KR100469156B1 - 시분할방식 시스템에 높은 격리도 확보가 가능하도록 하는고출력 증폭기 - Google Patents

시분할방식 시스템에 높은 격리도 확보가 가능하도록 하는고출력 증폭기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고출력 증폭기(HPA:High Power Amplifier)에 관한 것으로써, 시분할 방식인 TDD(Time Division Duplexing)시스템에 사용되는 고출력 증폭기(HPA)에 관한 것으로 1st TR., Drive TR., 및 Main TR.를 구비하고 Tx, Rx 전송 시 경로 선택와 격리도(Isolation)를 위한 복수개의 SPDT(Single Pole Double Throw) 및 상기 복수개의 SPDT 스위치에 종단(Termination)을 위한 복수개의 저항 R로 구성된다. 상기 복수개의 SPDT 스위치는 Tx 전송 시 상향으로 접속되어 1st TR., Drive TR., 및 Main TR.를 통해 증폭된 신호는 Power SPDT 스위치를 통해 전송되고, Rx 전송 시 상기 복수개의 SPDT 스위치는 하향으로 접속되어 저항 R을 통하여 종단(Terminal)됨으로써 1st TR., Drive TR., 및 Main TR.의 입력과 출력은 스마트차드(Smith Chart)상에서 안정영역에 있게되어 발진을 막을 수 있다. 그리고 1st TR., Drive TR., 및 Main TR.에서 증폭되어진 노이즈(Noise) 신호도 저항 R을 통해 종단됨으로 높은 격리도(Isolation) 특성을 확보할 수 있음에 따라 Power SPDT 스위치 단독으로 격리도(Isolation)를 가지는 고출력 증폭기(HPA)에 비해 Power SPDT 스위치의 격리도(Isolation) 성능을 완화시킬 수 있으며 삽입손실(Insertion Loss)도 줄일 수 있는 것을 특징으로 하는 고출력 증폭기(HPA)에 관한 것이다.

Description

시분할방식 시스템에 높은 격리도 확보가 가능하도록 하는 고출력 증폭기 {High Power Amplifier To Obtain High Isolation In TDD System}
1.발명의 분야
본 발명은 시분할방식(TDD) 시스템에서 높은 격리도(Isolation) 확보가 가능하도록 하는 고출력 증폭기(HPA)에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 고출력 증폭기(HPA)에 있어서, 복수개의 SPDT 스위치 및 상기 복수개 SPDT 스위치에 종단되는 저항 R을 더 구비하여, Tx Off Time인 Rx 전송 시 TR.(transistor)의 발진을 막을 수 있고, 복수개의 SPDT 스위치에서 격리도(Isolation)가 확보됨에 따라 높은 격리도(Isolation)의 확보가 가능하고, Power SPDT 스위치에서 Insertion Loss를 줄일 수 있는 것을 특징으로 하는 고출력 증폭기(HPA)에 관한 것이다.
2.발명의 배경
일반적으로 무선 가입자 망 시스템은 공중 전화 교환망(PSTN:Public Switched Telephone Network)의 단말, 종합정보 통신망(ISDN:Integrated Services Digital Network)의 단말, 비동기 데이터 전송서비스 단말 등의 고정된 단말이 접속된 가입자 접속 장치(RIU:Radio Interface Unit)와 기지국(RP:Radio Port)간에 무선 통신으로 신호를 송수신하여 고정 단말로 서비스를 제공하기 위한 것이다. 이와 같은 가입자 접속장치와 무선통신을 수행하기 위해 기지국은 신호를 고주파로변환한 후, 수신 품질이 양호한 신호를 가입자 접속장치가 수신할 수 있도록 전력을 증폭시킨 다음 안테나를 통하여 공중으로 방사한다.
또한 본 발명이 적용될 시분할방식(TDD:Time Division Duplexing) 시스템은 기존 무선망에서 많이 사용되어진 주파수분할방식(FDD:Frequency Division Duplexing)보다 고속의 Data 신호 전송을 위한 여러 시스템에서 적용 및 개발하고 있으며 시분할에 의한 양방향 전송이 이루어지고, 기지국과의 동기 및 송수신 분리를 확보하는 것이 핵심이다.
그리고, 이러한 TDD 방식의 장점은 상향링크의 데이터와 하향링크의 데이터의 양이 차이 나는 경우에 완벽하게 통계적 다중화 구현을 할 수 있고, 기지국과 이동 단말기의 구조를 간단히 할 수 있다는 점이고, 단점은 상향링크와 하향링크간 전환 과정에서 지연이 발생할 수 있으며 구현이 어렵다는 점이다.
보다 구체적으로 상기 TDD 방식에서 고출력 증폭기(HPA:High Power Amplifier)에 연결되는 Power SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치는 고가이고, 상기 Power SPDT 스위치에서 높은 isolation의 확보가 요구되고, 삽입손실(Insertion Loss)이 많이 발생하여 고출력 증폭기(HPA)의 용량이 증가되어야 하는 문제점을 지니고 있다.
따라서, 본 발명자는 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 HPA 내부에 구비되는 1st TR., Drive TR., 및 Main TR. 사이에 복수개의 SPDT 스위치를 전기적으로 연결시키고, 상기 복수개의 SPDT 스위치의 타단에 저항 R을 종단시킴으로써, TX OFF Time인 RX 전송 시 다른 모듈과의 부정합으로 인한 발진을 막을 수 있고,TR.(Transister)의 발진도 막을 수 있을 뿐만 아니라, 상기 고출력 증폭기(HPA)에서 높은 Isolation을 확보할 수 있다. 또한 상기 복수개의 SPDT 스위치에서 Isolation을 확보함에 따라 Power SPDT 스위치에서 더 많은 Isolation을 확보할 수 있고, 저가인 상기 복수개의 SPDT 스위치를 사용함으로써 고가의 상기 Power SPDT 스위치 성능을 완화시켜 저가의 Power SPDT 스위치를 사용가능함에 따라 경제적으로도 매우 효율적이고, 이에 더하여 상기 Power SPDT의 Insertion Loss 또한 줄임으로써 좀 더 저용량, 저가로 구현가능하게 하는 고출력 증폭기(HPA)를 개발하기에 이른 것이다.
그리고, 본 발명에 따른 고출력 증폭기(HPA)의 또 다른 실시예로 Drive TR. 및 Main TR.의 GATE 전압을 특정 두 전압으로 변경 가능한 Switch Control Circuit를 더 구비하고, 상기 Switch Control Circuit에 의해 Tx 전송 시 Drive TR. 및 Main TR.가 증폭할 수 있도록 전압을 인가하고, Rx 전송 시 상기 Drive TR. 및 Main TR.이 Pinch-Off(차단영역)가 되도록 전압을 인가함으로써 고출력 증폭기(HPA)에서 증폭되는 Noise를 감소시킬 수 있는 고출력 증폭기(HPA)를 개발하기에 이른 것이다.
본 발명의 목적은 시분할방식(TDD:Time Division Duplexing)시스템에 사용되는 고출력증폭기(HPA)에 복수개의 SPDT 스위치를 내장함으로써 시스템에 구비되는 Power SPDT 스위치에 삽입손실(Insertion Loss)를 줄일 수 있고, 더 높은격리도(Isolation)의 확보가 가능하게 하는 고출력 증폭기(HPA)를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 복수개의 SPDT 스위치를 구비하고, 상기 복수개의 SPDT 스위치의 두 입력중 한 입력을 저항 R이 종단하여 다른 모듈과의 부정합으로 인한 발진을 막고, TR.(TR.ansister)의 발진도 막을 수 있는 고출력 증폭기(HPA)를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고출력 증폭기(HAP)에서 Drive TR. 및 Main TR.의 GATE 전압을 두 특정 전압으로 변경 가능한 Switch Control Circuit를 더 구비하여, Tx 전송 시 상기 Switch Control Circuit는 본래의 증폭하고자 할 때 쓰이는 전압을 Gate에 인가하고, Rx 전송 시 상기 Switch Control Circuit는 각 TR.이 Pinch-off(차단영역)이 되도록 Gate 전압을 인가하여 고출력 증폭기(HAP)에서 발생되는 Noise를 감소시켜 Power SPDT 스위치를 제거 가능하도록 하는 고출력 증폭기(HPA)를 제공하기 위한 것이다.
제1도는 본 발명에 따른 높은 격리도(Isolation) 확보가 가능하도록 하는 고출력 증폭기(HPA)를 구비한 시분할방식(TDD) 시스템의 개략적인 블록도이다.
제2도는 제1도에 도시된 본 발명에 따른 고출력 증폭기(HPA)의 개략적인 블록도이다.
제3도는 본 발명의 다른 실시예로서 Swich Control Circuit가 더 구비된 고출력 증폭기(HPA)의 개략적인 블록도이다.
제4도는 제3도에 도시된 Swich Control Circuit의 개략적인 회로도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: Power SPDT 스위치 20: SPDT (Single Pole Double Throw) 스위치
30: 고출력 증폭기(HPA) 40: 1st TR. (Transistor)
41: Drive TR. 42: Main TR.
50: 저항 R 60: Switch Control Circuit
70: 안테나 100: TDD (Time Division Duplexing) 시스템
발명의 요약
본 발명은 시분할방식(TDD:Time Division Duplexing)시스템에 사용되는 고출력증폭기(HPA)의 내부로 1st TR., Drive TR., 및 Main TR. 사이에 복수개의 SPDT 스위치를 전기적으로 연결시키고, 상기 복수개의 SPDT 스위치의 한 입력에 저항 R을 종단시킴으로써, Tx Off Time인 Rx 전송 시 다른 모듈과의 부정합으로 인한 발진을 막을 수 있고, TR.(transistor)의 발진도 막을 수 있을 뿐만 아니라, 상기 고전력 증폭기(HPA)에서 높은 격리도(Isolation)를 확보할 수 있다. 또한 저가의 상기 복수개의 SPDT 스위치를 사용함으로써, 고가의 Power SPDT 스위치의 성능을 완화시켜 저가의 Power SPDT 스위치를 사용 가능케 함으로써 경제적으로도 효율적이다. 이에 더하여 Power SPDT 스위치의 Insertion Loss를 줄임으로써 좀 더 저용량, 저가로 구현 가능한 고출력 증폭기(HPA)에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명에 따른 시분할 방식(TDD) 시스템에 높은 격리도(Isolation) 확보가 가능하도록 하는 고출력 증폭기(HPA)의 바람직한 구체예에 대한 구성과 작용원리를 상세하게 설명한다.
발명의 구체예에 대한 상세한 설명
제1도는 본 발명에 따른 High Isolation 확보가 가능한 고출력 증폭기(HPA)를 구비한 시분할방식(TDD) 시스템의 개략적인 블록도이다. 도시된 바와 같이, 상기 TDD(Time Division Duplexing) 방식으로 구현되는 시스템(100)은 Power SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치(10), 고출력증폭기(HPA)(30), 및 SPDT 스위치(20)로 이루어져, 주파수분할방식(FDD)과 달리 동일 주파수를 Tx Time, Rx Time의 시분할 방식으로 구현된다.
본 발명에 따른 고출력 증폭기(HPA)(30)은 제2도에 도시된 바와 같이, 복수개의 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치(20), 1st TR.(40), Drive TR.(41),Main TR.(42), 및 복수개의 저항R(50)으로 이루어진다. 상기 복수개의 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치(20)는 상기 1st TR.(40), Drive TR.(41), 및 Main TR.(42)에 전기적으로 접속되어 Tx, Rx 전송 시 접속이 전환된다.
보다 구체적으로 상기 복수개의 SPDT 스위치(20)는 1st TR.(40), Drive TR.(41), 및 Main TR.(42)에 전기적으로 접속된다. 그리고 일단은 또 다른 SPDT 스위치(20)에 연결되고, 타단은 저항 R(50)로 종단된다. 상기 1st TR.(40)는 고출력증폭기(HPA)(30)에 입력되는 소신호를 증폭해주는 역할을 하고, 상기 Drive TR.(41)은 상기 Main TR.(42)의 입력에 왜곡이 발생되지 않도록 신호를 증폭해 주는 역할을 하고, 상기 Main TR.(42)은 고출력으로 신호를 증폭해 주는 역할을 한다. 그리고 상기 저항 R(50)은 50옴(Ω)이 바람직하고, 결합도 및 Isolation의 조정을 위해 적당한 변형이 가능하다.
이와 같이 구성되어, Tx 전송 시 상기 복수개의 SPDT 스위치(20)는 상향 접속되어 1st TR.(40), Drive TR.(41), 및 Main TR.(42)를 통해 Power SPDT 스위치(10)로 전송되고, 안테나(70)를 통해 송출된다. 그리고 Tx OFF Time인 Rx 전송 시 상기 복수개의 SPDT 스위치(20)는 하향 접속되어 종단의 저항 R(50)에 의해 다른 모듈과의 부정합으로 인한 발진을 막을 수 있고, 상기 1st TR.(40), Drive TR.(41), 및 Main TR.(42) 의 발진도 막을 수 있다. 이와 같은 방식으로 상기 복수개의 SPDT 스위치(20)에서 Isolation을 확보함에 따라 상기 Power SPDT 스위치(10)에서 단독으로 Isolation을 가지는 고출력 증폭기(HPA)에 비해 더 많은 Isolation의 확보가 가능하고 Insertion Loss도 감소된다.
제3도는 본 발명의 다른 실시예로서 Swich Control Circuit가 더 구비된 고출력 증폭기(HPA)의 개략적인 블록도이다. 도시된 바와 같이, 상기 Switch Control Circuit(60)은 Tx 전송 시 상기 본래 증폭하고자 할 때 쓰이는 전압을 Gate에 인가하고, Rx 전송시 상기 각 Tr.이 Pinch-Off(차단영역)가 되도록 Gate 전압을 인가하기 위한 것으로서, 상기 Drive TR.(42) 및 Main TR(42)의 Gate 바이어스에 연결되고, 두 특정 전압으로 GATE 전압을 변경하게 된다.
이를 보다 구체적으로 설명하면 제4도에 도시된 Swich Control Circuit(60)의 개략적인 회로도는 본 발명에 제시된 Swich Control Circuit(60)의 하나의 구체예로서, 상기 Swich Control Circuit(60)는 Drive TR(41), 및 Main TR(42)의 GATE 바이어스가 -2V에서 증폭되고, -4V에서 Pinch-Off(차단영역)되도록 함에 따라, Tx 전송일 때 -2V로 Gate 전압을 인가하고, Rx 전송 시 -4V로 전압을 인가하여 상기 Main TR(42)에서 출력되는 Noise를 감소시켜 고가의 Power SPDT 스위치를 제거 가능함에 따라 보다 경제적이고 효과적인 구현이 가능하게 된다.
본 발명에 따른 고출력 증폭기(HPA)는 시분할방식(TDD:Time Division Duplexing)으로 구현되는 시스템에 구비되는 고출력 증폭기(HPA)에 있어서, 복수개의 SPDT 스위치를 구비함에 따라 상기 복수개의 SPDT 스위치에서 Isolation을 확보하여 Power SPDT 스위치 단독으로 가능한 Isolation 특성보다 높은 격리도(Isolation)의 확보가 가능하게 하고, 상기 복수개의 SPDT 스위치의 두 입력중 한 입력을 저항 R로 종단하어 다른 모듈과의 부정합으로 인한 발진을 막을 수 있고, TR.(transistor)의 발진도 막을 수 있다. 그리고, 고출력 증폭기(HAP)에서 Drive TR. 및 Main TR.의 Gate 바이어스에 연결되는 Switch Control Circuit를 더 구비하여, 상기 Switch Control Circuit는 Tx 전송 시 본래 증폭하고자 할 때 쓰이는 전압을 Gate에 인가하고, Rx 전송시 상기 Drive TR.(41) 및 Main TR(42)이 Pinch-Off(차단영역)가 되도록 Gate 전압을 인가하여 고출력 증폭기(HPA)에서 발생되는 Noise를 감소시켜 고가의 Power SPDT 스위치를 제거가 가능하도록 하는 고출력 증폭기(HPA)를 제공하는 효과를 갖는다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (3)

  1. 시분할방식(TDD:Time Division Duplexing) 시스템에 구비되는 고출력 증폭기(HPA:High Power Amplifier)에 있어서,
    1st TR.(40), Drive TR.(41), 및 Main TR.(42) 사이에 전기적으로 접속되어 Tx, Rx 전송 시 접속이 전환되는 복수개의 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치(20); 및
    상기 복수개의 SPDT 스위치(20)에 종단되어 Rx 전송 시 1st TR.(Transister)(40), Drive TR.(41), 및 Main TR.(42)의 발진을 막기 위한 복수개의 저항R(50); 으로 구성되어 Tx 전송 시 상기 복수개의 SPDT 스위치(20)는 상향 접속되어 일단으로 연결된 1st TR.(40), Drive TR.(41), Main TR.(42)를 통해 Power SPDT(10)로 전송되고, Rx 전송 시 상기 복수개의 SPDT 스위치(20)는 하향 접속되어 타단으로 종단된 저항 R(50)에 의해 상기 1st TR.(40), Drive TR.(41), Main TR.(42)의 발진을 막고, 상기 복수개의 SPDT 스위치(20)에서 Isolation을 확보함에 따라 상기 Power SPDT 스위치(10) 단독으로 구현된 고출력 증폭기(HPA)보다 더 많은 격리도(Isolation)의 확보가 가능해지고, Insertion Loss가 감소되는 것을 특징으로 시분할 방식 시스템에 높은 격리도 확보가 가능하도록 하는 고출력 증폭기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 Drive TR.(41) 및 Main TR(42)의 Gate 바이어스에 연결되고, GATE 전압을 두 전압으로 변경 가능한 Switch Control Circuit(60)를 더 구비하고, Tx 전송 시 상기 Switch Control Circuit(60)는 상기 Drive TR.(42) 및 Main TR(42)이 입력된 신호를 증폭할 수 있도록 특정 전압을 인가하고, Rx 전송 시 상기 Switch Control Circuit(60)는 또 다른 특정 전압으로 인가하여 상기 Drive TR.(41) 및 Main TR(42)이 Pinch-Off(차단영역)가 되도록 하여 Main TR.에서 증폭되는 Noise를 감소시키는 것을 특징으로 하는 시분할 방식시스템에 높은 격리도 확보가 가능하도록 하는 고출력 증폭기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 Switch Control Circuit(60)는 Tx 전송일 때 -2V로 Gate 전압을 인가하고, Rx 전송 시 -4V로 전압을 인가하여 상기 Drive TR.(41) 및 Main TR(42)의 Gate 바이어스가 -2V에서 증폭되고, -4V에서 Pinch-Off(차단영역)되는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 시스템에 높은 격리도 확보가 가능하도록 하는 고출력 증폭기.
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