KR100983604B1 - 향상된 효율을 갖는 카테시안 피드백 선형화 장치 - Google Patents

향상된 효율을 갖는 카테시안 피드백 선형화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 증폭기 선형화 장치에 관한 것으로 특히 테트라 단말기, 무선단말기, 이동통신 장비의 송신단에 사용하는 증폭기의 선형성을 확보하고 전력증폭기의 출력이 단계별로 변화함에 따라 감소하는 효율을 개선하고 전력증폭기에 공급되는 전압을 자동적으로 조정하여 성능을 향상시키는 향상된 효율을 갖는 카테시안 피드백 선형화 장치에 관한 것이다. 본 발명은 메인경로부의 전력증폭기의 출력 변화에 의한 효율 감소를 차단하여 높은 효율을 유지할 수 있으며, 피드백 경로부의 가변감쇄기의 출력 변화로 인한 피드백 신호크기의 감소와 피드백 상의 불안정성을 차단하는 자동 전압 조정부를 추가하여 카테시안 피드백 선형화 단말기의 효율을 개선하는 향상된 효율을 갖는 카테시안 피드백 선형화 장치이다.
전력검파기, 전압분배기, 비교기, 전력증폭기, 전력분배기.

Description

향상된 효율을 갖는 카테시안 피드백 선형화 장치 {Apparatus of a Cartesian feedback linearization with improved efficiency}
본 발명은 증폭기 선형화 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 테트라 단말기, 무선단말기, 이동통신 장비의 송신단에서 사용하는 증폭기의 선형성을 확보하고 전력증폭기의 출력 단계별 변화함에 따라 감소하는 효율을 개선하고 전력증폭기에 공급되는 전압을 자동적으로 조정하여 성능을 향상시키는 향상된 효율을 갖는 카테시안 피드백 선형화 장치에 관한 것이다.
이하, 종래의 카테시안 피드백 선형화 장치를 설명한다.
종래의 카테시안 피드백 선형화 장치에 관한 기술은 RF(Radio Frequency) 신호를 IQ(In phase/ Quadrature phase) 변조기와 복조기를 사용하여 신호를 베이스 밴드 영역으로 낮추어 주고 피드백 기법을 사용하여 위상이 180도 차이 나는 비선형 성분을 미리 인가해 주어 전력 증폭기의 선형성을 개선하는 기술이다.
단말기의 선형성을 확보하기 위해서 카테시안 피드백 선형화를 사용하는데 이때 테트라 단말기는 통신 환경에 따라서 출력 크기를 몇 단계로 조절하도록 설계한다. 카테시안 피드백 선형화기를 사용한 단말기에서 대부분의 전력 손실은 전력 증폭기에서 발생하는데 단말기의 출력이 줄어들수록 전력증폭기의 효율이 급격히 감소하기 때문에 단말기에서의 전력 소비가 증가되어 단말기 자체의 효율이 감소한다. 따라서 단말기의 사용 가능 시간이 줄어들고 단말기 내부의 열 발생으로 인하여 시스템의 안정성을 해치는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결한 것으로, 본 발명의 목적은 메인경로부의 전력증폭기의 출력 변화에 의한 효율 감소를 차단하여 높은 효율을 유지할 수 있으며, 피드백 경로부의 가변감쇄기의 출력 변화로 인한 피드백 신호크기의 감소와 피드백 상의 불안정성을 차단하는 자동 전압 조정부를 추가하여 카테시안 피드백 선형화 단말기의 효율을 개선하는 향상된 효율을 갖는 카테시안 피드백 선형화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명의 목적은 메인경로부의 전력증폭기의 출력을 검출하여 출력 변화에 의한 효율 감소를 예방하도록 전력증폭기의 공급 전압을 출력에 따라 자동으로 조절하고, 동시에 피드백경로부의 가변감쇄기에 공급되는 전압을 조절하여 출력의 단계별 조절을 요구하는 카테시안 피드백 선형화 단말기의 효율을 향상시키는 향상된 효율을 갖는 카테시안 피드백 선형화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는 RF 입력신호를 수신하여 단계별 출력을 생성하며 전력증폭기가 있는 메인 경로부와, 전력증폭기의 출력을 피드백하고 폐쇄 루프의 이득을 조절하는 가변감쇄기가 있는 피드백 경로부와, 전력증폭기의 출력 크기를 검출 파악하여 상기 출력의 크기에 따라 상기 전력증폭기와 상기 가변감쇄기의 전압을 자동 조절하여 성능을 유지시키는 자동전압 조정부를 포함함을 특징으로 한다.
또한 자동전압 조정부는 전력증폭기의 출력 크기를 검출하고 상기 출력 크기에 따라 조정 전압을 인가하는 증폭기전압 검출부와, 증폭기 전압 검출부의 제어에 의하여 상기 조정 전압을 상기 전력증폭기에 인가하는 증폭기 전압 조정부와, 증폭기 전압 검출부의 제어에 의하여 피드백 경로부의 상기 가변감쇄기의 조정 전압을 인가하는 감쇄기 전압 조정부를 포함함을 특징으로 한다.
또한 자동전압 조정부는 메인경로부의 상기 전력증폭기의 출력 크기가 작아지면 공급 전원을 감소시키도록 상기 증폭기 전압 조정부를 제어하고, 가변감쇄기는 감쇄크기가 작아지도록 상기 감쇄기 전압 조정부를 조정함을 특징으로 하며, 증폭기전압 검출부는 피드백 경로부의 위상변환기 다음 단에 연결되어 상기 전력증폭기의 출력 신호 일부를 제공하는 커플러와, 커플러를 통하여 상기 출력 신호에서 크기를 검출하는 전력검파기와, 전력검파기에서 파악한 상기 출력 신호의 크기에 따라 메인경로부의 상기 증폭기 전압조정부와 감쇄기 전압 조정부로 조정 전압을 공급하는 전압분배기를 포함함을 특징으로 한다.
또한 전력 검파기는 고주파 쇼트키 다이오드를 사용하는 것을 특징으로 하며, 가변감쇄기는 전압에 의해서 감쇄크기가 조절되도록 핀다이오드로 이루어짐을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 카테시안 피드백 선형화 장치는 테트라 단말기의 송신단, 무선 단말기의 송신단의 증폭기 선형화와 효율 개선에 적용 가능함을 특징으로 한다.
단계별 출력을 생성하며 전력증폭기가 있는 메인 경로부와, 전력증폭기의 출력을 피드백하고 폐쇄 루프의 이득을 조절하는 가변감쇄기가 있는 피드백 경로부 와, 전력증폭기의 출력 크기를 검출 파악하여 출력에 따라 상기 전력증폭기와 상기 가변감쇄기의 전압을 자동 조절하여 성능을 유지시키는 자동전압 조정부를 포함함을 특징으로 한다.
또한 자동전압 조정부는 전력증폭기의 출력 크기를 검출하여 전압을 공급하는 증폭기전압 검출부와, 증폭기 전압검출부에서 파악한 상기 전력증폭기의 출력을 보상하기 위해 상기 전력증폭기에 조정 전압을 공급하는 증폭기 전압조정부와, 증폭기 전압검출부에서 파악한 상기 전력증폭기의 출력에 따라 상기 피드백 경로부의 상기 가변감쇄기의 전압을 조정하는 감쇄기 전압 조정부를 포함함을 특징으로 한다.
또한 자동전압 조정부는 메인경로부의 전력증폭기의 출력 전력이 작아지면 공급 전원을 감소시키도록 상기 증폭기 전압조정부을 제어하고, 가변감쇄기는 출력 전력이 작아질수록 감쇄크기가 작아지도록 상기 감쇄기 전압 조정부를 조정함을 특징으로 하며, 증폭기전압 검출부는 피드백 경로부의 위상변환기 다음 단에 연결되어 상기 전력증폭기의 출력 신호 일부를 제공하는 커플러와, 커플러를 통하여 상기 출력 신호의 크기를 검출하는 전력검파기와, 전력검파기에서 파악한 상기 출력 신호의 크기에 따라 메인경로부의 상기 증폭기 전압조정부와 상기 감쇄기 전압 조정부로 조정 전압을 공급하는 전압분배기를 포함함을 특징으로 한다.
또한 전력 검파기는 고주파 쇼트키 다이오드를 사용하며, 가변감쇄기는 전압에 의해서 감쇄크기가 조절되도록 핀다이오드로 이루어짐을 특징으로 하며, 증폭기 전압조정부는 직류-직류 변환기(DC-DC converter), 부스터 변환기(Boost converter), 하이스피드 오디오 앰프(high speed Audio amp)에서 어느 하나를 적용함을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 카테시안 피드백 선형화 장치는 테트라 단말기의 송신단, 무선 단말기의 송신단의 증폭기 선형화와 효율 개선에 적용 가능함을 특징으로 한다.
본 발명은 자동 전압 조정부를 이용하여 메인경로부의 전력증폭기의 선형성을 개선하고 출력의 단계별 조절로 나타나는 효율의 저하를 개선하고, 출력의 단계별 차이로 인한 피드백 경로부의 신호 크기를 일정하게 유지하므로 테트라 신호의 단계별 출력을 생성하고 선형성 규격을 만족시키면서 효율을 증가시킨다.
본 발명은 테트라 단말기, 무선단말기, 이동통신 장비의 송신단에서 사용하는 증폭기의 효율이 향상되고 안정화시키면서 원하는 테트라 출력을 단계별로 조정하는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
설명의 편의상 다른 실시예에 있더라도 동일한 기능과 역할을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다.
본 발명은 카테시안 피드백 장치를 개량한 것으로 자동 전압 조정부를 추가하여 전력증폭기의 출력 전력 변화에 따른 단말기의 효율을 개선하고 피드백 경로 부의 가변감쇄기의 공급전압을 유지시켜 피드백 경로부와 메인경로부를 연결하는 에러 증폭기의 안정성을 확보함으로 테트라 출력을 생성하고 규격에 합하도록 하는 카테시안 피드백 선형화 장치이다.
도 1은 본 발명에 따른 카테시안 피드백 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 카테시안 피드백 선형화 장치는 크게 메인경로부(110), 피드백 경로부(230), 자동전압 조정부(310)로 구성된다.
메인경로부(110)는 IQ(In phase/Quadrature phase) 변조기(21)와 메인경로부(110)와 피드백 경로부(230)와 연결되는 비교기(31, 33), IQ 복조기(41), 전력결합기(51), 전력증폭기(61)를 포함하여 이루어진다.
메인경로부(110)로 수신되는 RF 입력 신호는 IQ 변조기(21)를 통해서 베이스 밴드 대역의 신호로 변환된다.
IQ 변조기(21)는 전력 분배기(23)와 믹서(25, 27), 90도 위상 변환기(29), 로컬 오실레이터(101)로 구성된다.
RF 신호는 위상과 크기 정보를 동시에 가지며 IQ 변조기(21)의 믹서(25, 27)를 통해서 캐리어 주파수의 로컬 오실레이터(29) 신호와 섞이면서 두 개의 신호의 형태로 변환되는데 I 신호 동일 위상을 가지고, Q 신호는 로컬 신호를 90도 위상 변환기를 거치도록 하여 90도 위상차이를 갖게 한 신호이다.
비교기(31, 33)는 IQ 변조기(21) 후단에 연산증폭기(Operational amplifier)로 구성되며 선형성 개선을 위한 전치 왜곡된 신호를 생성하기 위해 IQ 변조기(21)에서 I, Q 변조된 입력 신호와 피드백 경로부(210)의 기저대역 고이득 증폭기(221, 223)의 비선형 신호를 수신 비교하여 차 신호를 얻어 이를 증폭한다.
IQ 복조기(41)는 비교기(31, 33)를 통해 얻어진 기저대역의 전치 왜곡 신호를 RF 대역의 신호로 변환하고, IQ 복조기(41)는 I Q 신호를 믹서(43, 45)를 통해서 로컬 오실레이터(29) 신호와 혼합하는 동작을 하는데 이때 I신호는 동일 위상의 로컬 신호를 Q 신호는 90도 위상변환기(47)를 통과한 로컬 신호와 합쳐지게 되고 RF 대역으로 변환된 신호는 다시 전력 결합기(51)를 통해서 전력 증폭기(61)의 입력으로 공급된다.
메인경로부(110)의 전력 분배기(23)와 전력결합기(51)는 90도 위상차 하이브리드 커플러(Hybrid Coupler) 또는 3dB 동위상 커플러를 사용한다.
또한, 피드백 경로부(230)는 두 개의 출력 커플러(201, 205), 위상 변환기(203), 가변감쇄기(207), IQ 변조기(209) 그리고 기저대역 고이득 증폭기(219, 221)로 이루어진다.
피드백 경로부(230)의 IQ 변조기(209)는 메인경로부(110)의 IQ 변조기(21)와 같이 전력 분배기(211)와 믹서(213, 215), 90도 위상 변환기(217), 로컬 오실레이터(101)로 구성된다.
메인경로부(110)의 전력 증폭기(61) 출력단에 연결되는 출력 커플러(201)는 전력증폭기(61)에 의해서 왜곡되는 비선형적인 출력 신호를 피드백 경로부(230)로 인가한다.
이때 출력 커플러(201)의 커플링 계수가 크면 전력증폭기(61) 출력이 감소하여 효율 및 출력전력이 작아지기 때문에 가능한 커플링 계수가 작은 커플러를 사용 하여 구현하여야 한다.
피드백 경로부(230)의 출력 커플러(201) 다음 단에 메인경로부(110)와 피드백 경로부(230)의 위상 지연의 차이를 보상하기 위해 위상 변환기(203)를 구성하고, 위상 변환기(203) 다음 단에 출력 커플러(205)를 설치하여 메인경로부(110)의 전력 증폭기(61) 출력의 크기를 검출한다.
본 발명은 메인경로부(110)의 전력 증폭기(61) 출력의 크기를 검출하고 자동전압 조정부(310)에서 전력 증폭기(61)에 공급되는 전압을 출력에 따라 조정하여 높은 효율을 유지하도록 한다.
피드백 경로부(230)의 가변감쇄기(207)는 출력 커플러(201)의 커플링 계수가 고정되고 변화시키기 어렵기 때문에 피드백 경로부(230)로 인한 폐쇄 루프의 이득을 조절하기 위해 구성되며, 가변감쇄기(207)는 전압에 의해서 감쇄크기가 조절되도록 핀다이오드를 이용하여 구성될 수 있다.
메인경로부(110)의 에러 증폭기가 큰 이득을 갖도록 설계하기 위해서 에러 증폭기에 인가되는 메인경로부(110)의 입력 크기와 피드백 경로부(230)의 신호 크기가 유사하도록 하여야 선형성 개선이 적합하게 되기 때문에 가변감쇄기(207)는 루프 출력의 변화에 따라서 그 감쇄크기가 조절되는 구조로 구성된다.
피드백 경로부(230)의 IQ 변조기(209)는 가변감쇄기(207)를 지난 비선형 신호가 인가되어 메인경로부(110)에서와 마찬가지로 RF대역의 신호를 기저대역(Baseband) 신호로 변환시키고 동위상의 I 신호와 90도 위상차이의 Q 신호로 분리한다.
기저대역 고이득 증폭기(219, 221)는 IQ 변조기(209)에서 분리된 I 신호와 Q 신호의 비선형성분을 증가시키기 위해서 구성한다.
기저대역 고이득 증폭기(219, 221)는 피드백 경로부(230)의 IQ 변조기(209)의 출력이 제한되어 있기 때문에 IQ 변조기(209)에 의한 신호의 왜곡을 막고 원하는 크기의 신호를 얻기 위해서 구성한다.
RF 대역에서 신호를 증폭하게 되면 또 다른 전력 증폭기의 왜곡 성분이 부가되게 되지만 기저대역 신호를 증폭시키는 기저대역 고이득 증폭기(219, 221)는 RF증폭기 보다 선형성이 보장되기 때문에 구현에 용이하다.
기저대역 고이득 증폭기(219, 221)에서 출력된 비선형 성분은 메인경로부(110)의 비교기(31, 33)를 통해서 원 입력 신호와 차이를 출력하여 전치 왜곡 신호를 형성하게 된다. 전치 왜곡 신호는 전력 증폭기(61)의 입력으로 인가되면서 전력증폭기(61) 출력의 왜곡 성분을 감소시킨다.
카테시안 피드백 장치를 적용하는 테트라 단말기는 단말기 사용환경에 따라서 출력의 크기를 단계별로 다르게 조정하여 사용하는 구조로 되어 있다. 이때에 출력이 줄어들게 되면 메인경로부의 전력증폭기(61)의 효율이 급격히 감소하게 된다. 이로 인하여 단말기의 효율도 감소하게 되고 단말기를 사용할 수 있는 시간이 감소하게 된다.
따라서 본 발명은 자동전압 조정부(310)를 설치하여 메인경로부(110) 전력증폭기(61)의 출력이 줄어들어도 전력증폭기(61)의 효율이 급격히 감소되지 않고 높은 효율을 유지할 수 있도록 하고, 피드백 경로부(230)의 가변감쇄기(207)에 공급 되는 전압을 조절하여 안정적이고 높인 효율을 유지한다.
본 발명의 자동전압 조정부(310)는 메인경로부(110)의 전력증폭기(61) 출력에 따라 자동적으로 전압을 조정하여 공급하는 증폭기전압 조정부(315)와 메인경로부(110) 전력증폭기(61)의 출력의 크기를 검출하는 증폭기전압 검출부(325)와 피드백 경로부(230)의 가변감쇄기(207)에 자동적으로 전압을 조정하여 공급하는 감쇄기전압 조정부(321)로 구성되어 증폭기의 효율개선과 안정화를 이루며 시키면서 원하는 테트라 출력을 단계별로 조정하고 선형성 규격을 만족시킨다.
본 발명의 자동전압 조정부(310)는 메인경로부(110)의 전력증폭기(61) 출력의 크기를 검출하기 위해서 피드백 경로부(230)의 위상변환기(203) 다음 단에 출력 커플러(205)를 사용하고 커플링된 신호의 크기를 자동전압 조정부(310)의 전력 검파기(317)를 통하여 검출한다.
자동전압 조정부(310)의 전력 검파기(317)를 통하여 검출된 출력의 크기에 따라 전압 분배기(319)를 통하여 조정 전압을 전력증폭기(61)의 증폭기전압 조정부(315)와 피드백 경로부(230)의 가변감쇄기(207)의 감쇄기전압 조정부(321)에 인가하도록 한다.
본 발명은 자동전압 조정부(310)에서 전력증폭기(61)의 증폭기전압 조정부(315)와 피드백 경로부(230)의 가변감쇄기(207)의 감쇄기전압 조정부(321)에 조정 전압을 인가하는 방식은 전력증폭기(61)의 출력의 크기가 줄어들면 증폭기전압 조정부(315)에서 전력증폭기(61)의 드레인 단자로 공급되는 전압을 낮추어 줌으로 증폭기의 바이어스로 인해서 나타나는 전력 손실을 줄이고 모든 출력에서 높은 효 율을 유지하도록 전압을 조절한다.
이때 출력의 감소로 인해서 피드백 경로부(230)로 들어오는 신호의 크기가 감소하면 에러 앰프에서 두 입력의 차이가 커지면서 기저대역 고이득 증폭기(219, 221)으로 인한 IQ 복조기(41)의 포화현상이 발생하기 때문에 이를 막기 위해서 피드백 경로부(230)의 가변감쇄기(207)에 공급되는 전압을 조절하여 감쇄 크기를 조절하여 준다.
본 발명의 자동전압 조정부는 메인경로부의 전력증폭기의 출력 전력이 작아지면 공급 전원을 감소시키도록 증폭기 전압 조정부를 제어하고, 가변감쇄기는 감쇄크기가 작아지도록 감쇄기 전압 조정부를 조정하는 방식으로 동작한다.
본 발명의 증폭기전압 조정부(315)와 감쇄기전압 조정부(321)는 전력증폭기의 효율을 극대화 하기 위해서 90% 이상의 효율을 갖는 직류-직류 변환기(DC-DC converter)를 사용할 수 있다. 증폭기전압 조정부(315)와 감쇄기전압 조정부(321)에서 공급 전압을 조정하면 전력증폭기의 선형성은 감소하나 카테시안 루프에서 선형성을 개선해 주기 때문에 이에 대한 고려는 무시될 수 있다.
감쇄기전압 조정부(321)는 핀(Pin) 다이오드로 이루어진 가변감쇄기에 공급되는 전압을 조정함으로 감쇄크기를 조정하게 된다. 이때 조정되는 전압의 크기가 인가되는 전력의 크기에 비례하고 맞추어 주는 기능을 수행하여야 하는데 이를 위해 직류-직류 변환기(DC-DC converter)나 부스터 변환기(Boost converter) 또는 하이스피드 오디오 앰프(high speed Audio amp)에서 어느 하나를 적용하여 구성한다.
또한 감쇄기전압 조정부(321)는 피드백 경로부(230)를 구성하는 가변감쇄 기(207)의 출력이 감소하는 것을 보완하며 테트라 신호의 출력 변화에 따라 메인경로부(110)의 전력증폭기(61) 선형성을 규격에 맞도록 제어한다.
증폭기전압 조정부(315)도 인가되는 전력의 크기에 비례하여 전력증폭기(61)의 드레인에 공급되는 전압을 원하는 비율에 맞게 조절해 주어야 하기 때문에 직류-직류 변환기(DC-DC converter)나 부스터 변환기(Boost converter) 또는 하이스피드 오디오 앰프(high speed Audio amp)에서 어느 하나를 적용하여 구성한다.
본 발명의 감쇄기전압 조정부(321)와 증폭기전압 조정부(315)는 모두 직류-직류 변환기(DC-DC converter)나 부스터 변환기(Boost converter) 또는 하이스피드 오디오 앰프(high speed Audio amp)에서 어느 하나를 적용 가능하지만 감쇄기전압 조정부(321)와 증폭기전압 조정부(315)의 기준(reference)값과 전력에는 차이가 있다.
도 2는 본 발명의 증폭기전압 조정부와 감쇄기전압 조정부의 구현에 사용되는 직류-직류 변환기(DC-DC converter)와 하이스피드 오디오 앰프(high speed Audio amp)의 예를 나타낸 도이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 감쇄기전압 조정부(321)와 증폭기전압 조정부(315)는 모두 직류-직류 변환기(DC-DC converter)나 부스터 변환기(Boost converter) 또는 하이스피드 오디오 앰프(high speed Audio amp)에서 어느 하나를 사용할 수 있다.
도 3은 본 발명과 종래의 카테시안 피드백 장치의 효율을 비교한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 자동전압 조정부(310)를 적용한 경우의 카테시안 피드백 장치의 효율과 종래의 카테시안 피드백 장치의 효율을 그래프로 비교하여 나타내고 있다.
본 발명의 자동전압 조정부(310)를 적용한 경우는 전력증폭기(61)의 출력값이 23 dBm~33 dBm 사이를 나타내는 경우에도 효율(efficiency)이 약 50% 정도의 수준을 유지하므로, 본 발명의 카테시안 피드백 장치를 적용한 단말기는 효율이 감소하는 것이 차단되며 출력의 단계별 변화에 따른 에러증폭기의 피드백 입력 크기가 일정하므로 단말기의 효율이 개선되고 선형성 규격에 합한다.
두 그래프를 보면 출력이 23 dBm 정도일 때 두 경우의 효율 차이가 점점 늘어나서 30 % 이상 효율의 차이가 나는 것을 볼 수 있다.
단말기에서 가장 큰 전력 소비를 나타내는 전력증폭기(61)의 이러한 차이는 단말기 전체의 효율에도 영향을 준다. 따라서 본 발명의 자동전압 조정부(310)를 적용하는 것으로 효율을 대폭적으로 개선할 수 있음을 입증하는 결과이다.
도 4는 본 발명의 자동전압 조정부를 적용한 카테시안 피드백 장치에서의 출력전력과 선형성 규격과 비교한 그래프이다.
전력증폭기의 출력이 감소함에 따라서 공급하는 전압을 낮춰주면 전력증폭기 자체의 선형성이 감소하지만 도 4에서 보여지는 것처럼 카테시안 피드백을 적용하였을 경우에 이러한 영향에 상관없이 테트라 규격에 합한 결과를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.
[표 1]
선형성 규격
출력		 -55dBc
@25kHz offset		 -65 dBc
@ 50kHz offset		 -67 dBc
@ 75 kHz offset
30 dBm (@ 9.4 V) -57 dBc -69 dBc -73.5 dBc
25 dBm (@ 5.7 V) -57 dBc -67 dBc -72 dBc
20 dBm (@ 3.4 V) -57 dBc -67 dBc -74 dBc
도 4는 카테시안 피드백의 메인경로부 전력증폭기(61)에 공급되는 전압이 변할 때 출력과 그 선형성의 변화를 나타낸 것으로, 표 1을 참조하면 전압이 9.4 V 공급될 때 출력은 30dBm이 나오고 선형성은 25kHz 오프셋(offset)에서 -57dBc, 50kHz 오프셋(offset)에서 -69 dBc 75kHz 오프셋(offset)에서 -73.5 dBc 가 나오므로 선형성 규격에 합하게 된다.
전압이 5.7 V 공급될 때 출력은 25dBm이고 선형성은 25kHz 오프셋(offset)에서 -57dBc, 50kHz 오프셋(offset)에서 -67 dBc, 75kHz 오프셋(offset)에서 -72 dBc 가 나오므로 선형성 규격에 합한다.
또한 전압이 3.4 V 공급될 때 출력은 20dBm이 나오고 선형성은 25kHz 오프셋(offset)에서 -57dBc, 50kHz 오프셋(offset)에서 -67 dBc 75kHz 오프셋(offset)에서 -74 dBc 가 나오므로 선형성 규격에 합하는 것을 볼 수 있다.
따라서 메인경로부의 전력증폭기(61)에 출력이 낮을 때 낮은 공급전압을 인가하여 전력증폭기의 효율을 높이는 방식이 사용 가능 하다는 것을 알 수 있다.
본 발명은 메인경로부(110)의 전력증폭기(61) 출력에 따라 자동적으로 전압을 조정하여 공급하는 증폭기전압 조정부(315)를 적용하여 출력이 감쇄될 때 전력증폭기의 효율을 높게 유지함으로 단말기의 효율이 감소하는 것을 차단한다.
또한 피드백 경로부(230)의 가변감쇄기(207)에 자동적으로 전압을 조정하여 공급하는 감쇄기전압 조정부(321)를 적용하여 출력의 단계별 변화에 따른 에러증폭 기의 피드백 입력 크기를 일정하게 유지하여 단말기의 효율을 개선하고 선형성 규격을 만족시키는 카테시안 피드백 장치이다.
본 발명은 메인 경로부의 전력증폭기의 선형성을 개선하고 출력의 단계별 조절로 인하여 발생되는 효율 저하를 개선하고, 출력의 단계별 차이로 인한 피드백 경로의 신호의 크기를 일정하게 유지하므로 테트라 신호의 단계별 출력을 생성하고 선형성 규격을 만족시키면서 효율을 증가시킨다.
지금까지 본 발명의 실시 예의 구성 및 동작에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형을 가할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 카테시안 피드백 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 증폭기전압 조정부와 감쇄기전압 조정부의 구현에 사용되는 류-직류 변환기와 하이스피드 오디오 앰프의 예를 나타낸 도.
도 3은 본 발명과 종래의 카테시안 피드백 장치의 효율을 비교한 그래프.
도 4는 본 발명의 자동전압 조정부를 적용한 카테시안 피드백 장치에서의 출력전력과 선형성 규격과 비교한 그래프.
<도면의 주요부호에 대한 설명>
21 : IQ(In phase/Quadrature phase) 변조기
31, 33 : 비교기 41 : IQ 복조기
51 : 전력결합기 61 : 전력증폭기
110 : 메인 경로부 201, 205 : 출력 커플러
203 : 위상 변환기 207 : 가변감쇄기
209 : IQ 변조기 219, 221 : 기저대역 고이득 증폭기
230 : 피드백 경로부 310 : 자동전압 조정부
315 : 증폭기전압 조정부 321 : 감쇄기전압 조정부
325 : 증폭기전압 검출부

Claims (9)

  1. RF 입력신호를 수신하여 단계별 출력을 생성하며 전력증폭기가 있는 메인 경로부와;
    상기 전력증폭기의 출력을 피드백하고 폐쇄 루프의 이득을 조절하는 가변감쇄기가 있는 피드백 경로부와;
    상기 전력증폭기의 출력 크기를 검출 파악하여 상기 출력의 크기에 따라 상기 전력증폭기와 상기 가변감쇄기의 전압을 자동 조절하여 성능을 유지시키는 자동전압 조정부를 포함하며,
    상기 메인경로부의 상기 전력증폭기의 출력 크기가 작아지면 상기 자동전압 조정부는, 상기 전력증폭기의 공급 전원을 감소시키며, 아울러, 상기 가변감쇄기의 감쇄크기가 작아지도록 하는 제어를 수행함을 특징으로 하는 향상된 효율을 갖는 카테시안 피드백 선형화 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 자동전압 조정부는
    상기 전력증폭기의 출력 크기를 검출하고 상기 출력 크기에 따라 조정 전압을 인가하는 증폭기전압 검출부와;
    상기 증폭기 전압 검출부의 제어에 의하여 상기 조정 전압을 상기 전력증폭기에 인가하는 증폭기 전압 조정부와;
    상기 증폭기 전압 검출부의 제어에 의하여 피드백 경로부의 상기 가변감쇄기의 조정 전압을 인가하는 감쇄기 전압 조정부를 포함함을 특징으로 하는 향상된 효율을 갖는 카테시안 피드백 선형화 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 자동전압 조정부는
    상기 메인경로부의 상기 전력증폭기의 출력 크기가 작아지면 공급 전원을 감소시키도록 상기 증폭기 전압 조정부를 제어하고,
    상기 가변감쇄기는 감쇄크기가 작아지도록 상기 감쇄기 전압 조정부를 조정함을 특징으로 하는 향상된 효율을 갖는 카테시안 피드백 선형화 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 증폭기전압 검출부는
    상기 피드백 경로부의 위상변환기 다음 단에 연결되어 상기 전력증폭기의 출력 신호 일부를 제공하는 커플러와;
    상기 커플러를 통하여 상기 출력 신호에서 크기를 검출하는 전력검파기와;
    상기 전력검파기에서 파악한 상기 출력 신호의 크기에 따라 메인경로부의 상기 증폭기 전압조정부와 상기 감쇄기 전압 조정부로 조정 전압을 공급하는 전압분배기를 포함함을 특징으로 하는 향상된 효율을 갖는 카테시안 피드백 선형화 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 전력 검파기는 고주파 쇼트키 다이오드를 사용하는 것을 특징으로 하는 향상된 효율을 갖는 카테시안 피드백 선형화 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 가변감쇄기는 전압에 의해서 감쇄크기가 조절되도록 핀다이오드로 이루어짐을 특징으로 하는 향상된 효율을 갖는 카테시안 피드백 선형화 장치.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 증폭기 전압조정부는
    직류-직류 변환기(DC-DC converter), 부스터 변환기(Boost converter), 하이스피드 오디오 앰프(high speed Audio amp)에서 어느 하나를 적용함을 특징으로 하는 향상된 효율을 갖는 카테시안 피드백 선형화 장치.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 감쇄기 전압조정부는
    직류-직류 변환기(DC-DC converter), 부스터 변환기(Boost converter), 하이스피드 오디오 앰프(high speed Audio amp)에서 어느 하나를 적용함을 특징으로 하는 향상된 효율을 갖는 카테시안 피드백 선형화 장치.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카테시안 피드백 선형화 장치는 테트라 단말기의 송신단, 무선 단말기의 송신단의 증폭기 선형화와 효율 개선에 적용 가능함을 특징으로 하는 향상된 효 율을 갖는 카테시안 피드백 선형화 장치.
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