KR100861797B1 - Harmonic elimination apparaus in high-efficiency linear power amplifier system using pulse modulation - Google Patents

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KR100861797B1 KR1020060033012A KR20060033012A KR100861797B1 KR 100861797 B1 KR100861797 B1 KR 100861797B1 KR 1020060033012 A KR1020060033012 A KR 1020060033012A KR 20060033012 A KR20060033012 A KR 20060033012A KR 100861797 B1 KR100861797 B1 KR 100861797B1
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Abstract

본 발명은 펄스변조(Pulse Modulation)를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템에서 고조파(harmonic) 성분을 제거하는 구조에 관한 것이다The present invention relates to a structure for removing harmonic components in a high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation.

본 발명에서는 입력신호를 2 이상의 신호로 분리하고, 분리된 신호를 소정의 값만큼 시간 지연(time delay)시킨 후 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템을 이용하여 각각 증폭한 후, 증폭된 신호들을 합치는 구조이다. In the present invention, the input signal is divided into two or more signals, the separated signal is time delayed by a predetermined value, and then amplified using a high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation. It is a congruent structure.

또, 본 발명에서는 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템의 출력을 2 이상의 신호로 분리하고, 분리된 신호를 소정의 값만큼 시간 지연(time delay)시킨 후, 분리된 신호들을 합치는 구조이다.In addition, the present invention is a structure in which the output of the high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation is separated into two or more signals, the separated signals are time delayed by a predetermined value, and then the separated signals are combined.

본 발명은 하나의 신호를 적어도 2 이상의 분리하고, 분리된 신호를 소정의 값만큼 시간 지연을 한 후 다시 합치는 구조로, 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템에서 발생하는 특정 고조파(harmonic) 성분을 완전히 상쇄시킬 수 있다.The present invention has a structure in which at least two signals are separated from each other, and the separated signals are delayed by a predetermined value and then summed again. Specific harmonic components generated in a high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation. Can be completely offset.

본 발명에 의하면 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템에서 특정 고조파 성분이 완전히 제거되므로, 고조파 성분을 제거하기 위해 필요한 높은 Q(high Quality Factor(high-Q))의 대역통과필터가 필요하지 않다는 장점이 있다.According to the present invention, since a specific harmonic component is completely removed in a high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation, a high quality factor (high-Q) bandpass filter required to remove the harmonic component is not required. There is this.

펄스변조(Pulse Modulation), 선형 전력증폭기(Linear Power Amplifier), 시간 지연(Time delay), 스위치 모드 전력증폭기(Switch Mode Power Amplifier), 대역통과필터(Band-pass filter)Pulse Modulation, Linear Power Amplifier, Time Delay, Switch Mode Power Amplifier, Band-pass Filter

Description

펄스 변조를 이용한 고효율 선형 전력 증폭기 시스템에서 고조파 성분을 제거하는 장치 {HARMONIC ELIMINATION APPARAUS IN HIGH-EFFICIENCY LINEAR POWER AMPLIFIER SYSTEM USING PULSE MODULATION}Harmonic elimination device for high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation {HARMONIC ELIMINATION APPARAUS IN HIGH-EFFICIENCY LINEAR POWER AMPLIFIER SYSTEM USING PULSE MODULATION}

도 1은 종래에 사용되어지던 펄스폭변조(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 펄스폭변조(PWM)를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템을 사용하여 증폭한 결과로, 주파수 영역에서 나타낸 도면FIG. 2 is a diagram showing 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 본 발명에 따른 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템에서 고조파 성분을 제거하는 구조의 제1 실시예를 나타낸 도면3 is a diagram illustrating a first embodiment of a structure for removing harmonic components in a high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation according to the present invention.

도 4는 위성 DMB신호를 종래의 펄스폭변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템을 이용해서 증폭한 결과와, 본 발명에 따른 도 3의 구조를 이용하여 증폭한 결과를 주파수 영역에서 나타낸 도면4 is a diagram illustrating a result of amplifying a satellite DMB signal using a high efficiency linear power amplifier system using a conventional pulse width modulation and a result of amplifying the satellite DMB signal using the structure of FIG. 3 according to the present invention in a frequency domain.

도 5는 본 발명에 따른 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템에서 고조파 성분을 제거하는 구조의 제2 실시예를 나타낸 도면5 is a view showing a second embodiment of a structure for removing harmonic components in a high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation according to the present invention;

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

321~324: 시간 지연기(time delay)32 1 to 32 4 : time delay

331~334: 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템33 1 ~ 33 4 : High efficiency linear power amplifier system using pulse modulation

34: 대역통과필터 34: bandpass filter

본 발명은 펄스변조(Pulse Modulation)를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템에서 고조파(harmonic) 성분을 제거하는 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a structure for removing 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 펄스폭변조(Pulse Width Modulation(PWM))을 이용한 선형 전력증폭기 시스템이 있다. PWM을 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 PWM을 이용한 선형 전력증폭기 시스템은 입력신호를 PWM 신호로 바꾸고, 상기 PWM 신호를 고효율 전력증폭기(예를 들면 D, E급 혹은 F급 전력 증폭기) 입력으로 인가하여 증폭한 후, 대역통과필터(band-pass filter)를 통과시켜 입력신호를 복원하는 것이다.A linear power amplifier system using pulse width modulation (PWM) is a method for amplifying a signal whose envelope changes in time with high efficiency. The linear power amplifier system using PWM is "An Improved Kahn Transmitter Architecture Based on Delta-Sigma Modulation", Yuanxun Wang. 2003 IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Proposed in Dig. The linear power amplifier system using the PWM converts an input signal into a PWM signal, amplifies the PWM signal by inputting a high efficiency power amplifier (for example, a D, E or F power amplifier), and then a bandpass filter ( band-pass filter) to restore the input signal.

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

도 1은 종래에 사용되어지던 PWM을 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 펄스폭변조하기 위한 펄스폭 변조기(103), 상기 펄스폭변조된 신호와 상기 위상신호를 혼합하기 위한 혼합기(104), 혼합기의 출력을 고효율증폭하기 위한 고효율전력증폭기(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 PWM that has been conventionally used. The high efficiency linear power amplifier system includes an envelope / phase separator (102) for separating the input signal (101) into an envelope signal (108) and a phase signal (109), and a pulse width modulator for pulse width modulation of 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, a band for restoring the original input signal from the amplified signal It consists of a band-pass filter 106.

PWM을 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 펄스폭변조 방식으로 변조된다. 즉, 상기의 포락선신호(108)는 펄스폭변조기(103)에 인가되어 펄스폭변조된다. 한편, 분리된 위상신호(109)는 상기 펄스폭변조된 신호와 혼합되어 스위치 모드 전력증폭기와 같은 고효율전력증폭기(105)에 인가된다. 이때 전력증폭기(105)의 입력은 RF 펄스열(RF pulse train)(110)이며, D, E, 혹은 F급 증폭기와 같은 스위치 모드(switch 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 고조파 성분(harmonic component)이 걸러지므로, 원래 입력신호(101)가 그대로 복원되어 출력(107)된다.The operation principle of high efficiency linear power amplifier system using PWM 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 a pulse form in order to increase efficiency when amplified, and the size of the envelope is modulated in a pulse width modulation scheme 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. Meanwhile, the separated phase signal 109 is mixed with the pulse width modulated signal and applied to the high efficiency power amplifier 105 such as a switch 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 since it is amplified by a switch 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 band pass filter 106, the harmonic components generated by the pulse width modulation are filtered, so that the original input signal 101 is restored as it is. Output 107.

상기와 같이 PWM을 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템은 이론적으로 100% 효율을 가지면서 선형 증폭을 할 수 있으나, 현실적으로 펄스폭변조방식에 의해 생긴 고조파 성분을 대역통과필터(106)로 완전히 제거하기가 어려워 선형성이 저하된다. 그 이유는 상기 고조파 성분은 대역내 신호(inband signal)에 인접하여 생기기 때문이다. As described above, the high efficiency linear power amplifier system using PWM can theoretically achieve linear amplification with 100% efficiency, but in reality, it is difficult to completely remove harmonic components generated by the pulse width modulation method with the band pass filter 106. Linearity is lowered. This is because the harmonic component is generated adjacent to an inband signal.

도 2는 위성 DMB 신호를 종래의 펄스폭변조(PWM)를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템을 사용하여 증폭한 결과로, 주파수 영역(frequency domain)에서 도시한 것이다. 도 2를 보면 고조파 성분(23)이 주기적으로 매우 크게 발생됨을 알 수 있다. 상기 고조파 성분은 펄스폭변조(PWM)에 의해 생기며, 고조파 성분의 주기는 PWM의 스위칭 주기(switching period)와 동일하다. 또, 이러한 고조파 성분은 대역내 신호(inband signal)(21)의 주위에 인접하여 발생하므로, 일반적인 대역통과필터(106)로는 상기의 고조파 성분을 완전히 제거하기가 어렵다는 것을 알 수 있다. 그러므로 상기와 같은 시스템에서, 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 어렵다는 문제점이 있다.FIG. 2 illustrates the amplification of a satellite DMB signal using a high efficiency linear power amplifier system using a conventional pulse width modulation (PWM), and is shown in the frequency domain. 2, it can be seen that the harmonic component 23 is generated very large periodically. The harmonic component is generated by pulse width modulation (PWM), and the period of the harmonic component is equal to the switching period of the PWM. In addition, since these harmonic components are generated adjacent to the inband signal 21, it can be seen that it is difficult to remove the harmonic components completely with the general band pass filter 106. Therefore, in such a system, in order to sufficiently remove harmonic components, a bandpass filter having a very high Q factor must be used. However, the band pass filter having a high Q value in the RF band has a problem of having a large insertion loss and a large volume, making it difficult to manufacture.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 펄스변조를 이용한 선형 전력증폭기 시스템에서 높은 Q값을 갖는 대역통과필터를 사용하지 않고서도 효과적으로 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 harmonic components 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 입력 혹은 출력 신호를 다수의 신호로 분리하고, 분리된 신호를 소정의 값만큼 시간 지연(time delay)을 한 후 다시 합치는 구조로, 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템에서 발생하는 특정 고조파 성분을 완전히 상쇄시키는 것이다. 특정 고조파 성분을 상쇄함으로써, 고조파 성분을 제거하기 위해 필요한 높은 Q의 대역통과필터를 없앨 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention is a structure in which an input or output signal is divided into a plurality of signals, and the separated signals are time delayed by a predetermined value and then summed again. It completely cancels out certain harmonic components that occur in a high efficiency linear power amplifier system. By canceling out specific harmonic components, the high Q bandpass filter needed to remove the harmonic components can be eliminated.

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 3은 본 발명에 따른 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템에서 고조파 성분을 제거하는 구조의 제1 실시예이다. 도 3의 전력증폭기 시스템의 동작원리를 살펴보면 다음과 같다. 입력신호(31)는 적어도 2 이상의 동일한 전력 레벨을 갖는 신호로 분리된다. 도 3에서는 상기 입력 신호(31)가 4개의 신호로 분리될 경우를 가정하였다. 분리된 신호는 각각 시간 지연기(time delay)(321 ~ 324)에 의해 각각 소정의 값만큼 시간 지연된 후 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템(331 ~ 334)에 인가되어 증폭된다. 상기 시간 지연기에서는 입력 신호가 각각 0Ts, Ts/4, 2Ts/4, 3Ts/4 만큼 지연된다. 여기서 Ts는 상기 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템에서 사용하고 있는 펄스의 주기를 나타낸다. 한편, 시간 지연되어 증폭된 신호는 다시 병렬로 합쳐지고, 낮은 Q 값을 갖는 대역통과필터(low-Q band-pass filter)(34)에 의해 고조파(harmonic) 성분이 제거되어 입력 신호가 복원된다.3 is a first embodiment of a structure for removing harmonic components in a high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation according to the present invention. The operating principle of the power amplifier system of FIG. 3 is as follows. The input signal 31 is separated into signals having at least two equal power levels. In FIG. 3, it is assumed that the input signal 31 is divided into four signals. The separated signals are respectively delayed by a predetermined value by time delays 32 1 to 32 4 , and then amplified by being applied to the high efficiency linear power amplifier system 33 1 to 33 4 using pulse modulation. . In the time delay unit, the input signals are delayed by 0T s , T s / 4, 2T s / 4, and 3T s / 4, respectively. Ts denotes the period of the pulse used in the high efficiency linear power amplifier system using the pulse modulation. On the other hand, the time-delayed amplified signals are summed in parallel again, and the harmonic components are removed by a low-Q band-pass filter 34 having a low Q value, thereby restoring the input signal. .

도 3의 구조에서 비록 낮은 Q 값을 갖는 대역통과필터(34)를 사용하더라도 고조파 성분을 완전히 제거할 수 있는 이유는 특정 고조파 성분이 상쇄되어 소멸되기 때문이다. 만약 입력 신호의 스펙트럼을 Fi(ω)라고 한다면(ω=2πf, f: 주파수), 4개의 각각의 신호로 분리되어 Ts/4만큼 지연된 신호의 스펙트럼은 (1/4)·Fi(ω)e-jωTs로 표현된다. 도 3에서처럼 특정 값으로 시간 지연된 4개의 신호가 합쳐지면, 출력 주파수 스펙트럼 Fo(ω)은 하기 수학식 1과 같이 표현된다.In the structure of FIG. 3, even when the bandpass filter 34 having a low Q value is used, the harmonic components can be completely removed because the specific harmonic components are canceled out. If the spectrum of the input signal is F i (ω) (ω = 2π f , f : frequency), the spectrum of the signal separated into four signals and delayed by T s / 4 is (1/4) · F i It is expressed as (ω) e -jωTs . When four signals time-delayed to a specific value are combined as in FIG. 3, the output frequency spectrum F o (ω) is expressed by Equation 1 below.

Figure 112008021660928-pat00008
(G는 상수로서, 각 전력증폭기의 이득)
Figure 112008021660928-pat00008
(G is a constant, the gain of each power amplifier)

수학식 1을 보면 1차 ~ 3차, 5차 ~ 7차 등의 고조파 성분이 상쇄됨을 알 수 있다. 도 4는 위성 DMB신호를 종래의 펄스폭변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템을 이용해서 증폭한 결과(41)와, 본 발명에 따른 도 3의 구조를 이용하여 증폭한 결과(42)를 주파수 영역에서 나타낸 것이다. 도 3의 구조로 신호를 증폭하면 오직 4의 배수에 해당하는 고조파 성분만이 발생하고 나머지 고조파 성분은 상쇄됨을 알 수 있다. 즉, 1차 ~ 3차의 고조파 성분(43 ~ 45)이 제거되므로, 대역내 신호(inband signal)(46)와 발생하는 고조파 성분 사이의 거리가 충분이 떨어져서, 낮은 대역통과필터(34)만으로도 발생하는 고조파 성분을 충분히 제거할 수 있다.Looking at Equation 1, it can be seen that harmonic components such as 1st to 3rd order, 5th to 7th order, etc. are cancelled. 4 shows a frequency domain of a result 41 of amplifying a satellite DMB signal using a high efficiency linear power amplifier system using a conventional pulse width modulation and a result 42 of using the structure of FIG. 3 according to the present invention. It is shown in. When the signal is amplified by the structure of FIG. 3, only harmonic components corresponding to multiples of 4 are generated and the other harmonic components are cancelled. That is, since the first to third harmonic components 43 to 45 are removed, the distance between the inband signal 46 and the generated harmonic components is insufficient, so that only the low bandpass filter 34 is required. The harmonic components generated can be sufficiently removed.

일반적으로, 입력 신호(31)가 N(N: 정수)개의 신호로 분리되고, 분리된 신호가 각각 0, Ts/N, 2Ts/N, ... , (N-1)Ts/N 만큼 시간 지연되고, 증폭된 후 다시 합쳐지면 출력스펙트럼 Fo(ω)은 하기 수학식 2와 같이 표현된다.In general, the input signal 31 is divided into N (N: integer) signals, and the separated signals are respectively 0, T s / N, 2T s / N, ..., (N-1) T s / When delayed by N, amplified and then summed again, the output spectrum F o (ω) is expressed by Equation 2 below.

Figure 112008021660928-pat00009
(G는 상수로서, 각 전력증폭기의 이득)
Figure 112008021660928-pat00009
(G is a constant, the gain of each power amplifier)

수학식 2를 보면 N차의 정수배를 갖는 고조파 성분을 제외한 나머지 고조파 성분이 상쇄되는 것을 알 수 있다.From Equation 2, it can be seen that the harmonic components other than the harmonic components having integer multiples of the Nth order are cancelled.

도 5는 본 발명에 따른 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템에서 고조파 성분을 제거하는 구조의 제2 실시예이다. 입력 신호(51)는 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템(52)에 인가되어 증폭된다. 증폭된 출력 신호는 2 이상의 신호로 분리되고, 각각 시간 지연기(531 ~ 534)에 의해 소정의 값만큼 시간 지연(time delay)된 후 다시 병렬로 하나로 합쳐져 낮은 Q 값을 갖는 대역통과필터(54)로 인가된다. 도 5에서는 고효율 선형 전력증폭기 시스템의 출력 신호가 4개로 분리될 경우를 가정하였으나, 일반적으로 N개(N:자연수)로 분리된 경우도 가능하다. 신호가 4개로 분리될 경우 상기 시간 지연기(531 ~ 534)에서 0Ts, Ts/4, 2Ts/4, 3Ts/4 만큼 시간 지연된다.5 is a second embodiment of a structure for removing harmonic components in a high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation according to the present invention. The input signal 51 is applied to the high efficiency linear power amplifier system 52 using pulse modulation and amplified. The amplified output signal is separated into two or more signals, each time delayed by a time delay (53 1 ~ 53 4 ) by a predetermined value (time delay) and then combined in parallel again in a band pass filter having a low Q value (54). In FIG. 5, it is assumed that the output signals of the high efficiency linear power amplifier system are separated into four, but in general, it may be divided into N (N: natural numbers). When the signal is divided into four, the time delays 53 1 to 53 4 are delayed by 0T s , T s / 4, 2T s / 4, and 3T s / 4.

상기 지연되어 다시 합쳐진 신호는 도 4에서와 마찬가지로 1차 ~ 3차 고조파 성분이 상쇄되고 4의 배수에 해당하는 고조파 성분만이 존재한다. 그러므로 낮은 대역통과필터(54)만으로도 고조파 성분을 완전히 제거할 수 있다는 장점이 있다.As in the delayed and re-aggregated signal, as in FIG. 4, the first to third harmonic components are canceled and only the harmonic components corresponding to multiples of four exist. Therefore, there is an advantage that the harmonic component can be completely removed even by the low bandpass filter 54 alone.

본 발명에서는 펄스폭변조(PWM)를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템에서 시간 지연을 이용하여 특정 고조파 성분을 없애는 구조를 예시하고 있으나, 상기의 구조는 펄스수변조(pulse count modulation), 시그마-델타변조(sigma-delta modulation), 펄스면적변조(pulse area modulation) 방식 등 펄스변조를 이용한 고효율 선형 전력증폭기 시스템에 적용될 때도 동일한 효과를 낸다.Although the present invention exemplifies a structure in which a specific harmonic component is eliminated by using time delay in a high efficiency linear power amplifier system using a pulse width modulation (PWM), the above structure is a pulse count modulation, a sigma-delta modulation. The same effect is applied to a high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation such as sigma-delta modulation and pulse area modulation.

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 선형 전력증폭기 시스템에서 특정 고조파 성분을 상쇄함으로써, 매우 높은 Q 값(Quality factor)을 갖는 대역통과필터를 사용하지 않고서도 발생되는 고조파 신호를 완전히 제거할 수 있다.According to the present invention, by canceling a specific harmonic component in a high efficiency linear power amplifier system using pulse modulation, it is possible to completely eliminate harmonic signals generated 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 부피를 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, 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 volume of the system. .

Claims (14)

펄스 변조를 이용한 선형 전력 증폭기 시스템에 있어서 고조파 성분을 제거하기 위한 장치로서,An apparatus for removing harmonic components in a linear power amplifier system using pulse modulation, 입력 신호를 N개(N은 2이상의 자연수)의 신호로 분리하는 분리기,Separator that separates the input signal into N signals (N is a natural number of 2 or more), 상기 분리된 N개의 신호를 각각 기설정된(predetermined) 값들만큼 시간 지연시키기 위한 N개의 시간 지연기,N time delays for time delaying the separated N signals by predetermined values, respectively, 상기 지연된 N개의 신호 각각을 증폭하기 위한 상기 펄스 변조(pulse modulation)를 이용하는, 서로 동일한 이득(gain)을 가지는 N개의 선형 전력 증폭기, 및N linear power amplifiers having equal gain to each other, using the pulse modulation to amplify each of the delayed N signals, and 상기 증폭된 N개의 신호를 병렬로 합친 신호에 포함된 상기 고조파 성분을 제거하는 대역통과필터를 포함하는And a bandpass filter for removing the harmonic components included in the sum of the amplified N signals in parallel. 고조파 성분을 제거하는 장치.Device for removing harmonic components. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 펄스 변조는,The pulse modulation, 펄스 폭 변조(pulse width modulation), 펄스 수 변조(pulse count modulation), 시그마-델타 변조(sigma-delta modulation) 및 펄스 면적 변조(pulse area modulation) 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는Pulse width modulation, pulse count modulation, sigma-delta modulation, and pulse area modulation. 고조파 성분을 제거하는 장치.Device for removing harmonic components. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 N개의 시간 지연기에서 지연되는 상기 기설정된 값들은 각각 0, 1Ts/N, 2Ts/N, ... 및 (N-1)Ts/N(Ts: 상기 입력 신호의 주기)인 것을 특징으로 하는The predetermined values delayed in the N time delay units are 0, 1T s / N, 2T s / N, ..., and (N-1) T s / N (T s : period of the input signal), respectively. Characterized by 고조파 성분을 제거하는 장치.Device for removing harmonic components. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 분리된 N개의 신호는 동일한 전력 레벨을 가지는 것을 특징으로 하는The separated N signals have the same power level 고조파 성분을 제거하는 장치.Device for removing harmonic components. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 대역통과필터는 낮은 Q값의 대역통과필터(low-Q BPF)인 것을 특징으로 하는The band pass filter is a low Q value band pass filter (low-Q BPF), characterized in that 고조파 성분을 제거하는 장치.Device for removing harmonic components. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 대역통과필터는 (n×N)번째(n은 자연수) 고조파 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는The bandpass filter removes the (n × N) th harmonic component (n is a natural number). 고조파 성분을 제거하는 장치.Device for removing harmonic components. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 대역통과필터의 출력 신호의 파형은 상기 입력 신호의 파형을 증폭한 형태의 파형인 것을 특징으로 하는The waveform of the output signal of the band pass filter is a waveform of the form amplified waveform of the input signal 고조파 성분을 제거하는 장치.Device for removing harmonic components. 펄스 변조를 이용한 선형 전력 증폭기 시스템에 있어서 고조파 성분을 제거하는 장치로서,An apparatus for removing harmonic components in a linear power amplifier system using pulse modulation, 입력 신호를 증폭하기 위한 상기 펄스 변조를 이용하는 선형 전력 증폭기,A linear power amplifier using said pulse modulation to amplify an input signal, 상기 선형 전력 증폭기의 출력을 서로 동일한 크기의 N개의 신호로 분리하는 분리기,A separator that separates the outputs of the linear power amplifier into N signals having the same size as each other, 상기 분리된 N개의 신호를 각각 기설정된(predetermined) 값들만큼 시간 지연시키기 위한 N개의 시간 지연기, 및N time delays for time-delaying the separated N signals by predetermined values, respectively, and 상기 지연된 N개의 신호를 병렬로 결합한 신호에 포함된 상기 고조파 성분을 제거하는 대역통과필터를 구비하는And a band pass filter for removing the harmonic components included in the signal combining the delayed N signals in parallel. 고조파 성분을 제거하는 장치.Device for removing harmonic components. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 펄스변조는The pulse modulation is 펄스 폭 변조(pulse width modulation), 펄스 수 변조(pulse count modulation), 시그마-델타 변조(sigma-delta modulation), 펄스 면적 변조(pulse area modulation) 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는Pulse width modulation, pulse count modulation, sigma-delta modulation, pulse area modulation 고조파 성분을 제거하는 장치.Device for removing harmonic components. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 N개의 시간 지연기에서 지연되는 기설정된 값들은 각각 0, 1Ts/N, 2Ts/N, ... 및 (N-1)Ts/N(Ts: 상기 입력 신호의 주기)인 것을 특징으로 하는Preset values delayed in the N time delay units are 0, 1T s / N, 2T s / N, ..., and (N-1) T s / N (T s : period of the input signal), respectively. Characterized by 고조파 성분을 제거하는 장치.Device for removing harmonic components. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 분리된 N개의 신호는 동일한 전력 레벨을 가지는 것을 특징으로 하는The separated N signals have the same power level 고조파 성분을 제거하는 장치.Device for removing harmonic components. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 대역통과필터는 낮은 Q값의 대역통과필터인 것을 특징으로 하는The band pass filter is a band pass filter having a low Q value. 고조파 성분을 제거하는 장치.Device for removing harmonic components. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 대역통과필터는 (n×N)번째(n은 자연수) 고조파 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는The bandpass filter removes the (n × N) th harmonic component (n is a natural number). 고조파 성분을 제거하는 장치.Device for removing harmonic components. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 대역통과필터의 출력 신호의 파형은 상기 입력 신호의 파형을 증폭한 형태의 파형인 것을 특징으로 하는The waveform of the output signal of the band pass filter is a waveform of the form amplified waveform of the input signal 고조파 성분을 제거하는 장치.Device for removing harmonic components.
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