KR100581268B1 - Apparatus and method for radio transmitter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무선 채널을 통해 멀리 송신하기 위해 무선 송신기의 송신기단에서 정보 신호를 변조하여 증폭하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 무선 송신기의 송신기단은 변환 장치(PCH)(5), 증폭기 제어 장치(PAC)(8), 전력 검출기(13) 및 전력증폭기(2)를 포함한다. 본 발명에 의해 해결된 문제점의 예는 소비 전력 감소의 곤란성, 무선 송신기에서 비선형 증폭기를 이용하는 경우 출력 신호의 비선형성, 및 이와 같은 증폭기 뒤에 필터 장치를 접속시키지 않고도 출력 신호의 높은 신호 대 잡음비를 달성하는 것이다. 본 발명의 장치와 방법에 따른 해결법은 이전 단계에서 극성 성분, 즉, 위상 기준 성분 신호(Ephr) 및 진폭 성분 신호(Aamp)로 분리된 정보 신호를 이용한다. 상기 위상 기준 성분의 위상은 일정 진폭을 갖는 저 잡음의 고 전력 신호를 위상 변조시킨다. 상기 획득된 신호의 진폭은 진폭 성분 신호(Aamp)에 의해 제어 가능한 증폭기에서 형성된다. 소비 전류는 등록되어 상기 전류에 대한 제어값과 비교된다. 상기 증폭기는 이런 제어값이 되도록 제어된다.The present invention relates to a method and apparatus for modulating and amplifying an information signal at a transmitter end of a wireless transmitter for transmission over a wireless channel. The transmitter end of the radio transmitter includes a conversion device (PCH) 5, an amplifier control device (PAC) 8, a power detector 13 and a power amplifier 2. Examples of problems solved by the present invention include difficulty in reducing power consumption, nonlinearity of the output signal when using a nonlinear amplifier in a wireless transmitter, and achieving a high signal-to-noise ratio of the output signal without connecting a filter device behind such an amplifier. It is. The solution according to the apparatus and method of the present invention uses an information signal separated in the previous step into a polar component, namely a phase reference component signal E phr and an amplitude component signal A amp . The phase of the phase reference component phase modulates a low noise, high power signal having a constant amplitude. The amplitude of the obtained signal is formed in an amplifier controllable by an amplitude component signal A amp . The current consumption is registered and compared with the control value for the current. The amplifier is controlled to be such a control value.
Description
본 발명은, 정보 신호가 채널 주파수로 상향 변환(upconversion)되어 증폭되기 전에, 위상 성분 및 진폭 성분으로 분리되어 있는 정보 신호를 송신하는 무선 송신기에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 무선 송신기의 송신기단에서, 무선 채널을 통해 멀리 송신하기 위해 정보 신호를 변조하여 증폭하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless transmitter for transmitting an information signal separated into a phase component and an amplitude component before the information signal is upconverted to a channel frequency and amplified. The present invention also relates to a method of modulating and amplifying an information signal for transmission over a wireless channel at the transmitter end of a wireless transmitter.
예를 들면, 이동 통신 시스템에서의 정보 채널은, 2진화(binary encoded) 정보 및 2진화 신호 프로토콜을 포함한다. 이 신호는, 중간 주파수 또는 채널 주파수를 갖는 반송파로 변조되기 전에는, 기저 대역(base band) 신호로서 지칭된다. 디지털 정보 신호를 송신하는 공지된 어떤 무선 송신기에서, 기저 대역 신호는 I 신호 및 Q 신호로 분리된다. 이들 2개의 신호는 함께 정보 벡터를 정의한다. 카르테시안(직교) 좌표계(Cartesian co-ordinate system)에서 정보 벡터의 위치 또는 이동은 정보 신호를 나타낸다. 일례로서, 소위 π/4 QPSK 변조가 있다. I 신호 및 Q 신호는 IQ 변조기를 이용하여 반송파로 변조된다. 후속의 주파수 혼합기를 이용하여, IQ 변조기로부터의 출력 신호는 더욱 상향 변환될 수 있다. 이에 의해, 반송파는 변조 신호의 진폭 성분 및 위상 성분을 포함한다. 변조기는, 안테나(aerial)를 통해 송신되는 레벨에 비해 비교적 저 전력 레벨에서 동작한다. IQ 변조기와 안테나 간에 필요한 증폭은 선형이어야 한다. 비선형 증폭은 안테나 신호에 왜곡을 발생시킨다. 이 왜곡은, 정보 신호를 반송하는 벡터에 벡터 에러를 유발시켜, 최악의 경우에는, 송신된 신호의 주파수 스펙트럼을 확대시킨다.For example, an information channel in a mobile communication system includes binary encoded information and a binary signal protocol. This signal is referred to as a base band signal before being modulated with a carrier wave having an intermediate frequency or channel frequency. In some known wireless transmitters that transmit digital information signals, the baseband signal is separated into an I signal and a Q signal. These two signals together define an information vector. In a Cartesian co-ordinate system, the position or movement of an information vector represents an information signal. As an example, there is a so-called [pi] / 4 QPSK modulation. I and Q signals are modulated onto a carrier wave using an IQ modulator. With subsequent frequency mixers, the output signal from the IQ modulator can be further upconverted. As a result, the carrier includes an amplitude component and a phase component of the modulated signal. The modulator operates at a relatively low power level compared to the level transmitted via the antenna. The amplification required between the IQ modulator and the antenna should be linear. Nonlinear amplification introduces distortion into the antenna signal. This distortion causes a vector error in the vector carrying the information signal, and in the worst case, enlarges the frequency spectrum of the transmitted signal.
일반적으로, IQ 변조기로부터의 출력 신호의 신호 대 잡음비는 너무 낮아서, 광대역 잡음의 송출을 방지하기 위해서는 반송파 신호의 필터링이 필요하다.In general, the signal-to-noise ratio of the output signal from the IQ modulator is so low that filtering of the carrier signal is necessary to prevent the transmission of broadband noise.
상술한 선형성에 관한 문제를 해결하기 위해 다양한 방법이 시도되었다. 선형 증폭기가 사용되었지만, 선형 증폭기의 효율이 너무 낮아, 비선형 증폭기의 대안이 되지 못한다. 시도되었던 다른 해결책은, 왜곡이 없는 신호가 안테나에서 수신되도록, I 성분 및 Q 성분을 제각기 미리 왜곡시키는 것이다. 이 방법은 구현이 곤란하다. 사용된 제 3의 방법은 카르테시안 피드백인데, 이는, 최종 증폭기의 출력의 I 신호 및 Q 신호가 피드백되어, 원하는 I 신호 및 Q 신호와 비교되는 것을 의미한다.Various methods have been attempted to solve the problem of linearity described above. Although linear amplifiers have been used, the efficiency of linear amplifiers is so low that they are not an alternative to nonlinear amplifiers. Another solution that has been attempted is to pre-distort the I and Q components, respectively, so that a signal free of distortion is received at the antenna. This method is difficult to implement. The third method used is Cartesian feedback, which means that the I and Q signals at the output of the final amplifier are fed back and compared with the desired I and Q signals.
상술한 해결책의 어느 것도, 광대역 잡음에 관한 문제 및 너무 낮은 효율에 관한 문제의 양방을 해결할 수 없다.None of the above solutions can solve both the problem with broadband noise and the problem with too low efficiency.
정보 신호를 위상 기준 성분 및 진폭 기준 성분의 극성 성분(polar components)으로 분리하는 방법은 이전에 공지되어 있다. 이런 기술은, 예컨대, 국제 특허 출원 WO,A1,95/23453에 이미 공지되어 있다. 이 문헌에서는, 출력 신호가 피드백되는 전력 증폭기가 개시되어 있다. 이 증폭기는, 위상 변조된 성분 및 진폭 변조된 성분의 양방을 갖는 신호를 송신하기 위한 무선 송신기에서의 최종단(final stage)이다. 이 증폭기에는, 위상 변조 회로 및 진폭 변조 회로의 양방이 필요하다.Methods of separating the information signal into polar components of the phase reference component and the amplitude reference component are previously known. Such techniques are already known, for example, in international patent application WO, A1, 95/23453. In this document, a power amplifier to which an output signal is fed back is disclosed. This amplifier is the final stage in the wireless transmitter for transmitting a signal having both phase modulated components and amplitude modulated components. This amplifier requires both a phase modulation circuit and an amplitude modulation circuit.
이런 이미 공지된 무선 송신기는 아래에서 설명되는 어떤 중대한 결점을 갖는다.This already known radio transmitter has some significant drawbacks described below.
진폭 변조의 제어는, 진폭 성분 신호와 증폭기의 출력 신호의 일부의 차로부터 에러 신호를 발생시킴으로써 달성된다. 이들 2개의 신호는 매우 상이하다. 피드백 신호는, 증폭되어 무선 주파수(RF)를 갖는다. 따라서, 이들 2개의 신호를 적응시켜 에러 신호를 발생시키는 회로에는 엄격한 필요조건이 따른다. 고주파수 무선 신호를 처리할 수 있기 위해서는 특수한 회로가 필요하다. 이런 종류의 회로를 사용하면은 제조 비용이 상당히 비싸진다.Control of the amplitude modulation is achieved by generating an error signal from the difference of the amplitude component signal and a part of the output signal of the amplifier. These two signals are very different. The feedback signal is amplified to have a radio frequency (RF). Thus, circuits that adapt these two signals to generate an error signal are subject to stringent requirements. Special circuitry is required to be able to process high frequency radio signals. The use of this type of circuit is quite expensive to manufacture.
상술한 무선 송신기에서, RF 신호의 피드백은, 동특성(dynamics)이 한정된 포락선(envelop) 검파기를 이용하여, 무선 송신기의 동특성을 저하시켜, 온도 안정성을 저하시킨다. 이동 전화에서, 또한 어떤 다른 이용 분야에서, 동특성 및 온도 안정성에 관한 필요조건은 매우 높다. 또한, 포락선 검파기는 비선형 요소이며, 이는 피드백 신호 및 진폭 변조된 신호가 양자 모두 왜곡된다는 것을 의미한다.In the above-described radio transmitter, the feedback of the RF signal uses an envelope detector with limited dynamics, thereby degrading the dynamic characteristics of the radio transmitter and lowering the temperature stability. In mobile phones and also in any other field of application, the requirements regarding dynamics and temperature stability are very high. In addition, the envelope detector is a nonlinear element, which means that both the feedback signal and the amplitude modulated signal are distorted.
전력 증폭기의 압축점(compression point)은, 안테나의 부하에 따라 결정되며, 이는 이런 유형의 제어 시스템에서 소위 포화에 대한 위험성을 상당히 증가시킨다. 또한, 피드백은 출력 신호의 전력 손실을 의미하며, 이는 배터리 구동 무선 송신기에서는 바람직하지 않다. 광대역 잡음을 제거하기 위해서는, 증폭기의 후단에 필터 장치를 추가할 필요가 있다.The compression point of the power amplifier is determined by the load of the antenna, which significantly increases the risk of so-called saturation in this type of control system. Feedback also means power loss of the output signal, which is undesirable in battery powered wireless transmitters. To eliminate broadband noise, it is necessary to add a filter device at the rear of the amplifier.
또한, 문헌 "극성-루프 송신기" (V.Petrovic,W.Gosling, Electonic Letters, 10th May 1979, Vol.15, No.10, pp 286-287)로부터도, 위상 루프, 진폭 루프 및 진폭 검파기를 갖는 송신기가 이미 공지되어 있다.In addition, the phase loop, amplitude loop and amplitude detectors can also be obtained from the document "Polar-Loop Transmitter" (V. Petrotro, W. Gosling, Electonic Letters, 10th May 1979, Vol. 15, No. 10, pp 286-287). Having a transmitter is already known.
도 1은 출력 신호를 피드백하는 전력 증폭기를 갖는 공지된 무선 송신기단의 블록도이다.1 is a block diagram of a known wireless transmitter stage having a power amplifier for feeding back an output signal.
도 2는 본 발명의 송신기단의 원리를 블록도의 형태로 도시한 것이다.Figure 2 illustrates the principle of the transmitter stage of the present invention in the form of a block diagram.
도 3은 본 발명의 송신기단의 상세 블록도이다.3 is a detailed block diagram of the transmitter stage of the present invention.
도 4는 송신기단의 증폭기 제어 장치의 선택적인 실시예의 블록도이다.4 is a block diagram of an alternative embodiment of an amplifier control device at the transmitter end.
도 5는 본 발명의 방법의 흐름도이다.5 is a flowchart of the method of the present invention.
시도되고, 본 발명이 해결하고자 하는 문제는, 전력 소비 및, 무선 송신기에 비선형 증폭기를 사용하는 경우의 출력 신호의 비선형성을 줄이고, 이와 같은 비선형 증폭기의 후단에 필터 장치를 접속하지 않고 출력 신호의 고 신호 대 잡음비를 달성하기 어렵다는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to reduce the power consumption and the nonlinearity of the output signal when the nonlinear amplifier is used in the radio transmitter, and to reduce the output signal without connecting the filter device to the rear end of the nonlinear amplifier. High signal-to-noise ratios are difficult to achieve.
또한, 본 발명은, 무선 송신기, 특히, 무선 주파수 신호(RF 신호)를 피드백 하는 무선 송신기의 동특성 및 온도 안정성에 관한 전술한 문제를 해결하는 것이다.The present invention also solves the above-mentioned problems relating to the dynamic characteristics and temperature stability of radio transmitters, in particular radio transmitters which feed back radio frequency signals (RF signals).
본 발명의 목적은, 비선형성으로 되는 상당히 전력 효율적인 증폭기의 사용을 가능하게 하고, 또한, 최종 증폭 후에 전력을 소비하는 필터 장치를 사용하지 않고, 고 신호 대 잡음비를 획득하는 것이다.It is an object of the present invention to obtain a high signal-to-noise ratio, which enables the use of a fairly power efficient amplifier that is nonlinear and also without the use of a filter device that consumes power after final amplification.
또한, 본 발명의 목적은, 예컨대, Petrovics 등에 의한 특허 출원 WO,A1, 9523453에 기술되어 있는 공지된 종류의 무선 송신기에서 판명된 상술한 결점을 제거하는 것이다.It is also an object of the present invention to obviate the aforementioned drawbacks found in radio transmitters of the known kind described in, for example, patent application WO, A1, 9523453 by Petrovics et al.
본 발명의 다른 목적은, 무선 송신기에서의 동특성 및 온도 안정성에 관한 상술한 문제에 대한 해결법을 제시하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a solution to the above-mentioned problems relating to dynamics and temperature stability in radio transmitters.
본 발명의 방법 및 장치에 따른 해결법은, 이전의 단계에서 극성 성분, 즉, 위상 기준 성분 및 진폭 성분으로 분리된 정보 신호를 이용한다. 위상 기준 성분은 일정 진폭의 신호원을 위상 변조시킨다. 그 후, 생성된 신호의 진폭은 제어 가능한 증폭기에 형성된다. 이 증폭기의 소비 전류는 등록(register)되어, 전류의 제어값과 비교된다. 증폭기는 이 제어값으로 제어된다. 이전에 공지되지 않은 것은, 이런 종류의 송신기에서 소비 전류를 등록함으로써, 출력 전력을 제어하여 감시하는 것이다.The solution according to the method and apparatus of the present invention utilizes an information signal separated in the previous step into a polar component, ie a phase reference component and an amplitude component. The phase reference component phase modulates a signal source of constant amplitude. The amplitude of the generated signal is then formed in the controllable amplifier. The current consumption of this amplifier is registered and compared with the control value of the current. The amplifier is controlled by this control value. Previously unknown is to control and monitor the output power by registering the current consumption in this type of transmitter.
이하, 본 발명의 방법 및 장치에 따른 해결법을 보다 상세히 설명한다. 본 발명의 무선 송신기는, 변환 장치, 증폭기 제어 장치, 전력 증폭기 및 전력 검출기를 포함하는 송신기단을 포함한다. 정보 신호는, 송신기단 전에 2개의 성분, 즉, 위상 기준 성분 신호 및 진폭 성분 신호로 분리된다. 위상 기준 성분 신호는 변환장치에 접속되며, 이 변환 장치는, 증폭기에 대한 적절한 반송 주파수를 사용하여 일정 진폭의 순수 위상 변조된 신호를 발생시키며, 증폭기는 이 신호를 증폭하여, 관련 회로를 사용하여 이 신호를 안테나 신호로서 안테나로 출력한다. 이 신호는, 안테나 신호를 위상 기준 성분 신호로 위상 동기(phase lock)시키기 위해, 변환 장치로 피드백된다. 증폭기의 출력 전력 및 안테나 신호의 진폭은, 진폭 성분 신호 및 출력 전력에 대한 제어값 신호에 의해 제어된다. 전력 검출기는, 증폭기의 소비 전류를 감지하여, 참값(true value) 신호를 증폭기의 제어 장치로 출력한다. 출력 전력과 소비 전류 간에는 특별한 상관 관계(correlation)가 존재하기 때문에, 참값 신호는 출력 전력의 척도(measure)이다.Hereinafter, a solution according to the method and apparatus of the present invention will be described in more detail. The wireless transmitter of the present invention includes a transmitter stage including a conversion device, an amplifier control device, a power amplifier, and a power detector. The information signal is separated into two components, namely, a phase reference component signal and an amplitude component signal, before the transmitter stage. The phase reference component signal is connected to an inverter which generates a purely phase modulated signal of constant amplitude using an appropriate carrier frequency for the amplifier, which amplifies the signal and uses an associated circuit to This signal is output to the antenna as an antenna signal. This signal is fed back to the converter to phase lock the antenna signal to a phase reference component signal. The output power of the amplifier and the amplitude of the antenna signal are controlled by control value signals for the amplitude component signal and the output power. The power detector senses the current consumption of the amplifier and outputs a true value signal to the control device of the amplifier. Since there is a special correlation between output power and current consumption, the true value signal is a measure of the output power.
이들 신호는 증폭기 제어 장치에 접속되고, 증폭기 제어 장치는, 이들 신호에 따라, 증폭기에 접속되는 증폭기 제어 신호를 발생시킨다.These signals are connected to the amplifier control device, and the amplifier control device generates an amplifier control signal connected to the amplifier in accordance with these signals.
송신기의 설계가 무선 주파수 검파기와 같은 구성 요소, 또는 포락선 검파기와 같은 비선형 구성 요소를 포함하지 않을 경우, 다수의 이점이 획득된다. 이 때문에, 온도 변동, 포화 및 동특성에 관한 문제가 감소된다. 따라서, 증폭의 상승(step up) 및 하강(step down)은 제각기 보다 빠르고, 보다 안정하게 될 수 있다. 출력 신호의 포락선의 과도현상(transients)은 감소되어, 출력 신호의 대역폭이 제한된다.When the design of the transmitter does not include components such as radio frequency detectors or nonlinear components such as envelope detectors, a number of advantages are obtained. For this reason, problems with temperature fluctuations, saturation and dynamic characteristics are reduced. Thus, step up and step down of amplification can be faster and more stable, respectively. Transients in the envelope of the output signal are reduced, which limits the bandwidth of the output signal.
전류를 등록하면은, 전력 증폭기의 포화의 위험이 감소된다.By registering the current, the risk of saturation of the power amplifier is reduced.
따라서, 본 발명의 송신기 및 증폭기의 다른 이점은, 신호 특성의 개선 및 효율의 개선이 이루어진다는 것이다. 또한, 송신기의 크기는, 이전에 공지된 송신기보다 더욱 소형화된다. 특히, 급속한 상승 및 하강과 고 전력 출력 시에, 선형성의 개선, 필요한 대역폭의 최소화 및 인접 채널 간의 간섭의 감소가 달성된다.Thus, another advantage of the transmitter and amplifier of the present invention is that the signal characteristics and the efficiency are improved. In addition, the size of the transmitter is further miniaturized than previously known transmitters. In particular, at rapid rise and fall and high power output, improvements in linearity, minimization of the required bandwidth and reduction of interference between adjacent channels are achieved.
본 발명의 송신기 및 방법의 다른 이점은, 위상 검출기 전의 신호원으로부터의 광대역 잡음이 양호한 방식으로 필터링된다는 것이다.Another advantage of the transmitter and method of the present invention is that broadband noise from the signal source before the phase detector is filtered in a good manner.
또한, 본 발명의 송신기 및 방법은, 출력 전력에 급속한 변화 및 큰 변화에서, 또한 고 출력 전력 레벨에서도, 고속 및 신뢰성 있는 위상 동기 및 저 위상 왜곡과 같은 이점을 제공한다.In addition, the transmitter and method of the present invention provide advantages such as high speed and reliable phase synchronization and low phase distortion, even at rapid and large changes in output power, even at high output power levels.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 의해 보다 상세히 설명될 것이다.The invention will be explained in more detail by the preferred embodiment with reference to the attached drawings.
도 1에는, 공지된 송신기의 블록도가 도시된다. 원칙적으로, 송신기는 위상변조 제어 루프(117) 및 진폭 변조 제어 루프(115)로 분할된다. 진폭 변조 제어 루프는, 전력 증폭기(107), 방향성(directional) 결합기(109), 포락선 검파기(111) 및 차동 증폭기(113)를 포함한다. 방향성 결합기(109)는 전력 증폭기의 출력 단자의 출력 전력의 일부를 피드백시킨다. 방향성 결합기는 포락선 검출기(111)에 접속되고, 포락선 검출기(111)는 차동 증폭기(113)의 신호 입력 단자 중 하나에 접속된다. 다른 신호 입력 단자에는 진폭 기준 신호(125)가 접속된다. 차동 증폭기(113)는 2개의 신호 입력 단자의 차의 결과로서 전압차 신호를 발생시킨다. 차동 증폭기는 전력 증폭기(107)의 진폭 변조 입력 단자에 접속된다. 전력 증폭기로부터의 출력 신호의 진폭 변조는 진폭 기준 신호의 전압을 변화시킴으로써 달성된다.1 shows a block diagram of a known transmitter. In principle, the transmitter is divided into a phase modulation control loop 117 and an amplitude modulation control loop 115. The amplitude modulation control loop includes a power amplifier 107, a directional coupler 109, an envelope detector 111, and a differential amplifier 113. The directional coupler 109 feeds back a portion of the output power of the output terminal of the power amplifier. The directional coupler is connected to the envelope detector 111, and the envelope detector 111 is connected to one of the signal input terminals of the differential amplifier 113. The amplitude reference signal 125 is connected to the other signal input terminal. The differential amplifier 113 generates a voltage difference signal as a result of the difference between the two signal input terminals. The differential amplifier is connected to the amplitude modulation input terminal of the power amplifier 107. Amplitude modulation of the output signal from the power amplifier is achieved by changing the voltage of the amplitude reference signal.
위상 기준 신호(121)를 적절한 채널 주파수로 주파수 변환하는 것은 위상 변조 제어 루프(117)에 의해 종래 기술의 장치에서 해결되었다. 이 루프는, 혼합기(101), 위상 검파기(103), 전압 제어 발진기(VCO)(105) 및, 발진기의 출력 단자로부터 스위칭 회로(130)로의 피드백 접속(131)을 포함한다. 상술한 바와 같이, 비선형 증폭기는 고 전력에서 상당한 위상 왜곡을 나타낸다. 전력 증폭기의 출력 단자(109)에 접속되어, 위상 변조 제어 루프의 전력 증폭기를 포함하는 피드백 접속(132)에 의해, 이런 왜곡은 제거될 수 있다. 위상 변조 제어 루프에 스위칭 회로(130)를 도입함으로써, 2개의 피드백 루프(131 및 132) 사이를 스위칭하는 것이 가능하다. 피드백 신호 중 하나는 혼합기(101)로 피드백된다. 혼합기는 중간 주파수 신호(127)를 발생시키며, 이 신호(127)의 주파수는, 주파수 기준 신호(123)와 스위칭 회로(130)로부터의 피드백 신호의 차와 같다. 위상 검파기(103)는 에러 신호를 발생시키며, 이 에러 신호는, 중간 주파수 신호(127)와 위상 기준 신호(121)의 위상차에 의해 결정된다. 에러 신호는 발진기의 주파수 제어 입력 단자에 접속된다. 따라서, 발진기로부터의 출력 신호는, 위상 기준 신호(121)의 위상과 거의 같은 위상을 획득하며, 이는, 출력 신호가 위상 기준 신호(121)에 의해 위상 변조되었음을 의미한다. 출력 신호의 주파수는, 주파수 기준 신호의 주파수와 위상 기준 신호의 주파수의 합 또는 차에 의해 결정된다.Frequency conversion of phase reference signal 121 to an appropriate channel frequency has been solved in prior art devices by phase modulation control loop 117. This loop includes a mixer 101, a phase detector 103, a voltage controlled oscillator (VCO) 105, and a feedback connection 131 from the output terminal of the oscillator to the switching circuit 130. As mentioned above, nonlinear amplifiers exhibit significant phase distortion at high power. This distortion can be eliminated by the feedback connection 132 connected to the output terminal 109 of the power amplifier and including the power amplifier of the phase modulation control loop. By introducing the switching circuit 130 in the phase modulation control loop, it is possible to switch between the two feedback loops 131 and 132. One of the feedback signals is fed back to the mixer 101. The mixer generates an intermediate frequency signal 127, the frequency of which is equal to the difference between the frequency reference signal 123 and the feedback signal from the switching circuit 130. The phase detector 103 generates an error signal, which is determined by the phase difference between the intermediate frequency signal 127 and the phase reference signal 121. The error signal is connected to the frequency control input terminal of the oscillator. Thus, the output signal from the oscillator obtains a phase approximately equal to the phase of the phase reference signal 121, which means that the output signal is phase modulated by the phase reference signal 121. The frequency of the output signal is determined by the sum or difference of the frequency of the frequency reference signal and the frequency of the phase reference signal.
그러나, 이미 공지된 방법으로 스위칭함으로써, 급속히 정확한 위상에 동기(lock)시키는 것은 실제로 불가능하다. 출력 전력의 상승 또는 하강이 매우 빠르게 행해지는 경우에, 문제가 발생한다. 이 스위치는, 충분히 빠르게 소멸되지 않는 위상 왜란(disturbance)을 유발시킨다. 최악의 경우, 루프는 그의 동기를 유지하지 못한다.However, by switching in a known manner, it is practically impossible to lock to a rapidly correct phase. If the rise or fall of the output power is done very quickly, a problem arises. This switch causes phase disturbances that do not disappear quickly enough. In the worst case, the loop can't keep up.
도 2는 본 발명의 무선 송신기단(1)의 구조상 전체상(overall picture)을 도시한다. 원칙적으로, 송신기단(1)은, 이 도면에서 PHC로 도시된 위상 변조 제어 루프(5), PAC로 도시되고, 신호 처리 및 출력 전력의 제어를 위한 증폭기 제어 장치(8), 전력 증폭기(2) 및 전력 검출기(13)로 분할된다. 송신기단(1)은, 입력 단자(3,6,9,10)를 통해, 무선 송신기의 다른 부분(도시되지 않음)에 접속된다. 또한, 송신기단(1)은, 전력 증폭기 및 송신기단에 공통인 출력 단자(4)를 통해, 안테나(50)에 접속된다.2 shows an overall picture of the structure of the radio transmitter stage 1 of the present invention. In principle, the transmitter stage 1 is shown in this figure with a phase modulation control loop 5, shown as a PHC, an amplifier control device 8, a power amplifier 2, for signal processing and control of output power. ) And the power detector 13. The transmitter stage 1 is connected to other parts (not shown) of the radio transmitter via the input terminals 3, 6, 9 and 10. In addition, the transmitter stage 1 is connected to the antenna 50 via an output terminal 4 common to the power amplifier and the transmitter stage.
전압원(베터리 등)과 같은 (도면에 도시되지 않은) 전원 장치로부터, 전류(ISUP)는 공급 전류 입력 단자를 통해 전력 증폭기(2)에 공급된다. 전력 증폭기의 역할은, 입력 단자(I1)에서 착신하는 변조된 신호(Upm)를, 전력 증폭기의 입력 단자(SI1)의 증폭기 제어 신호(Ictrl)에 의해 결정되는 전력으로 증폭시키는 것이다. 위상 변조 제어 루프(PHC)(5)는, 위상 동기 및 주파수 변환을 위한 변환 장치로서 기능하고, 전력 증폭기(2)로의 접속을 통해 출력 단자(7)의 신호(Upm)를 송출한다. 위상 변조된 정보 및 정확한 채널 주파수를 유지하고, 일정한 진폭을 갖는 신호(Upm)는, 파형정형(shape)되어(어떤 용도에서는, 이것이 필요한 경우에 진폭 변조됨), 증폭기(2)에 의해 안테나 신호(Ypm)로 증폭된다. 신호(Ypm)는, 입력 단자(I1)의 위상 변조된 신호(Upm)에 의해 일부가 결정되고, 증폭기의 입력 단자(SI1)의 증폭기 제어신호(Ictrl)에 의해 일부가 결정된다. 전력 증폭기의 출력 단자(4)는 직접 또는 (필터, 적응 회로 등과 같은) 적절한 회로를 통해 안테나(50)에 접속된다.From a power supply (not shown in the figure), such as a voltage source (such as a battery), current I SUP is supplied to the power amplifier 2 via a supply current input terminal. The role of the power amplifier, is to power amplification, which is determined by the input terminal (I 1) modulated signal (U pm) to an amplifier control signal (I ctrl) from the input terminal (SI 1) of the power amplifier to the destination in the . The phase modulation control loop (PHC) 5 functions as a converter for phase synchronization and frequency conversion, and transmits a signal U pm of the output terminal 7 through a connection to the power amplifier 2. The signal U pm , which maintains the phase modulated information and the correct channel frequency, and has a constant amplitude, is shaped (in some applications, amplitude modulated when necessary), by means of an amplifier 2 Amplified by the signal Y pm . The signal Y pm is determined in part by the phase modulated signal U pm of the input terminal I 1 , and partly determined by the amplifier control signal I ctrl of the input terminal SI 1 of the amplifier. do. The output terminal 4 of the power amplifier is connected to the antenna 50 directly or via a suitable circuit (such as a filter, an adaptive circuit, etc.).
본 발명에 따르면, 소비 전류(ISUP)는 전력 검출기(13)에 의해 검출되고, 전력 검출기(13)는 전류(ISUP)에 비례하는 전기의 값(Itrue)을 출력한다. 전력 검출기는, 증폭기 제어 장치(8)의 입력 단자 중 하나인 입력 단자(11)에 접속되는 출력 단자를 갖는다. 증폭기 제어 장치(8)는, 진폭 성분 신호(Aamp) 및, 출력 전력의 제어값을 나타내는 신호인 제어값(Icvs)과 신호(Itrue)를 비교한다. 신호(Icvs)는 증폭기 제어 장치 입력(10)에 접속된다. 진폭 성분 신호(Aamp)는 입력 단자(9)에서 제어 장치(8)에 접속된다.According to the invention, the consumption current I SUP is detected by the power detector 13, and the power detector 13 outputs a value I true of electricity proportional to the current I SUP . The power detector has an output terminal connected to the input terminal 11 which is one of the input terminals of the amplifier control apparatus 8. The amplifier control device 8 compares the amplitude component signal A amp and the control value I cvs , which is a signal representing the control value of the output power, with the signal I true . The signal I cvs is connected to the amplifier control device input 10. The amplitude component signal A amp is connected to the control device 8 at the input terminal 9.
제어 장치(8)는, 상이한 입력 신호의 기여(contributions)를 서로 결합하여, 증폭기 제어 신호(Ictrl)를 출력 단자(12)로부터 전력 증폭기의 제어 입력 단자(SI1)로 송출한다. 본 발명의 무선 송신기에서, 변조된 RF 신호(Upm)는, 위상 변조 제어 루프(5) 내에서 위상 기준 성분 신호(Ephr)로부터 발생되며, 위상 변조 제어 루프는, 변환 장치로서, 착신 신호(Ephr)를 주파수 변환하여 위상 동기시킨다.The control device 8 combines the contributions of the different input signals to each other and sends the amplifier control signal I ctrl from the output terminal 12 to the control input terminal SI 1 of the power amplifier. In the radio transmitter of the present invention, the modulated RF signal U pm is generated from the phase reference component signal E phr in the phase modulation control loop 5, and the phase modulation control loop, as a conversion device, is an incoming signal. Frequency-convert (E phr ) to phase synchronize.
신호 처리 및 출력 전력의 제어를 위한 증폭기 제어 장치(PAC)(8) 및 위상 변조 제어 루프(PHC)(5)는 수개의 방법으로 구현될 수 있다. 아래에 설명되는 송신 기단(1)의 바람직한 실시예가 도 3에 도시된다.The amplifier control device (PAC) 8 and phase modulation control loop (PHC) 5 for signal processing and control of output power can be implemented in several ways. A preferred embodiment of the transmitting base 1 described below is shown in FIG. 3.
이 실시예에서는, 증폭기 제어 장치(8)는, 디지털-아날로그 변환기(DAC)(20), 보상 회로(CMP)(21), 진폭 제어기(REG)(22) 및 제어 필터(F)(23)를 포함한다. 이들이 구조적으로 함께 협력하여, 증폭기로부터의 출력 전력 및 진폭을 제어 하는 방법은 아래에 설명될 것이다.In this embodiment, the amplifier control device 8 comprises a digital-to-analog converter (DAC) 20, a compensation circuit (CMP) 21, an amplitude controller (REG) 22 and a control filter (F) 23. It includes. The ways in which they structurally cooperate together to control the output power and amplitude from the amplifier will be described below.
제각기 입력 단자(9 및 10)의 진폭 성분 신호(Aamp) 및 제어값(Icvs)은, 전력 증폭기(2)로부터의 출력 신호의 진폭 및 출력 전력을 결정하는 2진화 신호이다. 진폭 성분 신호(Aamp) 및 제어값 신호(Icvs)는 가산 장치(24)에서 가산되어, 새로운 2진화 신호(adac)를 형성한다.The amplitude component signals A amp and control values I cvs of the input terminals 9 and 10, respectively, are binarization signals that determine the amplitude and output power of the output signal from the power amplifier 2. The amplitude component signal A amp and the control value signal I cvs are added in the adder 24 to form a new binarization signal a dac .
전력 증폭기(2)가 아날로그 기술을 이용하여 제작되기 때문에, 디지털 신호는 아날로그 신호로 변환되어야 한다. 이런 변환은, 신호(adac)를 전압 신호(acmp)로 변환하는 D/A 변환기(DAC)(20)에 의해 행해진다. 이 전압은 후속 진폭 제어기(22)에 대한 기준 전압으로 된다. 변환기(20)로부터의 출력 신호(acmp)는 ㏈로 표시되는 진폭에 비례한다.Since the power amplifier 2 is manufactured using analog technology, the digital signal must be converted into an analog signal. This conversion is performed by a D / A converter (DAC) 20 which converts the signal a dac into a voltage signal a cmp . This voltage becomes the reference voltage for the subsequent amplitude controller 22. The output signal a cmp from the transducer 20 is proportional to the amplitude denoted by ㏈.
고 효율 전력 증폭기의 소비 전류와 출력 전압(㏈) 간의 비선형 관계를 보상하기 위해, 신호(acmp)는, D/A변환기(DAC)(20)와 진폭 제어기(REG)(22) 간의 보상 회로(CMP)(21)에 접속된다. 이 회로의 전달 함수는, 상기 관계가 선형이 되도록 전력 증폭기에 적응된다.In order to compensate for the nonlinear relationship between the current consumption and the output voltage of the high efficiency power amplifier, the signal a cmp is a compensation circuit between the D / A converter (DAC) 20 and the amplitude controller (REG) 22. (CMP) 21 is connected. The transfer function of this circuit is adapted to the power amplifier such that the relationship is linear.
이 경우에, 지수 함수가 적절하게 적응될 수 있다.In this case, the exponential function can be suitably adapted.
따라서, 진폭 제어기(22)에 대한 보상 회로(21)의 출력 신호(acvs)는 적응된 기준 전압이고, 이하, 진폭 제어값 신호로 지칭된다. 또한, 제어기(22)에는 다른 신호가 접속되며, 이 접속에서는 참값(treu value)(Itrue)으로 지칭된다. 이 신호는, 전력 증폭기(2)의 소비 전력을 감지하거나 측정하는 전력 검출기(13)로부터의 출력신호이다. 전력 검출기(13)는 전력 증폭기의 전력 입력 단자(3)에 접속되고, 검출기(13)는 참값(Itrue), 즉, 증폭기(2)로의 전류 입력의 전류에 비례하는 전압 신호를 송출한다. 진폭 제어값 신호(acvs) 및 참값(Itrue)은 진폭 제어기(13)의 입력 단자에 접속된다. 진폭 제어기(22)는 차동 증폭기일 수 있으며, 이는, 2개의 입력 신호의 차가 에러 신호(aerr)임을 의미한다. 이 에러 신호는, 제어 필터(23)에서 잡음이 필터링되어, 증폭기의 제어 입력(SI1)에 접속되는 증폭기 제어 신호(Ictrl)로 된다.Thus, the output signal a cvs of the compensation circuit 21 to the amplitude controller 22 is an adapted reference voltage, hereinafter referred to as an amplitude control value signal. In addition, another signal is connected to the controller 22, which is referred to as a treu value I true . This signal is an output signal from the power detector 13 which senses or measures the power consumption of the power amplifier 2. The power detector 13 is connected to the power input terminal 3 of the power amplifier, and the detector 13 transmits a true value I true , that is, a voltage signal proportional to the current of the current input to the amplifier 2. The amplitude control value signal a cvs and the true value I true are connected to the input terminal of the amplitude controller 13. The amplitude controller 22 may be a differential amplifier, which means that the difference between the two input signals is an error signal a err . The error signal is filtered by the control filter 23 to become an amplifier control signal I ctrl connected to the control input SI 1 of the amplifier.
이하, 위상 기준 성분 신호(Ephr)를 정확한 채널 주파수로 주파수 변환하는 것에 대해 설명될 것이다.Hereinafter, the frequency conversion of the phase reference component signal E phr to the correct channel frequency will be described.
또한, 위상 변조 제어 루프(5)의 바람직한 실시예가 도 3에 도시되며, 위상 변조 제어 루프(5)는, 그의 기능 때문에, 위상 동기 및 주파수 변환을 위한 변환 장치로서 이해될 수 있다. 또한, 이 실시예는 위상 왜곡을 매우 효율적으로 보상한다.Furthermore, a preferred embodiment of the phase modulation control loop 5 is shown in FIG. 3, which, due to its function, can be understood as a conversion device for phase synchronization and frequency conversion. In addition, this embodiment compensates the phase distortion very efficiently.
이 장치에 대한 입력 신호로서, 위상 기준 성분 신호(Ephr)가 사용되며, 이 위상 기준 성분 신호(Ephr)는, 정보가 위상으로 유지되는 신호이다. 위상 기준 성분신호는 적절한 반송 주파수로 변조되어 송신되는 위상 정보를 포함한다.As an input signal to this apparatus, a phase reference component signal E phr is used, and this phase reference component signal E phr is a signal whose information is held in phase. The phase reference component signal includes phase information that is modulated and transmitted at an appropriate carrier frequency.
위상 기준 성분 신호(Ephr)를 정확한 채널 주파수로 주파수 변환하는 것은 위상 동기 및 주파수 변환을 위한 위상 변조 제어 루프에서 실행된다. 이 루프는, 혼합기(30), 위상 검파기(31), 전압 제어 발진기(VCO)(32), 적분(integrating) 필터회로(34), 결합 회로(35) 및, 제 1 분기 장치(37)를 통해 발진기(32)의 출력 단자로부터 결합 회로(35)의 제 1 입력 단자로의 피드백 접속(33)을 포함한다. 발진기(32)는, 전력 증폭기(2)의 입력 단자(I1)에 접속되며, 전력 증폭기(2)의 출력 단자(4)는 안테나(50)에 접속된다. 또한, 위상 변조 제어 루프(5)는, 제 2 분기 장치(38)를 통해 전력 증폭기(2)의 출력 단자(4)로부터 결합 회로(35)의 제 2 입력 단자로의 제 2 피드백 접속(36)을 갖는다.Frequency conversion of the phase reference component signal E phr to the correct channel frequency is performed in a phase modulation control loop for phase synchronization and frequency conversion. This loop comprises a mixer 30, a phase detector 31, a voltage controlled oscillator (VCO) 32, an integrating filter circuit 34, a coupling circuit 35, and a first branch device 37. A feedback connection 33 from the output terminal of the oscillator 32 to the first input terminal of the coupling circuit 35. The oscillator 32 is connected to the input terminal I 1 of the power amplifier 2, and the output terminal 4 of the power amplifier 2 is connected to the antenna 50. The phase modulation control loop 5 also has a second feedback connection 36 from the output terminal 4 of the power amplifier 2 to the second input terminal of the coupling circuit 35 via the second branch device 38. Has
결합 회로(35)는, 수동 소자만을 갖는 회로나 능동 소자(트랜지스터)를 갖는 회로 중 하나일 수 있다. 저항만이 구성 소자로서 사용되는 분압기는, 수동 소자만을 갖는 회로의 일예이다. 어떤 상황에서는, 능동 소자를 사용하는 것이 더 유리할 수 있다. 결합 회로는 증폭기로서 구현될 수 있다. 결합 회로를 설계하는 방법에는 상술한 해결법과 다른 해결법이 있음을 주목해야 한다.The coupling circuit 35 may be either a circuit having only passive elements or a circuit having active elements (transistors). A voltage divider in which only a resistor is used as a constituent element is an example of a circuit having only passive elements. In some situations, it may be more advantageous to use active elements. The coupling circuit can be implemented as an amplifier. It should be noted that the method of designing the coupling circuit has a solution that is different from the above solution.
혼합기(30)는 중간 주파수 신호(eifs)를 발생시키며, 이 신호의 주파수는, 주파수 합성기(39)로부터의 주파수 기준 신호(efrs)와 결합 회로(35)로부터의 피드백 신호(efdb)의 차와 같다.Mixer 30 generates an intermediate frequency signal e ifs , the frequency of which is the frequency reference signal e frs from frequency synthesizer 39 and the feedback signal e fdb from coupling circuit 35. Is like a car.
위상 검파기(31)는 에러 신호(ephf)를 발생기키며, 이 신호는 중간 주파수 신호(eifs)와 위상 기준 성분 신호(Ephr)의 위상차에 의해 결정된다. 위상 왜곡, 잡음 전송 및, 광대역 잡음의 결과로서의 대역폭 확대의 위험을 줄이기 위해, 위상 검파기(31)와 전압 제어 발진기(32)의 사이에 적분 필터 회로(34)가 접속된다.The phase detector 31 generates an error signal e phf , which is determined by the phase difference between the intermediate frequency signal e ifs and the phase reference component signal E phr . An integrated filter circuit 34 is connected between the phase detector 31 and the voltage controlled oscillator 32 to reduce the risk of phase distortion, noise transmission, and bandwidth expansion as a result of broadband noise.
이 필터 회로는 광대역 잡음을 효율적으로 제거한다. 잡음은, 위상 검출기의 앞에 있는 다수의 신호원으로부터 발생한다. 이와 같은 신호원은, 어떤 형식의 무선 송신기에 사용되는 IQ 변조기일 수 있다.This filter circuit effectively removes broadband noise. Noise comes from a number of signal sources in front of the phase detector. Such a signal source may be an IQ modulator used in some form of wireless transmitter.
에러 신호(ephf)는, 필터 회로(34)의 입력에 접속되고, 이 회로로부터의 신호(evco)는 발진기(32)의 주파수 제어 입력에 접속된다. 이런 방법으로, 발진기(32)로부터의 출력 신호(Upm)는, 위상 기준 성분 신호(Ephr)의 위상과 거의 같은 위상을 획득하며, 이는, 출력 신호(Upm)가 위상 기준 성분 신호(Ephr)에 의해 위상 변조됨을 의미한다. 출력 신호(Upm)의 주파수는, 주파수 기준 신호(efrs)의 주파수와 위상 기준 성분 신호(Ephr)의 주파수의 합 또는 차와 같다.The error signal e phf is connected to the input of the filter circuit 34, and the signal e vco from this circuit is connected to the frequency control input of the oscillator 32. In this way, the output signal U pm from the oscillator 32 obtains a phase approximately equal to the phase of the phase reference component signal E phr , which means that the output signal U pm is a phase reference component signal ( E phr ) means that the phase is modulated by. The frequency of the output signal U pm is equal to the sum or difference of the frequency of the frequency reference signal e frs and the frequency of the phase reference component signal E phr .
신호(Upm)는 전력 증폭기(2)에 접속되며, 전력 증폭기(2)는 증폭기 제어 신호(Ictrl)에 의존하여 신호(Upm)를 증폭한다. 안테나(50)로의 증폭기(2)의 출력(4)의 안테나 신호(Ypm)는 증폭기 제어 신호(Ictrl)에 의해 결정된 파형으로 된다.The signal U pm is connected to the power amplifier 2, which amplifies the signal U pm depending on the amplifier control signal I ctrl . The antenna signal Y pm of the output 4 of the amplifier 2 to the antenna 50 becomes a waveform determined by the amplifier control signal I ctrl .
결합 장치, 즉, 결합 회로(35)는, 제각기 신호를 분기하는 장치(37 및 38)중의 하나를 통해, 도면에서 epm1로서 표시된 신호(Upm)의 일부 및, 도면에서 epm2로 표시된 신호(Ypm)의 일부의 양방을 획득한다. 이들 장치는, 방향성 결합기 또는 분압기의 어떤 형식(용량성 핀 또는 저항성 핀)으로서 설계될 수 있다. 2개의 루프(33 및 36)는, 제각기 장치(37 및 38)를 결합 회로(35)의 입력 단자 중 하나에 접속한다. 이 회로는, 적절한 루프로부터의 2개의 신호(epm1 및 epm2)를 이 루프의 상술한 피드백 신호(efdb)에 결합한다. 장치(37 및 38)는 제각기 신호(Upm 및 Ypm)의 어떤 부분을 분기시킨다. 또한, 이들 장치는 제어 가능할 수 있다. 따라서, 분기되는 각 신호의 일부를 개별적으로 제어할 수 있는 것이 이점일 수 있다. 상술한 장치의 일예는 제어 가능한 방향성 결합기이다.The coupling device, i.e., the coupling circuit 35, via one of the devices 37 and 38 for branching the signal, respectively, is part of the signal U pm indicated as e pm1 in the figure and the signal indicated as e pm2 in the figure. Get both parts of (Y pm ). These devices can be designed as any type of capacitive coupler or voltage divider (capacitive pin or resistive pin). The two loops 33 and 36 connect the devices 37 and 38 respectively to one of the input terminals of the coupling circuit 35. This circuit couples two signals e pm1 and e pm2 from the appropriate loop to the feedback signal e fdb described above in this loop. Devices 37 and 38 branch off certain portions of signals U pm and Y pm , respectively. In addition, these devices may be controllable. Therefore, it may be advantageous to be able to control a part of each signal to be branched separately. One example of the device described above is a controllable directional coupler.
전력 증폭기(PA)(2)의 상승이 개시되기 전에, 이 루프는, 제 1 피드백 루프(33)에 의해 전압 제어 발진기(32)의 출력 신호로 동기된다. 출력 전력이 제어 신호(Ictrl)에 의존하여 증가함에 따라, 제 2 피드백 루프(36)를 통한 전력 증폭기의 출력으로부터의 피드백 신호(epm2)는, 제 1 피드백 루프(33)를 통한 발진기의 피드백 신호(epm2)보다도, 피드백 신호(efdb)에서 점진적으로 우세할 것이다.Before the rise of the power amplifier (PA) 2 is started, this loop is synchronized with the output signal of the voltage controlled oscillator 32 by the first feedback loop 33. As the output power increases in dependence of the control signal I ctrl , the feedback signal e pm2 from the output of the power amplifier through the second feedback loop 36 is generated by the oscillator through the first feedback loop 33. The feedback signal e pm2 will be progressively superior to the feedback signal e fdb .
루프(33)가 없으면, 전력 증폭기가 활성화되기 전에 적절한 시간에 송신기를 시동할 시에, 위상 동기는 획득되지 않는다. 루프의 대역폭이 충분히 크면, 이 루프는, 출력 전력의 상승 중에 전력 증폭기(2)에서 위상 전이(shift)를 보상할 시간을 갖는다. 루프(36)를 통한 피드백 접속은 확립되어야 하고, 전체 출력 전력에서 약 10㏈의 원하는 위상 왜곡 보상을 달성하기 위해, 상술한 동기가 획득된다.Without loop 33, upon starting the transmitter at an appropriate time before the power amplifier is activated, phase synchronization is not obtained. If the bandwidth of the loop is large enough, the loop has time to compensate for the phase shift in the power amplifier 2 during the rise of the output power. The feedback connection through loop 36 must be established and the above-described synchronization is obtained to achieve the desired phase distortion compensation of about 10 Hz at full output power.
이 실시예에 따른 위상 왜곡을 보상하는 방법은, 각 루프(33 및 36)로부터의 각각의 신호(epm1 및 epm2)가 결합되어, 이 루프에 새로운 피드백 신호(efdb)를 형성하는 것을 의미한다. 증폭기(2)의 증폭이 변화되면, 위상 동기 및 상향 변환 루프로의 피드백 신호에서, 분기되어 피드백되는 신호의 분담 및 우세도(share and dominance)가 또한 변한다. 이 방법은, 전체 피드백 신호에서 각 피드백 신호의 분담 및 우세도 간에 평활하고(smooth) 연속적인 전이를 제공함으로써, 위상 변조 제어 루프는, 전력 증폭기의 출력 전력이 급속히 변화되기 전에 위상 동기될 수 있다. 또한, 이 방법은, 전력 증폭기(2)의 출력 전력이 증가함에 따라, 전력 증폭기(2)의 출력 단자로부터 분기되어 피드백되는 신호의 우세도가 새로운 피드백 신호에서 증가함을 의미한다. 전력 증폭기가 전체 출력 전력에서 증폭할 시에, 전력 증폭기의 출력 단자로부터의 피드백 신호가 새로운 피드백 신호에서 우세하지만, 전력 증폭기의 출력 전력이 낮을 시에는, 전력 증폭기의 입력 단자로부터의 피드백 신호가 새로운 피드백 신호에서 우세하다.The method for compensating for phase distortion according to this embodiment is such that each signal e pm1 and e pm2 from each loop 33 and 36 is combined to form a new feedback signal e fdb in this loop. it means. As the amplification of the amplifier 2 changes, in the feedback signal to the phase locked and upconversion loop, the share and dominance of the branched and fed back signal also changes. This method provides a smooth and continuous transition between the sharing and dominance of each feedback signal in the overall feedback signal, so that the phase modulation control loop can be phase locked before the output power of the power amplifier changes rapidly. . This method also means that as the output power of the power amplifier 2 increases, the dominance of the signal fed back from the output terminal of the power amplifier 2 increases in the new feedback signal. When the power amplifier amplifies at full output power, the feedback signal from the output terminal of the power amplifier prevails at the new feedback signal, but when the power amplifier output power is low, the feedback signal from the input terminal of the power amplifier is new. Prevail in the feedback signal.
이런 설명된 방법에 의해, 전력 증폭기의 출력 전력이 증가되기 전에, 위상 변조 제어 루프(5)는 전력 증폭기의 입력 단자의 변조 신호(Upm)로 동기된다. 증폭기의 상승이 개시되면, 위상 동기 및 상향 변환 루프는, 전력 증폭기의 출력 전력이 전체 출력 전력에 도달되기 전에, 전력 증폭기의 입력 단자의 증폭되어 변조된 신호로 동기된다.By this described method, before the output power of the power amplifier is increased, the phase modulation control loop 5 is synchronized with the modulation signal U pm of the input terminal of the power amplifier. When the rise of the amplifier is initiated, the phase locked and upconverted loop is synchronized with the amplified and modulated signal at the input terminal of the power amplifier before the output power of the power amplifier reaches full output power.
송신기단(1)의 다른 실시예는 도 4에 도시된다. 수정된 증폭기 제어 장치(8)만이 도시된다. 다른 모든 양태에서, 송신기단은 도 3에 도시된 송신기단과 유사하다.Another embodiment of the transmitter stage 1 is shown in FIG. 4. Only a modified amplifier control device 8 is shown. In all other aspects, the transmitter stage is similar to the transmitter stage shown in FIG.
비교하면, 상술한 바와 같이, 종래 기술과 본 발명 사이에는 명백한 차이점이 있다. 종래 기술의 장치에서는, 출력 신호의 진폭이 등록되고, 이 출력 신호의 피드백에 관련하여 증폭이 제어된다. 이와 같은 방법 및 설계에 관한 결점은 상술되었다. 본 발명에서는, 전력 증폭기에 대한 공급 전류가 등록되어 제어된다. 본 발명은, 출력 전력과 공급 전류 간의 관계를 이용하여 진폭 및 출력 전력을 제어할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법 및 설계의 이점은 이전에 설명되었다. 또한, 비교하면, 증폭기 제어 장치(8)의 설계와 기능의 상이점이 나타난다. 또한, 종래 기술의 장치는, 2개의 피드백 신호를 하나의 새로운 피드백 신호(efdb)와 결합할 수 있는 결합 회로(35)를 갖지 않는다. 이 결합 회로는, 2개의 피드백 신호의 상호 우세도의 평활한 변경을 가능하게 한다.In comparison, as described above, there is an obvious difference between the prior art and the present invention. In the prior art device, the amplitude of the output signal is registered and the amplification is controlled in relation to the feedback of this output signal. Drawbacks to such methods and designs have been described above. In the present invention, the supply current for the power amplifier is registered and controlled. The present invention can control the amplitude and output power using the relationship between the output power and the supply current. In addition, the advantages of the method and the design according to the invention have been described previously. In addition, differences in the design and function of the amplifier control device 8 appear. The prior art device also does not have a coupling circuit 35 that can combine two feedback signals with one new feedback signal e fdb . This coupling circuit enables a smooth change in the mutual dominance of the two feedback signals.
증폭기 제어 장치(8)에 관한 이 실시예에서는, 가산 장치(24), D/A 변환기(DAC)(20), 보상 회로(CMP)(21), 진폭 제어기(REG)(22) 및 제어 필터(F)(23)가 포함된다. 또한, 증폭기 제어 장치(8)는, 진폭 성분 신호(Aamp)를 위한 입력 단자(9), 제어값(Icvs)을 위한 입력 단자(10) 및 참값 신호(Itrue)를 위한 입력 단자(11) 및, 증폭기 제어 신호(Ictrl)를 위한 출력 단자(12)를 포함한다. 이 출력 단자는 증폭기(SI1)의 제어 입력 단자에 접속된다. 이 실시예와 도 3에 따른 이전의 실시예를 구별하는 것은, 테이블 유닛(LUT)(25)이 회로 해결법에 포함된다는 것이다. 테이블 유닛(25)은 가산 장치(24)와 D/A 변환기(20)의 사이에 접속된다. 이하, 이 실시예에서 테이블 유닛(25)의 기능이 설명될 것이다.In this embodiment of the amplifier control device 8, an adder 24, a D / A converter (DAC) 20, a compensation circuit (CMP) 21, an amplitude controller (REG) 22 and a control filter (F) 23 is included. The amplifier control device 8 also has an input terminal 9 for the amplitude component signal A amp , an input terminal 10 for the control value I cvs and an input terminal for the true value signal I true ( 11) and an output terminal 12 for the amplifier control signal I ctrl . This output terminal is connected to the control input terminal of the amplifier SI 1 . What distinguishes this embodiment from the previous embodiment according to FIG. 3 is that a table unit (LUT) 25 is included in the circuit solution. The table unit 25 is connected between the adder 24 and the D / A converter 20. Hereinafter, the function of the table unit 25 in this embodiment will be described.
2개의 2진화 신호, 즉, 입력(9)의 진폭 성분 신호(Aamp) 및 입력(10)의 제어값(ICVS)은 가산 장치(24)에서 서로 가산되어, 새로운 2진화 신호(adac)가 된다. 이 새로운 신호는, 진폭 성분 신호(Aamp)로부터의 진폭 정보 및, 전력 증폭기의 출력 전력 및 동작점에 관한 정보를 포함한다. 고 효율의 전력 증폭기의 소비 전류와 출력 전압(㏈로) 사이에는 비선형 관계가 존재한다. 이 관계는 공지되어 있지만, 전력 증폭기의 동작점의 변동에 의해 변화한다. 동작점에 대한 곡선으로서, 소비 전류와 출력 전압(㏈) 간의 관계가 그래프로 도시되는 경우, 이 변동을 도시할 수 있다. 그러나, 이 관계의 변동은 테이블 유닛(25)에 의해 보상될 수 있으며, 테이블 유닛(25)의 메모리는 상이한 동작점에 기억된 보상값을 유지한다. 따라서, 테이블 유닛(25)에 의해, 일정 관계가 증폭기(2)의 관련 동작 영역에 걸쳐 유지될 수 있다. 테이블 유닛(25)은 소위 조사표(lookup table)(LUT)일 수 있다. 이들 장치는 동작이 빠르기 때문에 특히 유용하다. 테이블 유닛으로부터의 출력 신호는 D/A 변환기(20)에 접속된다. 이를 제외하면, 증폭기 제어 장치(8)의 실시예는 이전에 도 3에 도시된 바와 같은 방식으로 기능한다.The two binarization signals, i.e., the amplitude component signal A amp of the input 9 and the control value I CVS of the input 10, are added together in the adder 24, so that the new binarization signal a dac ) This new signal contains amplitude information from the amplitude component signal A amp and information about the output power and operating point of the power amplifier. There is a nonlinear relationship between the current consumption and the output voltage of the high efficiency power amplifier. This relationship is known, but changes due to variations in the operating point of the power amplifier. As a curve for the operating point, this variation can be shown when the relationship between the current consumption and the output voltage is shown graphically. However, the change in this relationship can be compensated by the table unit 25, and the memory of the table unit 25 maintains the compensation value stored at different operating points. Thus, by the table unit 25, a constant relationship can be maintained over the relevant operating area of the amplifier 2. The table unit 25 may be a so-called lookup table (LUT). These devices are particularly useful because they are fast to operate. The output signal from the table unit is connected to the D / A converter 20. Except for this, the embodiment of the amplifier control device 8 functions in the manner previously shown in FIG. 3.
도 5는 본 발명의 방법을 나타내는 흐름도를 한 단계씩 도시한 것이다.5 shows a flowchart step by step illustrating the method of the present invention.
이 방법은 정보 신호에 의해 개시하며, 이 정보 신호는, 무선 송신기의 송신기단(1)에 착신하는 위상 기준 성분 신호(Ephr)와 진폭 성분 신호(Aamp)로 분리되어 있다. 제 1 단계(202)에서, 위상 기준 성분 신호(Ephr)는 변환 장치(5)에서 위상 변조된 RF 신호(Upm)로 상향 변환된다. 그 다음, 단계(204)에서, 변환 장치(5)에 포함된 전압 제어 발진기(32)에 의해 위상 동기가 실행되어, 위상 변조된 RF 신호(Upm)를 발생시킨다.This method starts with an information signal, which is divided into a phase reference component signal E phr and an amplitude component signal A amp which reach the transmitter end 1 of the radio transmitter. In a first step 202, the phase reference component signal E phr is upconverted to a phase modulated RF signal U pm at the conversion device 5. Then, in step 204, phase synchronization is performed by the voltage controlled oscillator 32 included in the converter 5 to generate a phase modulated RF signal U pm .
단계(206)에 기술된 바와 같이, 2진화된 진폭 성분 신호(Aamp) 및 2진화된 제어값 신호(Icvs)가 가산되어, 새로운 2진화 신호(adac)를 형성한다. 그 다음, 단계(208)에서, 2진화 신호(adac)의 변환은 디지털 대 아날로그 변환기(20)에서 아날로그 신호(acmp)로 실행한다. 그 다음, 단계(210)에서, 공급 전류(Isup)와, [㏈m] 단위로 측정된 안테나 신호(Ypm)의 출력 전력(Pout) 간의 비선형 관계에 대한 보상이 실행되며, 상기 보상은 보상 회로(21)에서 구현되는 적절한 보상 기능에 의해 실행된다. 보상 회로(21)는, 아날로그 신호(adac)를 정정하여, 전력 증폭기로부터의 출력 전력 (㏈m)에 비례하는 진폭 제어값 신호(acvs)를 발생시킨다.As described in step 206, the binarized amplitude component signal A amp and the binarized control value signal I cvs are added to form a new binarization signal a dac . Then, in step 208, the conversion of the binarization signal a dac is performed as an analog signal a cmp in the digital to analog converter 20. Next, in step 210, compensation is performed for a nonlinear relationship between the supply current I sup and the output power P out of the antenna signal Y pm measured in [m]. Is performed by an appropriate compensation function implemented in the compensation circuit 21. The compensating circuit 21 corrects the analog signal a dac to generate an amplitude control value signal a cvs which is proportional to the output power ㏈m from the power amplifier.
단계(212)에서 기술된 바와 같이, 전력 검출기(13)는 전력 증폭기(2)에 대한 공급 전류(Isup)를 검출한다. 그 다음, 단계(214)에서, 전력 검출기(13)는 참값 신호(Itrue)를 발생시킨다. 진폭 제어값 신호(acvs) 및 참값 신호(Itrue)는, 다음 단계(216)에서 진폭 제어기(22)에 의해 비교되며, 진폭 제어기(22)에서, 이 비교의 결과로서 에러 신호(aerr)가 발생된다. 단계(218)에서, 제어 필터(23)는 에러 신호(aerr)를 필터링하여, 증폭기 제어 신호(Ictrl)를 발생시킨다. 단계(220)에서, 증폭기 제어 신호(Ictrl)는, 전력 증폭기가 안테나 신호(Ypm)를 발생시키도록, 전력 증폭기(2) 및 위상 변조된 RF 신호(Upm)의 전력 증폭을 제어한다. 최종적으로, 단계(222)에서, 무선 채널을 통해 멀리 송신하기 위해, 안테나 신호(Ypm)가 안테나(50)에 접속된다. 이 방법은 단계(224)에서 종료하며, 이때 송신이 종료된다. 이동 전화에 응용하는 경우, 이것은 타임 슬롯의 종료에 대응할 수 있다.As described in step 212, the power detector 13 detects a supply current I sup for the power amplifier 2. Then, in step 214, the power detector 13 generates a true value signal I true . The amplitude control value signal a cvs and the true value signal I true are compared by the amplitude controller 22 in the next step 216, and in the amplitude controller 22, the error signal a err as a result of this comparison. ) Is generated. In step 218, the control filter 23 filters the error signal a err to generate an amplifier control signal I ctrl . In step 220, the amplifier control signal I ctrl controls power amplification of the power amplifier 2 and the phase modulated RF signal U pm so that the power amplifier generates an antenna signal Y pm . . Finally, in step 222, an antenna signal Y pm is connected to the antenna 50 to transmit farther over the wireless channel. The method ends at step 224 where the transmission ends. When applied to a mobile phone, this may correspond to the end of a time slot.
최종적으로, 상술한 실시예 및 방법에 따른 위상 변조 제어 루프(5) 및 증폭기 제어 장치(8)의 양방은 무선 송신기에서 상술한 문제를 해결하는데 필요함을 주목해야한다. 또한, 제안된 해결법은, 각종 이점을 제공하며, 전술되고 현재의 기술 수준의 관점에서 가능했던 것을 부가하여 원했던 목적을 달성한다.Finally, it should be noted that both the phase modulation control loop 5 and the amplifier control device 8 according to the above-described embodiments and methods are necessary to solve the above-mentioned problems in the radio transmitter. The proposed solution also provides various advantages and achieves the desired purpose by adding what has been possible above and in view of the present technical level.
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