KR100624813B1

KR100624813B1 - 이동통신 단말기의 전력증폭장치

Info

Publication number: KR100624813B1
Application number: KR1020040060941A
Authority: KR
Inventors: 최웅길
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-08-02
Filing date: 2004-08-02
Publication date: 2006-09-20
Also published as: KR20060012189A

Abstract

본 발명은 전력증폭기의 출력전력을 검출하고 그에 따라 상기 전력증폭기로 인가되는 공급전원의 크기를 조정하여 상기 전력증폭기의 증폭효율을 증가시키도록 하는 이동통신 단말기의 전력증폭장치에 관한 것으로서, 아날로그 신호를 기저대역 신호로 변환하는 기저대역 처리부와, 입력신호를 일정한 이득으로 증폭시키는 전력증폭기와, 상기 전력증폭기로부터 출력되는 증폭신호의 출력레벨을 검출하여 상기 전력증폭기로 인가되는 공급전원의 크기를 조절하는 출력전력 제어부를 포함하여 구성되어, 상기 전력증폭기의 공급전원 및/또는 이득을 조정함으로써 그 효율을 극대화 할 수 있어 불필요하게 소모되는 전력을 감소시킬 수 있으며 그에 따라 안정적인 증폭동작이 수행될 수 있어 제품의 신뢰성 및 내구성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

커플러, 차동증폭기, 자동이득제어, 전력증폭기, 이동통신 단말기

Description

이동통신 단말기의 전력증폭장치{Power Amplifier for Mobile Communication Terminal}

도 1 은 종래 기술에 따른 이동통신 단말기 송신단의 구성을 도시한 블록도,

도 2 는 종래 기술의 또다른 실시예에 따른 이동통신 단말기의 송신단의 구성을 도시한 도,

도 3 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이동통신 단말기 송신단의 구성을 도시한 도,

도 4 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이동통신 단말기 송신단의 구성을 도시한 도,

도 5 는 본 발명의 송신단의 차동전력 조절부의 구성을 도시한 회로도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10, 10a: 기저대역 처리부 20: 상향컨버터

30: 전력증폭기 30a: 선형전력증폭기

50, 50a: 출력전력 제어부 52, 52a: 차동전력 제어부

본 발명은 이동통신 단말기의 전력증폭장치에 관한 것으로써, 특히 전력증폭기의 출력전력을 검출하고 그에 따라 상기 전력증폭기로 인가되는 공급전원의 크기를 조정하여 상기 전력증폭기의 증폭효율을 증가시키도록 하는 이동통신 단말기의 전력증폭장치에 관한 것이다.

최근, 통신시장의 확대에 따른 단말기 및 통신기기에 대한 수요가 늘어남에 따라 소형 및 경량화되고 소모 전력이 적으면서도 장시간 사용가능한 통신기기에 대한 요구가 증가되고 있으며, 이를 위해 제한된 통신 기기의 크기에서 소모 전력을 줄이고 성능을 향상시키는 기술이 요구되고 있다.

이러한 유/무선 전화기 또는 휴대폰 등의 통신기기에는 그 송신 출력단에 전력을 증폭시키는 전력 증폭장치가 내장되어 있으며, 특히 휴대폰 등의 이동 통신용 단말기에 내장된 전력 증폭장치는 이동통신용 단말기에서 출력되는 고주파 신호를 증폭하여 기지국까지 송출하는 기능을 하는 부품으로 상기 단말기의 통화 시간 및 통화 품질을 좌우하는 핵심부품이다.

특히, OQPSK(Offset Quadrature Phase-Shift Keying)과 같은 변조방식을 사용하는 최근의 CDMA/WCDMA방식의 이동통신 단말기의 경우 ACPR(인접채널 간섭비, Adjacent-channel power ratio)특성을 만족시키기 위해 선형성이 좋아야 하는데, 이러한 단말기의 경우 선형특성은 향상된 반면 소모되는 전력효율은 저하되어 상기 단말기에 장착되는 배터리 소모시간이 단축되므로 상기 전력증폭기에서는 문제점이 나타나게 되었다.

도 1은 종래 기술에 따른 이동통신 단말기 송신단의 구성을 도시한 블록도이다.

종래 기술에 따른 이동통신 단말기의 전력증폭장치는 아날로그 신호를 기저대역 신호로 변환처리하는 기저대역 처리부(1)와, 상기 기저대역 처리부(1)를 통해 변환된 신호를 일정이득에 따라 증폭시키는 전력증폭기(3)와, 상기 전력증폭기(3)로부터 출력된 증폭신호가 공중으로 송출되도록 하는 안테나(N)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 전력증폭장치는 상기 기저대역 처리부로(1)부터 출력된 신호를 주파수 상향 변환하여 상기 전력증폭기(3)로 전달하는 상향컨버터(2, Up-Converter)와, 상기 전력증폭기(3)와 연결되는 DC-DC 컨버터(4)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 기저대역 처리부(1)는 상기 전력증폭기(3)로부터 출력되는 출력전력레벨에 따라 아날로그 또는 PWM/PDM 신호로 구현된 자동이득제어신호(Tx_AGC_ADJ)를 생성하여 상기 상향컨버터(2) 및 DC-DC 컨버터(4)로 인가한다.

상기 상향컨버터(2)로 인가되는 상기 자동이득제어신호(Tx_AGC_ADJ)는 상기 상향컨버터(2) 내부의 VGA(variable gain amp)에 인가되어 상향변환되는 주파수 신호의 증폭이득을 조정하며, 상기 DC-DC 컨버터(4)로 인가된 신호는 그 신호에 따라 상기 전력증폭기(3)의 공급전원을 조절하게 된다.

도 2는 종래 기술의 또다른 실시예에 따른 이동통신 단말기의 송신단의 구성을 도시한 도이다.

여기서, 종래 기술의 또다른 실시예에 따른 이동통신 단말기의 송신단은 전력증폭기(3a)를 제외하고는 그 구성 및 기능이 상기한 실시예와 유사하므로 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.

즉, 종래 기술의 또다른 실시예에 따른 이동통신 단말기의 송신단은 안테나(N)와, 기저대역 처리부(1a)와, 상향컨버터(2a)와, 전력증폭기(3a) 및 DC-DC 컨버터(4a)를 포함하여 구성되며, 이때 상기 전력증폭기(3a)는 상기한 실시예의 전력증폭기(3)와 달리, 선형이득 특성을 갖는 전력증폭기(3a)로 구성되며, 상기 자동이득제어신호(Tx_AGC_ADJ)가 상기 전력증폭기(3a)의 이득제어신호로 인가되어 상기 전력증폭기(3a)의 이득을 조정하게 된다.

그러나, 상기와 같이 구성되는 종래 기술에 따른 전력증폭기는 온도 특성 또는 기타 외부적 요인으로 인하여 그 출력레벨이 변동되었을 경우 이를 적절히 보상하지 못하는 문제점이 있다.

즉, 상기 전력증폭기(3, 3a)의 공급전원 또는 이득을 제어하는 상기 자동이득제어신호는 상기 기저대역 처리부(1, 1a)에 내장된 출력레벨과 그에 따른 자동이득제어신호 데이터에 따라 설정된 값이 출력되는 것이므로 고온 또는 저온에서 상기 각 부품의 특성변화로 인해 상기 전력증폭기(3, 3a)로부터 실제로 출력되는 출력신호가 변동된 경우 이를 보상하여 원하는 출력레벨의 신호가 송출되도록 조절할 수 없게 되는 것이다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전력증폭기의 출력레벨을 검출 및 비교판단하여 상기 전력증폭기로 인가되는 공급전원 및/또는 증폭 이득을 조절함으로써 상기 전력증폭기의 효율을 극대화 할 수 있는 이동통신 단말기의 전력증폭장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 이동통신 단말기의 전력증폭장치는 아날로그 신호를 기저대역 신호로 변환하는 기저대역 처리부와, 상기 기저대역 처리부를 통해 입력된 신호를 일정한 이득으로 증폭시키는 전력증폭기와, 상기 전력증폭기로부터 출력되는 증폭신호의 출력레벨을 검출하여, 상기 출력레벨에 따라 상기 전력증폭기의 이득 및 공급전원의 크기를 조절하는 출력전력 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 이동통신 단말기 송신단의 구성을 도시한 도이다.

본 발명의 제 1실시예에 따른 이동통신 단말기 송신단의 전력증폭장치는 아날로그 신호를 기저대역 신호로 변환하여 송수신되도록 하는 기저대역 처리부(10) 와, 상기 기저대역 처리부(10)로부터 출력된 신호를 중간주파수 신호로 변환하는 상향컨버터(20)와, 상기 상향컨버터(20)의 신호를 특정 대역으로 필터링하는 SAW필터(25)와, 상기 SAW필터(25)로부터 필터링된 신호를 증폭시키는 전력증폭기(30)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 전력증폭장치는 상기 전력증폭기(30)의 공급전원을 조정하는 DC-DC 컨버터(40)와, 상기 전력증폭기(30)로부터 출력된 송신신호가 안테나(N)를 통해 공중으로 송출되는 경우 상기 안테나(N)를 통해 역수신되는 반사파를 방지하기 위한 아이솔레이터(55, isolator)를 포함하여 구성된다.

상기 기저대역 처리부(10)는 변/복조기, 저대역통과 필터, 아날로그/디지털 변환기 등으로 구성되어, 신호의 송신시 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 후 저대역 통과 필터를 통과시켜 저 대역 신호를 필터링하여 변조하게 된다.

상기 상향컨버터(20)는 상기 기저대역 처리부(10)로부터 인가되는 신호를 중간주파수 및 고주파수 신호로 주파수 상향변환을 수행하며, 이때 상기 중간 주파수는 대략 100MHz 내지 400MHZ의 범위를 가지며 상기 고주파수는 셀룰러 핸드폰의 경우에는 800MHZ, PCS의 경우에는 1.8GHz, 3G의 경우에는 2GHz의 범위를 갖게 되는데, 이는 현재 사용되고 있는 주파수 범위로서 이동통신 기술의 발전에 의해 충분히 변경될 수 있는 범위이다.

이때, 상기 상향컨버터(20)는 인가된 신호의 크기를 제어하는 VGA(Variable Gain Amp, 가변이득증폭기)를 포함하여 구성되는데, 상기 VGA는 상기 기저대역 처리부(10)로부터 출력되는 자동이득제어신호(Tx_AGC_ADJ)에 따라 신호와 노이즈의 비를 일정한 수준으로 자동으로 이득을 변화시켜 송수신시 입출력되는 신호의 크기가 약하거나 지나치게 크지 않도록 조정한다.

또한, 상기 SAW필터(25)는 상기 상향컨버터(20)에서 주파수 상향변환된 송신 고주파수 신호를 설정 대역으로 필터링하여 상기 전력증폭기(30)에 전달하게 된다.

특히, 본 발명에 따른 전력증폭장치는 온도 변화 또는 기타 외부요인에 의해 상기 전력증폭기(30)로부터 출력되는 출력전력레벨이 설정값과 상이하게 출력되는 경우, 이를 검출 및 비교판단하여 상기 전력증폭기(30)를 제어하는 출력전력 제어부(50)를 포함하여 구성된다.

상기 출력전력 제어부(50)는 상기 전력증폭기(30)로부터 출력되는 신호의 전력레벨을 검출하는 커플러(51)와, 상기 커플러(51)를 통해 검출된 출력전력레벨(PAM_DET)과 상기 자동이득제어신호(Tx_AGC_ADJ)의 크기를 비교하여, 그 차이에 따라 상기 전력증폭기(30)의 이득 및 공급전원의 크기를 조절하도록 하는 차동전력 조절부(52)를 포함하여 구성된다.

도 4는 본 발명의 전력증폭장치의 차동전력 조절부의 구성을 도시한 회로도이다.

본 발명에 따른 차동전력 조절부(52)는 상기 커플러(51)로부터 출력되는 검출신호(PAM_DET)가 반전단자로 인가되는 제 1증폭기(OP1)와, 상기 제 1증폭기(OP1)의 출력단이 반전단자와 연결되고 상기 자동이득제어신호(Tx_AGC_ADJ)가 비반전단자와 연결되는 제 2증폭기(OP2)를 포함하여 구성된다.

따라서, 상기 출력검출신호(PAM_DET)와 상기 자동이득제어신호(Tx_AGC_ADJ)의 레벨 차에 따라 상기 전력증폭기(30)의 공급전원이 조정되므로, 상기 상향컨버터(20)로부터 출력되는 신호레벨이 낮은 경우에는 상기 전력증폭기(30)로 인가되는 공급전원을 낮추어 상기 전력증폭기(30)의 효율을 증가시키며, 이때 상기 출력전력레벨(PAM_DET)과 상기 자동이득제어신호(Tx_AGC_ADJ)를 비교하여 적응적으로 보상할 수 있도록 구현된다.
이때, 상기한 전력증폭기(30)는 고정전력증폭기인 것으로 한다.

도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 이동통신 단말기 송신단의 구성을 도시한 도이다. 여기서 상기 제 2실시예에 따른 전력증폭장치는 상기 전력증폭기(30)가 선형전력증폭기(30a)인 경우의 실시예로서, 선형이득특성을 갖는 전력증폭기(30a)를 제외하고는 상기 제 1실시예의 구성 및 기능이 유사하므로 그에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

즉, 본 발명의 제 2실시예에 따른 전력증폭장치는 신호를 증폭하는 전력증폭기로서 선형이득 특성을 갖는 선형전력증폭기(30a)를 사용하여, 차동전력 조절부(52a)를 통해 상기 선형전력증폭기(30a)의 공급전원을 조절할 뿐만 아니라, 상기 SAW필터(25)로부터 입력된 신호의 증폭이득 특성을 조절하게 된다.

보다 상세하게 설명하자면, 상기 차동전력 조절부(52a)는 상기 제 1증폭기(OP1)로부터 출력되는 출력신호가 상기 DC-DC 컨버터(40)에 인가되어 상기 선형전력증폭기(30a)로 인가되는 공급전원을 조절하며, 상기 제 2증폭기(OP2)의 출력신호가 상기 선형전력증폭기(30a)의 이득제어신호로 인가되어 실제 출력레벨의 변동에 따른 보상을 좀 더 효율적으로 수행될 수 있도록 한다.

이상과 같이 본 발명에 의한 이동통신 단말기의 전력증폭장치를 예시된 도면 을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 전력증폭기의 출력전력레벨을 검출하여 상기 전력증폭기의 공급전원 및/또는 이득을 조정하여 상기 전력증폭기의 효율을 향상시키는 기술사상은 보호되는 범위 이내에서 당업자에 의해 용이하게 응용될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 이동통신 단말기의 전력증폭장치는 전력증폭기의 실제 출력전력을 검출하여 그 차이만큼 보상하도록 하는 출력전력 제어부를 포함하여 구성되어, 상기 전력증폭기의 공급전원 및/또는 이득을 조정함으로써 그 효율을 극대화 할 수 있어 불필요하게 소모되는 전력을 감소시킬 수 있으며 그에 따라 안정적인 증폭동작이 수행될 수 있어 제품의 신뢰성 및 내구성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

아날로그 신호를 기저대역 신호로 변환하는 기저대역 처리부와;

상기 기저대역 처리부를 통해 입력된 신호를 일정한 이득으로 증폭시키는 전력증폭기와;

상기 전력증폭기로부터 출력되는 증폭신호의 출력레벨을 검출하여, 상기 출력레벨에 따라 상기 전력증폭기의 이득 및 공급전원의 크기를 조절하는 출력전력 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 전력증폭장치.
청구항 1에 있어서,

상기 전력증폭기는 고정전력증폭기 및 선형전력증폭기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 전력증폭장치.
청구항 2에 있어서,

상기 출력전력 제어부는 상기 전력증폭기로부터 출력되는 신호의 전력레벨을 검출하는 커플러와;

상기 커플러를 통해 검출된 출력전력레벨과 상기 기저대역 처리부로부터 출력되는 이득제어신호의 크기를 비교하여, 그 차이에 따라 상기 전력증폭기의 이득 및 공급전원의 크기를 조절하도록 하는 차동전력 조절부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 전력증폭장치.
청구항 3에 있어서,

상기 차동전력 조절부는 상기 커플러로부터 출력되는 검출신호가 반전단자로 인가되는 제 1증폭기와;

상기 제 1증폭기의 출력단이 반전단자와 연결되고 상기 이득제어신호가 비반전단자와 연결되어, 상기 검출신호 및 이득제어신호의 레벨 차에 따라 상기 전력증폭기의 이득이 조정되도록 하는 제 2증폭기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 전력증폭장치.
청구항 4에 있어서,

상기 전력증폭기가 선형전력증폭기인 경우, 상기 차동전력 조절부는 상기 제 1증폭기로부터 출력되는 출력신호에 따라 상기 전력증폭기로 인가되는 공급전원을 조절하도록 하는 이동통신 단말기의 전력증폭장치.