 원리는 다음과 같다.
1) 경로 RFin -A, RFin - A'
도 3에서 2개의 반송파가 선형화기의 입력 (RFin)으로 인가되면 Wilkinson 전력 분배기(510)에 의해 반송파가 주경로 (A)와 보조경로 (A')로 같은 크기로 나누어진다. 이때 각 지점 A 와 A'에서의 신호 파형은 도 4(a)와 같다.
2) 경로 A-B
주경로의 반송파는 주전력 증폭기(530)를 통과(B)하면서 전력 증폭기의 비선형 특성으로 인하여 도 4(c)와 같이(혼변조 성분-점선) 반송파의 증폭과 함께 혼변조 성분들이 함께 발생하게 된다.
3) 경로 A'-B'
보조 경로에서는 가변 감쇄기(570)와 가변 위상 변환기(580)에 의하여 도 4(e)와 같이 180 °위상차를 갖게 된다..
4) 경로 B-D, B-C
주경로에서 주전력증폭기(530)의 출력 신호는 방향성 결합기(540)를 통해 감쇄없이 전달되고 일부는 결합기의 결합도를 가지고 보조경로의 방향성 결합기(600)에 입력된다. 이때, 방향성 결합기(600)에 입력되는 신호 파형은 도 4(d)와 같다.
5) 경로 B'-C'
보조경로에서 가변 감쇄기(570)와 가변 위상 변환기(580)를 통과한 신호는 지연선로(590)를 사용하여 주전력 증폭기(530)의 동작시간을 보상하여 방향성 결합기(600)에 도 4(e)와 같이 인가된다.
6) 경로 C/C'-D'
주경로와 보조경로로부터 방향성 결합기(600)에 입력된 신호들을 결합하면 도 4(f)와 같이 반송파 신호는 제거되고 혼변조 신호만 남게되고 에러 증폭기(610)에 의해 증폭된다.
7) 경로 D-E
주경로에서 방향성 결합기(540)를 통과한 신호는 지연선로(550)를 통과하면서 에러 증폭기(610)의 동작시간을 보상한다.
8) 경로 D'-E'
보조경로에서는 증폭된 혼변조 신호를 Wilkinson 전력 결합기(620)에 의해 나누게 되고 이 신호는 가변 감쇄기(630)와 가변 위상 변환기(640)에 의해 도 4(g)와 같이 된다.
9) 경로 E/E'-RFout
보조경로에서 에러 증폭기(610)를 통과한 신호는 가변 감쇄기(630)와 위상변환기(640)를 이용하여 주경로에서 방향성 결합기(560)로 인가되는 신호의 혼변조 성분과 크기는 같고 위상은 180°차이가 나도록 결합하여 증폭된 반송파 성분만 남게 된다.
10) 경로 D``-E``-A``
보조경로의 증폭된 혼변조 성분만을 가진 신호는 가변 감쇄기(650)와 가변 위상변환기(660)를 통해 180 °위상차를 가지면서 feedback 되어 도 4(b)와 같이 주전력 증폭기(530)의 입력단에 인가된다.
11) 경로 A''-B-D-E-RFout
도 4(b)와 같은 신호가 주 전력증폭기(530)에 인가되면 전치왜곡기와 같은 원리로 주 전력증폭기(530)의 출력에서 도 4(h)와 같이 혼변조 성분은 제거되고 반송파만 증폭되어 나오게 되고 다시 이 혼변조 성분이 제거된 신호는 출력에서의 방향성 결합기(560)에서 역 위상의 혼변조 성분과 합쳐져 혼변조 성분을 완벽히 제거하게 된다.
본 발명은 무선 통신 시스템에 쓰이는 고출력 전력 증폭기의 피드포워드 방식에서 더 개선된 성능을 가지기 위해서 즉 낮은 상호 변조 왜곡을 얻기 위하여 기존의 전치 왜곡기를 가지는 피드포워드 선형화기와는 달리 에러 피드백 방식을 피드포워드 방식에 접목시켜 최상의 IMD 개선을 이룰 수 있다.
본 발명의 선형화기는 무선 통신 시스템에서 송신 시스템의 혼변조 왜곡으로인한 인접 채널 간섭의 영향이 전체 무선 통신 시스템의 용량에 큰 영향을 주는 혼 변조 왜곡 특성에 의한 인접 채널 간섭을 극도로 줄임으로써 시스템의 용량을 최대한 증대시킬 수 있고, 통화 품질도 개선 할 수 있다. 또한, 어떤 시스템의 IMD 요구사항도 만족시킬 수 있다.
위성 중계기의 출력 증대 효과는 부수적으로 지구국 안테나 크기를 작게 할 수 있으며, 위성 중계기 및 지구국 증폭기를 저출력 용으로 대체할 경우 증폭기 및 전압 공급 장치의 소형, 경량화는 물론 낮은 DC 전력 소모, 신뢰도의 증대, 저가격화 등의 많은 이점을 갖는다.
또, 최대의 상호 변조 왜곡 레벨의 개선을 통하여 PCS 기지국용, GSM 기지국용으로 뿐만 아니라 앞으로 상용화될 IMT-2000 용으로도 사용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 두개의 반송파를 입력하여 이를 주경로와 보조경로에 같은 크기로 분배하기 위한 전력 분배기(power splitter);
    상기 전력 분배기에 의해 분배된 전력 반송파를 입력하여 반송파의 증폭과 함께 혼변조 왜곡된 신호를 출력하는 주증폭기;
    주경로에서 상기 주증폭기 출력신호의 일부를 손실없이 에러 루프로 전달하는 제 1 방향성 결합기;
    상기 전력 분배기에 의해 분배된 전력 반송파를 보조경로를 통해 입력하여 감쇄시키기 위한 제 1 가변감쇄기;
    보조경로상의 상기 제 1 가변감쇄기의 출력신호의 위상을 주경로상의 상기 제 1 방향성 결합기로 입력되는 반송파 신호의 위상과 180°차이 나도록 변환시키기 위한 제 1 가변 위상 변환기;
    상기 제 1 가변위상 변환기에 의해 180°위상 변환된 반송파 신호에 대해 상기 주경로상의 주증폭기의 동작시간에 해당하는 지연시간을 보상하기 위한 지연선로;
    상기 지연선로의 출력신호와 상기 제 1 방향성 결합기의 출력신호의 일부를 90°위상차를 갖고 결합시켜 반송파 신호를 제거하고 혼변조 신호만 남도록 하기 위한 제 2 방향성 결합기;
    상기 제 2 방향성 결합기로부터 입력한 혼변조 신호를 입력하여 증폭하기 위한 에러 증폭기;
    상기 에러 증폭기에 의해 증폭된 혼변조 신호를 감쇄시키기 위한 제 2 가변감쇄기;
    상기 제 2 가변감쇄기로부터 감쇄된 혼변조 신호를 입력하여 180°위상차가 나도록 하기 위한 제 2 가변 위상 변환기; 및
    상기 제 2 가변 위상 변환기를 통해 180°위상차가 난 혼변조 신호를 상기 전력분배기의 주경로측 출력신호와 결합시켜 상기 주증폭기로 입력시키기 위한 제 3 방향성 결합기를 포함하여 이루어지는, 에러 피드백을 이용한 선형 전력 증폭기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 방향성 결합기의 출력신호가 상기 주증폭기에 입력되면 상기 주증폭기는 혼변조 성분을 제거하고 반송파만 증폭하여 출력하는 것이 특징인, 에러 피드백을 이용한 선형 전력 증폭기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전력 분배기는 윌킨슨(Wilkinson) 전력 분배기인 것이 특징인, 에러 피드백을 이용한 선형 전력 증폭기.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 방향성 결합기의 결합시 결합되는 두 신호를 합한 신호의 이득 및 크기가 상기 주증폭기의 이득 및 크기와 같아서 입력신호가 변화해도 추가적인 감쇄수단을 필요하지 않은 것이 특징인, 에러 피드백을 이용한 선형 전력 증폭기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 추가적인 감쇄수단은 가변 감쇄기인 것이 특징인, 에러 피드백을 이용한 선형 전력 증폭기.
  6. 두개의 반송파를 입력하여 이를 주경로와 보조경로에 같은 크기로 분배하기 위한 제 1 전력 분배기(power splitter);
    상기 제 1 전력 분배기에 의해 분배된 전력 반송파를 입력하여 반송파의 증폭과 함께 혼변조 왜곡된 신호를 출력하는 주증폭기;
    주경로에서 상기 주증폭기 출력신호의 일부를 손실없이 에러 루프로 전달하는 제 1 방향성 결합기;
    상기 제 1 전력 분배기에 의해 분배된 전력 반송파를 보조경로를 통해 입력하여 감쇄시키기 위한 제 1 가변감쇄기;
    보조경로상의 상기 제 1 가변감쇄기의 출력신호의 위상을 주경로상의 상기 제 1 방향성 결합기로 입력되는 반송파 신호의 위상과 180°차이 나도록 변환시키기 위한 제 1 가변 위상 변환기;
    상기 제 1 가변위상 변환기에 의해 180°위상 변환된 반송파 신호에 대해 상기 주경로상의 주증폭기의 동작시간에 해당하는 지연시간을 보상하기 위한 제 1 지연선로;
    소정의 결합도를 가지고 상기 제 1 방향성 결합기의 출력신호의 일부와 상기 제 1 지연선로의 출력신호를 결합시켜 반송파 신호를 제거하고 혼변조 신호만 남도록 하기 위한 제 2 방향성 결합기;
    상기 제 2 방향성 결합기로부터 입력한 혼변조 신호를 입력하여 증폭하기 위한 에러 증폭기;
    상기 에러 증폭기에 의해 증폭된 혼변조 신호를 분배하기 위한 제 2 전력 분배기;
    상기 제 3 전력 분배기에 의해 분배된 혼변조 신호의 일부를 입력하여 감쇄시키기 위한 제 3 가변 감쇄기;
    상기 제 3 가변 감쇄기에 의해 감쇄된 혼변조 신호의 위상을 180°변환시키기 위한 제 3 위상 변환기;
    상기 제 3 위상 변환기의 출력신호와 상기 제 2 지연선로의 출력신호를 결합하여 혼변조 성분은 제거하고 증폭된 반송파 성분만 출력시키기 위한 제 4 방향성 결합기;
    상기 에러 증폭기에 의해 증폭된 혼변조 신호를 감쇄시키기 위한 제 2 가변감쇄기;
    상기 제 2 가변감쇄기로부터 감쇄된 혼변조 신호를 입력하여 180°위상차가 나도록 하기 위한 제 2 가변 위상 변환기; 및
    상기 제 2 가변 위상 변환기를 통해 180°위상차가 난 혼변조 신호를 상기 제 1 전력분배기의 주경로측 출력신호와 결합시켜 상기 주증폭기로 입력시키기 위한 제 3 방향성 결합기를 포함하여 이루어지는, 에러 피드백을 이용한 피드포워드 선형 전력 증폭기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 가변 위상 변환기의 출력신호와 제 2 지연선로의 출력신호는 서로 크기는 같고 위상은 180°차이가 나는 것이 특징인, 에러 피드백을 이용한 피드포워드 선형 전력 증폭기.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 제 3 방향성 결합기의 출력신호를 입력한 주증폭기는 혼변조 신호를 제거하고 반송파만 증폭시켜 출력하며, 상기 증폭된 신호는 상기 제 4 방향성 결합기에 의해 상기 제 3 가변 위상 변환기로부터 출력되는 역 위상의 혼변조 성분과 합쳐져서 혼변조 성분이 완전히 제거되는 것이 특징인, 에러 피드백을 이용한 피드포워드 선형 전력 증폭기.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전력 분배기는 윌킨슨(Wilkinson) 전력 분배기인 것이 특징인, 에러 피드백을 이용한 피드포워드 선형 전력 증폭기.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 방향성 결합기의 결합시 결합되는 두 신호를 합한 신호의 이득 및 크기가 상기 주증폭기의 이득 및 크기와 같아서 입력신호가 변화해도 추가적인 감쇄수단을 필요하지 않은 것이 특징인, 에러 피드백을 이용한 피드포워드 선형 전력 증폭기.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 추가적인 감쇄수단은 가변 감쇄기인 것이 특징인,에러 피드백을 이용한 피드포워드 선형 전력 증폭기.
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