KR100875201B1 - Cascode Structured Power Amplifier for Amplitude Modulation - Google Patents

Cascode Structured Power Amplifier for Amplitude Modulation Download PDF

Info

Publication number
KR100875201B1
KR100875201B1 KR1020070033254A KR20070033254A KR100875201B1 KR 100875201 B1 KR100875201 B1 KR 100875201B1 KR 1020070033254 A KR1020070033254 A KR 1020070033254A KR 20070033254 A KR20070033254 A KR 20070033254A KR 100875201 B1 KR100875201 B1 KR 100875201B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
common
signal
transistor
bias
baseband signal
Prior art date
Application number
KR1020070033254A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20080090127A (en
Inventor
홍성철
한정후
Original Assignee
한국과학기술원
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 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020070033254A priority Critical patent/KR100875201B1/en
Publication of KR20080090127A publication Critical patent/KR20080090127A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100875201B1 publication Critical patent/KR100875201B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/08Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements
    • H03F1/22Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements by use of cascode coupling, i.e. earthed cathode or emitter stage followed by earthed grid or base stage respectively
    • H03F1/223Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements by use of cascode coupling, i.e. earthed cathode or emitter stage followed by earthed grid or base stage respectively with MOSFET's
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/08Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements
    • H03F1/22Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements by use of cascode coupling, i.e. earthed cathode or emitter stage followed by earthed grid or base stage respectively
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers

Abstract

무선 송신단은 소정 주파수의 캐리어 신호를 생성하는 주파수 발생기 및 전력 증폭기를 포함한다. 전력 증폭기는 일정한 크기의 전원전압을 인가받아 동작하고, 기저대역 신호의 전압 레벨에 기초하여 바이어스되며, 캐리어 신호를 입력받고, 바이어스된 상태에 따라 캐리어 신호를 증폭하여 무선 신호를 생성한다. 이때 전력 증폭기는 기저대역 신호의 전압 레벨에 따라 바이어스 전압을 생성하는 바이어스부를 포함할 수 있다. 또한, 기저대역 신호는 이진(binary) 진폭 천이 변조(amplitude shift keying) 신호일 수 있다.The wireless transmitter includes a frequency generator and a power amplifier for generating a carrier signal of a predetermined frequency. The power amplifier operates by receiving a power supply voltage having a predetermined magnitude, is biased based on the voltage level of the baseband signal, receives a carrier signal, and amplifies the carrier signal according to the biased state to generate a wireless signal. In this case, the power amplifier may include a bias unit generating a bias voltage according to the voltage level of the baseband signal. In addition, the baseband signal may be a binary amplitude shift keying signal.

Description

진폭 변조를 위한 캐스코드 구조의 전력 증폭기{Cascode Power Amplifier For Amplitude Modulation}Cascode Power Amplifier For Amplitude Modulation

도 1은 종래의 선형 전력 증폭기를 사용한 송신단의 블록도이다.1 is a block diagram of a transmitter using a conventional linear power amplifier.

도 2는 종래의 폴라 변조 방식을 사용한 송신단의 블록도이다.2 is a block diagram of a transmitter using a conventional polar modulation scheme.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신단을 설명하기 위한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a transmitting end according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 포함한 캐스코드 전력 증폭기를 예시하기 위한 회로도이다.4 is a circuit diagram illustrating a cascode power amplifier including a field effect transistor according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이폴라 트랜지스터를 포함한 캐스코드 전력 증폭기를 예시하기 위한 회로도이다.5 is a circuit diagram illustrating a cascode power amplifier including a bipolar transistor according to an embodiment of the present invention.

도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 포함한 캐스코드 전력 증폭기를 예시한 회로도이다.6 is a circuit diagram illustrating a cascode power amplifier including a field effect transistor according to an embodiment of the present invention.

도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이폴라 트랜지스터를 포함한 캐스코드 전력 증폭기를 예시한 회로도이다.7 is a circuit diagram illustrating a cascode power amplifier including a bipolar transistor according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 포함한 캐스코드 전력 증폭기를 예시한 회로도이다.8 is a circuit diagram illustrating a cascode power amplifier including a field effect transistor according to an embodiment of the present invention.

도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이폴라 트랜지스터를 포함한 캐스코드 전력 증폭기를 예시한 회로도이다.9 is a circuit diagram illustrating a cascode power amplifier including a bipolar transistor according to an embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 포함한 차동 캐스코드 전력 증폭기를 예시한 회로도이다.10 is a circuit diagram illustrating a differential cascode power amplifier including a field effect transistor according to an embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이폴라 트랜지스터를 포함한 차동 캐스코드 전력 증폭기를 예시한 회로도이다.11 is a circuit diagram illustrating a differential cascode power amplifier including a bipolar transistor according to an embodiment of the present invention.

도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 포함한 복수의 차동 캐스코드 전력 증폭기와 전송선 트랜스포머를 가지는 송신단을 예시한 회로도이다.12 is a circuit diagram illustrating a transmitter having a plurality of differential cascode power amplifiers and transmission line transformers including field effect transistors according to an embodiment of the present invention.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이폴라 트랜지스터를 포함한 복수의 차동 캐스코드 전력 증폭기와 전송선 트랜스포머를 가지는 송신단을 예시한 회로도이다.FIG. 13 is a circuit diagram illustrating a transmitter having a plurality of differential cascode power amplifiers and transmission line transformers including bipolar transistors according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

31 : 전력 증폭기 41 : 커먼 소스 트랜지스터31 power amplifier 41 common source transistor

42 : 커먼 게이트 트랜지스터 43 : 바이어스부42: common gate transistor 43: bias portion

51 : 커먼 에미터 트랜지스터 52 : 커먼 베이스 트랜지스터51: common emitter transistor 52: common base transistor

53 : 바이어스부 53: bias part

본 발명은 고주파 전력 증폭기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진폭 변조를 위한 고주파 전력 증폭기에 관한 것이다. The present invention relates to a high frequency power amplifier, and more particularly to a high frequency power amplifier for amplitude modulation.

무선 통신 시스템의 송신단은 전송하고자 하는 정보를 가지는 기저대역 신호를 무선 통신에 적합하도록 변조하고, 변조 신호를 증폭하여 안테나로 전송한다. 변조 방법과 증폭 방법은 서로 밀접하게 관련되어 있는데, 예를 들어, 만약 기저대역 신호를 진폭 변조 방식으로 변조하였다면 선형 전력 증폭기를 이용하는 것이 적당하다는 식이다.The transmitter of the wireless communication system modulates a baseband signal having information to be transmitted to be suitable for wireless communication, amplifies the modulated signal, and transmits the modulated signal to the antenna. The modulation method and the amplification method are closely related to each other. For example, if the baseband signal is modulated by an amplitude modulation method, it is appropriate to use a linear power amplifier.

도 1은 종래의 선형 전력 증폭기를 사용한 송신단의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 송신단은 디지털-아날로그 컨버터(D/A)(11, 12), 로우패스 필터(LPF) (13, 14), 믹서(15, 16), 밴드패스 필터(BPF)(17) 및 선형 전력 증폭기(PA)(18)를 포함한다. 디지털-아날로그 컨버터(11, 12)와 로우패스 필터(13, 14)는 이산 신호인 인페이즈 신호(I)와 쿼드러쳐 신호(Q)를 각각 아날로그 신호로 변환하여 로우패스 필터링한다. 믹서(15, 16)와 밴드패스 필터(17)는 이를 여현신호들과 각각 믹싱하고 밴드패스 필터링한다. 선형 전력 증폭기(18)는 필터링된 신호를 증폭하여 RF 신호를 생성하고 안테나(19)에 전송한다.1 is a block diagram of a transmitter using a conventional linear power amplifier. Referring to FIG. 1, the transmitting end is a digital-to-analog converter (D / A) 11, 12, a low pass filter (LPF) 13, 14, a mixer 15, 16, and a band pass filter (BPF) 17. ) And a linear power amplifier (PA) 18. The digital-analog converters 11 and 12 and the low pass filters 13 and 14 convert the in-phase signal I and the quadrature signal Q, which are discrete signals, into analog signals, respectively, to perform low pass filtering. The mixers 15 and 16 and the bandpass filter 17 mix them with the cosine signals and filter the bandpass. The linear power amplifier 18 amplifies the filtered signal to generate an RF signal and transmit it to the antenna 19.

일반적으로 선형 전력 증폭기는 전력 효율이 50%를 넘지 못한다고 알려져 있다. 그나마 전력 효율을 높이기 위해서 전력 매칭(power matching)하여 전력 증폭기의 임피던스를 조절할 경우, 안테나의 임피던스와의 차이가 커지기 때문에 전압정재파비(VSWR)가 나빠진다. 또한, 기저대역 신호가 아무런 정보를 가지고 있지 않을 때에도 전력 증폭기에서 전력을 소모하는 등 비효율적이다.It is generally known that linear power amplifiers do not exceed 50% power efficiency. However, when the impedance of the power amplifier is adjusted by power matching to increase the power efficiency, the voltage standing wave ratio VSWR becomes worse because the difference between the impedance of the antenna is increased. It is also inefficient, as the power amplifier consumes power even when the baseband signal has no information.

도 2는 종래의 폴라 변조 방식을 사용한 송신단의 블록도이다. 도 2를 참조 하면, 폴라 변조 방식의 송신단은 폴라 컨버터(polar converter)(21), 진폭 신호 체인(amplitude chain)(22) 및 위상 신호 체인(phase chain)(23), 전압 공급부(PWR supply)(24), 주파수 생성부(PLL)(25) 및 전력 증폭기(PA)(26)를 포함한다. 2 is a block diagram of a transmitter using a conventional polar modulation scheme. Referring to FIG. 2, a polar modulation transmitter may include a polar converter 21, an amplitude chain 22, a phase chain 23, and a voltage supply unit (PWR supply). 24, a frequency generator (PLL) 25 and a power amplifier (PA) 26.

기저대역 신호는 인페이즈(in-phase, I) 신호 및 쿼드러쳐(quadrature, Q) 신호이고, I 및 Q 신호는 이산 신호일 수 있다. 폴라 컨버터(21)는 기저대역 신호로부터 진폭(amplitude) 정보를 가진 진폭 신호(r)와 위상(phase) 정보를 가진 위상 신호(φ)를 추출한다. The baseband signal may be an in-phase (I) signal and a quadrature (Q) signal, and the I and Q signals may be discrete signals. The polar converter 21 extracts an amplitude signal r having amplitude information and a phase signal? Having phase information from the baseband signal.

진폭 신호(r)와 위상 신호(φ)는 동기되기는 하지만, 각각 다른 경로를 통해 처리된다. 진폭 신호 체인(22)에서는 진폭 신호(r)를 소정의 이득을 갖고 증폭하고, 증폭된 진폭 신호(r')를 전압 공급부(24)에 제공한다. 전압 공급부(24)는 진폭 신호(r)에 따라 가변되는 전원 전압을 생성하여 전력 증폭기(26)에 공급한다. 위상 신호 체인(23)에서는 위상 신호(φ)를 원하는 크기로 변조하고, 변조된 위상 신호(φ')를 주파수 생성부(25)에 제공한다. 주파수 생성부(25)는 변조된 위상 신호(φ')에 따라 가변되는 주파수의 캐리어 신호를 생성하여 전력 증폭기(26)에 공급한다. 전력 증폭기(26)는 캐리어 신호를 가변하는 전원 전압에 따라 증폭하여 안테나(27)로 전달한다. Although the amplitude signal r and the phase signal φ are synchronized, they are processed through different paths. In the amplitude signal chain 22, the amplitude signal r is amplified with a predetermined gain, and the amplified amplitude signal r 'is provided to the voltage supply 24. The voltage supply unit 24 generates a power supply voltage that varies according to the amplitude signal r, and supplies the power supply voltage to the power amplifier 26. In the phase signal chain 23, the phase signal φ is modulated to a desired magnitude, and the modulated phase signal φ 'is provided to the frequency generator 25. The frequency generator 25 generates a carrier signal having a frequency varying according to the modulated phase signal φ 'and supplies it to the power amplifier 26. The power amplifier 26 amplifies the carrier signal according to a variable power supply voltage and transfers the carrier signal to the antenna 27.

폴라 변조 방식의 송신단은 도 1의 송신단과 달리, 전력 증폭기의 출력 신호의 크기는 전력 증폭기에 입력되는 신호의 크기에 선형적으로 변하는 것이 아니므로, 선형 전력 증폭기를 사용할 필요는 없다. 예를 들어 기저대역 신호가 진폭천이변조 방식으로 변조된 신호라면, 진폭 신호에 따라 스위칭되는 스위칭 전력 증폭기 가 사용될 수 있다. 스위칭 전력 증폭기는 선형 전력 증폭기보다 전력 효율이 좋다고 알려져 있다. 또한, 주파수 믹서가 불필요하고 로패스 필터 또는 밴드패스 필터의 수를 줄일 수 있어 소비 전력이나 크기, 노이즈 면에서 유리할 수 있다.Unlike the transmitting end of FIG. 1, the polarization type transmitting end does not need to use a linear power amplifier because the magnitude of the output signal of the power amplifier does not vary linearly with the size of the signal input to the power amplifier. For example, if the baseband signal is a signal modulated by an amplitude shift modulation scheme, a switching power amplifier switched according to the amplitude signal may be used. Switching power amplifiers are known to be more power efficient than linear power amplifiers. In addition, since a frequency mixer is not required and the number of low pass filters or band pass filters can be reduced, it may be advantageous in terms of power consumption, size, and noise.

폴라 변조 방식의 송신단은 전력 증폭기에 공급하는 전원 전압의 크기를 조절하는 방식으로 기저대역 신호를 변조하기 때문에 전압 공급부에서 전원 전압을 변경하기 위한 DC-DC 변환기나, LDO(low-drop-out)과 같은 정류기가 필요하다. 이로 인해 소비 전력이나 크기가 예상만큼 개선되지 않을 수 있다. 또, DC-DC 변환기에서 발생하는 스위칭 노이즈 등으로 인해 노이즈 면에서 불리하게 될 수도 있다.Since the polarization-transmitter modulates the baseband signal by controlling the magnitude of the supply voltage supplied to the power amplifier, a DC-DC converter or a low-drop-out (LDO) for changing the supply voltage at the voltage supply unit. A rectifier such as This may not improve power consumption or size as expected. In addition, switching noise generated in the DC-DC converter may be disadvantageous in terms of noise.

따라서, DC-DC 변환기나 정류기를 사용하지 않는 비선형 전력 증폭기를 이용하는 송신단 구조가 여전히 필요하다.Thus, there is still a need for a transmit stage structure using a nonlinear power amplifier that does not use a DC-DC converter or rectifier.

본 발명의 목적은 DC-DC 변환기나 정류기가 불필요한 고주파 전력 증폭기를 가지는 송신단을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a transmitter having a high frequency power amplifier which does not require a DC-DC converter or a rectifier.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 송신단은 소정 주파수의 캐리어 신호를 생성하는 주파수 발생기 및 전력 증폭기를 포함한다. 상기 전력 증폭기는 일정한 크기의 전원전압을 인가받아 동작하고, 기저대역 신호의 전압 레벨에 기초하여 바이어스되며, 상기 캐리어 신호를 입력받고, 바이어스된 상태에 따라 상기 캐리어 신호를 증폭하여 무선 신호를 생성한다. 상기 전력 증폭기는 상기 기저대역 신호의 전압 레벨에 따라 바이어스 전압을 생성하는 바이어스부를 포함할 수 있다. 상기 기저대역 신호는 이진(binary) 진폭 천이 변조(amplitude shift keying) 신호일 수 있다. The wireless transmitter according to an embodiment of the present invention includes a frequency generator and a power amplifier for generating a carrier signal of a predetermined frequency. The power amplifier operates by receiving a power supply voltage having a predetermined magnitude, is biased based on a voltage level of a baseband signal, receives the carrier signal, and amplifies the carrier signal according to the biased state to generate a wireless signal. . The power amplifier may include a bias unit configured to generate a bias voltage according to the voltage level of the baseband signal. The baseband signal may be a binary amplitude shift keying signal.

본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 송신단은 주파수 발생기, 바이어스부, 커먼 소스 트랜지스터 및 적어도 하나의 커먼 게이트 트랜지스터를 포함한다. 상기 주파수 발생기는 소정 주파수의 캐리어 신호를 생성한다. 상기 바이어스부는 기저대역 신호의 전압 레벨에 따라 바이어스 전압을 생성한다. 상기 커먼 소스 트랜지스터는 커먼 소스(common source) 구조를 가지고, 게이트에서 상기 캐리어 신호를 입력받는다. 상기 커먼 게이트 트랜지스터는 상기 커먼 소스 트랜지스터와 캐스코드(cascode) 방식으로 연결되고, 게이트에서 상기 바이어스 전압을 입력받으며, 드레인에서 무선 신호를 출력한다. 상기 바이어스부는 상기 기저대역 신호의 전압 레벨을 소정의 전압 레벨로 변경시키는 레벨 쉬프터일 수도 있고, 상기 기저대역 신호의 파형을 소정의 주파수 특성을 갖도록 펄스 형상화하는 펄스 형상화 회로일 수도 있다. 상기 커먼 게이트 트랜지스터는 직렬 연결된 복수의 커먼 게이트 트랜지스터들로서, 상기 바이어스 전압이 상기 복수의 커먼 게이트 트랜지스터들의 게이트들 중 적어도 하나의 게이트에 인가될 수 있다.A wireless transmitter according to another embodiment of the present invention includes a frequency generator, a bias unit, a common source transistor, and at least one common gate transistor. The frequency generator generates a carrier signal of a predetermined frequency. The bias unit generates a bias voltage according to the voltage level of the baseband signal. The common source transistor has a common source structure and receives the carrier signal at a gate. The common gate transistor is connected to the common source transistor in a cascode manner, receives the bias voltage at a gate, and outputs a wireless signal at a drain. The bias unit may be a level shifter for changing the voltage level of the baseband signal to a predetermined voltage level, or may be a pulse shaping circuit for pulse-shaping the waveform of the baseband signal to have a predetermined frequency characteristic. The common gate transistor is a plurality of common gate transistors connected in series, and the bias voltage may be applied to at least one of the gates of the plurality of common gate transistors.

실시예에 따라 상기 기저대역 신호의 전압 레벨에 따라 제2 바이어스 전압을 생성하는 제2 바이어스부, 커먼 소스 구조를 가지고 게이트에서 상기 무선 신호를 인가받는 제2 커먼 소스 트랜지스터 및 상기 제2 커먼 소스 트랜지스터와 캐스코드(cascode) 방식으로 연결되고, 게이트에서 상기 제2 바이어스 전압을 입력받으며, 드레인에서 제2 무선 신호를 출력하는 적어도 하나의 제2 커먼 게이트 트랜지 스터를 더 포함할 수도 있다.In an embodiment, a second bias unit generates a second bias voltage according to a voltage level of the baseband signal, a second common source transistor having a common source structure, and receiving the wireless signal from a gate, and the second common source transistor. And at least one second common gate transistor connected in a cascode manner, receiving the second bias voltage at a gate, and outputting a second wireless signal at a drain.

본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 송신단은 주파수 발생기, 바이어스부, 커먼 에미터 트랜지스터 및 적어도 하나의 커먼 베이스 트랜지스터를 포함한다. 상기 주파수 발생기는 소정 주파수의 캐리어 신호를 생성한다. 상기 바이어스부는 기저대역 신호의 전압 레벨에 따라 바이어스 전압을 생성한다. 상기 커먼 에미터 트랜지스터는 커먼 에미터(common emitter) 구조를 가지고, 베이스에서 상기 캐리어 신호를 입력받는다. 상기 커먼 베이스 트랜지스터는 상기 커먼 에미터 트랜지스터와 캐스코드(cascode) 방식으로 연결되고, 베이스에서 상기 바이어스 전압을 입력받으며, 컬렉터에서 무선 신호를 출력한다. 상기 바이어스부는 상기 기저대역 신호의 전압 레벨을 소정의 전압 레벨로 변경시키는 레벨 쉬프터일 수도 있고, 상기 기저대역 신호의 파형을 소정의 주파수 특성을 갖도록 펄스 형상화하는 펄스 형상화 회로일 수도 있다. 상기 커먼 베이스 트랜지스터는 직렬 연결된 복수의 커먼 베이스 트랜지스터들로서, 상기 바이어스 전압이 상기 복수의 커먼 베이스 트랜지스터들의 베이스들 중 적어도 하나의 베이스에 인가될 수 있다.The wireless transmitter according to another embodiment of the present invention includes a frequency generator, a bias unit, a common emitter transistor and at least one common base transistor. The frequency generator generates a carrier signal of a predetermined frequency. The bias unit generates a bias voltage according to the voltage level of the baseband signal. The common emitter transistor has a common emitter structure and receives the carrier signal at a base. The common base transistor is connected to the common emitter transistor in a cascode manner, receives the bias voltage at a base, and outputs a wireless signal at a collector. The bias unit may be a level shifter for changing the voltage level of the baseband signal to a predetermined voltage level, or may be a pulse shaping circuit for pulse-shaping the waveform of the baseband signal to have a predetermined frequency characteristic. The common base transistor is a plurality of common base transistors connected in series, and the bias voltage may be applied to at least one of the bases of the plurality of common base transistors.

실시예에 따라 상기 기저대역 신호의 전압 레벨에 따라 제2 바이어스 전압을 생성하는 제2 바이어스부, 커먼 에미터 구조를 가지고 베이스에서 상기 무선 신호를 인가받는 제2 커먼 에미터 트랜지스터 및 상기 제2 커먼 에미터 트랜지스터와 캐스코드(cascode) 방식으로 연결되고, 베이스에서 상기 제2 바이어스 전압을 입력받으며, 컬렉터에서 제2 무선 신호를 출력하는 적어도 하나의 제2 커먼 베이스 트랜지스터를 더 포함할 수도 있다.In an embodiment, a second bias unit generates a second bias voltage according to a voltage level of the baseband signal, a second common emitter transistor having a common emitter structure, and receiving the wireless signal from a base, and the second common. The display device may further include at least one second common base transistor connected to the emitter transistor in a cascode manner, receiving the second bias voltage at a base, and outputting a second wireless signal at a collector.

본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 송신단은 주파수 발생기, 바이어스부, 한 쌍의 커먼 소스 트랜지스터 및 적어도 한 쌍의 커먼 게이트를 포함한다. 상기 한 쌍의 커먼 소스 트랜지스터들은 커먼 소스(common source) 구조를 가지고, 각 게이트에서 상기 캐리어 신호를 차동 입력받는다. 상기 적어도 한 쌍의 커먼 게이트 트랜지스터들은 상기 커먼 소스 트랜지스터와 각각 캐스코드(cascode) 방식으로 연결되고, 게이트에서 각각 상기 바이어스 전압을 입력받으며, 드레인에서 무선 신호를 차동 출력한다. 상기 바이어스부는 상기 기저대역 신호의 파형을 소정의 주파수 특성을 갖도록 펄스 형상화 하는 펄스 형상화 회로일 수 있다. 상기 커먼 게이트 트랜지스터는 직렬 연결된 복수의 커먼 게이트 트랜지스터들로서, 상기 바이어스 전압이 상기 복수의 커먼 게이트 트랜지스터들 중 적어도 하나의 게이트에 인가될 수 있다. A wireless transmitter according to another embodiment of the present invention includes a frequency generator, a bias unit, a pair of common source transistors and at least a pair of common gates. The pair of common source transistors have a common source structure, and differentially receive the carrier signal at each gate. The at least one pair of common gate transistors are cascoded with the common source transistor, respectively, and receive the bias voltage at a gate, and differentially output a wireless signal at a drain. The bias unit may be a pulse shaping circuit for shaping the waveform of the baseband signal to have a predetermined frequency characteristic. The common gate transistor is a plurality of common gate transistors connected in series, and the bias voltage may be applied to at least one gate of the plurality of common gate transistors.

본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 송신단은 주파수 발생기, 바이어스부, 한 쌍의 커먼 에미터 트랜지스터 및 적어도 한 쌍의 커먼 베이스를 포함한다. 상기 한 쌍의 커먼 에미터 트랜지스터들은 커먼 에미터(common emitter) 구조를 가지고, 각 베이스에서 상기 캐리어 신호를 차동 입력받는다. 상기 적어도 한 쌍의 커먼 베이스 트랜지스터들은 상기 커먼 에미터 트랜지스터와 각각 캐스코드(cascode) 방식으로 연결되고, 베이스에서 각각 상기 바이어스 전압을 입력받으며, 컬렉터에서 무선 신호를 차동 출력한다. 상기 바이어스부는 상기 기저대역 신호의 파형을 소정의 주파수 특성을 갖도록 펄스 형상화 하는 펄스 형상화 회로일 수 있다. 상기 커먼 베이스 트랜지스터는 직렬 연결된 복수의 커먼 베이스 트랜지스터들로서, 상기 바 이어스 전압이 상기 복수의 커먼 베이스 트랜지스터들 중 적어도 하나의 베이스에 인가될 수 있다. A wireless transmitter according to another embodiment of the present invention includes a frequency generator, a bias unit, a pair of common emitter transistors and at least a pair of common bases. The pair of common emitter transistors have a common emitter structure and differentially receive the carrier signal at each base. The at least one pair of common base transistors are cascoded with the common emitter transistor, respectively, and receive the bias voltage at a base, and differentially output a wireless signal at a collector. The bias unit may be a pulse shaping circuit for shaping the waveform of the baseband signal to have a predetermined frequency characteristic. The common base transistor is a plurality of common base transistors connected in series, and the bias voltage may be applied to at least one base of the plurality of common base transistors.

본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 송신단은 소정 주파수의 캐리어 신호를 생성하는 주파수 발생기, 전계효과 트랜지스터를 포함하는 적어도 두 개의 전력 증폭기 및 두 개 이상의 전송선 트랜스포머를 포함한다. 상기 전력 증폭기는 일정한 크기의 전원전압을 인가받아 동작하고, 기저대역 신호의 전압 레벨에 기초하여 바이어스되며, 상기 캐리어 신호를 차동 입력받고, 바이어스된 상태에 따라 상기 캐리어 신호를 증폭하여 무선 신호를 차동 생성한다. 상기 두 개 이상의 전송선 트랜스포머는 상기 적어도 두 개의 전력 증폭기의 출력에 각각 연결되고, 각각 1:1 권선비를 가지며, 서로 직렬로 연결된다. 이때 상기 전력 증폭기는 상기 기저대역 신호의 전압 레벨에 따라 바이어스 전압을 생성하는 바이어스부, 커먼 소스(common source) 구조를 가지고, 각 게이트에서 상기 캐리어 신호를 차동 입력받는 한 쌍의 커먼 소스 트랜지스터, 및 상기 커먼 소스 트랜지스터와 각각 캐스코드(cascode) 방식으로 연결되고, 게이트에서 각각 상기 바이어스 전압을 입력받으며, 드레인에서 무선 신호를 차동 출력하는 적어도 한 쌍의 커먼 게이트 트랜지스터를 포함할 수 있다. 상기 바이어스부는 상기 기저대역 신호의 파형을 소정의 주파수 특성을 갖도록 펄스 형상화하는 펄스 형상화 회로일 수 있다.A wireless transmitter according to another embodiment of the present invention includes a frequency generator for generating a carrier signal of a predetermined frequency, at least two power amplifiers including field effect transistors, and two or more transmission line transformers. The power amplifier operates by receiving a power supply voltage having a predetermined magnitude, is biased based on a voltage level of a baseband signal, differentially inputs the carrier signal, and amplifies the carrier signal according to the biased state to differential the wireless signal. Create The two or more transmission line transformers are each connected to the outputs of the at least two power amplifiers, each having a 1: 1 turns ratio, and connected in series with each other. In this case, the power amplifier has a bias unit for generating a bias voltage according to the voltage level of the baseband signal, a common source structure, a pair of common source transistors differentially inputting the carrier signal at each gate, and At least one pair of common gate transistors connected to the common source transistor in a cascode manner, respectively receiving the bias voltage at a gate, and differentially outputting a wireless signal at a drain. The bias unit may be a pulse shaping circuit for pulse shaping the waveform of the baseband signal to have a predetermined frequency characteristic.

본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 송신단은 소정 주파수의 캐리어 신호를 생성하는 주파수 발생기, 바이폴라 트랜지스터를 포함하는 적어도 두 개의 전력 증폭기 및 두 개 이상의 전송선 트랜스포머를 포함한다. 상기 전력 증폭기는 일정한 크기의 전원전압을 인가받아 동작하고, 기저대역 신호의 전압 레벨에 기초하여 바이어스되며, 상기 캐리어 신호를 차동 입력받고, 바이어스된 상태에 따라 상기 캐리어 신호를 증폭하여 무선 신호를 차동 생성한다. 상기 두 개 이상의 전송선 트랜스포머는 상기 적어도 두 개의 전력 증폭기의 출력에 각각 연결되고, 각각 1:1 권선비를 가지며, 서로 직렬로 연결된다. 이때 상기 전력 증폭기는 상기 기저대역 신호의 전압 레벨에 따라 바이어스 전압을 생성하는 바이어스부, 커먼 에미터(common emitter) 구조를 가지고, 각 베이스에서 상기 캐리어 신호를 차동 입력받는 한 쌍의 커먼 에미터 트랜지스터, 및 상기 커먼 에미터 트랜지스터와 각각 캐스코드(cascode) 방식으로 연결되고, 베이스에서 각각 상기 바이어스 전압을 입력받으며, 컬렉터에서 무선 신호를 차동 출력하는 적어도 한 쌍의 커먼 베이스 트랜지스터를 포함할 수 있다. 상기 바이어스부는 상기 기저대역 신호의 파형을 소정의 주파수 특성을 갖도록 펄스 형상화하는 펄스 형상화 회로일 수 있다.A wireless transmitter according to another embodiment of the present invention includes a frequency generator for generating a carrier signal of a predetermined frequency, at least two power amplifiers including bipolar transistors, and two or more transmission line transformers. The power amplifier operates by receiving a power supply voltage having a predetermined magnitude, is biased based on a voltage level of a baseband signal, differentially inputs the carrier signal, and amplifies the carrier signal according to the biased state to differential the wireless signal. Create The two or more transmission line transformers are each connected to the outputs of the at least two power amplifiers, each having a 1: 1 turns ratio, and connected in series with each other. The power amplifier has a bias unit and a common emitter structure for generating a bias voltage according to the voltage level of the baseband signal, and a pair of common emitter transistors differentially input the carrier signal at each base. And a common base transistor connected to the common emitter transistor in a cascode manner, respectively receiving the bias voltage from a base, and differentially outputting a wireless signal from a collector. The bias unit may be a pulse shaping circuit for pulse shaping the waveform of the baseband signal to have a predetermined frequency characteristic.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.With respect to the embodiments of the present invention disclosed in the text, specific structural to functional descriptions are merely illustrated for the purpose of describing embodiments of the present invention, embodiments of the present invention may be implemented in various forms and It should not be construed as limited to the embodiments described in.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어 야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 구성요소에 대해 사용하였다.As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosure form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for the components.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between. Other expressions describing the relationship between components, such as "between" and "immediately between," or "neighboring to," and "directly neighboring to" should be interpreted as well.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof that is described, and that one or more other features or numbers are present. It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of steps, actions, components, parts or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신단을 설명하기 위한 블록도이다. 3 is a block diagram illustrating a transmitting end according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 송신단은 비선형 스위칭 전력 증폭기(31)를 포함한다. 전력 증폭기(31)는 소정의 변조 방식으로 변조된 기저대역 신호(baseband) 및 소정의 주파수를 가진 캐리어 신호(carrier)를 입력받고, 일정한 크기의 전원 전압을 공급받아 동작한다. 기저대역 신호는 전력 증폭기(31)의 바이어스 전압으로 이용되며, 전력 증폭기(31)는 바이어스 전압에 따라 캐리어 신호의 진폭을 진폭 변조하여 무선 신호(RF OUT)로 출력한다. Referring to FIG. 3, the transmitting end includes a nonlinear switching power amplifier 31. The power amplifier 31 receives a baseband signal modulated by a predetermined modulation scheme and a carrier signal having a predetermined frequency, and operates by receiving a power supply voltage having a predetermined magnitude. The baseband signal is used as a bias voltage of the power amplifier 31, and the power amplifier 31 amplitude modulates the amplitude of the carrier signal according to the bias voltage and outputs the amplitude as a radio signal RF OUT.

진폭 천이 변조(Amplitude-shift-keying, ASK)는 진폭 변조이면서 높은 선형성을 요구하지 않기 때문에 비선형 전력 증폭기에 입력되는 기저대역 신호로 적합하다. 0 또는 1의 진폭을 갖도록 이진(binary) 진폭 천이 변조된 기저대역 신호를 송신하는 경우를 예로 들어 설명한다. 기저대역 신호의 레벨이 이진값 0에 해당할 때에는 전력 증폭기의 바이어스 전압이 이진값 0에 해당하는 전압 레벨이 되므로, 무선 신호의 진폭은 상대적으로 큰 스윙폭을 갖는다. 기저대역 신호의 레벨이 이진값 1에 해당할 때에는 전력 증폭기의 바이어스 전압도 1에 해당하는 전압 레벨이 되므로 무선 신호의 진폭은 상대적으로 작은 스윙폭을 갖는다.Amplitude-shift-keying (ASK) is suitable for baseband signals input to nonlinear power amplifiers because it is amplitude modulation and does not require high linearity. A case of transmitting a baseband signal having a binary amplitude shift modulated to have an amplitude of 0 or 1 will be described as an example. When the level of the baseband signal corresponds to the binary value 0, since the bias voltage of the power amplifier becomes the voltage level corresponding to the binary value 0, the amplitude of the radio signal has a relatively large swing width. When the level of the baseband signal corresponds to the binary value 1, the bias voltage of the power amplifier is also the voltage level corresponding to 1, so that the amplitude of the radio signal has a relatively small swing width.

도 1의 송신단에서는 선형 전력 증폭기에 입력되는 0 또는 1의 이진 ASK 신호가 소정의 이득에 따라 증폭되어 출력된다. 일반적으로 선형 전력 증폭기를 이용하는 송신단에서는 믹서, 필터 등이 기저대역 신호의 진폭에 상관없이 전력을 소모한다. 도 2의 송신단에서는 0 또는 1의 진폭을 갖는 입력 신호에 따라 0V 또는 VDD에 해당하는 전압이 전력 증폭기의 전원 전압으로 공급된다. 비록 믹서나 필터 등이 없다고 하나 전원전압의 레벨을 변환하기 위해서는 DC-DC 변환기나 정류기 등을 가져야 하며, 대전류를 공급하는 전원의 스위칭 노이즈에 취약하다. 이에 비해, 도 3의 송신단에서는 믹서나 필터 등이 불필요할 뿐 아니라, 전원이 스위칭되는 것이 아니므로 노이즈도 줄어든다.In the transmitter of FIG. 1, a binary ASK signal of 0 or 1 input to the linear power amplifier is amplified and output according to a predetermined gain. In general, in a transmitter using a linear power amplifier, a mixer, a filter, and the like consume power regardless of the amplitude of the baseband signal. In the transmitting terminal of FIG. 2, a voltage corresponding to 0 V or VDD is supplied to the power supply voltage of the power amplifier according to an input signal having an amplitude of 0 or 1. Although there are no mixers or filters, it is necessary to have a DC-DC converter or a rectifier in order to convert the power supply voltage level, and is vulnerable to switching noise of a power supply supplying a large current. In contrast, in the transmitting end of FIG. 3, a mixer, a filter, and the like are not necessary, and noise is also reduced since the power supply is not switched.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 포함한 캐스코드 전력 증폭기를 예시하기 위한 회로도이다. 4 is a circuit diagram illustrating a cascode power amplifier including a field effect transistor according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 캐스코드 전력 증폭기는 커먼 소스 트랜지스터(41) 및 커먼 게이트 트랜지스터(42)가 캐스코드(cascode) 연결된 구조를 가진다. 커먼 소스 트랜지스터(41)는 커먼 소스(common source) 방식으로 연결되어 있고, 게이트에서 주파수 생성부(미도시)로부터 제공되는 캐리어 신호(carrier)를 입력받는다. 커먼 게이트 트랜지스터(42)는 커먼 게이트(common gate) 방식으로 연결되어 있고, 게이 트에서 바이어스 전압을 인가받고, 소스는 커먼 소스 트랜지스터(41)의 드레인과 연결되며, 드레인에서 무선 신호(RF OUT)를 출력한다. Referring to FIG. 4, the cascode power amplifier has a structure in which a common source transistor 41 and a common gate transistor 42 are cascoded. The common source transistor 41 is connected in a common source manner, and receives a carrier signal provided from a frequency generator (not shown) at a gate. The common gate transistor 42 is connected in a common gate manner, receives a bias voltage at a gate, a source is connected to a drain of the common source transistor 41, and at a drain, a radio signal RF OUT. Outputs

기저대역 신호(baseband)는 바이어스부(43)에서 바이어스 전압으로 변환되어 커먼 게이트 트랜지스터(42)의 게이트에 인가된다. 기저대역 신호의 레벨이 0에 해당할 때에는 커먼 게이트 트랜지스터(42)는 캐스코드 전류 증폭기의 전류 경로를 거의 차단하며, 드레인에서는 캐리어 신호의 주파수를 가지면서 상대적으로 큰 진폭을 가진 무선 신호가 출력된다. 기저대역 신호의 레벨이 1에 해당할 때에는, 커먼 게이트 트랜지스터(42)는 턴온되고 캐스코드 전류 증폭기가 선형 대전력 증폭기처럼 동작하도록 하며, 드레인에서는 캐리어 신호의 주파수를 가지면서 상대적으로 작은 진폭을 가진 무선 신호가 출력된다.The baseband signal is converted into a bias voltage in the bias unit 43 and applied to the gate of the common gate transistor 42. When the level of the baseband signal is zero, the common gate transistor 42 almost blocks the current path of the cascode current amplifier, and at the drain, a radio signal having a relatively large amplitude with a frequency of the carrier signal is output. . When the level of the baseband signal corresponds to 1, the common gate transistor 42 is turned on and causes the cascode current amplifier to act like a linear large power amplifier, at the drain having the frequency of the carrier signal and having a relatively small amplitude. The radio signal is output.

바이어스부(43)는 기저대역 신호를 커먼 게이트 트랜지스터(42)에 적합한 전압 레벨을 갖도록 변환한다. 일 실시예에서, 바이어스부(43)는, 기저대역 신호의 전압 레벨과 바이어스 전압의 전압 레벨의 상대적인 높고 낮음에 따라 레벨 쉬프터(level shifter)로 구현될 수도 있고, 전압 분배기(voltage divider)로 구현될 수도 있다. 다른 실시예에서, 바이어스부(43)는 무선 신호에 불필요한 주파수 성분을 줄이기 위해 기저대역 신호의 파형을 미리 조절하는 펄스 형상 회로(pulse shaping circuit) 또는 선왜곡 회로(pre-distortion circuit)일 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 바이어스부(43)는 VDD가 아닌 다른 소정의 공급전압과 기저전압 사이에서 동작하는 인버터일 수도 있다.The bias section 43 converts the baseband signal to have a voltage level suitable for the common gate transistor 42. In one embodiment, the bias unit 43 may be implemented as a level shifter according to the relative high and low of the voltage level of the baseband signal and the voltage level of the bias voltage, or implemented as a voltage divider. May be In another embodiment, the bias unit 43 may be a pulse shaping circuit or a pre-distortion circuit that pre-adjusts the waveform of the baseband signal to reduce frequency components unnecessary for the wireless signal. . In another embodiment, the bias unit 43 may be an inverter operating between a predetermined supply voltage and a base voltage other than VDD.

커먼 게이트 트랜지스터(42)의 드레인과 고전압전원(VDD) 사이에 연결된 인 턱터(44)는 캐스코드 전력 증폭기에서 커먼 게이트 트랜지스터(42)의 부하 역할을 하며, 한편 스위칭하는 무선 신호(RF OUT)로 인한 고주파 노이즈가 전원에 전달되는 것을 차단하는 효과도 가진다. An inductor 44 connected between the drain of the common gate transistor 42 and the high voltage power supply VDD serves as a load of the common gate transistor 42 in the cascode power amplifier, while switching to a radio signal RF OUT. It also has the effect of blocking the transmission of high frequency noise to the power supply.

인턱터(44)는 캐스코드 전력 증폭기에 연결되는 전송선 트랜스포머(Transmission line transformer, TLT, 미도시)의 일부분으로 볼 수 있다. 무선 신호는 고전압전원(VDD)의 크기보다 클 수 없기 때문에, 전력 증폭기의 다음 단에 전송선 트랜스포머를 연결하여 무선 신호의 출력을 높일 수 있다. Inductor 44 may be viewed as part of a transmission line transformer (TLT, not shown) connected to the cascode power amplifier. Since the wireless signal cannot be larger than the size of the high voltage power supply (VDD), the output of the wireless signal can be increased by connecting a transmission line transformer to the next stage of the power amplifier.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이폴라 트랜지스터를 포함한 캐스코드 전력 증폭기를 예시하기 위한 회로도이다. 5 is a circuit diagram illustrating a cascode power amplifier including a bipolar transistor according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 캐스코드 전력 증폭기는 커먼 에미터 트랜지스터(51) 및 커먼 베이스 트랜지스터(52)가 캐스코드(cascode) 연결된 구조를 가진다. 커먼 에미터 트랜지스터(51)는 커먼 에미터(common emitter) 방식으로 연결되어 있고, 베이스에서 주파수 생성부(미도시)로부터 제공되는 캐리어 신호(carrier)를 입력받는다. 커먼 베이스 트랜지스터(52)는 커먼 베이스(common base) 방식으로 연결되어 있고, 베이스에서 바이어스 전압을 인가받고, 에미터는 커먼 에미터 트랜지스터(51)의 컬렉터와 연결되며, 컬렉터에서 무선 신호(RF OUT)를 출력한다. Referring to FIG. 5, the cascode power amplifier has a structure in which a common emitter transistor 51 and a common base transistor 52 are cascoded. The common emitter transistor 51 is connected in a common emitter manner and receives a carrier signal provided from a frequency generator (not shown) at the base. The common base transistor 52 is connected in a common base manner, receives a bias voltage at the base, the emitter is connected to the collector of the common emitter transistor 51, and the radio signal RF OUT at the collector. Outputs

기저대역 신호(baseband)는 바이어스부(53)에서 바이어스 전압으로 변환되어 커먼 베이스 트랜지스터(52)의 베이스에 인가된다. 기저대역 신호의 레벨이 0에 해당할 때에는 커먼 베이스 트랜지스터(52)는 캐스코드 전류 증폭기의 전류 경로를 거의 차단하며, 베이스에서는 캐리어 신호의 주파수를 가지면서 상대적으로 큰 진 폭을 가진 무선 신호가 출력된다. 기저대역 신호의 레벨이 1에 해당할 때에는, 커먼 베이스 트랜지스터(52)는 턴온되고 캐스코드 전류 증폭기가 선형 대전력 증폭기처럼 동작하도록 하며, 베이스에서는 캐리어 신호의 주파수를 가지면서 상대적으로 작은 진폭을 가진 무선 신호가 출력된다.The baseband signal is converted into a bias voltage in the bias unit 53 and applied to the base of the common base transistor 52. When the level of the baseband signal is zero, the common base transistor 52 almost cuts off the current path of the cascode current amplifier, and at the base, a radio signal having a relatively large amplitude with the frequency of the carrier signal is output. do. When the level of the baseband signal is equal to 1, the common base transistor 52 is turned on and causes the cascode current amplifier to act like a linear large power amplifier, with the frequency of the carrier signal at the base having a relatively small amplitude The radio signal is output.

바이어스부(53)는 기저대역 신호를 커먼 베이스 트랜지스터(52)에 적합한 전압 레벨을 갖도록 변환한다. 일 실시예에서, 바이어스부(53)는, 기저대역 신호의 전압 레벨과 바이어스 전압의 전압 레벨의 상대적인 높고 낮음에 따라 레벨 쉬프터(level shifter)로 구현될 수도 있고, 전압 분배기(voltage divider)로 구현될 수도 있다. 다른 실시예에서, 바이어스부(53)는 무선 신호에 불필요한 주파수 성분을 줄이기 위해 기저대역 신호의 파형을 미리 조절하는 펄스 형상 회로(pulse shaping circuit) 또는 선왜곡 회로(pre-distortion circuit)일 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 바이어스부(53)는 Vdd가 아닌 다른 소정의 공급전압과 기저전압 사이에서 동작하는 인버터일 수도 있다.The bias section 53 converts the baseband signal to have a voltage level suitable for the common base transistor 52. In one embodiment, the bias unit 53 may be implemented as a level shifter as a relative high and low voltage level of the baseband signal and the voltage level of the bias voltage, or may be implemented as a voltage divider. May be In another embodiment, the bias unit 53 may be a pulse shaping circuit or a pre-distortion circuit that pre-adjusts the waveform of the baseband signal to reduce frequency components unnecessary for the wireless signal. . In another embodiment, the bias section 53 may be an inverter operating between a predetermined supply voltage and a base voltage other than Vdd.

커먼 베이스 트랜지스터(52)의 컬렉터와 고전압전원(VDD) 사이에 연결된 인턱터(54)는 캐스코드 전력 증폭기에서 커먼 베이스 트랜지스터(52)의 부하 역할을 하며, 한편 스위칭하는 무선 신호(RF OUT)로 인한 고주파 노이즈가 전원에 전달되는 것을 차단하는 효과도 가진다. An inductor 54 connected between the collector of the common base transistor 52 and the high voltage power supply VDD serves as a load of the common base transistor 52 in the cascode power amplifier, and due to the switching radio signal RF OUT It also has the effect of blocking the transmission of high frequency noise to the power supply.

인턱터(54)는 캐스코드 전력 증폭기에 연결되는 전송선 트랜스포머(Transmission line transformer, TLT, 미도시)의 일부분으로 볼 수 있다. 무선 신호는 고전압전원(VDD)의 크기보다 클 수 없기 때문에, 전력 증폭기의 다음 단에 전송선 트랜스포머를 연결하여 무선 신호의 출력을 높일 수 있다. Inductor 54 may be viewed as part of a transmission line transformer (TLT, not shown) connected to the cascode power amplifier. Since the wireless signal cannot be larger than the size of the high voltage power supply (VDD), the output of the wireless signal can be increased by connecting a transmission line transformer to the next stage of the power amplifier.

도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 포함한 캐스코드 전력 증폭기를 예시한 회로도이다. 6 is a circuit diagram illustrating a cascode power amplifier including a field effect transistor according to an embodiment of the present invention.

도 6를 참조하면, 캐스코드 전력 증폭기는 복수의 커먼 게이트 트랜지스터(61, 62)를 가지고 있으며, 각자 상응하는 바이어스 전압을 인가받는다. 이때, 복수의 바이어스 전압들 중 적어도 어느 하나는 기저대역 신호로부터 생성되는 바이어스 전압이다.Referring to FIG. 6, the cascode power amplifier has a plurality of common gate transistors 61 and 62, and each receives a corresponding bias voltage. At this time, at least one of the plurality of bias voltages is a bias voltage generated from the baseband signal.

도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이폴라 트랜지스터를 포함한 캐스코드 전력 증폭기를 예시한 회로도이다. 7 is a circuit diagram illustrating a cascode power amplifier including a bipolar transistor according to an embodiment of the present invention.

도 7를 참조하면, 캐스코드 전력 증폭기는 복수의 커먼 베이스 트랜지스터(71, 72)를 가지고 있으며, 각자 상응하는 바이어스 전압을 인가받는다. 이때, 복수의 바이어스 전압들 중 적어도 어느 하나는 기저대역 신호로부터 생성되는 바이어스 전압이다.Referring to FIG. 7, the cascode power amplifier has a plurality of common base transistors 71 and 72, and receives corresponding bias voltages, respectively. At this time, at least one of the plurality of bias voltages is a bias voltage generated from the baseband signal.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 포함한 캐스코드 전력 증폭기를 예시한 회로도이다. 8 is a circuit diagram illustrating a cascode power amplifier including a field effect transistor according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 캐스코드 전력 증폭기는 복수의 캐스코드 전력 증폭단을 포함한다. 제1 캐스코드 단(81)은 캐리어 신호와 바이어스 전압을 인가받고 변조 신호를 출력하며, 제2 캐스코드 단(82)은 변조 신호와 바이어스 전압을 인가받고 무선 신호를 출력한다.Referring to FIG. 8, the cascode power amplifier includes a plurality of cascode power amplifier stages. The first cascode stage 81 receives a carrier signal and a bias voltage and outputs a modulated signal. The second cascode stage 82 receives a modulated signal and a bias voltage and outputs a radio signal.

도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이폴라 트랜지스터를 포함한 캐스코드 전력 증폭기를 예시한 회로도이다. 9 is a circuit diagram illustrating a cascode power amplifier including a bipolar transistor according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 캐스코드 전력 증폭기는 복수의 캐스코드 전력 증폭단을 포함한다. 제1 캐스코드 단(91)은 캐리어 신호와 바이어스 전압을 인가받고 변조 신호를 출력하며, 제2 캐스코드 단(92)은 변조 신호와 바이어스 전압을 인가받고 무선 신호를 출력한다.9, a cascode power amplifier includes a plurality of cascode power amplifier stages. The first cascode stage 91 receives a carrier signal and a bias voltage and outputs a modulated signal, and the second cascode stage 92 receives a modulation signal and a bias voltage and outputs a radio signal.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 포함한 차동 캐스코드 전력 증폭기를 예시한 회로도이다.10 is a circuit diagram illustrating a differential cascode power amplifier including a field effect transistor according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 캐스코드 전력 증폭기는 한 쌍의 커먼 소스 트랜지스터(101, 102), 한 쌍의 커먼 게이트 트랜지스터(103, 104)를 포함한다. Referring to FIG. 10, the cascode power amplifier includes a pair of common source transistors 101 and 102 and a pair of common gate transistors 103 and 104.

바이어스 신호는 도 4의 경우와 유사하게 커먼 게이트 트랜지스터들(103, 104)의 게이트에 공통적으로 인가된다. 캐리어 신호(carrier)는 커먼 소스 트랜지스터들(101, 102)의 게이트에 차동 입력되고, 무선 신호(RF OUT)는 커먼 게이트 트랜지스터들(103, 104)의 드레인에서 차동 출력된다. 캐스코드 전력 증폭기의 동작은 도 4의 캐스코드 전력 증폭기의 동작과 유사하므로 그 설명을 생략한다.A bias signal is commonly applied to the gates of the common gate transistors 103 and 104 similarly to the case of FIG. 4. The carrier signal is differentially input to the gates of the common source transistors 101 and 102, and the radio signal RF OUT is differentially output to the drains of the common gate transistors 103 and 104. Since the operation of the cascode power amplifier is similar to the operation of the cascode power amplifier of FIG.

바이어스부(105)는 기저대역 신호를 커먼 게이트 트랜지스터(103, 104)에 적합한 전압 레벨을 갖도록 변환한다. 바이어스부(105)는, 레벨 쉬프터, 전압 분배기, 펄스 형상 회로 또는 선왜곡 회로일 수도 있다.The bias unit 105 converts the baseband signal to have a voltage level suitable for the common gate transistors 103 and 104. The bias unit 105 may be a level shifter, a voltage divider, a pulse shape circuit, or a line distortion circuit.

실시예에 따라, 커먼 게이트 트랜지스터(103, 104)는 복수의 바이어스 전압을 인가받는 복수의 트랜지스터일 수도 있다. 이때, 복수의 바이어스 전압들 중 적어도 어느 하나는 기저대역 신호로부터 생성되는 바이어스 전압이다.In some embodiments, the common gate transistors 103 and 104 may be a plurality of transistors to which a plurality of bias voltages are applied. At this time, at least one of the plurality of bias voltages is a bias voltage generated from the baseband signal.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이폴라 트랜지스터를 포함한 차동 캐스코드 전력 증폭기를 예시한 회로도이다.11 is a circuit diagram illustrating a differential cascode power amplifier including a bipolar transistor according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 캐스코드 전력 증폭기는 한 쌍의 커먼 에미터 트랜지스터(111, 112), 한 쌍의 커먼 베이스 트랜지스터(113, 114)를 포함한다. Referring to FIG. 11, the cascode power amplifier includes a pair of common emitter transistors 111 and 112 and a pair of common base transistors 113 and 114.

바이어스 신호는 도 5의 경우와 유사하게 커먼 베이스 트랜지스터들(113, 114)의 베이스에 공통적으로 인가된다. 캐리어 신호(carrier)는 커먼 에미터 트랜지스터들(111, 112)의 베이스에 차동 입력되고, 무선 신호(RF OUT)는 커먼 베이스 트랜지스터들(113, 114)의 컬렉터에서 차동 출력된다. 캐스코드 전력 증폭기의 동작은 도 5의 캐스코드 전력 증폭기의 동작과 유사하므로 그 설명을 생략한다.A bias signal is commonly applied to the bases of the common base transistors 113 and 114 similarly to the case of FIG. 5. The carrier signal is differentially input to the base of the common emitter transistors 111 and 112, and the radio signal RF OUT is differentially output from the collector of the common base transistors 113 and 114. Since the operation of the cascode power amplifier is similar to that of the cascode power amplifier of FIG. 5, the description thereof is omitted.

바이어스부(115)는 기저대역 신호를 커먼 베이스 트랜지스터(113, 114)에 적합한 전압 레벨을 갖도록 변환한다. 바이어스부(115)는, 레벨 쉬프터, 전압 분배기, 펄스 형상 회로 또는 선왜곡 회로일 수도 있다.The bias unit 115 converts the baseband signal to have a voltage level suitable for the common base transistors 113 and 114. The bias unit 115 may be a level shifter, a voltage divider, a pulse shape circuit, or a line distortion circuit.

실시예에 따라, 커먼 베이스 트랜지스터(113, 114)는 복수의 바이어스 전압을 인가받는 복수의 트랜지스터일 수도 있다. 이때, 복수의 바이어스 전압들 중 적어도 어느 하나는 기저대역 신호로부터 생성되는 바이어스 전압이다.In some embodiments, the common base transistors 113 and 114 may be a plurality of transistors to which a plurality of bias voltages are applied. At this time, at least one of the plurality of bias voltages is a bias voltage generated from the baseband signal.

도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 포함한 복수의 차동 캐스코드 전력 증폭기와 전송선 트랜스포머를 가지는 송신단을 예시한 회로도이다. 12 is a circuit diagram illustrating a transmitter having a plurality of differential cascode power amplifiers and transmission line transformers including field effect transistors according to an embodiment of the present invention.

도 12을 참조하면, 송신단은 두 개의 차동 캐스코드 전력 증폭기(121, 122)와 1:2 전송선 트랜스포머(124)를 포함한다. Referring to FIG. 12, the transmitter includes two differential cascode power amplifiers 121 and 122 and a 1: 2 transmission line transformer 124.

두 개의 차동 캐스코드 전력 증폭기(121, 122)는 도 6의 회로와 유사하게 커먼 소스 트랜지스터들과 커먼 게이트 트랜지스터들을 가진다. 기저대역 신호에 기초하여 바이어스부(123)에서 생성되는 바이어스 신호는 도 6의 경우와 유사하게 커먼 게이트 트랜지스터들(1213, 1214, 1223, 1224)의 게이트에 공통적으로 인가된다. 캐리어 신호는 커먼 소스 트랜지스터들(1211, 1212, 1221, 1222)의 게이트에 차동 입력된다. 캐스코드 전력 증폭기의 동작은 도 4 및 도 10의 캐스코드 전력 증폭기의 동작과 유사하므로 그 설명을 생략한다.The two differential cascode power amplifiers 121, 122 have common source transistors and common gate transistors similar to the circuit of FIG. The bias signal generated by the bias unit 123 based on the baseband signal is commonly applied to the gates of the common gate transistors 1213, 1214, 1223, and 1224, similarly to the case of FIG. 6. The carrier signal is differentially input to the gates of the common source transistors 1211, 1212, 1221, 1222. The operation of the cascode power amplifier is similar to that of the cascode power amplifier of FIGS. 4 and 10, and thus description thereof is omitted.

바이어스부(123)는 기저대역 신호를 커먼 게이트 트랜지스터(1213, 1214, 1223, 1224)에 적합한 전압 레벨을 갖도록 변환한다. 바이어스부(123)는, 레벨 쉬프터, 전압 분배기, 펄스 형상 회로 또는 선왜곡 회로일 수도 있다.The bias unit 123 converts the baseband signal to have a voltage level suitable for the common gate transistors 1213, 1214, 1223, and 1224. The bias unit 123 may be a level shifter, a voltage divider, a pulsed circuit, or a line distortion circuit.

실시예에 따라, 커먼 게이트 트랜지스터(1213, 1214, 1223, 1224)는 복수의 바이어스 전압을 인가받는 직렬 연결된 복수의 트랜지스터일 수도 있다. 이때, 복수의 바이어스 전압들 중 적어도 어느 하나는 기저대역 신호로부터 생성되는 바이어스 전압이다.According to an embodiment, the common gate transistors 1213, 1214, 1223, and 1224 may be a plurality of transistors connected in series to receive a plurality of bias voltages. At this time, at least one of the plurality of bias voltages is a bias voltage generated from the baseband signal.

커먼 게이트 트랜지스터(1213, 1214, 1223, 1224)의 드레인들로부터 차동 출력된 무선 신호는 전송선 트랜스포머(124)에 인가된다. 전송선 트랜스포머(124)는 각각 1:1의 권선비를 가지는 두 개의 트랜스포머가 직렬로 연결된 형태를 가진다. 이러한 전압 결합(voltage-combining) 방식의 트랜스포머를 이용하면, 결과적으로 1:2의 권선비를 가지는 트랜스포머를 하나 연결한 것과 동일한 효과를 나타낸다. The wireless signal differentially output from the drains of the common gate transistors 1213, 1214, 1223, and 1224 is applied to the transmission line transformer 124. The transmission line transformer 124 has a form in which two transformers each having a turns ratio of 1: 1 are connected in series. Using such a voltage-combining transformer results in the same effect as connecting one transformer having a turns ratio of 1: 2.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이폴라 트랜지스터를 포함하는 복수 의 차동 캐스코드 전력 증폭기와 전송선 트랜스포머를 가지는 송신단을 예시한 회로도이다. FIG. 13 is a circuit diagram illustrating a transmitter having a plurality of differential cascode power amplifiers and a transmission line transformer including a bipolar transistor according to an embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 송신단은 두 개의 차동 캐스코드 전력 증폭기(131, 132)와 1:2 전송선 트랜스포머(134)를 포함한다. Referring to FIG. 13, the transmitter includes two differential cascode power amplifiers 131 and 132 and a 1: 2 transmission line transformer 134.

두 개의 차동 캐스코드 전력 증폭기(131, 132)는 도 7의 회로와 유사하게 커먼 에미터 트랜지스터들과 커먼 베이스 트랜지스터들을 가진다. 기저대역 신호에 기초하여 바이어스부(133)에서 생성되는 바이어스 신호는 도 7의 경우와 유사하게 커먼 베이스 트랜지스터들(1313, 1314, 1323, 1324)의 베이스에 공통적으로 인가된다. 캐리어 신호는 커먼 에미터 트랜지스터들(1311, 1312, 1321, 1322)의 베이스에 차동 입력된다. 캐스코드 전력 증폭기의 동작은 도 5 및 도 11의 캐스코드 전력 증폭기의 동작과 유사하므로 그 설명을 생략한다.The two differential cascode power amplifiers 131, 132 have common emitter transistors and common base transistors similar to the circuit of FIG. 7. The bias signal generated by the bias unit 133 based on the baseband signal is commonly applied to the bases of the common base transistors 1313, 1314, 1323, and 1324 similarly to the case of FIG. 7. The carrier signal is differentially input to the base of the common emitter transistors 1311, 1312, 1321, 1322. Since the operation of the cascode power amplifier is similar to the operation of the cascode power amplifier of FIGS. 5 and 11, description thereof is omitted.

바이어스부(133)는 기저대역 신호를 커먼 베이스 트랜지스터(1313, 1314, 1323, 1324)에 적합한 전압 레벨을 갖도록 변환한다. 바이어스부(133)는, 레벨 쉬프터, 전압 분배기, 펄스 형상 회로 또는 선왜곡 회로일 수도 있다.The bias unit 133 converts the baseband signal to have a voltage level suitable for the common base transistors 1313, 1314, 1323, and 1324. The bias unit 133 may be a level shifter, a voltage divider, a pulse shape circuit, or a line distortion circuit.

실시예에 따라, 커먼 베이스 트랜지스터(1313, 1314, 1323, 1324)는 복수의 바이어스 전압을 인가받는 직렬 연결된 복수의 트랜지스터일 수도 있다. 이때, 복수의 바이어스 전압들 중 적어도 어느 하나는 기저대역 신호로부터 생성되는 바이어스 전압이다.According to an embodiment, the common base transistors 1313, 1314, 1323, and 1324 may be a plurality of transistors connected in series to which a plurality of bias voltages are applied. At this time, at least one of the plurality of bias voltages is a bias voltage generated from the baseband signal.

커먼 베이스 트랜지스터(1313, 1314, 1323, 1324)의 컬렉터들로부터 차동 출력된 무선 신호는 전송선 트랜스포머(134)에 인가된다. 전송선 트랜스포머(134)는 각각 1:1의 권선비를 가지는 두 개의 트랜스포머가 직렬로 연결된 형태를 가진다. 이러한 전압 결합(voltage-combining) 방식의 트랜스포머를 이용하면, 결과적으로 1:2의 권선비를 가지는 트랜스포머를 하나 연결한 것과 동일한 효과를 나타낸다. The wireless signal differentially output from the collectors of the common base transistors 1313, 1314, 1323, and 1324 is applied to the transmission line transformer 134. The transmission line transformer 134 has a form in which two transformers each having a turns ratio of 1: 1 are connected in series. Using such a voltage-combining transformer results in the same effect as connecting one transformer having a turns ratio of 1: 2.

본 발명의 회로는 휴대용 통신기기, 예컨대 휴대폰, PCS폰, 무선랜 송신기, RF 리더(reader)등의 송신단에 적용이 가능하다. The circuit of the present invention is applicable to a transmitting terminal such as a portable communication device, such as a mobile phone, a PCS phone, a wireless LAN transmitter, an RF reader, and the like.

본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 전력 증폭기는 직류-직류 변환기나 LDO정류기를 이용하지 않고도 전력 증폭기를 스위칭할 수 있다. 또, 믹서나 필터를 이용하지 않고도 기저대역 신호의 정보에 따라 캐리어 신호를 변조할 수 있다. 따라서 스위칭 잡음 등의 문제가 없고 칩 면적 및 소비 전력을 줄일 수 있다. The high frequency power amplifier according to an embodiment of the present invention can switch the power amplifier without using a DC-DC converter or an LDO rectifier. In addition, the carrier signal can be modulated according to the information of the baseband signal without using a mixer or a filter. Therefore, there is no problem of switching noise, and the chip area and power consumption can be reduced.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the embodiments above, those skilled in the art will understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. Could be.

Claims (27)

소정 주파수의 캐리어 신호를 생성하는 주파수 발생기; 및A frequency generator for generating a carrier signal of a predetermined frequency; And 일정한 크기의 전원전압을 인가받아 동작하고, 기저대역 신호의 전압 레벨에 기초하여 바이어스되며, 상기 캐리어 신호를 입력받고, 바이어스된 상태에 따라 상기 캐리어 신호를 증폭하여 무선 신호를 생성하는 전력 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 송신단.And a power amplifier configured to operate by receiving a power supply voltage having a predetermined magnitude, biased based on a voltage level of a baseband signal, and receiving the carrier signal and amplifying the carrier signal according to the biased state to generate a wireless signal. Wireless transmitting end, characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 전력 증폭기는 상기 기저대역 신호의 전압 레벨에 따라 바이어스 전압을 생성하는 바이어스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 송신단.The wireless transmitter of claim 1, wherein the power amplifier includes a bias unit configured to generate a bias voltage according to a voltage level of the baseband signal. 삭제delete 소정 주파수의 캐리어 신호를 생성하는 주파수 발생기;A frequency generator for generating a carrier signal of a predetermined frequency; 기저대역 신호의 전압 레벨에 따라 바이어스 전압을 생성하는 바이어스부;A bias unit generating a bias voltage according to the voltage level of the baseband signal; 커먼 소스(common source) 구조를 가지고, 게이트에서 상기 캐리어 신호를 입력받는 커먼 소스 트랜지스터; 및A common source transistor having a common source structure and receiving the carrier signal at a gate; And 상기 커먼 소스 트랜지스터와 캐스코드(cascode) 방식으로 연결되고, 게이트 에서 상기 바이어스 전압을 입력받으며, 드레인에서 무선 신호를 출력하는 적어도 하나의 커먼 게이트 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 송신단.And at least one common gate transistor connected to the common source transistor in a cascode manner, receiving the bias voltage at a gate, and outputting a wireless signal at a drain. 제4항에 있어서, 상기 바이어스부는 상기 기저대역 신호의 전압 레벨을 소정의 전압 레벨로 변경시키는 레벨 쉬프터인 것을 특징으로 하는 무선 송신단.5. The wireless transmitter of claim 4, wherein the bias unit is a level shifter for changing a voltage level of the baseband signal to a predetermined voltage level. 제4항에 있어서, 상기 바이어스부는 상기 기저대역 신호의 파형을 소정의 주파수 특성을 갖도록 펄스 형상화하는 펄스 형상화 회로인 것을 특징으로 하는 무선 송신단.5. The wireless transmitter of claim 4, wherein the bias unit is a pulse shaping circuit for pulse shaping the waveform of the baseband signal to have a predetermined frequency characteristic. 제4항에 있어서, 상기 커먼 게이트 트랜지스터에 직렬 연결된 적어도 하나의커먼 게이트 트랜지스터를 더 포함하며, 소정의 바이어스 전압이 상기 복수의 커먼 게이트 트랜지스터들의 게이트들에 각각 인가되는 것을 특징으로 하는 무선 송신단.5. The wireless transmitter of claim 4, further comprising at least one common gate transistor connected in series with the common gate transistor, wherein a predetermined bias voltage is applied to the gates of the plurality of common gate transistors, respectively. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 기저대역 신호의 전압 레벨에 따라 제2 바이어스 전압을 생성하는 제2 바이어스부;A second bias unit configured to generate a second bias voltage according to the voltage level of the baseband signal; 커먼 소스 구조를 가지고 게이트에서 상기 무선 신호를 인가받는 제2 커먼 소스 트랜지스터; 및A second common source transistor having a common source structure and receiving the wireless signal at a gate; And 상기 제2 커먼 소스 트랜지스터와 캐스코드(cascode) 방식으로 연결되고, 게이트에서 상기 제2 바이어스 전압을 입력받으며, 드레인에서 제2 무선 신호를 출력하는 적어도 하나의 제2 커먼 게이트 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 송신단.And at least one second common gate transistor connected to the second common source transistor in a cascode manner, receiving the second bias voltage at a gate, and outputting a second wireless signal at a drain. Characterized in that the wireless transmitting end. 소정 주파수의 캐리어 신호를 생성하는 주파수 발생기;A frequency generator for generating a carrier signal of a predetermined frequency; 기저대역 신호의 전압 레벨에 따라 바이어스 전압을 생성하는 바이어스부;A bias unit generating a bias voltage according to the voltage level of the baseband signal; 커먼 에미터(common emitter) 구조를 가지고, 베이스에서 상기 캐리어 신호를 입력받는 커먼 에미터 트랜지스터; 및A common emitter transistor having a common emitter structure and receiving the carrier signal at a base; And 상기 커먼 에미터 트랜지스터와 캐스코드(cascode) 방식으로 연결되고, 베이스에서 상기 바이어스 전압을 입력받으며, 컬렉터에서 무선 신호를 출력하는 적어도 하나의 커먼 베이스 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 송신단.And at least one common base transistor connected to the common emitter transistor in a cascode manner, receiving the bias voltage at a base, and outputting a wireless signal at a collector. 제9항에 있어서, 상기 바이어스부는 상기 기저대역 신호의 전압 레벨을 소정의 전압 레벨로 변경시키는 레벨 쉬프터인 것을 특징으로 하는 무선 송신단.10. The wireless transmitter of claim 9, wherein the bias unit is a level shifter for changing a voltage level of the baseband signal to a predetermined voltage level. 제9항에 있어서, 상기 바이어스부는 상기 기저대역 신호의 파형을 소정의 주파수 특성을 갖도록 펄스 형상화하는 펄스 형상화 회로인 것을 특징으로 하는 무선 송신단.10. The wireless transmitter of claim 9, wherein the bias unit is a pulse shaping circuit for pulse shaping the waveform of the baseband signal to have a predetermined frequency characteristic. 제9항에 있어서, 상기 커먼 베이스 트랜지스터에 직렬 연결된 적어도 하나의커먼 베이스 트랜지스터들을 더 포함하며, 소정의 바이어스 전압이 상기 복수의 커먼 베이스 트랜지스터들의 베이스들에 각각 인가되는 것을 특징으로 하는 무선 송신단.10. The wireless transmitter of claim 9, further comprising at least one common base transistor connected in series with the common base transistor, wherein a predetermined bias voltage is applied to the bases of the plurality of common base transistors, respectively. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 기저대역 신호의 전압 레벨에 따라 제2 바이어스 전압을 생성하는 제2 바이어스부;A second bias unit configured to generate a second bias voltage according to the voltage level of the baseband signal; 커먼 에미터 구조를 가지고 베이스에서 상기 무선 신호를 인가받는 제2 커먼 에미터 트랜지스터; 및A second common emitter transistor having a common emitter structure and receiving the wireless signal at a base; And 상기 제2 커먼 에미터 트랜지스터와 캐스코드(cascode) 방식으로 연결되고, 베이스에서 상기 제2 바이어스 전압을 입력받으며, 컬렉터에서 제2 무선 신호를 출력하는 적어도 하나의 제2 커먼 베이스 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 송신단.At least one second common base transistor connected to the second common emitter transistor in a cascode manner, receiving the second bias voltage at a base, and outputting a second wireless signal at a collector; Wireless transmitting end, characterized in that. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 소정 주파수의 캐리어 신호를 생성하는 주파수 발생기;A frequency generator for generating a carrier signal of a predetermined frequency; 기저대역 신호의 전압 레벨에 따라 바이어스 전압을 생성하는 바이어스부;A bias unit generating a bias voltage according to the voltage level of the baseband signal; 커먼 에미터(common emitter) 구조를 가지고, 각 베이스에서 상기 캐리어 신호를 차동 입력받는 한 쌍의 커먼 에미터 트랜지스터; 및A pair of common emitter transistors having a common emitter structure and differentially inputting the carrier signal at each base; And 상기 커먼 에미터 트랜지스터와 각각 캐스코드(cascode) 방식으로 연결되고, 베이스에서 각각 상기 바이어스 전압을 입력받으며, 컬렉터에서 무선 신호를 차동 출력하는 적어도 한 쌍의 커먼 베이스 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 송신단.And at least one pair of common base transistors connected to the common emitter transistors in a cascode manner, respectively receiving the bias voltage at a base, and differentially outputting a wireless signal at a collector. Sender. 제17항에 있어서, 상기 바이어스부는 상기 기저대역 신호의 파형을 소정의 주파수 특성을 갖도록 펄스 형상화하는 펄스 형상화 회로인 것을 특징으로 하는 무선 송신단.18. The wireless transmitter of claim 17, wherein the bias unit is a pulse shaping circuit for pulse shaping the waveform of the baseband signal to have a predetermined frequency characteristic. 제17항에 있어서, 상기 커먼 베이스 트랜지스터는 직렬 연결된 복수의 커먼 베이스 트랜지스터들로서, 상기 바이어스 전압이 상기 복수의 커먼 베이스 트랜지스터들의 베이스들 중 적어도 하나의 베이스에 인가되는 것을 특징으로 하는 무선 송신단.18. The wireless transmitter of claim 17, wherein the common base transistor is a plurality of common base transistors connected in series, and the bias voltage is applied to at least one of the bases of the plurality of common base transistors. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 소정 주파수의 캐리어 신호를 생성하는 주파수 발생기;A frequency generator for generating a carrier signal of a predetermined frequency; 일정한 크기의 전원전압을 인가받아 동작하고, 기저대역 신호의 전압 레벨에 기초하여 바이어스되며, 상기 캐리어 신호를 차동 입력받고, 바이어스된 상태에 따라 상기 캐리어 신호를 증폭하여 무선 신호를 차동 생성하며 바이폴라 트랜지스터를 포함한 적어도 두 개의 전력 증폭기; 및It operates by receiving a power supply voltage of a predetermined magnitude, is biased based on the voltage level of the baseband signal, differentially receives the carrier signal, amplifies the carrier signal according to the biased state to differentially generate a wireless signal, and a bipolar transistor At least two power amplifiers including; And 상기 적어도 두 개의 전력 증폭기의 출력에 각각 연결되고, 각각 1:1 권선비를 가지며, 서로 직렬로 연결된 두 개 이상의 전송선 트랜스포머(transmission transformer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 송신단.And at least two transmission line transformers each connected to the outputs of the at least two power amplifiers, each having a 1: 1 turns ratio and connected in series with each other. 제24항에 있어서, 상기 전력 증폭기는The power amplifier of claim 24 wherein the power amplifier is 상기 기저대역 신호의 전압 레벨에 따라 바이어스 전압을 생성하는 바이어스부;A bias unit generating a bias voltage according to the voltage level of the baseband signal; 커먼 에미터(common emitter) 구조를 가지고, 각 베이스에서 상기 캐리어 신호를 차동 입력받는 한 쌍의 커먼 에미터 트랜지스터; 및A pair of common emitter transistors having a common emitter structure and differentially inputting the carrier signal at each base; And 상기 커먼 에미터 트랜지스터와 각각 캐스코드(cascode) 방식으로 연결되고, 베이스에서 각각 상기 바이어스 전압을 입력받으며, 컬렉터에서 무선 신호를 차동 출력하는 적어도 한 쌍의 커먼 베이스 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 송신단.And at least one pair of common base transistors connected to the common emitter transistors in a cascode manner, respectively receiving the bias voltage at a base, and differentially outputting a wireless signal at a collector. Sender. 제25항에 있어서, 상기 바이어스부는 상기 기저대역 신호의 파형을 소정의 주파수 특성을 갖도록 펄스 형상화하는 펄스 형상화 회로인 것을 특징으로 하는 무 선 송신단.26. The wireless transmitter of claim 25, wherein the bias unit is a pulse shaping circuit for pulse shaping the waveform of the baseband signal to have a predetermined frequency characteristic. 제25항에 있어서, 상기 커먼 베이스 트랜지스터는 직렬 연결된 복수의 커먼 베이스 트랜지스터들로서, 상기 바이어스 전압이 상기 복수의 커먼 베이스 트랜지스터들의 베이스들 중 적어도 하나의 베이스에 인가되는 것을 특징으로 하는 무선 송신단.27. The wireless transmitter of claim 25, wherein the common base transistor is a plurality of common base transistors connected in series, and the bias voltage is applied to at least one of the bases of the plurality of common base transistors.
KR1020070033254A 2007-04-04 2007-04-04 Cascode Structured Power Amplifier for Amplitude Modulation KR100875201B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070033254A KR100875201B1 (en) 2007-04-04 2007-04-04 Cascode Structured Power Amplifier for Amplitude Modulation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070033254A KR100875201B1 (en) 2007-04-04 2007-04-04 Cascode Structured Power Amplifier for Amplitude Modulation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080090127A KR20080090127A (en) 2008-10-08
KR100875201B1 true KR100875201B1 (en) 2008-12-19

Family

ID=40151512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070033254A KR100875201B1 (en) 2007-04-04 2007-04-04 Cascode Structured Power Amplifier for Amplitude Modulation

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100875201B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101483739B1 (en) * 2013-09-04 2015-02-04 한국과학기술원 Multi-band class E power amplifiers
US9722829B2 (en) 2013-11-19 2017-08-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Pulse shaping circuit for improving spectrum efficiency and on-off keying (OOK) transmitter including pulse shaping circuit

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7944311B1 (en) * 2009-12-17 2011-05-17 Samsung Electro-Mechanics Company, Ltd. Feedback biasing for cascode amplifiers
JP2017175520A (en) * 2016-03-25 2017-09-28 ソニー株式会社 Modulator and modulation method
US10763805B2 (en) * 2018-09-27 2020-09-01 Em Microelectronic-Marin S.A. Programmable power amplifier

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004180015A (en) 2002-11-27 2004-06-24 Sumitomo Electric Ind Ltd Cascode amplifier circuit
KR100799227B1 (en) * 2006-05-11 2008-01-29 한국과학기술원 Cascode Power Amplifier For Amplitude Modulation

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004180015A (en) 2002-11-27 2004-06-24 Sumitomo Electric Ind Ltd Cascode amplifier circuit
KR100799227B1 (en) * 2006-05-11 2008-01-29 한국과학기술원 Cascode Power Amplifier For Amplitude Modulation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101483739B1 (en) * 2013-09-04 2015-02-04 한국과학기술원 Multi-band class E power amplifiers
US9722829B2 (en) 2013-11-19 2017-08-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Pulse shaping circuit for improving spectrum efficiency and on-off keying (OOK) transmitter including pulse shaping circuit

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080090127A (en) 2008-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100757371B1 (en) Power amplifier circuit and method for envelope modulation of high frequency signal
US8554162B2 (en) High efficiency power amplifier
US6307894B2 (en) Power amplification using a direct-upconverting quadrature mixer topology
EP1858161B1 (en) Dual power mode transmitter
US7330071B1 (en) High efficiency radio frequency power amplifier having an extended dynamic range
US7688156B2 (en) Polar modulation transmission circuit and communication device
CN101310436B (en) Polar modulation apparatus and method with common-mode control
CN108809259B (en) Power amplifier circuit and method of forming the same
US8781414B2 (en) Envelope detector and method for detecting an envelope of a signal to be amplified by a power amplifier
US20140152389A1 (en) Actively Tuned Circuit Having Parallel Carrier and Peaking Paths
Hu et al. A+ 27.3 dBm transformer-based digital Doherty polar power amplifier fully integrated in bulk CMOS
KR100875201B1 (en) Cascode Structured Power Amplifier for Amplitude Modulation
KR100799227B1 (en) Cascode Power Amplifier For Amplitude Modulation
US8054878B2 (en) Apparatus and method for amplifying signal power in a communication system
US20100061481A1 (en) Current canceling variable gain amplifier and transmitter using same
Banerjee et al. High efficiency multi-mode outphasing RF power amplifier in 45nm CMOS
JP2006270923A (en) Power amplifier and polar modulating system
US6711392B1 (en) Balanced power amplifier for low power radio communications
US7773969B2 (en) Current converter, frequency mixer, radiofrequency transmission system and method for frequency mixing
US11128326B2 (en) Digital radio frequency circuitry
JP2011041002A (en) High frequency amplifier and efficiency increasing method
KR102286754B1 (en) Single-side-band frequency mixer based on folded switching structure
US20230179222A1 (en) Radio transmitter providing an analog signal with both radio frequency and baseband frequency information
Reynaert et al. Efficiency Enhancement Techniques for RF and MM-Wave Power Amplifiers
Cijvat et al. A comparison of polar transmitter architectures using a GaN HEMT power amplifier

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
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20111129

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121130

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee