KR102338858B1 - Method and apparatus for transmitter improving transmit power efficiency - Google Patents
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Abstract
본 발명은 송신 전력효율을 개선하기 위한 송신기 및 방법에 관한 것으로, 송신기는, 송신출력전력에 기반하여, 제어신호를 생성하는 스위칭 제어부, 상기 제어신호에 따라, 상기 송신기를 위한 전원 전압을 결정하는 전원 변환부, 상기 제어신호에 따라, 상기 송신기의 출력 임피던스를 결정하는 가변 임피던스 변환부; 및 상기 결정된 출력 임피던스에 기반하여 임피던스 매칭을 수행하고, 상기 매칭된 임피던스에 기반하여 상기 송신출력전력으로 송신신호를 전력증폭기로 전달하는 임피던스 매칭부를 포함할 수 있다.The present invention relates to a transmitter and a method for improving transmission power efficiency, wherein the transmitter includes a switching control unit generating a control signal based on transmission output power, and determining a power supply voltage for the transmitter according to the control signal a power converter, a variable impedance converter configured to determine an output impedance of the transmitter according to the control signal; and an impedance matching unit that performs impedance matching based on the determined output impedance and transmits a transmission signal to a power amplifier with the transmission output power based on the matched impedance.
Description
본 발명은 무선통신 시스템에서 송신 전력효율을 개선하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for improving transmission power efficiency in a wireless communication system.
무선 통신 시스템에서 전력 소비량 및 배터리 사용량은 각종 IT 기기의 다기능화, 고성능화에 따라 지속적으로 증가하는 추세이며, 이에 대응하여 집적화, 미세공정화, 저전력 설계 및 효율적인 전력 관리 소프트웨어 기술을 통해 전력효율을 높이기 위한 노력을 하고 있다. 최근 스마트폰과 태블릿 같은 모바일 디바이스는 빠르게 보급되어 대중화 되었으며, 모바일 디바이스의 고성능 다기능화, 다양한 서비스 요구 사항을 충족시키기 위하여 제한된 배터리 리소스의 효율적인 전력 제어 및 관리 기능이 중요 하게 부각되고 있다. 무선 통신 시스템에서 모바일 디바이스 칩셋(chipset)의 전력 소모는 송신기와 수신기를 포함하는 RF 트랜시버가 큰 비중을 차지하며, 그 중에서도 송신기가 높은 비중을 차지한다. 상기 RF 트랜시버의 송신기는 무선 통신 환경에서 기저대역(baseband) 신호를 RF 대역으로 주파수 변환을 시킨 후, 선형적으로 증폭하여 송신하는 장치이다. 이러한 주파수 변환 및 증폭 동작은 최소한의 전력 소모로 수행되는 것이 필요하다. Power consumption and battery usage in wireless communication systems are continuously increasing according to the multi-function and high-performance of various IT devices. are making an effort In recent years, mobile devices such as smartphones and tablets have been rapidly distributed and popularized, and efficient power control and management functions of limited battery resources are becoming important in order to satisfy various service requirements and high-performance multi-functionality of mobile devices. In a wireless communication system, an RF transceiver including a transmitter and a receiver occupies a large proportion in power consumption of a mobile device chipset, and among them, a transmitter occupies a high proportion. The transmitter of the RF transceiver is a device for frequency-converting a baseband signal into an RF band in a wireless communication environment, and then linearly amplifying it and transmitting it. These frequency conversion and amplification operations need to be performed with minimal power consumption.
일반적으로, RF 트랜시버에서 서로 다른 전압을 송신기에 공급하는 전원 변환부가 낮은 전압의 전원을 송신기로 공급함으로써, 송신기의 전력효율이 높아 질 수 있다. 하지만, 전원 전압을 낮추면 선형성 열화가 발생하기 때문에, 낮은 전압은 낮은 출력전력 영역에서 사용해야 한다.In general, the power efficiency of the transmitter can be increased by a power converter that supplies different voltages to the transmitter in the RF transceiver and supplies the power of a low voltage to the transmitter. However, since linearity deterioration occurs when the power supply voltage is lowered, a lower voltage should be used in a low output power region.
종래 기술은 전원 전압을 낮추어 전력 효율을 높이는 방법으로, 전원 전압이 낮아진 만큼 선형성 문제가 없는 낮은 출력전력 영역에서 사용하고 있다. 따라서, 사용 가능한 모든 출력전력에서 선형성을 만족하며 전력 효율을 높이기 위해서는 출력전력에 따라 송신부 전원의 전압을 연속적으로 낮추는 것이 효과적일 것이다.The prior art is a method of increasing power efficiency by lowering the power supply voltage, and is used in a low output power region where there is no linearity problem as the power supply voltage is lowered. Therefore, in order to satisfy linearity in all available output power and to increase power efficiency, it will be effective to continuously lower the voltage of the transmitter power supply according to the output power.
하지만, 대부분의 경우 RF 트랜시버에 제공되는 전원의 수는 한정적이고, 전압 또한 정해져 있기 때문에 원하는 출력전력에 맞추어 송신기의 전압을 바꿀 수 없는 문제가 있다.However, in most cases, the number of power sources provided to the RF transceiver is limited and the voltage is also fixed, so there is a problem in that the voltage of the transmitter cannot be changed according to the desired output power.
그러므로, 효과적으로 송신기의 전력효율을 개선하기 위한 장치 및 방법이 필요하다.
Therefore, there is a need for an apparatus and method for effectively improving the power efficiency of a transmitter.
본 발명의 다양한 실시 예는, 송신기의 전력효율을 개선하기 위한 장치 및 방법을 제공할 수 있다.Various embodiments of the present invention may provide an apparatus and method for improving power efficiency of a transmitter.
본 발명의 다양한 실시 예는, 제한된 전원으로 사용빈도가 높거나 원하는 출력전력에서 전력효율을 높이기 위해서, 전원의 전압 변환과 임피던스 변환을 연계하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.Various embodiments of the present disclosure may provide an apparatus and method for linking voltage conversion and impedance conversion of a power source in order to increase power efficiency at a desired output power or a high frequency of use with a limited power source.
본 발명의 다양한 실시 예는, 출력 임피던스 변환과 전원 전압 변환을 수행하여 출력전력의 사용 가능 영역을 높이는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.Various embodiments of the present disclosure may provide an apparatus and method for increasing the usable area of output power by performing output impedance conversion and power supply voltage conversion.
본 발명의 다양한 실시 예는, 원하는 출력전력에서 송신기 전원 전압을 낮추어 사용할 수 있도록 하여 제한된 전원에서 전력 효율을 최적화하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
Various embodiments of the present disclosure may provide an apparatus and method for optimizing power efficiency in a limited power supply by lowering a transmitter power supply voltage at a desired output power to be used.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 송신기에 있어서, 송신출력전력에 기반하여, 제어신호를 생성하는 스위칭 제어부 상기 제어신호에 따라, 상기 송신기를 위한 전원 전압을 결정하는 전원 변환부; 상기 제어신호에 따라, 상기 송신기의 출력 임피던스를 결정하는 가변 임피던스 변환부 및 상기 결정된 출력 임피던스에 기반하여 임피던스 매칭을 수행하고, 상기 매칭된 임피던스에 기반하여 상기 송신출력전력으로 송신신호를 전력증폭기로 전달하는 임피던스 매칭부를 포함하고, 상기 송신신호에 대한 전압은 결정된 상기 전원 전압보다 작을 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, there is provided a transmitter, comprising: a switching control unit generating a control signal based on transmission output power, a power conversion unit determining a power supply voltage for the transmitter according to the control signal; According to the control signal, a variable impedance converter that determines the output impedance of the transmitter and impedance matching is performed based on the determined output impedance, and based on the matched impedance, a transmission signal is converted to a power amplifier with the transmission output power. and an impedance matching unit that transmits, and a voltage for the transmission signal may be smaller than the determined power supply voltage.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 송신기의 동작 방법에 있어서, 송신출력전력에 기반하여, 제어신호를 생성하는 동작 상기 제어신호에 따라, 상기 송신기를 위한 전원 전압 및 상기 송신기의 출력 임피던스 중 적어도 하나를 결정하는 동작, 상기 결정된 출력 임피던스에 기반하여 임피던스 매칭을 수행하는 동작, 상기 매칭된 임피던스에 기반하여 상기 송신출력전력으로 송신신호를 전력증폭기로 전달하는 동작을 포함하고, 상기 송신신호에 대한 전압은 결정된 상기 전원 전압보다 작을 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, in an operating method of a transmitter, generating a control signal based on transmission output power, according to the control signal, at least one of a power supply voltage for the transmitter and an output impedance of the transmitter determining the output impedance, performing impedance matching based on the determined output impedance, and transmitting a transmission signal to a power amplifier with the transmission output power based on the matched impedance; may be less than the determined power supply voltage.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 전자장치에 있어서, 기저대역 신호를 처리하는 모뎀, 상기 기저대역 신호를 RF 대역의 송신신호로 변환하는 송신기 및 RF 수신신호를 상기 기저대역 신호로 변환하는 수신기를 포함하는 RF 트랜시버 및 상기 송신신호를 증폭하는 전력증폭기를 포함하되, 상기 송신기는, 송신출력전력에 기반하여, 제어신호를 생성하는 스위칭 제어부, 상기 제어신호에 따라, 상기 송신기를 위한 전원 전압을 결정하는 전원 변환부, 상기 제어신호에 따라, 상기 송신기의 출력 임피던스를 결정하는 가변 임피던스 변환부 및 상기 결정된 출력 임피던스에 기반하여 임피던스 매칭을 수행하고, 상기 매칭된 임피던스에 기반하여 상기 송신출력전력으로 송신신호를 전력증폭기로 전달하는 임피던스 매칭부를 포함하고, 상기 송신신호에 대한 전압은 결정된 상기 전원 전압보다 작을 수 있다.
According to various embodiments of the present disclosure, in an electronic device, a modem for processing a baseband signal, a transmitter for converting the baseband signal into a transmission signal of an RF band, and a receiver for converting a received RF signal into the baseband signal An RF transceiver including a power amplifier and a power amplifier for amplifying the transmission signal, wherein the transmitter includes a switching controller configured to generate a control signal based on the transmission output power, and a power supply voltage for the transmitter is determined according to the control signal a power conversion unit that performs impedance matching based on the determined output impedance and a variable impedance conversion unit that determines the output impedance of the transmitter according to the control signal, and transmits the transmission output power based on the matched impedance and an impedance matching unit for transmitting a signal to a power amplifier, wherein a voltage for the transmission signal may be smaller than the determined power supply voltage.
상술한 바와 같이, 송신기의 전원 전압 변환과 출력 임피던스 변환을 통해서, 제한된 수의 전원 전압 조건에서도 선형성 열화 없이 낮은 전압을 사용하는 출력 전력 영역을 높일 수 있게 하여 전력 효율을 개선할 수 있는 이점이 있다.
As described above, through the power supply voltage conversion and output impedance conversion of the transmitter, it is possible to increase the output power region using a low voltage without deterioration of linearity even under a limited number of power supply voltage conditions, thereby improving power efficiency. .
도 1은 다양한 실시 예에 따른 전원 전압만을 이용하였을 때 전력손실을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전원 전압 및 임피던스 변환을 이용하였을 때 전력손실을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자장치의 블럭도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자장치에서 RF 트랜시버의 송신기 블럭도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자장치에서 RF 트랜시버의 송신기 블럭도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자장치의 RF 트랜시버의 송신기 블럭도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 송신기의 전원변환부를 구성하는 회로도이다.
도 8(a)은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 송신기의 스위칭 제어부를 구성하는 블럭도이다.
도 8(b)은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 상기 도 8(a)의 스위칭 제어부의 동작에 따른 출력 제어신호를 도시한다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 종래기술과 본 발명의 전력효율을 비교한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자장치의 동작 흐름도를 도시한다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자장치의 동작 흐름도를 도시한다.1 is a graph showing power loss when only a power supply voltage is used according to various embodiments of the present disclosure;
2 is a graph showing power loss when a power supply voltage and impedance conversion are used according to various embodiments of the present invention.
3 is a block diagram of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
4 is a block diagram of a transmitter of an RF transceiver in an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
5 is a block diagram of a transmitter of an RF transceiver in an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
6 is a block diagram of a transmitter of an RF transceiver of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
7 is a circuit diagram constituting a power conversion unit of a transmitter according to various embodiments of the present invention.
8A is a block diagram of a switching control unit of a transmitter according to various embodiments of the present disclosure.
FIG. 8(b) shows an output control signal according to the operation of the switching control unit of FIG. 8(a) according to various embodiments of the present invention.
9 is a view comparing the power efficiency of the present invention and the prior art according to various embodiments of the present invention.
10 is a flowchart illustrating an operation of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
11 is a flowchart illustrating an operation of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, the operating principle of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be made based on the content throughout this specification.
본 발명의 다양한 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 발명의 다양한 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 다양한 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조부호가 사용되었다.Various embodiments of the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and related detailed description is described. However, this is not intended to limit the various embodiments of the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all changes and/or equivalents or substitutes included in the spirit and scope of various embodiments of the present invention. In connection with the description of the drawings, like reference numerals have been used for like components.
본 발명의 다양한 실시 예에서 사용될 수 있는“포함한다” 또는“포함할 수 있다” 등의 표현은 개시(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 발명의 다양한 실시 예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. Expressions such as “include” or “may include” that may be used in various embodiments of the present invention indicate the existence of a disclosed corresponding function, operation, or component, and may include one or more additional functions, operations, or Components, etc. are not limited. In addition, in various embodiments of the present invention, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, It should be understood that this does not preclude the possibility of addition or existence of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
본 발명의 다양한 실시 예에서 “또는” 등의 표현은 함께 나열된 단어들의 어떠한, 그리고 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, “A 또는 B”는, A를 포함할 수도, B를 포함할 수도, 또는 A 와 B 모두를 포함할 수도 있다.In various embodiments of the present disclosure, expressions such as “or” include any and all combinations of words listed together. For example, “A or B” may include A, may include B, or include both A and B.
본 발명의 다양한 실시 예에서 사용된 “제 1,”“제2,”“첫째,”또는“둘째,”등의 표현들은 다양한 실시 예들의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는 모두 사용자 기기이며, 서로 다른 사용자 기기를 나타낸다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 실시 예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Expressions such as “first,” “second,” “first,” or “second,” used in various embodiments of the present invention may modify various components of various embodiments, but limit the components. I never do that. For example, the above expressions do not limit the order and/or importance of corresponding components. The above expressions may be used to distinguish one component from another. For example, both the first user device and the second user device are user devices, and represent different user devices. For example, without departing from the scope of the present disclosure, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다. When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component, but the component and It should be understood that other new components may exist between the other components. On the other hand, when an element is referred to as being “directly connected” or “directly connected” to another element, it will be understood that no new element exists between the element and the other element. should be able to
본 발명의 다양한 실시 예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 다양한 실시 예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Terms used in various embodiments of the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the various embodiments of the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 다양한 실시 예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 다양한 실시 예에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meanings as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which various embodiments of the present invention pertain. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in various embodiments of the present invention, ideal or excessively formal terms not interpreted as meaning
이하, 본 발명의 다양한 실시 예는 송신 전력효율을 개선하기 위한 장치 및 방법에 관해 설명하기로 한다. 특히, 본 발명은 무선통신 시스템에서 송신기의 전원 전압 변환과 출력 임피던스 변환을 통해 송신 전력 효율을 개선하는 방법 및 장치에 관한 것이다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with respect to an apparatus and method for improving transmission power efficiency. In particular, the present invention relates to a method and apparatus for improving transmission power efficiency through power supply voltage conversion and output impedance conversion of a transmitter in a wireless communication system.
도 1은 다양한 실시 예에 따른 전원 전압만을 이용하였을 때 송신기의 전력손실을 나타내는 그래프이다. 전원 전압을 낮추어 전력 효율을 높이는 방법은 전원 전압이 낮아진 만큼 선형성 문제가 없는 낮은 출력전력 영역에서 동작해야 한다. 도 1를 참조하면, 무선 통신 시스템에서 송신기의 출력전력 영역의 사용 빈도는 가우시안 분포(Gaussian distribution)의 형태로 나타날 수 있다. 여기서, 선형성 열화가 발생하지 않도록, 출력전력이 임계치보다 작은 경우, 제1 전압이 송신기에 공급되고(100), 출력전력이 임계치보다 큰 경우, 상기 제1 전압보다 큰 제2 전압이 송신기에 공급되는 것(102, 104)이 바람직하다. 다시 말해, 송신기에 공급되는 전압은 출력전압신호 보다 높아야 선형성 열화가 발생하지 않는다.1 is a graph illustrating power loss of a transmitter when only a power supply voltage is used according to various embodiments of the present disclosure; A method of increasing power efficiency by lowering the power supply voltage should operate in a low output power region where there is no linearity problem as the power supply voltage is lowered. Referring to FIG. 1 , the frequency of use of an output power region of a transmitter in a wireless communication system may be expressed in the form of a Gaussian distribution. Here, in order to prevent linearity deterioration from occurring, when the output power is less than the threshold, a first voltage is supplied to the transmitter ( 100 ), and when the output power is greater than the threshold, a second voltage greater than the first voltage is supplied to the transmitter It is preferable to be (102, 104). In other words, the voltage supplied to the transmitter must be higher than the output voltage signal so that linearity degradation does not occur.
만약, 전력효율을 높이기 위해, 사용빈도가 높은 출력전력 영역 혹은 원하는 출력전력 영역에서, 제2 전압을 제1 전압으로 낮추는 경우(102)에 출력전압신호 보다 전원 전압이 낮기 때문에 선형성의 열화가 발생할 수 있다.If, in order to increase power efficiency, when the second voltage is lowered to the first voltage in an output power region with high frequency of use or a desired output power region (102), since the power supply voltage is lower than the output voltage signal, deterioration of linearity may occur. can
따라서, 사용빈도가 가장 높은 지점에서 원하는 출력전력을 제공하기 위해서 출력전압신호보다 큰 제2 전압이 송신기에 공급되어야 한다. 하지만, 제1 전압보다 높은 제2 전압이 필요이상 공급됨으로써, 송신기의 손실전력은 증가하게 된다. 따라서 제한된 전원 전압만으로 송신기의 전력효율을 높이는데 한계가 있을 수 있다.Accordingly, in order to provide the desired output power at the point of the highest frequency of use, a second voltage greater than the output voltage signal must be supplied to the transmitter. However, since the second voltage higher than the first voltage is supplied more than necessary, the power loss of the transmitter increases. Therefore, there may be a limit in increasing the power efficiency of the transmitter only with a limited power supply voltage.
그러므로, 본 발명의 다양한 실시예에서는, 송신기의 전원 전압 변환과 임피던스의 변환을 이용하여 송신기의 전력효율을 개선시키는 장치 및 방법을 제안하기로 한다.Therefore, in various embodiments of the present invention, an apparatus and method for improving power efficiency of a transmitter by using a power supply voltage conversion and an impedance conversion of the transmitter are proposed.
도 2는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전원 전압 및 임피던스 변환을 이용하였을 때 송신기의 전력손실을 나타내는 그래프이다.2 is a graph illustrating power loss of a transmitter when a power supply voltage and impedance conversion are used according to various embodiments of the present disclosure.
출력전력이 낮은 영역(210)에 있을 때, 제1 전압이 송신기에 공급되고(200), 출력전력이 높은 영역(230)에 있을 때, 제2 전압이 송신기에 공급될 수 있다(204).When the output power is in the
사용빈도가 높은 출력전력 영역(220)에서, 제2 전압이 송신기에 공급될 수 있다. 하지만, 사용빈도가 높은 출력전력 영역(220)에서 전력효율을 개선하기 위해 전원 전압과 출력 임피던스를 가변시킬 수 있다(202), 예컨대, 제2 전압보다 낮은 전압이 송신기에 공급되고 출력 임피던스가 감소될 수 있다. 또한, 출력전압 신호의 증가없이 출력 임피던스를 감소하여 출력전력을 증가시킬 수 있기 때문에, 출력전압신호가 제1 전압 보다 높지 않게 된다. 따라서, 선형성의 열화 없이 제2 전압보다 낮은 제1 전압 사용이 가능하여 손실전력을 줄일 수 있다.In the
도 3은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자장치의 블럭도를 도시한다.3 is a block diagram of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
상기 도 3를 참조하면, 전자장치(300)는 배터리(350), 전원관리부(310), RF 트랜시버(320), 전력증폭기(330), 듀플렉서(340)를 포함한다.Referring to FIG. 3 , the
상기 배터리(350)는 상기 전자장치(300)의 전반적인 동작에 필요한 전원을 공급한다.The battery 350 supplies power necessary for the overall operation of the
상기 전원관리부(310)는 상기 배터리(350)로부터 주전원을 제공받아 시스템에서 요구하는 안정적이고 효율적인 전원으로 변환한 후 해당 모듈로 전원을 공급한다. 예컨대, 상기 전원관리부(310)는 상기 배터리(350)의 전원을 변환하여 RF 트랜시버(320)에 필요한 구동 전원을 공급할 수 있다. 상기 전원관리부(310)는 또한 LCD, AMOLED와 같은 디스플레이 및 키패드, 플래시와 같은 조명 기기(미도시함)에 전원을 공급하고 구동하는 역할을 할 수 있다. 디스플레이나 조명의 경우 고전압을 이용하기 때문에 저전력 시스템을 요구하는 상황에서는 효율적인 전력 관리를 필요로 하게 되며 단순한 전원 관리부터 주변광에 의한 밝기 조절과 같은 스마트한 기능을 통해 전력관리를 하게 된다.The power management unit 310 receives main power from the battery 350, converts it into stable and efficient power required by the system, and then supplies power to the corresponding module. For example, the power management unit 310 may supply driving power required to the RF transceiver 320 by converting the power of the battery 350 . The power management unit 310 may also serve to supply and drive power to displays such as LCD and AMOLED, and lighting devices (not shown) such as keypads and flashes. In the case of displays and lighting, high voltage is used, so efficient power management is required in situations that require a low-power system.
또한, 상기 전원관리부(310)는 일정한 온도 이상에서 회로를 보호하기 위한 온도 보호기능, 프로세서와 통신하기 위한 I2C 인터페이스 기능, 과전압 보호기능, 과전류 보호기능, 배터리 전극이 잘못 연결되었을 때 회로를 보호하기 위한 리버스 배터리 프로텍션 기능을 수행할 수 있다.In addition, the power management unit 310 has a temperature protection function to protect the circuit above a certain temperature, an I2C interface function to communicate with the processor, an overvoltage protection function, an overcurrent protection function, and to protect the circuit when the battery electrode is incorrectly connected. It can perform reverse battery protection function for
RF 트랜시버(320)는 모뎀(미도시됨)으로부터의 기저대역 신호를 RF 신호로 변환하여 전력증폭기(330)로 출력하거나, 듀플렉서(340)로부터의 RF 신호를 기저대역 신호로 변환하여 상기 모뎀(미도시됨)으로 출력할 수 있다.The RF transceiver 320 converts the baseband signal from the modem (not shown) into an RF signal and outputs it to the power amplifier 330 , or converts the RF signal from the
상기 RF 트랜시버(320)는 송신기(325), 수신기(326), 합성기(mixer)(327)를 포함하여 구성될 수 있다.The RF transceiver 320 may include a transmitter 325 , a receiver 326 , and a
송신기(325)는 모뎀으로부터 기저대역신호를 받아 신호를 선형적으로 증폭하여 전력증폭기(330)와 듀플렉서(340)를 통해 안테나로 송신한다.The transmitter 325 receives the baseband signal from the modem, linearly amplifies the signal, and transmits it to the antenna through the power amplifier 330 and the
상기 송신기(325)는 상기 송신기(325)의 출력전력에 따라 전원 변환부(321)와 가변 임피던스 변환부(324)에 스위칭 제어 신호를 제공하는 스위칭 제어부(322), 상기 전원관리부(310)로부터 적어도 하나 이상의 전원을 수신하고, 상기 스위칭 제어부(322)의 제1 제어 신호에 따라 송신기(325)의 전력효율을 높이기 위해 전원을 선택적으로 송신부(323)으로 제공하는 전원 변환부(321), 상기 스위칭 제어부(322)의 제2 제어 신호에 따라 상기 송신기(325)의 출력 임피던스를 변환하는 가변 임피던스 변환부(324), 그리고 상기 전원 변환부(321)에 의한 전원 전압 변환과 가변 임피던스 변환부(324)의 출력 임피던스 변환에 기반하여, RF 신호를 해당 처리하여 출력하는 송신부(323)를 포함할 수 있다. 예컨대, 송신부(323)는 상기 합성기(mixer) (327)로부터의 RF 신호를 필터링하여 불필요한 대역의 신호들을 제거한 후, 전원 전압 및 출력 임피던스에 기반한 출력전력으로, 필터링된 RF 신호를 상기 전력증폭기(330)으로 출력할 수 있다. 상기 전원 전압 및 출력 임피던스에 기반한 상기 송신기(325)의 출력전력은 상기 전력증폭기(330)의 출력전력보다 작을 수 있다.The transmitter 325 includes a switching
도시하지 않았지만, 하기 도 4에서처럼, 송신부(323)와 가변 임피던스 변환부(324) 사이에 임피던스를 매칭시키는 구성요소가 추가될 수 있다.Although not shown, as shown in FIG. 4 below, a component for matching impedance between the
상기 수신기(326)는 안테나(360)와 듀플렉서(340)를 통해 수신된 RF 신호를 저잡음 증폭기(Low-noise amplifier)를 이용하여 증폭하여 상기 합성기(mixer)(327)로 제공하고, 상기 합성기(mixer)(327)로부터 기저대역 신호로 모뎀(미도시함)으로 제공할 수 있다.The receiver 326 amplifies the RF signal received through the
상기 합성기(mixer)(327)는 송신기(325)와 수신기(326)에 주파수 합성을 위한 신호를 제공한다. 예컨대, 상기 합성기(mixer)(327)는 기저대역 신호를 RF 신호로 변환(upconverting)하여 송신기(325)로 출력하고 수신기(326)로부터의 RF 신호를 기저대역 신호로 변환하여(downconverting) 상기 수신기(326)로 출력할 수 있다.The
구현에 따라서, 상기 합성기(mixer)(327)는 송신 합성기와 수신 합성기로 각각 분리되어 존재할 수 있다.Depending on the implementation, the
상기 전력증폭기(330)는 송신기(325)로부터의 RF 신호를 기결정된 출력전력으로 증폭하여 상기 듀플렉서(340)로 출력한다. 상기 기결정된 출력전력은 전력제어에 기반하여 결정된 전자장치의 송신전력일 수 있다.The power amplifier 330 amplifies the RF signal from the transmitter 325 to a predetermined output power and outputs it to the
상기 듀플렉서(340)는 안테나(360)와 전기적으로 연결되어 전자장치(300)의 송수신 주파수를 분리하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 듀플렉서(340)는 상기 전력증폭기(330)에서 증폭된 RF 신호를 안테나(360)를 통해 방사할 수 있다. 또한, 상기 듀플렉서(340)는 안테나(360)로부터 수신된 RF 신호를 상기 수신기(326)로 출력할 수 있다.The
도 4는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 RF 트랜시버의 송신기(325)의 블럭도를 도시한다.4 shows a block diagram of a transmitter 325 of an RF transceiver in accordance with various embodiments of the present invention.
도 4를 참조하면, 상기 송신기(325)는 송신부(323), 전원 변환부(321), 가변 임피던스 변환부(324), 임피던스 매칭부(400), 스위칭 제어부(322)를 포함할 수 있다. 임피던스 매칭부(400)는 트랜스포머로 구성될 수 있지만, 본원 발명에서 임피던스 매칭 회로는 트랜스포머로 제한되지 않으며 다양한 형태의 임피던스 매칭 회로로 구현 가능하다.Referring to FIG. 4 , the transmitter 325 may include a
임피던스 매칭부(400)는 변압기로 구성될 때, 전원 변환부(321)는 트랜스포머의 1차측 코일의 center-tap(P3)에 연결될 수 있다. 그리고, 송신부(323)는 트랜스포머의 1차측 코일의 P1 및 P2 단자에 연결될 수 있다. 이때, 전원 변환부(321)의 제1 전원 혹은 제2 전원은 center-tap(P3)을 통해 트랜스포머의 1차측 P1 및 P2 단자에 연결된 송신부(323)로 공급된다. 여기서, 제1 전원 혹은 제2 전원은 DC 성분이기 때문에 트랜스포머의 2차측 코일로 전달되지 않는다. 대신, 송신부(323)로부터의 RF 신호는 트랜스포머의 1차측 코일의 P1 및 P2 단자를 통해 2차측 코일로 유입되어 가변 임피던스 변환부(324)로 전달될 수 있다.When the
상기 가변 임피던스 변환부(324)는 트랜스포머의 2차측과 상기 송신기(325)의 출력단자 사이에 연결되어 임피던스를 변경할 수 있다. 또한, 전원 변환부(321)는 스위칭 제어부(322)의 제어신호에 따라 원하는 전원 전압을 송신부(323)로 제공할 수 있다.The
다양한 실시 예에서, 상기 가변 임피던스 변환부(324)는 스위칭 제어부(322)의 제어신호에 따라 커패시터 값을 가변시키거나(하기 도 6 참조) 트랜스포머의 권선비를 변경시킴으로써(하기 도 7 참조) 임피던스를 변경할 수 있다.
In various embodiments, the
도 5는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 RF 트랜시버의 송신기(325)의 블럭도를 도시한다.5 shows a block diagram of a transmitter 325 of an RF transceiver in accordance with various embodiments of the present invention.
도 5를 참조하면, 상기 송신기(325)는 송신부(323), 전원 변환부(321), 가변 임피던스 변환부(324), 임피던스 매칭부(400), 스위칭 제어부(322)를 포함할 수 있다. 임피던스 매칭부(400)는 트랜스포머로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 5 , the transmitter 325 may include a
여기서, 가변 임피던스 변환부(324)는 트랜스포머의 2차측 코일 S1 단자와 출력단자(전력증폭기의 입력단으로 연결되는 단자) 사이에 연결되며, 커패시터 뱅크로 구성될 수 있다. 예컨대, 커패시터 뱅크는 다수의 커패시터(502, 506, 510)와 다수의 트랜지스터(500, 504, 508)로 구성될 수 있다. 여기서, 다수의 커패시터(502, 506, 510)는 병렬로 연결되고 각각의 트랜지스터(500, 504, 508)는 각각의 커패시터(502, 506, 510)와 직렬로 연결될 수 있다. 그리고, 각각의 트랜지스터(500, 504, 508)는 스위칭 제어부(322)의 제어 신호에 따라 off/on될 수 있다. 트랜지스터(500, 504, 508)의 on/off 여부에 따라, 커패시터 뱅크의 출력 커패시터 값이 결정될 수 있다. 또한, 트랜지스터는 N채널 MOSFET로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Here, the
임피던스를 변경하기 위해 커패시터와 스위치 쌍은 병렬로 연결되어 스위치가 온/오프 되면서 커패시터 값이 변경된다. 출력단자에 연결된 커패시터 값이 증가할 수록 전체 출력 임피던스는 감소할 수 있다. 반대로 출력단자에 연결된 커패시터 값이 감소할 수록 전체 출력 임피던스는 증가할 수 있다
To change the impedance, a capacitor and a switch pair are connected in parallel to change the capacitor value as the switch is turned on/off. As the value of the capacitor connected to the output terminal increases, the total output impedance may decrease. Conversely, as the value of the capacitor connected to the output terminal decreases, the total output impedance may increase.
도 6는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 RF 트랜시버의 송신기(325) 블럭도를 도시한다.6 shows a block diagram of a transmitter 325 of an RF transceiver in accordance with various embodiments of the present invention.
도 6를 참조하면, 상기 송신기(325)는 송신부(323), 전원 변환부(321), 가변 임피던스 변환부(324), 임피던스 매칭부(400), 스위칭 제어부(322)를 포함할 수 있다. 임피던스 매칭부(400)는 트랜스포머로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 6 , the transmitter 325 may include a
여기서, 가변 임피던스 변환부(324)는 트랜스포머의 2차측 코일의 S3 및 S2 단자를 on/off하는 스위치(602, 604)를 포함할 수 있다. S3 는 2차측 코일의 center-tap일 수 있다. 구현에 따라, 가변 임피던스 변환부(324)는 2개 이상의 스위치로 구현될 수 도 있다. 그리고, 트랜스포머의 2차측 코일 S1 단자와 출력단자(전력증폭기의 입력단으로 연결되는 단자) 사이에 커패시터(600)가 연결될 수 있다.Here, the
한편, 트랜스포머의 2차측 코일의 S3에 연결된 스위치(602)와 S2에 연결된 스위치(604)는 스위칭 제어부(322)의 제어 신호에 의해 온/오프(on/off) 된다. 그에 따라 2차측 코일의 인덕턴스(inductance)가 변경되고 2차측 코일의 인덕턴스에 따라 트랜스포머의 턴(turn) 비(혹은 권선비)가 변경되어, 출력 임피던스가 변경될 수 있다. Meanwhile, the
다양한 실시 예에서, 상기 두 가지 방법(즉, 커패시터를 가변시키는 방법과 트랜스포머의 권선비를 변경하는 방법)은 동시에 또는 따로 적용 가능하다.
In various embodiments, the two methods (ie, a method of varying a capacitor and a method of changing a turns ratio of a transformer) may be applied simultaneously or separately.
도 7은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 송신기의 전원변환부를 구성하는 회로도이다.7 is a circuit diagram constituting a power conversion unit of a transmitter according to various embodiments of the present invention.
상기 도 7을 참조하면, 전원 변환부(321)는 트랜지스터로 구성된 제1 스위치 블록(710)과 제2 스위치 블록(720)으로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 7 , the
스위치 블록이 P채널 MOSFET로 구현되는 경우를 예로 들면, 스위칭 제어부(322)의 제1 및 제2 스위칭 제어신호에 따라, 제1 스위치 블록(710)의 스위치가 온/오프되어, 원하는 전압이 트랜스포머(730)의 1차측 코일의 center-tap을 통해 송신부(323)에 공급될 수 있다.For example, when the switch block is implemented as a P-channel MOSFET, according to the first and second switching control signals of the switching
그리고, 각기 다른 전원과 크로스 커플드된(cross-coupled) P채널 MOSFET의 제2 스위치 블록(720)은 제1 스위치 블록(710)에 연결되어, 제1 스위치 블록(710)의 스위치가 동작할 시 제1 스위치 블록(710)의 전압을 항상 높은 전압으로 유지시켜주는 역할을 수행한다. 따라서, 제1 스위치 블록(710)에 과전류가 흘러 스위치가 손상되는 현상을 방지할 수 있다. 또한, cross-coupled로 연결된 P채널 MOSFET 의 게이트(gate)에 저항이 연결되어 과전압에 의한 MOSFET의 손상을 방지할 수 한다.
In addition, the
도 8(a)은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 송신기의 스위칭 제어부(322)를 구성하는 블럭도이다.8A is a block diagram of a
도 8(a)은 스위칭 제어부(322)는 두 개의 NAND 게이트(810, 820), 스위칭 지연시간 조절부(830), 그리고 전원 기울기 조절부(840)로 구성될 수 있다.In FIG. 8A , the switching
스위칭 제어부(322)는 각기 다른 전원에 연결된 스위치가 동시에 켜지지 않도록 제어하여 회로에 과전류가 흐르지 않도록 하는 역할을 수행한다. 지연시간 조절부(830)는 동시에 스위치가 켜지지 않도록 스위칭 지연시간을 조절할 수 있으며, 지연시간은 병렬로 연결된 커패시터 값을 가변 또는 병렬로 연결된 인버터(inverter)의 수를 가변하여 조절할 수 있다. 또한 전압 기울기 조절부(840)는 병렬로 연결된 인버터의 수를 가변하여 전압 상승 기울기와 전압 하강 기울기를 조절할 수 있다.The switching
도 8(b)은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 상기 도 8(a)의 스위칭 제어부의 동작에 따른 출력 스위칭 제어신호를 도시한다.FIG. 8(b) shows an output switching control signal according to the operation of the switching controller of FIG. 8(a) according to various embodiments of the present disclosure.
상기 도 8(b)를 참조하면, 제1 스위칭 제어 전압 신호은 조절된 지연시간 및 전압 상승 기울기와 전압 하강 기울기에 따라 출력되고, 제2 스위칭 제어 전압 신호는 상기 제1 스위칭 제어 전압신호에 반전되어 출력될 수 있다.Referring to FIG. 8(b), the first switching control voltage signal is output according to the adjusted delay time and the voltage rising slope and the voltage falling slope, and the second switching control voltage signal is inverted to the first switching control voltage signal. can be output.
도 9는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 종래기술과 본 발명의 전력효율을 비교한 도면이다.9 is a view comparing the power efficiency of the present invention and the prior art according to various embodiments of the present invention.
도 9의 (a)는 전원 전압만을 이용하였을 때 출력전력에 따른 전력효율을 나타내는 그래프이다.9 (a) is a graph showing power efficiency according to output power when only the power supply voltage is used.
도 9의 (a)에 참조하면, 낮은 전압에서 높은 전압으로 변환될 때 전력효율이 떨어질 수 있다.Referring to FIG. 9A , power efficiency may be reduced when a low voltage is converted to a high voltage.
도 9의 (b)는 전원 전압 및 출력 임피던스를 이용하였을 때 출력전력에 따른 전력효율을 나타내는 그래프이다. 9 (b) is a graph showing power efficiency according to output power when the power supply voltage and output impedance are used.
도 9의 (b)에 참조하면, 전원 전압 변환 없이 임피던스를 변환할 때 도 9의 (a)와 같이 전력효율이 떨어질 수 있다. 하지만, 전력효율이 떨어지는 크기가 도 9의 (a)의 전력효율이 떨어지는 크기보다 작다.Referring to (b) of FIG. 9 , when the impedance is converted without converting the power voltage, power efficiency may be reduced as shown in (a) of FIG. 9 . However, the size at which the power efficiency decreases is smaller than the size at which the power efficiency decreases in FIG. 9A .
이후, 낮은 전압에서 높은 전압으로 변환될 때 전력효율이 떨어질 수 있지만, 전력효율이 떨어지는 크기가 도 9의 (a)의 전력효율이 떨어지는 크기보다 작다.Thereafter, when the voltage is converted from a low voltage to a high voltage, the power efficiency may be decreased, but the magnitude of the decrease in the power efficiency is smaller than the magnitude of the decrease in the power efficiency of FIG. 9( a ).
도 9의 (c)는 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)의 출력전력에 따른 전력효율을 나타내는 결과를 비교하여 보여주는 그래프이다.FIG. 9(c) is a graph showing comparison results of power efficiency according to the output power of FIGS. 9(a) and 9(b).
상술한 바와 같이, 도 9의 (b)의 전력효율이 떨어지는 크기가 도 9의 (a)의 전력효율이 떨어지는 크기보다 작다(800). 따라서, 도 9의 (b)의 전력효율이 도 9의 (a)의 전력효율보다 좋다.
As described above, the size at which the power efficiency of FIG. 9(b) decreases is smaller than the size at which the power efficiency of FIG. 9(a) decreases (800). Therefore, the power efficiency of Fig. 9 (b) is better than the power efficiency of Fig. 9 (a).
도 10은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자장치의 동작 흐름도를 도시한다.10 is a flowchart illustrating an operation of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
상기 도 10을 참조하면, 전자장치(300)는 900 동작에서 요구되는 송신출력전력을 확인한다. 여기서, 송신출력전력은 전력증폭기의 입력단으로 제공되는 RF 송신신호의 제1 출력전력일 수 있다. 전력증폭기를 통해 증폭되어 출력되는 RF 송신신호의 제2 출력전력과 상이할 수 있다. 즉, 상기 제1 출력전력은 송신기(325)에서 출력되는 전력이고, 상기 제2 출력전력은 전력증폭기 (330)에서 출력되는 전력일 수 있다. 일반적으로, 상기 제1 출력전력은 상기 제2 출력전력보다 작을 수 있다.Referring to FIG. 10 , the
다양한 실시예에서, 상기 송신출력전력은 전력증폭기를 통해 증폭되어 출력되는 RF 송신신호의 제2 출력전력을 기반으로 결정될 수 있다. 예컨대, 전력제어에 기반하여 전력증폭기의 출력전력이 결정될 때, 전력증폭기의 출력전력에 대응하는 상기 송신출력전력이 결정될 수 있다.In various embodiments, the transmission output power may be determined based on the second output power of the RF transmission signal amplified and output by the power amplifier. For example, when the output power of the power amplifier is determined based on the power control, the transmission output power corresponding to the output power of the power amplifier may be determined.
전자장치(300)는 902 동작에서 테이블을 통해 상기 송신출력전력 레벨에 출력전력에 따라 신호 증폭 정도와 전원 전압 및 출력 임피던스가 하기 <표 1>과 같이 기결정될 수 있다.In
여기서, 제1 전압은 제2 전압보다 작다. 예컨대, 제1 전압은 1.2V이고 제1 전압은 1.8V일 수 있다. 그리고, 출력 임피던스 크기는 A<B<C<D일 수 있다.Here, the first voltage is less than the second voltage. For example, the first voltage may be 1.2V and the first voltage may be 1.8V. And, the magnitude of the output impedance may be A<B<C<D.
예컨대, 상기 송신출력전력의 제1 범위 내에서 즉, -9dB 내지 -3dB에서, 제1 전원 전압이 사용될 때, 상기 송신출력전력이 커질수록 상기 출력 임피던스는 낮아지고(C>B>A), 상기 송신출력전력이 작아질수록 상기 출력 임피던스는 커질 수 있다(A<B<CA).For example, within the first range of the transmit output power, that is, in -9dB to -3dB, when the first power voltage is used, the higher the transmit output power, the lower the output impedance (C>B>A), As the transmission output power decreases, the output impedance may increase (A<B<CA).
상기 송신출력전력의 제2 범위 내에서, 즉, -3dB 이상에서, 제1 전원 전압보다 높은 제2 전원 전압 및 특정 출력 임피던스(D)가 선택될 수 있다.Within the second range of the transmit output power, that is, at -3 dB or more, a second power supply voltage higher than the first power supply voltage and a specific output impedance (D) may be selected.
상기 송신출력전력의 제3 범위 내에서, 즉, -12dB 이하에서, 제1 전원 전압 및 특정 출력 임피던스(D) 가 선택될 수 있다.Within the third range of the transmit output power, that is, below -12 dB, the first power supply voltage and the specific output impedance D may be selected.
전자장치(300)는 904 동작에서 스위칭 제어부를 통해 전원 변환부와 가변 임피던스 변환부로 스위칭 제어신호를 제공할 수 있다.The
전자장치(300)는 906 동작에서 전원 변환부를 통해 상기 송신출력전력에 대응하는 전원 전압으로 설정하고 가변 임피던스 변환부를 통해 상기 송신출력전력에 대응하는 출력 임피던스를 설정할 수 있다.In operation 906 , the
전자장치(300)는 908 동작에서 상기 송신출력전력에 대응하는 전원 전압 및 출력 임피던스에 기반하여 RF 송신신호를 전력증폭기로 전달할 수 있다.In operation 908 , the
이때, 상기 RF 송신신호는 상기 출력 임피던스에 상기 송신출력전력이 최대로 전달되도록 임피던스 매칭이 수행될 수 있다. 예컨대, 임피던스 매칭은 트랜스포머의 권선비를 조정함으로써 할 수 있다.In this case, impedance matching may be performed on the RF transmission signal so that the transmission output power is transmitted to the output impedance to the maximum. For example, impedance matching can be done by adjusting the turns ratio of the transformer.
도 11은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자장치의 동작 흐름도를 도시한다.11 is a flowchart illustrating an operation of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
상기 도 11을 참조하면, 전자장치(300)는 1100 동작에서 제2 전원 전압에 기반하여 RF 송신신호를 전력증폭기로 전달할 수 있다. 이때, 출력 임피던스는 기결정된 임피던스 값으로 설정될 수 있다.전자장치(300)는 1102 동작에서 전력효율을 높이기 위해서, 상기 제2 전원 전압보다 낮은 제1 전원 전압으로 변환할지를 판단할 수 있다.Referring to FIG. 11 , in
전자장치(300)는 1104 동작에서 전력효율을 높이기 위해서, 상기 제2 전원 전압보다 낮은 제1 전원 전압으로 변환 또는 변경할 수 있다.In
전자장치(300)는 1106 동작에서 상기 제2 전원 전압보다 낮은 제1 전원 전압으로 변환되는 경우, 허여 가능한 범위 내에서 출력 임피던스를 변환할 수 있는지를 판단한다.When the
전자장치(300)는 허여 가능한 범위 내에서 출력 임피던스를 변환할 수 있는 경우, 1108 동작에서 상기 제1 전원 전압에 대응하는 출력 임피던스로 변환하고, 제2 상기 제1 전원 전압 및 상기 제1 전원 전압에 따른 변환된 출력 임피던스를 기반으로 RF 송신신호를 출력할 수 있다.If the
전자장치(300)는 허여 가능한 범위 내에서 출력 임피던스를 변환할 수 없는 경우, 1100 동작을 수행할 수 있다.When the
예컨대, 전원 전압을 낮추고 그에 따라 출력 임피던스를 낮추어 선형성을 보장할 수 있지만, 변환된 출력 임피던스가 허여 가능한 범위를 벗어나면, 임피던스 매칭이 되지 않아 개선된 전력효율을 기대할 수 없기 때문이다. 따라서, 변환된 출력 임피던스가 허여 가능한 범위를 벗어나는 경우에는, 전원 전압을 낮추고 출력 임피던스를 낮추는 것보다는 높은 전원 전압을 사용하는 것이 전력효율이 좋을 수 있다.For example, it is possible to ensure linearity by lowering the power supply voltage and thereby lowering the output impedance, but if the converted output impedance is out of the allowable range, impedance matching is not performed and improved power efficiency cannot be expected. Therefore, when the converted output impedance is outside the allowable range, it may be better to use a higher power supply voltage than to lower the power supply voltage and lower the output impedance.
상술한 바와 같이, 출력 임피던스 값(Rtank)을 작게 할 때, 출력 임피던스를 조절할 수 있는 범위까지는 AC 교류 전압(Vac) 즉, 출력전압신호가 커지지 않기 때문에, 하기 <수학식 1>에 기반하여, 송신출력전력(Pout)를 증가시킬 수 있다.As described above, when the output impedance value Rtank is made small, the AC AC voltage Vac, that is, the output voltage signal, does not increase to a range in which the output impedance can be adjusted. Based on the following <
본 발명의 청구항 및/또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다. Methods according to the embodiments described in the claims and/or the specification of the present invention may be implemented in the form of hardware, software, or a combination of hardware and software.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금, 본 발명의 청구항 및/또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다. When implemented in software, a computer-readable storage medium storing one or more programs (software modules) may be provided. One or more programs stored in the computer-readable storage medium are configured to be executable by one or more processors in an electronic device (device). The one or more programs include instructions that cause the electronic device to execute methods according to embodiments described in the claims and/or specification of the present invention.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM, Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM, Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM, Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs, Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다. Such programs (software modules, software) include random access memory, non-volatile memory including flash memory, read only memory (ROM), electrically erasable programmable ROM (EEPROM, Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), magnetic disc storage device, Compact Disc ROM (CD-ROM, Compact Disc-ROM), Digital Versatile Discs (DVDs, Digital Versatile Discs), or any other form of It may be stored in an optical storage device or a magnetic cassette. Alternatively, it may be stored in a memory composed of a combination of some or all thereof. In addition, each configuration memory may be included in plurality.
또한, 전자 장치에 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 전자 장치에 접속할 수 있다. In addition, through a communication network consisting of a communication network such as the Internet, an intranet, a local area network (LAN), a wide LAN (WLAN), or a storage area network (SAN) to the electronic device, or a combination thereof, It may be stored on an attachable storage device that can be accessed. Such a storage device may be connected to the electronic device through an external port.
또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 휴대용 전자 장치에 접속할 수도 있다. Also, a separate storage device on the communication network may be connected to the portable electronic device.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Meanwhile, although specific embodiments have been described in the detailed description of the present invention, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments and should be defined by the claims described below as well as the claims and equivalents.
300: 전자장치, 350: 배터리(350),
310: 전원관리부, 320: RF 트랜시버,
325: 송신기, 326: 수신기,
327: 합성기, 330: 전력증폭기,
340: 듀플렉서, 360: 안테나,
400: 임피던스 매칭부300: electronic device, 350: battery 350,
310: power management unit, 320: RF transceiver,
325 transmitter, 326 receiver,
327: synthesizer, 330: power amplifier,
340: duplexer, 360: antenna;
400: impedance matching unit
Claims (20)
신호 송신에 필요한 전력량에 기반하여 송신출력전력의 범위를 식별하고,
상기 식별된 송신출력전력의 범위에 대응하는 제어신호를 생성하는 스위칭 제어부;
상기 제어신호에 따라, 상기 송신기를 위한 전원 전압을 결정하는 전원 변환부;
상기 제어신호에 따라, 상기 송신기의 출력 임피던스를 결정하는 가변 임피던스 변환부; 및
상기 출력 임피던스에 기반하여 임피던스 매칭을 수행하고,
상기 결정된 전원 전압과 상기 임피던스 매칭에 기반하여, 상기 송신출력전력으로 송신신호를 전력 증폭기에게 전달하는 임피던스 매칭부를 포함하도록 구성되는 송신기.
In the transmitter,
Identifies the range of transmission output power based on the amount of power required for signal transmission,
a switching control unit generating a control signal corresponding to the identified range of the transmission output power;
a power conversion unit for determining a power voltage for the transmitter according to the control signal;
a variable impedance converter configured to determine an output impedance of the transmitter according to the control signal; and
Impedance matching is performed based on the output impedance,
and an impedance matching unit configured to transmit a transmission signal to a power amplifier with the transmission output power based on the determined power supply voltage and the impedance matching.
상기 가변 임피던스 변환부는,
상기 송신출력전력의 제1 범위 내에서, 제1 전원 전압이 사용될 때, 상기 송신출력전력이 커질수록 상기 출력 임피던스는 낮아지고, 상기 송신출력전력이 작아질수록 상기 출력 임피던스는 커지도록 조절하고,
상기 송신출력전력의 제2 범위 내에서, 제1 전원 전압보다 높은 제2 전원 전압 및 제1 출력 임피던스를 선택하고,
상기 송신출력전력의 제3 범위 내에서, 제1 전원 전압 및 제2 출력 임피던스를 선택하도록 구성되는 송신기.
The method according to claim 1,
The variable impedance converter,
In the first range of the transmit output power, when a first power voltage is used, the output impedance is lowered as the transmit output power increases, and the output impedance is adjusted to increase as the transmit output power becomes smaller,
selecting a second power supply voltage and a first output impedance higher than the first power supply voltage within a second range of the transmission output power;
and select a first power supply voltage and a second output impedance within a third range of the transmit output power.
상기 제1 범위는 상기 송신출력전력의 크기의 제1 값 이상 및 제2 값 미만인 범위를 의미하고,
상기 제2 범위는 상기 제1 값 미만인 범위를 의미하고,
상기 제3 범위는 상기 제2 값 이상인 범위를 의미하는 송신기.
3. The method according to claim 2,
The first range means a range that is greater than or equal to the first value and less than the second value of the magnitude of the transmission output power,
The second range means a range that is less than the first value,
The third range is a transmitter meaning a range equal to or greater than the second value.
상기 임피던스 매칭부가, 트랜스포머인 경우,
상기 전원 변환부는 상기 트랜스포머의 1차측 센터 탭(center-tap)에 연결되도록 구성되는 송신기.
The method according to claim 1,
When the impedance matching unit is a transformer,
The power conversion unit is configured to be connected to a primary side center-tap (center-tap) of the transformer.
상기 임피던스 매칭부가, 트랜스포머인 경우,
상기 가변 임피던스 변환부는 상기 트랜스포머의 2차측과 상기 송신기의 출력단자 사이에 적어도 하나의 커패시터가 병렬로 연결되도록 구성되는 송신기.
The method according to claim 1,
When the impedance matching unit is a transformer,
The variable impedance converter is configured such that at least one capacitor is connected in parallel between the secondary side of the transformer and the output terminal of the transmitter.
상기 송신기의 출력단자의 커패시터 값이 증가하면 상기 출력 임피던스는 감소하고, 상기 송신기의 출력단자의 커패시터 값이 감소하면 상기 출력 임피던스는 증가하도록 구성되는 송신기.
6. The method of claim 5,
and the output impedance decreases when the capacitor value of the output terminal of the transmitter increases, and the output impedance increases when the capacitor value of the output terminal of the transmitter decreases.
상기 가변 임피던스 변환부는 상기 적어도 하나의 커패시터를 온(on) 또는 오프(off) 시키는 적어도 하나의 스위치를 더 포함하도록 구성되는 송신기.
6. The method of claim 5,
The variable impedance converter is configured to further include at least one switch for turning on or off the at least one capacitor.
상기 임피던스 매칭부가, 트랜스포머인 경우,
상기 가변 임피던스 변환부는 상기 트랜스포머의 권선비를 변경시키는 적어도 하나 이상의 스위치를 포함하도록 구성되는 송신기.
The method according to claim 1,
When the impedance matching unit is a transformer,
The variable impedance converter is configured to include at least one switch for changing the turns ratio of the transformer.
결정된 상기 전원 전압에 기반하여, 상기 송신신호를 생성하는 송신부를 더 포함하도록 구성되는 송신기.
The method according to claim 1,
The transmitter configured to further include a transmitter configured to generate the transmission signal based on the determined power supply voltage.
신호 송신에 필요한 전력량에 기반하여 송신출력전력의 범위를 식별하는 동작;
상기 식별된 송신출력전력의 범위에 대응하는 제어신호를 생성하는 동작;
상기 제어신호에 따라, 상기 송신기를 위한 전원 전압 및 상기 송신기의 출력 임피던스 중 적어도 하나를 결정하는 동작;
상기 결정된 출력 임피던스에 기반하여 임피던스 매칭을 수행하는 동작; 및
상기 결정된 전원 전압과 상기 임피던스 매칭에 기반하여, 상기 송신출력전력으로 송신신호를 전력증폭기에게 전달하는 동작을 포함하는 방법.
In the method of operation of the transmitter,
identifying a range of transmission output power based on the amount of power required for signal transmission;
generating a control signal corresponding to the identified range of transmission output power;
determining at least one of a power supply voltage for the transmitter and an output impedance of the transmitter according to the control signal;
performing impedance matching based on the determined output impedance; and
and transmitting a transmission signal to a power amplifier using the transmission output power based on the determined power supply voltage and the impedance matching.
상기 송신출력전력의 제1 범위 내에서, 제1 전원 전압이 사용될 때, 상기 송신출력전력이 커질수록 상기 출력 임피던스는 낮아지고, 상기 송신출력전력이 작아질수록 상기 출력 임피던스는 커지고,
상기 송신출력전력의 제2 범위 내에서, 제1 전원 전압보다 높은 제2 전원 전압 및 고정된 출력 임피던스가 선택되는 방법.
상기 송신출력전력의 제3 범위 내에서, 제1 전원 전압 및 고정된 출력 임피던스가 선택되는 방법.
11. The method of claim 10,
Within the first range of the transmission output power, when a first power voltage is used, the output impedance decreases as the transmission output power increases, and the output impedance increases as the transmission output power decreases,
A second power supply voltage higher than the first power supply voltage and a fixed output impedance are selected within the second range of the transmission output power.
A method in which a first power supply voltage and a fixed output impedance are selected within the third range of the transmission output power.
상기 제1 범위는 상기 송신출력전력의 크기의 제1 값 이상 및 제2 값 미만인 범위를 의미하고,
상기 제2 범위는 상기 제1 값 미만인 범위를 의미하고,
상기 제3 범위는 상기 제2 값 이상인 범위를 의미하는 방법.
12. The method of claim 11,
The first range means a range that is greater than or equal to the first value and less than the second value of the magnitude of the transmission output power,
The second range means a range that is less than the first value,
The third range means a range equal to or greater than the second value.
상기 임피던스 매칭은 트랜스포머에 의해 수행되고,
상기 출력 임피던스는 상기 트랜스포머의 권선수 비에 기반하여 변경되는 방법.
11. The method of claim 10,
The impedance matching is performed by a transformer,
The output impedance is changed based on a ratio of the number of turns of the transformer.
상기 임피던스 매칭은 트랜스포머에 의해 수행되고,
상기 출력 임피던스는 상기 트랜스포머의 2차측과 상기 송신기의 출력단자 사이에 연결된 적어도 하나의 커패시터 값을 기반하여 변경되는 방법.
11. The method of claim 10,
The impedance matching is performed by a transformer,
The output impedance is changed based on a value of at least one capacitor connected between the secondary side of the transformer and an output terminal of the transmitter.
기저대역 신호를 처리하는 모뎀;
상기 기저대역 신호를 RF 대역의 송신신호로 변환하는 송신기 및 RF 수신신호를 상기 기저대역 신호로 변환하는 수신기를 포함하는 RF 트랜시버; 및
상기 송신신호를 증폭하는 전력증폭기를 포함하고,
상기 송신기는,
신호 송신에 필요한 전력량에 기반하여 송신출력전력의 범위를 식별하고,
상기 식별된 송신출력전력의 범위에 대응하는 제어신호를 생성하는 스위칭 제어부;
상기 제어신호에 따라, 상기 송신기를 위한 전원 전압을 결정하는 전원 변환부;
상기 제어신호에 따라, 상기 송신기의 출력 임피던스를 결정하는 가변 임피던스 변환부; 및
상기 결정된 출력 임피던스에 기반하여 임피던스 매칭을 수행하고,
상기 결정된 전원 전압과 상기 임피던스 매칭에 기반하여, 상기 송신출력전력으로 송신신호를 전력 증폭기에게 전달하는 임피던스 매칭부를 포함하도록 구성되는 전자장치.
In an electronic device,
a modem for processing baseband signals;
an RF transceiver comprising a transmitter for converting the baseband signal into a transmission signal of an RF band and a receiver for converting the RF reception signal into the baseband signal; and
A power amplifier for amplifying the transmission signal,
The transmitter is
Identifies the range of transmission output power based on the amount of power required for signal transmission,
a switching control unit generating a control signal corresponding to the identified range of the transmission output power;
a power conversion unit for determining a power voltage for the transmitter according to the control signal;
a variable impedance converter configured to determine an output impedance of the transmitter according to the control signal; and
Impedance matching is performed based on the determined output impedance,
and an impedance matching unit configured to transmit a transmission signal to a power amplifier with the transmission output power based on the determined power supply voltage and the impedance matching.
상기 가변 임피던스 변환부는,
상기 송신출력전력의 제1 범위 내에서, 제1 전원 전압이 사용될 때, 상기 송신출력전력이 커질수록 상기 출력 임피던스는 낮아지고, 상기 송신출력전력이 작아질수록 상기 출력 임피던스는 커지도록 조절하고,
상기 송신출력전력의 제2 범위 내에서, 제1 전원 전압보다 높은 제2 전원 전압 및 고정된 출력 임피던스를 선택하고,
상기 송신출력전력의 제3 범위 내에서, 제1 전원 전압 및 고정된 출력 임피던스를 선택하도록 구성되는 전자장치.
16. The method of claim 15,
The variable impedance converter,
In the first range of the transmit output power, when a first power voltage is used, the output impedance is lowered as the transmit output power increases, and the output impedance is adjusted to increase as the transmit output power becomes smaller,
Selecting a second power supply voltage and a fixed output impedance higher than the first power supply voltage within the second range of the transmission output power,
The electronic device is configured to select a first power supply voltage and a fixed output impedance within a third range of the transmission output power.
상기 제1 범위는 상기 송신출력전력의 크기의 제1 값 이상 및 제2 값 미만인 범위를 의미하고,
상기 제2 범위는 상기 제1 값 미만인 범위를 의미하고,
상기 제3 범위는 상기 제2 값 이상인 범위를 의미하는 전자장치.17. The method of claim 16,
The first range means a range that is greater than or equal to the first value and less than the second value of the magnitude of the transmission output power,
The second range means a range that is less than the first value,
The third range refers to a range equal to or greater than the second value.
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A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |