KR100449431B1 - A power amplifier of the portable phone - Google Patents
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Abstract
본 발명은 주파수 및 출력정보의 변화를 입력정합회로와 출력정합회로에 피드백하여 최적의 주파수 정합이 이루어지도록 하는 휴대폰의 고주파증폭기를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a high frequency amplifier of a mobile phone which feeds a change in frequency and output information to an input matching circuit and an output matching circuit to achieve an optimum frequency matching.
상기 목적 달성을 위하여 본 발명은 휴대폰의 고주파전력증폭기(3)의 입력단에 입력임피던스 가변회로(35)가 연결되고, 고주파증폭기의 출력단에 출력임피던스 가변회로(36)가 연결된다. 또, 상기 출력임피던스 가변회로부터 얻어지는 출력주파수 정보를 피드백하여 상기 입력임피던스 가변회로 및 출력임피던스 가변회로에 상기 출력주파수 정보에 대응하는 전압 또는 전류로 바꾸어 공급하여 주는 컨트롤러(37)가 연결된다.In order to achieve the above object, in the present invention, the input impedance variable circuit 35 is connected to the input terminal of the high frequency power amplifier 3 of the mobile phone, and the output impedance variable circuit 36 is connected to the output terminal of the high frequency amplifier. In addition, a controller 37 for feeding back the output frequency information obtained from the variable output impedance variable times and supplying the input impedance variable circuit and the output impedance variable circuit to a voltage or a current corresponding to the output frequency information is connected.
Description
본 발명은 휴대폰의 전력증폭기의 임피던스 정합시 주파수 및 출력변화에 대응할 수 있는 임피던스 가변소자를 입력정합회로와 출력정합회로에 구성하여 주파수 변화에 따른 임피던스 부정합을 줄임과 동시에 전력증폭기의 선형성을 최적의 상태로 개선하는 기술에 관련 된 것이다.According to the present invention, an impedance matching device capable of responding to frequency and output changes in impedance matching of a power amplifier of a mobile phone is configured in an input matching circuit and an output matching circuit to reduce impedance mismatch due to frequency change and at the same time optimize linearity of the power amplifier. It is related to the technology to improve to the state.
일반적으로 이동통신 등과 같은 광대역 통신시스템에서는 통신신호를 한번에 전송할 수 없기 때문에 일정한 거리마다 기지국을 설치하여 신호를 증폭한 뒤 다시 송출하는 시스템 구조를 이용한다.In general, in a broadband communication system such as mobile communication, since a communication signal cannot be transmitted at a time, a system structure for amplifying a signal after transmitting a signal by installing a base station at a predetermined distance is used.
상기 신호 증폭에 사용되는 휴대폰의 전력증폭기는 완전한 주파수 정합을 위해서는 일그러짐이 적고 부하에 효율적으로 전력을 공급할 수 있도록 구성하는 것이 중요하다.It is important to configure the power amplifier of the mobile phone used for the signal amplification so that the distortion is small and the power can be efficiently supplied to the load for complete frequency matching.
휴대폰 전력증폭기의 기술구성의 설명에 앞서 일반적인 휴대폰의 기술구성에대하여 도 1의 불록도를 참고하여 설명한다.Prior to the description of the technical configuration of the mobile phone power amplifier, the technical configuration of a general mobile phone will be described with reference to the block diagram of FIG.
일반적으로 휴대폰은 한국특허공개번호 2001-108018호에 개시되어 있는 것처럼 저주파의 방사와 수신을 행하는 안테나(1)와, 저주파 신호를 변조하여 마이크로파대의 고주파 신호로 변조하는 송신부(2)와, 고주파 신호를 증폭하여 안테나(1)에 공급하는 고주파전력증폭기(RFPA: radio frequency power amplifier)(3)와, 안테나에서 수신한 고주파 신호를 처리하는 수신부(4)와, 상기 요소들의 제어를 행하는 제어부(5)와, 상기 구성요소에 전원을 공급하는 전원부(6)로 구성된다.In general, a mobile phone includes an antenna 1 for radiating and receiving low frequencies, a transmitter 2 for modulating a low frequency signal into a microwave high frequency signal, and a high frequency signal, as disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 2001-108018. A radio frequency power amplifier (RFPA) 3 for amplifying and supplying a radio frequency power amplifier (RFPA) 3 to the antenna 1, a receiver 4 for processing a high frequency signal received from the antenna, and a controller 5 for controlling the elements. ), And a power supply unit 6 for supplying power to the component.
상기 송신부(2)는 마이크로폰(7)이나 콘솔(10)로부터 신호를 디지털 부호화 및 변조처리한 후 소정의 마이크로파대의 고주파 신호로 변환하는 작용을 한다. 상기 고주파 신호는 고주파전력증폭기(3)에서 증폭되고, 듀플랙서(DUP)(11)를 통해 안테나(1)에 전송된다.The transmitter 2 functions to digitally encode and modulate a signal from the microphone 7 or the console 10 and convert the signal into a high frequency signal of a predetermined microwave band. The high frequency signal is amplified by the high frequency power amplifier 3 and transmitted to the antenna 1 through the duplexer (DUP) 11.
수신부(4)는 저잡음증폭기(LAN: Low noise amplifier)(12), 믹서(13), 중간주파수 증폭기(IF: Intermediate frequence amplifier)(14), 검파기(DET: detector)(15), 복조기(DEM:Demodulator)(16), D/A변환기(17), 저주파 증폭기(Low frequence amplifier) (18) 및 스피커(19) 등으로 구성된다.The receiver 4 includes a low noise amplifier (LAN) 12, a mixer 13, an intermediate frequency amplifier (IF) 14, a detector 15, and a demodulator (DEM). : A demodulator 16, a D / A converter 17, a low frequency amplifier 18, a speaker 19, and the like.
상기와 같이 구성되는 수신부(4)는 안테나(1)로부터 듀플랙서(11)를 통해 수신되는 고주파 신호를 증폭한 후 검파 및 복조 처리하여 신호의 재생을 하는 작용을 한다.The receiver 4 configured as described above functions to amplify a high frequency signal received from the antenna 1 through the duplexer 11 and to detect and demodulate the signal to reproduce the signal.
제어부(5)는 국부발진기(OSC: oscillator)(20), 수신전계강도검출기(RSSI: Received signal strength indicator)(21), 제어유닛(control unit)(22), 표시 및조작의 기능을 행하는 콘솔(10), A/D변환기(23), D/A변환기(24) 등으로 구성된다.The control unit 5 includes an oscillator (OSC) 20, a received signal strength indicator (RSSI) 21, a control unit 22, and a console that performs the functions of display and operation. (10), A / D converter 23, D / A converter 24, and the like.
상기와 같이 구성되는 제어부(5)는 수신전계강도에 기초하여 기지국의 선택, 고주파전력증폭기의 출력전력의 제어 수신신호의 이득제어 등의 각종 제어를 행한다.The control unit 5 configured as described above performs various controls such as selection of a base station, control of output power of a high frequency power amplifier, and gain control of a received signal based on the received electric field strength.
상기와 같이 구성되는 휴대폰의 구성요소 가운데 고주파전력증폭기(3)는 가장 소비전력이 크므로 휴대폰의 소비전력을 작게 하기 위해서는 고주파전력증폭기의 소비전력을 낮게 하고 효율을 향상시킬 필요가 있다.Among the components of the mobile phone configured as described above, the high frequency power amplifier 3 has the largest power consumption, so in order to reduce the power consumption of the mobile phone, it is necessary to lower the power consumption of the high frequency power amplifier and improve the efficiency.
상기 고주파전력증폭기(3)의 전력 소비율을 낮게 하고 동시에 비선형성을 개선하기 위하여 도 2와 같이 고주파전력증폭기(3)의 입력단에 입력정합회로(25)를 구성하고, 고주파전력증폭기(3)의 출력단에 출력정합회로(26)를 구성한다.In order to lower the power consumption of the high frequency power amplifier 3 and improve nonlinearity at the same time, an input matching circuit 25 is formed at the input terminal of the high frequency power amplifier 3 as shown in FIG. An output matching circuit 26 is configured at the output terminal.
그러나, 상기와 같이 고주파전력증폭기의 전 후단에 입출력정합회로를 구성하는 경우에도 고주파전력증폭기를 구성하는 회로 소자 자체의 비선형성으로 인하여 출력정합 왜곡이 일어나는 문제점을 피할 수 없다.However, even when the input / output matching circuit is configured at the front and rear ends of the high frequency power amplifier as described above, the problem that the output matching distortion occurs due to the nonlinearity of the circuit element itself constituting the high frequency power amplifier is inevitable.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 입출력정합이 가변적으로 이루어지도록 한다. 즉, 가변 주파수 정보에 대응하는 커플링 출력정보 또는 주파수 정보에 따라 컨트롤러가 상기 입출력정합부에 전압을 가변하여 공급하도록 회로를 구성한다.The present invention is made to solve the above problems is to make the input-output matching is made variable. That is, the circuit is configured such that the controller varies the voltage to the input / output matching unit according to the coupling output information or the frequency information corresponding to the variable frequency information.
상기 컨트롤러는 주파수를 방사하기 위한 커플링 출력정보 또는 및 주파수정보를 감지하여 주파수의 왜곡된 혼변조성분 즉, IMD(Intermodulation Distortion) 성분을 보상할 수 있도록 입출력정합회로에 가변전압을 공급한다.The controller detects coupling output information or frequency information for radiating a frequency and supplies a variable voltage to an input / output matching circuit so as to compensate for a distorted intermodulation component of the frequency, that is, an IMD (Intermodulation Distortion) component.
따라서, 본 발명의 목적은 주파수의 출력정보의 변화에 따라 전압(또는 전류)을 입출력임피던스 가변소자에 피드백하여 최적의 주파수 정합이 이루어지도록 하는 휴대폰의 고주파증폭기를 제공하데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a high frequency amplifier of a mobile phone in which a frequency (or current) is fed back to an input / output impedance variable element according to a change of output information of a frequency to achieve an optimum frequency matching.
본 발명의 또 다른 목적은 전력의 효율을 최대로 할 수 있는 휴대폰의 고주파증폭기를 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide a high frequency amplifier of a mobile phone capable of maximizing power efficiency.
도 1은 일반적인 휴대폰의 동작을 설명하기 위한 블록도이고,1 is a block diagram for explaining the operation of a typical mobile phone,
도 2는 종래 휴대폰의 고주파 전력증폭기 부분을 나타내는 블록도이고,2 is a block diagram showing a portion of a high frequency power amplifier of a conventional mobile phone,
도 3은 본 발명의 휴대폰의 고주파 전력증폭기 부분을 나타내는 불록도이고,3 is a block diagram showing a portion of a high frequency power amplifier of a mobile phone of the present invention,
도 4는 본 발명의 고주파 전력증폭기의 회로도의 한 예이다.4 is an example of a circuit diagram of a high frequency power amplifier of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1 - 안테나 2 - 송신부1-antenna 2-transmitter
3 - 고주파전력증폭기 4 - 수신부3-High Frequency Power Amplifier 4-Receiver
5 - 제어부 6 - 전원부5-control part 6-power supply part
7 - 마이크론폰 8 - 베이스밴드유닛7-Micron Phone 8-Baseband Unit
9, 13 - 믹서 10 - 콘솔9, 13-mixer 10-console
11 - 듀플랙서 12 - 저잡음증폭기11-Duplexer 12-Low Noise Amplifier
14 - 중간 주파수증폭기 15 - 검파기14-Intermediate Frequency Amplifier 15-Detector
16 - 복조기 17, 24 -D/A변환기16-demodulator 17, 24 -D / A converter
18 - 저주파 증폭기 19 - 스피커18-low frequency amplifier 19-speaker
20 - 국부발진기 21 - 수신전계강도검출기20-Local Oscillator 21-Field Strength Detector
22 - 제어유닛 23 - A/D변환기22-Control Unit 23-A / D Converter
25 -입력정합회로 26 - 출력정합회로25-Input matching circuit 26-Output matching circuit
35 - 입력임피던스 가변소자 36 - 출력임피던스 가변소자35-Input impedance variable element 36-Output impedance variable element
37 - 컨트롤러37-controller
본 발명은 상기 목적 달성을 위하여 고주파전력증폭기의 입력단에 입력정합회로가 연결되고, 고주파전력증폭기의 출력단에 출력정합회로가 연결되어지되, 상기 출력정합회로의 종단에서 얻어지는 출력주파수 정보를 피드백하여 상기 입력정합회로 및 출력정합회로 양쪽에 그 출력주파수 정보에 대응하는 전압을 가변적으로 공급하여 주는 컨트롤러를 구비하는 것을 특징으로 한다.The present invention is an input matching circuit is connected to the input terminal of the high frequency power amplifier and the output matching circuit is connected to the output terminal of the high frequency power amplifier to achieve the above object, by feeding back the output frequency information obtained from the end of the output matching circuit And a controller for variably supplying a voltage corresponding to the output frequency information to both the input matching circuit and the output matching circuit.
상기 입력정합회로와 출력정합회로는 임피던스 가변소자로 이루어진다.The input matching circuit and the output matching circuit consist of an impedance variable element.
이하, 도 3내지 도 4를 참고하여 본 발명의 고주파전력증폭이의 회로구성 및 작용에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a circuit configuration and operation of the high frequency power amplifier of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 4.
본 발명의 고주파전력증폭기는 입력정합회로를 구성하는 입력임피던스 가변소자(35)와, 출력정합회로를 구성하는 출력임피던스 가변소자(36)가 고주파전력증폭기(3)의 양단에 각각 연결되고, 상기 입력임피던스 가변소자(35)와 출력임피던스가변소자(36) 사이에는 컨트롤러(37)가 구성된다.In the high frequency power amplifier of the present invention, the input impedance variable element 35 constituting the input matching circuit and the output impedance variable element 36 constituting the output matching circuit are connected to both ends of the high frequency power amplifier 3, respectively. The controller 37 is configured between the input impedance variable element 35 and the output impedance variable element 36.
상기 컨트롤러는 고주파전력증폭기(3)를 통과한 주파수 정보 즉, 출력임피던스 가변소자(36)로부터 얻어진 휴대폰의 가변주파수 정보에 대응하는 커플링 출력정보 또는 주파수 정보를 독출한 후 그 독출된 정보에 대응하는 전압 또는 전류로 바꾸어 입력임피던스 가변소자(35) 및 출력임피던스 가변소자에 피드백하여 보상전압을 가변적으로 공급할 수 있도록 작용한다.The controller reads the frequency information passed through the high frequency power amplifier 3, that is, the coupling output information or the frequency information corresponding to the variable frequency information of the mobile phone obtained from the output impedance variable element 36, and then corresponds to the read information. In this case, the compensation voltage is supplied to the input impedance variable element 35 and the output impedance variable element by varying the voltage or current.
상기와 같이 고주파전력증폭기의 양단에 입출력임피던스 가변소자를 구성하고, 출력임피던스 가변소자로부터 독출한 주파수 정보를 피드백하여 입출력임피던스 가변소자 양쪽에 전압 또는 전류로 바꾸어 공급하는 컨트롤러를 구성하여 주파수에 대한 입출력 정합이 동시에 실현 가능하도록 한다.As described above, an input / output impedance variable device is formed at both ends of the high frequency power amplifier, and a controller is provided to feed back frequency information read from the output impedance variable device to supply both sides of the input / output impedance variable device to voltage or current to input and output the frequency. Matching can be realized simultaneously.
상기 입력정합회로를 구성하는 입력임피던스 가변소자(35)는 커패시턴스 C1, PIN다이오드 D2, 커패시턴스 C4가 직렬 연결되어 입력단자 Pin과 고주파전력증폭기(3) 사이에 접속되고, 상기 커패시턴스 C1과 PIN다이오드 D2의 노드에는 PIN다이오드 D2의 구동전압단자 V2와 연결되는 마이크로 스트립라인 SL1이 접속된다. 또, 상기 커패시턴스 C1과 PIN다이오드 D2의 노드에는 커패시턴스 C2와, 접지된 바렉터다이오드 D1이 직렬로 연결되고, 커패시턴스 C2와 바렉터다이오드 D1의 노드에는 바렉터다이오드 D1의 구동전압단자 V1이 접속된다. 또, PIN다이오드 D2와 커패시턴스 C3의 노드에는 접지된 커패시턴스 C3이 연결된다.The input impedance variable element 35 constituting the input matching circuit has a capacitance C1, a PIN diode D2, and a capacitance C4 connected in series and connected between an input terminal Pin and a high frequency power amplifier 3, and the capacitance C1 and the PIN diode D2. The micro stripline SL1 connected to the drive voltage terminal V2 of the PIN diode D2 is connected to the node of the. In addition, a capacitance C2 and a grounded varistor diode D1 are connected in series to a node of the capacitance C1 and the PIN diode D2, and a driving voltage terminal V1 of the varactor diode D1 is connected to a node of the capacitance C2 and the varactor diode D1. . In addition, the grounded capacitance C3 is connected to the node of the PIN diode D2 and the capacitance C3.
한편, 상기 출력정합회로를 구성하는 출력임피던스 가변소자(36)는 커패시턴스 C5, PIN다이오드 D4, 커패시턴스 C8이 직렬 연결되어 고주파전력증폭기(3)의 출력단에 접속되고, 상기 커패시턴스 C5와 PIN다이오드 D4의 노드에는 PIN다이오드 D4의 구동전압단자 V4와 연결되는 마이크로 스트립라인 SL2가 접속된다. 또, 상기 PIN다이오드 D4와, 커패시턴스 C8의 노드에는 커패시턴스 C7과, 접지된 바렉터다이오드 D3이 직렬로 연결되고, 커패시턴스 C7과 바렉터다이오드 D3의 노드에는 바렉터다이오드 D3의 구동전압단자 V3이 접속된다. 또, 커패시턴스 C5와 PIN다이오드 D4의 노드에는 접지된 커패시턴스 C6이 연결된다.On the other hand, the output impedance variable element 36 constituting the output matching circuit, the capacitance C5, PIN diode D4, capacitance C8 is connected in series to the output terminal of the high frequency power amplifier 3, the capacitance of C5 and PIN diode D4 The microstrip line SL2 connected to the driving voltage terminal V4 of the PIN diode D4 is connected to the node. The pin diode D4 and the node of the capacitance C8 are connected in series with the capacitance C7 and the grounded varistor diode D3, and the driving voltage terminal V3 of the varactor diode D3 is connected to the node of the capacitance C7 and the varactor diode D3. do. In addition, a grounded capacitance C6 is connected to the node of capacitance C5 and PIN diode D4.
상기와 같이 구성되는 입출력임피던스 가변소자의 회로를 구성하는 커패시턴스 C1, C4, C5, C8은 고주파 전력증폭기의 회로에서 일반적으로 사용되는 블로킹 커패시턴스이고, C2, C3, C6, C7은 고정커패시턴스이다.Capacitances C1, C4, C5, and C8 constituting the circuit of the input / output impedance variable element configured as described above are blocking capacitances generally used in a circuit of a high frequency power amplifier, and C2, C3, C6, and C7 are fixed capacitances.
상기 커패시턴스는 고주파전력증폭기(3)에 따라 저항이나 인덕터 등으로 대치할 수 있고, 전압에 따라 커패시턴스가 가변하는 바렉터다이오드 D1, D3 및 전압에 따라 저항 값이 변하는 PIN다이오드 D2, D4는 전체적인 회로의 분로 임피던스를 가변 시키는 작용을 한다.The capacitance can be replaced by a resistor or an inductor according to the high frequency power amplifier 3, the varistor diodes D1 and D3 whose capacitance varies with the voltage, and the PIN diodes D2 and D4 whose resistance value changes with the voltage are the overall circuit. It acts to change the shunt impedance.
특히, 상기 다이오드 구동전압단자 V1, V2, V3, V4에는 CPU 등을 이용하여 구성되는 컨트롤러(37)를 통하여 출력임피던스 가변소자로부터 독출한 주파수 정보(Pout)에 따라 변경된 전압 또는 전류가 가변적으로 공급된다.In particular, the diode driving voltage terminals V1, V2, V3, and V4 are variably supplied with a changed voltage or current according to the frequency information Pout read from the output impedance variable element through the controller 37 configured using a CPU or the like. do.
또, 상기 마이크로 스트립라인 SL1, SL2는 PIN다이오드에 전압을 공급할 때 RF 주파수 성분이 DC쪽으로 넘어오지 못하도록 작용한다.In addition, the microstriplines SL1 and SL2 act to prevent the RF frequency component from flowing toward the DC when supplying voltage to the PIN diode.
상기와 같이 본 발명의 고주파전력증폭기를 구성함으로써 휴대폰의 주파수 채널이 변하면 컨트롤러(37)에서는 그 주파수 채널변화에 따라 다이오드의 구동전압을 컨트롤하고, 다이오드의 커패시턴스 및 저항 값이 변화하면서 입력 및 출력임피던스가 최적으로 변하게 된다.By configuring the high frequency power amplifier of the present invention as described above, when the frequency channel of the mobile phone is changed, the controller 37 controls the driving voltage of the diode according to the change of the frequency channel, and changes the capacitance and resistance of the diode while changing the input and output impedance. Becomes optimally.
본 발명은 고주파전력증폭기(3)를 통과한 주파수 정보 즉, 출력임피던스 가변소자(36)로부터 얻어진 휴대폰의 가변주파수 정보에 대응하는 커플링 출력정보 또는 주파수 정보를 독출한 후 그 독출된 정보에 대응하는 전압 또는 전류로 바꾸어 입력임피던스 가변소자(35) 및 출력임피던스 가변소자(36)에 동시에 피드백하여 공급할 수 있도록 회로를 구성함으로써, 최적의 주파수 정합이 이루어지도록 하는 휴대폰의 고주파증폭기를 제공하는 효과를 얻는다.The present invention reads the frequency information passed through the high frequency power amplifier 3, that is, the coupling output information or frequency information corresponding to the variable frequency information of the mobile phone obtained from the output impedance variable element 36, and then corresponds to the read information. By constructing a circuit that can be fed back to the input impedance variable element 35 and the output impedance variable element 36 at the same time by changing to a voltage or a current, it is possible to provide a high frequency amplifier of a mobile phone for optimum frequency matching. Get
또, 고주파증폭기의 전력의 효율을 극대화하는 효과를 얻는다.In addition, the effect of maximizing the power efficiency of the high frequency amplifier is obtained.
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07115331A (en) * | 1993-10-19 | 1995-05-02 | Mitsubishi Electric Corp | Amplifying device |
-
2002
- 2002-02-20 KR KR10-2002-0008974A patent/KR100449431B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07115331A (en) * | 1993-10-19 | 1995-05-02 | Mitsubishi Electric Corp | Amplifying device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20030069374A (en) | 2003-08-27 |
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Legal Events
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