KR100803081B1 - Method and system for eliminating switching harmonic components in a high-efficiency linear power amplifier system with pulse modulation - Google Patents

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KR100803081B1 KR1020060119387A KR20060119387A KR100803081B1 KR 100803081 B1 KR100803081 B1 KR 100803081B1 KR 1020060119387 A KR1020060119387 A KR 1020060119387A KR 20060119387 A KR20060119387 A KR 20060119387A KR 100803081 B1 KR100803081 B1 KR 100803081B1
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Abstract

A method and a system for eliminating switching harmonic components in a high-efficiency linear power amplifier system are provided to suppress the switch harmonic component without using a BPF(Band Pass Filter) completely by destructively offsetting the switching harmonic components. An input signal is applied on a linear power amplifier(42) through a throughput port of a first coupler(41) and amplified on the amplifier. The amplified signal is applied on a second coupler(43), so that a portion of the signal is coupled with the second coupler. A part of the input signal is coupled with the first coupler and time-delayed by a time delay unit(44). The delayed signal is subtracted from the coupled signal from the second coupler by a subtracter(45), so that an error signal is generated(48). The error signal is amplified in an error amplifier(46) and is added to the throughput signal from the second coupler at an adder(47), so that an output signal is generated. The linear power amplifier is a high efficiency linear power amplifier system using a pulse modulation scheme.

Description

펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템에서 스위칭 고조파 성분을 제거하는 방법 및 시스템 {Method and System for Eliminating Switching Harmonic Components in a High-Efficiency Linear Power Amplifier System With Pulse Modulation}Method and System for Eliminating Switching Harmonic Components in a High-Efficiency Linear Power Amplifier System With Pulse Modulation

도 1은 종래에 사용되어지던 펄스폭 변조(PWM)를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템의 구성을 도시하는 도면1 is a diagram showing the configuration of a high efficiency linear power amplifier system using a pulse width modulation (PWM) conventionally used;

도 2는 위성 DMB 신호를 종래의 펄스폭 변조(PWM)를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템을 사용하여 증폭한 결과로, 주파수 영역(frequency domain)에서 도시한 도면FIG. 2 is a diagram illustrating a frequency D of a satellite DMB signal using a high efficiency linear power amplifier system using a conventional pulse width modulation (PWM). FIG.

도 3은 종래에 사용되어지던 피드포워드 기법을 도시하는 도면3 is a diagram illustrating a feedforward technique that has been conventionally used.

도 4는 본 발명에 따른 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템에서 고조파 성분을 제거하는 시스템의 실시예를 나타낸 도면4 illustrates an embodiment of a system for removing harmonic components in a high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation according to the present invention.

도 5는 CDMA 신호를 종래의 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템을 이용해서 증폭한 결과와, 본 발명에 따른 도 4의 구조를 이용하여 증폭한 모의실험 결과를 주파수 영역에서 나타낸 도면5 is a diagram illustrating a result of amplifying a CDMA signal using a high efficiency linear power amplifier system using a conventional pulse modulation and a simulation result amplified using the structure of FIG. 4 according to the present invention in a frequency domain.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)

41: 제1 커플러41: first coupler

42: 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템42: High Efficiency Linear Power Amplifier System Using Pulse Modulation

43: 제2 커플러43: second coupler

46: 에러 증폭기 46: error amplifier

본 발명은 펄스변조(Pulse Modulation)를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템에서 스위칭 고조파 성분을 제거하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for removing switching harmonic components in a high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation.

다양한 이동통신 서비스가 제공되면서, 이동통신 단말기의 효율이 중요한 문제로 떠오르고 있다. 휴대용 배터리의 용량과 크기에 한계가 있기 때문에, 이동통신 단말기 회로를 저전력으로 설계하는 것이 필요하다. 현재 이동통신 단말기에서 전력을 가장 많이 소모하는 부품은 전력증폭기로, CDMA 이나 OFDM 방식의 단말기인 경우 그 효율은 20% 미만이다. 이렇게 CDMA 이나 OFDM 단말기의 효율이 낮은 이유는 상기 신호의 포락선(envelope)이 시간적으로 바뀌기 때문이다. 신호의 포락선이 일정하지 않으면 신호를 증폭하기 위해서 선형 증폭기가 필요하며, 일반적으로 선형 증폭기는 A 혹은 AB급으로 바이어스를 두기 때문에 전력 손실이 크게 된다.As various mobile communication services are provided, efficiency of mobile communication terminals has emerged as an important problem. Due to the limited capacity and size of portable batteries, it is necessary to design mobile communication terminal circuits at low power. Currently, the most power-consuming component in a mobile communication terminal is a power amplifier, and the efficiency of the CDMA or OFDM terminal is less than 20%. The reason why the efficiency of CDMA or OFDM terminals is low is that the envelope of the signal changes in time. If the signal envelope is not constant, a linear amplifier is required to amplify the signal. In general, linear amplifiers are biased in class A or AB, resulting in large power loss.

포락선이 시간적으로 변하는 신호를 고효율로 증폭하기 위한 방법으로 펄스 변조(pulse modulation)를 이용한 선형 전력증폭기 시스템이 있다. 여기에서는 펄스 변조의 한 예로 펄스폭 변조(pulse width modulation)를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템을 일 예로 설명한다.A linear power amplifier system using pulse modulation is a method for amplifying a signal whose envelope changes in time with high efficiency. Here, as an example of a pulse modulation, a high efficiency linear power amplifier system using pulse width modulation is described as an example.

펄스폭 변조를 이용한 선형 전력증폭기 시스템은 "An Improved Kahn Transmitter Architecture Based on Delta-Sigma Modulation", Yuanxun Wang. 2003 IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig.에서 제안되었다. 상기 펄스폭 변조를Linear power amplifier systems using pulse width modulation are described in An Improved Kahn Transmitter Architecture Based on Delta-Sigma Modulation, Yuanxun Wang. 2003 IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Proposed in Dig. The pulse width modulation

이용한 선형 전력증폭기 시스템은 입력신호를 펄스폭 변조 신호로 바꾸고, 상기 변조된 신호를 스위칭 모드 전력증폭기(예를 들면 D, E급 혹은 F급 전력 증폭기) 입력으로 인가하여 증폭한 후, 대역통과필터(band-pass filter)를 통과시켜 입력신호를 복원하는 것이다. The linear power amplifier system used converts an input signal into a pulse width modulated signal, applies the modulated signal to a switching mode power amplifier (for example, a D, E or F power amplifier), amplifies it, and then uses a bandpass filter. It passes through a band-pass filter to restore the input signal.

펄스폭 변조를 이용한 전력증폭기 시스템에서는 입력신호에 따라 상기 고효율 전력증폭기를 온(ON)/오프(OFF)의 두 모드(mode)로만 동작시키므로 효율이 매우 높다. 또한, 출력신호의 크기는 사용된 고효율 전력증폭기 비선형성에 관계없이, 펄스변조 방식으로 변환된 신호의 펄스폭에만 비례하기 때문에 선형성이 매우 우수하다.In the power amplifier system using pulse width modulation, the high efficiency power amplifier is operated only in two modes of ON / OFF according to an input signal, so the efficiency is very high. In addition, since the magnitude of the output signal is proportional to only the pulse width of the signal converted by the pulse modulation method, regardless of the high efficiency power amplifier nonlinearity used, the linearity is excellent.

도 1은 종래에 사용되어지던 펄스폭 변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템의 구성을 도시하는 도면이다. 상기의 고효율 선형 전력증폭기 시스템은 입력신호(101)를 포락선신호 (108)와 위상신호(109)로 분리하기 위한 포락선/위상 분리기(102), 상기 포락선신호를 펄스폭 변조하기 위한 펄스폭 변조기(103), 상기 펄스폭 변조된 신호와 상기 위상신호를 혼합하기 위한 혼합기(104), 혼합기의 출력을 고효율증폭하기 위한 고효율 전력증폭기(105), 증폭된 신호에서 원래의 입력신호를 복원하기 위한 대역통과필터(band-pass filter)(106)로 구성된다. 1 is a diagram illustrating a configuration of a high efficiency linear power amplifier system using pulse width modulation that has been conventionally used. The high efficiency linear power amplifier system includes an envelope / phase separator 102 for separating an input signal 101 into an envelope signal 108 and a phase signal 109, and a pulse width modulator for pulse width modulating the envelope signal ( 103), a mixer 104 for mixing the pulse width modulated signal and the phase signal, a high efficiency power amplifier 105 for high efficiency amplifying the output of the mixer, and a band for restoring the original input signal from the amplified signal. It consists of a band-pass filter 106.

펄스폭 변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템의 동작원리는 다음과 같다. 입력신호(101)가 들어오면 포락선/위상 분리기(102)를 이용하여 입력신호는 포락선신호(108)와 위상신호(109)로 분리된다. 상기 위상신호는 입력신호(101)의 위상정보를 가진 신호로, 포락선이 시간적으로 변하지 않는 RF 신호이다. 분리된 포락선신호(108)는 증폭할 때 효율을 높이기 위해 펄스형태로 변조되는데, 포락선의 크기가 펄스 폭에 비례하는 펄스폭 변조 방식으로 변조된다. 즉, 상기의 포락선신호(108)는 펄스폭변조기(103)에 인가되어 펄스폭 변조된다. 한편, 분리된 위상신호(109)는 상기 펄스폭 변조된 신호와 혼합되어 스위칭 모드 전력증폭기와 같은 고효율 전력증폭기(105)에 인가된다. 이때 전력증폭기(105)의 입력은 RF 펄스열(RF pulse train)(110)이며, D, E, 혹은 F급 증폭기와 같은 스위칭 모드(switching mode) 전력증폭기로 증폭되기 때문에 이론적으로 100%의 전력 효율을 갖는다. 마지막으로, 상기 고효율 전력증폭기(105)로 증폭된 신호는 대역통과필터(106)를 통과하면서 펄스폭변조에 의해 생긴 스위칭 고조파(switching harmonic) 성분이 걸러지므로, 원래 입력신호(101)가 그대로 복원되어 출력(107)된다.The operation principle of high efficiency linear power amplifier system using pulse width modulation is as follows. When the input signal 101 comes in, the input signal is separated into the envelope signal 108 and the phase signal 109 using the envelope / phase separator 102. The phase signal is a signal having phase information of the input signal 101, and is an RF signal whose envelope does not change in time. The separated envelope signal 108 is modulated in the form of a pulse to increase efficiency when amplifying, and the size of the envelope is modulated by a pulse width modulation method in which the magnitude of the envelope is proportional to the pulse width. That is, the envelope signal 108 is applied to the pulse width modulator 103 to be pulse width modulated. On the other hand, the separated phase signal 109 is mixed with the pulse width modulated signal and applied to a high efficiency power amplifier 105 such as a switching mode power amplifier. In this case, the input of the power amplifier 105 is an RF pulse train 110, and is theoretically 100% power efficient because it is amplified by a switching mode power amplifier such as a D, E, or F class amplifier. Has Finally, since the signal amplified by the high efficiency power amplifier 105 passes through the bandpass filter 106, the switching harmonic component generated by the pulse width modulation is filtered, so that the original input signal 101 is restored as it is. And output 107.

상기와 같이 펄스폭 변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템은 이론적으로 100% 효율을 가지면서 선형 증폭을 할 수 있으나, 현실적으로 펄스폭 변조방식에 의해 생긴 스위칭 고조파 성분을 대역통과필터(106)로 완전히 제거하기가 어려워 선형성이 저하된다. 그 이유는 상기 스위칭 고조파 성분은 대역내 신호(inband signal)에 인접하여 생기기 때문이다. 일반적으로, 펄스폭 변조뿐만 아니라 신호를 다양한 형태의 펄스로 변조할 경우 상기 스위칭 고조파 성분이 여전히 발생한다.As described above, the high efficiency linear power amplifier system using pulse width modulation can theoretically perform linear amplification with 100% efficiency, but in reality, the switching harmonics generated by the pulse width modulation method are completely removed by the band pass filter 106. It is difficult to do so and linearity falls. This is because the switching harmonic components are generated adjacent to an inband signal. In general, the switching harmonic components still occur when modulating a signal into pulses of various types as well as pulse width modulation.

도 2는 위성 DMB 신호를 종래의 펄스폭 변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템을 사용하여 증폭한 결과로, 주파수 영역(frequency domain)에서 도시한 것이다. 도 2를 보면 스위칭 고조파 성분(23)이 주기적으로 매우 크게 발생됨을 알 수 있다. 상기 스위칭 고조파 성분은 펄스폭 변조에 의해 생기며, 주기(period)는 펄스폭 변조의 스위칭 주기(switching period)와 동일하다. 이러한 스위칭 고조파 성분은 대역내 신호(inband signal)(21)의 주위에 인접하여 발생하므로, 일반적인 대역통과필터(106)로는 상기의 스위칭 고조파 성분을 완전히 제거하기가 어렵다는 것을 알 수 있다. 그러므로 상기와 같은 시스템에서, 스위칭 고조파 성분을 충분히 제거하기 위해서는 매우 높은 Q 값(Quality factor)을 갖는 대역통과필터를 사용해야 한다. 그러나 RF 대역에서 높은 Q 값을 갖는 대역통과필터는 삽입손실(insertion loss)이 크며, 부피가 커지는 등 제조하기 매우 어렵다.FIG. 2 shows the satellite DMB signal in the frequency domain as a result of amplifying the satellite DMB signal using a conventional high efficiency linear power amplifier system using pulse width modulation. 2, it can be seen that the switching harmonic component 23 is generated very large periodically. The switching harmonic component is generated by pulse width modulation, and the period is equal to the switching period of the pulse width modulation. Since such switching harmonic components are generated adjacent to the inband signal 21, it can be seen that it is difficult for the general bandpass filter 106 to completely remove the switching harmonic components. Therefore, in such a system, a bandpass filter having a very high Q factor must be used to sufficiently remove the switching harmonics. However, a bandpass filter having a high Q value in the RF band has a large insertion loss and is very difficult to manufacture.

펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템에서 스위칭 고조파 성분을 제거하기 위한 방법으로는 본 출원인이 출원한 출원번호 10-2006-0032578에서 제시된 펄스면적 변조 기법과, 출원번호 10-2006-0033012에서 제시된 시간지연 기법이 있다. 하지만 상기의 기법들은 발생되는 스위칭 고조파 성분을 완전히 제거하는 것이 아니라, 감쇄 또는 일부만 제거한다는 문제점이 있다.A method for removing switching harmonic components in a high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation includes a pulse area modulation technique disclosed in the applicant's application No. 10-2006-0032578 and a time presented in the application number 10-2006-0033012. There is a delay technique. However, the above techniques do not completely remove the generated switching harmonics, but have a problem of eliminating attenuation or a part thereof.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 펄스변조를 이용한 선형 전력증폭기 시스템에서 높은 Q값을 갖는 대역통과필터를 사용하지 않고서도 효과적으로 스위칭 고조파 성분을 줄이는데 있다. 그러므로 본원은 높은 Q 값을 갖는 대역통과필터(high-Q band-pass filter)로 인하여 생기는 삽입손실을 줄여, 전력증폭기 시스템의 효율을 향상시키는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is effective in reducing switching harmonics without using a bandpass filter having a high Q value in a linear power amplifier system using pulse modulation. Therefore, the present invention aims to improve the efficiency of a power amplifier system by reducing the insertion loss caused by a high-Q band-pass filter having a high Q value.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 피드포워드(feedforward) 기법을 도입하여, 펄스변조를 이용한 고효율 선형전력 증폭기 시스템에서 발생하는 스위칭 고조파 성분을 제거한다.In order to achieve the above object, the present invention introduces a feedforward technique to remove switching harmonics generated in a high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation.

피드포워드 기법은 전력증폭기에서 사용되어지던 선형화(linearization)기법 중의 하나로, A급(class A) 혹은 AB급(class AB)과 같은 선형 전력증폭기에서 발생하는 3차 혼변조(3th Inter Modulation: IMD3)성분을 제거하는 것이다. 선형 전력증폭기에서 발생하는 비선형 성분 중 3차 혼변조 성분은 대역내 신호(inband signal) 안쪽이나 혹은 대역내 신호에 접하여 발생하기 때문에 일반적인 필터로 상기 혼변조 신호를 제거하기는 불가능하다. The feedforward technique is one of the linearization techniques used in power amplifiers. 3rd Inter Modulation (IMD3) occurs in linear power amplifiers such as Class A or Class AB. To remove the ingredients. Since the third-order intermodulation component among the nonlinear components generated in the linear power amplifier is generated in the inband signal or in contact with the in-band signal, it is impossible to remove the intermodulation signal with a general filter.

도 3은 종래에 사용되어지던 피드포워드(feedforward) 기법을 나타낸다. 입력신호는 제1 커플러(coupler)(31)의 쓰르룻(throughput) 포트(port)를 통해 A급 혹은 AB급과 같은 선형 전력증폭기(32)에 인가되어 증폭된다. 증폭된 신호는 제2 커플러(33)에 인가되고 일부의 신호가 커플링된다. 선형 전력증폭기의 출력신호는 대역내(inband) 성분뿐만 아니라 혼변조(IMD) 성분이 포함되어 있다. 한편 상기 입력신호의 일부는 제1 커플러(31)에 의해 커플링(coupling)된 후 시간 지연기(time delay)(34)에 의해 시간 지연된다. 상기 지연된 신호는 상기 제2 커플러(33)에 의해 커플링된 신호와 감산기(35)에서 감산되어 에러 신호(38)를 생성한다. 상기 에러 신호는 선형전력증폭기(32)의 혼변조 성분과 위상이 반대인 신호가 된다. 상기 에러 신호(38)는 에러 증폭기(error amplifier)(36)에 의해 증폭되어 상기 제2 커플러(33)의 쓰르풋(throughput)신호와 가산기(37)에서 합쳐진다. 상기 선형전력증폭기(32)에서 발생하는 혼변조 성분과 에러 증폭기의 출력 신호는 크기는 서로 같지만 위상이 반대이기 때문에 상기의 혼변조 성분은 완전히 제거된다.3 shows a feedforward technique that has been conventionally used. The input signal is amplified by being applied to a linear power amplifier 32 such as Class A or Class AB through a through port port of the first coupler 31. The amplified signal is applied to the second coupler 33 and some signals are coupled. The output signal of the linear power amplifier includes in-band components as well as IMD components. On the other hand, a part of the input signal is time-delayed by a time delay 34 after being coupled by the first coupler 31. The delayed signal is subtracted from the subtracter 35 with the signal coupled by the second coupler 33 to produce an error signal 38. The error signal is a signal that is out of phase with the intermodulation component of the linear power amplifier 32. The error signal 38 is amplified by an error amplifier 36 and combined at the adder 37 with the throughput signal of the second coupler 33. Since the intermodulation components generated by the linear power amplifier 32 and the output signal of the error amplifier are the same in magnitude but opposite in phase, the intermodulation components are completely removed.

본 발명은 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템에서 스위칭 고조파 성분은 대역내 신호에 매우 인접하여 발생한다는 점에 착안하여, 피드포워드 기법을 사용하여 펄스변조를 이용한 고효율 선형전력 증폭기 시스템의 스위칭 고조파 성분을 제거하는 것이다. 위성 DMB나 CDMA IS-95신호의 경우 펄스변조를 위한 스위칭 주파수를 20MHz 정도로 설계하면, 스위칭 고조파 성분은 20MHz의 정수배의 간격으로 대역내 신호(inband signal)의 주위에 생성된다. 그러나 상기 DMB 신호나 CDMA 신호의 캐리어 주파수는 2GHz 정도이므로, 상기의 스위칭 고조파 성분은 상대적으로 대역내 신호에 매우 인접하여 존재함을 알 수 있다. 그러므로, 피드포워드 기법을 도입하면 이론적으로 상기의 스위칭 고조파 성분을 완전하게 제거할 수 있다.The present invention focuses on the fact that the switching harmonic components are generated very close to the in-band signal in the high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation, and the switching harmonic components of the high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation using the feedforward technique. To remove it. In the case of satellite DMB or CDMA IS-95 signals, if the switching frequency for pulse modulation is designed to about 20 MHz, the switching harmonic components are generated around the inband signal at intervals of an integer multiple of 20 MHz. However, since the carrier frequency of the DMB signal or the CDMA signal is about 2 GHz, it can be seen that the switching harmonic components are relatively close to the in-band signal. Therefore, the introduction of the feedforward technique can theoretically completely eliminate the switching harmonic components.

이하에서는 본 발명에 의한 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템에서 고조파 성분을 제거하는 구조에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a structure for removing harmonic components in a high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템에서 고조파 성분을 제거하는 시스템을 나타낸다.4 illustrates a system for removing harmonic components in a high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation according to the present invention.

입력신호는 제1 커플러(41)의 쓰르룻(throughput) 포트(port)를 통해 펄스변조를 이용한 고효율 선형전력증폭기 시스템(42)에 인가되어 증폭된다. 증폭된 신호는 제2 커플러(43)에 인가되고 일부의 신호가 커플링된다. 펄스변조를 이용한 고효율 선형전력증폭기의 출력신호는 대역내 성분(inband component)뿐만 아니라 스위칭 고조파 성분(switching harmonic component)이 포함되어 있다. 한편, 상기 입력신호의 일부는 제1 커플러 (coupler)(41)에 의해 커플링(coupling)된 후 시간 지연기(time delay)(44)에 의해 시간 지연된다. 지연된 신호는 상기 제2 커플러(43)에 의해 커플링된 신호와 감산기(45)에서 감산되어 에러 신호(48)를 생성한다. 상기 에러 신호는 펄스변조를 이용한 고효율 선형전력증폭기 시스템(42)의 스위칭 고조파 성분과 위상이 반대인 신호가 된다. 상기 에러 신호(48)는 에러 증폭기(error amplifier)(46)에 의해 증폭되어 상기 제2 커플러(43)의 쓰르풋(throughput) 신호와 합쳐진다. 상기 펄스변조를 이용한 고효율 선형전력증폭기 시스템(42)에서 발생된 스위칭 고조파 성분과 에러 증폭기의 출력 신호는 크기는 서로 같지만 위상이 반대이기 때문에 상기의 스위칭 고조파 성분은 완전히 제거된다.The input signal is applied to and amplified by the high efficiency linear power amplifier system 42 using pulse modulation through a through port of the first coupler 41. The amplified signal is applied to the second coupler 43 and some signals are coupled. The output signal of the high efficiency linear power amplifier using pulse modulation includes not only an inband component but also a switching harmonic component. On the other hand, a part of the input signal is time-delayed by a time delay 44 after being coupled by a first coupler 41. The delayed signal is subtracted from the subtractor 45 with the signal coupled by the second coupler 43 to produce an error signal 48. The error signal is a signal that is out of phase with the switching harmonic component of the high efficiency linear power amplifier system 42 using pulse modulation. The error signal 48 is amplified by an error amplifier 46 and combined with the throughput signal of the second coupler 43. Since the switching harmonic components generated in the high efficiency linear power amplifier system 42 using the pulse modulation and the output signal of the error amplifier are the same in magnitude but opposite in phase, the switching harmonic components are completely removed.

그러므로 고조파 성분을 제거하기 위해 필요한 높은 Q(high Quality Factor(high-Q))의 대역통과필터가 필요하지 않아 상기 증폭시스템의 크기를 줄일 수 있고, 필터의 삽입손실로 인한 증폭기 시스템의 효율 저하을 없앨 수 있다. Therefore, the high quality factor (high-Q) bandpass filter required to remove harmonics is not required, thereby reducing the size of the amplification system and eliminating the efficiency degradation of the amplifier system due to the insertion loss of the filter. Can be.

도 5는 CDMA IS-95 신호를 종래의 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템을 이용해서 증폭한 결과와, 본 발명에 따른 도 4의 구조를 이용하여 증폭한 모의실험 결과를 주파수 영역에서 나타낸 도면이다. 본 모의실험에서 스위칭 주파수는 20MHz로 설계하였다. 피드포워드 기법을 사용할 경우 펄스변조를 이용한 고효율 선형전력증폭기 시스템의 스위칭 고조파 성분이 크게 억제됨을 알 수 있다.5 is a diagram illustrating a result of amplifying a CDMA IS-95 signal using a high efficiency linear power amplifier system using a conventional pulse modulation and a simulation result amplified using the structure of FIG. 4 according to the present invention in a frequency domain. to be. In this simulation, the switching frequency is designed as 20MHz. Using the feedforward technique, the switching harmonics of the highly efficient linear power amplifier system using pulse modulation are greatly suppressed.

본 발명은 피드포워드 기법을 사용하여 펄스변조를 이용한 고효율 선형전력증폭기 시스템에서 스위칭 고조파 성분을 제거하는 방법 및 시스템을 제시하였다. 이때 펄스변조는 펄스폭 변조(pulse width modulation),펄스면적 변조(pulse area modulation), 펄스수 변조(pulse count modulation), 시그마-델타변조(sigma-delta modulation)방식 등 다양한 펄스변조를 이용한 고효율 선형전력증폭기 시스템에 적용될 때도 동일한 효과를 낸다.The present invention proposes a method and system for removing switching harmonics in a high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation using a feedforward technique. The pulse modulation is a high efficiency linear using various pulse modulations such as pulse width modulation, pulse area modulation, pulse count modulation, sigma-delta modulation The same effect is applied to power amplifier systems.

이상의 본 발명은 상기한 실시 예들에 한정되지 않고 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져 올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.The present invention is not limited to the above embodiments and may be variously modified and changed by those skilled in the art, which are included in the spirit and scope of the present invention as defined in the appended claims.

본 발명에 의하면 펄스변조를 이용한 고효율 선형전력증폭기 시스템에서 발생하는 스위칭 고조파 성분을 상쇄함으로써, 매우 높은 Q 값(Quality factor)을 갖는 대역통과필터를 사용하지 않고서도 스위칭 고조파 신호를 완전히 제거할 수 있다.According to the present invention, by canceling the switching harmonic components generated in the high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation, it is possible to completely eliminate the switching harmonic signals without using a bandpass filter having a very high Q factor. .

또한, 본 발명은 매우 높은 Q 값을 갖는 대역통과필터를 사용하지 않기 때문에, 높은 Q 값을 갖는 대역통과필터 때문에 생기는 삽입손실(insertion loss)을 줄일 수 있으며 시스템의 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다.Also, since the present invention does not use a bandpass filter having a very high Q value, it is possible to reduce the insertion loss caused by the bandpass filter having a high Q value and to reduce the size of the system. .

Claims (4)

펄스변조(pulse modulation)를 이용한 고효율 선형전력증폭기 시스템에서 스위칭 고조파(switching harmonic) 성분을 제거하는 방법에 있어서,A method for removing switching harmonics in a high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation, 입력신호는 제1 커플러(coupler)(41)의 쓰르룻(throughput) 포트(port)를 통해 선형 전력증폭기(42)에 인가되어 증폭되며, 상기 증폭된 신호는 제2 커플러(43)에 인가되어 일부의 신호가 커플링(coupling)되며,The input signal is applied to the linear power amplifier 42 through the through port port of the first coupler 41 and amplified, and the amplified signal is applied to the second coupler 43. Some of the signals are coupled, 상기 입력신호의 일부는 제1 커플러(41)에 의해 커플링된 후 시간 지연기(time delay)(44)에 의해 시간 지연되며, 상기 지연된 신호는 상기 제2 커플러(43)에 의해 커플링된 신호와 감산기(45)에서 감산되어 에러 신호(48)를 생성하며, 상기 에러 신호(48)는 에러 증폭기(error amplifier)(46)에 의해 증폭되어 상기 제2 커플러(43)의 쓰르풋(throughput)신호와 가산기(47)에서 합쳐져 출력신호를 생성하며,A portion of the input signal is coupled by the first coupler 41 and then time delayed by a time delay 44, the delayed signal being coupled by the second coupler 43. A signal and a subtractor 45 are subtracted to produce an error signal 48, which is amplified by an error amplifier 46 to yield throughput of the second coupler 43. ) Is combined with the adder 47 to generate an output signal, 상기 선형 전력증폭기(42)는 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템인 것을 특징으로 하는, 펄스변조를 이용한 고효율 선형전력증폭기 시스템에서 스위칭 고조파(switching harmonic) 성분을 제거하는 방법The linear power amplifier 42 is a method of removing switching harmonics in a high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation, characterized in that the high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation. 제1항에 있어서, 상기 펄스변조는 펄스폭 변조(pulse width modulation), 펄스수 변조(pulse count modulation), 시그마-델타 변조(sigma-delta modulation), 펄스면적 변조(pulse area modulation) 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템에서 스위칭 고조파(switching harmonic) 성분을 제거하는 방법The method of claim 1, wherein the pulse modulation is any one of pulse width modulation, pulse count modulation, sigma-delta modulation, pulse area modulation A method for removing switching harmonics in a high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation 펄스변조(pulse modulation)를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템에서 스위칭 고조파(switching harmonic) 성분을 제거하는 시스템에 있어서,A system for removing switching harmonics in a high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation, 입력신호를 쓰르룻(throughput) 포트(port)를 통해 선형 전력증폭기(42)에 인가시키며 상기 입력신호의 일부를 커플링하기 위한 제1 커플러(41), 상기 선형 전력증폭기(42)의 출력의 일부를 커플링하기 위한 제2 커플러(43), 상기 제1 커플러에 의해 커플링된 신호를 시간 지연하기 위한 시간 지연기(44), 상기 시간 지연기에 의해 지연된 신호에서 상기 제2 커플러(43)의 커플링 신호를 감산하기 위한 감산기(45), 상기 감산기에 의해 생성된 에러 신호(48)를 증폭하기 위한 에러 증폭기(46), 상기 에러 증폭기에서 증폭된 에러신호와 상기 제2 커플러(43)의 쓰루풋 신호를 가산하기 위한 가산기(47)로 구성되며,A first coupler 41 and an output of the linear power amplifier 42 for applying an input signal to the linear power amplifier 42 via a through port and for coupling a portion of the input signal. A second coupler 43 for coupling a part, a time delay 44 for time delaying the signal coupled by the first coupler, and a second coupler 43 in the signal delayed by the time delayer A subtractor 45 for subtracting the coupling signal, an error amplifier 46 for amplifying the error signal 48 generated by the subtractor, an error signal amplified by the error amplifier and the second coupler 43 It consists of an adder 47 for adding the throughput signal of, 상기 선형 전력증폭기(42)는 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템인 것을 특징으로 하는, 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템에서 스위칭 고조파(switching harmonic) 성분을 제거하는 시스템The linear power amplifier 42 is a system for removing switching harmonics from a high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation, characterized in that the high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation. 제3항에 있어서, 상기 펄스변조는 펄스폭 변조(pulse width modulation), 펄스수 변조(pulse count modulation), 시그마-델타 변조(sigma-delta modulation), 펄스면적 변조(pulse area modulation) 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템에서 스위칭 고조파(switching harmonic) 성분을 제거하는 시스템 4. The pulse modulation of claim 3, wherein the pulse modulation is any one of pulse width modulation, pulse count modulation, sigma-delta modulation, and pulse area modulation. A system for removing switching harmonic components in a high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation
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