KR101101426B1

KR101101426B1 - 전력 증폭기

Info

Publication number: KR101101426B1
Application number: KR1020100009990A
Authority: KR
Inventors: 윤철환; 김성근; 박상욱; 김윤석
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2010-02-03
Filing date: 2010-02-03
Publication date: 2012-01-02
Also published as: US20110187451A1; KR20110090295A

Abstract

본 발명은 송출하고자 하는 신호의 파워에 따라 복수의 증폭기의 동작을 선택적으로 온/오프 시켜 사용되는 전력을 저감시킬 수 있는 전력 증폭기에 관한 것으로, 입력 신호를 사전에 설정된 이득으로 증폭하는 제1 증폭부와, 상기 제1 증폭부로부터의 증폭된 신호를 사전에 설정된 이득으로 재증폭하는 복수의 증폭 유닛을 갖는 제2 증폭부와, 스위칭 신호에 따라 상기 제2 증폭부의 복수의 증폭 유닛에 전원을 공급 또는 차단하여 상기 복수의 증폭 유닛을 선택적으로 동작시키는 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기를 제공한다.

Description

전력 증폭기{POWER AMPLIFIRER}

본 발명은 전력 증폭기에 관한 것으로 보다 상세하게는 송출하고자 하는 신호의 파워에 따라 복수의 증폭기의 동작을 선택적으로 온/오프 시켜 사용되는 전력을 저감시킬 수 있는 전력 증폭기에 관한 것이다.

최근 들어, 경박단소화의 이점 및 휴대의 간편함 등의 이유로 이동 통신 단말기 또는 개인 디지털 단말기 등이 많이 사용되고 있는 추세이다.

이러한 이동 통신 단말기 또는 개인 디지털 단말기 등은 외부와의 무선 통신을 위해 안테나를 통해 무선 신호를 송출하거나 수신한다.

외부에 신호를 송출하기 위해서는 전력 증폭기를 통해 보내고자 하는 신호를 원하는 전력을 갖도록 증폭시킨 후 안테나를 통해 송출하거나, 반대로 안테나를 통해 수신된 신호를 원하는 전력을 갖도록 전력 증폭기를 통해 증폭시킬 수 있다.

한편, 상술한 이동 통신 단말기 또는 개인 디지털 단말기 등은 휴대의 간편함을 위해 외부 전원이 아닌 배터리 등의 내부 전원으로 전원을 공급받아 내부 회로의 동작에 사용하게 된다.

이동 통신 단말기 또는 개인 디지털 단말기 등의 사용 시간을 보다 오래 유지하기 위해서는 배터리의 용량이 커져야 되지만, 이는 단말기의 부피 증가 및 이에 의한 휴대성에 연관되어 있으므로 제한적일 수 밖에 없다.

이에 따라, 단말기의 사용 전력을 저감시켜야 하며, 상술한 전력 증폭기가 전체 전력의 상당 부분을 사용하고 있음을 고려하면 전력 증폭기의 사용 전력을 저감시키는 방안을 고려하여야 한다.

그러나, 단말기에 사용되는 전력 증폭기는 항상 동작하여 전력을 소모하고 있는 문제점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 송출하고자 하는 신호의 파워에 따라 복수의 증폭기를 선택적으로 동작을 온/오프 시켜 사용되는 전력을 저감시킬 수 있는 전력 증폭기를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면은 입력 신호를 사전에 설정된 이득으로 증폭하는 제1 증폭부와, 상기 제1 증폭부로부터의 증폭된 신호를 사전에 설정된 이득으로 재증폭하는 복수의 증폭 유닛을 갖는 제2 증폭부와, 스위칭 신호에 따라 상기 제2 증폭부의 복수의 증폭 유닛에 전원을 공급 또는 차단하여 상기 복수의 증폭 유닛을 선택적으로 동작시키는 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기를 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제2 증폭부로부터의 재증폭된 신호를 사전에 설정된 이득으로 증폭하는 복수의 메인 증폭 유닛을 갖는 메인 증폭부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 스위치부는 상기 스위칭 신호에 따라 상기 메인 증폭부의 복수의 메인 증폭 유닛에 전원을 공급 또는 차단하여 상기 복수의 메인 증폭 유닛을 선택적으로 동작시킬 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 메인 증폭부의 복수의 메인 증폭 유닛으로부터의 각 증폭 신호를 전달받는 복수의 일차 권선과, 상기 복수의 일차 권선과 전자기 결합하여 복수의 메인 증폭 유닛으로부터의 각 증폭 신호를 결합하는 이차 권선을 갖는 결합부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제2 증폭부의 복수의 증폭 유닛과 상기 메인 증폭부의 복수의 메인 증폭 유닛 간에 각각 전기적으로 연결된 복수의 임피던스 정합기를 갖고, 상기 제2 증폭부의 복수의 증폭 유닛으로부터 증폭된 신호가 상기 메인 증폭부의 복수의 메인 증폭 유닛에 각각 전달되는 신호 전달 경로의 임피던스를 정합하는 임피던스 정합부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 스위치부의 전력 공급 또는 차단 동작에 따라 상기 결합부의 결합 선로의 임피던스를 가변하는 임피던스 가변부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 불평형 신호를 평형 신호로 변환하거나, 평형 신호를 불평형 신호로 변환하여 상기 제1 증폭부에 입력시키는 발룬을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 스위치부는 상기 스위칭 신호에 따라 상기 복수의 증폭 유닛 및 상기 복수의 메인 증폭 유닛에 각각 전원을 공급 또는 차단하는 복수의 스위치를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 임피던스 가변부는 상기 스위칭 신호에 따라 상기 복수의 일차 권선의 임피던스를 가변시키는 제1 임피던스 가변기와, 상기 스위칭 신호에 따라 상기 이차 권선의 임피던스를 가변시키는 제2 임피던스 가변기를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 송출하고자 하는 신호의 파워에 따라 복수의 증폭기의 동작을 선택적으로 온/오프 시켜 사용되는 소비 전력을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 전력 증폭기의 개략적인 구성도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 전력 증폭기의 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 전력 증폭기는 제1 증폭부(110), 제2 증폭부(120) 및 스위칭부(160)를 포함할 수 있고, 더하여 메인 증폭부(130), 결합부(140), 전원 공급부(150), 임피던스 정합부(170), 임피던스 가변부(180) 및 발룬(190)을 더 포함할 수 있다.

제1 증폭부(110)는 입력 신호를 사전에 설정된 이득으로 증폭시킬 수 있다. 이때, 상기 입력 신호는 평형 신호일 수 있다. 이에 따라, 제1 증폭부(110)의 전단에 연결된 발룬(190)으로부터 불평형 신호(RFin)가 평형 신호로 변환되거나, 평형 신호가 불평형 신호로 변환되어 전달받을 수 있다.

더하여, 제1 증폭부(110)는 전원 공급부(150)로부터 동작에 필요한 구동 전원을 공급할 수 있다.

제2 증폭부(120)는 제1 증폭부(110)에 의해 증폭된 신호를 이차 증폭할 수 있다.

제2 증폭부(120)는 복수의 증폭 유닛(121,122,123)을 포함할 수 있다.

복수의 증폭 유닛(121,122,123)은 서로 병렬 연결되어 제1 증폭부(110)로부터 증폭된 신호를 각각 입력받아 사전에 설정된 이득으로 이차 증폭시킬 수 있다.

복수의 증폭 유닛(121,122,123)은 전원 공급부(150)에 의해 공급되는 구동 전원을 공급받아 동작하는데, 스위치부(160)에서 복수의 증폭 유닛(121,122,123) 각각에 공급되는 구동 전원의 공급 및 차단을 제어하여 복수의 증폭 유닛(121,122,123)은 선택적으로 동작하게 된다.

메인 증폭부(130)는 복수의 메인 증폭 유닛(131,132,133)을 포함할 수 있다.

복수의 메인 증폭 유닛(131,132,133)은 서로 병렬 연결되어 제2 증폭부(120)의 복수의 증폭 유닛(121,122,123) 각각으로부터 이차 증폭된 신호를 입력받아 사전에 설정된 이득으로 삼차 증폭시킬 수 있다.

복수의 메인 증폭 유닛(131,132,133)은 전원 공급부(150)에 의해 공급되는 구동 전원을 공급받아 동작하는데, 스위치부(160)에서 복수의 메인 증폭 유닛(131,132,133) 각각에 공급되는 구동 전원의 공급 및 차단을 제어하여 복수의 메인 증폭 유닛(131,132,133)은 선택적으로 동작하게 된다.

결합부(140)는 메인 증폭부(130)의 복수의 메인 증폭 유닛(131,132,133)으로부터의 삼차 증폭된 증폭 신호를 결합하여 출력 신호(RFout)로 출력한다.

결합부(140)는 복수의 일차 권선(P1,P2,P3)과 이차 권선(S)를 구비하고, 복수의 일차 권선(P1,P2,P3)은 복수의 메인 증폭 유닛(131,132,133)에 각각 일대일 대응되어 연결될 수 있고, 이차 권선(S)은 복수의 일차 권선(P1,P2,P3)와 전자기 결합되어 복수의 메인 증폭 유닛(131,132,133)으로부터 삼차 증폭된 신호를 결합하고 임피던스 매칭하여 출력 신호(RFout)로 출력할 수 있다.

제1 증폭부(110)에 입력된 입력 신호가 평형 신호인 경우 복수의 일차 권선(P1,P2,P3)의 일단 및 타단은 각각 복수의 메인 증폭 유닛(131,132,133)에 연결되고, 이차 권선(S)의 일단은 출력 신호(RFout)를 출력하고 타단은 접지될 수 있다. 반대로, 도시되지 않았지만 제1 증폭부(110)에 입력된 입력 신호가 불평형 신호인 경우 복수의 일차 권선(P1,P2,P3)의 일단은 각각 복수의 메인 증폭 유닛(131,132,133)에 연결되고 타단은 접지될 수 있으며, 이차 권선(S)의 일단 및 타단은 평형 신호인 출력 신호를 출력할 수 있다.

스위치부(160)은 스위칭 신호에 따라 전원 공급부(150)로부터의 구동 전원을 선택적으로 제2 증폭부(120)의 복수의 증폭 유닛(121,122,123)과 메인 증폭부(130)의 복수의 메인 증폭 유닛(131,132,133)에 공급할 수 있다. 상기 스위칭 신호는 외부에서 송신하고자 하는 신호의 전력이 결정되어 이에 해당하는 증폭 유닛을 동작시키고자 스위치부(160)에 전달될 수 있다. 이에 따라, 스위치부(160)는 제1 및 제2 스위치(161,162)를 포함하는 복수의 스위치를 구비할 수 있으며, 상기 복수의 스위치는 각각 제2 증폭부(120)의 복수의 증폭 유닛(121,122,123)과 메인 증폭부(130)의 복수의 메인 증폭 유닛(131,132,133)에 일대일 대응되어 상기 구동 전원의 공급 또는 차단을 제어할 수 있다. 또한 도시되지 않았지만, 복수의 스위치(161,162,163)는 제2 증폭부(120)의 복수의 증폭 유닛(121,122,123)과 메인 증폭부(130)의 복수의 메인 증폭 유닛(131,132,133) 중 신호 전달 경로가 동일한 증폭 유닛 및 메인 증폭 유닛을 동시에 상기 구동 전원의 공급 또는 차단을 제어할 수 있다.

임피던스 정합부(170)는 제2 증폭부(120)와 메인 증폭부(130) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.

임피던스 정합부(170)는 복수의 임피던스 정합기(171,172,173)를 포함할 수 있으며, 복수의 임피던스 정합기(171,172,173) 각각은 제2 증폭부(120)의 복수의 증폭 유닛(121,122,123)으로부터 메인 증폭부(130)의 복수의 메인 증폭 유닛(131,132,133)에 각각 전달되는 이차 증폭된 신호의 전달 경로를 임피던스 정합할 수 있다.

임피던스 가변부(180)는 상기 스위칭 신호에 따라 결합부(140)의 임피던스를 가변시킬 수 있다. 상기 스위칭 신호에 따라 제2 증폭부(120)의 복수의 증폭 유닛(121,122,123)과 메인 증폭부(130)의 복수의 메인 증폭 유닛(131,132,133)이 선택적으로 동작하므로, 신호 결합부(140)의 임피던스 매칭이 어긋날 수 있다. 이에 따라, 임피던스 가변부(180)는 제1 및 제2 임피던스 가변기(181,182)를 포함할 수 있다.

제1 임피던스 가변기(181)는 상기 스위칭 신호에 따라 결합부(140)의 복수의 일차 권선(P1,P2,P3)에 선택적으로 연결되어 임피던스를 가변시킴으로써 어긋난 임피던스를 정합할 수 있다.

마찬가지로, 제2 임피던스 가변기(182)는 상기 스위칭 신호에 따라 결합부(140)의 이차 권선(S)에 연결되어 임피던스를 가변시킴으로서 어긋난 임피던스를 정합할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 송출되는 신호의 파워에 따라 병렬로 연결된 증폭기를 선택적으로 동작시키거나 동작 차단시켜 불필요한 전력 소비를 저감시킬 수 있고, 다단 구조의 증폭기가 병렬로 연결되어 전력 캘리브레이션(Power Calibration)이 좋아져 선형 특성이 개선될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

110...제1 증폭부 120...제2 증폭부
130...메인 증폭부 140...결합부
150...전원 공급부 160...스위치부
170...임피던스 정합부 180...임피던스 가변부
190...발룬

Claims

입력 신호를 사전에 설정된 이득으로 증폭하는 제1 증폭부;
상기 제1 증폭부로부터의 증폭된 신호를 사전에 설정된 이득으로 재증폭하는 복수의 증폭 유닛을 갖는 제2 증폭부; 및
스위칭 신호에 따라 상기 제2 증폭부의 복수의 증폭 유닛에 전원을 공급 또는 차단하여 상기 복수의 증폭 유닛을 선택적으로 동작시키는 스위치부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기.
제1항에 있어서,
상기 제2 증폭부로부터의 재증폭된 신호를 사전에 설정된 이득으로 증폭하는 복수의 메인 증폭 유닛을 갖는 메인 증폭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기.
제2항에 있어서,
상기 스위치부는 상기 스위칭 신호에 따라 상기 메인 증폭부의 복수의 메인 증폭 유닛에 전원을 공급 또는 차단하여 상기 복수의 메인 증폭 유닛을 선택적으로 동작시키는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기.
제2항에 있어서,
상기 메인 증폭부의 복수의 메인 증폭 유닛으로부터의 각 증폭 신호를 전달받는 복수의 일차 권선과, 상기 복수의 일차 권선과 전자기 결합하여 복수의 메인 증폭 유닛으로부터의 각 증폭 신호를 결합하는 이차 권선을 갖는 결합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기.
제2항에 있어서,
상기 제2 증폭부의 복수의 증폭 유닛과 상기 메인 증폭부의 복수의 메인 증폭 유닛 간에 각각 전기적으로 연결된 복수의 임피던스 정합기를 갖고, 상기 제2 증폭부의 복수의 증폭 유닛으로부터 증폭된 신호가 상기 메인 증폭부의 복수의 메인 증폭 유닛에 각각 전달되는 신호 전달 경로의 임피던스를 정합하는 임피던스 정합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기.
제4항에 있어서,
상기 스위치부의 전력 공급 또는 차단 동작에 따라 상기 결합부의 결합 선로의 임피던스를 가변하는 임피던스 가변부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기.
제1항에 있어서,
불평형 신호를 평형 신호로 변환하거나, 평형 신호를 불평형 신호로 변환하여 상기 제1 증폭부에 입력시키는 발룬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기.
제3항에 있어서,
상기 스위치부는 상기 스위칭 신호에 따라 상기 복수의 증폭 유닛 및 상기 복수의 메인 증폭 유닛에 각각 전원을 공급 또는 차단하는 복수의 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기.
제6항에 있어서, 상기 임피던스 가변부는
상기 스위칭 신호에 따라 상기 복수의 일차 권선의 임피던스를 가변시키는 제1 임피던스 가변기; 및
상기 스위칭 신호에 따라 상기 이차 권선의 임피던스를 가변시키는 제2 임피던스 가변기
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기.