KR100700298B1 - 능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기 - Google Patents

능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기 Download PDF

Info

Publication number
KR100700298B1
KR100700298B1 KR1020040044145A KR20040044145A KR100700298B1 KR 100700298 B1 KR100700298 B1 KR 100700298B1 KR 1020040044145 A KR1020040044145 A KR 1020040044145A KR 20040044145 A KR20040044145 A KR 20040044145A KR 100700298 B1 KR100700298 B1 KR 100700298B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
control signal
signal
voltage control
gain
amplifier
Prior art date
Application number
KR1020040044145A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20050118977A (ko
Inventor
김창우
김상모
Original Assignee
김창우
김상모
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김창우, 김상모 filed Critical 김창우
Priority to KR1020040044145A priority Critical patent/KR100700298B1/ko
Publication of KR20050118977A publication Critical patent/KR20050118977A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100700298B1 publication Critical patent/KR100700298B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20—Automatic control
    • H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • H03G3/3052—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in bandpass amplifiers (H.F. or I.F.) or in frequency-changers used in a (super)heterodyne receiver
    • H03G3/3068—Circuits generating control signals for both R.F. and I.F. stages
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G11/00—Limiting amplitude; Limiting rate of change of amplitude ; Clipping in general
    • H03G11/002—Limiting amplitude; Limiting rate of change of amplitude ; Clipping in general without controlling loop
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/004—Control by varying the supply voltage

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Abstract

본 발명은 능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 가변 이득을 조절하기 위한 제 1 전압제어신호에 따라 전압조절신호를 출력하는 전압조절부; 외부로부터 입력된 RF신호의 위상을 반전시키고 가변 이득의 범위를 결정하기 위한 제 2 전압제어신호에 따라 이득이 결정된 RF신호를 출력하는 주 증폭부; 및 상기 주 증폭부를 통해 출력된 RF신호와 상기 전압조절부의 전압조절신호에 따라 이득조절신호를 생성하고 생성된 이득조절신호를 외부로 출력하는 능동 피드포워드부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
능동 피드포워드, 이득, RF신호

Description

능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기{variable gain amplifier using a active feedforward}
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기를 설명하기 위한 블록도.
도 2 는 능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기의 개념을 설명하기 위한 도면.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기를 설명하기 위한 회로도.
도 4 는 제 2 전압제어신호(Vctrl2)가 2.2V일 때 제 1 전압제어신호(Vctrl)에 대한 소신호 이득을 나타낸 그래프.
도 5 는 제 2 전압제어신호(Vctrl2)가 1.77V일 때 제 1 전압제어신호(Vctrl)에 대한 소신호 이득을 나타낸 그래프.
도 6 은 제 2 전압제어신호(Vctrl2)가 1.68V일 때 제 1 전압제어신호(Vctrl)에 대한 소신호 이득을 나타낸 그래프.
도 7 은 제 2 전압제어신호(Vctrl2)가 2.2V일 때 8GHz에서 제 1 전압제어신호(Vctrl)에 대한 소신호 이득 특성을 나타낸 그래프.
도 8 은 제 2 전압제어신호(Vctrl2)가 1.77V일 때 8GHz에서 제 1 전압제어신호(Vctrl)에 대한 소신호 이득 특성을 나타낸 그래프.
도 9 는 제 2 전압제어신호(Vctrl2)가 1.68V일 때 8GHz에서 제 1 전압제어신호(Vctrl)에 대한 소신호 이득 특성을 나타낸 그래프.
도 10 은 제 2 전압제어신호(Vctrl2)가 2.2V일 때 8GHz에서 제 1 전압제어신호(Vctrl)에 대한 입/출력 전력 특성을 나타낸 그래프.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 전압조절부 20 : 주 증폭부
30 : 능동 피드포워드부
본 발명은 능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기에 관한 것으로, 특히 송신단에서 가변이득 및 가변감쇄 기능과 수신단에서 가변이득기능을 수행할 수 있도록 한 능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기에 관한 것이다.
일반적으로, 가변이득증폭기(Variable Gain Amplifier)는 이득을 조절함으로써 원하는 출력신호레벨을 유지하기 위하여 사용되는 장치로서, 무선 통신 시스템 에서 필수적인 구성부품이다.
이와 같은 가변이득증폭기는 전송 신호의 전력을 조절하거나 수신된 신호의 진폭을 조정하기 위해 사용된다. 즉, 가변이득 증폭기는 많은 무선 통신 시스템에서 넓은 동작 영역을 보장하기 위하여 사용된다.
특히, 코드 분할 다중 접속(CDMA: Code-Division Multiple Access)방식의 무선통신 시스템의 경우 모바일 송신기의 가변이득증폭기는 시스템의 용량을 최적화하는 중요한 역할을 수행한다.
이러한 무선 통신 시스템에서 사용되는 단말기는 보다 빠른 데이터 전송률을 위한 보다 빠른 동작속도, 더 많은 채널과 사용자를 수용하기 위한 보다 높은 주파수, 경량화, 저전력 소모, 저비용 등을 필요로 하나 그 요구들을 충족시키지 못하고 있는 실정이다.
또한, 이와 같은 요구를 충족시키기 위해서는 단말기의 부피와 무게가 상당히 커지게 되고, 생산단가도 고가인 문제점이 있었다.
그리고, 다수의 사용자가 같은 반송 주파수(Carrier frequency)를 공유하기 때문에, 각 사용자로부터 기지국(Base station)에 동일한 전력이 수신되도록 송신기(transmitter)의 이득은 통제되어야 한다.
본 발명의 목적은, 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 송신단에서 송신신호의 감쇄를 가변시키거나 이득을 가변시킴으로써 동일한 전력이 수신될 수 있도록 할 뿐만 아니라, 수신단에서도 수신신호의 이득을 가변시킴으로써 일정 수 준의 이득을 출력할 수 있도록 한 능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 가변 이득을 조절하기 위한 제 1 전압제어신호에 따라 전압조절신호를 출력하는 전압조절부; 외부로부터 입력된 RF신호의 위상을 반전시키고 가변 이득의 범위를 결정하기 위한 제 2 전압제어신호에 따라 이득이 결정된 RF신호를 출력하는 주 증폭부; 및 상기 주 증폭부로부터 출력된 RF신호와 상기 전압조절부로부터 출력된 전압조절신호로 조절되어, 상기 주 증폭부의 출력 RF신호를 180도 역위상으로 피드포워드시켜 다시 상기 주 증폭부의 출력 RF신호에 더하여 그 진폭의 크기를 조절하는 능동 피드포워드부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 주 증폭부는, 길버트 셀 또는 차동증폭기 또는 하나의 트랜지스터로 이루어진 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는 상기 전압조절부는, 상기 제 1 전압제어신호가 증가할 때 상기 주 능동피드포워드부의 부하저항(R10, R11, R14, R15)에 걸리는 전압을 감소시키는 것을 특징으로 한다.
더욱 더 바람직하게는 상기 가변이득증폭기는, 상기 제 2 전압제어신호를 고정시킨 상태에서 상기 제 1 전압제어신호만을 이용하여 수신신호의 이득을 가변시키는 것을 특징으로 한다.
더욱 더 바람직하게는 상기 가변이득증폭기는, 상기 제 1 전압제어신호와 상기 제 2 전압제어신호를 이용하여 송신신호의 감쇄를 가변시키거나 이득을 가변시 키는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기를 도 1 내지 도 3 을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기를 설명하기 위한 블록도이고, 도 2 는 능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기의 개념을 설명하기 위한 도면이며, 도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기를 설명하기 위한 회로도이다.
도 1 을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기는 제 1 전압제어신호(Vctrl)에 따라 전압조절신호를 출력하는 전압조절부(10)와, 외부로부터 입력된 RF 신호의 위상을 반전시키고 반전된 위상을 갖는 RF신호를 가변이득의 범위를 결정하기 위한 제 2 전압제어신호(Vctrl2)에 따라 이득이 결정된 RF신호를 출력하는 주 증폭부(20), 및 주 증폭부(20)에서 출력된 RF신호를 전압조절부(10)의 전압조절신호에 따라 이득조절신호를 생성하고 생성된 이득조절신호를 외부로 출력하는 능동 피드포워드부(30)를 포함한다.
이때, 상기 주 증폭부(20)는 길버트 셀(Gilbert Cell), 차동 증폭기 및 하나의 트랜지스터 중 어느 하나로 구현 가능하다.
도 2 는 능동 피드포워드 증폭기의 원리를 설명하기 위한 도면으로서, 상기 능동 피드포워드 증폭기는 AFF의 이득을 증가시키면 출력에서의 이득이 감소 또는 감쇄를 가져오는 구조이다.
이러한 구조를 갖는 능동 피드포워드 증폭기는 기존의 전통적인 능동궤환(Active feedback)의 개념과 반대의 개념으로 출력 측의 신호를 입력측으로 궤환시켜 원하는 성능을 얻는 것이 아니라, 입력측의 RF 신호를 일부 다른 경로로 유도하여 원래 경로의 신호와 반대의 위상을 갖게 하고 출력측에서 합하여 전체적으로 이득을 상쇄시키는 원리이다.
도 3 에 도시된 회로도는 선형성이 우수한 길버트 셀(Gilbert's Cell) 회로를 이용하여 이중평형형으로 설계한 능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기를 설명하기 위한 도면이다.
본 회로는 이중평형형으로 설계되어 있지만, 일반적인 차동증폭기 형태나 싱글로도 설계될 수 있다.
입력과 출력은 회로의 간결성을 위하여 single-ended 방식으로 하였으며, 이득조절은 제 1 전압제어신호(Vctrl)와 제 2 전압제어신호(Vctrl2)를 통하여 이루어진다. 기본적으로 가변이득은 제 1 전압제어신호(Vctrl)에 의해 이루어지며, 제 2 전압제어신호(Vctrl2)를 통하여 가변이득범위의 레벨을 결정하게 된다.
상기 전압조절부(10)는 외부로부터 제 1 전압제어신호(Vctrl)를 인가받게 되면, 제 18 내지 제 21 저항(R18, R19, R20, R21)과 제 11 트랜지스터(Q11)를 거쳐 상기 능동 피드포워드부(30)로 전압조절신호를 출력한다.
또한, 상기 전압조절부(10)는 제 1 전압제어신호(Vctrl)가 증가할 때 제 10, 11, 14 및 15 저항(R10, R11, R14, R15)에 걸리는 전압을 감소시키게 한다.
또한, 상기 전압조절부(10)는 제 1 전압제어신호(Vctrl)의 변화 범위를 이동시키는 것으로, 제 10, 11, 14 및 15 저항(R10, R11, R14, R15)에 걸리는 전압을 제 1 전압제어신호(Vctrl)가 증가할 수록 3V에서 1.4 V로 반전시키는 동시에, 제 1 전압제어신호(Vctrl)의 변화 범위를 0 V에서 2 V로 변화하게 한다. 즉, 제 1 전압제어신호(Vctrl)가 0 V일 때 제 10, 11, 14 및 15 저항(R10, R11, R14, R15)에 걸리는 전압은 3V이고, 제 1 전압제어신호(Vctrl)가 2V일 때 제 10, 11, 14 및 15 저항(R10, R11, R14, R15)에 걸리는 전압은 1.4V가 된다.
상기 주 증폭부(20)는 외부로부터 입력된 RF신호(RFin)를 소정의 크기로 증폭시키는 역할을 수행한다.
상기 능동 피드포워드부(30)는 상기 주 증폭부(20)에서 출력된 이득이 결정된 RF신호와 상기 전압조절부(10)로부터 출력된 전압조절신호를 더하여 이득조절신호를 생성하고 생성된 이득조절신호를 외부로 출력한다.
상기 주 증폭부(20)는 길버트 셀 구조로 구현한 것으로, 이러한 길버트 셀 구조는 공지된 기술이므로 그 상세한 설명을 생략한다.
다만, 이해를 돕기 위해 신호가 입력되는 제 1 트랜지스터(Q1)만을 single-ended 방식으로 고려하면, 제 7 저항(R7)과 제 9 저항(R9)에 큰 값의 저항을 사용 해서 제 3 트랜지스터(Q3)와 제 6 트랜지스터(Q6)의 베이스에 걸리는 전압이 매우 낮아지게 한다. 그러면, 제 3 트랜지스터(Q3)와 제 6 트랜지스터(Q6)는 turn-off 상태에 있으므로 제 3 트랜지스터(Q3)의 컬렉터 쪽으로 나가는 신호는 없게 된다.
입력신호의 위상(in-phase, 0°)을 기준으로 했을 때, 제 1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터 쪽으로 나가는 신호의 위상은 out-of-phase(180°)가 되고, 제 4 트랜지스터(Q4)의 에미터에서 컬럭터를 지날 때는 위상이 바뀌지 않으므로 역시 180°의 위상을 갖고 나가게 된다.
그리고, 능동 피드포워드부를 보면 제 9 트랜지스터(Q9)의 베이스를 통해 인가되는 신호는 제 1 트랜지스터(Q1)의 베이스에 인가되는 입력신호의 위상과 반대인 180°위상의 신호가 입력된다. 이 신호는 제 9 트랜지스터(Q9)를 거치면서 위상이 바뀌게 되어 제 9 트랜지스터(Q9)의 컬렉터로 나가는 신호의 위상은 0°(입력신호의 위상과 동일)가 된다.
마찬가지로 제 10 트랜지스터(Q10)를 거치면서 위상이 바뀌지 않으므로, AFF의 출력신호의 위상은 0°가 된다. 따라서, 제 1 트랜지스터(Q1)와 제 4 트랜지스터(Q4)의 cascode 구성을 거친 신호의 위상은 입력신호와 반대인 180°이고, 이 신호의 일부가 AFF의 입력으로 들어가 제 9 트랜지스터(Q9)와 제 10 트랜지스터(Q10)의 cascode 구성을 거치면서 0°의 위상을 갖게되므로 제 6 커패시터(C6)의 좌측 노드에서 서로 반대의 위상을 갖게 되므로 상쇄된다.
이것을 다시 정리해 보면, 능동 피드포워드부(30)가 동작하지 않을 경우, 제 10, 11, 14 및 15 저항(R10, R11, R14, R15)에 걸리는 전압이 0 V일 때 주 증폭부(20)의 이득은 그대로 나타나게 된다. 그리고, 제 10, 11, 14 및 15 저항(R10, R11, R14, R15)에 걸리는 전압이 증가하여 능동 피드포워드부(30)가 이득을 갖기 시작하면, 주 증폭부(20)의 신호와 능동 피드포워드부(30)를 거친 신호가 서로 합쳐지면서 상쇄되게 되어 신호의 이득은 감소된다.
예를 들어, 입력포트에 크기가 1인 신호가 입력되고 제 1 트랜지스터(Q1)와 제 4 트랜지스터(Q4)를 거치면서 크기가 -10인 신호가 되었다고 가정하자. 그리고, 그 신호의 일부가 능동 피드포워드부(30)로 입력된다고 했을 때, 상기 능동 피드포워드부(30)가 동작하지 않을 경우는 출력포트로 -10의 크기를 갖는 신호가 그대로 출력된다.
이 출력신호 중 일부가 능동 피드포워드부(30)의 입력으로 사용될 경우, 제 1 전압제어신호(Vctrl)가 증감함에 따라 상기 능동 피드포워드부(30)의 이득이 증가된다. 즉, -1의 크기를 갖는 신호가 능동 피드포워드부(30)의 입력으로 사용된다고 했을 때, 능동 피드포워드부(30)의 이득이 1이라면 출력포트에 나오는 신호의 크기는 -9가 된다.
왜냐하면 크기가 -1인 신호가 제 9 트랜지스터(Q9)와 제 10 트랜지스터(Q10)를 거치면서 증폭은 되지 않고 위상만 바뀌어 +1인 신호로 나타나게 되므로, -10인 신호와 더해지면 -9의 크기의 신호가 출력포트에 나타나게 된다.
또한 제 1 전압제어신호(Vctrl)를 최대로 증가시켜 AFF가 최대의 이득을 갖도 록 하면, -1 크기의 신호가 AFF로 입력되어 제 9 트랜지스터(Q9)와 제 10 트랜지스터(Q10)를 거치면서 +10의 크기의 신호가 되므로 출력포트에서 나가는 신호의 크기는 0이 된다.
위와 같이 single-ended 방식이 아니라 평형으로 입력시킬 경우, 반대쪽도 동작하며 위상만 반대이고 나머지는 동일하다.
제 1 전압제어신호(Vctrl)와 제 2 전압제어신호(Vctrl2)는 각각의 증폭기의 이득을 조절하는데 사용되는 DC전압이다. 제 1 전압제어신호(Vctrl)에 의해 전압조절부(10)에서 출력된 전압조절신호는 능동 피드포워드부(30)의 이득(AFF)을 조절하는 것이고, 제 2 전압제어신호(Vctrl2)는 주 증폭부(20)의 이득을 결정하는 것이다.
도 3 의 실시예를 single-ended 방식으로 시뮬레이션 하면 3가지 가변이득 범위의 레벨을 가지며, 제 2 전압제어신호(Vctrl2)가 2.2V일 때 고이득설정(high gain setting)이고, 제 2 전압제어신호(Vctrl2)가 1.77V일 때 저이득설정(low gain setting), 제 2 전압제어신호(Vctrl2)가 1.68V일 때 고감쇄설정(high attenuation setting)이다.
시뮬레이션에 사용한 커패시터와 저항값은 다음과 같다.
C1 ~ C7(pF) = 3, R1 ~ R4(ohm) = 2.8k, R5 ~ R6 = 20, R7, R9 = 4k
R8 = 6k, R10, R11, R14, R15 = 640, R12, R13, R16, R17 = 3.5k
R18 = 4.4K, R19 = 2k, R20 = 20, R21 = 60, R22 ~ R27 = 510
각각의 레벨을 결정하는 제 2 전압제어신호(Vctrl2)는 시뮬레이션에서 얻은 값으로 제작 후의 값과 동일하지 않을 수 있으므로 위 모든 회로와 마찬가지로 추후 제작되었을 때 원하는 레벨을 결정하기 위해 조정되어 질 수 있다.
도 4 내지 도 6 은 각 레벨에서 제 1 전압제어신호(Vctrl)에 따른 주파수 대역특성을 나타낸다.
도 4 는 제 2 전압제어신호(Vctrl2)에 2.2V를 인가했을 때 8GHz에서 제 1 전압제어신호(Vctrl)에 대한 소신호 이득 특성을 나타낸 그래프로서, 제 1 전압제어신호(Vctrl)가 0V일 때 이득은 3dB이고 제 1 전압제어신호(Vctrl)가 2V일 때 이득은 10.3dB로 제 1 전압제어신호(Vctrl)가 0V부터 2V까지 증가할 때, 7dB의 가변이득범위를 갖게 된다.
이러한 가변이득범위는 감쇄영역이 아닌 이득구간에 존재하며 범위를 늘리기 위해서 설계된 가변이득증폭기를 다단으로 연결하여 사용하면 원하는 가변이득범위를 얻을 수 있다.
회로도에 도시된 소자를 설명하면 제 1 커패시터(C1) 내지 제 7 커패시터(C7)는 블록킹 커패시터들이고, 제 1 저항(R1) 내지 제 4 저항(R4)은 주 증폭부(20)의 제 1 트랜지스터(Q1) 및 제 2 트랜지스터(Q1)의 베이스 바이어싱 저항이고, 제 5 저항 내지 제 9 저항(R9)은 주 증폭부(20)의 제 3 트랜지스터(Q3) 내 지 제 6 트랜지스터(Q6)의 베이스 바이어싱 저항이고, 제 22 저항(R22) 내지 제 27 저항(R27)은 주 증폭부(20)의 부하저항이고, 제 12 저항(R12), 제 13 저항(R13), 제 16 저항(R16) 및 제 17 저항(R17)은 능동 피드포워드부(30)의 제 7 트랜지스터(Q7) 및 제 9 트랜지스터(Q9)의 베이스 바이어싱 저항이고, 제 10 저항(R10), 제 11 저항(R11), 제 14 저항(R14) 및 제 15 저항(R15)은 능동 피드포워드부(30)의 부하저항이고, 제 18 저항(R18) 내지 제 21 저항(R21)은 전압조절부(10)의 전압분배저항이고, 제 1 트랜지스터(Q1) 및 제 2 트랜지스터(Q2)는 주 증폭부(20)의 메인 증폭 트랜지스터이며, 제 7 트랜지스터(Q7) 및 제 9 트랜지스터(Q9)는 능동 피드포워드부(30)의 주 증폭 트랜지스터이다.
도 4 에서 보는 바와 같이 각 제 1 전압제어신호에 대해서 비교적 일정한 기울기로 이득이 변하는 것을 확인할 수 있다.
가변이득증폭기를 수신단에서 사용할 경우는 감쇄특성 없이 가변이득 특성만 필요하기 때문에, 제 2 전압제어신호(Vctrl2)를 고이득을 위한 설정전압(예를 들면, 2.2V)으로 고정시키고 제 1 전압제어신호(Vctrl)만을 이용하여 가변이득을 얻게 된다.
송신단에서 사용할 경우는 이득을 높일 수 있는 기능뿐만 아니라 감쇄 특성이 필요하게 되어, 제 1 전압제어신호(Vctrl)만으로 감쇄영역까지 이득을 줄이기 힘들기 때문에 제 2 전압제어신호(Vctrl2)를 1.77V 또는 1.68V로 사용한다.
도 5 는 제 2 전압제어신호(Vctrl2)에 1.77V를 인가했을 때 8GHz에서 제 1 전압제어신호(Vctrl)에 대한 소신호 이득 특성을 나타낸 그래프로서, 제 2 전압제어신호(Vctrl2)가 1.68V로 제 1 전압제어신호(Vctrl)의 변화범위에 대해서 7dB 정도의 가변이득 특성을 갖는다. 또한, 이 조건에서는 이득없이 감쇄영역에서만 동작한다.
도 6 은 제 2 전압제어신호(Vctrl2)에 1.68V를 인가했을 때 8GHz에서 제 1 전압제어신호(Vctrl)에 대한 소신호 이득 특성을 나타낸 그래프이다.
상술한 도 4 및 도 6 을 통해 최대감쇄 9.6dB부터 최대이득 10.3dB의 전체 가변이득 범위가 20dB정도이고, 세가지 레벨의 가변이득 변화형태가 모두 동일하다. 즉, 이득을 갖는 경우와 감쇄가 되는 경우 모두 일정한 간격으로 변하며 이는 각각의 레벨에서 이득이나 감쇄가 하나의 값에서 위나 아래의 값으로 변할 때 동일한 시간이 걸리게 되어 시간간격의 불균형으로 인한 성능저하를 막을 수 있다.
도 7 부터 도 9 까지는 고이득설정, 저이득설정 및 고감쇄설정의 세가지 레벨별로 각각 제 1 전압제어신호(Vctrl)에 대한 소신호 이득을 7GHz~9GHz대역에서 나타낸 그래프이다.
그래프에서 보는 바와 같이, 세가지 레벨에서 제 1 전압제어신호(Vctrl)에 대해 일정한 주파수 대역 특성을 나타낸다.
이득을 갖을 때 보다는 감쇄영역일 때 이득 평탄도가 많이 나빠지거나 3dB 대역폭을 벗어나 버리는 경우가 있는데, 본 회로에서는 이득을 갖는 경우나 감쇄가 되는 경우에서 모두 일정한 주파수 대역특성을 얻을 수 있다. 즉, 각각의 레벨 값만 틀릴 뿐 형태는 모두 동일한 형태이다.
도 10 은 8GHz에서의 입/출력 전력특성을 나타낸 그래프로서, 제 2 전압제어신호(Vctrl2)가 2.2V, 제 1 전압제어신호(Vctrl)가 2V일 때 즉, 최대이득 조건에서 1-dB 이득압축 출력전력(1-dB gain compression output power; P1-dB)은 - 7.7 dBm 정도를 나타낸다.
이를 통해 입/출력 전력특성이 각 제 1 전압제어신호(Vctrl)에 대해서 일정한 간격으로 변화한다는 것과, 제 1 전압제어신호(Vctrl)에 대해서 일정한 1-dB 이득 압축출력전력{P1-dB(dBm)}이 비교적 일정하게 유지됨을 알 수 있다.
본 실시예에서는 가변이득증폭기로 한정하여 설명하고 있으나, 가변이득 성능을 갖는 저잡음 증폭기, 구동증폭기, 전력증폭기, 전달임피던스 증폭기 및 전달 컨덕턴스 증폭기 등을 포함하는 대부분의 증폭기에도 적용 가능하다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 송신단에서 송신신호의 가변이득 및 가변감쇄기능과 수신단에서 수신신호의 가변이득을 출력함으로써 일정 수준의 이득을 유지 할 수 있는 우수한 효과가 있다.
또한, 상기와 같은 본 발명에 따르면 주 증폭부의 바이어스 포인트를 고정한 상태에서 신호의 크기와 위상만으로 이득을 조절하기 때문에 이득을 갖는 구간과 감쇄를 갖는 구간이 바이어스 포인트의 이동에 기인하는 왜곡으로부터의 영향을 크게 줄일 수 있는 우수한 효과도 있다.
또한, 상기와 같은 본 발명에 따르면, 능동 피드포워드부를 이용하여 이득조절을 하기 때문에 트랜스컨덕턴스를 변화시켜 가변이득을 얻는 방식에 비해 선형성이 우수할 뿐만 아니라, 높은 이득을 갖는 경우와 높은 감쇄를 갖는 경우에 거의 유사한 변화형태를 유지할 수 있는 우수한 효과도 있다.

Claims (5)

  1. 가변 이득을 조절하기 위한 제 1 전압제어신호에 따라 전압조절신호를 출력하는 전압조절부;
    외부로부터 입력된 RF신호의 위상을 반전시키고 가변 이득의 범위를 결정하기 위한 제 2 전압제어신호에 따라 이득이 결정된 RF신호를 출력하는 주 증폭부; 및
    상기 주 증폭부로부터 출력된 RF신호와 상기 전압조절부로부터 출력된 전압조절신호로 조절되어, 상기 주 증폭부의 출력 RF신호를 180도 역위상으로 피드포워드시켜 다시 상기 주 증폭부의 출력 RF신호에 더하여 그 진폭의 크기를 조절하는 능동 피드포워드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 주 증폭부는, 길버트 셀 또는 차동증폭기 또는 하나의 트랜지스터로 이루어진 것을 특징으로 하는 능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전압조절부는, 상기 제 1 전압제어신호가 증가할 때 상기 주 능동피드포워드부의 부하저항(R10, R11, R14, R15)에 걸리는 전압을 감소시키는 것을 특징으로 하는 능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 가변이득증폭기는, 상기 제 2 전압제어신호를 고정시킨 상태에서 상기 제 1 전압제어신호만을 이용하여 수신신호의 이득을 가변시키 는 것을 특징으로 하는 능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 가변이득증폭기는, 상기 제 1 전압제어신호와 상기 제 2 전압제어신호를 이용하여 송신신호의 감쇄를 가변시키거나 이득을 가변시키는 것을 특징으로 하는 능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기.
KR1020040044145A 2004-06-15 2004-06-15 능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기 KR100700298B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040044145A KR100700298B1 (ko) 2004-06-15 2004-06-15 능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040044145A KR100700298B1 (ko) 2004-06-15 2004-06-15 능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050118977A KR20050118977A (ko) 2005-12-20
KR100700298B1 true KR100700298B1 (ko) 2007-05-07

Family

ID=37291864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040044145A KR100700298B1 (ko) 2004-06-15 2004-06-15 능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100700298B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000232328A (ja) 1999-02-09 2000-08-22 Nec Ic Microcomput Syst Ltd 可変利得増幅器の利得制御回路
JP2001223539A (ja) 2000-02-08 2001-08-17 Nec Corp アクティブフィードフォワード型プレディストーションに基づく線形電力増幅器
JP2001332946A (ja) 2000-05-19 2001-11-30 Murata Mfg Co Ltd 増幅回路及び移動体通信装置
JP2004112299A (ja) 2002-09-18 2004-04-08 Sony Corp 可変利得増幅器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000232328A (ja) 1999-02-09 2000-08-22 Nec Ic Microcomput Syst Ltd 可変利得増幅器の利得制御回路
JP2001223539A (ja) 2000-02-08 2001-08-17 Nec Corp アクティブフィードフォワード型プレディストーションに基づく線形電力増幅器
JP2001332946A (ja) 2000-05-19 2001-11-30 Murata Mfg Co Ltd 増幅回路及び移動体通信装置
JP2004112299A (ja) 2002-09-18 2004-04-08 Sony Corp 可変利得増幅器

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050118977A (ko) 2005-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8107901B2 (en) Feedback loop with adjustable bandwidth
US6392487B1 (en) Variable gain amplifier
US8571496B2 (en) Semiconductor device for signal amplification
KR100461969B1 (ko) Ｃｍｏｓ 공정을 통해 구현된 지수함수 발생기 및 그를이용한 가변이득증폭기
KR100587566B1 (ko) 가변 이득 증폭기
KR100648379B1 (ko) 가변이득 증폭기 및 가변이득 증폭 모듈
KR20190040118A (ko) Rf 회로를 바이어싱하는 시스템 및 방법
Abdulaziz et al. A compensation technique for two-stage differential OTAs
CA2559169A1 (en) Highly linear variable gain amplifier
JP2002084144A (ja) 電力増幅器および無線通信装置
US10862521B1 (en) Techniques for programmable gain attenuation in wideband matching networks with enhanced bandwidth
KR20020025701A (ko) 증폭회로
US5912588A (en) Gain control circuit for a linear power amplifier
US6388525B1 (en) Amplifier with controllable variable signal gain
Liao et al. A 10Gb/s CMOS AGC amplifier with 35dB dynamic range for 10Gb Ethernet
JP3592980B2 (ja) 送信回路及び無線送信装置
MXPA05005190A (es) Amplificador controlador de frecuencia de radio de ganancia continuamente variable que tiene caracteristicas de control lineal con la ganancia de decibeles.
KR100700298B1 (ko) 능동 피드포워드를 이용한 가변이득증폭기
US20070018727A1 (en) Variable gain amplifier and wireless communication apparatus including the same
KR20040102161A (ko) 셀룰라 전화기의 출력 전력 제어
JP2007150433A (ja) 可変利得増幅器およびそれを用いた送受信装置
Leung et al. 10-MHz 60-dB dynamic-range 6-dB variable gain amplifier
US6100763A (en) Circuit for RF buffer and method of operation
JP3315948B2 (ja) 無線装置とその利得の制御方法
US11750162B1 (en) Variable gain amplifier system including separate bandwidth control based on inductance contribution

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee