KR100740219B1 - 대역 선택형 피드포워드 증폭기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 복수의 무선 시스템이 혼재하는 환경에서 주파수대를 적응적으로 선택할 수 있는 피드포워드 증폭기를 제공하는 것이다.

본 발명의 피드포워드 증폭기는 왜곡 검출 회로와 왜곡 제거 회로를 구비하며, 왜곡 검출 회로의 제1 벡터 조정 경로(14)에 삽입되는 동작 주파수대가 다른 n개의 제1 벡터 조정기(4)와, 왜곡 제거 회로의 제2 벡터 조정 경로(8)에 삽입되는 주파수대가 제1 벡터 조정기(4)와 대응하는 n개의 제2 벡터 조정기(11)를 갖는다. 하나의 제1 벡터 조정기(4)를 선택하는 제1 전환 수단(3)과 제2 벡터 조정기(11)를 선택하는 제2 전환 수단(10)에 의해, 피드포워드 증폭기에서 왜곡을 보상하는 주파수대를 전환 제어한다.

주파수대, 피드포워드 증폭기, 대역왜곡 검출 회로, 왜곡 제거 회로, 선형 신호 경로, 벡터 조정 경로, 분배부, 벡터 조정기, 전환 수단, 다주파대 증폭기, 선형 신호 경로

Description

대역 선택형 피드포워드 증폭기{BAND SELECTION TYPE FEED FORWARD AMPLIFIER}

도 1은 종래의 피드포워드 증폭기의 기본 구성을 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 피드포워드 증폭기의 원리적 구성을 나타내는 도면이다.

도 3은 왜곡 보상의 개념도를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예를 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예를 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예를 나타내는 도면이다.

도 7은 제1, 제2 다주파대 증폭기의 다른 구성예를 나타내는 도면이다.

도 8은 대역 검출기의 기능 구성예를 나타내는 도면이다.

도 9는 피드포워드 증폭기의 입력 신호의 스펙트럼의 예를 나타낸 도면이다.

도 10은 스위프 주파수와 입력 신호의 주파수 간 관계를 나타내는 도면이다.

도 11은 국부 발진기로부터 출력되는 신호의 시간적인 변화를 나타내는 도면이다.

도 12는 저역 통과 필터로부터 출력되는 신호의 시간적인 변화를 나타내는 도면이다.

도 13은 저역 통과 필터로부터의 출력에 임계치를 설정한 경우, 검출되는 주 파수대의 대역폭이 좁아지는 것을 나타낸 도면이다.

본 발명은 주파수대를 적응적으로 변경하는 무선 통신용 송신 증폭기에 관한 것이다. 특히, 복수의 주파수대로부터 임의의 주파수대를 선택하여 증폭하는 대역 선택형 피드포워드 증폭기에 관한 것이다.

피드포워드 증폭기의 기본 구성을 도 1에 나타내었다. 피드포워드 증폭기는 2개의 신호 처리 회로를 포함한다. 하나는 왜곡 검출 회로(100)이고, 또 하나는 왜곡 제거 회로(101)이다. 왜곡 검출 회로(100)는 주증폭기 신호 경로(103)와 선형 신호 경로(104)에 의해 구성된다. 왜곡 제거 회로(101)는 주증폭기 출력 신호 경로(108)와 왜곡 주입 경로(109)에 의해 구성된다. 주증폭기 신호 경로(103)(벡터 조정 경로라고도 함)는 벡터 조정기(105)와 주증폭기(106)로 구성된다. 벡터 조정기(105)는 가변 위상기(105a)와 가변 감쇄기(105b)를 갖는다. 선형 신호 경로(104)는 지연 선로로 구성된다. 또한 주증폭기 출력 신호 경로(108)는 지연 선로로 구성된다. 왜곡 주입 경로(109)는 벡터 조정기(110)와 보조 증폭기(111)로 구성된다. 벡터 조정기(110)는 가변 위상기(110a)와 가변 감쇄기(110b)를 갖는다. 전력 분배기(102), 전력 합성 분배기(107), 전력 합성기(112)는 트랜스 회로, 하이브리드 회로 등으로 구성되는 단순한 무손실 전력 분배기 및 전력 합성기이다.

먼저, 피드포워드 증폭기의 기본적인 동작에 대하여 설명한다. 피드포워드 증폭기에 입력된 신호는 전력 분배기(102)에 의해 주증폭기 신호 경로(103)와 선형 신호 경로(104)에 분배된다. 이 때, 주증폭기 신호 경로(103)와 선형 신호 경로(104)의 신호를 등진폭 및 역위상이 되도록 주증폭기 신호 경로(103)의 가변 감쇄기(105b)와 가변 위상기(105a)를 조정한다. 역위상으로 하는 방법으로는, 전력 분배기(102) 혹은 전력 합성 분배기(107)가 입출력 단자간의 위상 천이량을 적당히 설정하는 방법이나, 주증폭기(106)가 위상을 반전하는 방법 등이 있다.

왜곡 검출 회로(100)가 이와 같이 구성되어 있으므로, 전력 합성 분배기(107)는 주증폭기 신호 경로(103)를 통과한 신호와 선형 신호 경로(104)를 통과한 신호의 차이 성분을 출력할 수 있다. 이 차이 성분이 바로 주증폭기(106)가 발생하는 왜곡 성분이다. 이로부터, 도 1에 도시한 전력 분배기(102)에서 전력 합성 분배기(107)까지의 블록은 왜곡 검출 회로라고 불린다.

다음, 왜곡 제거 회로(101)에 대하여 설명한다. 왜곡 검출 회로(100)의 출력은 전력 합성 분배기(107)를 통하여 주증폭기 출력 신호 경로(108)와 왜곡 주입 경로(109)에 분배된다. 주증폭기 출력 신호 경로(108)에는 주증폭기 신호 경로(103)의 주증폭기(106)의 출력(주증폭기 신호 경로(103)를 통과한 신호)이 입력된다. 또한 왜곡 주입 경로(109)에는, 왜곡 검출 회로(100)에서 검출된 주증폭기(106)의 왜곡 성분(주증폭기 신호 경로(103)를 통과한 신호와 선형 신호 경로(104)를 통과한 신호의 차이 성분)이 입력된다. 왜곡 주입 경로(109)의 가변 감쇄기(110b)와 가변 위상기(110a)는, 왜곡 제거 회로 출력단에서, 주증폭기 출력 신호 경로(108)를 통과한 신호의 왜곡 성분과 왜곡 주입 경로(109)를 통과한 신호가 등 진폭 및 역위상이 되도록 조정된다. 이와 같이 조정함으로써, 전력 합성기(112)는 주증폭기 신호 경로(103)를 통과한 신호에 등진폭 및 역위상의 주증폭기(106)의 왜곡 성분을 합성할 수 있다. 그리고 전력 합성기(112)는, 증폭 회로 전체의 왜곡 성분을 상쇄한 신호를 출력한다. 한편, 주지의 사항이기는 하지만, 피드포워드 증폭기에 사용되는 주증폭기에서 발생하는 왜곡 성분을 제거하기 위하여, 보조 증폭기에는 선형 증폭기가 사용된다. 이상이 이상적인 피드포워드 증폭기의 동작이다. 실제로는, 왜곡 검출 회로 및 왜곡 제거 회로의 평형성을 완전하게 유지하는 것은 용이하지 않다. 또한, 만일 초기 설정이 완전하여도, 주위 온도, 전원 등의 변동으로 인해 증폭기의 특성이 변화하기 때문에, 시간적으로 안정적이고 양호한 평형성을 유지하는 것은 매우 곤란하다.

이 피드포워드 증폭기의 왜곡 검출 회로 및 왜곡 제거 회로의 평형성을 고정밀도로 유지하는 방법으로서, 파일럿 신호를 이용한 자동 조정 방법이 알려져 있다. 예컨대, 일본 특허 공개 평 1(1989)-198809호 공보(특허 문헌 1) 등이 있다. 이들을 실용화한 장치로서, 노지마 도시오(Toshio Nojima), 나라하시 쇼이치(Shoichi Narahasi), "이동 통신용 초저 왜곡 다주파수 공통 증폭기----자기 조정 피드포워드 증폭기(SAFF-A)----", 전자 정보 통신 학회, 무선 통신 시스템 연구회, RCS90-4, 1990(비 특허 문헌 1)이 알려져 있다. 이들 피드포워드 증폭기는 PDC(Personal Digital Cellular)방식의 800MHz대, 1.5GHz대에서 실용화되어 있다. 이러한 피드포워드 증폭기는, 일반적으로 증폭하는 주파수대마다 설계되어 조정되고 있다.

지금까지의 무선 시스템에서는, PDC, GSM(Global System for Mobile Co㎜unications), IMT-2000(lnternational Mobile Teleco㎜unication 2000) 등의 어느 하나의 규격을 따른 단일 시스템이 사용되고 있었다. 이에 대하여, 단일 하드웨어로 복수의 무선 시스템에 대응할 수 있도록 무선기의 소프트웨어화를 수행하는 기술이 있다. 단일 하드웨어로 복수의 무선 시스템에 대응할 수 있다면, 이용자는 무선 시스템이나 그 배경에 있는 코어 네트워크를 전혀 의식하지 않고 이동 통신 환경을 이용할 수 있다. 그러나, 현실적으로는 복수의 무선 시스템에 대응한 단일 하드웨어는 실현에 이르지 않고 있다.

또한 지역 또는 오퍼레이터마다 무선 시스템에서 제공하는 서비스가 달라지게 되어, 무선 시스템도 다양화되어 갈 것으로 생각된다. 따라서, 장래적으로는 동 시기 및 동일 장소에서 목적마다 최적의 무선 시스템을 혼재시킬 필요가 발생할 것으로 생각된다.

이들 복수의 무선 시스템을 이용하는 방법으로, 멀티 밴드 무선 시스템이 있다. 이 무선 시스템은 전파 환경이나 트래픽 상황에 따라 사용하는 주파수 대역 또는 주파수 대역수를 적응적으로 변경한다. 또한 소정의 전송 품질 또는 전송량을 확보하기 위해서는, 사용되지 않은 주파수 대역을 이용한 멀티 밴드 전송이 유효하다. 따라서, 멀티 밴드 무선 시스템에서는 그 무선 시스템이 보증해야 할 전송 품질이나 전송량을 확보하기 위하여, 주파수 대역수를 변경한다. 또한, 동일 대역 내에서도 마찬가지로 변경된다. 아울러, 멀티 밴드 무선 시스템은 복수의 사업자가 사용하는 주파수대가 혼재하고 있는 경우에, 간섭 인지 기술, 주파수 공용 기술, 간섭 캔슬 기술, 여간섭 저감 회피 기술, 멀티 밴드 제어 기술 등에 의해 비어 있는 주파수 대역을 사용하는 적응 제어를 수행함으로써 주파수 이용 효율을 높일 수 있다.

피드포워드 증폭기는 이러한 멀티 밴드 무선 시스템에 대응한 기지국용 선형증폭기로서 사용된다. 그러나, 증폭해야 할 복수의 주파수대가 각 주파수대의 대역폭에 비하여 크게 떨어져 있는 경우, 각 주파수대용 지연선의 전기 길이가 다른 것 등으로부터, 왜곡 검출 회로와 왜곡 제거 회로의 평형도를 소정의 범위로 하기 위한 가변 위상기와 가변 감쇄기의 조정량은, 증폭해야 할 주파수대에 따라 달라진다.

구체적으로 설명하면, 모든 주파수대에서 공통된 지연 선로를 이용한 경우, 입력 신호의 주파수차에 의해 벡터 조정기의 설정 값은 항상 주파수차의 각속도로 회전하는 신호를 추종할 필요가 있다. 그러나, 지금까지의 벡터 조정기에서는 그러한 고속으로 회전하는 신호를 추종할 수 없었다. 또한, 지금까지의 벡터 조정기는 구조 상의 이유로 인해 복수의 입력 신호에 대하여 동시에 최적의 진폭과 위상을 설정할 수 없었다.

예컨대 800MHz대와 1.5GHz대의 신호가 동일한 벡터 조정기에 입력되는 경우, 어느 하나의 주파수대에 대하여 최적의 벡터 조정을 수행할 수 있다. 그러나, 주파수차 700MHz를 추종하는 최적의 벡터 조정을 수행할 수 없다. 따라서, 종래의 피드포워드 증폭기는 800MHz대의 신호와 1.5GHz대의 신호를 동시에 소정의 왜곡 보상량 이하에서 증폭할 수 없었다.

이를 해결하는 방법으로서, 스즈키 야스노리, 나라하시 쇼이치, "듀얼 밴드 피드포워드 증폭기", 2005년 전자 정보 통신 학회 종합 대회, C-2-2, 2005년 3월(비특허 문헌 2)에 듀얼 밴드 피드포워드 증폭기가 제안된 바 있다. 이러한 구성에서는, 주파수대마다 대역 추출 수단을 갖는 벡터 조정기를 구비한다. 즉, 이 듀얼 밴드 피드포워드 증폭기는, 벡터 조정기의 전단에 설치되어 있는 필터에 의해 입력된 두 개의 주파수대의 신호로부터 벡터 조정할 주파수대의 신호를 추출한다. 그리고, 주파수대마다 벡터 조정한다. 이 듀얼 밴드 피드포워드 증폭기 구성은 복수의 주파수대에서의 왜곡 보상이 가능하다. 한편, 보상할 대역은 필터에 따라 고정되어 있다.

복수의 송신 대역을 갖는 멀티 밴드 무선 시스템에서는, 무선 시스템의 서비스 상황, 타 무선 시스템에의 간섭 등에 따라 주파수 대역을 변경하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 피드포워드 증폭기의 왜곡 보상의 대역폭은 왜곡 검출 회로와 왜곡 제거 회로의 각 루프의 조정 정밀도에 따라 결정된다. 따라서, 종래의 피드포워드 증폭기에서는 왜곡 보상의 조정을 주파수 대역의 변경에 대응시킬 수 없었다. 또한, 왜곡 보상할 주파수 대역이 고정되어 있는 종래의 듀얼 밴드 피드포워드 증폭기는 동작 주파수의 적응적인 변경도 할 수 없었다. 장기간에 걸쳐 사용되는 피드포워드 증폭기에 있어, 주파수 대역의 변경은 기지국에서의 피드포워드 증폭기의 개수나 변경을 수반한다. 따라서, 수 많은 피드포워드 증폭기를 재조정하려면 엄청난 노동력과 시간이 필요하게 된다. 이러한 노동력과 시간을 불필요하게 할 수 있는 피드포워드 증폭기 구성이 필요하였다.

예컨대 주파수 대역(f1)의 신호와 주파수 대역(f2)의 신호를 동시에 왜곡 보상하는 듀얼 밴드 피드포워드 증폭기는, 주파수 대역 f2에서 f3으로 변경된 경우에, 주파수 대역(f1)의 신호와 주파수 대역(f3)의 신호를 동시에 왜곡 보상할 수 없었다. 이는, 종래의 듀얼 밴드 피드포워드 증폭기의 동작 대역이 고정되어 있는 것, 전술한 바와 같이 f1과 f3의 주파수차에 의해 루프 조정을 할 수 없는 것에 기인하였다.

또한 앞으로 서비스되리라 생각되는 모든 주파수대에 대응한 고정 필터와 벡터 조정기를 듀얼 밴드 피드포워드 증폭기에 구비시키는 방법도 생각할 수 있다.

그러나, 모든 주파수대에 대응할 수 있는 고정 필터와 벡터 조정기를 갖는다는 것은, 사용되지 않는 고정 필터와 벡터 조정기도 갖는다는 것이므로, 경제적인 피드포워드 증폭기를 구성하는 것에 반한다. 이와 같이 주파수 대역의 변경 또는 반송파의 증감에 따라 구성부의 교환이 불필요하고, 또한 구성이 중복(redundancy)되지 않는 피드포워드 증폭기가 요구되고 있었다.

본 발명은 왜곡 검출 회로와 왜곡 제거 회로를 구비하는 피드포워드 증폭기에 관한 것이다. 왜곡 검출 회로의 제1 벡터 조정 경로에 동작 주파수대가 각각 다른 n개의 제1 벡터 조정기가 병렬로 설치된다. 또한 왜곡 제거 회로의 제2 벡터 조정 경로에 동작 주파수대가 제1 벡터 조정기에 대응한 n개의 제2 벡터 조정기가 병렬로 설치된다. 아울러, n개의 제1 벡터 조정기 중 하나를 선택하는 제1 전환 수단과, 선택된 제1 벡터 조정기와 동일한 동작 주파수대의 제2 벡터 조정기를 선택하는 제2 전환 수단을 구비한다. 그리고, 제1, 제2 전환 수단을 적응적으로 전환 제어하는 주파수 제어부가 설치된다.

본 발명에 의하면, 피드포워드 증폭기 입력 신호의 주파수대마다 그 주파수대에 적합한 벡터 조정기를 이용할 수 있다. 따라서, 주파수대마다 최적의 왜곡 보상을 수행할 수 있다. 또한 복수의 무선 시스템이 혼재하는 통신 환경에서도 피드포워드 증폭기의 동작 주파수대를 적응적으로 변경하는 것이 가능해진다.

이와 같이 본 발명의 피드포워드 증폭기는, 무선 시스템의 서비스 상황에 대응한 주파수 대역을 선형 증폭할 수 있다. 따라서, 본 발명은 주파수 대역의 변경이나 반송파의 증가에 따른 추가 설비를 불필요하게 할 수 있다. 또한 종래 기술에서는 동작 주파수대가 다른 복수의 피드포워드 증폭기를 기지국에 설치하여야 하였으나, 본 발명에 의하면, 단일한 피드포워드 증폭기를 설치하면 되므로, 장치 규모나 소비 전력의 점에서 유리하다.

(발명의 상세한 설명)

실시예 1

도 2에 본 발명의 피드포워드 증폭기의 기본적인 구성을 나타내었다. 본 발명의 피드포워드 증폭기는, 왜곡 검출 회로(100)와 왜곡 제거 회로(101)와 주파수 제어부(9)를 구비한다. 왜곡 검출 회로(100)는 제1 선형 신호 경로(2)와 제1 벡터 조정 경로(14)를 포함한다. 왜곡 제거 회로(101)는 제2 선형 신호 경로(7)와 제2 벡터 조정 경로(8)를 포함한다. 제1 벡터 조정 경로(14)는 제1 전환 수단(3)과 제 1 다주파대 증폭기(5)의 직렬 접속으로 구성되어 있다. 제1 전환 수단(3)은 제1 입력 전환기(3a), n개의 제1 벡터 조정기(4), 제1 출력 전환기(3b)로 구성되어 있다. n개의 제1 벡터 조정기(4)는 각각 동작 주파수대가 다르며, 병렬로 배치되어 있다.

제2 벡터 조정 경로(8)는 제2 전환 수단(10)과 제2 다주파대 증폭기(12)의 직렬 접속으로 구성되어 있다. 제2 전환 수단(10)은 제2 입력 전환기(10a), n개의 제2 벡터 조정기(11), 제2 출력 전환기(10b)로 구성되어 있다. n개의 제2 벡터 조정기(11)는 각각 동작 주파수대가 제1 벡터 조정기에 대응하며, 병렬로 배치되어 있다. 도 2에서는 설명을 간단하게 하기 위하여, 제1 전환 수단(3)을 단극 쌍투 스위치(SPDT:Single Pole Double Throw)로 하였다. 또한, 제1 벡터 조정기(4)를 2개의 다른 주파수대의 신호의 진폭과 위상을 조정할 수 있는 2개의 벡터 조정기(4a, 4b)로 구성하였다. 그러나 2개로 한정할 필요는 없으며, 상기한 n은 2 이상의 정수이다.

제1 분배기(1)는 피드포워드 증폭기에의 입력 신호를 지연선으로 구성된 제1 선형 신호 경로(2)와 제1 벡터 조정 경로(14)에 분배한다. 주파수 제어부(9)는 오퍼레이션 센터로부터의 제어 신호에 따라 제1 입력 전환기(3a), 제1 출력 전환기(3b), 제2 입력 전환기(10a), 제2 출력 전환기(10b)를 전환한다. 예컨대, 제1 벡터 조정기(4a)와 제2 벡터 조정기(11a)가 접속되어 있는 경우, 제1 벡터 조정 경로(14)에서는 제1 분배기(1)에 의해 분배된 신호는 제1 벡터 조정기(4a)에 입력된다. 제1 벡터 조정기(4a)는 입력 신호의 위상을 조정하여 출력한다. 제1 다주파대 증 폭기(5)는 제1 벡터 조정기(4a)의 출력을 증폭한다. 이와 같이 하여 제1 벡터 조정기(4a)와 제1 다주파대 증폭기(5)는, 제1 벡터 조정 경로(14)에 입력된 신호를 합성 분배기(6)의 입력측에서 제1 선형 신호 경로(2)를 통과한 신호와 역위상 및 등진폭의 신호로 조정한다. 이와 같이 조정하면, 제1 선형 신호 경로(2)와 제1 벡터 조정 경로(14) 간 차이를 취함으로써, 제1 다주파대 증폭기(5)에서 발생하는 왜곡 성분이 얻어진다. 합성 분배기(6)는 제1 다주파대 증폭기(5)에서 발생하는 왜곡 성분이 송신 신호에 부가된 채로 왜곡 제거 회로(101)의 제2 선형 신호 경로(7)에 출력된다. 또한 합성 분배기(6)는, 제1 선형 신호 경로(2)와 제1 벡터 조정 경로(14) 간 차이인 왜곡 성분을 왜곡 제거 회로의 제2 벡터 조정 경로(8)에 출력한다. 제2 벡터 조정 경로(8)에서는, 제2 벡터 조정기(11a)는 왜곡 성분의 위상을 조정하여 출력한다. 제2 다주파대 증폭기(12)는 제2 벡터 조정기(11a)의 출력을 증폭한다. 이와 같이 하여 제2 벡터 조정기(11a)와 제2 다주파대 증폭기(12)는, 제2 벡터 조정 경로(8)에 입력된 왜곡 성분을 제2 합성기(13)의 입력측에서 제2 선형 신호 경로(7)를 통과한 신호에 포함되는 왜곡 성분과 역위상 및 등진폭의 신호로 조정한다. 이와 같이 왜곡 성분의 위상과 진폭이 조정되므로, 제2 합성기(13)가 제2 선형 신호 경로(7)를 통과한 신호와 제2 벡터 조정 경로(8)를 통과한 신호를 합성하면, 왜곡 성분이 상쇄된다.

전술한 바와 같이, 제1 입력 전환기(3a), 제1 출력 전환기(3b), 제2 입력 전환기(10a), 제2 출력 전환기(10b)는 주파수 제어부(9)에 의해 제어된다. 예컨대, 제1 벡터 조정기(4a)를 800MHz대용, 제1 벡터 조정기(4b)를 1.5GHz대용으로 하는 경우에는, 제2 벡터 조정기(11a)를 800MHz대용, 제2 벡터 조정기(11b)도 1.5GHz대용으로 하면 좋다. 주파수 제어부(9)에 의해 제1 전환 수단(3)이 800MHz대의 벡터 조정기(4a)를 선택하였을 때, 제2 전환 수단(10)도 800MHz대의 벡터 조정기(11a)가 선택된다.

본 발명의 특징은, 사용하는 주파수대가 변경된 경우, 대응하는 주파수대용 벡터 조정기를 왜곡 검출 회로 및 왜곡 제거 회로에 접속함으로써 사용되는 주파수대에 적합한 왜곡 보상을 수행한다는 점에 있다.

도 3에 왜곡 보상의 개념을 나타내었다. 도 3의 가로축은 주파수, 세로축은 왜곡 보상량을 나타낸다. 제1 벡터 조정 경로(14)와 제2 벡터 조정 경로(8)의 동작 중심 주파수가 f1일 때에는, 주파수(f1)를 중심으로 한 신호의 왜곡이 보상된다. 제1 벡터 조정기(4a), 제2 벡터 조정기(11a)가 주파수대(f1)용이라면, 제1 입력 전환기(3a), 제1 출력 전환기(3b), 제2 입력 전환기(10a), 제2 출력 전환기(10b)를 제1 벡터 조정기(4a), 제2 벡터 조정기(11a) 측에 설정하면 좋다. 왜곡을 보상함으로써, 예컨대 신호 대역의 신호 진폭에 대한 왜곡량을 -30dB 정도로 한다.

제1 벡터 조정 경로(14), 제2 벡터 조정 경로(8)의 동작 중심 주파수를 f2로 변경하면, 주파수(f2)를 중심으로 한 주파수대의 왜곡 보상이 수행된다. 제1 벡터 조정기(4b), 제2 벡터 조정기(11b)가 주파수대(f2)용이라면, 제1 입력 전환기(3a), 제1 출력 전환기(3b), 제2 입력 전환기(10a), 제2 출력 전환기(10b)를 제1 벡터 조정기(4b), 제2 벡터 조정기(11b) 측에 설정하면 좋다. 그와 같이 설정함으로써, 왜곡 보상되는 주파수의 범위는 주파수대(f2)가 된다. 도 3에서는, 주파수(f2)의 대역폭이 주파수(f1)보다 좁게 되어 있다. 이와 같이 왜곡 보상을 수행하는 주파수대의 중심 주파수와 그 대역폭은, 제1 벡터 조정기(4), 제2 벡터 조정기(11)에 의해 설정할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 피드포워드 증폭기는 벡터 조정 경로에 동작 주파수대가 다른 벡터 조정기를 전환하여 접속할 수 있다. 따라서, 본 발명의 피드포워드 증폭기는 복수의 주파수대의 송신신호의 왜곡성분을 보상할 수 있다. 한편, 전술한 설명에서는 제1 전환 수단(3) 및 제2 전환 수단(10)에 SPDT 스위치를 사용한 예를 설명하였다. 그러나, n개의 접점을 갖는 단극 n투 스위치로 하고, n개의 각각 동작 주파수대가 다른 벡터 조정기를 설치함으로써, n개의 주파수대에 대하여 고정밀도로 왜곡 보상을 수행할 수도 있다. 예컨대, 800MHz, 1.5GHz, 2.0GHz, 2.4GHz, 5.2GHz 등의 무선 시스템에 대응하기 위하여, 주파수대마다의 벡터 조정기를 설치하여도 좋다. 이러한 다수의 주파수대를 적응적으로 선택하는 무선 시스템에 있어서도, 본 발명의 피드포워드 증폭기는 충분한 왜곡 보상을 수행하고, 게다가 비교적 작은 하드웨어 규모, 소프트웨어 규모로 실현할 수 있다.

변형예

도 4에 제1 및 제2 전환 수단을 1개의 입력 전환기와 복수의 벡터 조정기의 출력 신호를 합성하는 출력 합성기로 구성한 제1 실시예의 변형예를 나타내었다. 제1 벡터 조정기(4a와 4b)의 출력단은 제1 출력 합성기(30)에 접속된다. 제1 출력 합성기(30)의 출력단은 제1 다주파대 증폭기(5)의 입력 단자에 접속된다.

제2 벡터 조정기(11a와 11b)의 출력단은 제2 출력 합성기(31)에 접속된다. 제2 출력 합성기(31)의 출력단은 제2 다주파대 증폭기(12)의 입력 단자에 접속된다. 제1 출력 합성기(30)와 제2 출력 합성기(31)는, 예컨대 잘 알려져 있는 윌킨슨 전력 합성기 또는 3dB 하이브리드 회로 등으로 실현할 수 있다. 이와 같이 제1 및 제2 전환 수단의 제1, 제2 출력 전환기를 합성기로 대체하는 것도 가능하다.

실시예 2

도 5에 입력 전환기를 전환 분배기와 주파수대 추출기로 구성한 예를 나타내었다. 제1 분배기(1)에서 분배된 신호는 제1 전환 분배기(40)에 입력된다. 제1 전환 분배기(40)는 제1 주파수대 추출기(41a와 41b)에 입력 신호를 분배한다. 제1 주파수대 추출기(41a, 41b)는 대역 통과 필터나 대역 저지 필터 등으로 구성할 수 있다. 이들 필터에서는, 각각 다른 주파수대, 예컨대 800MHz대, 1.5GHz대의 주파수를 추출하여 제1 벡터 조정기(4a, 4b)에 출력한다.

제2 전환 수단(10)도 마찬가지로, 합성 분배기(6)로부터의 왜곡 성분이 제2 전환 분배기(42)에 입력된다. 제2 전환 분배기(42)는 제2 주파수대 추출기(43a와 43b)에 입력 신호를 분배한다. 제2 주파수대 추출기(43a, 43b)는 각각 다른 주파수대, 예컨대 800MHz대, 1.5GHz대의 주파수를 추출하여 제2 벡터 조정기(11a, 11b)에 출력한다.

제1 주파수대 추출기(41a, 41b) 및 제2 주파수대 추출기(43a, 43b) 중 어느 것을 동작시킬 것인지는 주파수 제어부(9)에 의해 선택된다. 예컨대 800MHz대의 송신신호의 왜곡성분을 보상하는 경우에는, 제1 주파수대 추출기(41a)와 제2 주파수대 추출기(43a)가 선택된다.

도 5에서는 주파수대 추출기가 2개씩인 예를 나타내었으나, n개 병렬로 설치하여 n개의 주파수대에 대응 가능하게 할 수도 있다.

각 주파수대 추출기를 대역 통과 필터로 구성하는 경우에는, 중심 주파수의 대역 주변을 추출하기가 쉽고, 중심 주파수로부터의 아이솔레이션을 비교적 취하기 쉽다는 이점이 있다. 그러나, 중심 주파수가 대역 통과 필터의 공진 주파수가 되기 때문에 신호의 지연이 커진다. 따라서, 그 지연량에 맞추어 선형 신호 경로를 구성하는 지연선의 선로 길이를 길게 할 필요가 있다.

한편, 각 주파수대 추출기를 대역 저지 필터로 구성하면, 추출하는 주파수대가 대역 저지 필터의 중심 주파수가 아니기 때문에, 통과하는 주파수 대역의 지연량이 작다. 따라서, 선형 신호 경로의 선로 길이를 짧고 저손실로 할 수 있다는 이점이 있다. 아울러, 대역 저지 필터의 설계도 용이하다는 특징이 있다.

실시예 3

도 6에 제1 다주파수대 증폭기, 제2 다주파수대 증폭기로서, 증폭할 주파수대마다 개별 증폭기를 설치한 예를 나타내었다. 제1 벡터 조정기(4a)의 출력단에 제1 벡터 조정기(4a)의 주파수대를 증폭하는 주증폭기(50a)의 입력단이 접속된다. 제1 벡터 조정기(4b)의 출력단에 제1 벡터 조정기(4b)의 동작 주파수대를 증폭하는 주증폭기(50b)의 입력단이 접속된다. 제2 벡터 조정기(11a)의 출력단에 제2 벡터 조정기(11a)의 동작 주파수대를 증폭하는 보조 증폭기(51a)의 입력단이 접속된다. 제2 벡터 조정기(11b)의 출력단에 제2 벡터 조정기(11b)의 동작 주파수대를 증폭하는 보조 증폭기(51b)의 입력단이 접속된다.

이와 같이 각각의 벡터 조정기의 동작 주파수대에 맞춘 주파수 특성을 갖는 주증폭기와 보조 증폭기를 설치함으로써, 증폭할 수 있는 대역폭이 좁은 증폭기를 본 발명에 이용할 수 있다. 한편, 도 2, 도 4, 도 5에 도시한 제1 다주파대 증폭기(5)와 제2 다주파대 증폭기(12)를 이 각 주파수대에 맞춘 동작 주파수대를 구비하는 복수의 증폭기로 대체하는 것도 가능하다.

실시예 4

제1 다주파대 증폭기(5)와 제2 다주파대 증폭기(12)의 다른 구성예를 도 7에 나타내었다. 도 7은 증폭기를 프리앰프(60)와 최종단 증폭기(62a, 62b)의 2단 구성으로 한 것이다. 최종단 증폭기(62a, 62b)는, 대응하는 주파수대에서 높은 이득이 얻어지는 증폭기이다. 제1 다주파대 증폭기 또는 제2 다주파대 증폭기의 프리앰프(60)는 입력된 신호를 증폭한다. 분배기(61)는 각각의 주파수대에 분배한다. 최종단 증폭기(62a, 62b)는 대응하는 주파수대의 신호를 증폭한다. 합성기(63)는 증폭된 신호를 합성한다.

또한, 주증폭기 또는 보조 증폭기를 단일 증폭기로 구성하는 것도 가능하다. 이러한 경우, 주파수대마다 증폭기를 준비하는 것보다, 증폭기의 개수를 삭감하고, 소비 전력의 저감을 기대할 수 있다. 한편, 주증폭기 및 보조 증폭기를 단일 증폭기로 구성한 경우에도, 주파수대를 적응적으로 선택하는 피드포워드 증폭기를 제공할 수 있다.

실시예 5

지금까지의 설명에서는, 주파수 제어부(9)는 오퍼레이터로부터의 제어 신호 등에 의해 제어되어 왔다. 실시예에서는 피드포워드 증폭기에 입력되는 신호로부터 자동으로 입력 신호의 주파수대를 검출하고, 송신신호의 왜곡성분을 보상하는 예를 나타내었다. 실시예 5에서는, 도 2에 점선으로 도시한 대역 검출기(33)를 이용한다. 이러한 구성의 경우, 제1 분배기(1)는 입력 신호의 일부를 대역 검출기(33)에도 분배한다. 대역 검출기(33)는, 이하에 나타낸 방법에 의해 입력 신호의 주파수 대역을 검출하고, 주파수 제어부(9)에의 제어 신호를 출력한다. 그 밖의 동작은 실시예 1과 동일하다.

도 8에 대역 검출기(33)의 기능 구성예를 나타내었다. 대역 검출기(33)는 국부 발진기 주파수 제어부(331), 국부 발진기(332), 믹서(333), 저역 통과 필터(334), 분석부(335)로 구성된다. 국부 발진기 주파수 제어부(331)는 입력 신호의 하한의 주파수에서 상한의 주파수까지 주파수를 연속적으로 스위프하도록 국부 발진기(332)를 제어한다. 국부 발진기(332)는 국부 발진기 주파수 제어부(331)의 지시에 따라 발진한다. 믹서(333)는 제1 분배기(1)로부터 분배된 입력 신호와 국부 발진기(332)로부터의 신호를 승산한다. 믹서(333)로부터의 출력 신호는, 입력 신호의 주파수와 국부 발진기(332)로부터의 신호의 주파수 간 차이의 주파수 성분을 포함한다. 즉, 입력 신호의 주파수와 국부 발진기(332)로부터의 신호의 주파수가 매우 가까운 경우에는, 믹서(333)로부터의 출력에 직류 부근의 성분(저주파의 성분)이 포함된다. 저역 통과 필터(334)는 믹서(333)로부터의 출력의 저주파 성분만을 통과시킨다. 따라서, 입력 신호의 주파수와 국부 발진기(332)로부터의 신호의 주파수가 매우 가까운 경우에만, 저역 통과 필터(334)로부터 대역 검출기 출력 신 호가 얻어진다. 분석부(335)는, 국부 발진기 주파수 제어부(331)로부터의 주파수 스위프 신호와 저역 통과 필터(334)로부터의 대역 검출기 출력 신호를 비교하여 입력 신호의 주파수 대역을 검출하고, 주파수 제어부(9)에의 제어 신호를 출력한다.

도 9에 피드포워드 증폭기의 입력 신호의 스펙트럼의 예를 나타내었다. 제1 주파수대의 중심 주파수를 f1, 하한 주파수를 f1L, 상한 주파수를 f1H라 한다. 제2 주파수대의 중심 주파수를 f2, 하한 주파수를 f2L, 상한 주파수를 f2H라 한다. 도 10에 스위프 주파수와 입력 신호의 주파수 간 관계를 나타내었다. 가로축이 스위프 주파수, 세로축이 입력 신호의 주파수이다. 이 도면은 스위프 주파수가 주파수(f1L)부터 주파수(f1H), 및 주파수(f2L)부터 주파수(f2H)인 경우에, 저역 통과 필터(334)로부터 직류 부근의 신호가 출력되는 것을 나타내고 있다. 도 11에 국부 발진기(332)로부터 출력되는 신호의 시간적인 변화를 나타내었다. 가로축은 시간이고, 세로축은 국부 발진기(332)로부터의 출력이다. 도 12에 저역 통과 필터(334)로부터의 출력의 시간적인 변화를 나타내었다. 가로축은 시간이고, 세로축은 저역 통과 필터(334)로부터의 출력이다. 도 12에 도시한 바와 같이, 국부 발진기(332)로부터의 출력의 주파수가 주파수(f1L)부터 주파수(f1H) 및 주파수(f2L)부터 주파수(f2H)에 해당하는 경우, 저역 통과 필터(334)로부터의 출력이 얻어진다.

한편, 저역 통과 필터(334)로부터의 출력에 문턱값을 설정하면, 도 13에 도시한 바와 같이 주파수대의 대역폭이 좁아진다. 따라서, 분석부(335)에서는, 얻어진 하한 주파수(f1L, f2L) 및 상한 주파수(f1H, f2H)에 미리 정한 계수를 승산함으로써 각 주파수를 보정하면 된다.

또한 국부 발진기 주파수 제어부(331)와 분석부(335)는 아날로그/디지털 변환기와 마이크로프로세서로 실현할 수 있다. 국부 발진기(332)는 일반적으로 사용되고 있는 신호 발진기 등을 사용하면 좋다. 믹서(333)와 저역 통과 필터(334)는 LC 필터나 연산 증폭기(operational amplifier)를 이용한 액티브 필터로 실현할 수 있다.

대역 검출기(33)는 이와 같이 동작하므로, 입력 신호가 동적으로 변경되는 경우에도 피드포워드 증폭기는 적응적으로 대응할 수 있다. 피드포워드 증폭기가 처리하는 주파수대를 변경하기 위하여 필요한 시간은, 국부 발진기(332)가 스위프 하는 신호의 주기에 의존한다. 고속의 주파수 변경이 필요한 경우에는, 국부 발진기(332)가 스위프하는 신호의 주기를 짧게 하면 된다.

한편, 대역 검출기(33)는 도 4, 도 5, 도 6에도 점선으로 나타나 있는 바와 같이, 상기한 모든 실시예에서도 이용할 수 있다. 어느 실시예에서도, 대역 검출기(33)를 이용하면 입력 신호의 주파수 대역을 자동으로 검출할 수 있다. 그리고, 주파수 제어부(9)를 통하여 피드포워드 증폭기의 구성을 동적으로 변경할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의한 피드포워드 증폭기는, 왜곡 보상할 주파수대를 자유로이 전환할 수 있으므로, 복수의 무선 시스템이 혼재하는 환경에 있어서, 사용하는 주파수대를 적응적으로 변경할 수 있다. 따라서, 주파수대 변경이나 반송수 증가에 따른 추가 설비는 불필요하게 된다.

Claims (5)

1. 왜곡 검출 회로와 왜곡 제거 회로를 갖는 피드포워드 증폭기로서,

   n은 2 이상의 정수이고,

   상기 왜곡 검출 회로는,

   제1 지연 수단에 의해 구성된 제1 선형 신호 경로와,

   제1 벡터 조정 경로와,

   입력 신호를 상기 제1 선형 신호 경로와 상기 제1 벡터 조정 경로에 분배하는 제1 분배부와,

   상기 제1 벡터 조정 경로에 설치되며, 각각이 다른 주파수대의 신호의 위상과 진폭을 조정하는 n개의 제1 벡터 조정기와,

   상기 n개의 제1 벡터 조정기 중에서 하나를 선택하여 상기 제1 벡터 조정 경로에 삽입하는 제1 전환 수단과,

   상기 제1 벡터 조정기의 출력을 증폭하는 제1 다주파대 증폭기와,

   상기 제1 선형 신호 경로의 출력과 상기 제1 다주파대 증폭기의 출력의 합 성분과 차이 성분을 각각 출력하는 합성 분배기를 구비하고,

   상기 왜곡 제거 회로는,

   제2 지연 수단에 의해 구성되며, 상기 합 성분이 입력되는 제2 선형 신호 경로와,

   상기 차이 성분이 입력되는 제2 벡터 조정 경로와,

   상기 제2 벡터 조정 경로에 설치되며, 상기 n개의 제1 벡터 조정기와 각각 동일한 주파수대의 신호의 위상과 진폭을 조정하는 n개의 제2 벡터 조정기와,

   상기 n개의 제2 벡터 조정기 중에서 하나를 선택하여 상기 제2 벡터 조정 경로에 삽입하는 제2 전환 수단과,

   상기 제2 벡터 조정기의 출력을 증폭하는 제2 다주파대 증폭기와,

   상기 제2 선형 신호 경로의 출력과 상기 제2 다주파대 증폭기의 출력을 합성하여 출력하는 제2 합성부를 구비하며,

   상기 제1 전환 수단과 상기 제2 전환 수단을 전환 제어하는 주파수 제어부를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 대역 선택형 피드포워드 증폭기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 전환 수단은, 상기 제1 분배기의 출력을 상기 n개의 제1 벡터 조정기 중 하나의 제1 벡터 조정기에 입력하는 제1 입력 전환기와, 상기 제1 벡터 조정기의 출력을 제1 다주파대 증폭기에 입력하는 제1 출력 전환기를 구비하고,

   상기 제2 전환 수단은, 상기 합성 분배기의 출력을 상기 n개의 제2 벡터 조정기 중 하나의 제2 벡터 조정기에 입력하는 제2 입력 전환기와, 상기 제2 벡터 조정기의 출력을 제2 다주파대 증폭기에 입력하는 제2 출력 전환기를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 대역 선택형 피드포워드 증폭기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 전환 수단은, 상기 제1 분배기의 출력을 상기 n 개의 제1 벡터 조정기 중 하나의 제1 벡터 조정기에 입력하는 제1 입력 전환기와, 상기 n개의 제1 벡터 조정기의 출력 신호를 합성하는 제1 출력 합성기를 구비하고,

   상기 제2 전환 수단은, 상기 합성 분배기의 출력을 상기 n개의 제2 벡터 조정기 중 하나의 제2 벡터 조정기에 입력하는 제2 입력 전환기와, 상기 n개의 제2 벡터 조정기의 출력 신호를 합성하는 제2 출력 합성기를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 대역 선택형 피드포워드 증폭기.
4. 제 1 항에 있어서, 제1 전환 수단은,

   상기 제1 분배기로부터 입력되는 신호를 n개로 분배하는 제1 전환 분배기와,

   상기 n개의 분배된 신호로부터 상기 n개의 제1 벡터 조정기가 조정 가능한 주파수대의 신호를 추출할 수 있으며, 추출한 신호를 상기 제1 벡터 조정기에 출력하는 n개의 제1 주파수대 추출기와,

   상기 n개의 제1 벡터 조정기의 출력 신호를 합성하는 제1 출력 합성기를 구비하고,

   제2 전환 수단은,

   상기 합성 분배기로부터 입력되는 신호를 n개로 분배하는 제2 전환 분배기와,

   상기 n개의 분배된 신호로부터 상기 n개의 제2 벡터 조정기가 조정 가능한 주파수대의 신호를 추출할 수 있으며, 추출한 신호를 상기 제2 벡터 조정기에 출력하는 n개의 제2 주파수대 추출기와,

   상기 n개의 제2 벡터 조정기의 출력 신호를 합성하는 제2 출력 합성기를 구비하고,

   상기 주파수 제어부는 상기 n개의 제1 주파수대 추출기와 상기 n개의 제2 주파수대 추출기를 선택하여 동작시키는 것을 특징으로 하는 대역 선택형 피드포워드 증폭기.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   대역 검출기도 구비하며,

   상기 제1 분배부는 입력 신호의 일부를 상기 대역 검출기에도 분배하며,

   상기 대역 검출기는,

   국부 발진기와,

   상기 국부 발진기의 주파수를 제어하는 국부 발진기 주파수 제어부와,

   상기 제1 분배부로부터의 입력 신호와 상기 국부 발진기로부터의 신호를 승산하는 믹서와,

   상기 믹서의 출력의 저주파 성분만을 통과시키는 저역 통과 필터와,

   상기 국부 발진기 주파수 제어부가 국부 발진기를 제어하는 신호와 상기 저역 통과 필터의 출력 신호로부터 상기 입력 신호의 주파수대를 검출하고, 상기 주파수대 제어기로의 제어 신호를 출력하는 분석부를 갖는 것을 특징으로 하는 대역 선택형 피드포워드 증폭기.

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