KR101095148B1 - 다이버시티를 위한 전력 증폭 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동통신 시스템의 다이버시티 장치를 위한 전력 증폭 장치에 관한 것으로, 입력 신호를 증폭하기 위한 증폭기, 증폭기로부터 출력되는 신호의 레벨을 조정하기 위한 가변 감쇠기, 가변 감쇠기의 출력 신호 중 필요한 주파수 대역 내에 포함된 신호만을 여파하기 위한 대역통과 필터, 대역통과 필터에서 여파된 신호를 두 개의 신호로 분배하기 위한 제 1 분배기, 제 1 분배기로부터 출력되는 신호 중 어느 하나를 입력받아 신호의 주파수 특성을 변경하기 위한 전치 보상기, 전치 보상기의 출력 신호를 두 개의 신호로 분배하기 위한 제 2 분배기, 제 2 분배기의 출력 신호 중 어느 하나를 입력받아 원하는 크기로 증폭하여 출력하기 위한 제 1 증폭 모듈, 제 2 분배기의 출력 신호 중 나머지 하나를 입력받아 지정된 시간만큼 지연시키기 위한 지연수단 및 지연수단에서 지연된 신호를 입력받아 원하는 크기로 증폭하여 출력하기 위한 제 2 증폭 모듈을 포함하여, 전력 증폭 장치의 크기를 소형화하고 설계 비용을 저감시킬 수 있다.
Figure R1020050025506
다이버시티, 전력 증폭, 시간 지연

Description

다이버시티를 위한 전력 증폭 장치{Power Amplifier for Diversity}
도 1은 일반적인 다이버시티 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도,
도 2는 도 1에 적용되는 전력 증폭 장치의 상세 구성도,
도 3은 본 발명에 의한 전력 증폭 장치의 상세 구성도,
도 4는 본 발명의 전력 증폭 장치를 적용한 다이버시티 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
202 : 증폭기 204 : 가변 감쇠기
206 : 대역통과 필터 208 : 제 1 분배기
210 : 전치 보상기 212 : 제 2 분배기
214 : 제 1 증폭 모듈 216 : 제 2 증폭 모듈
218 : 지연수단 220 : 전원공급 수단
222 : 제어 및 온도 감지 수단 224 : 검출수단
2142 : 제 1 구동 증폭기 2144 : 제 3 분배기
2146 : 제 1 주증폭기 2148 : 제 1 결합기
2162 : 제 2 구동 증폭기 2164 : 제 4 분배기
2166 : 제 2 주증폭기 2168 : 제 2 결합기
본 발명은 전력 증폭 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동통신 시스템의 다이버시티 장치를 위한 전력 증폭 장치에 관한 것이다.
이동통신 시스템에서 통화 품질의 열화를 초래하는 현상 중 하나로 페이딩 현상을 들 수 있다. 페이딩은 수신점에서 다중파의 간섭, 집속, 발산 또는 장애물에 의해 회선이 변화하는 등의 이유로 전계 강도가 변동하는 현상으로, 전파 매질의 성질이 시간에 따라 변화하기 때문에 발생한다.
한편, 이동통신 시스템은 서비스 지역을 복수 개로 나누어 주파수 재사용도를 높이고 있으며, 각각의 셀에 기지국을 설치하여 각 셀 영역을 커버하고 있다. 그러나 서비스 지역에는 지하, 터널 등과 같은 전파 음영지역이 존재할 수 있고, 주파수 재사용에 따른 기지국 중첩 지역이 발생하여 이동통신 단말이 접속 기지국을 검색하지 못하여 발생하는 음영지역이 존재하게 된다. 따라서, 이러한 음영지역에서도 서비스 이용이 가능하게 하도록 하기 위한 중계기를 이용하고 있다.
중계기는 기지국으로부터 전달된 신호에 대하여 증폭, 여파 등 내부 신호 처리를 수행하여 이동통신 단말로 전송하거나, 이동통신 단말로부터 수신한 신호에 대하여 증폭, 여파 등 내부 신호 처리를 수행하여 기지국으로 전송하는 역할을 한다.
이러한 기지국 및/또는 중계기에는 상술한 페이딩 현상 등에 의한 통화 품질 열화를 방지하기 위하여 다이버시티 장치를 사용한다. 페이딩 현상은 특히 시간 다이버시티 장치에 의해 해결할 수 있으며, 시간 다이버시티 장치는 이동통신 전송로에서 전송 품질의 열화를 줄이기 위하여 송신측에서 일정 시간 간격을 두고 동일 신호를 여러 번 송신하면 수신측에서 이들 수신 신호를 다시 합성하여 양호한 전송 품질을 얻도록 하는 장치이다.
도 1은 일반적인 다이버시티 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도시한 것과 같이, 일반적인 다이버시티 장치는 이동통신 시스템으로부터 전송되는 신호를 입력받아 2개의 신호로 전력분배하는 분배기(10), 분배기로부터 출력되는 어느 하나의 신호를 입력받아 증폭하여 제 1 출력 신호를 출력하는 제 1 전력 증폭부(12), 분배기로부터 출력되는 나머지 하나의 신호를 입력받아 지정된 시간동안 지연시키는 지연부(14) 및 지연부(14)에서 지연된 신호를 증폭하여 제 2 출력 신호를 출력하는 제 2 전력 증폭부(16)를 포함하여 이루어진다.
여기에서, 제 1 및 제 2 전력 증폭부(12, 16)는 입력되는 신호를 지정된 크기만큼 증폭하여 출력하는 장치로, 구체적인 구조에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 도 1에 적용되는 전력 증폭 장치(12, 16)의 상세 구성도이다.
도시한 것과 같이, 일반적인 전력 증폭 장치는 신호를 입력받아 증폭하는 제 1 증폭기(102), 증폭기(102)로부터 출력되는 신호의 레벨을 조정하기 위한 가변 감쇠기(104), 가변 감쇠기(104)의 출력 신호 중 필요한 주파수 대역 내에 포함된 신호만을 여파하기 위한 대역통과 필터(106), 대역통과 필터(106)에서 여파된 신호를 두 개의 신호로 분배하기 위한 제 1 분배기(108), 제 1 분배기(108)로부터 출력되 는 신호 중 어느 하나를 입력받아 신호의 주파수 특성을 변경하기 위한 전치 보상기(110), 전치 보상기(110)의 출력 신호를 증폭하기 위한 제 2 증폭기(112), 제 2 증폭기(112)에서 증폭된 신호를 둘 이상의 신호로 분배하기 위한 제 2 분배기(114), 제 2 분배기(114)의 출력 신호를 각각 입력받아 증폭하기 위한 제 3 내지 제 5 증폭기(A1, A2, A3)를 포함하는 증폭부(116), 증폭부(116)에서 증폭된 신호를 하나의 신호로 결합하여 출력하기 위한 결합기(118), 전력 증폭 장치가 동작하기 위한 전원을 공급하는 전원 공급 수단(120), 전력 증폭 장치의 전체적인 동작을 제어하고, 각 구성부의 온도를 측정하며, 온도 변화로 인하여 신호 레벨이 변화한 경우 가변 감쇠기(104)를 제어하여 신호 레벨을 조정하기 위한 제어 및 온도 감지 수단(122), 제 1 분배기(108) 및 결합기(118)의 출력 신호를 입력받아 증폭하고자 하는 신호 레벨이 지정된 레벨 범위에 포함되는지 확인하기 위한 검출수단(124)을 포함한다.
여기에서, 제 2 증폭기(112)의 출력 신호는 복수의 신호로 분배하여 각각 증폭한 후 결합하는 것도 가능하지만 하나의 증폭기를 사용하여 증폭한 후 출력하는 것도 가능하다. 다만, 복수의 신호로 나누어 증폭하는 경우 소형 증폭기를 사용할 수 있기 때문에 설계 비용이 저감되는 이점이 있다.
그런데 이와 같은 증폭 장치를 이용하여 다이버시티 장치를 구현하는 경우, 도 2에 도시한 증폭 장치가 2개 필요하게 되며, 이에 따라 설계 비용이 증가하고 장비의 크기가 증대하는 등의 단점이 있다.
본 발명은 상술한 단점 및 그로 인하여 발생되는 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 공통적으로 사용 가능한 구성 요소는 공유하면서 시간 지연 기능을 구비함으로써 구성요소를 최소화한 다이버시티를 위한 전력 증폭 장치를 제시하는 데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다이버시티를 위한 전력 증폭 장치는 입력 신호를 증폭하기 위한 증폭기; 상기 증폭기로부터 출력되는 신호의 레벨을 조정하기 위한 가변 감쇠기; 상기 가변 감쇠기의 출력 신호 중 필요한 주파수 대역 내에 포함된 신호만을 여파하기 위한 대역통과 필터; 상기 대역통과 필터에서 여파된 신호를 두 개의 신호로 분배하기 위한 제 1 분배기; 상기 제 1 분배기로부터 출력되는 신호 중 어느 하나를 입력받아 신호의 주파수 특성을 변경하기 위한 전치 보상기; 상기 전치 보상기의 출력 신호를 두 개의 신호로 분배하기 위한 제 2 분배기; 상기 제 2 분배기의 출력 신호 중 어느 하나를 입력받아 원하는 크기로 증폭하여 출력하기 위한 제 1 증폭 모듈; 상기 제 2 분배기의 출력 신호 중 나머지 하나를 입력받아 지정된 시간만큼 지연시키기 위한 지연수단; 상기 지연수단에서 지연된 신호를 입력받아 원하는 크기로 증폭하여 출력하기 위한 제 2 증폭 모듈; 전원 공급 수단; 입력 신호 레벨이 변화한 경우 상기 가변 감쇠기를 제어하여 신호 레벨을 조정하기 위한 제어 및 온도 감지 수단; 및 상기 제 1 분배기의 나머지 출력 신호, 제 1 증폭 모듈 및 제 2 증폭 모듈의 출력 신호를 입력받아 증폭하고자 하는 신호 레벨이 지정된 레벨 범위에 포함되는지 확인하기 위한 검출수단;을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 의한 전력 증폭 장치의 상세 구성도이다.
도시한 것과 같이, 본 발명에 의한 전력 증폭 장치는 입력 신호를 증폭하기 위한 증폭기(202), 증폭기(202)로부터 출력되는 신호의 레벨을 조정하기 위한 가변 감쇠기(204), 가변 감쇠기(204)의 출력 신호 중 필요한 주파수 대역 내에 포함된 신호만을 여파하기 위한 대역통과 필터(206), 대역통과 필터(206)에서 여파된 신호를 신호 증폭 및 검출을 위해 두 개의 신호로 분배하기 위한 제 1 분배기(208), 제 1 분배기(208)로부터 출력되는 신호 중 어느 하나를 입력받아 신호의 주파수 특성을 변경하기 위한 전치 보상기(210), 전치 보상기(210)의 출력 신호를 시간 차이를 두고 출력하기 위하여 두 개의 신호로 분배하기 위한 제 2 분배기(212), 제 2 분배기(212)의 출력 신호 중 어느 하나를 입력받아 원하는 크기로 증폭하여 출력하기 위한 제 1 증폭 모듈(214), 제 2 분배기(212)의 출력 신호 중 나머지 하나를 입력받아 지정된 시간만큼 지연시키기 위한 지연수단(218), 지연수단(218)에서 지연된 신호를 입력받아 원하는 크기로 증폭하여 출력하기 위한 제 2 증폭 모듈(216), 전력 증폭 장치가 동작하기 위한 전원을 공급하는 전원 공급 수단(220), 전력 증폭 장치의 전체적인 동작을 제어하고, 각 구성부의 온도를 측정하며, 온도 변화로 인하여 신호 레벨이 변화한 경우 가변 감쇠기(204)를 제어하여 신호 레벨을 조정하기 위한 제어 및 온도 감지 수단(222), 제 1 분배기(208)와 제 1 증폭 모듈(214) 및 제 2 증폭 모듈(216)의 출력 신호를 입력받아 증폭하고자 하는 신호 레벨이 지정된 레벨 범위에 포함되는지 확인하기 위한 검출수단(224)을 포함한다.
여기에서, 제 1 증폭 모듈(214)은 제 1 구동 증폭기(2142)로 이루어지는 구동 증폭부와 주 증폭부로 구성할 수 있다. 주 증폭부는 하나의 증폭기로 구현할 수도 있지만, 입력 신호를 두 개의 신호로 분배하는 제 3 분배기(2144), 제 3 분배기(2144)의 출력 신호를 각각 입력받아 증폭하는 제 1 증폭기(A1)와 제 2 증폭기(A2)를 포함하는 제 1 주증폭기(2146) 및 제 1 주증폭기(2146)의 출력 신호를 하나의 신호로 결합하기 위한 제 1 결합기(2148)로 구현할 수도 있다. 주 증폭부에서 신호를 분배하여 각각 증폭한 후 결합하게 되면 소형 증폭기를 사용할 수 있기 때문에 설계 비용을 저감시킬 수 있는 이점이 있다.
아울러, 제 2 증폭 모듈(216) 또한 제 2 구동 증폭기(2162)로 이루어지는 구동 증폭부와 주 증폭부로 구성할 수 있다. 주 증폭부는 하나의 증폭기로 구현할 수도 있지만, 입력 신호를 두 개의 신호로 분배하는 제 4 분배기(2164), 제 4 분배기(2164)의 출력 신호를 각각 입력받아 증폭하는 제 3 증폭기(A3)와 제 4 증폭기(A4)를 포함하는 제 2 주증폭기(2166) 및 제 2 주증폭기(2166)의 출력 신호를 하나의 신호로 결합하기 위한 제 2 결합기(2168)로 구현할 수도 있다.
한편, 지연수단(218)은 소우(SAW)필터로 구성할 수 있으며, 지연 시간은 1칩 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명에 의한 전력 증폭 장치는 입력 신호의 여파 및 레벨 조정을 위한 구성 요소는 공유하고, 실제 신호를 증폭하는 모듈만을 별도로 구성함으로써, 전력 증폭 장치의 크기를 소형화할 수 있다.
도 4는 본 발명의 전력 증폭 장치를 적용한 다이버시티 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도시한 것과 같이, 도 3에 도시한 전력 증폭 장치를 이용하여 다이버시티 장치를 구현하는 경우 하나의 전력 증폭부(20)를 이용하여, 입력신호를 출력 시간이 다른 두 개의 제 1 및 제 2 출력신호로 나누어 증폭한 후 출력할 수 있다. 즉, 도 3에 도시한 전력 증폭 장치만으로 다른 소자의 추가 없이 다이버시티 장치의 구현이 가능하다.
이와 같이 구현하는 경우 하나의 전력 증폭 장치를 이용하여 저렴한 비용으로 다이버시티 장치를 설계할 수 있으며, 장치의 크기 또한 소형화할 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 의하면 시간 지연 다이버시티 장치에 적용하기 위한 전력 증폭 장치를 구현하는 데 있어서, 지정된 시간 차이를 두고 신호를 출력하기 위하여 입력 신호의 여파 및 레벨 조정을 위한 구성 요소는 공유하고, 실제 신호를 증폭하는 모 듈만을 별도로 구성함으로써, 전력 증폭 장치의 크기를 소형화할 수 있고 설계 비용을 저감시킬 수 있는 이점이 있다. 아울러, 전력 증폭 장치의 소형화에 따라 이를 이용하는 다이버시티 장치 또한 소형화, 저가격화할 수 있다.

Claims (6)

  1. 입력 신호를 증폭하기 위한 증폭기;
    상기 증폭기로부터 출력되는 신호의 레벨을 조정하기 위한 가변 감쇠기;
    상기 가변 감쇠기의 출력 신호 중 필요한 주파수 대역 내에 포함된 신호만을 여파하기 위한 대역통과 필터;
    상기 대역통과 필터에서 여파된 신호를 두 개의 신호로 분배하기 위한 제 1 분배기;
    상기 제 1 분배기로부터 출력되는 신호 중 어느 하나를 입력받아 신호의 주파수 특성을 변경하기 위한 전치 보상기;
    상기 전치 보상기의 출력 신호를 두 개의 신호로 분배하기 위한 제 2 분배기;
    상기 제 2 분배기의 출력 신호 중 어느 하나의 출력 신호를 입력받아 원하는 크기로 증폭하여 출력하기 위한 제 1 증폭 모듈;
    상기 제 2 분배기의 출력 신호 중 나머지 하나의 출력 신호를 입력받아 지정된 시간만큼 지연시키기 위한 지연수단;
    상기 지연수단에서 지연된 신호를 입력받아 원하는 크기로 증폭하여 출력하기 위한 제 2 증폭 모듈;
    전원 공급 수단;
    입력 신호 레벨이 변화한 경우 상기 가변 감쇠기를 제어하여 신호 레벨을 조정하기 위한 제어 및 온도 감지 수단; 및
    상기 제 1 분배기의 나머지 출력 신호, 제 1 증폭 모듈 및 제 2 증폭 모듈의 출력 신호를 입력받아 증폭하고자 하는 신호 레벨이 지정된 레벨 범위에 포함되는지 확인하기 위한 검출수단;
    을 포함하는 다이버시티를 위한 전력 증폭 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 증폭 모듈은 구동 증폭부 및 주 증폭부로 구성되는 것을 특징으로 하는 다이버시티를 위한 전력 증폭 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 주 증폭부는 상기 구동 증폭부로부터 출력되는 신호를 두 개의 신호로 분배하는 제 3 분배기;
    상기 제 3 분배기의 출력 신호를 각각 입력받아 증폭하는 제 1 증폭기와 제 2 증폭기를 포함하는 제 1 주증폭기; 및
    상기 제 1 주증폭기의 출력 신호를 하나의 신호로 결합하기 위한 제 1 결합기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이버시티를 위한 전력 증폭 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 증폭 모듈은 구동 증폭부 및 주 증폭부로 구성되는 것을 특징으로 하는 다이버시티를 위한 전력 증폭 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 주 증폭부는 상기 구동 증폭부로부터 출력되는 신호를 두 개의 신호로 분배하는 제 4 분배기;
    상기 제 4 분배기의 출력 신호를 각각 입력받아 증폭하는 제 3 증폭기와 제 4 증폭기를 포함하는 제 2 주증폭기; 및
    상기 제 2 주증폭기의 출력 신호를 하나의 신호로 결합하기 위한 제 2 결합기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이버시티를 위한 전력 증폭 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 지연수단은 소우(SAW) 필터인 것을 특징으로 하는 다이버시티를 위한 전력 증폭 장치.
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