KR100651159B1 - 고효율 전력 증폭기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력 소모를 줄이고 최대 전력소모 영역과 최대 사용빈도를 갖는 영역에서 최대 효율을 갖도록 한 전력 증폭기에 관한 것으로, 입력단과 출력단 사이의 전력 제어경로상에 설치되어 입력 매칭 및 출력 매칭을 행하는 임피던스 매칭부; 상기 임피던스 매칭부 사이에 설치된 앰프; 및 외부로부터의 안테나 출력신호에 근거하여 소정의 경로 제어신호를 생성한 후 상기 전력 제어경로를 제어하는 제어 회로부를 구비하되, 상기 전력 제어경로는 다수개로 형성되고, 상기 임피던스 매칭부는 상기 다수개의 전력 제어경로상에 각기 설치되되 상호 병렬로 설치되며, 상기 다수개의 전력 제어경로중에서 상기 제어 회로부의 경로 제어신호에 의해 선택되는 어느 한 임피던스 매칭부가 설치된 전력 제어경로만이 선택적으로 사용되어, 스위칭에 의해 발생할 수 있는 로스(보통 0.5dB이상)를 없애 전력소모를 줄여 전력 증폭기의 효율을 높일 수 있으며, 스위치가 포함됨으로 해서 발생할 수 있는 전력 증폭기의 불안정성을 개선하는 효과가 있다.
전력 증폭기, 경로, 최대 전력소모, 최대 사용빈도, 매칭
Description
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 고효율 전력 증폭기의 구성도,
도 2는 도 1의 고효율 전력 증폭기의 효율을 설명하는 그래프,
도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 고효율 전력 증폭기의 구성도,
도 4는 본 발명의 제 3실시예에 따른 고효율 전력 증폭기의 구성도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 제어 회로부 12 ; 입력 매칭부
14 ; 증간단 매칭부 16 ; 출력 매칭부
18 ; 중간단 매칭부 20, 22, 24, 26 : 앰프
30 ; 제어 회로부 32 ; 입력 매칭부
34 ; 중간단 매칭부 36 ; 출력 매칭부
38, 40, 42 ; 앰프 50 : 제어 회로부
52 : 입력 매칭부 54 : 중간단 매칭부
56 : 출력 매칭부 58, 60, 62 : 앰프
본 발명은 이동통신 단말기용 고효율 전력 증폭기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력증폭기의 효율을 개선함으로써 이동통신 단말기의 통화시간을 늘릴 수 있도록 된 고효율 전력 증폭기에 관한 것이다.
현재, 이동통신 단말기용으로 사용되고 있는 전력 증폭기의 효율을 증대시키기 위한 방식으로는 동작점 이동 방식(DC-DC Converter), 스위칭 방식, 바이어스 제어 방식 등을 사용하고 있다.
그 동작점 이동 방식 또는 바이어스 제어 방식은 부하선(load line)의 연속적인 변경으로 인하여 전력 증폭기의 출력의 선형성을 유지하기 어려운 문제점이 있고, 그 동작점 이동 방식에서의 DC-DC컨버터는 장치의 가격이 상승하고 및 크기의 증가하는 등의 문제점이 있으며, 그 동작점 이동 방식은 전력 증폭기의 효율을 증대시키는의 문제점이 있었다.
또한, 스위칭 방식을 이용하여 정합을 취할 경우, 스위치에 의한 손실(loss)이 발생할 뿐만 아니라 스위치에 의해 정합점이 이동되기 때문에 신뢰성있는 전력 증폭기을 구현하기가 어려운 문제점이 있었다.
상기한 바와 같은 종래의 방식에 의한 전력 증폭기는 최대출력 28dBm에서 최대 전력부가 효율(PAE:Power Added Efficiency)(약 35%)를 낼 수 있도록 설계되어 있으나, 사용빈도가 높은 16dBm에서의 효율은 약 5∼7%로 입력전력의 대부분이 열로 손실되고 있는 실정이다. 상기 설명된 단위인 dBm은 decibels above 1 milliwatt의 약어로서, 전기통신에서 사용되는 전력의 절대 측정단위이다. 0dBm은 1mW와 같도록 눈금이 매겨져 있다. 따라서, 1W는 30dBm이다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 최대효율을 내는 최적화 출력지점을 2군데 이상 가질 수 있도록 개선한 고효율 전력증폭기를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 이동통신 단말기의 소비전력을 낮추어 이동통신 단말기용 전력증폭기의 효율을 높임으로써 통화 시간 및 연속 사용시간을 연장시킬 수 있도록 된 고효율 전력 증폭기를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 이동통신 단말기의 소비전력을 낮추어 이동통신 단말기용 전력증폭기의 효율을 높임으로써 통화 시간 및 연속 사용시간을 연장시킬 수 있도록 된 고효율 전력 증폭기를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 증폭기는, 입력신호를 매칭하는 입력 매칭부;
상기 입력 매칭부로부터 출력되는 신호를 증폭시키는 제 1 증폭수단;
상기 제 1 증폭수단과는 병렬로 상기 입력 매칭부에 전기적으로 연결되어 상기 입력 매칭부로부터 출력되는 신호를 증폭시키는 제 2 증폭수단;
상기 제 1 및 제 2 증폭수단으로부터 증폭된 신호를 임피던스 매칭하여 출력단을 통해 출력하는 출력 매칭부;
상기 입력 매칭부 및 상기 출력매칭부사이를 전기적으로 연결하되 그 중간에 상기 제 1 증폭수단을 포함하는 제 1 전력제어경로;
상기 입력 매칭부 및 상기 출력매칭부사이를 전기적으로 연결하되 그 중간에 상기 제 2 증폭수단을 포함하는 제 2 전력제어경로;
상기 입력 매칭부 및 상기 출력매칭부사이를 전기적으로 연결하는 바이패스경로;
안테나 출력신호에 근거하여 상기 제 1 및 제 2 증폭수단을 선택적으로 제어하도록 소정의 경로 제어신호를 선택적으로 출력하여 상기 제 1 및 제 2 전력 제어경로가 선택되도록 제어하거나 바이패스 경로가 선택되도록 제어하는 제어 회로부;로 구성된 것을 특징으로 하는 고효율 전력 증폭기가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 입력신호를 매칭하는 입력 매칭부;
상기 입력 매칭부로부터 출력되는 신호를 증폭시키는 제 3 증폭수단; 여기서 상기 제 3 증폭수단은 상기 입력 매칭부에서 출력되는 신호를 일차적으로 증폭시키는 제 5 증폭기; 상기 제 1 증폭기에서 출력되는 신호를 입력받아 임피던스 매칭을 행하는 중간단 매칭부; 상기 중간단 매칭부로부터 출력된 신호를 증폭시켜 출력하는 제 6 증폭기로 구성되고;
상기 제 3 증폭수단의 제 5 증폭기와는 병렬로 상기 입력 매칭부에 전기적으로 연결되어 상기 입력 매칭부로부터 출력되는 신호를 증폭시키는 제 7 증폭기;
상기 제 3 증폭수단 및 제 7 증폭기로부터 증폭된 신호를 임피던스 매칭하여 출력단을 통해 출력하는 출력 매칭부;
상기 입력 매칭부 및 상기 출력매칭부사이를 전기적으로 연결하되 그 중간에 상기 제 3 증폭수단을 포함하는 제 1 전력제어경로;
상기 입력 매칭부 및 상기 출력매칭부사이를 전기적으로 연결하되 그 중간에 상기 제 7 증폭기를 포함하는 제 2 전력제어경로;
상기 입력 매칭부 및 상기 출력매칭부사이를 전기적으로 연결하는 바이패스경로;
안테나 출력신호에 근거하여 상기 제 3 증폭수단 및 제 7 증폭기가 선택적으로 제어되도록 소정의 경로 제어신호를 선택적으로 출력하거나 또는 바이패스 경로가 선택되도록 제어하며, 상기 제 3 증폭수단을 선택한 경우에는, 상기 제 3 증폭수단의 제 5 및 제 6 증폭기에 상기 소정의 경로 제어신호가 직접 출력되고, 상기 제 7 증폭기를 선택할 경우에는 상기 제 7 증폭기에 상기 소정의 경로 제어신호가 직접 출력되어 결국 제 5 및 제 6 증폭기가 동시에 활성화되거나 혹은 제 7 증폭기가 활성화되도록 제어하는 제어회로부;로 구성된 것을 특징으로 하는 고효율 전력 증폭기가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 소정의 입력신호를 매칭하는 입력 매칭부;
상기 입력 매칭부에 그의 입력단이 전기적으로 연결되어 상기 입력 매칭부에서 출력되는 신호를 증폭시키는 제 4 증폭수단; 상기 제 4 증폭수단은 상기 입력 매칭부의 출력신호를 일차적으로 증폭하는 제 8 증폭기; 상기 제 8 증폭기의 출력단에 그의 입력단이 전기적으로 연결되어 상기 제 8증폭기로부터 출력된 신호를 매칭하는 중간단 매칭부; 상기 중간단 매칭부에 전기적으로 연결되어 상기 중간단 매칭부로부터 출력되는 신호를 증폭시키는 제 9 증폭기로 구성되고;
상기 제 4 증폭수단에 상기 제 9 증폭기와는 병렬로 상기 중간단 매칭부에 전기적으로 연결되어 상기 중간단 매칭부로부터 출력되는 신호를 증폭시키는 제 10 증폭기;
상기 제 9 및 제 10 증폭기로부터 출력되는 신호를 임피던스 매칭하여 출력단을 통해 출력하는 출력 매칭부;
상기 중간단 매칭부 및 상기 출력 매칭부사이를 전기적으로 연결하되 그 중간에 제 9 증폭기를 포함하는 제 1 전력제어경로;
상기 중간단 매칭부 및 상기 출력 매칭부사이를 전기적으로 연결하되 그 중간에 제 10 증폭기를 포함하는 제 2 전력제어경로;
상기 중간단 매칭부 및 상기 출력 매칭부사이를 전기적으로 연결하는 바이패스 경로;
안테나 출력신호에 근거하여 상기 제 9 및 제 10 증폭기를 선택적으로 활성화시키도록 소정의 경로 제어신호를 상기 제 9 및 제 10 증폭기에 직접 선택적으로 출력하여 상기 제 1 및 제 2 전력 제어경로가 선택되도록 제어하거나 혹은 바이패스 경로가 선택되도록 제어하는 제어 회로부;로 구성된 것을 특징으로 하는 고효율 전력증폭기가 제공된다.
바람직하게는, 상기 제 1 증폭수단은:
상기 입력 매칭부에서 출력되는 신호를 일차적으로 증폭시키는 제 1 증폭기;
상기 제 1 증폭기에서 출력되는 신호를 입력받아 임피던스 매칭을 행하는 중간단 매칭부;
상기 중간단 매칭부로부터 출력신호를 증폭시켜 출력하는 제 2 증폭기로 구성되고,
상기 제 2 증폭수단은:
상기 입력 매칭부에서 출력되는 신호를 일차적으로 증폭시키는 제 3 증폭기;
상기 제 3 증폭기에서 출력되는 신호를 입력받아 임피던스 매칭을 행하는 중간단 매칭부;
상기 중간단 매칭부로부터 출력신호를 증폭시켜 출력하는 제 4 증폭기로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 제 1 내지 제 7 증폭기, 제 9 및 제 10증폭기는 상기 제어회로부의 제어하에 활성화되는 수동소자인 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 제 1 전력 제어경로 및 제 2 전력 제어경로는 하나 이상 존재하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고효율 전력증폭기를 이용한 매칭방법은 종래 스위칭방식에 의한 문제점을 개선한 것으로, 스위치를 이용하지 않고서도 수동소자의 매칭방식에 의해 스위칭방식에서와 같은 효과를 얻도록 한 것에 특징이 있다.
본 발명은 고효율 전력 증폭기의 출력 정합을 수동 소자에 의해 수행하는 점에 특징이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 고효율 전력 증폭기에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 전력 증폭기의 전력부가효율(PAE)은 "PAE(%) = (출력 RF전력 - 입력 RF전력)/입력 DC전력×100"으로 구해진다. 여기서, 입력과 출력의 RF전력이 고정되었을 때 효율은 입력 DC전력이 작을 경우 커지게 된다. 본 발명은 이와 같은 원리를 이용하여 전력소모가 큰 소자와 작은 소자를 수동소자 매칭방식에 의해 스마트(smart) 전력증폭기와 같이 바이어스 전압을 조절함에 의해 작은 DC입력 전력으로 큰 출력을 낼 수 있도록 한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 전력 증폭기의 구성도로서, 소정의 입력신호가 입력되면 후단과의 임피던스 매칭을 행하는 입력 매칭부(12); 상기 입력 매칭부(12)에 전기적으로 연결되어 상기 입력 매칭부(12)에서 출력되는 신호를 증폭시키는 제 1 증폭수단(20); 상기 제 1 증폭수단(20)과는 병렬로 상기 입력 매칭부(12)에 전기적으로 연결되어 상기 입력 매칭부(12)에서 출력되는 신호를 증폭시키는 제 2 증폭수단(30); 상기 제 1 및 제 2 증폭수단(20,30)으로부터 증폭된 신호를 임피던스 매칭하여 출력단을 통해 출력하는 출력 매칭부(16); 상기 입력 매칭부(12) 및 상기 출력매칭부(16)사이를 전기적으로 연결하되 그 중간에 상기 제 1 증폭수단(20)을 포함하는 제 1 전력제어경로(A); 상기 입력 매칭부(12) 및 상기 출력매칭부(16)사이를 전기적으로 연결하되 그 중간에 상기 제 2 증폭수단(30)을 포함하는 제 2 전력제어경로(B); 상기 입력 매칭부(12) 및 상기 출력매칭부(16)사이를 전기적으로 연결하는 바이패스 경로(C); 소정의 제어모듈(예컨대, MSM(Mobile Station Modem); 도시 생략)에서 출력되어 인가되는 안테나 출력신호에 근거하여 상기 제 1 및 제 2 증폭수단(20,30)을 선택적으로 제어하도록 소정의 경로 제어신호(C1, C2)를 선택적으로 출력하여 상기 제 1 및 제 2 전력 제어경로(A,B)를 선택하거나 혹은 바이패스 경로(C)가 선택되도록 제어하는 제어 회로부(10);로 구성된다.
상기 제 1 증폭수단(20)은 상기 입력 매칭부(12)에서 출력되는 신호를 일차적으로 증폭시키는 제 1 증폭기(amplifier)(220); 상기 제 1 증폭기(220)에서 출력되는 신호를 입력받아 임피던스 매칭을 행하는 중간단 매칭부(230); 상기 중간단 매칭부(230)로부터 출력신호를 증폭시켜 출력하는 제 2 증폭기(amplifier)(240)로 구성된다.
또한 상기 제 2 증폭수단(20)은 상기 입력 매칭부(12)에 출력되는 신호를 일차적으로 증폭시키며 상기 제 1 증폭기(220)와는 병렬로 연결된 제 3 증폭기(320); 상기 제 3 증폭기(320)에서 출력되는 신호를 입력받아 임피던스 매칭을 행하는 중간단 매칭부(330); 상기 중간단 매칭부(330)로부터 출력신호를 증폭시켜 출력하는 제 4 증폭기(340)로 구성된다. 여기서, 상기 제 3 증폭기(320)는 드라이버(driver) 증폭기이고, 제 4 증폭기(340)는 파워(power) 증폭기로서 이차적인 증폭을 행하는 증폭기이다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명의 제 1실시예에 있어서, 입력 매칭부(12)-제 1 증폭수단(20)-출력 매칭부(16)의 경로를 최대 전력소모 영역에 대응하는 제 1 전력 제어경로(A)라고 하고, 입력 매칭부(12)-제 2 증폭수단(30)-출력 매칭부(16)의 경로를 최대 사용빈도 영역에 대응하는 제 2 전력 제어경로(B)라고 하며, 입력 매칭부(12)-출력 매칭부(16)의 경로를 바이패스 경로(C)라고 한다. 본 발명의 제 1실시예에서는 전력 제어경로를 두 개(A,B)로 하였는데, 3개 이상이어도 무방하다.
그리고, 상기 최대 사용빈도 영역에 대응하는 제 2 전력 제어경로(B)상의 소자(즉, 제 3 및 제 4 증폭기(320, 340))는 상기 최대 전력소모 영역에 대응하는 제 1 전력 제어경로(A)상의 소자(즉, 제 1 및 제 2 증폭기(220, 240))보다 작다.
또한, 상기 제어 회로부(10)에는 MSM(도시 생략)으로부터의 신호(PA-ON, GPI01, GPI02)가 입력되는데, 상기 PA-ON은 전력 증폭기의 동작을 온시키라는 신호이며, 상기 제어 회로부(10)는 상기 2비트의 외부신호(GPI01, GPI02)를 조합하여 경로 제어신호(C1, C2)를 생성한다. 예를 들어, 상기 GPI01 및 GPI02의 신호가 모두 하이레벨(예컨대, "1")에 해당하는 신호이면 상기 제어 회로부(10)는 경로 제어신호(C1)를 활성화하여 최대 전력소모 영역에 대응하는 제 1 전력 제어경로(A)를 선택하고, 상기 GPI01의 신호가 하이레벨이고 GPI02의 신호가 로우레벨(예컨대, "0")의 신호이거나 GPI01의 신호가 로우레벨이고 GPIO2의 신호가 하이레벨의 신호이면 상기 제어 회로부(10)는 경로 제어신호(C2)를 출력하여 최대 사용빈도 영역에 대응하는 제 2 전력 제어경로(B)를 선택하며, 상기 GPI01 및 GPIO2의 신호가 모두 로우레벨(예컨대, "0")에 해당하는 신호이면 상기 제어 회로부(10)는 아무런 경로 제어신호를 출력하지 않게 되어(즉, 제 1 및 제 2 증폭수단(20,30)이 모두 비활성화됨)결국 바이패스 경로(C)가 선택되도록 하고, 이에 따라 상기 입력매칭부(12)의 출력신호는 자동적으로 바이패스 경로(C)로 선택되어 출력 매칭부(16)로 출력된다.
한편, 본 발명의 제 1실시예에서는 상기 제어 회로부(10)가 2비트의 경로 제어신호(C1, C2)를 생성하는 것으로 하였으나, 상기 경로 제어신호의 비트수는 2비트 이상이어도 무방하다.
이어, 본 발명의 제 1실시예에 따른 전력 증폭기의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.
상기 제어 회로부(10)에게로 입력되는 제어모듈(MSM; 도시 생략)로부터의 안테나 출력신호가 고출력을 의미하는 신호(예컨대, GPI01 및 GPIO2가 모두 1인 경우)이면 상기 제어 회로부(10)는 C1이라는 경로 제어신호를 최대 전력소모 영역에 대응하는 제 1 전력 제어경로(A)상의 제 1 증폭수단(20)으로 출력한다. 그에 따라, 상기 입력 매칭부(12)로 입력된 입력신호는 상기 최대 전력소모 영역에 대응하는 제 1 전력 제어경로(A)를 통해 출력 매칭부(16)를 거쳐 출력된다. 여기서, 상기 제 1 전력제어 경로(A)가 선택된 경우에는 상기 제 2 전력 제어 경로(B) 및 바이패스 경로(C)는 입출력 매칭의 일부로 사용된다.
좀더 자세히 설명하면, 상기 경로 제어신호 C1은 제 1 증폭수단(20)의 제 1 및 제 2 증폭기(220,240)에 출력되어 각각의 증폭기(220,240)를 활성화시켜 결국 제 1 전력제어경로(A)를 통해 상기 입력 매칭부(12)의 출력신호가 증폭되어 전송된다.
한편, 상기 제어 회로부(10)로 입력되는 제어모듈(MSM; 도시 생략)로부터의 안테나 출력신호가 중출력을 의미하는 신호(예컨대, GPI01 및 GPIO2가 상호 반대되는 레벨의 신호(1,0 또는 0,1)인 경우)이면, 상기 제어 회로부(10)는 C2라는 경로 제어신호를 최대 사용빈도 영역에 대응하는 제 2 전력 제어경로(B)의 제 2 증폭수단(30)으로 출력한다. 그에 따라, 상기 입력 매칭부(12)로 입력된 입력신호는 그 최대 사용빈도 영역에 대응하는 제 2 전력 제어경로(B)를 통해 출력 매칭부(16)를 거쳐 출력된다. 여기서, 상기 제 2 전력 제어 경로(B)가 선택된 경우에는 상기 제 1 전력 제어 경로(A) 및 바이패스 경로(C)는 입출력 매칭의 일부로 사용된다.
좀더 자세히 설명하면, 상기 경로 제어신호 C2은 제 2 증폭수단(30)의 제 3 및 제 4 증폭기(320,340)에 출력되어 각각의 증폭기(320,340)를 활성화시켜 결국 제 2 전력제어경로(B)를 통해 상기 입력 매칭부(12)의 출력신호가 증폭되어 전송된다.
마지막으로, 상기 제어 회로부(10)로 입력되는 제어모듈(MSM; 도시 생략)로부터의 안테나 출력신호가 저출력을 의미하는 신호(예컨대, GPI01 및 GPIO2가 모두 0인 경우)이면, 상기 제어 회로부(10)는 그 C1 및 C2의 경로 제어신호를 출력시키지 않음으로서 제 1 및 제 2 증폭수단(20,30)이 비활성화되고, 결국 입력 매칭부(12)를 통해 출력된 신호는 바이패스 경로(C)를 따라 출력 매칭부(16)를 거쳐 출력된다.
여기서, 상기 제어 회로부(10)에서의 조합은 (11, 10, 01, 00)의 4신호를 자유롭게 변경하여 행할 수 있다.
이와 같이 동작하는 본 발명의 제 1실시예에 따른 전력 증폭기의 효율은 도 2에 예시된 바와 같이 최대 출력과 중간 출력에서 최대효율을 갖게 된다. 그로 인해, 종래의 전력 증폭기에 비해 현저히 증가된 효율 특성을 보여준다. 도 2에서, 화살표 "기존 PA"는 종래의 전력 증폭기의 최대 출력에서의 최대 효율을 나타내고, 화살표 "T-PA"는 본 발명의 제 1실시예에 따른 전력 증폭기의 최대 출력 및 중간 출력에서의 최대 효율을 나타낸다. 그리고, 도 2의 원점부근에서 바이패스 경로를 따라 전송되어 효율이 80%이상도 될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 전력 증폭기의 구성도로서, 상술한 도 1에서의 구성과 유사하다.
다만 차이나는 것은, 본 발명의 제 1실시예에서는 상기 제어 회로부(10)가 전력 제어경로(A,B)의 제 1 및 제 2 증폭수단(20,30), 즉 제1 내지 제 4 증폭기(220, 240, 320, 340)로 경로 제어신호(C1, C2)를 출력하는 것으로 되어 있으나, 도 3의 제 2 실시예에서는 제어회로부(30)가 제 3 증폭수단(40)의 제 5 및 제 6 증폭기(420, 440)와 제 7 증폭기(42)로 경로 제어신호(C1, C2)를 전송한다는 점에서 차이가 있다. 그리고, 본 발명의 제 1실시예에서는 제 1 전력제어경로(A) 및 제 2 전력제어경로(B)가 모두 증폭기와 중간단 매칭부로 이루어졌는데, 도 3의 제 2실시예에서는 제 1 전력제어경로(A)(즉, 최대 전력소모 영역에 대응하는 전력 제어경로)에만 제 5 및 제 6 증폭기(420, 440) 및 중간단 매칭부(430)가 설치되고, 제 2 전력제어경로(B)(즉, 최대 사용빈도 영역에 대응하는 전력 제어경로)에는 제 7 증폭기(42)만 설치된다. 그리고, 도 3의 바이패스 경로(C)는 도 1의 바이패스 경로(C)와 동일한 기능을 수행한다.
도 3의 구성에 의한 동작 역시 상술한 도 1의 구성에 의한 동작과 동일하므로, 설명을 생략한다.
도 4는 본 발명의 제 3실시예에 따른 전력 증폭기의 구성도로서, 상술한 도 1 및 도 3에서의 구성과 유사하다. 다만 다음과 같은 점에서 차이가 있는데, 즉, 본 발명의 제 1실시예에서는 제어 회로부(10)가 전력 제어경로(A,B)의 제 1 및 제 2 증폭수단(20,30), 즉 제1 내지 제 4 증폭기(220, 240, 320, 340)로 경로 제어신호(C1,C2)를 출력하고, 도 3의 제 2실시예에서는 전력 제어경로(A,B)의 제 3 증폭수단(40)과 제 7 증폭기(42), 즉 제5 내지 제 7 증폭기(420, 440, 42)로 경로 제어신호(C1,C2)를 출력하는 것으로 되어 있으나, 도 4의 제 3실시예에서는 제어회로부(50)가 이력 매칭부(52)와 출력 매칭부(56) 사이에 연결된 제 4 증폭수단(50)과 제 10 증폭기(62)에 소정의 경로 제어신호(C1,C2)를 전송한다는 점에서 차이가 있다. 즉, 도 4 의 제 3 실시예는 전체적으로 그 구성이 제 1 및 제 2 실시예와는 차이가 있고, 구체적으로는, 소정의 입력신호가 입력되면 후단과의 임피던스 매칭을 행하는 입력 매칭부(52); 상기 입력 매칭부(52)에 그의 입력단이 전기적으로 연결되어 상기 입력 매칭부(52)에서 출력되는 신호를 증폭시키는 제 4 증폭수단(50); 상기 제 4 증폭수단(50)은 상기 입력 매칭부(52)의 출력신호를 일차적으로 증폭하는 제 8 증폭기(520); 상기 제 8 증폭기(520)의 출력단에 그의 입력단이 전기적으로 연결되어 상기 제 8증폭기(520)로부터 출력된 신호를 매칭하는 중간단 매칭부(530); 상기 중간단 매칭부(530)에 전기적으로 연결되어 상기 중간단 매칭부(530)로부터 출력되는 신호를 증폭시키는 제 9 증폭기(540)로 구성되고; 상기 제 4 증폭수단(50)의 상기 제 9증폭기(540)와 병렬로 상기 중간단 매칭부(530)에 전기적으로 연결되어 상기 중간단 매칭부(530)로부터 출력되는 신호를 증폭시키는 제 10 증폭기(62); 상기 제 9 및 제 10 증폭기(540,62)로부터 출력되는 신호를 임피던스 매칭하여 출력단을 통해 출력하는 출력 매칭부(56); 상기 중간단 매칭부(530) 및 상기 출력 매칭부(56)사이를 전기적으로 연결하되 그 중간에 제 9 증폭기(540)를 포함하는 제 1 전력제어경로(A); 상기 중간단 매칭부(530) 및 상기 출력 매칭부(56)사이를 전기적으로 연결하되 그 중간에 제 10 증폭기(62)를 포함하는 제 2 전력제어경로(B); 상기 중간단 매칭부(530) 및 상기 출력 매칭부(56)사이를 전기적으로 연결하는 바이패스 경로(C); 소정의 제어모듈(예컨대, MSM(Mobile Station Modem); 도시 생략)에서 출력되어 인가되는 안테나 출력신호에 근거하여 상기 제 9 및 제 10 증폭기(540,62)를 선택적으로 제어하도록 소정의 경로 제어신호(C1, C2)를 선택적으로 출력하여 상기 제 1 및 제 2 전력 제어경로(A,B)를 선택하거나 혹은 바이패스 경로(C)가 선택되도록 제어하는 제어 회로부(50);로 구성된다.
도 4의 구성에 의한 동작 역시 상술한 도 1 및 도 3의 의 구성에 의한 동작과 동일하므로, 그에 대한 설명을 생략한다.
바람직하게는, 상기 제 1 증폭수단은:
상기 입력 매칭부에서 출력되는 신호를 일차적으로 증폭시키는 제 1 증폭기;
상기 제 1 증폭기에서 출력되는 신호를 입력받아 임피던스 매칭을 행하는 중간단 매칭부;
상기 중간단 매칭부로부터 출력신호를 증폭시켜 출력하는 제 2 증폭기로 구성되고,
상기 제 2 증폭수단은:
상기 입력 매칭부에서 출력되는 신호를 일차적으로 증폭시키는 제 3 증폭기;
상기 제 3 증폭기에서 출력되는 신호를 입력받아 임피던스 매칭을 행하는 중간단 매칭부;
상기 중간단 매칭부로부터 출력신호를 증폭시켜 출력하는 제 4 증폭기로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 제 1 내지 제 7 증폭기, 제 9 및 제 10증폭기는 상기 제어회로부의 제어하에 활성화되는 수동소자인 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 제 1 전력 제어경로 및 제 2 전력 제어경로는 하나 이상 존재하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고효율 전력증폭기를 이용한 매칭방법은 종래 스위칭방식에 의한 문제점을 개선한 것으로, 스위치를 이용하지 않고서도 수동소자의 매칭방식에 의해 스위칭방식에서와 같은 효과를 얻도록 한 것에 특징이 있다.
본 발명은 고효율 전력 증폭기의 출력 정합을 수동 소자에 의해 수행하는 점에 특징이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 고효율 전력 증폭기에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 전력 증폭기의 전력부가효율(PAE)은 "PAE(%) = (출력 RF전력 - 입력 RF전력)/입력 DC전력×100"으로 구해진다. 여기서, 입력과 출력의 RF전력이 고정되었을 때 효율은 입력 DC전력이 작을 경우 커지게 된다. 본 발명은 이와 같은 원리를 이용하여 전력소모가 큰 소자와 작은 소자를 수동소자 매칭방식에 의해 스마트(smart) 전력증폭기와 같이 바이어스 전압을 조절함에 의해 작은 DC입력 전력으로 큰 출력을 낼 수 있도록 한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 전력 증폭기의 구성도로서, 소정의 입력신호가 입력되면 후단과의 임피던스 매칭을 행하는 입력 매칭부(12); 상기 입력 매칭부(12)에 전기적으로 연결되어 상기 입력 매칭부(12)에서 출력되는 신호를 증폭시키는 제 1 증폭수단(20); 상기 제 1 증폭수단(20)과는 병렬로 상기 입력 매칭부(12)에 전기적으로 연결되어 상기 입력 매칭부(12)에서 출력되는 신호를 증폭시키는 제 2 증폭수단(30); 상기 제 1 및 제 2 증폭수단(20,30)으로부터 증폭된 신호를 임피던스 매칭하여 출력단을 통해 출력하는 출력 매칭부(16); 상기 입력 매칭부(12) 및 상기 출력매칭부(16)사이를 전기적으로 연결하되 그 중간에 상기 제 1 증폭수단(20)을 포함하는 제 1 전력제어경로(A); 상기 입력 매칭부(12) 및 상기 출력매칭부(16)사이를 전기적으로 연결하되 그 중간에 상기 제 2 증폭수단(30)을 포함하는 제 2 전력제어경로(B); 상기 입력 매칭부(12) 및 상기 출력매칭부(16)사이를 전기적으로 연결하는 바이패스 경로(C); 소정의 제어모듈(예컨대, MSM(Mobile Station Modem); 도시 생략)에서 출력되어 인가되는 안테나 출력신호에 근거하여 상기 제 1 및 제 2 증폭수단(20,30)을 선택적으로 제어하도록 소정의 경로 제어신호(C1, C2)를 선택적으로 출력하여 상기 제 1 및 제 2 전력 제어경로(A,B)를 선택하거나 혹은 바이패스 경로(C)가 선택되도록 제어하는 제어 회로부(10);로 구성된다.
상기 제 1 증폭수단(20)은 상기 입력 매칭부(12)에서 출력되는 신호를 일차적으로 증폭시키는 제 1 증폭기(amplifier)(220); 상기 제 1 증폭기(220)에서 출력되는 신호를 입력받아 임피던스 매칭을 행하는 중간단 매칭부(230); 상기 중간단 매칭부(230)로부터 출력신호를 증폭시켜 출력하는 제 2 증폭기(amplifier)(240)로 구성된다.
또한 상기 제 2 증폭수단(20)은 상기 입력 매칭부(12)에 출력되는 신호를 일차적으로 증폭시키며 상기 제 1 증폭기(220)와는 병렬로 연결된 제 3 증폭기(320); 상기 제 3 증폭기(320)에서 출력되는 신호를 입력받아 임피던스 매칭을 행하는 중간단 매칭부(330); 상기 중간단 매칭부(330)로부터 출력신호를 증폭시켜 출력하는 제 4 증폭기(340)로 구성된다. 여기서, 상기 제 3 증폭기(320)는 드라이버(driver) 증폭기이고, 제 4 증폭기(340)는 파워(power) 증폭기로서 이차적인 증폭을 행하는 증폭기이다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명의 제 1실시예에 있어서, 입력 매칭부(12)-제 1 증폭수단(20)-출력 매칭부(16)의 경로를 최대 전력소모 영역에 대응하는 제 1 전력 제어경로(A)라고 하고, 입력 매칭부(12)-제 2 증폭수단(30)-출력 매칭부(16)의 경로를 최대 사용빈도 영역에 대응하는 제 2 전력 제어경로(B)라고 하며, 입력 매칭부(12)-출력 매칭부(16)의 경로를 바이패스 경로(C)라고 한다. 본 발명의 제 1실시예에서는 전력 제어경로를 두 개(A,B)로 하였는데, 3개 이상이어도 무방하다.
그리고, 상기 최대 사용빈도 영역에 대응하는 제 2 전력 제어경로(B)상의 소자(즉, 제 3 및 제 4 증폭기(320, 340))는 상기 최대 전력소모 영역에 대응하는 제 1 전력 제어경로(A)상의 소자(즉, 제 1 및 제 2 증폭기(220, 240))보다 작다.
또한, 상기 제어 회로부(10)에는 MSM(도시 생략)으로부터의 신호(PA-ON, GPI01, GPI02)가 입력되는데, 상기 PA-ON은 전력 증폭기의 동작을 온시키라는 신호이며, 상기 제어 회로부(10)는 상기 2비트의 외부신호(GPI01, GPI02)를 조합하여 경로 제어신호(C1, C2)를 생성한다. 예를 들어, 상기 GPI01 및 GPI02의 신호가 모두 하이레벨(예컨대, "1")에 해당하는 신호이면 상기 제어 회로부(10)는 경로 제어신호(C1)를 활성화하여 최대 전력소모 영역에 대응하는 제 1 전력 제어경로(A)를 선택하고, 상기 GPI01의 신호가 하이레벨이고 GPI02의 신호가 로우레벨(예컨대, "0")의 신호이거나 GPI01의 신호가 로우레벨이고 GPIO2의 신호가 하이레벨의 신호이면 상기 제어 회로부(10)는 경로 제어신호(C2)를 출력하여 최대 사용빈도 영역에 대응하는 제 2 전력 제어경로(B)를 선택하며, 상기 GPI01 및 GPIO2의 신호가 모두 로우레벨(예컨대, "0")에 해당하는 신호이면 상기 제어 회로부(10)는 아무런 경로 제어신호를 출력하지 않게 되어(즉, 제 1 및 제 2 증폭수단(20,30)이 모두 비활성화됨)결국 바이패스 경로(C)가 선택되도록 하고, 이에 따라 상기 입력매칭부(12)의 출력신호는 자동적으로 바이패스 경로(C)로 선택되어 출력 매칭부(16)로 출력된다.
한편, 본 발명의 제 1실시예에서는 상기 제어 회로부(10)가 2비트의 경로 제어신호(C1, C2)를 생성하는 것으로 하였으나, 상기 경로 제어신호의 비트수는 2비트 이상이어도 무방하다.
이어, 본 발명의 제 1실시예에 따른 전력 증폭기의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.
상기 제어 회로부(10)에게로 입력되는 제어모듈(MSM; 도시 생략)로부터의 안테나 출력신호가 고출력을 의미하는 신호(예컨대, GPI01 및 GPIO2가 모두 1인 경우)이면 상기 제어 회로부(10)는 C1이라는 경로 제어신호를 최대 전력소모 영역에 대응하는 제 1 전력 제어경로(A)상의 제 1 증폭수단(20)으로 출력한다. 그에 따라, 상기 입력 매칭부(12)로 입력된 입력신호는 상기 최대 전력소모 영역에 대응하는 제 1 전력 제어경로(A)를 통해 출력 매칭부(16)를 거쳐 출력된다. 여기서, 상기 제 1 전력제어 경로(A)가 선택된 경우에는 상기 제 2 전력 제어 경로(B) 및 바이패스 경로(C)는 입출력 매칭의 일부로 사용된다.
좀더 자세히 설명하면, 상기 경로 제어신호 C1은 제 1 증폭수단(20)의 제 1 및 제 2 증폭기(220,240)에 출력되어 각각의 증폭기(220,240)를 활성화시켜 결국 제 1 전력제어경로(A)를 통해 상기 입력 매칭부(12)의 출력신호가 증폭되어 전송된다.
한편, 상기 제어 회로부(10)로 입력되는 제어모듈(MSM; 도시 생략)로부터의 안테나 출력신호가 중출력을 의미하는 신호(예컨대, GPI01 및 GPIO2가 상호 반대되는 레벨의 신호(1,0 또는 0,1)인 경우)이면, 상기 제어 회로부(10)는 C2라는 경로 제어신호를 최대 사용빈도 영역에 대응하는 제 2 전력 제어경로(B)의 제 2 증폭수단(30)으로 출력한다. 그에 따라, 상기 입력 매칭부(12)로 입력된 입력신호는 그 최대 사용빈도 영역에 대응하는 제 2 전력 제어경로(B)를 통해 출력 매칭부(16)를 거쳐 출력된다. 여기서, 상기 제 2 전력 제어 경로(B)가 선택된 경우에는 상기 제 1 전력 제어 경로(A) 및 바이패스 경로(C)는 입출력 매칭의 일부로 사용된다.
좀더 자세히 설명하면, 상기 경로 제어신호 C2은 제 2 증폭수단(30)의 제 3 및 제 4 증폭기(320,340)에 출력되어 각각의 증폭기(320,340)를 활성화시켜 결국 제 2 전력제어경로(B)를 통해 상기 입력 매칭부(12)의 출력신호가 증폭되어 전송된다.
마지막으로, 상기 제어 회로부(10)로 입력되는 제어모듈(MSM; 도시 생략)로부터의 안테나 출력신호가 저출력을 의미하는 신호(예컨대, GPI01 및 GPIO2가 모두 0인 경우)이면, 상기 제어 회로부(10)는 그 C1 및 C2의 경로 제어신호를 출력시키지 않음으로서 제 1 및 제 2 증폭수단(20,30)이 비활성화되고, 결국 입력 매칭부(12)를 통해 출력된 신호는 바이패스 경로(C)를 따라 출력 매칭부(16)를 거쳐 출력된다.
여기서, 상기 제어 회로부(10)에서의 조합은 (11, 10, 01, 00)의 4신호를 자유롭게 변경하여 행할 수 있다.
이와 같이 동작하는 본 발명의 제 1실시예에 따른 전력 증폭기의 효율은 도 2에 예시된 바와 같이 최대 출력과 중간 출력에서 최대효율을 갖게 된다. 그로 인해, 종래의 전력 증폭기에 비해 현저히 증가된 효율 특성을 보여준다. 도 2에서, 화살표 "기존 PA"는 종래의 전력 증폭기의 최대 출력에서의 최대 효율을 나타내고, 화살표 "T-PA"는 본 발명의 제 1실시예에 따른 전력 증폭기의 최대 출력 및 중간 출력에서의 최대 효율을 나타낸다. 그리고, 도 2의 원점부근에서 바이패스 경로를 따라 전송되어 효율이 80%이상도 될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 전력 증폭기의 구성도로서, 상술한 도 1에서의 구성과 유사하다.
다만 차이나는 것은, 본 발명의 제 1실시예에서는 상기 제어 회로부(10)가 전력 제어경로(A,B)의 제 1 및 제 2 증폭수단(20,30), 즉 제1 내지 제 4 증폭기(220, 240, 320, 340)로 경로 제어신호(C1, C2)를 출력하는 것으로 되어 있으나, 도 3의 제 2 실시예에서는 제어회로부(30)가 제 3 증폭수단(40)의 제 5 및 제 6 증폭기(420, 440)와 제 7 증폭기(42)로 경로 제어신호(C1, C2)를 전송한다는 점에서 차이가 있다. 그리고, 본 발명의 제 1실시예에서는 제 1 전력제어경로(A) 및 제 2 전력제어경로(B)가 모두 증폭기와 중간단 매칭부로 이루어졌는데, 도 3의 제 2실시예에서는 제 1 전력제어경로(A)(즉, 최대 전력소모 영역에 대응하는 전력 제어경로)에만 제 5 및 제 6 증폭기(420, 440) 및 중간단 매칭부(430)가 설치되고, 제 2 전력제어경로(B)(즉, 최대 사용빈도 영역에 대응하는 전력 제어경로)에는 제 7 증폭기(42)만 설치된다. 그리고, 도 3의 바이패스 경로(C)는 도 1의 바이패스 경로(C)와 동일한 기능을 수행한다.
도 3의 구성에 의한 동작 역시 상술한 도 1의 구성에 의한 동작과 동일하므로, 설명을 생략한다.
도 4는 본 발명의 제 3실시예에 따른 전력 증폭기의 구성도로서, 상술한 도 1 및 도 3에서의 구성과 유사하다. 다만 다음과 같은 점에서 차이가 있는데, 즉, 본 발명의 제 1실시예에서는 제어 회로부(10)가 전력 제어경로(A,B)의 제 1 및 제 2 증폭수단(20,30), 즉 제1 내지 제 4 증폭기(220, 240, 320, 340)로 경로 제어신호(C1,C2)를 출력하고, 도 3의 제 2실시예에서는 전력 제어경로(A,B)의 제 3 증폭수단(40)과 제 7 증폭기(42), 즉 제5 내지 제 7 증폭기(420, 440, 42)로 경로 제어신호(C1,C2)를 출력하는 것으로 되어 있으나, 도 4의 제 3실시예에서는 제어회로부(50)가 이력 매칭부(52)와 출력 매칭부(56) 사이에 연결된 제 4 증폭수단(50)과 제 10 증폭기(62)에 소정의 경로 제어신호(C1,C2)를 전송한다는 점에서 차이가 있다. 즉, 도 4 의 제 3 실시예는 전체적으로 그 구성이 제 1 및 제 2 실시예와는 차이가 있고, 구체적으로는, 소정의 입력신호가 입력되면 후단과의 임피던스 매칭을 행하는 입력 매칭부(52); 상기 입력 매칭부(52)에 그의 입력단이 전기적으로 연결되어 상기 입력 매칭부(52)에서 출력되는 신호를 증폭시키는 제 4 증폭수단(50); 상기 제 4 증폭수단(50)은 상기 입력 매칭부(52)의 출력신호를 일차적으로 증폭하는 제 8 증폭기(520); 상기 제 8 증폭기(520)의 출력단에 그의 입력단이 전기적으로 연결되어 상기 제 8증폭기(520)로부터 출력된 신호를 매칭하는 중간단 매칭부(530); 상기 중간단 매칭부(530)에 전기적으로 연결되어 상기 중간단 매칭부(530)로부터 출력되는 신호를 증폭시키는 제 9 증폭기(540)로 구성되고; 상기 제 4 증폭수단(50)의 상기 제 9증폭기(540)와 병렬로 상기 중간단 매칭부(530)에 전기적으로 연결되어 상기 중간단 매칭부(530)로부터 출력되는 신호를 증폭시키는 제 10 증폭기(62); 상기 제 9 및 제 10 증폭기(540,62)로부터 출력되는 신호를 임피던스 매칭하여 출력단을 통해 출력하는 출력 매칭부(56); 상기 중간단 매칭부(530) 및 상기 출력 매칭부(56)사이를 전기적으로 연결하되 그 중간에 제 9 증폭기(540)를 포함하는 제 1 전력제어경로(A); 상기 중간단 매칭부(530) 및 상기 출력 매칭부(56)사이를 전기적으로 연결하되 그 중간에 제 10 증폭기(62)를 포함하는 제 2 전력제어경로(B); 상기 중간단 매칭부(530) 및 상기 출력 매칭부(56)사이를 전기적으로 연결하는 바이패스 경로(C); 소정의 제어모듈(예컨대, MSM(Mobile Station Modem); 도시 생략)에서 출력되어 인가되는 안테나 출력신호에 근거하여 상기 제 9 및 제 10 증폭기(540,62)를 선택적으로 제어하도록 소정의 경로 제어신호(C1, C2)를 선택적으로 출력하여 상기 제 1 및 제 2 전력 제어경로(A,B)를 선택하거나 혹은 바이패스 경로(C)가 선택되도록 제어하는 제어 회로부(50);로 구성된다.
도 4의 구성에 의한 동작 역시 상술한 도 1 및 도 3의 의 구성에 의한 동작과 동일하므로, 그에 대한 설명을 생략한다.
이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 고효율 증폭기에 의하면, 스위칭에 의해 발생할 수 있는 손실(보통 0.5dB이상)을 없애 전력소모를 줄여 전력 증폭기의 효율을 높일 수 있으며, 스위치가 포함됨으로 해서 발생할 수 있는 전력 증폭기의 불안정성을 개선하는 효과가 있다.
특히, 최대 효율을 낼 수 있는 최적화 지점을 다수개(즉, 최대 소모영역 및 최대 사용빈도영역) 확보함으로써, 전력 증폭기의 효율을 극대화시키고, 그로 인해 이동통신 단말기의 소비 전력을 최대 80%이상으로 낮출 수 있으므로 이동통신 단말기의 저소비 전력화를 이룰 수 있는 효과가 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 이동통신 단말기의 통화시간을 최대 4배까지 연장시키는 효과가 있다.
본 발명은 이동통신 단말기의 통화시간을 연장시키기 위한 고효율 전력 증폭기 개발에 관한 것으로 전력 증폭이 필요한 시스템에서 전력 증폭의 효율을 높이기 위한 방법에 관한 것으로 저소비 전력이 필요한 이동통신용 단말기의 모든 시스템에 적용할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
본 발명은 이동통신 단말기의 통화시간을 연장시키기 위한 고효율 전력 증폭기 개발에 관한 것으로 전력 증폭이 필요한 시스템에서 전력 증폭의 효율을 높이기 위한 방법에 관한 것으로 저소비 전력이 필요한 이동통신용 단말기의 모든 시스템에 적용할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
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- 입력신호를 매칭하는 입력 매칭부;상기 입력 매칭부에 그의 입력단이 전기적으로 연결되어 상기 입력 매칭부에서 출력되는 신호를 증폭시키는 제 4 증폭수단; 상기 제 4 증폭수단은 상기 입력 매칭부의 출력신호를 일차적으로 증폭하는 제 8 증폭기; 상기 제 8 증폭기의 출력단에 그의 입력단이 전기적으로 연결되어 상기 제 8 증폭기로부터 출력된 신호를 매칭하는 중간단 매칭부; 상기 중간단 매칭부에 전기적으로 연결되어 상기 중간단 매칭부로부터 출력되는 신호를 증폭시키는 제 9 증폭기로 구성되고;상기 제 4 증폭수단에 상기 제 9 증폭기와는 병렬로 상기 중간단 매칭부에 전기적으로 연결되어 상기 중간단 매칭부로부터 출력되는 신호를 증폭시키는 제 10 증폭기;상기 제 9 및 제 10 증폭기로부터 출력되는 신호를 임피던스 매칭하여 출력단을 통해 출력하는 출력 매칭부;상기 중간단 매칭부 및 상기 출력 매칭부사이를 전기적으로 연결하되 그 중간에 제 9 증폭기를 포함하는 제 1 전력제어경로;상기 중간단 매칭부 및 상기 출력 매칭부사이를 전기적으로 연결하되 그 중간에 제 10 증폭기를 포함하는 제 2 전력제어경로;상기 중간단 매칭부 및 상기 출력 매칭부사이를 전기적으로 연결하는 바이패스 경로;안테나 출력신호에 근거하여 상기 제 9 및 제 10 증폭기를 선택적으로 활성화시키도록 하나의 경로 제어신호를 상기 제 9 및 제 10 증폭기에 직접 선택적으로 출력하여 상기 제 1 및 제 2 전력 제어경로가 선택되도록 제어하거나 혹은 바이패스 경로가 선택되도록 제어하는 제어 회로부;로 이루어지며,상기 제 9 및 제 10 증폭기는 상기 제어회로부의 제어하에 활성화되는 수동소자이며, 상기 제 10 증폭기는 상기 제 9 증폭기보다 작고, 상기 제어 회로부로 입력되는 안테나 출력신호는 2비트의 신호이고, 상기 제어 회로부는 그 2비트의 외부의 안테나 출력신호를 조합하여 상기 제 1 및 제 2 전력제어경로 중 하나의 전력제어경로를 선택하기 위한 경로 제어신호를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 고효율 전력 증폭기.
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- 제 9항에 있어서,상기 제1 전력제어경로 및 제 2 전력제어경로는 하나 이상 존재하는 것을 특징으로 하는 고효율 전력 증폭기.
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Families Citing this family (46)
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|---|---|---|---|---|
| FI115883B (fi) * | 2002-09-10 | 2005-07-29 | Nokia Corp | Menetelmä digitaalisessa matkaviestimessä, digitaalinen matkaviestin, sovellusohjelmisto sekä järjestelmä visuaalisen informaation esittämiseksi |
| US7023270B2 (en) * | 2003-01-03 | 2006-04-04 | Junghyun Kim | High efficiency power amplifier |
| KR20040062783A (ko) * | 2003-01-03 | 2004-07-09 | 주식회사 케이티 | Ｔｄｓｌ 기반 ｔ-ｌａｎ 전송장치에 의한 누화간섭 영향저감 장치 |
| US20040224649A1 (en) * | 2003-02-05 | 2004-11-11 | Khosro Shamsaifar | Electronically tunable power amplifier tuner |
| EP1487101A1 (en) * | 2003-06-12 | 2004-12-15 | STMicroelectronics S.r.l. | Low distortion power amplifier and method of controlling a multi-channel power amplifier |
| KR20050029975A (ko) * | 2003-09-24 | 2005-03-29 | 주식회사 타키오닉스 | 차동 입력형 고주파 전력 증폭기 |
| TWI232942B (en) * | 2003-10-03 | 2005-05-21 | Rich Wave Technology Corp | Analytical apparatus and method for power gain and loss in multi-stage RF amplifier |
| US7053701B2 (en) * | 2003-11-04 | 2006-05-30 | Vice Michael W | Power amplifier output stage with multiple power states and improved efficiency |
| DE102004001236B4 (de) * | 2004-01-07 | 2010-08-19 | Infineon Technologies Ag | Leistungsverstärkeranordnung mit Antenne sowie deren Verwendung und Verfahren zum Verstärken und Abstrahlen eines Signals |
| US7030690B2 (en) * | 2004-02-12 | 2006-04-18 | Honeywell International, Inc. | Operational amplifier with selectable performance characteristics |
| KR100595656B1 (ko) * | 2004-02-25 | 2006-07-03 | 엘지전자 주식회사 | 파워앰프 모듈의 정합 제어회로 |
| KR100749932B1 (ko) * | 2004-03-05 | 2007-08-16 | 아바고테크놀로지스코리아 주식회사 | 바이패스 스위치를 사용하지 않는 다중 전력 모드 전력증폭 장치 |
| KR100654644B1 (ko) | 2004-06-18 | 2006-12-08 | 아바고테크놀로지스코리아 주식회사 | 최적화된 전력 효율을 갖는 전력 증폭기 |
| EP1612932A1 (en) * | 2004-06-23 | 2006-01-04 | Wavics, Inc. | Multiple power mode amplifier with bias modulation option and without bypass switches |
| US7999613B2 (en) * | 2004-07-08 | 2011-08-16 | Amalfi Semiconductor, Inc. | Method and apparatus for an improved power amplifier |
| US7358806B2 (en) * | 2004-07-08 | 2008-04-15 | Amalfi Semiconductor, Inc. | Method and apparatus for an improved power amplifier |
| KR100704686B1 (ko) * | 2004-09-14 | 2007-04-06 | 아바고테크놀로지스코리아 주식회사 | 다이오드 전압제어를 통한 전력증폭기의 온도보상회로 |
| KR100654646B1 (ko) * | 2004-10-11 | 2006-12-08 | 아바고테크놀로지스코리아 주식회사 | 전력증폭기의 온도보상 바이어스 회로 |
| US7382186B2 (en) * | 2005-01-24 | 2008-06-03 | Triquint Semiconductor, Inc. | Amplifiers with high efficiency in multiple power modes |
| WO2006088604A2 (en) * | 2005-02-16 | 2006-08-24 | Amalfi Semiconductor, Inc. | Method and apparatus for an improved power amplifier |
| US7385445B2 (en) * | 2005-07-21 | 2008-06-10 | Triquint Semiconductor, Inc. | High efficiency amplifier circuits having bypass paths |
| US20070080750A1 (en) * | 2005-08-31 | 2007-04-12 | Triquint Semiconductor, Inc. | High efficiency amplifiers having multiple amplification paths |
| KR100821197B1 (ko) * | 2005-10-17 | 2008-04-11 | 한국전자통신연구원 | 고효율 혼합모드 전력 증폭기 |
| US7518446B2 (en) | 2006-03-21 | 2009-04-14 | Fairchild Semiconductor Corporation | Multi-mode power amplifier with reduced low power current consumption |
| EP1892827A1 (en) * | 2006-08-24 | 2008-02-27 | Alcatel Lucent | Single-band multi-standard power amplifier |
| JP2008092521A (ja) * | 2006-10-05 | 2008-04-17 | Nec Electronics Corp | 小型電力増幅器 |
| JP2008236683A (ja) * | 2007-03-23 | 2008-10-02 | Mitsubishi Electric Corp | 電力増幅回路 |
| KR100835057B1 (ko) * | 2007-05-09 | 2008-06-03 | 삼성전기주식회사 | 분포형 전력 증폭기 |
| KR100880448B1 (ko) * | 2007-08-10 | 2009-01-29 | 한국전자통신연구원 | 저소비전력 혼합모드 전력증폭장치 |
| EP2214307B1 (en) * | 2007-09-27 | 2013-05-29 | Kyocera Corporation | Power amplifying circuit, and transmitter and wireless communication device using the same |
| US8476976B2 (en) | 2008-04-18 | 2013-07-02 | Nujira Limited | Multi-stage amplifier |
| US7982543B1 (en) | 2009-03-30 | 2011-07-19 | Triquint Semiconductor, Inc. | Switchable power amplifier |
| JP5874082B2 (ja) * | 2009-04-09 | 2016-03-01 | スナップトラック・インコーポレーテッド | 多段増幅器 |
| US7944291B2 (en) * | 2009-06-30 | 2011-05-17 | Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Power amplifier having parallel amplification stages and associated impedance matching networks |
| US8207798B1 (en) | 2009-09-09 | 2012-06-26 | Triquint Semiconductor, Inc. | Matching network with switchable capacitor bank |
| US8421547B2 (en) * | 2010-05-20 | 2013-04-16 | Csr Technology Inc. | System and method for retaining a desired return loss when dynamically varying a number of active paths |
| US8749309B2 (en) | 2010-12-05 | 2014-06-10 | Rf Micro Devices (Cayman Islands), Ltd. | Gate-based output power level control power amplifier |
| JP5655704B2 (ja) * | 2011-05-19 | 2015-01-21 | 三菱電機株式会社 | 高周波電力増幅器 |
| US9882602B2 (en) * | 2011-06-29 | 2018-01-30 | Qualcomm Incorporated | Global navigation satellite system receiver with filter bypass mode for improved sensitivity |
| US8666338B2 (en) * | 2012-01-23 | 2014-03-04 | Qualcomm Incorporated | Multi-mode bypass driver amplifier with tunable load matching |
| US9130535B2 (en) | 2012-12-20 | 2015-09-08 | Qualcomm Incorporated | Driver amplifier with asymmetrical T-coil matching network |
| US9455669B2 (en) | 2013-10-11 | 2016-09-27 | Skyworks Solutions, Inc. | Apparatus and methods for phase compensation in power amplifiers |
| JP5900756B2 (ja) * | 2014-02-28 | 2016-04-06 | 株式会社村田製作所 | 電力増幅モジュール |
| US10666200B2 (en) | 2017-04-04 | 2020-05-26 | Skyworks Solutions, Inc. | Apparatus and methods for bias switching of power amplifiers |
| US11022629B2 (en) | 2019-07-29 | 2021-06-01 | Analog Devices, Inc. | Low-glitch range change techniques |
| KR20220120350A (ko) * | 2021-02-23 | 2022-08-30 | 삼성전자주식회사 | 증폭기 모듈을 포함하는 통신 회로와 그것을 포함한 전자 장치 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03104408A (ja) * | 1989-09-19 | 1991-05-01 | Fujitsu Ltd | 電力増幅器 |
| JPH0879116A (ja) * | 1994-09-09 | 1996-03-22 | Toshiba Corp | 利得切り替え回路及びこれを用いた無線装置 |
| KR19980032905A (ko) * | 1996-10-18 | 1998-07-25 | 모리시다요이치 | 복수 주파수 대역의 고효율 선형 전력 증폭기 및 고효율 전력증폭기 |
| KR19980077195A (ko) * | 1997-04-17 | 1998-11-16 | 허진호 | 이동통신 기지국용 저잡음 증폭기 |
| JP2000201027A (ja) * | 1999-01-08 | 2000-07-18 | Nec Corp | 高効率増幅器 |
| JP2001358543A (ja) * | 1994-03-10 | 2001-12-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電力増幅器 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5661434A (en) * | 1995-05-12 | 1997-08-26 | Fujitsu Compound Semiconductor, Inc. | High efficiency multiple power level amplifier circuit |
| US6208203B1 (en) * | 1998-06-11 | 2001-03-27 | Ace Technology | Low-noise amplifier |
| US6630867B2 (en) * | 2000-02-24 | 2003-10-07 | Skyworks Solutions, Inc. | Power amplifier with provisions for varying operating voltage based upon power amplifier output power |
| JP2002271152A (ja) * | 2001-03-08 | 2002-09-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電力増幅器及びこの電力増幅器を搭載した携帯電話機 |
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2003
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03104408A (ja) * | 1989-09-19 | 1991-05-01 | Fujitsu Ltd | 電力増幅器 |
| JP2001358543A (ja) * | 1994-03-10 | 2001-12-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電力増幅器 |
| JPH0879116A (ja) * | 1994-09-09 | 1996-03-22 | Toshiba Corp | 利得切り替え回路及びこれを用いた無線装置 |
| KR19980032905A (ko) * | 1996-10-18 | 1998-07-25 | 모리시다요이치 | 복수 주파수 대역의 고효율 선형 전력 증폭기 및 고효율 전력증폭기 |
| KR19980077195A (ko) * | 1997-04-17 | 1998-11-16 | 허진호 | 이동통신 기지국용 저잡음 증폭기 |
| KR100244973B1 (ko) * | 1997-04-17 | 2000-02-15 | 허진호 | 이동통신 기지국용 저잡음 증폭기 |
| JP2000201027A (ja) * | 1999-01-08 | 2000-07-18 | Nec Corp | 高効率増幅器 |
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