KR102479301B1 - 포락선-추적 전력 증폭기의 포락선 신호 시간 지연 조정 장치 - Google Patents

포락선-추적 전력 증폭기의 포락선 신호 시간 지연 조정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포락선 신호 시간 지연 조정 장치로, 신호 발생기로부터 입력되는 포락선 신호를 소정 주파수 대역 이후 주파수가 증가하는 음의 값의 군지연을 갖는 포락선 신호로 변환하여 출력하는 네거티브 군지연부와, 상기 네거티브 군지연부로부터 출력된 포락선 신호를 전력 증폭하여 출력하는 포락선-추적 변조부와, 상기 포락선-추적 변조부의 대역폭을 원래 대역폭보다 낮게 제한하는 주파수 제한부를 포함한다.

Description

포락선-추적 전력 증폭기의 포락선 신호 시간 지연 조정 장치{Apparatus for envelope delay control in an envelope-tracking power amplifer}
본 발명은 포락선-추적 전력 증폭기에 관한 것으로, 특히 포락선-추적 변조기에서 발생하는 시간 지연을 조정할 수 있는 장치에 관한 것이다.
최근의 이동 통신 시스템은 과거의 GSM(Global System for Mobile Communications) 등과는 다르게 진폭이 많이 변하는 OFDM(Orthogonal frequency-division multiplexing)을 기반으로 하는 통신 방식으로 진화하고 있다. 최근 각광받고 있는 Long-Term Evolution(LTE)를 비롯해서 Worldwide Interoperability for Microwave Access(WiMAX) 및 Wireless Broadband Internet (WiBro)까지 모두 OFDM을 기반으로 한 통신 방식을 사용한다.
하지만, OFDM 기반 송신기는 첨두 전력 대 평균전력비(PAPR: Peak to Average Power Ratio)가 높은 특성으로 인하여 전력증폭기가 효율적으로 동작하지 못한다는 단점을 가진다. 이러한 단점을 극복하고자 여러 가지 송신 구조가 제안되었는데, 그 중 하나가 포락선-추적 전력증폭기이다.
포락선-추적 전력증폭기에서는 전력증폭기의 전원부로 전력증폭기 입력 신호의 포락선과 비슷한 파형을 갖는 신호를 인가하여 전력증폭기가 항상 포화 영역에서 동작하게 함으로서 높은 효율 성능을 낼 수 있게 한다.
하지만, 포락선-추적 전력증폭기 전원부로 인가되는 포락선 신호와 전력증폭기에서 전력 증폭된 후 출력되는 통신 신호 간의 시간 동기가 잘 맞지 않을 경우, 전력증폭기 출력에서 비선형성이 크게 발생하여 신호의 품질을 낮출 뿐만 아니라 인접채널누설비(Adjacent Channel Leakage Ratio, ACLR)가 성능이 나빠져 무선으로 신호를 송출하기 어려울 수도 있다.
전력증폭기 출력 신호와 포락선-추적 변조기 출력 포락선 신호 간의 동기를 맞추기 위한 가장 큰 걸림돌 중 하나는 포락선-추적 변조기가 상대적으로 좁은 대역폭으로 인하여 시간 지연이 크다는 것이다. 따라서, 포락선-추적 변조기의 시간 지연을 최소화하는 것이 포락선-추적 전력증폭기의 출력 신호와 포락선-추적 변조기 출력 포락선 신호 간의 시간 동기를 잘 맞출 수 있는 효과적인 방법임을 알 수 있다.
본 발명은 포락선-추적 변조기의 시간 지연을 최소화하는 포락선-추적 전력 증폭기의 포락선 신호 시간 지연 조정 장치를 제공한다.
본 발명은 군지연 차이 검출의 불확정성과 좁은 부궤환 루프 대역폭으로 인한 느린 반응 속도를 극복할 수 있는 포락선-추적 전력 증폭기의 포락선 신호 시간 지연 조정 장치를 제공한다.
본 발명은 포락선 신호 시간 지연 조정 장치로, 신호 발생기로부터 입력되는 포락선 신호를 소정 주파수 대역 이후 주파수가 증가하는 음의 값의 군지연을 갖는 포락선 신호로 변환하여 출력하는 네거티브 군지연부와, 상기 네거티브 군지연부로부터 출력된 포락선 신호를 전력 증폭하여 출력하는 포락선-추적 변조부와, 상기 포락선-추적 변조부의 대역폭을 원래 대역폭보다 낮게 제한하는 주파수 제한부를 포함한다.
본 발명의 구성에 따르면, 포락선-추적 변조기용 시간 지연 조정 장치 내에는 군지연 차이 검출기가 존재하지 않는다. 따라서, OFDM 신호와 같이 크기가 계속 변화하며 특정 시점에서는 0 (zero)에 가깝게 크기가 작아지는 신호 파형에 대해서 군지연 차이 검출기에서 발생할 수 있는 불확정성이 제거되므로 좀 더 안정적인 동작을 할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 구성에 따른 포락선-추적 변조기용 시간 지연 조정 장치 내에는 선행 특허와 같이 포락선-추적 변조기 출력 신호로부터 네거티브 변조기 입력으로 부궤환되는 부궤환 루프가 존재하지 않는다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 포락선-추적 변조기용 시간 지연 조정 장치는 선행 특허의 장치보다 더 빠른 응답 성능을 보여줄 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 구성 중 주파수결정기와 주파수제한기를 수동 저항과 수동 커패시터로 구성한다면 선행 특허에 존재하는 군지연 차이 검출기 및 제어 신호 발생기가 필요하지 않으므로 저전력화 구현이 가능하다는 이점이 있다.
도 1은 일반적인 포락선-추적 전력 증폭기의 구성도이다.
도 2는 시간에 따른 포락선-추적 변조기 출력 신호와 전력증폭기 출력 통신 신호의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3은 RC 회로와 입출력 파형 응답 특성을 도시한 도면이다.
도 4는 포락선-추적 전력증폭기의 포락선 신호 지연 조정 장치의 구조도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포락선-추적 변조기용 시간 지연 조정 장치를 설명하기 위한 구조도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 포락선 신호 시간 지연 조정 장치의 주파수에 따른 측면을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 네거티브 군지연부 회로도의 일 예이다.
도 8은 본 발명에 따른 포락선-추적 변조부와 결합된 주파수 제한부 회로도의 일 예이다.
도 9는 본 발명에 따른 포락선 신호 시간 지연 조정 장치의 전체 회로도의 일 예를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시 예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어들은 본 발명 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 사용자 또는 운용자의 의도, 관례 등에 따라 충분히 변형될 수 있는 사항이므로, 이 용어들의 정의는 본 발명의 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 일반적인 포락선-추적 전력 증폭기의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 전력증폭기(20) 전원부로 인가되는 포락선 신호와 전력증폭기(20)에서 전력 증폭된 후 출력되는 통신 신호 간의 시간 동기가 잘 맞지 않을 경우, 전력증폭기(20) 출력에서 비선형성이 크게 발생하여 신호의 품질을 낮출 뿐만 아니라 인접채널누설비(Adjacent Channel Leakage Ratio, ACLR)가 성능이 나빠져 무선으로 신호를 송출하기 어려울 수도 있다. 이에 대해 도 2를 참조하여 예를 들어 살펴보기로 한다.
도 2는 시간에 따른 포락선-추적 변조기 출력 신호와 전력증폭기 출력 통신 신호의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2의 (a) 및 (c)에는 포락선-추적 변조기(30) 출력 신호가 전력증폭기(20) 출력 통신 신호 간의 시간 동기가 맞지 않을 경우가 도시되어 있다. 이럴 경우, 전력증폭기(20) 출력에서 신호 왜곡이 발생하게 되어 출력 신호의 선형성을 나쁘게 한다.
그러나, 도 2의 (c)에는 포락선-추적 변조기(30) 출력 신호가 전력증폭기(20) 출력 통신 신호 간의 시간 동기가 맞을 경우가 도시되어 있다. 이럴 경우, 전력증폭기(20) 출력에서의 왜곡이 덜 발생하게 되어 신호 선형성 성능은 도 2의 (a) 및 (b)에 도시된 경우보다 훨씬 양호하다.
따라서, 본 발명에 따른 포락선-추적 전력증폭기에 있어서 포락선-추적 변조기(30) 출력 포락선 신호와 전력증폭기(20) 출력 신호 간의 시간 동기를 맞추는 것은 전력증폭기(20) 출력신호의 선형성 확보를 위해서 매우 중요하다.
그런데, 전력증폭기(20) 출력 신호와 포락선-추적 변조기(30) 출력 포락선 신호 간의 동기를 맞추기 위한 가장 큰 걸림돌 중 하나는 포락선-추적 변조기(30)가 상대적으로 좁은 대역폭으로 인하여 (전력증폭기의 입력 신호는 높은 주파수 대역에서 동작하는 회로를 거치므로 보통 시간 지연이 적음) 시간 지연이 크다는 것이다. 따라서, 신호 발생기(10)에서 전력증폭기용 입력 신호와 포락선-추적 변조기용 포락선 신호를 동시에 발생시킨다고 해도, 전력증폭기(20)에서의 시간 지연은 작고 포락선-추적 변조기(30)에서의 시간 지연은 크므로 전력증폭기(20) 출력에서 전력증폭기(20) 출력 신호와 포락선-추적 변조기(30) 출력 포락선 신호간의 시간 차이가 크게 되어 두 신호 간의 동기가 맞지 않게 된다.
도 2의 (a)가 이러한 상황을 가장 잘 나타낸 도면으로, 보통 전력증폭기의 입력에서 출력까지의 시간 지연은 수백 ps 정도이며 포락선-추적 변조기(30)에서의 시간 지연은 수ns 정도이다. 포락선-추적 변조기(30)의 좁은 대역폭에 의해서 얼마나 시간 지연이 발생하는지를 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 RC 회로와 입출력 파형 응답 특성을 도시한 도면이다.
도 3의 (a)는 R과 C로 구성된 회로이고, 이 회로에 도 3의 (b)와 같은 입력 신호(실선)를 인가하면 출력 신호(점선)가 시간 지연되어 출력된다. 이때, 시간 지연(tdelay)은 하기의 <수학식 1>로 나타낼 수 있다.
<수학식 1>
Figure 112016025867043-pat00001
또한, 도 3의 (a)의 RC 회로의 대역폭은 하기의 <수학식 2>로 근사화할 수 있다.
<수학식 2>
Figure 112016025867043-pat00002
따라서, <수학식 1> 및 <수학식 2>로부터 도 3의 (a)에 도시된 회로의 시간 지연과 대역폭과의 관계는 하기의 <수학식 3>로 정의될 수 있다.
<수학식 3>
Figure 112016025867043-pat00003
그런데, 최근 이동통신에 사용되고 있는 포락선-추적 변조기의 대역폭이 대략 60MHz 정도인 것을 감안하여, 60MHz를 <수학식 3>에 대입할 경우 대략 포락선-추적 변조기(30)에서 발생하는 시간 지연은 2ns 정도임을 알 수 있다.
이 수치는 통신 신호용 전력증폭기의 시간 지연이 수백 ps 수준인 것을 감안하면 큰 시간 지연으로서 포락선-추적 변조기의 시간 지연을 최소화하는 것이 포락선-추적 전력증폭기의 출력 신호와 포락선-추적 변조기 출력 포락선 신호 간의 시간 동기를 잘 맞출 수 있는 효과적인 방법임을 알 수 있다.
이러한 포락선-추적 변조기의 시간 지연을 최소화하는 구조가 선행 특허(10-2015-0013278, '포락선-추적 전력증폭기의 포락선 신호 지연 조정 장치 및 그 방법')에 개시되어 있다.
도 4는 포락선-추적 전력증폭기의 포락선 신호 지연 조정 장치의 구조도이다.
도 4를 참조하면, 시간 지연이 음의 값을 갖는(즉, 입력 신호보다 출력 신호가 더 빨리 나오는 특성을 갖는) 네거티브 군지연기(402)의 군지연을 조정을 하여 포락선 변조기(403)에서 발생하는 양의 값을 갖는 군지연을 보상한다. 이때, 가변 네거티브 군지연기(402) 입력 포락선 신호와 포락선 변조기(403) 출력 포락선 신호 간의 군지연 차이를 검출하여 그 차이를 최소화하는 방향으로 가변 네거티브 군지연기의 군지연을 가변하는 제어 신호를 발생시킨다.
하지만, 상기 선행 특허는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.
첫째, 입력되는 포락선 신호의 크기가 계속 변화하고 있기 때문에, 군지연 차이 검출기(404)에서 입력되는 두 포락선 신호간의 군지연 차이를 검출하는 것이 쉽지 않다. 두 신호간의 군지연 차이를 정확하게 검출하기 위해서는 두 신호의 크기가 충분히 커야 하는데 OFDM과 같은 이동통신 신호의 경우 시간적으로 그 크기가 계속 변하기 때문에 크기가 0 (zero)에 가깝게 작아지는 구간이 존재하게 된다. 이런 구간에서는 워낙 신호의 크기가 작기 때문에 어느 시점을 기준으로 시간 지연 차이를 검출해야 하는지에 대한 불확정성이 증대되어 정확한 군지연 차이를 검출하기 어렵다.
둘째, 가변 네거티브 군지연기(402)의 제어 신호는 가변 네거티브 군지연기(402), 포락선 변조기(403), 군지연 차이 검출기(404) 및 제어 신호 발생기(405)로 이루어진 부궤환에 의해서 제어되는데 여러 블록으로 구성된 부궤환이기 때문에 안정도가 확보가 되는 넓은 루프 대역폭을 갖기가 어렵다. 따라서, 상기 좁은 부궤환 루프 대역폭으로 인하여 포락선 신호 제공기(401)에서 발생된 포락선 신호가 부궤환에 인가되었을 때, 부궤환이 안정되는데까지 걸리는 시간이 길어지게 되는 단점을 가지게 된다. 이로 인하여, 이동 통신 신호 중 시 분할 방식 (TDD: Time Division Duplex)의 경우, 신호가 존재할 때 빠르게 부궤환이 반응해야 하지만 선행 특허의 구조가 빠르게 반응하기 어렵다는 문제점을 갖는다.
따라서, 본 발명은 포락선-추적 전력증폭기 입력 신호와 포락선-추적 변조기로부터 출력되어 전력증폭기 전원부로 인가되는 포락선 신호 간의 시간 동기를 맞추기 위한 장치 및 방법으로서, 특히, 선행 기술의 단점인 군지연 차이 검출의 불확정성과 좁은 부궤환 루프 대역폭으로 인한 느린 반응 속도를 극복할 수 있는 새로운 구조의 장치 및 방법을 제공한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포락선-추적 변조기용 시간 지연 조정 장치를 설명하기 위한 구조도이다.
도 5를 참조하면, 포락선 신호 시간 지연 조정 장치(100)는 신호 발생기(10)로부터 출력되는 포락선 신호의 시간 지연을 조정하여 전력 증폭기(20)의 전원부로 출력하는데, 네거티브 군 지연부(110), 포락선-추적 변조부(120) 및 주파수 제한부(130)를 포함한다.
네거티브 군지연부(110)는 신호 발생기(10)로부터 입력되는 포락선 신호를 소정 주파수 대역 이후 주파수가 증가하는 음의 값의 군지연을 갖는 포락선 신호로 변환하여 출력한다. 여기서, 네거티브 군 지연부(110)는 상세하게는 주파수 결정부(111) 및 네거티브 군지연 보조부(112)를 포함하는데, 이에 대한 상세한 구성 및 설명은 도 7을 참조하여 후술하기로 한다.
포락선-추적 변조부(120)는 네거티브 군지연부(110)로부터 출력된 포락선 신호를 전력 증폭하여 출력한다. 그리고, 주파수 제한부(130)는 포락선-추적 변조부(120)의 대역폭을 원래 대역폭보다 낮게 제한한다. 이에 대한 상세한 구성 및 설명은 도 8을 참조하여 후술하기로 한다.
여기서, 주파수결정부(111)와 주파수제한부(130)는 물리적으로 근접하게 배치하여 주변 환경의 변화에 따라 동일한 영향을 받을 수 있도록 할 수 있다. 또한, 주파수결정부(111)에 의해서 특정되는 네거티브군지연부(110)의 음의 값을 갖는 군지연은 포락선-추적 변조부(120)의 양의 값을 갖는 군지연을 보상하기에 충분하게 시스템 설계자가 특정할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시 예에 따른 포락선-추적 변조기용 시간 지연 조정 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
신호발생기(10)는 전력증폭기(20) 입력 RF (Radio Frequency) 신호와 포락선-추적 변조부(120) 입력용 포락선 신호를 발생하여 출력한다. 여기서, RF 신호는 전력증폭기(20)에서 전력 증폭되어 전력증폭부(20) 출력단으로 출력된다. 이때, 전력증폭기(20)의 군지연이 포락선-추적 변조기 등을 통과하는 포락선 신호가 겪는 시간 지연에 비해서 통상적으로 작으므로, RF 신호가 겪는 시간 지연은 작은 편이다.
신호 발생기(10)에서 출력된 포락선 신호는 음의 군지연을 갖는 네거티브 군지연부(110)로 입력된 후 포락선-추적 변조부(120) 입력으로 출력된다. 이때, 네거티브 군지연부(110)의 군지연은 주파수결정부(111)에 의해서 결정된다. 즉, 네거티브 군지연 특성을 나타내기 위해서는 네거티브군지연부(110)가 특정 주파수 대역에서부터 주파수가 높아질수록 이득이 증가하는 특성을 가져야 하는데, 이 주파수가 증가하기 시작하는 주파수 대역을 결정하는 것이 주파수결정부(111)이다.
주파수결정부(111)와 네거티브군지연보조부(112)의 결합으로 구성된 네거티브군지연부(110)는 주파수결정부(111)에 의해서 주파수 특성이 특정되어지고, 이 특정된 주파수 특성으로 인하여 네거티브 군지연이 특정되어진다. 이렇게 특정된 음의 군지연 특성을 갖는 네거티브군지연부(110)에 의해서 신호 발생기(10)로부터 입력되는 포락선 신호는 음의 시간 지연을 가지고 포락선-추적 변조부(120)로 출력된다.
포락선-추적 변조부(120)의 군지연은 원래 포락선-추적 변조기 대역폭에 의해서 결정되지만, 포락선-추적 변조부(120)와 결합된 주파수제한부(130)에 의해서 포락선-추적 변조부(120)의 대역폭이 원래 대역폭보다 낮게 제한되게 되어 특정 군지연 특성을 갖게 된다. 따라서, 포락선-추적 변조부(120)의 군지연 특성은 포락선-추적 변조부(120)의 대역폭이 아닌 주파수제한부(130)에 의해서 특정되게 되므로 포락선-추적 변조부(120)의 대역폭이 환경 변화에 따라서 변화하더라도 포락선-추적 변조부(120)와 주파수제한부(130)의 결합으로 구성된 회로는 주파수제한부(130)에 의해서 특정된 군지연 특성을 가지게 된다.
따라서, 주파수결정부(111)에 의해서 특정되는 네거티브군지연부(110)의 음의 값을 갖는 군지연과 주파수제한부(130)에 의해서 특정되는 포락선-추적 변조부(120)의 양의 값을 갖는 군지연은 서로 보상되어 네거티브군지연부(110)과 포락선-추적 변조부(120)을 거친 포락선 신호는 시간 지연이 최소화되어 전력 증폭기(20) 전원부로 인가된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 포락선-추적 변조기용 시간 지연 조정 장치 내에는 선행 특허와 같이 포락선-추적 변조부(120) 출력 신호로부터 네거티브 변조부(110) 입력으로 부궤환되는 부궤환 루프가 존재하지 않는다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 포락선-추적 변조기용 시간 지연 조정 장치는 선행 특허의 장치 보다 더 빠른 응답 성능을 보여줄 수 있다.
본 발명에 따른 일 실시예의 동작을 도 6을 참조하여 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 포락선 신호 시간 지연 조정 장치의 주파수에 따른 측면을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 주파수결정부(111)에 의해서 네거티브군지연부(110)의 주파수 특성이 특정되게 되고 이로 인해서 군지연 특성이 특정된다. 주파수 제한부(130)과 결합된 포락선-추적 변조부(120)의 주파수 특성은 주파수제한부(130)에 의해서 주파수 특성이 특정되게 되게 된다.
주파수결정부(111)에 의해서 크기가 증가하기 시작하는 주파수와 상기 주파수제한부(130)에 의해서 포락선-추적 변조부(120)의 대역폭이 제한되기 시작하는 주파수가 비슷한 주파수 대역에 위치하게 되면 주파수 측면에서 네거티브군지연부(110)과 포락선-추적 변조부(120)을 모두 통과한 포락선 신호가 겪는 주파수 특성은 도 6의 점선과 같게 된다.
따라서, 이 점선은 네거티브군지연부(110)이 없을 때와 비교하여 포락선-추적 변조부(120)의 대역폭을 넓게 해준 것과 같은 효과를 가져오게 되므로 시간 지연이 줄어들게 되는 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 네거티브 군지연부 회로도의 일 예이다.
도 7을 참조하면, 네거티브 군지연부(110)는 RC 회로인 주파수 결정부(111) 및 증폭기인 군지연 보조부(112)로 구성된다.
주파수 결정부(111)는 신호 발생기(10)와 연결되는 입력단과 네거티브 군지연 보조기(1120)의 음의 입력단 사이에 병렬 연결되는 제1 커패시터(111a) 및 제1 저항(111b)과, 네거티브 군지연 보조부(112)의 음의 입력단과 출력단 사이에 연결되는 제2 저항(111c)를 포함한다.
도 7에 도시된 네거티브 군지연부(110)의 회로에서 입력에서 출력까지는 전달함수는 다음의 <수학식 4>와 같다.
<수학식 4>
Figure 112016025867043-pat00004
<수학식 4>를 살펴보면, 네거티브 군지연부(110)의 이득은
Figure 112016025867043-pat00005
로 일정하다가 주파수가
Figure 112016025867043-pat00006
부터 이득이 점점 더 상승하는 주파수 특성을 갖는다. 이는 도 6에 도시된 네거티브 군지연부(110)의 주파수 응답 특성과 같다.
즉, 도 7의 네거티브 군지연부(110)의 주파수 특성은 주파수 결정기(111)에 의해서 결정되며, 네거티브군지연보조부(112)인 증폭기와 같이 결합되어 도 5의 네거티브 군지연부(110)로 동작함을 알 수 있다.
이때, 도 7에는 싱글 엔드(single-ended) 입력의 회로가 도시되어 있으나, 입력을 차동 형상으로 취할 수 있다. 또한, 도 7에 도시된 회로는 일 실시 예로 싱글 엔드(single-ended) 출력 형상으로 나타냈으나 출력을 차동 형상으로 취할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 포락선-추적 변조부와 결합된 주파수 제한부 회로도의 일 예이다.
도 8을 참조하면, 주파수 제한부(130)는 포락선-추적 변조부(120)와 결합되어 포락선-추적 변조부(120)의 대역폭을 일정하게 제한함으로써 군지연을 일정하게 하는 역할을 할 수 있다. 상세하게는, 주파수 제한부(130)는 네거티브 군지연부(110)와 연결되는 입력단과 포락선-추적 변조부(120)의 음의 입력단 사이에 연결되는 제3 저항(131)과, 포락선-추적 변조부(120)의 음의 입력단과 출력단 사이에 병렬 연결되는 제2 커패시터(133) 및 제4 저항(132)를 포함한다.
도 8에 도시된 포락선-추적 변조부(120) 및 주파수 제한부(130)를 포함하는 회로에서 입력에서 출력까지는 전달함수는 다음의 <수학식 5>와 같다.
<수학식 5>
Figure 112016025867043-pat00007
<수학식 5>를 살펴보면, 도 8에 도시된 주파수 제한부(130)와 결합된 포락선-추적 변조부(120)의 일 실시 예의 이득은
Figure 112016025867043-pat00008
로 일정하다가 주파수가
Figure 112016025867043-pat00009
부터 이득이 점점 더 감쇄하는 주파수 특성을 갖는다.
이는 도 6에 도시된 주파수 제한부(130)와 결합된 포락선-추적 변조부(120)의 주파수 응답 특성과 같다. 즉, 도 8에 도시된 주파수제한부(130)와 결합된 포락선-추적 변조부(120)의 주파수 특성은 주파수 제한부(130)에 의해서 결정이 되며, 도 5의 주파수 제한부(130)와 결합된 포락선-추적 변조부(120)로 동작함을 알 수 있다.
이때, 도 8에 도시된 회로는 일 실시 예로 싱글 엔드(single-ended) 입력 형상으로 나타냈으나 입력을 차동 형상으로 취할 수 있다. 또한, 도 8에 도시된 회로는 일 실시 예로 싱글 엔드(single-ended) 출력 형상으로 나타냈으나 출력을 차동 형상으로 취할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 포락선 신호 시간 지연 조정 장치의 전체 회로도의 일 예를 도시한 도면이다.
도 9에 도시된 포락선 신호 시간 지연 조정 장치의 전체 전달 함수는 <수힉식 6>과 같이 나타낼 수 있다.
<수학식 6>
Figure 112016025867043-pat00010
<수학식 6>은 전술한 <수학식 4> 및 <수학식 5>의 곱으로 표현된다. 이때, <수학식 6>에서
Figure 112016025867043-pat00011
가 성립하도록 R1, C1, R4 및 C2 값을 정한다면, 도 9의 전달함수는 <수학식 7>로 간략화될 수 있다.
<수학식 7>
Figure 112016025867043-pat00012
즉, 주파수 결정부(111)를 포함하는 네거티브 군지연부(110)에 의해서 주파수 제한부(130)와 결합된 포락선-추적 변조부(120)의 대역폭이 이전보다 넓게 될 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 이렇게 넓어진 대역폭으로 인하여 군지연 특성은 이전보다 더 감소됨을 알 수 있다.
추가적으로, <수학식 7>을 살펴보면 전체 주파수에 대해서 일정한 이득을 제공하는 것처럼 보이나 실제 회로로 구현할 때에는 네거티브 군지연보조부(112)와 포락선-추적 변조부(120) 회로에서 발생하는 고주파수 폴(pole) 등의 영향으로 특정 주파수보다 높아지면 결국 이득이 감쇄하는 특성을 갖는다.
이때, 도 9의 회로 일 실시 예로 싱글 엔드(single-ended) 입력 형상으로 나타냈으나 입력을 차동 형상으로 취할 수 있다. 또한, 도 9의 회로 일 실시 예로 싱글 엔드(single-ended) 출력 형상으로 나타냈으나 출력을 차동 형상으로 취할 수 있다.
또한, 도 9에 도시된 회로의 주파수 결정부(111) 및 주파수 제한부(130)에 사용된 저항 및 커패시터 소자는 같은 공정의 소자를 사용하여 주변 환경 변화에 같은 영향을 받을 수 있도록 할 수 있다. 이때, 도 9에 도시된 회로의 주파수 결정부(110) 및 주파수 제한부(130)에 사용된 저항 및 커패시터 소자는 물리적으로 근접하게 위치하여 주변 환경 변화에 같은 영향을 받을 수 있도록 할 수 있다.

Claims (4)

  1. 신호 발생기로부터 입력되는 포락선 신호를 음의 값의 군지연을 갖는 포락선 신호로 변환하여 출력하는 네거티브 군지연부와,
    상기 네거티브 군지연부로부터 출력된 포락선 신호를 전력 증폭하여 출력하는 포락선-추적 변조부와,
    상기 포락선-추적 변조부의 대역폭을 원래 대역폭보다 낮게 제한하는 주파수 제한부를 포함하고,
    상기 네거티브 군지연부는
    신호 발생기로부터 입력되는 포락선 신호를 음의 값의 군지연을 갖는 포락선 신호로 변환하여 출력하며,
    상기 출력되는 포락선 신호가 소정 주파수 대역 이후 주파수가 증가함에 따라 이득이 증가하도록 상기 소정 주파수 대역을 결정함을 특징으로 하는 포락선 신호 시간 지연 조정 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서, 상기 네거티브 군지연부는,
    상기 신호 발생기와 연결되는 입력단과 상기 네거티브 군지연 보조기의 음의 입력단 사이에 병렬 연결되는 제1 커패시터 및 제1 저항과,
    상기 네거티브 군지연 보조부의 음의 입력단과 출력단 사이에 연결되는 제2 저항을 포함함을 특징으로 하는 포락선 신호 시간 지연 조정 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 주파수 제한부는
    상기 네거티브 군지연부와 연결되는 입력단과 상기 포락선-추적 변조부의 음의 입력단 사이에 연결되는 제3 저항과,
    상기 포락선-추적 변조부의 음의 입력단과 출력단 사이에 병렬 연결되는 제2 커패시터 및 제4 저항을 포함함을 특징으로 하는 포락선 신호 시간 지연 조정 장치.
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