KR101002893B1

KR101002893B1 - 전치 왜곡기를 이용하는 다중 모드 전력 증폭 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101002893B1
Application number: KR1020050072037A
Authority: KR
Inventors: 최용선; 윤현수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-08-06
Filing date: 2005-08-06
Publication date: 2010-12-21
Also published as: KR20070017273A; US7590394B2; US20070032208A1

Abstract

본 발명은 통신 시스템에서 전력을 증폭하는 방법에 있어서, 전력 증폭기로 입력된 제1입력 주파수 신호 및 상기 전력 증폭기로부터 출력된 출력 주파수 신호 중 하나에 대한 전력 레벨을 검출하는 과정과, 상기 검출된 전력 레벨과 임계값을 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 싱글 캐리어 모드 및 멀티 캐리어 모드 중 하나를 선택하는 과정과, 상기 선택한 모드에 따라 전력 증폭기의 게이트 바이어스를 설정하는 과정과, 상기 설정된 게이트 바이어스에 상응하여 상기 전력 증폭기가 상기 싱글 캐리어 모드 및 멀티 캐리어 모드 중 하나에서 상기 제1입력 주파수 신호에 대한 전력 증폭을 수행하여, 상기 전력 증폭으로 인해 상기 출력 주파수 신호에 발생한 전치 왜곡을 차단하는 과정을 포함하며; 상기 전치 왜곡을 차단하는 과정은, 상기 게이트 바이어스에 상응하게, 상기 전력 증폭기를 구성하는 상기 드라이브 증폭기가 상기 제1입력 주파수 신호를 소정 증폭하여 상기 전력 증폭기를 구성하는 메인 증폭기에서 발생하는 상호 변조 왜곡 성분과 크기는 같고 위상은 반대인 제2입력 주파수 신호로 생성하는 과정과, 상기 메인 증폭기가 상기 제2입력 주파수 신호를 소정 증폭하여 상기 상호 변조 왜곡 성분이 제거된 상기 출력 주파수 신호를 생성하는 과정을 포함하며; 상기 게이트 바이어스를 설정하는 과정은, 상기 선택한 모드가 싱글 캐리어 모드인 경우, 상기 드라이브 증폭기의 게이트 바이어스를 효율이 높고 선형성이 낮은 클래스 영역에서 동작시켜 상기 제2입력 주파수 신호의 전치 왜곡 성분이 커지도록 설정하는 과정과, 상기 선택 모드가 상기 멀티 캐리어 모드인 경우, 상기 드라이브 증폭기의 게이트 바이어스를 효율이 낮고 선형성이 높은 클래스 영역에서 동작시켜 상기 제2입력 주파수 신호의 전치 왜곡 성분을 작거나 없도록 설정하는 과정을 포함한다.

전력 증폭기, GaAs FET, LDMOS, 게이트 바이어스, 드라이브 증폭기

Description

전치 왜곡기를 이용하는 다중 모드 전력 증폭 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR AMPLIFYING MULTI MODE POWER USING PREDISTORTER}

도 1은 일반적인 통신 시스템에서 전치 왜곡기를 사용하지 않는 전력 증폭기의 구성을 개략적으로 도시한 도면,

도 2는 일반적인 통신 시스템에서 전치 왜곡기를 사용하는 전력 증폭기의 구성을 개략적으로 도시한 도면,

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 전력 증폭기 구성의 일예를 개략적으로 도시한 도면,

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 전력 증폭기 구성의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면.

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 통신 시스템에서 출력 신호의 선형성을 개선하며 싱글 캐리어 전력 증폭기와 멀티 캐리어 전력 증폭기로 동작 가능한 멀티 모드 지원 전력 증폭 장치 및 방법에 관한 것이다.

현재, 통신 시스템에서 전력 증폭기(Power Amplifier)는 기지국(BS, Base Station) 및 이동 단말기(MS, Mobile Station)들의 최종 출력 단에 구비되어 낮은 레벨(low level)의 입력 신호, 예컨대 베이스 밴드(Base Band) 신호를 높은 레벨(high level)의 출력 신호, 예컨대 무선 주파수(Radio Frequency, 이하 'RF'라 칭하기로 한다) 밴드 신호로 증폭한다.

상기 전력 증폭기를 통해 진폭 변조된 상기 RF 신호는 상기 전력 증폭기의 비선형 특성으로 인하여 신호의 왜곡 성분이 발생하게 된다. 이러한 전력 증폭기의 비선형 특성은 입력 주파수 이외에 다른 주파수 성분을 생성하여 인접 채널에 영향을 주게 된다. 즉, 상기 입력 신호에 대한 이득 저하와 상호 변조로 인한 채널 간섭(interference)은 시스템 전체 용량(capacity)을 저하시키게 된다. 따라서, 상기 전력 증폭기의 선형성은 전력 증폭기에서 매우 중요한 파라미터로서 작용한다.

즉, 상기 전력 증폭기의 비선형 왜곡(distortion) 현상은 수신 대역의 신호 또는 채널간 간섭을 유발할 수 있다. 이로 인하여 왜곡이 적은 전력 증폭기의 필요성이 대두되고 있다. 상기 왜곡 현상을 줄이기 위한 방법으로, 증폭 소자의 전류 사용량을 늘려 왜곡 특성을 개선하는 방법이 있다. 그러나 상기 방법은 고출력 시스템에서는 그 전류 사용량 자체가 너무 커지게 되는 문제점이 있었다. 이에, 왜곡 보상 회로의 적용을 통해 왜곡 성분을 줄이는 방법들이 실용화되고 있다.

예를 들면, 상기 전력 증폭기의 선형성을 증가시키기 위하여 피드포워드(feedforward) 방식, 피드백(feedback) 방식 및 전치 왜곡 방식 등 여러 가지 방법이 있다. 상기 피드포워드 방식은 비선형 전력 증폭기의 출력으로부터 비선형 신호만을 검출하여 출력 신호에서 이를 상쇄하는 방식이고, 상기 피드백 방식은 출력단에서 왜곡 또는 왜곡의 원인이 되는 성분을 추출하여 입력단에서 보상시키는 방식이다.

상기 전력 증폭기의 선형성을 증가시키기 위하여 사용되는 상기 전치 왜곡 방식은 상기 피드포워드 방식에 비해 왜곡 제거 루프(loop)에 사용되는 증폭기가 별도로 구비하지 않으므로, 그 구조가 간단하다. 따라서, 상기 전치 왜곡 방식을 이용하는 전력 증폭기는 소형으로 제작될 수 있으며, 또한 부가적인 직류(DC) 전력 소모가 적어 효율이 좋은 장점을 가진다. 또한, 상기 전치 왜곡 방식을 이용한 전력 증폭기는 예컨대, 상기 피드포워드 방식을 이용하는 전력 증폭기보다 저렴한 장점을 가진다. 또한 상기 전치 왜곡 방식을 이용한 전력 증폭기는 개루프(open loop) 구조를 가짐에 따라 상기 피드백 방식을 이용하는 전력 증폭기에 비해 대역폭의 제한을 덜 받는다는 장점을 가진다.

따라서, 일반적인 통신 시스템에서는 일반적으로, 비용 면에서 상기 피드포워드 방식보다 저렴한 장점을 가지며, 개루프 구조를 가짐에 따라 상기 피드백 방식보다 대역폭의 제한을 덜 받는 상기 전치 왜곡 방식이 이용되고 있다.

상술한 바와 같은 전치 왜곡 선형화 방식은 비선형 전력 증폭기의 전달 함수 특성과 반대가 되도록 전단에서 전치 왜곡 회로로 미리 신호 왜곡을 시킴으로써, 최종 출력을 선형화 하는 방식을 말한다. 이러한 전치 왜곡 방식의 선형화기는 여러 가지 방식들이 있는데, 크게 아날로그(Analog) 방식과 디지털(Digital) 방식으로 나눌 수 있다.

상기 디지털 방식에 의한 선형화 방식은 낮은 레벨의 입력 신호, 예컨대 베이스 밴드(Base Band) 신호의 진폭 및 위상을 높은 레벨의 출력 신호 예컨대, 중간 주파수(Intermediate Frequency, 이하 'IF'라 칭하기로 한다) 또는 RF 변조 이전에 모뎀 내에서 디지털 신호 처리하는 방법으로, 전력 증폭기의 복소 이득 전달 함수의 역함수로 사전 왜곡하는 방식이다. 상기 디지털 방식은 디지털 기술을 사용하므로 적응 신호 처리 방식에 있어서 타 방식에 비해 상대적으로 용이하다. 그러나, 상기 디지털 방식은 오차 신호를 검출하기 위한 복조 과정이 필요하고, 또한 최종 출력단에서 다수의 캐리어의 변화에 대한 보상이 어렵다는 단점을 가진다.

상기 아날로그 방식에 의한 선형화 방식은 IF 또는 RF 단에서 비선형 전력 증폭기의 입력 신호를 사전 왜곡시킴으로써 선형화 특성을 구현하는 방식을 말한다. 상기 아날로그 방식을 이용하는 아날로그 전치 왜곡기에도 여러 가지 방식이 있을 수 있다. 예를 들면, 바이폴라 정합 트랜지스터(BJT)와 엘디모스(Lateral Double diffused MOS(Metal Oxide Semiconductor, 이하 'LDMOS'라 칭하기로 한다) 트랜지스터(Transistor) 및 갈륨 비소(GaAs) 전계 효과 트랜지스터(FET: Field Effect Transistor)(이하 'GaAs FET'라 칭하기로 한다) 등이 있으며, 원하는 용도에 따라서 선택적으로 사용된다.

상기와 같은 여러 가지 아날로그 전치 왜곡기들 중에서 이하에서는 상기 GaAs FET를 이용한 아날로그 전치 왜곡기에 대하여 설명하기로 한다.

상기 GaAs FET를 이용한 아날로그 전치 왜곡기는, 전력 증폭기의 드라이브(Drive) 단에서 메인(Main) 단의 상호 변조 왜곡(Inter-Modulation Distortion, 이하 'IMD'라 칭하기로 한다) 성분과 크기는 같고, 위상은 반대인 IMD 성분을 강제로 생성하여 준다. 이를 통해, 상기 메인 단을 통과한 신호의 IMD 성분을 제거시키고, 이를 통해 상기 전력 증폭기의 선형성을 증가시키는 방법이다.

상기와 같은 전치 왜곡기가 포함된 전력 증폭기의 경우에는 상기와 같이 메인 단에는 대부분의 전력 증폭기에 사용되는 상기 LDMOS 트랜지스터를 사용하고, 상기 드라이브 단에는 게이트 바이어스(Gate Bias)를 조절함으로써, 트랜지스터의 특성 변화를 쉽게 조절할 수 있는 상기한 GaAs FET를 주로 사용하게 된다.

그러나, 상기 GaAs FET를 이용한 아날로그 전치 왜곡기의 경우에는, 일반적으로 메인 단의 IMD 특성에 상응하여 상기 GaAs FET의 IMD 특성을 설정한다. 따라서, 상기 전력 증폭기의 입력이 변하게 되면 전력증폭기의 동작 영역이 변하게 되어 메인 단의 IMD 특성이 달라지게 되며, 상기 전치 왜곡기의 성능이 열화되는 문제점이 있다. 예를 들어, 입력파워가 높아지는 경우 전력증폭기는 비선형 영역에서 동작하게 되어 IMD 특성이 나빠지게 되며 반대로 입력파워가 낮아지는 경우에는 IMD 특성이 좋아지게 된다.

한편, 상기에서 살펴본 바와 같은 전력 증폭기는 입력 신호의 대역폭 (Bandwidth)에 따라 싱글 캐리어(Single Carrier)를 사용하는 싱글 캐리어 전력 증폭기(Single Carrier Power Amplifier, 이하 'SCPA'라 칭하기로 한다)와 멀티 캐리어(Multi Carrier)를 사용하는 멀티 캐리어 전력 증폭기(Multi Carrier Power Amplifier, 이하 'MCPA'라 칭하기로 한다)로 나눌 수 있다. 상기 SCPA는 싱글 캐리어 즉, 1FA 신호를 증폭하므로 선형성 확보를 위한 선형화가 불필요하며, 단지 최대 출력 전력에서 피크대 평균 전력비(Peak to Average Power Ratio, 이하 'PAPR'이라 칭하기로 한다)만큼 차단(Back-off)하여 사용하면 된다. 상기 MCPA는 멀티 캐리어 예컨대, 와이브로 시스템일 경우는 3FA 신호를, 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access, 이하 'CDMA'라 칭하기로 한다) 시스템일 경우는 8FA 내지 15FA 신호를 증폭하므로 광대역의 상호 변조 성분을 제거하기 위해 선형화가 필요하다.

또한, 최근에는 통신 시스템에 다중 안테나, 예컨대 스마트 안테나(Smart Antenna) 기술을 적용하여 빔 포밍(Beam forming), 다이버시티(Diversity) 등으로 전송 속도와 용량(capacity)을 증대시키는 기술들이 적용되고 있다. 이러한 다중 안테나 기술은, 여러 개의 안테나를 사용하므로 전력 증폭기 측면에서 전체의 출력 전력은 같지만, 개별 안테나를 구동시키는 전력 증폭기의 출력 전력이 낮아지는 이점을 가진다.

한편, 상술한 바와 같이, 상기 GaAs FET를 이용하는 아날로그 전치 왜곡기는 상기에서 살펴본 바와 같은 특성 때문에, 하나의 전력 증폭기를 이용하여 높은 출력의 싱글 캐리어 신호(Single Carrier Signal)와 낮은 출력의 멀티 캐리어 신호 (Multi Carrier Signal)를 생성하여 출력할 수 있는 전력 증폭기에는 그 적용이 어렵다는 문제점을 가진다.

즉, 하나의 전력 증폭기를 이용하여 높은 출력의 싱글 캐리어 신호와 낮은 출력의 멀티 캐리어 신호를 생성하는 경우, 하나의 전력 증폭기를 이용하여 평상시에는 싱글 캐리어만을 증폭하는 SCPA(Single Carrier Power Amplifier)로 동작시키고, 스마트 안테나(Smart Antenna)와 같은 다중 안테나 적용시에는 MCPA(Multi Carrier Power Amplifier)로 동작이 가능하게 된다. 그러나, 상기 종래 기술에서는 상술한 바와 같이 GaAs FET를 이용한 아날로그 전치 왜곡기의 특성으로 인하여 상기와 같은 전력 증폭기의 구현이 어렵다는 문제점이 있다.

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따라서, 본 발명의 목적은 선형성을 개선시키며 고효율의 SCPA 동작과 MCPA 동작이 모두 가능한 멀티 모드 지원 전력 증폭기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 아날로그 전치 왜곡기를 이용한 멀티 모드 지원 전력 증폭기를 구현할 수 있는 방안을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 싱글 캐리어 신호와 멀티 캐리어 신호 모두에 적용 가능한 아날로그 전치 왜곡기를 이용한 전력 증폭기를 제공함에 있다.

본 발명에서 제안하는 방법은; 통신 시스템에서 전력을 증폭하는 방법에 있어서, 전력 증폭기로 입력된 제1입력 주파수 신호 및 상기 전력 증폭기로부터 출력된 출력 주파수 신호 중 하나에 대한 전력 레벨을 검출하는 과정과, 상기 검출된 전력 레벨과 임계값을 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 싱글 캐리어 모드 및 멀티 캐리어 모드 중 하나를 선택하는 과정과, 상기 선택한 모드에 따라 전력 증폭기의 게이트 바이어스를 설정하는 과정과, 상기 설정된 게이트 바이어스에 상응하여 상기 전력 증폭기가 상기 싱글 캐리어 모드 및 멀티 캐리어 모드 중 하나에서 상기 제1입력 주파수 신호에 대한 전력 증폭을 수행하여, 상기 전력 증폭으로 인해 상기 출력 주파수 신호에 발생한 전치 왜곡을 차단하는 과정을 포함하며; 상기 전치 왜곡을 차단하는 과정은, 상기 게이트 바이어스에 상응하게, 상기 전력 증폭기를 구성하는 상기 드라이브 증폭기가 상기 제1입력 주파수 신호를 소정 증폭하여 상기 전력 증폭기를 구성하는 메인 증폭기에서 발생하는 상호 변조 왜곡 성분과 크기는 같고 위상은 반대인 제2입력 주파수 신호로 생성하는 과정과, 상기 메인 증폭기가 상기 제2입력 주파수 신호를 소정 증폭하여 상기 상호 변조 왜곡 성분이 제거된 상기 출력 주파수 신호를 생성하는 과정을 포함하며; 상기 게이트 바이어스를 설정하는 과정은, 상기 선택한 모드가 싱글 캐리어 모드인 경우, 상기 드라이브 증폭기의 게이트 바이어스를 효율이 높고 선형성이 낮은 클래스 영역에서 동작시켜 상기 제2입력 주파수 신호의 전치 왜곡 성분이 커지도록 설정하는 과정과, 상기 선택 모드가 상기 멀티 캐리어 모드인 경우, 상기 드라이브 증폭기의 게이트 바이어스를 효율이 낮고 선형성이 높은 클래스 영역에서 동작시켜 상기 제2입력 주파수 신호의 전치 왜곡 성분을 작거나 없도록 설정하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에서 제안하는 장치는; 통신 시스템에서 전력 증폭 장치에 있어서, 전력 증폭기로 입력된 제1입력 주파수 신호 및 상기 전력 증폭기로부터 출력된 출력 주파수 신호 중 하나에 대한 전력 레벨을 검출하고, 상기 검출된 전력 레벨과 임계값을 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 싱글 캐리어 모드 및 멀티 캐리어 모드 중 하나를 선택하고, 상기 선택한 모드에 따른 동작 모드 제어 신호를 전송하는 검출부와, 상기 동작 모드 제어 신호에 상응하여 상기 전력 증폭기의 게이트 바이어스를 제어하는 게이트 바이어스 제어부와, 상기 게이트 바이어스 제어부의 제어에 따라, 상기 싱글 캐리어 모드 및 멀티 캐리어 모드 중 하나에서 상기 제1입력 주파수 신호에 대한 전력 증폭을 수행하여, 상기 전력 증폭으로 인해 상기 출력 주파수 신호에 나타날 수 있는 전치 왜곡이 제거된 출력 주파수 신호를 출력하는 상기 전력 증폭기를 포함하며; 상기 전력 증폭기는, 상기 게이트 바이어스에 상응하게, 상기 제1입력 주파수 신호를 소정 증폭하여 상기 전력 증폭기를 구성하는 메인 증폭기에서 발생하는 상호 변조 왜곡 성분과 크기는 같고 위상은 반대인 제2입력 주파수 신호로 생성하는 드라이브 증폭기와, 상기 제2입력 주파수 신호를 소정 증폭하여 상기 상호 변조 왜곡 성분이 제거된 상기 출력 주파수 신호를 생성하는 메인 증폭기를 포함하며; 상기 게이트 바이어스 제어부는, 상기 선택한 모드가 싱글 캐리어 모드인 경우, 상기 드라이브 증폭기의 게이트 바이어스를 효율이 높고 선형성이 낮은 클래스 영역에서 동작시켜 상기 제2입력 주파수 신호의 전치 왜곡 성분이 커지도록 설정하고, 상기 선택 모드가 상기 멀티 캐리어 모드인 경우, 상기 드라이브 증폭기의 게이트 바이어스를 효율이 낮고 선형성이 높은 클래스 영역에서 동작시켜 상기 제2입력 주파수 신호의 전치 왜곡 성분을 작거나 없도록 설정함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요 한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

제안하는 본 발명은, 싱글 캐리어(Single Carrier)를 사용하는 싱글 캐리어 전력 증폭기(Single Carrier Power Amplifier, 이하 'SCPA'라 칭하기로 한다)와 멀티 캐리어(Multi Carrier)를 사용하는 멀티 캐리어 전력 증폭기(Multi Carrier Power Amplifier, 이하 'MCPA'라 칭하기로 한다)로 동작 가능한 멀티 모드용 전력 증폭기에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 통신 시스템에서 전력 증폭시 싱글 캐리어 모드와 멀티 캐리어 모드 중 사용 모드로 동작하도록 하는 전력 증폭기에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명에서는 상기 전력 증폭기의 전단에 선처리기 예컨대, 전치 왜곡기를 구현함으로써 선택된 모드에 따라 상기 선처리기의 동작 범위를 제어할 수 있도록 한다.

본 발명은 전치 왜곡기(Predistorter)를 이용한 멀티 모드 즉, SCPA와 MCPA로 모두 동작할 수 있는 전력 증폭기(Single Multi Carrier Power Amplifier, 이하 'SMCPA'라 칭하기로 한다)에 관한 것이다. 특히, 제안하는 본 발명은 상기 전치 왜곡기를 입력 전력 레인지(Power Range)에 최적화되어 적응(adaptive)적으로 선형성을 확보하는 구조를 가지며, 또한 저출력 멀티 주파수 대역(Multi FA)과 고출력 싱글 주파수 대역(Single FA)을 모두 지원할 수 있도록 하는 전력 증폭 장치에 관한 것이다.

상기와 같은 본 발명의 전력 증폭기는 전치 왜곡기를 구성하는 트랜지스터(Transistor)의 게이트 바이어스(Gate Bias)를 조절함으로써, 싱글 캐리어 신호와, 멀티 캐리어 신호에 동시에 적용 가능하도록 한다. 즉, 본 발명에서는 싱글 캐리어를 이용한 SCPA와 멀티 캐리어를 이용한 MCPA를 모두 지원할 수 있는 전치 왜곡기를 제안하고, 이를 이용하여 하나의 전력 증폭기로 싱글 캐리어 신호와 멀티 캐리어 신호를 증폭할 수 있도록 한다.

본 발명에서 제안하는 전치 왜곡기는 전력 증폭기의 드라이브(Driver) 단에서 메인(Main) 단의 상호 변조 왜곡(Inter Modulation Distortion, 이하 'IMD'라 칭하기로 한다) 성분과 그 크기는 동일하며, 위상은 반대인 IMD 성분을 강제로 생성할 수 있도록 한다. 상기와 같은 특성을 가지는 IMD 성분을 생성함에 따라 상기 메인 단을 통과한 신호의 IMD 성분을 제거할 수 있으며, 이를 통해 상기 전력 증폭기의 선형성을 증가시킬 수 있다.

이에 반하여, 일반적인 전력 증폭기의 경우 상기 메인 단에는 대부분의 전력 증폭기에 사용되는 엘디모스(Lateral Double diffused MOS(Metal Oxide Semiconducter), 이하 'LDMOS'라 칭하기로 한다)용 트랜지스터를 사용하고, 드라이브 단에는 게이트 바이어스(Gate Bias)를 조절하여 상기 트랜지스터의 특성 변화가 쉬운 갈륨 비소(GaAs) 전계 효과 트랜지스터(FET: Field Effect Transistor)(이하 'GaAs FET'라 칭하기로 한다)를 주로 사용한다.

그러면 이하에서는 상기한 전치 왜곡기를 사용하지 않는 일반적인 전력 증폭 시스템과, 상기한 전치 왜곡기를 사용하는 전력 증폭 시스템의 구조를 하기 도 1 및 도 2를 참조하여 살펴보기로 한다.

도 1은 일반적인 전치 왜곡기를 사용하지 않는 전력 증폭기를 구비한 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 1을 참조하면, 상기 전력 증폭 시스템은 입력 신호 생성부(Input Signal Generation Block)(110)와, 전력 증폭기(Power Amplifier)(120)와, 종단부(Front End Block)(130) 및 안테나(Antenna)(140)를 포함하여 이루어진다. 상기 전력 증폭기(120)는 드라이브(Drive) 증폭기(121)와 메인(Main) 증폭기(123)를 포함한다. 이때, 상기 드라이브 증폭기(121) 및 상기 메인 증폭기(123)는 LDMOS 트랜지스터를 이용하는 형태로 구성된다.

상기 도 1에 도시한 바와 같이, 전치 왜곡기를 사용하지 않을 경우 증폭이 되는 과정에서 전력 증폭기의 비선형 특성에 의해 IMD 성분이 생기는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 입력 신호 생성부(110)는 두 개의 서로 다른 주파수 신호 즉, 참조 부호 "A"와 같은 입력 주파수 신호를 생성하여 상기 전력 증폭기(120)로 출력한다.

그러면 상기 전력 증폭기(120)로 입력된 상기 신호 "A"는 상기 드라이브 증폭기(121)로 전달된다. 상기 드라이브 증폭기(121)는 상기 입력된 신호 "A"에 대하여 소정 증폭하여 출력한다. 이때, 상기 드라이브 증폭기(121)를 통해 출력되는 신호는 참조 부호 "B"에 나타낸 바와 같이 소정의 왜곡 성분이 첨가되어 출력됨을 알 수 있다. 즉, 참조 부호 "B"와 같이 상기 입력 신호 "A"에 대하여 왜곡 성분이 첨가된 신호 "B"로 출력된다.

상기 메인 증폭기(123)는 상기 드라이브 증폭기에서 왜곡 성분이 첨가된 신 호 "B"를 소정 증폭하여 참조 부호 "C"의 출력 신호를 출력한다. 최종적으로, 상기 출력 신호 "C"는 상기 종단부(130) 및 안테나(140)를 통해 에어(Air) 상으로 전송된다.

상기와 같이, 전치 왜곡기를 사용하지 않는 전력 증폭기의 경우에는 입력 신호의 증폭 과정에서 전력 증폭기의 비선형 특성에 의해 IMD 성분이 발생함에 따라 시스템의 성능 열화가 발생하게 된다. 즉, 상기와 같이 드라이브 증폭기를 통해 발생되는 왜곡 성분은, 상기 입력되는 주신호와 함께 상기 메인 증폭기를 통해 증폭되어 출력된다. 따라서, 상기 왜곡 성분으로 인해 시스템에는 성능 열화가 발생하게 된다.

도 2는 일반적인 전치 왜곡기를 사용하는 전력 증폭기를 구비한 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 2를 참조하면, 상기 전치 왜곡기를 사용하는 전력 증폭 시스템은 입력 신호 생성부(Input Signal Generation Block)(210)와, 전력 증폭기(Power Amplifier)(220)와, 종단부(Front End Block)(230) 및 안테나(Antenna)(240)를 포함하여 이루어진다. 상기 전력 증폭기(220)는 드라이브(Drive) 증폭기(221)와 메인(Main) 증폭기(223)를 포함한다. 이때, 상기 드라이브 증폭기(221)는 GaAs FET를 이용하며, 상기 메인 증폭기(223)는 LDMOS 트랜지스터를 이용하는 형태로 구성된다.

상기 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 도 2는 상기 도 1에 따른 IMD 성분을 제거하기 위해 기존의 GaAs FET 전치 왜곡기를 이용하는 구조를 나타낸 것이다. 즉, 기존의 GaAs FET를 이용한 전치 왜곡기의 경우, 전력 증폭기(220)의 메인 단 즉, 메인 증폭기(223)의 IMD 성분과 크기는 같고, 위상이 반대 즉, 역위상인 IMD 성분을 드라이브 단 즉, 드라이브 증폭기(221)의 GaAs FET에서 강제로 생성하여 줌으로써, 상기 메인 증폭기(223)를 통과한 신호는 상기 강제 생성한 역위상의 IMD 성분과 상쇄되어 제거되게 된다.

즉, 상기 입력 신호 생성부(210)는 두 개의 서로 다른 주파수 신호 즉, 참조 부호 "A"와 같은 입력 주파수 신호를 생성하여 상기 전력 증폭기(220)로 출력한다. 그러면 상기 전력 증폭기(220)로 입력된 상기 신호 "A"는 상기 드라이브 증폭기(221)로 전달된다. 상기 드라이브 증폭기(221)는 상기 입력된 신호 "A"에 대하여 소정 증폭하여 출력한다.

이때, 상기 드라이브 증폭기(221)를 통해 출력되는 신호는 참조 부호 "B"에 나타낸 바와 같이, IMD 성분의 위상이 반대 즉, 역위상이 되도록 상기 IMD 성분을 강제로 생성하여 상기 메인 증폭기(223)로 출력한다. 이때, 상기 역위상의 IMD 성분은 상기 메인 증폭기(223)의 IMD 성분의 크기와는 같으며, 그 위상만 반대인 특성을 가지도록 생성된다. 즉, 참조 부호 "B"와 같이 상기 입력 신호 "A"에 대하여 역위상의 IMD 성분이 첨가된 신호 "B"를 출력한다.

그러면 상기 메인 증폭기(223)는 상기 드라이브 증폭기에서 역위상의 IMD 성분이 첨가된 신호 "B"를 소정 증폭하여 참조 부호 "C"와 같이 IMD 성분이 제거된 신호를 출력한다. 즉, 상기 메인 증폭기(223)에서는 상기 드라이브 증폭기(221)에서 강제로 생성된 역위상의 IMD 성분을 상쇄시켜 IMD 성분이 제거된 신호 "C"를 출 력하게 된다. 최종적으로, IMD 성분이 제거된 상기 출력 신호 "C"는 상기 종단부(230) 및 안테나(240)를 통해 에어(Air) 상으로 전송된다.

상기와 같이, GaAs FET를 이용하는 전치 왜곡기를 적용한 전력 증폭기에서는, 상기 전력 증폭기의 메인 단의 IMD 성분과 크기는 동일하고, 그 위상이 반대인 IMD 성분을 상기 드라이브 단의 GaAs FET에서 강제로 만들어 줌으로써, 상기 메인 단을 거친 신호는 IMD 성분이 제거되게 된다.

결과적으로, 최종 출력단에서는 상기 메인 증폭기(223) 쪽의 왜곡 성분들이 역위상으로 합성되어 상쇄됨으로써, 주신호만이 왜곡이 보상된 채 출력된다. 이때 중요한 것은 상기한 위상과 전력 레벨이 정확하게 조절되어야 한다는 것이다.

그러나, 상기와 같은 기능을 구현하기 위해서는 상기 메인 단 즉, 상기 메인 증폭기(223)의 특성에 상응하여 상기 GaAs FET의 특성을 일치시켜 주어야 하는데, 이는 입력 신호의 전력(power)이 변하여, 상기 메인 증폭기(223)의 특성이 변하게 되는 경우에는 상기 GaAs FET를 이용한 전치 왜곡기의 성능이 열화된다는 문제점을 가진다. 예를 들어 입력 신호의 전력이 높아지는 경우 전력증폭기는 비선형 영역에서 동작하게 되어 IMD 특성이 나빠지게 되는데, 이러한 특성에 맞게 전치 왜곡기에서 만들어내는 왜곡성분의 크기를 높여 주어야 한다. 반대로 입력 신호의 전력이 낮아지는 경우 전치왜곡기의 왜곡성분 또한 낮추어 주어야 한다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안하는 본 발명에서는 입력신호 또는 출력 신호를 검출하고, 상기 검출된 값이 높은 전력의 싱글 캐리어인 경우에는 드라이브 단의 GaAs FET의 게이트 바이어스를 조절하여 GaAs FET를 클래스 B(Class B) 영역에서 동작시켜 전치 왜곡 성분을 크게 만들어 주고, 낮은 전력의 멀티 캐리어인 경우에는 드라이브 단의 GaAs FET를 선형 동작하는 영역인 클래스 A(Class A) 영역에서 동작시켜 전치 왜곡 성분을 작거나 없게 만들어 주도록 한다.

따라서, 이하 본 발명에서는 상기에서 살펴본 바와 같은 전력 증폭기에 적용 가능한 GaAs FET를 이용한 전치 왜곡기를 구현함에 있어, 상기 전력 증폭기의 입력단이나 출력단에 전력을 검출(detecting)하는 블록과, 상기 검출 블록을 통해 검출된 값을 이용하여 FaAs FET의 게이트 바이어스(Gate Bias)를 조절하는 제어 블록(Control Block)을 구현함으로써, 싱글 캐리어 신호(Single Carrier Signal)와 멀티 캐리어 신호(Multi Carrier Signal) 모두에 적용할 수 있는 전치 왜곡기를 제안한다.

즉, 제안하는 본 발명의 구성은 크게 소정의 입력 신호 또는 출력 신호를 검출하는 검출 블록과, 상기 검출한 결과를 이용하여 게이트 바이어스를 제어하는 제어 블록과, GaAs FET를 이용하는 드라이브 단과 LDMOS를 이용하는 메인 단으로 구성되는 전력 증폭기를 포함하여 구성된다.

그러면 이하에서는, 상기와 같은 본 발명의 구조를 첨부한 도면을 참조하여 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 전치 왜곡기를 이용하는 전력 증폭기 구성의 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 전력 증폭기가 입력 신호에 상응하여 SMCPA로 동작하는 전력 증폭 시스템의 구성을 나타낸 도면으로서, 상기 도 3a는 단일 안테나를 사용하는 시스템의 경우 SCPA로 동작시의 왜곡 성분을 도시한 것이고, 상기 도 3b는 스마트 안테나를 사용하는 시스템의 경우 MCPA로 동작시의 왜곡 성분을 도시한 것이다.

상기 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 실시예 따른 전력 증폭 시스템은 입력 신호 생성부(Input Signal Generation Block)(310)와, 전력 증폭기(Power Amplifier)(320)와, 종단부(Front End Block)(330)와, 안테나(Antenna)(340)와, 입력 신호 검출부(Input Signal Detecting Block)(350) 및 게이트 바이어스 제어부(Gate Bias Control Block)(360)를 포함하여 이루어진다. 상기 전력 증폭기(320)는 GaAs FET를 이용하는 드라이브 증폭기(321)와 LDMOS 트랜지스터를 이용하는 메인 증폭기(323)를 포함한다.

상기 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 도 3a 및 도 3b는 GaAs FET 전치 왜곡기를 이용하여 SMCPA로 동작하는 경우의 전력 증폭기 구조를 나타낸 것이다. 즉, GaAs FET를 이용한 전치 왜곡기의 경우, 전력 증폭기(320)의 메인 단 즉, 메인 증폭기(323)의 IMD 성분과 크기는 같고, 위상이 반대 즉, 역위상의 IMD 성분을 드라이브 단 즉, 상기 드라이브 증폭기(321)의 GaAs FET에서 강제로 생성하여 줌으로써, 상기 메인 증폭기(323)를 거친 신호의 IMD 성분을 제거한다. 즉, 최종 출력단에서 상기 메인 증폭기(323) 쪽의 왜곡 성분이 상기 드라이브 증폭기(321)에 의한 역위상의 왜곡 성분과 합성되어 상쇄됨으로써, 주신호만이 왜곡이 보상된 채 출력된다.

즉, 상기 입력 신호 생성부(310)는 두 개의 서로 다른 주파수 신호 즉, 참조 부호 "A"와 같은 입력 주파수 신호를 생성하여 상기 전력 증폭기(320)로 출력한다. 이때, 상기 입력 신호 검출부(350)에서는 상기 입력 신호 생성부(310)에서 생성되어 출력된 상기 "A" 신호를 검출한다. 즉, 상기 입력 신호 "A"의 전력 레벨(power level)을 검출하고, 상기 검출된 값을 상기 게이트 바이어스 제어기(360)로 전달한다. 그러면, 상기 게이트 바이어스 제어기(360)는 상기 입력 신호 검출부(350)에서 검출된 값을 이용하여 상기 드라이브 증폭기(321)내 GaAs FET의 게이트 바이어스를 제어한다.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 게이트 바이어스 제어부(360)는 상기 입력 신호 검출부(350)에서 검출된 입력 전력 레벨에 상응하여 상기 GaAs FET의 게이트 바이어스를 제어한다. 즉, 상기 입력 신호 검출부(350)에서는 입력 신호의 검출된 전력 레벨이 설정 임계치와 비교하여, 임계치보다 높은 경우 즉, 높은 레벨이면 싱글 캐리어로 판단하고, 상기 임계치보다 낮은 경우 즉, 낮은 레벨이면 멀티 캐리어로 판단한다. 다른 예로, 상기 입력 신호 검출부(350)에서는 시스템으로부터 캐리어(carrier) 정보를 입력받아 판단하는 방법도 있을 수 있다. 이때, 상기 도 3a에 나타낸 바와 같이 상기 검출된 값이 높은 전력의 싱글 캐리어를 사용하는 경우 상기 GaAs FET의 게이트 바이어스를 제어하여 클래스 B(Class B)로 동작하도록 하여 전치 왜곡 성분을 크게 만들어 준다. 또한 상기 도 3b에 나타낸 바와 같이 상기 검출된 값이 낮은 전력의 멀티 캐리어를 사용하는 경우 상기 GaAs FET의 게이트 바이어스를 제어하여 선형 동작하는 클래스 A(Class A)로 동작하도록 하여 전치 왜곡 성분을 작거나 없게 만들어 준다.

여기서, 상기 클래스 A는 바이어스(Bias)를 높게 설정하여 선형성은 좋지만 효율이 나쁘고(이론상 최대 50%), 상기 클래스 B는 사용 바이어스를 0에 가깝게 잡아서 효율이 높지만(이론상 효율 75%) 선형성이 매우 나쁜 특성을 가진다. 또한 상기 클래스 C는 바이어스를 역으로 걸어 사용하는데 효율은 뛰어나지만(이론상 100%) 왜곡현상이 심해서 선형성이 상기 클래스 B에 비하여 나쁘게 된다. 다시 말해, 상기 클래스 A에서 상기 클래스 C로 갈수록 선형성은 나빠지고 효율은 좋아지게 된다.

결과적으로, 상기와 같이 검출되는 입력 신호의 전력 레벨에 상응하여 드라이브 단, 즉 상기 드라이브 증폭기의 동작을 다르게 함으로써, 전치 왜곡 성분의 크기를 적응적으로 조절할 수 있도록 한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 전치 왜곡기를 이용하는 전력 증폭기 구성의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 전력 증폭기가 출력 신호에 상응하여 SMCPA로 동작하는 전력 증폭 시스템의 구성을 나타낸 도면으로서, 상기 도 4a는 단일 안테나를 사용하는 시스템의 경우 SCPA로 동작시의 왜곡 성분을 도시한 것이고, 상기 도 4b는 스마트 안테나를 사용하는 시스템의 경우 MCPA로 동작시의 왜곡 성분을 도시한 것이다.

상기 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전력 증폭 시스 템은 입력 신호 생성부(Input Signal Generation Block)(410)와, 전력 증폭기(Power Amplifier)(420)와, 종단부(Front End Block)(430)와, 안테나(Antenna)(440)와, 출력 신호 검출부(Output Signal Detecting Block)(450) 및 게이트 바이어스 제어부(Gate bias Control Block)(460)를 포함하여 이루어진다. 상기 전력 증폭기(420)는 GaAs FET를 이용하는 드라이브 증폭기(421)와 LDMOS 트랜지스터를 이용하는 메인 증폭기(423)를 포함한다.

상기 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 도 4a 및 도 4b는 GaAs FET 전치 왜곡기를 이용하여 SMCPA로 동작하는 경우의 전력 증폭기 구조를 나타낸 것이다. 즉, GaAs FET를 이용한 전치 왜곡기의 경우, 전력 증폭기(420)의 메인 단 즉, 메인 증폭기(423)의 IMD 성분과 크기는 같고, 위상이 반대 즉, 역위상의 IMD 성분을 드라이브 단 즉, 상기 드라이브 증폭기(421)의 GaAs FET에서 강제로 생성하여 줌으로써, 상기 메인 증폭기(423)를 거친 신호의 IMD 성분을 제거한다. 즉, 최종 출력단에서 상기 메인 증폭기(423) 쪽의 왜곡 성분이 상기 드라이브 증폭기(421)에 의한 역위상의 왜곡 성분과 합성되어 상쇄됨으로써, 주신호만이 왜곡이 보상된 채 출력된다.

즉, 상기 입력 신호 생성부(410)는 두 개의 서로 다른 주파수 신호 즉, 참조 부호 "A"와 같은 입력 주파수 신호를 생성하여 상기 전력 증폭기(420)를 통해 출력한다. 이때, 상기 출력 신호 검출부(450)에서는 상기 전력 증폭기(420)에서 출력되는 신호 즉, 참조 부호 "C" 신호를 검출한다. 즉, 상기 출력 신호 "C"의 전력 레벨(power level)을 검출하고, 상기 검출된 값을 상기 게이트 바이어스 제어기(460)로 전달한다. 그러면, 상기 게이트 바이어스 제어기(460)는 상기 출력 신호 검출부(450)에서 검출된 값을 이용하여 상기 드라이브 증폭기(421)내 GaAs FET의 게이트 바이어스를 제어한다.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 게이트 바이어스 제어부(460)는 상기 출력 신호 검출부(450)에서 검출된 출력 전력 레벨에 상응하여 상기 GaAs FET의 게이트 바이어스를 제어한다. 즉, 상기 출력 신호 검출부(450)에서는 출력 신호의 검출된 전력 레벨이 설정 임계치와 비교하여, 임계치보다 높은 경우 즉, 높은 레벨이면 싱글 캐리어로 판단하고, 상기 임계치보다 낮은 경우 즉, 낮은 레벨이면 멀티 캐리어로 판단한다. 다른 예로, 상기 출력 신호 검출부(450)에서는 시스템으로부터 캐리어(carrier) 정보를 입력받아 판단하는 방법도 있을 수 있다. 이때, 상기 도 4a에 나타낸 바와 같이 상기 검출된 값이 높은 전력의 싱글 캐리어를 사용하는 경우 상기 GaAs FET의 게이트 바이어스를 제어하여 클래스 B(Class B)로 동작하도록 하여 상기 도 4a의 신호 "B"와 같이 전치 왜곡 성분을 크게 만들어 준다. 또한 상기 도 4b에 나타낸 바와 같이 상기 검출된 값이 낮은 전력의 멀티 캐리어를 사용하는 경우 상기 GaAs FET의 게이트 바이어스를 제어하여 선형 동작하는 클래스 A(Class A)로 동작하도록 하여 상기 도 4b의 신호 "B"와 같이 전치 왜곡 성분을 작거나 없게 만들어 준다.

결과적으로, 상기와 같이 검출되는 출력 신호의 전력 레벨에 상응하여 드라이브 단, 즉 상기 드라이브 증폭기의 동작을 다르게 함으로써, 전치 왜곡 성분의 크기를 적응적으로 조절할 수 있으며, 이와 같이 시스템 상황에 적응적으로 대처하 여 그 성능을 향상시킬 수 있도록 한다.

상술한 바와 같이, 제안하는 본 발명에서는 전력 증폭기의 입력 신호 또는 출력 신호가 높은 전력의 싱글 캐리어일 경우와 낮은 전력의 멀티 캐리어일 경우를 구분한다. 상기 싱글 캐리어 및 멀티 캐리어 각각의 경우에 대해 전력 증폭기의 메인 단 LDMOS 트랜지스터의 IMD 특성과 크기는 같고, 위상은 반대인 IMD 특성을 가지는 GaAs FET의 게이트 바이어스를 찾아낸다.

또한, 소정의 검출 블록에서 입력 신호가 싱글 캐리어인지 멀티 캐리어인지를 판단하여 소정의 제어 블록에서 그에 상응하는 게이트 바이어스를 GaAs FET에 인가하게 되면, 두 가지 모드 모두에 대해 전력 증폭기의 선형성이 향상되게 된다. 이때, 상기 제어 블록에서 상기 게이트 바이어스 제어시, 상기 검출된 값에 따라 자동으로 제어하도록 하거나 입력 신호에 따라 수동으로 조절하는 방법 모두가 가능함은 물론이다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 입력 신호 또는 출력 신호의 전력 레벨을 검출하고, 상기 검출된 값에 상응하여 높은 전력의 싱글 캐리어(Single Carrier)일 경 우와, 낮은 전력의 멀티 캐리어일 경우를 구분하여, 그에 상응하도록 GaAs FET의 조절이 가능한 이점을 가진다. 상기 싱글 캐리어와 멀티 캐리어를 모두 이용할 수 있는 GaAs FET 아날로그 전치 왜곡기를 통해 SCPA와 스마트 안테나에 적용되는 낮은 출력 전력의 MCPA를 전력 증폭기의 교환 없이 하나의 전력 증폭기로 구현할 수 있는 이점을 가진다.

Claims

통신 시스템에서 전력을 증폭하는 방법에 있어서,

전력 증폭기로 입력된 제1입력 주파수 신호 및 상기 전력 증폭기로부터 출력된 출력 주파수 신호 중 하나에 대한 전력 레벨을 검출하는 과정과,

상기 검출된 전력 레벨과 임계값을 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 싱글 캐리어 모드 및 멀티 캐리어 모드 중 하나를 선택하는 과정과,

상기 선택한 모드에 따라 전력 증폭기의 게이트 바이어스를 설정하는 과정과,

상기 설정된 게이트 바이어스에 상응하여 상기 전력 증폭기가 상기 싱글 캐리어 모드 및 멀티 캐리어 모드 중 하나에서 상기 제1입력 주파수 신호에 대한 전력 증폭을 수행하여, 상기 전력 증폭으로 인해 상기 출력 주파수 신호에 발생한 전치 왜곡을 차단하는 과정을 포함하며;

상기 전치 왜곡을 차단하는 과정은,

상기 게이트 바이어스에 상응하게, 상기 전력 증폭기를 구성하는 상기 드라이브 증폭기가 상기 제1입력 주파수 신호를 소정 증폭하여 상기 전력 증폭기를 구성하는 메인 증폭기에서 발생하는 상호 변조 왜곡 성분과 크기는 같고 위상은 반대인 제2입력 주파수 신호로 생성하는 과정과,

상기 메인 증폭기가 상기 제2입력 주파수 신호를 소정 증폭하여 상기 상호 변조 왜곡 성분이 제거된 상기 출력 주파수 신호를 생성하는 과정을 포함하며;

상기 게이트 바이어스를 설정하는 과정은,

상기 선택한 모드가 싱글 캐리어 모드인 경우, 상기 드라이브 증폭기의 게이트 바이어스를 효율이 높고 선형성이 낮은 클래스 영역에서 동작시켜 상기 제2입력 주파수 신호의 전치 왜곡 성분이 커지도록 설정하는 과정과,

상기 선택 모드가 상기 멀티 캐리어 모드인 경우, 상기 드라이브 증폭기의 게이트 바이어스를 효율이 낮고 선형성이 높은 클래스 영역에서 동작시켜 상기 제2입력 주파수 신호의 전치 왜곡 성분을 작거나 없도록 설정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 전력 증폭 방법.
제1항에 있어서,

상기 싱글 캐리어 모드 및 멀티 캐리어 모드 중 하나를 선택하는 과정은,

상기 검출된 전력 레벨이 상기 임계값보다 높은 경우, 상기 싱글 캐리어 모드를 선택하고, 상기 검출된 전력 레벨이 상기 임계값보다 낮은 경우, 상기 멀티 캐리어 모드를 선택하는 과정을 포함하는 전력 증폭 방법.
제1항에 있어서,

상기 선택한 모드가 상기 싱글 캐리어 모드인 경우, 상기 전력 증폭기의 게이트 바이어스는 상기 싱글 캐리어 모드에 대응되도록 설정되며, 상기 전력 증폭기의 클래스는 클래스 B로 변경됨을 특징으로 하는 전력 증폭 방법.
제1항에 있어서,

상기 선택한 모드가 상기 멀티 캐리어 모드인 경우, 상기 전력 증폭기의 게이트 바이어스는 상기 멀티 캐리어 모드에 대응되도록 설정되며, 상기 전력 증폭기의 클래스는 클래스 A로 변경됨을 특징으로 하는 전력 증폭 방법.
통신 시스템에서 전력 증폭 장치에 있어서,전력 증폭기로 입력된 제1입력 주파수 신호 및 상기 전력 증폭기로부터 출력된 출력 주파수 신호 중 하나에 대한 전력 레벨을 검출하고, 상기 검출된 전력 레벨과 임계값을 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 싱글 캐리어 모드 및 멀티 캐리어 모드 중 하나를 선택하고, 상기 선택한 모드에 따른 동작 모드 제어 신호를 전송하는 검출부와,

상기 동작 모드 제어 신호에 상응하여 상기 전력 증폭기의 게이트 바이어스를 제어하는 게이트 바이어스 제어부와,

상기 게이트 바이어스 제어부의 제어에 따라, 상기 싱글 캐리어 모드 및 멀티 캐리어 모드 중 하나에서 상기 제1입력 주파수 신호에 대한 전력 증폭을 수행하여, 상기 전력 증폭으로 인해 상기 출력 주파수 신호에 나타날 수 있는 전치 왜곡이 제거된 출력 주파수 신호를 출력하는 상기 전력 증폭기를 포함하며;

상기 전력 증폭기는,

상기 게이트 바이어스에 상응하게, 상기 제1입력 주파수 신호를 소정 증폭하여 상기 전력 증폭기를 구성하는 메인 증폭기에서 발생하는 상호 변조 왜곡 성분과 크기는 같고 위상은 반대인 제2입력 주파수 신호로 생성하는 드라이브 증폭기와,

상기 제2입력 주파수 신호를 소정 증폭하여 상기 상호 변조 왜곡 성분이 제거된 상기 출력 주파수 신호를 생성하는 메인 증폭기를 포함하며;

상기 게이트 바이어스 제어부는, 상기 선택한 모드가 싱글 캐리어 모드인 경우, 상기 드라이브 증폭기의 게이트 바이어스를 효율이 높고 선형성이 낮은 클래스 영역에서 동작시켜 상기 제2입력 주파수 신호의 전치 왜곡 성분이 커지도록 설정하고, 상기 선택 모드가 상기 멀티 캐리어 모드인 경우, 상기 드라이브 증폭기의 게이트 바이어스를 효율이 낮고 선형성이 높은 클래스 영역에서 동작시켜 상기 제2입력 주파수 신호의 전치 왜곡 성분을 작거나 없도록 설정함을 특징으로 하는 전력 증폭 장치.
제5항에 있어서,

상기 검출부는 상기 검출된 전력 레벨이 상기 임계값보다 높은 경우, 상기 싱글 캐리어 모드를 선택하고, 상기 검출된 전력 레벨이 상기 임계값보다 낮은 경우, 상기 멀티 캐리어 모드를 선택함을 특징으로 하는 전력 증폭 장치.
삭제
제5항에 있어서,

상기 검출부는 상기 제1입력 주파수 신호 및 출력 주파수 신호 중 하나가 상기 싱글 캐리어 모드의 신호인지, 또는 상기 멀티 캐리어 모드의 신호인지를 검출함을 특징으로 하는 전력 증폭 장치.
제5항에 있어서,

상기 게이트 바이어스 제어부는 상기 검출부로부터 상기 싱글 캐리어 모드에 따른 동작 모드 제어 신호가 전송되는 경우, 상기 전력 증폭기가 클래스 B로 동작하도록 상기 전력 증폭기의 게이트 바이어스를 제어함을 특징으로 하는 전력 증폭 장치.
제5항에 있어서,

상기 게이트 바이어스 제어부는 상기 검출부로부터 상기 멀티 캐리어 모드에 따른 동작 모드 제어 신호가 전송되는 경우, 상기 전력 증폭기가 클래스 A로 동작하도록 상기 전력 증폭기의 게이트 바이어스를 제어함을 특징으로 하는 전력 증폭 장치.
제5항에 있어서,

상기 전력 증폭기는 갈륨 비소 전계 효과 트랜지스터(GaAs FET(Field Effect Transistor)를 이용하는 상기 드라이브 증폭기 및 엘디모스(Lateral Double diffused MOS(Metal Oxide Semiconductor): LDMOS) 트랜지스터를 이용하는 상기 메인 증폭기를 포함하는 전력 증폭 장치.
제11항에 있어서,

상기 드라이브 증폭기는 상기 GaAs FET의 게이트 바이어스에 따라, 상기 싱글 캐리어 모드에 대응되는 싱글 캐리어 전력 증폭기로 동작함을 특징으로 하는 전력 증폭 장치.
제11항에 있어서,

상기 드라이브 증폭기는 상기 GaAs FET의 게이트 바이어스에 따라, 상기 멀티 캐리어 모드에 대응되는 멀티 캐리어 전력 증폭기로 동작함을 특징으로 하는 전력 증폭 장치.