KR100635753B1

KR100635753B1 - 통신 기기의 ｒｆ 전력 검출회로 및 이를 구비한 이동 통신단말기

Info

Publication number: KR100635753B1
Application number: KR1020050067321A
Authority: KR
Inventors: 정태근
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-07-25
Filing date: 2005-07-25
Publication date: 2006-10-17
Also published as: CN100581073C; CN1905397A

Abstract

본 발명은 RF 입력단자를 통해 입력된 RF 전력 신호로부터 DC 성분을 제거하는 제 1 커패시터와, 직류 성분이 제거된 교류 신호로부터 전류를 검출하기 위해 쇼트키 다이오드가 다단으로 연결된 전류 검출부와, 상기 제 1 커패시터를 통해 입력된 RF 신호를 증폭하는 로그 앰프가 다단으로 배열된 로그 앰프 증폭부와, 상기 전류 검출부의 출력단에 연결되어 상기 쇼트키 다이오드의 전류-전압 특성에 따라 전류 검출부의 출력전류를 전압으로 변환하는 전류-전압 변환기와, 상기 전류-전압 변환기의 출력 특성이 선형성을 지니도록 상기 로그 앰프 증폭부의 각 로그 앰프에 대한 동작여부를 제어하는 제어부를 포함하는 통신 기기의 RF 전력 검출회로를 제공한다.

본 발명에 의하면, 다수의 로그 앰프에 의해 증폭된 RF 신호의 전류를 다단으로 배열된 쇼트키 다이오드를 통해 검출함으로써 입력 RF 신호의 신호레벨이 낮은 경우에도 광역의 다이나믹 레인지내에서 쇼트키 다이오드의 I-V 선형성을 유지하여 노이즈에 대한 오차를 효과적으로 줄이면서 정확한 측정을 수행할 수 있다.

로그앰프, 쇼트키다이오드, 선형성, RF신호, 디텍터

Description

통신 기기의 ＲＦ 전력 검출회로 및 이를 구비한 이동 통신 단말기{DETECTOR FOR RF POWER IN COMMUNICATION EQUIPMENT AND THE MOBILE PHONE THEREOF}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 통신 단말기의 전력 검출 회로도.

도 2는 쇼트키 다이오드의 I-V 특성 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : RF 입력 단자 20 : 제 1 커패시터

30 : 전류 검출부 31 - 35 : 쇼트키 다이오드

40 : 로그 앰프 증폭부 41 - 44 : 로그 앰프

50 : I-V 변환기 60 : 저항

70 : 제 2 커패시터 80 : DC 출력 단자

90 : 제어기

본 발명은 통신 기기의 RF 전력 검출회로 및 이를 구비한 이동 통신 단말기 에 관한 것으로, 상세하게는 RF 신호를 출력하는 통신 기기에서 출력되는 RF 신호를 검출하는 RF 전력 검출 회로 및 이를 구비한 이동 통신 단말기에 관한 것이다.

이동 통신 단말기는 기지국과 통신을 수행할 때 일정한 주기마다 또는 데이터를 전송하기 위해 RF 송신 전력을 출력한다. 이때, 이동 통신 단말기로부터 출력되는 RF 신호의 세기에 따라 주위의 통신 환경에 영향을 미칠수 도 있고, RF 신호의 세기에 따라 통신 품질이 달라짐에 따라 RF 신호를 측정하는 기술이 필요하다.

종래에 이동 통신 단말기에서 RF 신호를 측정하기 위해서는 하나의 쇼트키 다이오드를 통해 RF 신호를 정류하여 DC 신호로 만든다. 이때, 쇼트키 다이오드의 정류 곡선은 낮은 입력 레벨에서는 선형성을 보장하지 못하므로 입력신호가 작을 때에 측정된 값은 많은 오차를 가지게 되는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이동 통신 단말기와 같은 RF 신호를 출력하는 통신기기에서 RF 신호의 측정시에 RF 신호의 입력 레벨이 낮은 경우에도 오차를 줄이면서 RF 신호를 측정할 수 있게 하는 RF 신호의 전력을 검출하는 RF 전력 검출회로 및 이를 구비한 이동 통신 단말기를 제공하는데 있다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, RF 신호를 출력하는 통신기기에 구비되어 출력되는 RF 신호의 전력을 검출하는 검출회로로, RF 입력단자를 통해 입력된 RF 전력 신호로부터 DC 성분을 제거하는 제 1 커패시터와, 직류 성분이 제거된 교류 신호로부터 전류를 검출하기 위해 쇼트키 다이오드가 다단으로 연결된 전류 검출부와, 상기 제 1 커패시터를 통해 입력된 RF 신호를 증폭하는 로그 앰프가 다단으로 배열되어 각 로그 앰프의 출력이 상기 전류 검출부의 각 쇼트키 다이오드에 입력되도록 연결되는 로그 앰프 증폭부와, 상기 전류 검출부의 출력단에 연결되어 상기 쇼트키 다이오드의 전류-전압 특성에 따라 전류 검출부의 출력전류를 전압으로 변환하여 DC 출력 단자로 출력하는 전류-전압 변환기와, 상기 전류-전압 변환기의 출력 특성이 선형성을 지니도록 상기 로그 앰프 증폭부의 각 로그 앰프에 대한 동작여부를 제어하는 제어부를 포함하는 통신 기기의 RF 전력 검출회로를 제공한다.

바람직하게 상기 RF 신호 검출회로는 상기 전류-전압 변환기의 출력 전압을 안정되게 출력하기 위해 전류-전압 변환기와 상기 DC 출력 단자 사이에 연결되는 저항과, 상기 저항과 상기 DC 출력 단자 사이에 병렬로 연결되는 제 2 커패시터를 더 포함할 수 있다.

바람직하게 상기 로그 앰프 증폭부의 각 로그 앰프는 10dB 증폭율을 가질 수 있다.

바람직하게 상기 로그 앰프 증폭부는 4개의 로그 앰프가 다단으로 연결되어 40dB의 광역 특성을 가지도록 구성될 수 있다.

바람직하게 상기 제어부는, 상기 전류-전압 변환기의 I-V 특성 곡선이 선형성을 유지하는 범위를 초과하는 경우, 상기 전류-전압 변환기의 I-V특성 곡선이 선 형성을 유지하는 범위내에 있도록 상기 로그 앰프 증폭부의 해당 로그 앰프에 대한 동작을 차단하게 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면 상술한 바와 같은 각 특징을 가지는 RF 전력 검출회로를 구비한 이동 통신 단말기를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 이동 통신 단말기의 전력 검출 회로를 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 통신 단말기의 전력 검출 회로도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 이동 통신 단말기의 전력 검출 회로는 RF 입력단자(10)를 통해 입력된 RF 전력 신호로부터 DC 성분을 제거하는 제 1 커패시터(20)와, 전류 검출부(30)와, 로그 앰프 증폭부(40)와, I-V 변환기(50)와, I-V 변환기(50)와 DC 출력단자(80)에 연결되는 저항(60) 및 제 2 커패시터(70)와, 제어기(90)를 포함하여 구성된다.

전류 검출부(30)는 제 1 커패시터(20)에 의해 직류 성분이 제거된 교류 신호로부터 전류를 검출하기 위해 쇼트키 다이오드(31, 32, 33, 34, 35)가 다단으로 직렬 연결되어 구성된다.

쇼트키 다이오드(31, 32, 33, 34, 35)는 전류를 정류하여 전류를 검출하는 기능을 수행한다. 쇼트키 다이오드의 정류곡선은 도 2에 도시된 바와 같이 낮은 입력 레벨에서는 선형성이 보장되지 못한다.

즉, 도 2를 참조하면 X축은 RF 신호의 전류를 나타내고 Y축은 출력 전압을 나타낸다. 도면에서 하향 곡선(1)은 부궤환 상태에서의 쇼트키 다이오드 특성을 나타내며, 상향 곡선(2)은 정궤환 상태에서의 쇼트키 다이오드 특성을 나타낸다.

도면에서 볼 수 있는 바와 같이 중간의 일정 영역에서는 선형성이 유지되지만 선형성이 유지되는 영역에 미치지 못하는 영역과 선형성이 유지되는 영역을 초과하는 영역에서는 선형성이 유지되지 못함을 알 수 있다.

따라서, RF 신호를 오차없이 측정하기 위해서는 쇼트키 다이오드(31, 32, 33, 34, 35)의 전류-전압 특성이 선형성을 유지되는 범위내에서 동작하도록 검출회로를 구성해야 한다.

아울러, 일반적으로 이동 통신 단말기의 송신 전력은 절대치 40dB 이내의 레인지에서 가변된다. 이에 따라 쇼트키 다이오드(31, 32, 33, 34, 35)가 40dB의 다이나믹한 레인지에서 동작하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이를 위해 각 쇼트키 다이오드(32, 33, 34, 35)에 로그 앰프 증폭부(40)를 통해 증폭된 RF 신호가 입력되도록 구성된다.

로그 앰프 증폭부(40)는 제 1 커패시터(20)를 통해 입력된 RF 신호를 증폭하는 로그 앰프(41, 42, 43, 44)가 다단으로 배열되어 구성된다. 이때, 각 로그 앰프(41, 42, 43, 44)의 출력이 전류 검출부(30)의 각 쇼트키 다이오드(32, 33, 34, 35)에 입력되도록 연결된다.

I-V 변환기(50)는 전류 검출부(30)의 출력단에 연결되어 쇼트키 다이오드의 전류-전압 특성에 따라 전류 검출부(30)의 출력전류를 전압으로 변환하여 출력한다.

I-V 변환기(50)와 DC 출력 단자(80) 사이에는 전류-전압 변환기(50)의 출력 전압을 안정되게 출력하기 위해 저항(R1)(60)이 연결되고, 그 저항(R1)(60)과 DC 출력 단자(80)사이에 제 2 커패시터(70)가 연결된다.

제어기(90)는 I-V 변환기(50)의 I-V 특성 곡선이 선형성을 지니도록 I-V 변환기(50)의 출력에 따라 로그 앰프 증폭부(40)의 각 로그 앰프(41, 42, 43, 44)에 대한 동작여부를 제어한다.

즉, 제어기(90)는 로그 앰프(41, 42, 43, 44)의 동작을 활성화시킬 경우에는 각 로그 앰프(41, 42, 43, 44)에 해당 전압(Va, Vb, Vc, Vd)을 인가한다.

한편, 제어기(90)는 로그 앰프(41, 42, 43, 44)의 동작을 차단시킬 경우에는 각 로그 앰프(41, 42, 43, 44)에 해당 전압(Va, Vb, Vc, Vd)을 오프시킨다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 이동 통신 단말기의 RF 신호 검출 회로의 동작을 설명한다.

우선, 제 1 로그 앰프(41), 제 2 로그 앰프(42), 제 3 로그 앰프(43), 제 4 로그 앰프(44)에 동작 전원(Va, Vb, Vc, Vd)이 인가된 경우를 들어 설명한다.

RF 입력단자(10)로 측정한 RF 신호가 입력되면 제 1 커패시터(20)에서 DC 성분을 제거한다.

제 1 커패시터(20)를 거친 RF 신호는 제 1 쇼트키 다이오드(31)와 제 1 로그 앰프(41)에 입력된다. 제 1 쇼트키 다이오드(31)에 입력된 RF 신호 전압에 따라 제 1 쇼트키 다이오드(31)는 전류 I1를 I-V 변환기(50)로 출력한다.

이어, 제 1 로그 앰프(41)에 입력된 RF 신호 전압은 10dB 증폭되어 제 2 쇼 트키 다이오드(32)와 제 2 로그 앰프(42)에 입력된다.

제 1 로그 앰프(41)에 의해 10dB 증폭되어 제 2 쇼트키 다이오드(32)에 입력된 RF 신호 전압에 따라 제 2 쇼트키 다이오드(32)는 전류 I2를 I-V 변환기(50)로 출력한다.

이어, 제 1 로그 앰프(41)에 의해 10dB 증폭되어 제 2 로그 앰프(42)에 입력된 RF 신호 전압은 다시 10dB 증폭되어 제 3 쇼트키 다이오드(33)와 제 3 로그 앰프(42)에 입력된다.

제 1 로그 앰프(41) 및 제 2 로그 앰프(42)에 의해 차례대로 10dB 씩 증폭되어 제 3 쇼트키 다이오드(33)에 입력된 RF 신호 전압에 따라 제 3 쇼트키 다이오드(33)는 전류 I3를 I-V 변환기(50)로 출력한다.

이어, 제 1 로그 앰프(41), 제 2 로그 앰프(42)에 의해 차례대로 10dB씩 증폭되어 제 3 로그 앰프(43)에 입력된 RF 신호 전압은 다시 10dB 증폭되어 제 4 쇼트키 다이오드(34)와 제 4 로그 앰프(44)에 입력된다.

제 1 로그 앰프(41), 제 2 로그 앰프(42), 제 3 로그 앰프(43)에 의해 차례대로 10dB 씩 증폭되어 제 4 쇼트키 다이오드(34)에 입력된 RF 신호 전압에 따라 제 4 쇼트키 다이오드(34)는 전류 I4를 I-V 변환기(50)로 출력한다.

이어, 제 1 로그 앰프(41), 제 2 로그 앰프(42), 제 3 로그 앰프(43)에 의해 차례대로 10dB씩 증폭되어 제 4 로그 앰프(44)에 입력된 RF 신호 전압은 다시 10dB 증폭되어 제 5 쇼트키 다이오드(35)에 입력된다.

제 1 로그 앰프(41), 제 2 로그 앰프(42), 제 3 로그 앰프(43), 제 4 로그 앰프(44)에 의해 차례대로 10dB 씩 증폭되어 제 5 쇼트키 다이오드(35)에 입력된 RF 신호 전압에 따라 제 5 쇼트키 다이오드(35)는 전류 I5를 I-V 변환기(50)로 출력한다.

따라서, I-V 변환기(50)에 입력되는 전체 입력 전류(I)는 I1, I2, I3, I4, I5를 모두 더한 값이 된다. 이때, I-V 변환기(50)가 선형적인 출력 특성을 가지기 위해서는 입력전류(I)가 도 2에 도시된 I-V 특성 그래프에서 선형성을 가지는 영역내에 있는 값을 가져야만 한다.

이를 위해 제어기(90)는 I-V 변환기(50)를 모니터링하여 입력 전류(I)가 I-V 변환기(50)의 선형 동작을 유지할 수 있는 범위의 값인지 여부를 판단한다.

예를 들어, I-V 변환기(50)의 입력 전류(I)가 제 2 쇼트키 다이오드(32)의 I-V 특성 그래프에서 선형구간을 초과하면, 제어기(90)는 제 1 로그 앰프(41), 제 2 로그 앰프(42), 제 3 로그 앰프(43), 제 4 로그 앰프(44)에 인가되는 동작 전원(Va, Vb, Vc, Vd)을 오프시킨다.

한편, I-V 변환기(50)의 입력 전류(I)가 제 1 쇼트키 다이오드(31)의 I-V 특성 그래프에서 선형구간의 최소레벨보다 작으면 제어기(90)는 제 1 로그 앰프(41), 제 2 로그 앰프(42), 제 3 로그 앰프(43), 제 4 로그 앰프(44)에 인가되는 동작 전원(Va, Vb, Vc, Vd)을 온시켜 각 단의 로그 앰프(41, 42, 43, 44)를 동작시킨 후 제 5 쇼트키 다이오드(35)의 출력인 I5의 전류를 사용한다. 이때, I5는 전체 전류(I)의 90%를 차지하므로 I1, I2, I3, I4는 전체 전류(I)의 10% 미만이므로 전혀 전체 전류(I)의 선형성에는 영향을 주지 않는다.

따라서, 제 1 쇼트키 다이오드(31)를 하나만 사용했을 때에 비하여 4개의 로그 앰프(41, 42, 43, 44)를 사용했을 때 추가로 40dB의 다이나믹 레인지를 확보하여 DC 출력 단자의 출력값이 선형성을 가지게 된다.

이때, 제 2 커패시터(70)는 로그 함수의 곡선보다 로그 앰프의 응답 시간이 빠르도록 충분히 작아야 한다. 저항(R1)(60)과 제 2 커패시터(70)의 시상수는 로그 앰프의 출력 상승 시간(rise time)의 90%가 하나의 스텝(step)이 되도록 한다.

시상수가 크면 빠른 검출을 수행하는데 영향을 미쳐 쇼트키 다이오드의 사용 동작 주파수가 낮아진다. 따라서, 로그 함수의 변화량이 입력의 변화보다 빠르도록 제 2 커패시터(70)의 용량값을 정한다. 이때, 함수식은 시상수(T)=RC로 결정된다.

한편, 제 1 커패시터(C1)(20)와 제 2 커패시터(C2)가 너무 작다면 저항(R1)(60)에 의해 입력 RF 신호에 대한 감쇄(attenuate)가 일어난다. 또한, 저항(R1)(60)과 제 2 커패시터(C2)(70)에 의해 결정된 하이 패스 필터(High pass filter)의 코너 주파수(corner frequency)보다 높아야 한다.

본 발명은 바람직한 실시예 및 많은 구체적인 변형 실시예를 참조하여 설명되었다. 그렇지만, 구체적으로 설명된 것과는 다른 많은 기타 실시예들이 또한 본 발명의 사상 및 범위 내에 들어간다는 것을 관련 분야의 당업자들은 이해할 것이다.

예를 들어, 본 발명의 일실시예에서는 40dB의 다이나믹 레인지를 가지도록 구성된 이동 통신 단말기의 RF 전력 검출 회로를 예로 들어 설명하였으나, 이는 바람직한 한가지의 예를 들은 것으로 40dB라는 수치에 한정되지 않고 얼마든지 변형 가능하다.

아울러, 본 발명의 일실시예에서는 각 로그 앰프의 증폭율이 10dB인 로그 앰프를 사용하였으나 로그 앰프의 증폭율은 얼마든지 필요에 따라 변형이 가능할 것임은 자명한 일이다.

또한, 본 발명의 일실시예에서는 이동 통신 단말기의 기본 동작을 수행하기 위한 이동 통신 단말기의 공지된 각 구성요소에 대하여는 도면이나 별도의 설명을 수행하지 않고, 전력 검출을 수행하는 검출회로에 대하여 상세하게 설명하였다.

하지만, 이러한 검출회로를 이동 통신 단말기에 내장하여 본 발명의 일실시예에 따른 RF 전력 검출을 수행하는 이동 통신 단말기를 구현할 수 있음은 자명한 일이라 할 것이다.

아울러, 본 발명의 일실시예에서는 RF 신호를 출력하는 통신 기기의 예로서 이동 통신 단말기에 구비되는 RF 검출회로의 예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이동 통신 단말기에 국한되지 않고 RF 신호를 출력하는 다양한 통신 기기, 예를 들면, 기지국 등 유무선 통신 기기에 다양하게 적용될 수 있음은 자명한 일이라 할 것이다.

본 발명에 의하면, 쇼트키 다이오드를 하나만 사용하여 RF 신호의 검출을 할 때 비하여, 4개의 로그 앰프를 다단으로 배열하고 각 로그 앰프에 의해 증폭된 RF 신호의 전류를 다단으로 배열된 쇼트키 다이오드를 통해 검출함으로써 입력 RF 신 호의 신호레벨이 낮은 경우에도 40dB의 다이나믹 레인지내에서 쇼트키 다이오드의 I-V 선형성을 유지하여 노이즈에 대한 오차를 효과적으로 줄이면서 정확한 측정을 수행할 수 있다.

Claims

RF 신호를 출력하는 통신기기에 구비되어 출력되는 RF 신호의 전력을 검출하는 검출회로로,

RF 입력단자를 통해 입력된 RF 전력 신호로부터 DC 성분을 제거하는 제 1 커패시터와,

직류 성분이 제거된 교류 신호로부터 전류를 검출하기 위해 쇼트키 다이오드가 다단으로 연결된 전류 검출부와,

상기 제 1 커패시터를 통해 입력된 RF 신호를 증폭하는 로그 앰프가 다단으로 배열되어 각 로그 앰프의 출력이 상기 전류 검출부의 각 쇼트키 다이오드에 입력되도록 연결되는 로그 앰프 증폭부와,

상기 전류 검출부의 출력단에 연결되어 상기 쇼트키 다이오드의 전류-전압 특성에 따라 전류 검출부의 출력전류를 전압으로 변환하여 DC 출력 단자로 출력하는 전류-전압 변환기와,

상기 전류-전압 변환기의 출력 특성이 선형성을 지니도록 상기 로그 앰프 증폭부의 각 로그 앰프에 대한 동작 여부를 제어하는 제어부를 포함하는 통신 기기의 RF 전력 검출회로.
청구항 1에 있어서,

상기 전류-전압 변환기의 출력 전압을 안정되게 출력하기 위해 전류-전압 변환기와 상기 DC 출력 단자 사이에 연결되는 저항과, 상기 저항과 상기 DC 출력 단자 사이에 병렬로 연결되는 제 2 커패시터를 더 포함하는 통신 기기의 RF 전력 검출회로.
청구항 1에 있어서, 상기 로그 앰프 증폭부의 각 로그 앰프는 10dB 증폭율을 가지는 통신 기기의 RF 전력 검출회로.
청구항 3에 있어서, 상기 로그 앰프 증폭부는 4개의 로그 앰프가 다단으로 연결된 통신 기기의 RF 전력 검출회로.
청구항 1에 있어서, 상기 제어부는,

상기 전류-전압 변환기의 출력 특성이 선형성을 유지하는 범위를 초과하는 경우, 상기 전류-전압 변환기의 출력 특성이 선형성을 유지하는 범위내에 있도록 상기 로그 앰프 증폭부의 해당 로그 앰프에 대한 동작을 차단하는 통신 기기의 RF 전력 검출회로.
청구항 1 내지 청구항 5중 어느 하나의 청구항에 따른 RF 전력 검출회로를 구비한 이동 통신 단말기.