KR101060403B1 - 전력 증폭 장치 - Google Patents

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KR101060403B1 KR1020080129414A KR20080129414A KR101060403B1 KR 101060403 B1 KR101060403 B1 KR 101060403B1 KR 1020080129414 A KR1020080129414 A KR 1020080129414A KR 20080129414 A KR20080129414 A KR 20080129414A KR 101060403 B1 KR101060403 B1 KR 101060403B1
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도루 마니와
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Abstract

본 발명은 휴대 단말 기기나 무선 중계 장치 등의 송신부의 전력 증폭 장치에 관한 것으로, 특히 송신부의 전력 이용 효율의 개선을 도모하기 위하여, 송신 신호의 포락선의 상승과 하강에서, 전력 증폭기의 전압 조정 속도를 바꾸어, 포락선의 상승에서는 저속도로 조정하고, 포락선의 하강에서는 고속도로 조정하여, 송신부의 전력 이용 효율의 개선을 도모하는 것이다. 송신 신호에 포함되는 엔벨로프 신호의 상승, 또는 하강을 판정하는 판정 회로와, 이 판정 회로의 판정 결과가 엔벨로프 신호의 상승을 검출할 때, 저속 추종용 로우패스 필터를 통과한 엔벨로프 신호를 선택하고, 엔벨로프 신호의 하강을 검출할 때, 고속 추종용 로우패스 필터를 통과한 엔벨로프 신호를 선택하여, 엔벨로프 신호의 상승을 저속 조정하고, 엔벨로프 신호의 하강을 고속 조정하여, 스위칭 앰프인 전압 공급 회로의 구동 특성을 고려한 최적의 구동 전압을 전력 증폭기에 공급하는 전력 증폭 장치를 제공하는 것이다.
Figure R1020080129414
전력 증폭 장치, 엔벨로프 신호, 창 함수, 승산 회로, 유지 회로, 로우패스 필터

Description

전력 증폭 장치{POWER AMPLIFYING APPARATUS}
본 발명은 휴대 단말 기기나 무선 중계 장치 등의 송신부에 사용되고, 특히 송신부의 전력 이용 효율의 개선을 도모하는 전력 증폭 장치에 관한 것이다.
휴대 단말 기기나 무선 중계 장치 등의 송신부에서 사용되는 전력 증폭기의 전력 이용 효율을 개선하는 기술 중 하나로서, 엔벨로프 트랙킹법(ET: Envelope Tracking)이 알려져 있다. 이 방법은, 송신 신호의 포락선 변동에 따라서 드레인 전압, 또는 콜렉터 전압을 제어함으로써, 전력 증폭기의 전력 이용 효율을 높이는 기술이다.
도 12는 상기 엔벨로프 트랙킹법을 이용한 전력 증폭 장치의 구성예를 도시한다. 전력 증폭 장치(70)는 엔벨로프 연산부(71), 전원 회로(72), 전력 증폭기(73)로 구성되고, 엔벨로프 연산부(71)는 송신 신호에 포함되는 엔벨로프(포락선) 정보를 연산하고, 이 엔벨로프 정보를 전원 회로(72)에 공급한다. 전원 회로(72)는, 예를 들면 전력 변환 효율이 높은 스위칭 앰프로 구성되고, 엔벨로프 연산부(71)로부터의 출력을 증폭하여 드레인 전압을 생성하고, 전력 증폭기(73)에 공급하여, 송신 신호를 증폭한다.
그러나, 상기 전력 증폭기(73)에서, 전원 회로(72)에 사용하는 스위칭 앰프는, 송신 신호의 엔벨로프 정보의 변화에 추종할 만큼의 충분한 변환 속도를 갖고 있지 않다. 따라서, 종래 도 13에 도시한 바와 같이 엔벨로프 연산부(71)와 전원 회로(72) 사이에, 로우패스 필터(LPF)로 구성되는 전압 제어 속도 조정부(74)를 설치하고, 엔벨로프 신호에 대역 제한을 가하여, 신호의 변화를 완만하게 하여 전원 회로(72)에 공급하고 있다. 또한, 도 13에 도시하는 반송파 입력부(75)는, 송신 신호에 반송파를 실어, 무선 주파수대로 업 컨버트하는 회로이다.
도 14는 상기 도 13에 도시하는 종래 회로의 파형도를 도시하며, 신호 변화가 크고, 전원 회로(72)에서의 추종이 불가능한 투 톤 신호를 송신 신호의 예로서 도시한다. 도 14에 도시하는 a는 엔벨로프 연산부(71)로부터 출력되는 엔벨로프 신호(투 톤 신호)를 나타내고, 이 엔벨로프 신호는 전압 제어 속도 조정부(74)에 의해 대역 제한이 행해져, 변화가 완만한 출력 신호 b로 조정된다. 이 출력 신호 b는, 전술한 전원 회로(스위칭 앰프)(72)에 의해 증폭 처리된 경우, 상기 속도 조정이 행해지기 때문에, 전원 회로(72)의 증폭 처리에 충분히 추종할 수 있고, 출력 신호 b와 거의 파형이 일치하는 출력 전압 c를 얻을 수 있다. 이 출력 전압 c는, 드레인 전압으로서 전력 증폭기(73)에 공급된다.
또한, 특허 문헌 1은, 송신 신호에 포함되는 사다리꼴 형상 엔벨로프 신호의 상승, 및 하강을 임의로 파형 제어하고, 송신 출력 신호의 전력 스펙트럼의 확대를 소정의 폭으로 제어하는 발명이다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평05-316012호 공보
그러나, 종래의 전압 제어 속도 조정부(74)에 의한 엔벨로프 신호의 저속화는, 스위칭 앰프의 특성을 고려하지 않기 때문에, 전력 이용 효율이 낮은 전력 증폭 장치로 되어 있다. 이하, 구체적으로 설명한다.
도 15는 상기 전원 회로(스위칭 앰프)(72)의 구성을 설명하는 도면으로서, 변조기(77), 전력 스위치(78), 및 LC 필터(79)로 구성되어 있다. 엔벨로프 신호는, 우선 변조기(77)에 입력되어 펄스 변조되고, 전력 스위치(78)에 의해 증폭되며, 또한 LC 필터(79)에 의해 평활화되어, 전력 증폭기(73)의 드레인 전압으로서 생성된다.
도 16은, 상기 스위칭 앰프에서의 신호 파형을 설명하는 도면이다. 도 16에서, d는 변조기(77)에 입력되는 입력 신호로서, 변조기(77)에 의해 펄스 변조되어, e에 도시한 바와 같이 빗형 파형으로 된다. 또한, f는 LC 필터(79)에 의해 평활화된 출력 파형을 나타낸다.
여기에서, 입력 신호 d와 출력 신호 f를 비교하면, 신호의 상승에서는 입력 신호 d와 출력 신호 f의 대소 관계는 입력>출력으로 된다. 한편, 신호의 하강에서는 이 관계가 성립하지 않는다. 즉, 종래 기술에 의해 엔벨로프 신호를 저속화한 경우, LC 필터(79)에 의해 생기는 신호 추종 속도의 저하는, 신호의 상승에 대해서만 개선하면 되고, 출력 신호의 하강에 대해서는 저속화할 필요가 없다. 즉, 신호의 하강에 대해서도 저속화를 행한 경우, 쓸데없는 전력 소비로 되어 전력의 이용 효율이 저하된다.
따라서, 본 발명은 엔벨로프 신호의 상승과 하강에서, 엔벨로프 신호의 조정 속도를 바꾸어, 엔벨로프 신호의 하강에서는 신호 속도를 저하시키지 않아, 전력 증폭 장치의 전력 이용 효율의 개선을 도모하는 것이다.
상기 과제는 본 발명에 따르면, 송신 신호에 포함되는 엔벨로프 신호의 상승, 또는 하강을 판정하는 판정 수단과, 이 판정 결과가 엔벨로프 신호의 상승을 검출할 때, 저속 추종용 로우패스 필터를 통과한 엔벨로프 신호를 선택하고, 엔벨로프 신호의 하강을 검출할 때, 고속 추종용 로우패스 필터를 통과한 엔벨로프 신호를 선택하여, 엔벨로프 신호의 상승을 저속 조정하고, 엔벨로프 신호의 하강을 고속 조정하여, 스위칭 앰프인 전압 공급 수단에 의해 증폭한 전압을 드레인 전압으로서 전력 증폭기에 공급하는 전력 증폭 장치를 제공함으로써 달성할 수 있다.
이와 같이 구성함으로써, 전압 공급 수단의 구동 특성을 고려한 최적의 구동 전압을 전력 증폭기에 공급할 수 있어, 전력 이용 효율의 개선을 도모한다.
또한, 상기 고속 추종용 로우패스 필터 대신에, 단구간 최대값 유지 회로를 사용하고, 저속 추종용 로우패스 필터 대신에 장구간 최대값 유지 회로를 사용하여, 상기 엔벨로프 신호의 하강을 검출할 때, 단구간 최대값 유지 회로의 출력을 선택하고, 엔벨로프 신호의 상승을 검출할 때, 장구간 최대값 유지 회로의 출력을 선택하여, 전압 공급 수단의 구동 특성을 고려한 최적의 구동 전압을 전력 증폭기에 공급한다.
또한, 창 함수 처리 회로를 사용하고, 창 함수 계수를 적절하게 선택함으로써, 엔벨로프 신호에 대한 속도 조정을 행하여, 전압 공급 수단의 구동 특성을 고려하여 최적의 구동 전압을 전력 증폭기에 공급한다.
본 발명에 따르면, 엔벨로프 신호의 상승과 하강에서, 전압 제어 조정부에서의 조정 속도를 바꾸어, 엔벨로프 신호의 하강에서는 조정 속도를 저하시키지 않아, 전력 증폭기의 전력 이용 효율의 개선을 도모할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
<실시 형태 1>
도 1은, 본 실시 형태의 전력 증폭 장치의 회로도이다.
도 1에서, 전력 증폭 장치(1)는, 엔벨로프 연산부(2), 전압 제어 조정부(3), 전원 회로(4), 전력 증폭기(5), 반송파 입력부(6), 디지털 아날로그 변환 회로(이하, D/A 변환 회로로 나타냄)(7, 8)로 구성되어 있다. 본 예의 전력 증폭 장치(1)는, 예를 들면 휴대 전화기의 송신부나 무선 중계국의 송신부에 사용되며, 상기 송신 신호에는 음성 정보 등이 포함된다.
엔벨로프 연산부(2)는 상기 송신 신호에 포함되는 포락선 성분을 연산하고, 전압 제어 조정부(3)에 출력한다. 전압 제어 조정부(3)는 로우패스 필터(LPF)(10, 11), 상승/하강 판정 회로(12), 선택 회로(13), 불연속 제거 회로(14)로 구성되고, 로우패스 필터(LPF)(10)는 컷오프 주파수가 높은 (고속용) 로우패스 필터이며, 로 우패스 필터(LPF)(11)는 컷오프 주파수가 낮은 (저속용) 로우패스 필터이다.
또한, 상승/하강 판정 회로(12)는 입력되는 엔벨로프 신호의 골, 또는 산을 검출하고, 예를 들면 엔벨로프 신호의 골을 검출한 경우, 이후 엔벨로프 신호는 상승한다고 판정한다. 한편, 엔벨로프 신호의 산을 검출한 경우, 이후 엔벨로프 신호는 하강한다고 판정한다.
선택 회로(13)는, 상기 상승/하강 판정 회로(12)로부터의 판정 신호에 기초하여, 로우패스 필터(LPF)(10 또는 11)의 출력을 선택하고, 선택한 출력을 불연속 제거 회로(14)에 출력한다. 불연속 제거 회로(14)는, 신호 절환 시에 발생하는 불연속성을 제거하는 회로이며, 예를 들면 로우패스 필터(LPF)로 구성되어 있다.
또한, 반송파 입력부(6)는 송신 신호에 반송파를 공급하는 회로이며, D/A 변환 회로(7)는 전압 제어 조정부(3)로부터 출력되는 신호를 아날로그 신호로 변환하고, D/A 변환 회로(8)는 송신 신호를 아날로그 신호로 변환한다.
전원 회로(4)는, 전술한 바와 마찬가지로 스위칭 앰프이며, 변조기, 전력 스위치, 및 LC 필터로 구성되고, 전압 제어 조정부(3)로부터의 출력 신호를 펄스 변조하고, 전력 스위치에 의해 증폭한 후, LC 필터를 통과하여 드레인 전압을 생성하고, 전력 증폭기(5)에 공급한다.
도 2는 전압 제어 조정부(3)에서의 엔벨로프 신호의 속도 조정을 설명하는 파형도이다. 우선, 전술한 엔벨로프 연산부(2)에 의해 연산된 엔벨로프 신호는, 로우패스 필터(LPF)(10, 11), 및 상승/하강 판정 회로(12)에 입력된다.
상승/하강 판정 회로(12)는 전술한 바와 같이, 엔벨로프 신호의 골(도 2에 나타내는 I)을 검출하면, 이후 엔벨로프 신호는 상승한다고 판정하고, 로우패스 필터(LPF)(11)를 선택할 판정 신호를 선택 회로(13)에 출력한다. 또한, 로우패스 필터(LPF)(11)의 출력에는 지연 회로(11a)가 개재하여 장착되고, 로우패스 필터(LPF)(11)의 출력은 소정 시간 T만큼 지연되어 선택 회로(13)에 출력된다. 따라서, 이 경우 로우패스 필터(LPF)(11)에 의해, 엔벨로프 신호의 상승 h가 저속 조정되어, 도 2에 나타내는 i로 조정되고, 선택 회로(13)로부터 불연속 제거 회로(14)에 출력된다.
한편, 상승/하강 판정 회로(12)가 엔벨로프 신호의 산(도 2에 나타내는 II)을 검출하면, 이후 엔벨로프 신호는 하강한다고 판정하고, 로우패스 필터(LPF)(10)를 선택할 판정 신호를 선택 회로(13)에 출력한다. 또한, 이 로우패스 필터(LPF)(10)의 출력에도 지연 회로(10a)가 개재하여 장착되고, 로우패스 필터(LPF)(10)의 출력은 소정 시간 T만큼 지연되어 선택 회로(13)에 출력된다. 이 때 신호 회로에 입력되는 판정 신호도 T만큼 지연되어 변화시킨다. 따라서, 엔벨로프 신호의 산의 타이밍에서 선택 회로(13)의 출력은 로우패스 필터(LPF)(10)의 신호로 절환되어, 불연속 제거 회로(14)에 공급된다.
불연속 제거 회로(14)에서는, 전술한 바와 같이 조정된 엔벨로프 신호의 불연속성을 제거하고, D/A 변환 회로(7)를 통하여 전원 회로(4)에 조정된 신호를 출력한다. 전원 회로(4)는 전술한 바와 같이, 입력되는 신호를 펄스 변조하고, 전력 스위치에 의해 증폭한 후, LC 필터에 공급한다.
도 3은 LC 필터를 통과할 때의 신호 파형을 설명하는 도면으로서, 전술한 바 와 같이 LC 필터를 통과할 때, 도 3의 k에 나타낸 바와 같이 엔벨로프 신호의 상승이 지연된다. 그러나, 본 예에서는 LC 필터에 공급되는 신호는 전술한 도 2에 도시한 바와 같이 조정된 신호 파형이다. 즉, 본 예의 경우, 입력되는 신호의 상승이 빨라, 전술한 도 2의 i에 나타낸 바와 같이, 빠르게 상승한 신호이며, LC 필터를 통과한 후, 도 2에 나타내는 j의 출력 파형으로 된다.
따라서, 전압 제어 조정부(3)로부터의 출력 신호는 스위칭 앰프에 의해 증폭되고, 전력 증폭기(5)의 드레인에는 j의 전압 파형을 갖는 전압이 공급된다. 이 드레인 전압은, 하강이 엔벨로프 신호에 추종한 전압이며, 쓸데없는 소비 전력을 없애, 전력 이용 효율의 개선을 도모할 수 있다.
<실시 형태 2>
다음으로, 본 발명의 실시 형태 2에 대하여 설명한다.
도 4는 본 실시 형태를 설명하는 회로도로서, 특히 전압 제어 조정부의 회로 구성을 도시하는 도면이다. 또한, 도 4에서, 전압 제어 조정부 이외의 회로 구성은 전술한 도 1과 동일하며, 구성 상의 설명을 생략한다.
본 예의 전압 제어 조정부(16)는, 창 함수 회로이며, 플립플롭(FF), 창 함수 계수 승산부(17), 및 최대값을 취득하는 최대값 취득부(도)로 구성되어 있다. 플립플롭(FF)에는, 엔벨로프 연산부(2)에서 연산된 엔벨로프 신호가 도시되지 않은 클럭 신호에 동기하여 입력되고, 예를 들면 N클럭분의 엔벨로프 신호가 유지된다. 승산부(17)는, 대응하는 플립플롭(FF)의 출력에 창 함수 계수 C1∼C5를 승산하고, 최대값 취득부(18)에 공급한다. 최대값 취득부(18)는 N개(예를 들면, 도 4에 나타 내는 예에서는 5개)의 승산 결과 중에서 최대값을 선택하고, D/A 변환 회로(7)를 통하여, 전술한 전원 회로(4)에 출력한다.
도 5는 상기 승산부(17)에 의해 승산 처리가 행해지는 창 함수 계수의 예를 도시하는 도면이다. 도 5에 도시하는 예는 5탭의 창 함수 계수(C1∼C5)를 사용하며, 창 함수 처리에 의해 엔벨로프 신호의 상승을 빠르게 상승시키고, 하강에 대해서는 엔벨로프 신호의 상태를 유지하여 전원 회로(4)에 조정 신호를 출력한다.
이와 같이, 전압 제어 조정부(16)에 의한 처리에 의해, 예를 들면 창 함수 계수를 좌우 비대칭으로 하고, 특히 좌측의 창 함수를 우측의 창 함수보다 크게 설정하여, 신호의 상승을 빠르게 하고, 하강에서 엔벨로프 신호의 상태를 유지하여, 신호의 하강에서의 불필요한 전력 소비를 없애, 전력 증폭 장치의 전력 이용 효율의 개선을 도모할 수 있다.
<실시 형태 3>
다음으로, 본 발명의 실시 형태 3에 대하여 설명한다.
도 6은 본 실시 형태를 설명하는 전력 증폭 장치(30)의 회로도로서, 엔벨로프 연산부(2), 전압 제어 조정부(31), 전원 회로(4), 전력 증폭기(5), 반송파 입력부(6) 등으로 구성되어 있다. 또한, 본 예의 전력 증폭 장치(30)는, 전술한 도 1에 도시하는 장치에 대하여, 전압 제어 조정부(31)의 구성이 서로 다르고, 다른 회로는 전술한 도 1과 마찬가지이다. 따라서, 전압 제어 조정부(31)의 구성을 설명하고, 다른 회로 구성의 설명은 생략한다.
전압 제어 조정부(31)는 상승/하강 판정 회로(32), 단구간 최대값 유지 회 로(33), 장구간 최대값 유지 회로(34), 및 선택 회로(35)로 구성되어 있다. 또한, 상승/하강 판정 회로(32)는, 전술한 도 1에서 설명한 상승/하강 판정 회로(12)와 동일한 구성이며, 엔벨로프 신호의 골과 산을 검출하고, 엔벨로프 신호의 골을 검출한 경우, 이후 엔벨로프 신호는 상승한다고 판정하고, 엔벨로프 신호의 산을 검출한 경우, 이후 엔벨로프 신호는 하강한다고 판정하여, 대응하는 선택 신호를 선택 회로(35)에 출력한다.
단구간 최대값 유지 회로(33), 및 장구간 최대값 유지 회로(34)는 기본적으로 동일한 회로 구성이지만, 래치 회로의 수나 사용하는 샘플링 클럭수가 서로 다르다. 여기에서는, 장구간 최대값 유지 회로(34)의 회로 구성에 대하여, 도 7을 이용하여 설명한다. 장구간 최대값 유지 회로(34)는, 래치 회로(36a∼36d), 최대값 취득 회로(37), 1/5 분주 회로(38), 및 최대값 유지 회로(39)로 구성되어 있다. 또한, 래치 회로(36a∼36d)의 클럭 입력 단자(CLK), 및 1/5 분주 회로(38)에는, 샘플링 클럭이 입력되고, 데이터 단자(D)에 입력되는 엔벨로프 신호를 샘플링 클럭에 동기하여 출력 단자(Q)로부터 순차적으로 우 인접의 래치 회로에 전송한다.
또한, 최대값 취득 회로(37)는 래치 회로(36a∼36d)에 래치된 데이터 중에서 최대의 데이터를 취득하고, 최대값 유지 회로(39)에 출력한다. 최대값 유지 회로(39)는, 최대값 취득 회로(37)에 의해 취득한 상기 최대값의 데이터를 D 단자로부터 입력받고, 1/5 분주 회로(38)로부터 출력되는 클럭 신호에 동기하여 Q 단자로부터 최대값의 데이터를 전술한 선택 회로(35)에 출력한다.
도 8은 전압 제어 조정부(31)에서의 엔벨로프 신호의 속도 조정을 설명하는 파형도이다. 엔벨로프 연산 회로(2)에 의해 연산된 엔벨로프 신호는 상승/하강 판정 회로(32)에 입력됨과 함께, 단구간 최대값 유지 회로(33), 및 장구간 최대값 유지 회로(34)에 입력된다.
상승/하강 판정 회로(32)는 전술한 바와 같이, 엔벨로프 신호의 골(도 8에 나타내는 I)을 검출하면, 이후 엔벨로프 신호는 상승한다고 판정하고, 장구간 최대값 유지 회로(34)를 선택할 판정 신호를 선택 회로(35)에 출력한다. 또한, 장구간 최대값 유지 회로(34)의 출력에는 지연 회로(34a)가 개재하여 장착되고, 장구간 최대값 유지 회로(34)의 출력은 소정 시간 T만큼 지연되어 선택 회로(35)에 출력된다.
장구간 최대값 유지 회로(34)는, 전술한 바와 같이 5회의 샘플링 클럭의 출력간에서의 최대값의 데이터를 취득한다. 따라서, 엔벨로프 신호의 상승에서, 상기 장구간 최대값 유지 회로(34)를 사용함으로써, 엔벨로프 신호의 상승 구간을 저속 조정할 수 있다.
한편, 상승/하강 판정 회로(32)가 엔벨로프 신호의 산(도 8에 나타내는 II)을 검출하면, 이후 엔벨로프 신호는 하강한다고 판정하고, 단구간 최대값 유지 회로(33)를 선택할 판정 신호를 선택 회로(35)에 출력한다. 또한, 단구간 최대값 유지 회로(33)의 출력에도 지연 회로(33a)가 개재하여 장착되고, 단구간 최대값 유지 회로(33)의 출력은 소정 시간 T만큼 지연되어 선택 회로(35)에 출력된다. 이 경우, 예를 들면 2회, 또는 3회의 샘플링 클럭의 출력간의 최대값의 데이터이며, 예를 들면 도 8에 도시한 바와 같이, 좁은 샘플링 간격 내의 최대값의 데이터가 얻어 진다. 따라서, 엔벨로프 신호의 하강에서, 상기 단구간 최대값 유지 회로(33)를 사용함으로써, 엔벨로프 신호의 하강 구간을 고속 조정할 수 있다.
이와 같이 하여 속도 조정된 엔벨로프 신호는, D/A 변환 회로(7)를 통하여 전원 회로(4)에 출력되고, 전원 회로(4)는 전술한 바와 같이, 스위칭 앰프이며, 입력 신호를 펄스 변조한 후, 전력 스위치에 의해 증폭하여, LC 필터에 공급한다. 그리고, LC 필터를 통과할 때의 동작 특성에 대응하여, 최적의 드레인 전압으로 되어, 전력 증폭기(5)에 공급된다. 즉, 드레인 전압의 하강은, 엔벨로프 신호에 정확하게 추종한 전압이며, 전력 증폭기(5)에서의 전력의 낭비를 없애, 전력 이용 효율을 개선할 수 있다.
또한, 상기 설명에서는 도 7의 회로를 장구간 최대값 유지 회로(34)로서 설명하고, 단구간 최대값 유지 회로(33)를 2회 또는 3회의 샘플링 클럭간의 최대 데이터를 취득하는 회로(이 경우, 단구간 최대값 유지 회로(33)는 1 또는 2개의 래치 회로, 1/2 또는 1/3 분주 회로 등으로 구성되는 회로)로 설명하였지만, 도 7의 회로를 단구간 최대값 유지 회로(33)로 하고, 장구간 최대값 유지 회로(34)를 6회 이상의 샘플링 클럭간의 최대 데이터를 취득하는 회로(이 경우, 장구간 최대값 유지 회로(34)는 6개 이상의 래치 회로 등으로 구성되는 회로)로 하여도 된다.
<실시 형태 4>
다음으로, 본 발명의 실시 형태 4에 대하여 설명한다.
도 9는 본 실시 형태를 설명하는 전력 증폭 장치(40)의 회로도로서, 엔벨로프 연산부(2), 전압 제어 조정부(41), 전원 회로(4), 전력 증폭기(5) 등으로 구성 되어 있다. 또한, 본 예의 전력 증폭 장치(40)는, 전술한 도 1에 도시하는 장치에 대하여, 전압 제어 조정부(41)의 구성이 서로 다르고, 다른 회로는 전술한 도 1과 마찬가지이다. 따라서, 전압 제어 속도 조정부(41)의 구성을 설명하고, 다른 회로 구성의 설명은 생략한다.
전압 제어 조정부(41)는, 로우패스 필터(LPF)(42, 43), 선택 회로(44), 불연속 제거 회로(45)로 구성되고, 또한 경사각 θ 계산부(46), 선택 신호 생성부(47)로 구성되어 있다. 또한, 전술한 바와 마찬가지로 로우패스 필터(LPF)(42)는 컷오프 주파수가 높은 (고속용) 로우패스 필터이며, 로우패스 필터(LPF)(43)는 컷오프 주파수가 낮은 (저속용) 로우패스 필터이다.
경사각 θ 계산부(46)는, 입력되는 엔벨로프 신호의 파형 형상으로부터 경사각 θ를 계산한다. 구체적으로는, 도 10에 도시한 바와 같이, 횡축(X축)에서 나타내는 시간과 종축(Y축)에서 나타내는 전압값(진폭값)으로부터 경사각 θ를 계산한다. 예를 들면, 경사각 θ 계산부(46)는 도시하지 않은 시계 회로로부터 시간 정보를 취득함과 함께, 입력되는 엔벨로프 신호의 골로부터의 피크값까지의 전압(진폭)을 계측하여, 경사각 θ를 계산한다.
경사각 θ 계산부(46)는, 계측한 경사각 θ의 데이터를 선택 신호 생성부(47)에 출력한다. 선택 신호 생성부(47)에서는 입력되는 경사각 θ의 데이터와 미리 설정한 임계값의 데이터를 비교하여, 경사각 θ의 데이터가 임계값의 데이터보다 작은 경우, 후단의 전원 회로(4)가 충분히 추종할 수 있는 엔벨로프 신호의 변화라고 판단하고, 고속용의 로우패스 필터(LPF)(42)의 선택 신호를 출력한다. 한편, 경사각 θ의 데이터가 임계값의 데이터보다 큰 경우, 후단의 전원 회로(4)를 추종할 수 있는 엔벨로프 신호의 변화를 초과한다고 판단하고, 저속용의 로우패스 필터(LPF)(43)의 선택 신호를 출력한다.
이와 같이 구성함으로써, 엔벨로프 신호의 경사각 θ에 대응하여 적절한 드레인 전압의 생성을 행할 수 있고, 효율적으로 엔벨로프 신호에 추종한 드레인 전압에 의해, 전력 증폭기(5)의 구동을 행할 수 있다.
또한, 상기 설명에서는 경사각 θ의 데이터가 임계값의 데이터보다 큰 경우, 저속용의 로우패스 필터(LPF)(43)를 선택하는 구성으로서 설명하였지만, 상승/하강 판정 회로를 더 설치하고, 경사각 θ의 데이터가 임계값의 데이터보다 큰 경우, 상승/하강 판정 회로의 판정 결과에 따라서 로우패스 필터(LPF)(42 또는 43)를 선택하는 구성으로 하여도 된다.
<실시 형태 5>
다음으로, 본 발명의 실시 형태 5에 대하여 설명한다.
도 11은 본 실시 형태를 설명하는 전력 증폭 장치(50)의 회로도로서, 엔벨로프 연산부(2), 전압 제어 조정부(51), 전원 회로(4), 전력 증폭기(5) 등으로 구성되어 있다. 또한, 본 예의 전력 증폭 장치(50)는, 전술한 도 1에 도시하는 장치에 대하여, 전압 제어 조정부(51)의 구성이 서로 다르고, 다른 회로는 전술한 도 1과 마찬가지이다. 따라서, 전압 제어 조정부(51)의 구성을 설명하고, 다른 회로 구성의 설명은 생략한다.
전압 제어 조정부(51)는, 로우패스 필터(LPF)(52, 53), 상승/하강 판정 회 로(54), 선택 회로(55), 불연속 제거 회로(56)로 구성되고, 또한 엔벨로프 피크 판정 회로(57), 로우패스 필터(58), 차분 검출 회로(59), 및 선택 신호 생성부(60)로 구성되어 있다. 또한, 전술한 바와 마찬가지로 로우패스 필터(LPF)(52)는 컷오프 주파수가 높은 (고속용) 로우패스 필터이며, 로우패스 필터(LPF)(53)는 컷오프 주파수가 낮은 (저속용) 로우패스 필터이다. 또한, 상승/하강 판정 회로(54)는, 전술한 바와 마찬가지로 엔벨로프 신호의 골을 검출한 경우, 이후 엔벨로프 신호는 상승한다고 판정하고, 엔벨로프 신호의 산을 검출한 경우, 이후 엔벨로프 신호는 하강한다고 판정하여, 대응하는 판정 신호를 선택 신호 생성부(60)에 출력한다.
엔벨로프 피크 판정 회로(57)는 엔벨로프 신호의 피크를 판정하고, 판정 결과를 선택 신호 생성부(60)에 출력한다. 차분 검출 회로(59)는 엔벨로프 신호와 로우패스 필터(58)의 출력 파형을 비교하고, 차분을 검출하여 선택 신호 생성부(60)에 출력한다.
선택 신호 생성부(60)에서는 엔벨로프 피크 판정 회로(57)로부터 출력되는 피크 판정 신호가 공급된 타이밍에서, 차분 검출 회로(59)로부터 출력되는 차분 데이터를 미리 설정된 임계값과 비교한다. 선택 신호 생성부(60)는, 차분 데이터가 미리 설정된 임계값보다 큰 경우, 상승/하강 판정 회로(54)로부터 출력되는 판정 신호를 선택 신호로 하여 선택 회로(55)에 출력한다.
도 11에 나타내는 A는 차분 검출 회로(59)에서의 회로 동작을 설명하는 파형도이며, 예를 들면 도 11에 나타내는 파형 n은 엔벨로프 연산부(2)로부터 출력되는 엔벨로프 신호의 파형이고, 파형 p는 로우패스 필터(58)로부터 출력되는 파형이다. 차분 검출 회로(59)에서는 엔벨로프 파형이 피크에 도달하는 타이밍에서 파형 n과 p의 차분을 검출하고, 그 차분이 미리 설정된 임계값보다 큰 경우, 상승/하강 판정 회로(54)로부터 출력되는 판정 신호를 선택 회로(55)에 출력한다.
즉, 이 경우, 엔벨로프 신호의 변화가 심한 경우이며, 이 경우에는 상승/하강 판정 회로(54)로부터 출력되는 판정 신호에 따라서 로우패스 필터(LPF)(52 또는 53)를 선택하고, 선택한 로우패스 필터(LPF)(52 또는 53)에 의해 엔벨로프 신호의 속도 조정을 행한다. 이 속도 조정은 전술한 바와 같으며, 엔벨로프 신호의 골을 검출하면, 이후 엔벨로프 신호는 상승한다고 판정하고, 로우패스 필터(LPF)(53)를 선택하여 엔벨로프 신호를 저속 조정한다. 한편, 상승/하강 판정 회로(54)가 엔벨로프 신호의 산을 검출하면, 이후 엔벨로프 신호는 하강한다고 판정하고, 로우패스 필터(LPF)(52)를 선택하여 엔벨로프 신호를 고속 조정한다.
한편, 차분 검출 회로(59)에 의해 검출된 차분이 미리 설정된 임계값보다 작은 경우, 선택 신호 생성부(6O)는 선택 회로(55)에 대하여 로우패스 필터(LPF)(52)를 선택할 선택 신호를 출력한다. 이 경우, 엔벨로프 신호의 변화는 완만하며, 컷오프 주파수가 높은 (고속용) 로우패스 필터를 사용하여 엔벨로프 신호를 조정하고, 전원 회로(4)에 출력한다.
이상과 같이 구성함으로써, 엔벨로프 신호의 변화가 심할 때에는, 엔벨로프 신호의 상승을 저속 조정하고, 하강을 고속 조정함으로써 전력 이용 효율을 도모하고, 엔벨로프 신호의 변화가 완만할 때에는, 엔벨로프 신호를 고속 조정하여 전력 이용 효율의 한층 더한 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 실시 형태 1의 전력 증폭 장치의 회로도.
도 2는 전압 제어 조정부에서의 엔벨로프 신호의 속도 조정을 설명하는 파형도.
도 3은 LC 필터를 통과할 때의 엔벨로프 신호의 파형 특성을 나타내는 도면.
도 4는 실시 형태 2를 설명하는 회로도로서, 특히 전압 제어 속도 조정부의 회로 구성을 도시하는 도면.
도 5는 창 계수를 설명하는 도면.
도 6은 실시 형태 3을 설명하는 전력 증폭 장치의 구성도.
도 7은 장구간 최대값 유지 회로의 회로 구성을 도시하는 도면.
도 8은 실시 형태 3을 설명하는 파형도.
도 9는 실시 형태 4를 설명하는 전력 증폭 장치의 구성도.
도 10은 실시 형태 4의 처리 동작을 설명하는 파형도.
도 11은 실시 형태 5를 설명하는 전력 증폭 장치의 회로도.
도 12는 엔벨로프 트랙킹법을 이용한 종래의 전력 증폭 장치의 구성예를 도시하는 도면.
도 13은 종래의 전력 증폭 장치의 회로 구성을 도시하는 도면.
도 14는 스위칭 앰프의 구성예를 도시하는 도면.
도 15는 종래 회로의 파형도를 도시하는 도면.
도 16은 종래 회로의 문제를 설명하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 전력 증폭 장치
2: 엔벨로프 연산부
3: 전압 제어 조정부
4: 전원 회로
5: 전력 증폭기
6: 반송파 입력부
7, 8: D/A 변환 회로
10, 11: 로우패스 필터
10a, 11a: 지연 회로
12: 상승/하강 판정 회로
13: 선택 회로
14: 불연속 제거 회로
16: 전압 제어 조정부
17: 창 함수 계수 승산부
18: 최대값 취득부
30: 전력 증폭 장치
31: 전압 제어 조정부
32: 상승/하강 판정 회로
33: 단구간 최대값 유지 회로
33a, 34a: 지연 회로
34: 장구간 최대값 유지 회로
35: 선택 회로
36a∼36d: 래치 회로
37: 최대값 취득 회로
38: 1/5 분주 회로
39: 최대값 유지 회로
40: 전력 증폭 장치
41: 전압 제어 속도 조정부
42, 43: 로우패스 필터
44: 선택 회로
45: 불연속 제거 회로
46: 경사각 θ 계산부
47: 선택 신호 생성부
50: 전력 증폭 장치
51: 전압 제어 속도 조정부
52, 53: 로우패스 필터
54: 상승/하강 판정 회로
55: 선택 회로
56: 불연속 제거 회로
57: 엔벨로프 피크 판정 회로
58: 로우패스 필터
59: 차분 검출 회로
60: 선택 신호 생성부

Claims (10)

  1. 송신 신호에 포함되는 엔벨로프 신호가 입력되는 고속 추종용 로우패스 필터와,
    상기 엔벨로프 신호가 입력되는 저속 추종용 로우패스 필터와,
    상기 엔벨로프 신호가 입력되고, 그 엔벨로프 신호의 상승, 또는 하강을 판정하는 판정 수단과,
    상기 판정 수단의 판정 결과에 따라서, 상기 고속 추종용 로우패스 필터, 또는 저속 추종용 로우패스 필터를 선택하는 선택 수단과,
    상기 선택 수단의 선택에 따라서 입력되는 신호에 기초하여 전압을 생성하고, 그 전압을 상기 송신 신호가 입력되는 전력 증폭기에 공급하여, 상기 송신 신호의 전력 증폭을 행하게 하는 전압 공급 수단
    을 갖는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 판정 수단이 상기 엔벨로프 신호의 골을 검출할 때, 상기 선택 수단에 대하여 저속 추종용 로우패스 필터를 선택하는 신호를 출력하고, 상기 판정 수단이 상기 엔벨로프 신호의 산을 검출할 때, 상기 선택 수단에 대하여 고속 추종용 로우패스 필터를 선택하는 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 송신 신호에 포함되는 엔벨로프 신호가 입력되는 단구간 최대값 유지 회로와,
    상기 엔벨로프 신호가 입력되는 장구간 최대값 유지 회로와,
    상기 엔벨로프 신호가 입력되고, 그 엔벨로프 신호의 상승, 또는 하강을 판정하는 판정 수단과,
    상기 판정 수단의 판정 결과에 따라서, 상기 단구간 최대값 유지 회로, 또는 장구간 최대값 유지 회로를 선택하고, 어느 한쪽의 최대값 유지 회로로부터 출력되는 신호를 선택하는 선택 수단과,
    상기 선택 수단의 출력에 따른 전압을 상기 송신 신호가 입력되는 전력 증폭기에 공급하여, 상기 송신 신호의 전력 증폭을 행하게 하는 전압 공급 수단
    을 갖는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 판정 수단이 상기 엔벨로프 신호의 골을 검출할 때, 상기 선택 수단에 대하여 상기 장구간 최대값 유지 회로를 선택하는 신호를 출력하고, 상기 판정 수단이 상기 엔벨로프 신호의 산을 검출할 때, 상기 선택 수단에 대하여 상기 단구간 최대값 유지 회로를 선택하는 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 장치.
  7. 송신 신호에 포함되는 엔벨로프 신호가 입력되는 고속 추종용 로우패스 필터와,
    상기 엔벨로프 신호가 입력되는 저속 추종용 로우패스 필터와,
    상기 엔벨로프 신호가 입력되고, 그 엔벨로프 신호의 경사각을 계산하는 계산 수단과,
    상기 계산 결과에 기초하여, 상기 고속 추종용 로우패스 필터, 또는 저속 추종용 로우패스 필터를 선택하는 선택 수단과,
    상기 선택 수단의 출력에 따른 전압을 상기 송신 신호가 입력되는 전력 증폭기에 공급하여, 상기 송신 신호의 전력 증폭을 행하게 하는 전압 공급 수단
    을 갖는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 송신 신호에 포함되는 엔벨로프 신호가 입력되는 로우패스 필터와,
    상기 엔벨로프 신호가 입력되고, 그 엔벨로프 신호의 피크를 판정하는 피크 판정 수단과,
    상기 엔벨로프 신호와 상기 로우패스 필터를 통하여 출력되는 신호와의 차분을 검출하는 차분 검출 수단과,
    상기 피크 판정 수단에 의해 피크가 판정되었을 때, 상기 차분 검출 수단에 의한 검출 결과가 소정값 이상일 때, 상기 판정 수단의 판정 결과에 기초하여, 상기 고속 추종용 로우패스 필터, 또는 저속 추종용 로우패스 필터의 출력을 선택하는 선택 신호를 생성하는 선택 신호 생성 수단
    을 갖는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
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