KR100649478B1 - Dual-band predistortion power amplifier for base-station application - Google Patents

Dual-band predistortion power amplifier for base-station application Download PDF

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KR100649478B1 KR1020050100115A KR20050100115A KR100649478B1 KR 100649478 B1 KR100649478 B1 KR 100649478B1 KR 1020050100115 A KR1020050100115 A KR 1020050100115A KR 20050100115 A KR20050100115 A KR 20050100115A KR 100649478 B1 KR100649478 B1 KR 100649478B1
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김홍기
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세원텔레텍 주식회사
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Abstract

A dual-band predistortion linearization amplifier for a base station is provided to realize excellent linearity and easy design by using a predistortion linearization method and diplexers. An input end diplexer(100) consists of an LPF(Low Pass Filter)(110) and an HPF(High Pass Filter)(120), and branches inputted dual-band signals by each band to output the branched signals. A low-band predistortion linearizer(200) receives the branched low-band signals to generate a main signal and an intermodulation distortion component having an opposite phase to an intermodulation distortion component of the low-band signals, combines the main signal and the generated component, and then outputs the combined signal. More than one low-band power amplifier(300) amplifies the outputted signal to output the amplified signal. A high-band predistortion linearizer(400) receives the branched high-band signals to generate a main signal and an intermodulation distortion component having an opposite phase to an intermodulation distortion component of the high-band signals, combines the main signal and the generated component, and then outputs the combined signal. More than one high-band power amplifier(500) amplifies the outputted signal to output the amplified signal. An output end diplexer(600) consists of an LPF(610) and an HPF(620), and combines the low-band and high-band signals outputted from the amplifiers(400,500) to output the combined signals.

Description

기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 증폭장치{DUAL-BAND PREDISTORTION POWER AMPLIFIER FOR BASE-STATION APPLICATION}Dual band predistortion linearization amplifier for base station {DUAL-BAND PREDISTORTION POWER AMPLIFIER FOR BASE-STATION APPLICATION}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 증폭장치를 나타낸 구성도,1 is a block diagram showing a dual-band predistortion linearization amplifier device for a base station according to a preferred embodiment of the present invention,

도 2는 본 발명에 사용되는 전치왜곡 선형화기를 나타낸 블럭 구성도,2 is a block diagram showing a predistortion linearizer used in the present invention;

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 사용되는 다이플렉서의 특성 측정 결과를 나타낸 그래프,3a to 3c is a graph showing the results of measuring the characteristics of the diplexer used in the present invention,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 증폭장치의 이득 특성을 나타낸 그래프,4 is a graph illustrating gain characteristics of a dual band predistortion linearization amplifier for a base station according to a preferred embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 증폭장치의 측정 방법을 나타낸 구성도,5 is a block diagram showing a measurement method of a dual band predistortion linearization amplifier device for a base station according to a preferred embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 증폭장치의 880MHz 대역 ACPR 개선 특성을 나타낸 그래프,6 is a graph showing the 880MHz band ACPR improvement characteristics of the dual band predistortion linearization amplifier for base station according to an embodiment of the present invention,

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 증폭장치의 2140MHz 대역 ACPR 개선 특성을 나타낸 그래프.Figure 7 is a graph showing the 2140MHz band ACPR improvement characteristics of the dual band predistortion linearization amplifier for base station according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

100 : 입력단 다이플렉서 200 : 저대역 전치왜곡 선형화기100: input stage diplexer 200: low band predistortion linearizer

300 : 저대역 전력 증폭기 400 : 고대역 전치왜곡 선형화기300: low band power amplifier 400: high band predistortion linearizer

500 : 고대역 전력 증폭기 600 : 출력단 다이플렉서500: high band power amplifier 600: output stage diplexer

본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 증폭장치에 관한 것이다.The present invention relates to a mobile communication system, and more particularly, to a dual band predistortion linearization amplifier for a base station.

이동 통신 시스템에 있어서, 과거에는 주로 음성이나 텍스트와 같은 저용량의 데이터 교환에 국한되어 있었으나, 최근에는 고화소의 디지털 카메라, MP3, TV 수신 등 다양한 기능들이 이동통신 단말기에 부가되면서 고용량의 데이터 송수신이 필수적으로 요구되고 있다. 따라서, 기존의 음성 통신 외에 추가적인 멀티미디어 정보 서비스를 제공하기 위해 기본 주파수 외에 다른 대역의 주파수를 사용하게 되었으며, 이를 뒷받침할 수 있도록 광대역/다중 모드/다중 대역 장비에 관한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. In the mobile communication system, in the past, it was mainly limited to low-capacity data exchange such as voice and text, but recently, various functions such as high-pixel digital camera, MP3, TV reception, etc. are added to the mobile communication terminal, and high-capacity data transmission and reception is essential. Is required. Therefore, in order to provide additional multimedia information service in addition to the existing voice communication, the use of frequencies other than the basic frequency, and research and development on broadband / multi-mode / multi-band equipment to support this has been actively progressed.

그러나, 이러한 광대역/다중 모드/다중 대역 장비들은 엄격한 선형성이 요구되는 까다로운 조건들로 인해 주로 이동 통신 단말기에 국한되고 있는 실정이다. However, these broadband / multi-mode / multi-band equipments are mainly limited to mobile communication terminals due to difficult conditions requiring strict linearity.

일예로 대한민국 특허출원번호 제2001-398호 "이동통신 단말기용 전력증폭장치"에는 "이중 주파수 대역에서 사용되는 이동통신 단말기에서 신호 입력용 신호입 력단의 임피던스를 정합하는 입력임피던스 정합부와; 상기 임피던스 정합부를 통해 전송된 신호가 단말기에서 사용되도록 각 주파수 대역별에 따라 신호전력을 각각 증폭하는 제1 및 제2 구동증폭소자가 단일칩으로 이루어진 구동증폭부와; 상기 구동증폭부에서 전송된 주파수 대역별 신호를 송수신에 필요한 전력으로 각각 증폭하는 제1 및 제2 전력증폭소자가 단일칩으로 이루어진 전력증폭부와; 상기 전력증폭부에서 전송된 신호가 출력되는 신호출력단의 임피던스를 정합하는 출력임피던스 정합부로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 전력증폭장치"가 개시된 바 있다. For example, Korean Patent Application No. 2001-398 "Power Amplifier for Mobile Communication Terminal" includes an input impedance matching unit for matching impedance of a signal input terminal for signal input in a mobile communication terminal used in a dual frequency band; A driving amplifier comprising a single chip, the first and second driving amplifiers each amplifying signal power according to each frequency band so that a signal transmitted through the impedance matching unit is used in the terminal, and a frequency transmitted from the driving amplifier; A power amplifier comprising a single chip, each of the first and second power amplifiers amplifying the band-specific signals with power required for transmission and reception, and an output impedance matching an impedance of a signal output terminal to which the signal transmitted from the power amplifier is output Power amplifier device for a mobile communication terminal, characterized in that consisting of a matching unit has been disclosed.

한편, 이러한 선형성 문제를 극복하기 위한 해법으로 여러가지 선형화 방식이 있다. 그중 하나가 피드포워드 방식으로서, 이 방식은 선형화 정도는 우수하나 회로가 복잡하고 많은 비용이 든다. 다른 하나는 전치왜곡 선형화 방식으로서, 선형화 정도가 상대적으로 작지만 비용이 저렴하고 회로 구현이 간단하기 때문에 이에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. Meanwhile, there are various linearization methods as a solution to overcome the linearity problem. One of them is the feedforward method, which has a high degree of linearization, but the circuit is complicated and expensive. The other is the predistortion linearization method, which is being actively researched because the degree of linearization is relatively small but the cost is low and the circuit implementation is simple.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 전치왜곡 선형화 방식을 다중 대역 회로에 적용하여 뛰어난 선형성을 갖는 기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 전력 증폭기를 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a dual band predistortion linearization power amplifier for a base station having excellent linearity by applying a predistortion linearization scheme to a multi-band circuit.

본 발명의 다른 목적은 설계가 용이하고 수반되는 부품을 줄일 수 있어 저비용 구현이 가능한 기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 전력 증폭기를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a dual band predistortion linearization power amplifier for a base station, which is easy to design and can reduce accompanying components, thereby enabling low cost.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기지국용 전력 증폭기에 있어서, 저역통과 여파기와 고역통과 여파기로 이루어지며, 입력된 이중대역신호를 대역별로 분기하여 출력하는 입력단 다이플렉서와; 상기 입력단 다이플렉서에서 분기된 저대역 신호를 입력받아 주 신호 및 혼변조 왜곡 성분과 반대 위상을 갖는 혼변조 왜곡 성분을 발생시켜 출력하는 저대역 전치왜곡 선형화기와; 상기 저대역 전치왜곡 선형화기에서 출력된 신호를 증폭하여 출력하는 하나 이상의 저대역 전력 증폭기와; 상기 입력단 다이플렉서에서 분기된 고대역 신호를 입력받아 주 신호 및 혼변조 왜곡 성분과 반대 위상을 갖는 혼변조 왜곡 성분을 발생시켜 출력하는 고대역 전치왜곡 선형화기와; 상기 고대역 전치왜곡 선형화기에서 출력된 신호를 증폭하여 출력하는 하나 이상의 고대역 전력 증폭기와; 저역통과 여파기와 고역통과 여파기로 이루어지며, 상기 저대역 전력 증폭기와 고대역 전력 증폭기에서 각각 출력된 저대역 신호 및 고대역 신호를 하나의 경로로 결합하여 출력하는 출력단 다이플렉서를 포함함을 특징으로 하는 기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 증폭장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a power amplifier for a base station comprising: a low pass filter and a high pass filter, an input stage diplexer for branching and outputting an input dual band signal for each band; A low band predistortion linearizer which receives the low band signal branched from the input stage diplexer and generates and outputs a intermodulation distortion component having a phase opposite to the main signal and the intermodulation distortion component; At least one low band power amplifier for amplifying and outputting a signal output from the low band predistortion linearizer; A high band predistortion linearizer which receives the high band signal branched from the input stage diplexer and generates and outputs a intermodulation distortion component having a phase opposite to that of the main signal and the intermodulation distortion component; At least one high band power amplifier for amplifying and outputting a signal output from the high band predistortion linearizer; It consists of a low pass filter and a high pass filter, and comprises an output stage diplexer for combining the low band signal and the high band signal output from the low band power amplifier and the high band power amplifier, respectively, into one path and outputting the combined output signal. A dual band predistortion linearization amplification apparatus for a base station is provided.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세 한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 증폭장치를 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명에 사용되는 전치왜곡 선형화기를 나타낸 블럭 구성도이다. 1 is a block diagram showing a dual band predistortion linearization amplifier for a base station according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is a block diagram showing a predistortion linearizer used in the present invention.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 증폭장치는 크게 입력단 다이플렉서(100), 저대역 전치왜곡 선형화기(200), 저대역 전력 증폭기(300), 고대역 전치왜곡 선형화기(400), 고대역 전력 증폭기(500) 및 출력단 다이플렉서(600)를 포함한다. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the dual band predistortion linearization amplifier for a base station according to an exemplary embodiment of the present invention has a large input stage diplexer 100, a low band predistortion linearizer 200, and a low band power. The amplifier 300 includes a high band predistortion linearizer 400, a high band power amplifier 500, and an output stage diplexer 600.

(1) 입력단 다이플렉서(1) input diplexer

상기 입력단 다이플렉서(100)는 입력된 이중대역신호를 대역별로 분기하여 출력하는 수단이다. The input stage diplexer 100 is a means for branching and outputting the input dual band signal for each band.

상기 입력단 다이플렉서(100)는 저역통과 여파기(110)와 고역통과 여파기(120)로 이루어진다. 상기 저역통과 여파기(110)는 결함 접지 구조의 마이크로스트립 선로로 구성한다. 상기 저역통과 여파기(110)는 같은 물리적 길이에 대해 전기각이 길게 느껴지는 DGS의 전파 지연 효과를 이용함으로써 크기를 줄일 수 있으며, 그에 따라 입력단 다이플렉서(100)는 상대 주파수신호에 대해 좋은 격리도를 가질 수 있다. 또한, 상기 고역통과 여파기(120)는 마이크로스트립 단락 스터브 및 하이-큐(High-Q) 값을 갖는 캐피시터로 구성한다. The input stage diplexer 100 includes a low pass filter 110 and a high pass filter 120. The lowpass filter 110 is composed of a microstrip line of a fault ground structure. The low pass filter 110 can be reduced in size by using the propagation delay effect of the DGS, which feels a long electric angle with respect to the same physical length. Accordingly, the input diplexer 100 provides good isolation with respect to the relative frequency signal. Can have In addition, the high pass filter 120 is composed of a microstrip short stub and a capacitor having a high-Q value.

(2) 저대역 전치왜곡 선형화기(2) low-band predistortion linearizer

상기 저대역 전치왜곡 선형화기(200)는 입력단 다이플렉서에서 분기된 저대역 신호를 입력받아 주 신호 및 혼변조 왜곡 성분과 반대 위상을 갖는 혼변조 왜곡 성분을 발생시켜 출력하는 수단이다. The low band predistortion linearizer 200 is a means for receiving a low band signal branched from an input diplexer and generating and outputting a intermodulation distortion component having a phase opposite to that of the main signal and the intermodulation distortion component.

상기 저대역 전치왜곡 선형화기(200)는 입력된 신호를 증폭하여 출력하는 입력단 구동 증폭기(210)와, 상기 구동 증폭기에서 출력된 신호를 주 신호와 나머지 신호로 분기하여 출력하는 입력단 하이브리드 결합기(220)와, 상기 입력단 하이브리드 결합기에서 분기된 주 신호를 지연시켜 출력하는 지연 선로(230)와, 상기 입력단 하이브리드 결합기에서 분기된 나머지 신호의 전력 레벨을 혼변조 성분 발생을 위한 상태로 조절하여 출력하는 자동 레벨 조절기(240)와, 상기 자동 레벨 조절기에서 출력된 신호로부터 혼변조 성분을 발생시켜 출력하는 혼변조 성분 발생기(250)와, 상기 혼변조 성분 발생기에서 출력된 혼변조 성분의 위상과 크기를 제어하여 출력하는 가변 감쇠기/가변 위상 변환기(260, 270)와, 상기 가변 감쇠기/가변 위상 변환기에서 출력된 신호를 증폭하여 출력하는 출력단 구동 증폭기(280)와, 상기 지연 선로에서 출력된 주 신호와 출력단 구동 증폭기에서 출력된 신호를 결합하여 출력하는 출력단 하이브리드 결합기(290)로 구성한다. The low band predistortion linearizer 200 includes an input stage driving amplifier 210 for amplifying and outputting an input signal, and an input stage hybrid combiner 220 for branching and outputting a signal output from the driving amplifier into a main signal and a remaining signal. And a delay line 230 for delaying and outputting the main signal branched from the input hybrid coupler, and automatically adjusting and outputting the power level of the remaining signals branched from the input hybrid coupler to a state for generating a cross-modulation component. Controls the phase and magnitude of the intermodulation component output from the intermodulation component generator 250 and the intermodulation component generator 250 for generating and outputting a intermodulation component from the signal output from the automatic level regulator. Variable attenuators / variable phase shifters 260 and 270 for outputting Width will be composed of the output driver amplifier (280) for outputting, output hybrid coupler 290 that combines and outputs the signal output from the main signal and the output driver amplifier output from the delay line.

상기 자동 레벨 조절기(240)는 사용자 수의 변화에 따른 기지국의 전력 변화에 대해서 효과적인 선형화 효과를 얻도록 한다. The automatic level adjuster 240 is to obtain an effective linearization effect on the power change of the base station according to the change in the number of users.

상기 혼변조 성분 발생기(250)로는 입출력 반사계수를 좋게 하기 위해, 하이브리드 결합기를 이용한 반사형 구조의 혼변조 성분 발생기를 사용하는 것이 바람 직하다. In order to improve the input / output reflection coefficient of the intermodulation component generator 250, it is preferable to use the intermodulation component generator having a reflective structure using a hybrid coupler.

(3) 저대역 전력 증폭기(3) low band power amplifier

상기 저대역 전력 증폭기(300)는 저대역 전치왜곡 선형화기에서 출력된 신호를 증폭하여 출력하는 하나 이상의 증폭 수단이다. The low band power amplifier 300 is one or more amplifying means for amplifying and outputting the signal output from the low band predistortion linearizer.

(4) 고대역 전치왜곡 선형화기(4) high-band predistortion linearizer

상기 고대역 전치왜곡 선형화기(400)는 입력단 다이플렉서에서 분기된 고대역 신호를 입력받아 주 신호 및 혼변조 왜곡 성분과 반대 위상을 갖는 혼변조 왜곡 성분을 발생시켜 출력하는 수단이다. The high band predistortion linearizer 400 is a means for receiving a high band signal branched from an input diplexer and generating and outputting a intermodulation distortion component having a phase opposite to that of the main signal and the intermodulation distortion component.

상기 고대역 전치왜곡 선형화기(400)는 입력된 신호를 증폭하여 출력하는 입력단 구동 증폭기(410)와, 상기 구동 증폭기에서 출력된 신호를 주 신호와 나머지 신호로 분기하여 출력하는 입력단 하이브리드 결합기(420)와, 상기 입력단 하이브리드 결합기에서 분기된 주 신호를 지연시켜 출력하는 지연 선로(430)와, 상기 입력단 하이브리드 결합기에서 분기된 나머지 신호의 전력 레벨을 혼변조 성분 발생을 위한 상태로 조절하여 출력하는 자동 레벨 조절기(440)와, 상기 자동 레벨 조절기에서 출력된 신호로부터 혼변조 성분을 발생시켜 출력하는 혼변조 성분 발생기(450)와, 상기 혼변조 성분 발생기에서 출력된 혼변조 성분의 위상과 크기를 제어하여 출력하는 가변 감쇠기/가변 위상 변환기(460, 470)와, 상기 가변 감쇠기/가변 위상 변환기에서 출력된 신호를 증폭하여 출력하는 출력단 구동 증폭기(480)와, 상 기 지연 선로에서 출력된 주 신호와 출력단 구동 증폭기에서 출력된 신호를 결합하여 출력하는 출력단 하이브리드 결합기(490)로 구성한다. The high band predistortion linearizer 400 includes an input stage driving amplifier 410 for amplifying and outputting an input signal, and an input stage hybrid combiner 420 for branching and outputting a signal output from the driving amplifier into a main signal and a remaining signal. And a delay line 430 for delaying and outputting the main signal branched from the input hybrid coupler, and automatically adjusting and outputting power levels of the remaining signals branched from the input hybrid coupler to a state for generating a cross-modulation component. Controls the phase and magnitude of the intermodulation component output from the intermodulation component generator 450 and the intermodulation component generator 450 for generating and outputting the intermodulation component from the signal output from the automatic level regulator. Variable attenuators / variable phase shifters 460 and 470, and output the signals output from the variable attenuators / variable phase shifters. The output stage consists of a driving amplifier 480 and the output hybrid coupler 490 that combines and outputs the signal output from the main signal and the output driver amplifier output in the group delay line width to the output.

상기 자동 레벨 조절기(440)는 사용자 수의 변화에 따른 기지국의 전력 변화에 대해서 효과적인 선형화 효과를 얻도록 한다. The automatic level adjuster 440 obtains an effective linearization effect on the power change of the base station according to the change in the number of users.

상기 혼변조 성분 발생기(450)로는 입출력 반사계수를 좋게 하기 위해, 하이브리드 결합기를 이용한 반사형 구조의 혼변조 성분 발생기를 사용하는 것이 바람직하다. As the intermodulation component generator 450, in order to improve the input / output reflection coefficient, it is preferable to use the intermodulation component generator having a reflective structure using a hybrid coupler.

(5) 고대역 전력 증폭기(5) high-band power amplifier

상기 고대역 전력 증폭기(500)는 고대역 전치왜곡 선형화기에서 출력된 신호를 증폭하여 출력하는 하나 이상의 증폭 수단이다. The high band power amplifier 500 is one or more amplifying means for amplifying and outputting a signal output from a high band predistortion linearizer.

(6) 출력단 다이플렉서(6) output stage diplexer

상기 출력단 다이플렉서(600)는 저대역 전력 증폭기와 고대역 전력 증폭기에서 각각 출력된 저대역 신호 및 고대역 신호를 하나의 경로로 결합하여 출력하는 수단이다. The output stage diplexer 600 is a means for combining and outputting the low band signal and the high band signal output from the low band power amplifier and the high band power amplifier, respectively, into one path.

상기 출력단 다이플렉서(600)는 저역통과 여파기(610)와 고역통과 여파기(620)로 이루어진다. 상기 저역통과 여파기(610)는 결함 접지 구조의 마이크로스트립 선로로 구성한다. 상기 고역통과 여파기(620)는 마이크로스트립 단락 스터브 및 하이-큐 값을 갖는 캐피시터로 구성한다. The output stage diplexer 600 includes a low pass filter 610 and a high pass filter 620. The low pass filter 610 is composed of a microstrip line of a fault ground structure. The highpass filter 620 is comprised of a microstrip short stub and a capacitor with a high-queue value.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 사용되는 다이플렉서의 특성 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 도 3a는 저역통과 여파기의 측정 결과를, 도 3b는 고역통과 여파기의 측정 결과를, 도 3c는 다이플렉서의 측정 결과를 나타내고 있다. 3A to 3C are graphs showing the results of measuring characteristics of the diplexer used in the present invention. Fig. 3A shows the measurement results of the low pass filter, Fig. 3B shows the measurement results of the high pass filter, and Fig. 3C shows the measurement results of the diplexer.

도 3a에 나타난 바와 같이 DGS 마이크로스트립 선로의 형태로 제작된 다이플렉서의 저역 통과 여파기는 880 MHz 대역에서 약 0.26 dB의 삽입 손실(S21)과 최대 반사 특성(S11)이 약 -30 dB이며 2140 MHz 대역에서 32 dB 이상의 차단 효과를 갖는 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 3A, the low pass filter of the diplexer manufactured in the form of a DGS microstrip line has an insertion loss of about 0.26 dB (S 21 ) and a maximum reflection characteristic (S 11 ) of about -30 dB in the 880 MHz band. It can be seen that the blocking effect is more than 32 dB in the 2140 MHz band.

도 3b에 나타난 바와 같이 높은 Q 값을 갖는 캐패시터와 단락 스터브로 구성된 고역통과 여파기는 통과대역인 2140 MHz 대역에서 약 0.38 dB의 삽입 손실(S21)과 최대 반사 특성(S11)이 약 -27 dB이며, 880 MHz 대역에서 약 40 dB의 차단 효과를 갖는 것을 확인할 수 있다. As shown in Fig. 3b, the highpass filter composed of a capacitor having a high Q value and a short stub has an insertion loss of about 0.38 dB (S 21 ) and a maximum reflection characteristic (S 11 ) of about -27 in the passband 2140 MHz band. dB, and it can be seen that the blocking effect of about 40 dB in the 880 MHz band.

도 3c에 나타난 바와 같이 상술한 저역통과 여파기와 고역통과 여파기를 하나로 연결하여 다이플렉서를 구성한 후, 각각 단자에서 안테나 단자로 전달되는 전달 특성을 측정하면, 통과대역에서는 작은 삽입 손실을 갖고 차단 대역에서 뛰어난 차단 특성을 갖는 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 3C, when the low pass filter and the high pass filter are connected to each other to form a diplexer, and each of the transfer characteristics transmitted from the terminal to the antenna terminal is measured, the pass band has a small insertion loss and a cutoff band. It can be seen that has excellent blocking characteristics.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 증폭장치의 이득 특성을 나타낸 그래프이다. 본 발명인 기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 증폭장치의 타당성을 보이기 위하여 두 대역에서 전력 증폭기를 제작 하였는데, 파워미터로 측정한 880 MHz 대역 전력 증폭기의 이득과 출력 전력은 44 dB/44.5 dBm이고, 2140 MHz 대역의 이득과 출력 전력은 43.5 dB/45.3 dBm이었다. 이어, 이들 전력 증폭기를 다이플렉서, 전치왜곡 선형화기와 연동하여 본 발명인 기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 증폭장치를 구성한 후, 회로망 분석기로 이득을 측정한 결과 도 4에 도시된 바와 같은 파형이 나타났으며, 두 대역에서 최대 반사 특성(S11)이 -20 dB 이상의 값을 가지며 이득을 갖는 것을 확인할 수 있다. 4 is a graph showing gain characteristics of a baseband dual band predistortion linearization amplifier according to a preferred embodiment of the present invention. In order to show the feasibility of the dual band predistortion linearization amplifier for the base station of the present invention, a power amplifier was fabricated in two bands. The gain and output power of the 880 MHz band power amplifier measured by the power meter were 44 dB / 44.5 dBm and 2140 MHz. The gain and output power of the band was 43.5 dB / 45.3 dBm. Subsequently, these power amplifiers were combined with a diplexer and a predistortion linearizer to construct a dual band predistortion linearizer for the base station of the present invention, and then a gain was measured using a network analyzer. As a result, a waveform as shown in FIG. 4 appeared. In addition, it can be seen that the maximum reflection characteristic (S 11 ) has a gain of -20 dB or more in both bands.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 증폭장치의 측정 방법을 나타낸 구성도이다. 도 5에 도시된 바와 같이 두 대역에서 동시에 선형적인 증폭 동작을 하는지 알아보기 위하여 두 대의 CDMA 신호 발생기(500)를 광대역 윌킨슨 전력 합성기(600)를 이용해 결합하여, 본 발명인 기지국용 이중 대역 전치왜곡 선형화 증폭장치(1000)의 입력으로 인가하였으며, 스펙트럼 분석기(700)를 연결하였다. 5 is a block diagram illustrating a measuring method of a dual band predistortion linearization amplifier for a base station according to a preferred embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, two CDMA signal generators 500 are combined using a wideband Wilkinson power synthesizer 600 to find out whether linear amplification operation is performed simultaneously in two bands. It was applied to the input of the amplifier 1000, and the spectrum analyzer 700 was connected.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 증폭장치의 880MHz 대역 ACPR 개선 특성을 나타낸 그래프이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 증폭장치의 2140MHz 대역 ACPR 개선 특성을 나타낸 그래프이다. 도 6 및 도 7에는 도 5에 나타난 바와 같이 두 대의 CDMA 신호 발생기를 이용하여 측정한 기지국용 이중대역 전 치왜곡 선형화 증폭장치의 출력 스펙트럼이 도시되어 있다. CDMA IS-95 1FA 신호를 인가했을 때 디지털 셀룰러 대역의 중심 주파수에서 885 kHz 이격된 지점에서 약 10 dB의 ACPR 개선 효과를 얻었다. IMT-2000 대역에서 WCDMA 1FA(test mode 1, 64DPCH) 신호를 인가했을 때에는 약 9.4 dB의 개선 효과를 얻었다. Figure 6 is a graph showing the 880MHz band ACPR improvement characteristics of the baseband dual-band predistortion linearization amplifier according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 7 is a baseband dual-band predistortion linearization amplification according to a preferred embodiment of the present invention A graph showing the ACPR improvement characteristics of the 2140 MHz band of the device. 6 and 7 show an output spectrum of a dual band predistortion linearization amplifier for a base station measured using two CDMA signal generators as shown in FIG. 5. When the CDMA IS-95 1FA signal was applied, an ACPR improvement of about 10 dB was obtained at a point 885 kHz away from the center frequency of the digital cellular band. When the WCDMA 1FA (test mode 1, 64DPCH) signal was applied in the IMT-2000 band, an improvement of about 9.4 dB was obtained.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 증폭장치는 전치 왜곡 선형화 방식과 다이플레서를 이용하여 구현함으로써 뛰어난 선형성을 가질 뿐만 아니라 설계가 쉬운 효과가 있다.As described above, the dual-band predistortion linearization amplification apparatus for a base station according to the embodiment of the present invention is implemented by using a predistortion linearization scheme and a diplexer to have excellent linearity and easy design.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 증폭 장치는 안테나 수의 감소로 인한 케이블과 같은 수반 부품의 수가 적고, 그로 인해 저비용으로 생산할 수 있는 효과가 있다. In addition, the dual-band predistortion linearization amplification apparatus for a base station according to the embodiment of the present invention has a low number of accompanying components such as cables due to the reduction in the number of antennas, thereby producing a low cost.

Claims (5)

기지국용 전력 증폭기에 있어서,In the base station power amplifier, 저역통과 여파기와 고역통과 여파기로 이루어지며, 입력된 이중대역신호를 대역별로 분기하여 출력하는 입력단 다이플렉서와;An input stage diplexer comprising a low pass filter and a high pass filter, for dividing and outputting the input dual band signal for each band; 상기 입력단 다이플렉서에서 분기된 저대역 신호를 입력받아 주 신호 및 혼변조 왜곡 성분과 반대 위상을 갖는 혼변조 왜곡 성분을 발생시켜 출력하는 저대역 전치왜곡 선형화기와;A low band predistortion linearizer which receives the low band signal branched from the input stage diplexer and generates and outputs a intermodulation distortion component having a phase opposite to the main signal and the intermodulation distortion component; 상기 저대역 전치왜곡 선형화기에서 출력된 신호를 증폭하여 출력하는 하나 이상의 저대역 전력 증폭기와;At least one low band power amplifier for amplifying and outputting a signal output from the low band predistortion linearizer; 상기 입력단 다이플렉서에서 분기된 고대역 신호를 입력받아 주 신호 및 혼변조 왜곡 성분과 반대 위상을 갖는 혼변조 왜곡 성분을 발생시켜 출력하는 고대역 전치왜곡 선형화기와;A high band predistortion linearizer which receives the high band signal branched from the input stage diplexer and generates and outputs a intermodulation distortion component having a phase opposite to that of the main signal and the intermodulation distortion component; 상기 고대역 전치왜곡 선형화기에서 출력된 신호를 증폭하여 출력하는 하나 이상의 고대역 전력 증폭기와;At least one high band power amplifier for amplifying and outputting a signal output from the high band predistortion linearizer; 저역통과 여파기와 고역통과 여파기로 이루어지며, 상기 저대역 전력 증폭기와 고대역 전력 증폭기에서 각각 출력된 저대역 신호 및 고대역 신호를 하나의 경로로 결합하여 출력하는 출력단 다이플렉서를 포함함을 특징으로 하는 기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 증폭장치. It consists of a low pass filter and a high pass filter, and comprises an output stage diplexer for combining the low band signal and the high band signal output from the low band power amplifier and the high band power amplifier, respectively, into one path and outputting the combined output signal. A dual band predistortion linearization amplifier for a base station. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 입력단 다이플렉서 및 출력단 다이플렉서의 저역통과 여파기는 각각 결함 접지 구조의 마이크로스트립 선로로 구성함을 특징으로 하는 기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 증폭장치. And a low pass filter of the input diplexer and the output diplexer comprises a microstrip line having a defective ground structure, respectively. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 입력단 다이플렉서 및 출력단 다이플렉서의 고역통과 여파기는 각각 마이크로스트립 단락 스터브 및 하이-큐 값을 갖는 캐피시터로 구성함을 특징으로 하는 기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 증폭장치. And a high pass filter of the input diplexer and the output diplexer comprises a capacitor having a microstrip short stub and a high-queue value, respectively. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 저대역 전치왜곡 선형화기 및 고대역 전치왜곡 선형화기는 각각, The low band predistortion linearizer and the high band predistortion linearizer, respectively, 입력된 신호를 증폭하여 출력하는 입력단 구동 증폭기와;An input stage driving amplifier for amplifying and outputting an input signal; 상기 구동 증폭기에서 출력된 신호를 주 신호와 나머지 신호로 분기하여 출력하는 입력단 하이브리드 결합기와;An input stage hybrid combiner configured to branch and output the signal output from the driving amplifier into a main signal and a remaining signal; 상기 입력단 하이브리드 결합기에서 분기된 주 신호를 지연시켜 출력하는 지연 선로와;A delay line for delaying and outputting a main signal branched from the input hybrid coupler; 상기 입력단 하이브리드 결합기에서 분기된 나머지 신호의 전력 레벨을 혼변조 성분 발생을 위한 상태로 조절하여 출력하는 자동 레벨 조절기와;An automatic level controller for adjusting and outputting the power level of the remaining signals branched from the input hybrid coupler to a state for generating a modulated component; 상기 자동 레벨 조절기에서 출력된 신호로부터 혼변조 성분을 발생시켜 출력하는 혼변조 성분 발생기와;A intermodulation component generator for generating and outputting a intermodulation component from the signal output from the automatic level controller; 상기 혼변조 성분 발생기에서 출력된 혼변조 성분의 위상과 크기를 제어하여 출력하는 가변 감쇠기/가변 위상 변환기와;A variable attenuator / variable phase converter for controlling and outputting the phase and magnitude of the intermodulation component output from the intermodulation component generator; 상기 가변 감쇠기/가변 위상 변환기에서 출력된 신호를 증폭하여 출력하는 출력단 구동 증폭기와;An output stage driving amplifier for amplifying and outputting a signal output from the variable attenuator / variable phase shifter; 상기 지연 선로에서 출력된 주 신호와 출력단 구동 증폭기에서 출력된 신호를 결합하여 출력하는 출력단 하이브리드 결합기를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 증폭장치. And an output stage hybrid combiner configured to combine and output a main signal output from the delay line and a signal output from an output stage driving amplifier. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 혼변조 성분 발생기로는 하이브리드 결합기를 이용한 반사형 구조의 혼변조 성분 발생기를 사용함을 특징으로 하는 기지국용 이중대역 전치왜곡 선형화 증폭장치. The bimodal predistortion linearization amplifier for a base station, characterized in that the intermodulation component generator is a reflection modulator using a hybrid coupler.
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