KR101021471B1 - Dynamic Doherty Power Amplifier - Google Patents

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김종헌
김지연
전상현
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광운대학교 산학협력단
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    • H—ELECTRICITY
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    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H03F1/0288—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers using a main and one or several auxiliary peaking amplifiers whereby the load is connected to the main amplifier using an impedance inverter, e.g. Doherty amplifiers

Abstract

본 발명은 다이나믹 도허티 전력증폭기에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 다이나믹 도허티 전력증폭기는, 입력 RF신호(RFin)를 RFc1신호와 RFc2신호로 분배하는 커플러와; 상기 커플러에 의하여 분배된 상기 RFc1신호를 주증폭기와 피킹증폭기에 의하여 전력증폭하여 증폭된 신호(RFout)를 출력하는 도허티 증폭기; 및 상기 커플러에 의하여 분배된 상기 RFc2신호를 입력받아 상기 도허티 증폭기에 공급되는 드레인 전압을 제어하는 드레인 전압 제어장치로 이루어지는 다이나믹 도허티 전력증폭기에 관한 것이다.The present invention relates to a dynamic Doherty power amplifier, comprising: a coupler for distributing an input RF signal (RFin) into an RFc1 signal and an RFc2 signal; A Doherty amplifier for power-amplifying the RFc1 signal distributed by the coupler by a main amplifier and a peaking amplifier and outputting an amplified signal RFout; And a drain voltage controller configured to receive the RFc2 signal distributed by the coupler and control a drain voltage supplied to the Doherty amplifier.

따라서, 본 발명은 도허티 증폭기의 주 증폭기와 피킹 증폭기를 단일의 푸쉬-풀 패키지 타입의 소자 또는 한 쌍의 싱글-엔디드 패키지 타입의 소자로 구현하여 회로구성 및 출력전력의 효율을 높이는 다이나믹 도허티 전력증폭기를 제공하는 효과가 있다.Accordingly, the present invention implements the main amplifier and the peaking amplifier of the Doherty amplifier as a single push-pull package type device or a pair of single-ended package type devices to increase the efficiency of circuit configuration and output power. Has the effect of providing.

또한, 상기 도허티 증폭기에 공급되는 드레인 전압을 제어하는 드레인 전압 제어장치를 구비하여 입력신호에 따라 피킹 증폭기에 일정하게 공급되는 드레인 전압 또는 주 증폭기 및 피킹 증폭기 각각으로 동시에 일정하게 공급되는 드레인 전압을 다이나믹하게 조절하여 최대 효율을 유지하는 백-오프 구간을 확장 및 조절하는 다이나믹 도허티 전력증폭기를 제공하는 효과가 있다.In addition, a drain voltage control device for controlling the drain voltage to be supplied to the Doherty amplifier is provided with a drain voltage that is constantly supplied to the picking amplifier according to the input signal or the drain voltage that is simultaneously supplied to each of the main amplifier and the peaking amplifier at the same time It is effective to provide a dynamic Doherty power amplifier that extends and adjusts the back-off section to maintain the maximum efficiency by adjusting it.

도허티증폭기 ,드레인 전압 제어장치, 푸쉬-풀 패키지, 싱글-엔디드 패키지 Doherty Amplifiers, Drain Voltage Control, Push-Pull Packages, Single-Ended Packages

Description

다이나믹 도허티 전력증폭기 {Dynamic Doherty Power Amplifier}Dynamic Doherty Power Amplifier {Dynamic Doherty Power Amplifier}

본 발명은 다이나믹 도허티 전력증폭기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도허티 증폭기의 주 증폭기와 피킹 증폭기가 단일의 푸쉬-풀 패키지 타입의 소자 또는 한 쌍의 싱글-엔디드 패키지 타입의 소자로 구현되고 입력되는 신호에 따라서 상기 도허티 증폭기에 공급되는 드레인 전압을 다이나믹하게 조절하는 드레인 전압 제어장치가 구비되는 다이나믹 도허티 전력증폭기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dynamic Doherty power amplifier, and more particularly, a signal in which the main and peaking amplifiers of the Doherty amplifier are implemented and input as a single push-pull package type device or a pair of single-ended package type devices. The present invention relates to a dynamic Doherty power amplifier having a drain voltage controller for dynamically adjusting a drain voltage supplied to the Doherty amplifier.

종래의 도허티 전력증폭기에 있어서 낮은 전력 구간에서는 주 증폭기를 구동하고 높은 전력 구간에서는 피킹 증폭기를 상기 주 증폭기와 함께 구동하며 동시에 출력단의 임피던스 변환기를 이용하여 구간별 출력 임피던스를 변환시켜 6-dB 백-오프 구간에서 최대 효율을 유지하도록 하는 기술이 있었다.In the conventional Doherty power amplifier, the main amplifier is driven in the low power section, the peaking amplifier is driven together with the main amplifier in the high power section, and at the same time, the output impedance of each section is converted by using the impedance converter of the output stage. There is a technique to maintain the maximum efficiency in the off period.

그러나, 이동 통신에 사용되는 신호의 PAR(Peak to Average Ratio)가 증가하면서 최대 효율을 유지하는 백-오프 구간의 확장이 요구되는 문제점이 발생하였다.However, as the peak to average ratio (PAR) of a signal used for mobile communication increases, a problem arises in that an extension of a back-off period that maintains maximum efficiency is required.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 최대 효율을 유지하는 구간을 확장하 는 종래의 개선된 도허티 전력증폭기는 증폭기 소자의 개수를 늘리거나 전력이 서로 다른 한쌍의 증폭기 소자를 사용하는 방식을 채택하였다.In order to solve this problem, the conventional improved Doherty power amplifier, which extends the period for maintaining maximum efficiency, adopts a method of increasing the number of amplifier elements or using a pair of amplifier elements having different powers.

도 1은 종래의 개선된 도허티 전력증폭기의 구성도로서 증폭기 소자의 개수를 늘리는 방식으로 구성되었다.1 is a schematic diagram of a conventional improved Doherty power amplifier, which is constructed in such a way that the number of amplifier elements is increased.

도 1에 도시된 바와 같이, 소자의 개수를 늘리기 위하여 3-Way 전력 분배기와 같은 회로가 부가되었다. 그러나, 이와 같은 종래의 개선된 도허티 전력증폭기 기술은 N-Way 전력 분배기와 같은 특수한 회로로 인해서 출력 손실 및 이득 손실이 생기게 되며 소자의 개수가 늘어나기 때문에 도허티 전력증폭기의 회로 사이즈가 커지는 문제점이 있었다. As shown in Fig. 1, a circuit such as a 3-Way power divider was added to increase the number of devices. However, the conventional improved Doherty power amplifier technology has a problem in that the circuit size of the Doherty power amplifier is increased because of the output loss and gain loss due to a special circuit such as an N-Way power divider and the number of devices increases. .

또한, 도면에는 나타내지 않았지만 전력이 서로 다른 한 쌍의 증폭기 소자를 사용하는 비대칭 도허티 전력증폭기 기술은 각각의 소자가 가지는 입력 신호에 관한 지연이 다르기 때문에 임피던스 정합과 도허티 전력 증폭장치 구조로 결합되는데 어려움이 있고 주 증폭기가 과부하 전력(hard saturation) 상태가 되어 충분한 출력 전력을 얻지 못하여 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.In addition, the asymmetric Doherty power amplifier technique using a pair of amplifier elements with different powers, although not shown in the drawings, is difficult to combine into impedance matching and Doherty power amplifier structures because the delays of the input signals of the respective elements are different. In addition, the main amplifier is in a hard saturation state, and thus there is a problem in that efficiency is lowered due to insufficient output power.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 도허티 증폭기의 주 증폭기와 피킹 증폭기를 단일의 푸쉬-풀 패키지 타입의 소자 또는 한 쌍의 싱글-엔디드 패키지 타입의 소자로 구현하여 회로구성 및 출력전력의 효율을 높이는 다이나믹 도허티 전력증폭기를 제공하는데 목적이 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, the circuit configuration by implementing the main amplifier and the peaking amplifier of the Doherty amplifier as a single push-pull package type device or a pair of single-ended package type device And to provide a dynamic Doherty power amplifier to increase the efficiency of the output power.

특히, 상기 도허티 증폭기에 공급되는 드레인 전압을 제어하는 드레인 전압 제어장치를 구비하여 입력신호에 따라 피킹 증폭기에 일정하게 공급되는 드레인 전압 또는 주 증폭기 및 피킹 증폭기 각각으로 동시에 일정하게 공급되는 드레인 전압을 다이나믹하게 조절하여 최대 효율을 유지하는 백-오프 구간을 확장 및 조절하는 다이나믹 도허티 전력증폭기를 제공하는데 목적이 있다. In particular, a drain voltage control device for controlling the drain voltage supplied to the Doherty amplifier includes a drain voltage that is constantly supplied to the picking amplifier according to an input signal, or a drain voltage that is simultaneously and simultaneously supplied to each of the main amplifier and the picking amplifier. It is an object of the present invention to provide a dynamic Doherty power amplifier that extends and adjusts a back-off interval that maintains maximum efficiency by adjusting it.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 다이나믹 도허티 전력증폭기는, 입력 RF신호(RFin)를 RFc1신호와 RFc2신호로 분배하는 커플러와; 상기 커플러에 의하여 분배된 상기 RFc1신호를 주증폭기와 피킹증폭기에 의하여 전력증폭하여 증폭된 신호(RFout)를 출력하는 도허티 증폭기; 및 상기 커플러에 의하여 분배된 상기 RFc2신호에 의하여 상기 도허티 증폭기에 공급되는 드레인 전압을 제어하는 드레인 전압 제어장치로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a dynamic Doherty power amplifier includes: a coupler for distributing an input RF signal RFin to an RFc1 signal and an RFc2 signal; A Doherty amplifier for power-amplifying the RFc1 signal distributed by the coupler by a main amplifier and a peaking amplifier and outputting an amplified signal RFout; And a drain voltage controller for controlling the drain voltage supplied to the Doherty amplifier by the RFc2 signal distributed by the coupler.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 도허티 증폭기의 주 증폭기와 피킹 증폭기를 단일의 푸쉬-풀 패키지 타입의 소자 또는 한 쌍의 싱글-엔디드 패키지 타입의 소자로 구현하여 회로구성 및 출력전력의 효율을 높이는 다이나믹 도허티 전력증폭기를 제공하는 효과가 있다.As described above, the present invention implements the main amplifier and the picking amplifier of the Doherty amplifier as a single push-pull package type device or a pair of single-ended package type devices to improve the circuit configuration and output power efficiency. This has the effect of providing a dynamic Doherty power amplifier.

또한, 상기 도허티 증폭기에 공급되는 드레인 전압을 제어하는 드레인 전압 제어장치를 구비하여 입력신호에 따라 피킹 증폭기에 일정하게 공급되는 드레인 전압 또는 주 증폭기 및 피킹 증폭기 각각으로 동시에 일정하게 공급되는 드레인 전압을 다이나믹하게 조절하여 최대 효율을 유지하는 백-오프 구간을 확장 및 조절하는 다이나믹 도허티 전력증폭기를 제공하는 효과가 있다. In addition, a drain voltage control device for controlling the drain voltage to be supplied to the Doherty amplifier is provided with a drain voltage that is constantly supplied to the picking amplifier according to the input signal or the drain voltage that is simultaneously supplied to each of the main amplifier and the peaking amplifier at the same time It is effective to provide a dynamic Doherty power amplifier that extends and adjusts the back-off section to maintain the maximum efficiency by adjusting it.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다이나믹 도허티 전력증폭기의 구성도이다.2 is a block diagram of a dynamic Doherty power amplifier according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르는 다이나믹 도허티 전력증폭기는 입력 RF신호(RFin)를 RFc1신호와 RFc2신호로 분배하는 커플러(100)와 상기 커플러(100)에 의하여 분배된 상기 RFc1신호를 주증폭기(231)와 피킹증폭기(232)에 의하여 전력증폭하여 증폭된 신호(RFout)를 출력하는 도허티 증폭 기(200) 및 상기 커플러(100)에 의하여 분배된 상기 RFc2신호가 입력되어 상기 도허티 증폭기(200)에 공급되는 드레인 전압을 제어하는 드레인 전압 제어장치(300)로 이루어진다.As shown in FIG. 2, the dynamic Doherty power amplifier according to an embodiment of the present invention is distributed by the coupler 100 and the coupler 100 for distributing an input RF signal RFin into an RFc1 signal and an RFc2 signal. The RFc2 signal distributed by the Doherty amplifier 200 and the coupler 100 that output the amplified signal RFout by power-amplifying the RFc1 signal by the main amplifier 231 and the peaking amplifier 232 are input. And a drain voltage control device 300 for controlling the drain voltage supplied to the Doherty amplifier 200.

보다 상세하게는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 도허티 증폭기(200)는 상기 커플러에 의하여 분배된 상기 RFc1신호를 입력받아 상기 RFc1신호와 동위상인 기준신호 RFc11신호와 상기 RFc11신호의 90°위상차 신호인 RFc12신호로 분배하는 하이브리드 결합기(210)와; 상기 하이브리드 결합기(210)에 의하여 분배된 상기 RFc11신호를 입력 정합하는 제 1입력정합회로(221) 및 상기 하이브리드 결합기(210)에 의하여 분배된 상기 RFc12신호를 입력정합하는 제 2입력정합회로(221)로 이루어지는 입력정합부(220)와; 상기 입력 정합된 RFc11신호를 전력 증폭하여 증폭된 신호(RFc11A)를 출력하는 주 증폭기(231) 및 상기 주 증폭기(231)와 병렬로 연결되고 상기 입력 정합된 RFc12신호를 전력 증폭하여 증폭된 신호(RFc12A)를 출력하는 피킹 증폭기(232)로 이루어지는 증폭부(230)와; 상기 전력 증폭된 신호(RFc11A)를 출력 정합하는 제 1출력정합회로(241) 및 상기 전력 증폭된 신호(RFc12A)를 출력 정합하는 제 2출력정합회로(242)로 이루어지는 출력 정합부(240)와; 상기 출력 정합된 신호(RFc11A)의 위상을 보상하는 제 1보상선로(251) 및 상기 출력 정합된 신호(RFc12A)의 위상을 보상하는 제 2보상선로(252)로 이루어지는 위상보상부(250)와; 상기 위상 보상된 신호(RFc11A)와 신호(RFc12A)가 동위상으로 결합되도록 상기 위상 보상된 기준신호(RFc11A)를 90°위상 지연하는 λ/4 지연선로(260); 및 상기 위상 보상된 신호(RFc12A)와 상기 λ/4 지연선로(260)에 의 하여 지연된 신호(RFc11A)가 동위상으로 결합된 신호(RFc1A)의 출력 임피던스를 특정 임피던스로 변환하는 임피던스 변환회로(270)로 이루어진다.More specifically, as shown in FIG. 3, the Doherty amplifier 200 receives the RFc1 signal distributed by the coupler and has a 90 ° phase difference between the reference signal RFc11 signal which is in phase with the RFc1 signal and the RFc11 signal. A hybrid combiner 210 for distributing the signal as an RFc12 signal; A first input matching circuit 221 for input matching the RFc11 signal distributed by the hybrid combiner 210 and a second input matching circuit 221 for input matching the RFc12 signal distributed by the hybrid combiner 210. An input matching unit 220 consisting of; A signal amplified by power amplifying the input matched RFc11 signal and being connected in parallel with the main amplifier 231 for outputting the amplified signal RFc11A and the main amplifier 231 and power amplifying the input matched RFc12 signal ( An amplifier 230 comprising a picking amplifier 232 for outputting RFc12A; An output matching unit 240 including a first output matching circuit 241 for output matching the power amplified signal RFc11A and a second output matching circuit 242 for output matching the power amplified signal RFc12A; ; A phase compensation unit 250 including a first compensation line 251 for compensating the phase of the output matched signal RFc11A and a second compensation line 252 for compensating for the phase of the output matched signal RFc12A; ; A λ / 4 delay line 260 delaying the phase compensated reference signal RFc11A by 90 ° so that the phase compensated signal RFc11A and the signal RFc12A are coupled in phase; And an impedance conversion circuit for converting the output impedance of the signal RFc1A, in which the phase-compensated signal RFc12A and the signal RFc11A delayed by the λ / 4 delay line 260 are coupled in phase, to a specific impedance ( 270).

상기 주 증폭기(231)와 피킹 증폭기(232)가 병렬로 연결되어 이루어지는 상기 증폭부(230)는 단일의 푸쉬-풀 패키지 타입의 소자 또는 한 쌍의 싱글-엔디드 패키지 타입의 소자로 구현되며 본 발명의 일실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이 한 쌍의 싱글-엔디드 패키지 타입의 소자로 구현되는 것이 바람직하다.The amplifier 230, in which the main amplifier 231 and the peaking amplifier 232 are connected in parallel, is implemented as a single push-pull package type device or a pair of single-ended package type devices. In one embodiment of Figure 3 is preferably implemented as a pair of single-ended package type device as shown in FIG.

이때, 본 발명의 일실시예에 따라 상기 증폭부(230)를 한 쌍의 싱글-엔디드 패키지 타입의 소자로 구현하는 상기 주 증폭기(231)와 피킹 증폭기(232)는 각각의 입력단에 형성되는 상기의 제 1, 제 2입력 정합회로(221,222)로 이루어지는 입력 정합부(220) 및 각각의 출력단에 형성되는 상기의 제 1, 제 2출력 정합회로(251,252)로 이루어지는 출력 정합부(250)를 사용하여 최대 출력을 얻는다.In this case, the main amplifier 231 and the peaking amplifier 232 implementing the amplifier 230 as a pair of single-ended package type elements according to an embodiment of the present invention are formed at each input terminal. An input matching unit 220 comprising first and second input matching circuits 221 and 222 and an output matching unit 250 including first and second output matching circuits 251 and 252 formed at respective output ends thereof. To get the maximum output.

또한, 상기 커플러에 의하여 분배되어 입력되는 상기 RFc1신호는 표면 장착 패키지(Surface Mount Package)타입의 상기 하이브리드 결합기(210)를 통하여 상기 주 증폭기(231)와 피킹 증폭기(232)에 각각 기준신호인 RFc11신호와 상기 RFc11신호의 90°위상차 신호인 RFc12신호로 분배된다. The RFc1 signal distributed and input by the coupler is a reference signal RFc11 to the main amplifier 231 and the peaking amplifier 232 through the hybrid coupler 210 of the surface mount package type. And an RFc12 signal, which is a 90 ° phase difference signal between the signal and the RFc11 signal.

게다가, 상기 증폭부(230)의 주 증폭기(231)와 피킹 증폭기(232)는 각각의 출력단에 최적의 길이로 조절된 상기의 제 1,제 2보상선로(251,252)로 이루어지는 위상 보상부(250)를 구비하여 백-오프(back-off)지점에서 최대 효율을 얻을 수 있다. In addition, the main amplifier 231 and the peaking amplifier 232 of the amplifier 230 includes a phase compensator 250 including the first and second compensation lines 251 and 252 adjusted to optimal lengths at respective output terminals. The maximum efficiency can be obtained at the back-off point.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따르는 다이나믹 도허티 전력증폭기의 상세 구 성도이다.4 is a detailed configuration diagram of a dynamic Doherty power amplifier according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 드레인 전압 제어장치(300)는 상기 커플러에 의하여 분배된 상기 RFc2신호를 전압으로 변환하는 입력신호 검출기(310), 및 상기 입력신호 검출기(310)를 통해서 검출된 전압을 인가받아 상기 도허티 증폭기의 증폭부(230)를 구성하는 주 증폭기(231) 및 피킹 증폭기(232)에 공급되는 드레인 전압을 조절하는 드레인 전압 조절부(320)로 이루어진다.As shown in FIG. 4, the drain voltage control device 300 is detected through an input signal detector 310 for converting the RFc2 signal distributed by the coupler into a voltage, and the input signal detector 310. The main amplifier 231 constituting the amplifying unit 230 of the Doherty amplifier is applied to the voltage and the drain voltage adjusting unit 320 to adjust the drain voltage supplied to the picking amplifier 232.

보다 상세하게는, 상기 드레인 전압 조절부(320)는 상기 피킹 증폭기(232)에 일정하게 공급되는 드레인 전압 또는 상기 주 증폭기(231) 및 상기 피킹 증폭기(232) 각각으로 동시에 일정하게 공급되는 드레인 전압을 1단계, 2단계 및 3단계로 조절하는 DC변환기로서 상기 피킹 증폭기(232)의 최대 출력 범위를 입력신호에 따라 다이나믹하게 조정하여 낮은 출력에서 손실되는 효율을 개선함으로써 최대 효율을 유지하는 백-오프 구간을 확장 한다.More specifically, the drain voltage adjusting unit 320 is a drain voltage which is constantly supplied to the peaking amplifier 232 or a drain voltage which is simultaneously and simultaneously supplied to each of the main amplifier 231 and the peaking amplifier 232. Is a DC converter that adjusts the first, second and third stages to dynamically adjust the maximum output range of the peaking amplifier 232 according to the input signal to improve efficiency lost at low output to maintain maximum efficiency. Extend the off section.

이때, 상기 드레인 전압 조절부(320)에 의해 1단계, 2단계 및 3단계로 조절되는 드레인 전압을 소정크기의 값을 가지도록 임의로 조절하여 최대 효율을 유지하며 확장되는 백-오프 구간을 조절한다.At this time, the drain voltage is adjusted by the drain voltage control unit 320 in one step, two steps and three steps to adjust the back-off period to maintain the maximum efficiency by arbitrarily adjusting to have a value of a predetermined size. .

이와 같이, 본 발명은 상기 피킹 증폭기(232)에 일정하게 공급되는 드레인 전압 또는 상기 주 증폭기(231) 및 상기 피킹 증폭기(232) 각각으로 동시에 일정하게 공급되는 드레인 전압을 입력신호에 따라 다이나믹하게 3단계로 조절하여 최대 효율을 유지하는 백-오프 구간을 확장 및 조절하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the drain voltage constantly supplied to the peaking amplifier 232 or the drain voltage simultaneously supplied to the main amplifier 231 and the peaking amplifier 232 at the same time may be dynamically changed according to an input signal. It is effective to extend and adjust the back-off section that maintains the maximum efficiency by adjusting in steps.

또한, 상기 입력 신호 검출기(310)는 포락선 검출기 또는 전력 검출기 중 어느 하나가 선택되어 사용되며 상기 드레인 전압 제어장치(300)는 신호를 전압으로 변환하는 입력신호 검출기(310)의 출력단과 상기 증폭부(230)의 피킹 증폭기(232) 입력단 사이에 게이트 전압을 조절하는 게이트 전압 조절부(330)가 더 구비된다. In addition, the input signal detector 310 is selected from any one of the envelope detector or the power detector is used, the drain voltage controller 300 is the output terminal and the amplifier of the input signal detector 310 for converting the signal into a voltage A gate voltage controller 330 for controlling the gate voltage is further provided between the input terminals of the peaking amplifier 232 of 230.

여기서, 상기 게이트 전압을 조절하는 게이트 전압 조절부(330)는 확장된 백-오프 구간에서 효율을 최적화하기 위하여 사용된다.Here, the gate voltage controller 330 for adjusting the gate voltage is used to optimize the efficiency in the extended back-off period.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 다이나믹 도허티 전력증폭기에 입력되는 신호를 조절하여 드레인 공급전압이 다이나믹하게 조절되는 것을 나타내는 그래프이다.5 is a graph illustrating that the drain supply voltage is dynamically adjusted by adjusting a signal input to the dynamic Doherty power amplifier according to an embodiment of the present invention.

이때, 본 발명의 일실시예에 따른 드레인 전압이 공급되는 주 증폭기(231)와 피킹 증폭기(232)의 소자는 최대출력이 25W인 증폭기소자를 사용하는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable to use an amplifier device having a maximum output of 25W for the devices of the main amplifier 231 and the peaking amplifier 232 supplied with the drain voltage according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, X선은 드레인 전압이 가장 높은 전압인 36V로 일정하게 공급되는 것을 가리키며 ◇선은 드레인 전압이 가장 높은 전압 36V 및 중간전압 28V로 조절되어 공급되는 것을 가리키고 마지막으로 ▽선은 드레인 전압이 가장 높은 전압 36V, 중간 전압 28V 및 가장 낮은 전압18V로 조절되어 공급되는 것을 가리키는 것이 바람직하다.As shown in Fig. 5, the X-ray indicates that the drain voltage is constantly supplied at 36V, the highest voltage, and the ◇ line indicates that the drain voltage is regulated and supplied at the highest voltage 36V and the intermediate voltage 28V. The line preferably indicates that the drain voltage is regulated and supplied to the highest voltage 36V, the intermediate voltage 28V and the lowest voltage 18V.

도 6는 도 5에 도시된 드레인 전압이 다이나믹하게 조절되는 본 발명의 일실시예에 따른 다이나믹 도허티 전력 증폭기의 개선된 효율을 나타내는 그래프이다.FIG. 6 is a graph illustrating an improved efficiency of the dynamic Doherty power amplifier according to an embodiment of the present invention in which the drain voltage shown in FIG. 5 is dynamically adjusted.

도 6에 도시된 바와 같이, 최대 효율이 유지되는 백-오프 구간을 드레인 전 압 제어장치(300)에 의해 조절되는 각 단계별로 상세히 설명하면 다음과 같다.As shown in FIG. 6, the back-off section in which the maximum efficiency is maintained will be described in detail for each step adjusted by the drain voltage control device 300.

X선으로 도시된 1단계는 드레인 전압의 변화가 없기 때문에 출력전력은 48dBm에서 42dBm까지 6-dB 백-오프 구간에서 60% 효율이 유지된다.The first stage, shown by X-ray, has no change in drain voltage, so the output power is maintained at 60% efficiency in the 6-dB back-off period from 48dBm to 42dBm.

◇선으로 도시된 2단계는 드레인 전압의 변화에 의하여 출력전력은 48dBm에서 39dBm까지 9-dB 백-오프 구간에서 60% 효율이 유지된다.In the second stage shown by the line, the output power is maintained at 60% efficiency in the 9-dB back-off period from 48dBm to 39dBm due to the change of the drain voltage.

▽선으로 도시된 3단계는 드레인 전압의 변화에 의하여 출력전력은 48dBm에서 36dBm까지 12-dB 백-오프 구간에서 60% 효율이 유지된다.In the third step shown by the ▽ line, the output power is maintained at 60% efficiency in the 12-dB back-off period from 48dBm to 36dBm due to the change of the drain voltage.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 다이나믹 도허티 전력증폭기는 출력 전력이 각각의 단계를 거치면서 약 3dB씩 효율 구간이 확장되어 종래의 도허티 전력증폭기의 최대 효율을 유지하는 구간인 6-dB 백-오프 구간보다 확장되어 최대 효율을 유지하는 구간이 12-dB 백-오프 구간으로 확장된다.Therefore, in the dynamic Doherty power amplifier according to the embodiment of the present invention, the efficiency section is extended by about 3dB as the output power passes through each step, thereby maintaining a maximum efficiency of the conventional Doherty power amplifier, which is 6-dB back-. The section that extends beyond the off section to maintain maximum efficiency extends to a 12-dB back-off section.

이와 같은 결과는 종래의 비대칭 도허티 전력증폭기 기술과 같이 전력이 서로 다른 한 쌍의 증폭기 소자를 사용하는 것과 같은 효과를 얻는다.This result is the same as using a pair of amplifier elements having different powers as in the conventional asymmetric Doherty power amplifier technique.

또한, 상기 각각의 단계별로 공급되는 드레인 전압을 소정크기의 값을 가지도록 임의로 조절하여 상기의 최대 효율을 유지하며 확장되는 백-오프 구간을 조절한다.In addition, the drain voltage supplied to each step is arbitrarily adjusted to have a value of a predetermined size to maintain the maximum efficiency and to control the extended back-off period.

본 발명의 일실시예에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이, 12-dB 백-오프 구간을 기준으로 드레인 전압제어 장치에 의해 1단계가 적용되었을 경우보다 3단계가 적용된 경우에 효율이 약 31 % 개선되었으며, 2단계가 적용되었을 경우보다 3단계가 적용된 경우에 효율이 약 20 % 개선된다.According to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, the efficiency is about 31 when three steps are applied than when one step is applied by the drain voltage control device based on the 12-dB back-off period. The efficiency is improved by about 20% when the third stage is applied than when the second stage is applied.

상기와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 한 쌍의 싱글-엔디드 패키지 타입으로 구현한 증폭부(230)에 상기 드레인 전압을 각각의 단계별로 적용한 경우는 일반적인 도허티 전력 증폭기의 증폭부에 공급되는, 예를 들어 일정한 크기로 공급되는 드레인 전압이 적용된 경우보다 높은 출력 전력을 얻어 회로구성 및 출력전력의 효율을 높이는 효과가 있다.As described above, when the drain voltage is applied to each of the amplifier 230 implemented in a pair of single-ended package types according to an embodiment of the present invention, the amplifier is supplied to the amplifier of the general Doherty power amplifier. For example, there is an effect of increasing the efficiency of the circuit configuration and output power by obtaining a higher output power than when a drain voltage supplied with a constant size is applied.

따라서, 본 발명은 도허티 증폭기의 주 증폭기와 피킹 증폭기를 단일의 푸쉬-풀 패키지 타입의 소자 또는 한 쌍의 싱글-엔디드 패키지 타입의 소자로 구현하여 회로구성 및 출력전력의 효율을 높이는 다이나믹 도허티 전력증폭기를 제공하는 효과가 있다.Accordingly, the present invention implements the main amplifier and the peaking amplifier of the Doherty amplifier as a single push-pull package type device or a pair of single-ended package type devices to increase the efficiency of circuit configuration and output power. Has the effect of providing.

또한, 상기 도허티 증폭기에 공급되는 드레인 전압을 제어하는 드레인 전압 제어장치를 구비하여 입력신호에 따라 피킹 증폭기에 일정하게 공급되는 드레인 전압 또는 주 증폭기 및 피킹 증폭기 각각으로 동시에 일정하게 공급되는 드레인 전압을 다이나믹하게 조절하여 최대 효율을 유지하는 백-오프 구간을 확장 및 조절하는 다이나믹 도허티 전력증폭기를 제공하는 효과가 있다. In addition, a drain voltage control device for controlling the drain voltage to be supplied to the Doherty amplifier is provided with a drain voltage that is constantly supplied to the picking amplifier according to the input signal or the drain voltage that is simultaneously supplied to each of the main amplifier and the peaking amplifier at the same time It is effective to provide a dynamic Doherty power amplifier that extends and adjusts the back-off section to maintain the maximum efficiency by adjusting it.

지금까지 본 발명에 대해서 상세히 설명하였으나, 그 과정에서 언급한 실시예는 예시적인 것일 뿐이며, 한정적인 것이 아님을 분명히 하고, 본 발명은 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 범위내에서, 균등하게 대처될 수 있는 정도의 구성요소 변경은 본 발명의 범위에 속한다 할 것이다.The present invention has been described in detail so far, but the embodiments mentioned in the process are only illustrative and are not intended to be limiting, and the present invention is provided by the following claims and the technical spirit and field of the present invention. Within the scope not departing from the scope of the present invention, changes in the components that can be coped evenly will fall within the scope of the present invention.

도 1은 종래의 개선된 도허티 전력증폭기1 is a conventional improved Doherty power amplifier.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다이나믹 도허티 전력증폭기를 나타내는 구성도2 is a block diagram illustrating a dynamic Doherty power amplifier according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도허티 증폭기의 구성도3 is a block diagram of a Doherty amplifier according to an embodiment of the present invention

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다이나믹 도허티 전력증폭기의 상세구성도4 is a detailed configuration diagram of a dynamic Doherty power amplifier according to an embodiment of the present invention.

도 5은 본 발명의 일실시예에 따른 입력되는 신호에 따라 다이나믹하게 조절되어 공급되는 드레인 전압을 나타내는 그래프5 is a graph showing a drain voltage supplied dynamically adjusted according to an input signal according to an embodiment of the present invention.

도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 다이나믹 도허티 전력증폭기의 개선된 전력효율을 나타내는 그래프6 is a graph showing improved power efficiency of a dynamic Doherty power amplifier according to an embodiment of the present invention.

* 주요 도면부호에 대한 설명 ** Description of the main drawing codes *

100 : 커플러 200 : 도허티 증폭기100: coupler 200: Doherty amplifier

210 : 하이브리드 결합기 220 : 입력정합부210: hybrid coupler 220: input matching unit

221 : 제 1입력정합회로 222 : 제 2입력정합회로221: first input matching circuit 222: second input matching circuit

230 : 증폭부 231 : 주 증폭기230: amplifier 231: main amplifier

232 : 피킹 증폭기 240 : 출력정합부232: peaking amplifier 240: output matching

241 : 제 1출력정합회로 242 : 제 2출력정합회로241: first output matching circuit 242: second output matching circuit

250 : 위상보상부 251 : 제 1보상선로250: phase compensation unit 251: first compensation line

252 : 제 2보상선로 260 : λ/4 지연선로252: second compensation line 260: λ / 4 delay line

270 : 임피던스 변환회로 300 : 드레인 전압 제어장치270: impedance conversion circuit 300: drain voltage control device

310 : 입력신호 검출기 320 : 드레인 전압 조절부310: input signal detector 320: drain voltage control unit

330 : 게이트 전압 조절부      330: gate voltage controller

Claims (6)

삭제delete 입력 RF신호(RFin)를 RFc1신호와 RFc2신호로 분배하는 커플러와;A coupler for distributing an input RF signal RFin into an RFc1 signal and an RFc2 signal; 상기 커플러에 의하여 분배된 상기 RFc1신호를 주증폭기와 피킹증폭기에 의하여 전력증폭하여 증폭된 신호(RFout)를 출력하는 도허티 증폭기; 및A Doherty amplifier for power-amplifying the RFc1 signal distributed by the coupler by a main amplifier and a peaking amplifier and outputting an amplified signal RFout; And 상기 커플러에 의하여 분배된 상기 RFc2신호를 입력받아 상기 도허티 증폭기에 공급되는 드레인 전압을 제어하는 드레인 전압 제어장치로 이루어지며, A drain voltage control device configured to receive the RFc2 signal distributed by the coupler and control a drain voltage supplied to the Doherty amplifier, 상기 도허티 증폭기는,The Doherty amplifier, 상기 커플러에 의하여 분배된 상기 RFc1신호를 입력받아 상기 RFc1신호와 동위상인 기준신호 RFc11신호와, 상기 RFc11신호의 90°위상차 신호인 RFc12신호로 분배하는 하이브리드 결합기와;A hybrid combiner which receives the RFc1 signal distributed by the coupler and distributes the RFc1 signal in phase with the RFc1 signal and an RFc12 signal that is a 90 ° phase difference signal of the RFc11 signal; 상기 하이브리드 결합기에 의하여 분배된 상기 RFc11신호를 입력 정합하는 제 1입력정합회로, 및 상기 하이브리드 결합기에 의하여 분배된 상기 RFc12신호를 입력정합하는 제 2입력정합회로로 이루어지는 입력정합부와;An input matching unit comprising a first input matching circuit for input matching the RFc11 signal distributed by the hybrid combiner, and a second input matching circuit for input matching the RFc12 signal distributed by the hybrid combiner; 상기 입력 정합된 RFc11신호를 전력 증폭하여 증폭된 신호(RFc11A)를 출력하는 주 증폭기, 및 상기 주 증폭기와 병렬로 연결되고 상기 입력 정합된 RFc12신호를 전력 증폭하여 증폭된 신호(RFc12A)를 출력하는 피킹 증폭기로 이루어지는 증폭부와;A main amplifier for power amplifying the input matched RFc11 signal and outputting an amplified signal RFc11A, and a power amplifier amplifying the input matched RFc12 signal in parallel with the main amplifier and outputting an amplified signal RFc12A An amplifier comprising a peaking amplifier; 상기 전력 증폭된 신호(RFc11A)를 출력 정합하는 제 1출력정합회로, 및 상기 전력 증폭된 신호(RFc12A)를 출력 정합하는 제 2출력정합회로로 이루어지는 출력 정합부와;An output matching section including a first output matching circuit for output matching the power amplified signal RFc11A, and a second output matching circuit for output matching the power amplified signal RFc12A; 상기 출력 정합된 신호(RFc11A)의 위상을 보상하는 제 1보상선로, 및 상기 출력 정합된 신호(RFc12A)의 위상을 보상하는 제 2보상선로로 이루어지는 위상보상부와;A phase compensating unit comprising a first compensating line compensating for the phase of the output matched signal RFc11A and a second compensating line compensating for the phase of the output matched signal RFc12A; 상기 제 1보상선로에 의하여 위상 보상된 신호(RFc11A)와 상기 제 2보상선로에 의하여 위상 보상된 신호(RFc12A)가 동위상으로 결합되도록 상기 위상 보상된 기준신호(RFc11A)를 90°위상 지연하는 λ/4 지연선로; 및 Phase delay of the phase-compensated reference signal RFc11A by 90 ° so that the phase-compensated signal RFc11A by the first compensation line and the phase-compensated signal RFc12A by the second compensation line are combined in phase. λ / 4 delay line; And 상기 위상 보상된 신호(RFc12A)와 상기 λ/4 지연선로에 의하여 지연된 신호(RFc11A)가 동위상으로 결합된 신호(RFc1A)의 출력 임피던스를 특정 임피던스로 변환하는 임피던스 변환회로;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이나믹 도허티 전력증폭기And an impedance conversion circuit for converting an output impedance of the signal RFc1A, in which the phase compensated signal RFc12A and the signal RFc11A delayed by the λ / 4 delay line are in phase, into a specific impedance. Dynamic Doherty Power Amplifiers 청구항 2에 있어서, 상기 주 증폭기와 피킹증폭기가 병렬로 연결되어 이루어지는 증폭부는,The amplifier of claim 2, wherein the main amplifier and the peaking amplifier are connected in parallel. 단일의 푸쉬-풀 패키지 타입의 소자 또는 한 쌍의 싱글-엔디드 패키지 타입의 소자로 구현되는 것을 특징으로 하는 다이나믹 도허티 전력증폭기Dynamic Doherty Power Amplifier characterized by a single push-pull package type device or a pair of single-ended package type devices 청구항 2에 있어서, 상기 드레인 전압 제어장치는,The method of claim 2, wherein the drain voltage control device, 상기 커플러에 의하여 분배된 상기 RFc2신호를 전압으로 변환하는 입력신호 검출기, 및 상기 입력신호 검출기를 통해서 검출된 전압을 인가받아 상기 도허티 증폭기의 증폭부를 구성하는 주 증폭기 및 피킹 증폭기에 공급되는 드레인 전압을 조절하는 드레인 전압 조절부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이나믹 도허티 전력증폭기An input signal detector for converting the RFc2 signal distributed by the coupler into a voltage, and a drain voltage supplied to the main amplifier and the picking amplifier constituting an amplifier of the Doherty amplifier by receiving the voltage detected through the input signal detector. Dynamic Doherty Power Amplifier, characterized by consisting of a drain voltage regulator to adjust 청구항 4에 있어서, 상기 드레인 전압 제어장치는, The method of claim 4, wherein the drain voltage control device, 상기 입력신호 검출기의 출력단과 상기 도허티 증폭기를 구성하는 증폭부의 피킹 증폭기 입력단 사이에 게이트 전압을 조절하는 게이트 전압 조절부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 다이나믹 도허티 전력증폭기A dynamic Doherty power amplifier further comprising a gate voltage adjusting unit for controlling a gate voltage between an output terminal of the input signal detector and an input terminal of a peaking amplifier of the amplifier constituting the Doherty amplifier. 청구항 4에 있어서, 상기 드레인 전압 조절부는,The method of claim 4, wherein the drain voltage adjusting unit, 상기 피킹 증폭기에 일정하게 공급되는 드레인 전압, 또는 상기 주 증폭기 및 상기 피킹 증폭기 각각으로 동시에 일정하게 공급되는 드레인 전압을 3단계로 조절하여 최대 효율을 유지하는 백-오프 구간을 확장 및 조절하는 것을 특징으로 하는 다이 나믹 도허티 전력증폭기Extending and adjusting the back-off period for maintaining the maximum efficiency by adjusting the drain voltage is constantly supplied to the peaking amplifier, or the drain voltage is constantly supplied to each of the main amplifier and the peaking amplifier in three stages Dynamic Doherty Power Amplifiers
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