KR19980059951A - 전력 증폭기 - Google Patents

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KR19980059951A
KR19980059951A KR1019960079298A KR19960079298A KR19980059951A KR 19980059951 A KR19980059951 A KR 19980059951A KR 1019960079298 A KR1019960079298 A KR 1019960079298A KR 19960079298 A KR19960079298 A KR 19960079298A KR 19980059951 A KR19980059951 A KR 19980059951A
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KR1019960079298A
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이호형
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구자홍
엘지전자 주식회사
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Abstract

높은 선형성을 갖도록 하여 신호의 왜곡현상이 감소되는 무선송신기의 전력증폭기를 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무선송신기의 전력 증폭기는 입력단 정합회로와, 상기 입력단 정합회로의 출력측에 접속되는 공통 소오스 방식의 FET 증폭기와, 상기 공통 소오스 방식의 FET 증폭기의 출력단에 접속되는 공통 게이트 방식의 FET증폭기와, 상기 공통 게이트 방식의 FET 증폭기 출력단에 병렬로 접속되는 특정 고조파 성분단락용 오픈 스터브 및 출력단 정합회로를 구비함을 특징으로 한다.

Description

전력 증폭기
본 발명은 무선송신기에 사용도는 전력증폭기에 관한 것으로, 특히 효율이 높아 전력소모가 작고 선형성이 높아 신호왜곡 현상이 크게 경감되게한 전력 증폭기에 관한 것이다.
일반적으로 전력 증폭기를 설계할 때에는 Load-Pull 방법을 이용하여 도 1에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(1)의 입력 임피던스(Zin)와 출력 임피던스(Zout)를 측정하여 사용한다. 이러한 입, 출력 임피던스를 갖는 트랜지스터(1)에 도 2에 도시된 바와 같이, 입력단 정합회로(2)와 출력단 정합회로(3)를 결합하여 전력 증폭기를 구성하고 있다. 또한 전력 증폭기는 그 특성상 매우 큰 입출력 전력을 가지고 동작을 하기 때문에 사용되는 장치가 비선형적인 특성을 많이 가지게 된다. 이러한 장치의 비선형성은 입력된 신호를 증폭하는 이외의 고조파 성분들이 출력신호에 섞여지므로써 신호의 왜곡현상을 유발하게 된다. 그리고 이와 같은 고조파 성분들은 신호의 왜곡 뿐만 아니라 입력되는 DC 전력대 RF 신호전력비인 효율을 떨어지게 한다.
따라서 이러한 고조파 성분들을 줄여 효율을 높이는 방식들이, 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이, 많이 시도되고 있었다.
즉 도 3의 도시된 예에서는, 오픈 스터브(Open Stub)의 길이를 고조파 파장의 λg/4가 되도록 설계를 하면 출력단에서 발생된 고조파 성분들은 단락되어 출력정합 회로인 ηout에는 나타나질 않게 된다.
그러나 상기예를 포함하여 종래에 사용되는 방법은 동작하는 RF 전력이 커지면 커질수록 트랜지스터의 임피던스가 작아지게 되어 수 옴(OHm) 정도의 임피던스를 갖게 되어서 정합회로를 구현하기가 용이하지 않을 뿐만 아니라 그 임피던스를 측정하는 데에도 많은 주의가 필요하게 된다.
따라서 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 발명한 것으로, 높은 선형성을 갖도록 하여 신호의 왜곡현상이 감소되는 무선송신기의 전력증폭기를 제공하기 위한 것이다.
도 1은 FET 증폭기의 입, 출력 임피던스를 나타낸 도면
도 2는 종래의 FET 증폭기의 블록도
도 3은 종래의 고조파 성분을 종단시키기 위한 수단을 구비한 FET 증폭기의 블록도
도 4는 본 발명의 FET 증폭기의 블록도,
도 5a~도 5d는 주파수 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1:FET 입력단 정합회로 3, 14:출력단 정합회로
4, 13:오픈 스터브 11, 12:FET 증폭기
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무선송신기의 전력 증폭기는 입력단 정합회로와, 상기 입력단 정합회로의 출력측에 접속되는 공통 소오스 방식의 FET 증폭기와, 상기 공통 소오스 방식의 FET 증폭기의 출력단에 접속되는 공통 게이트 방식의 FET 증폭기와, 상기 공통 게이트 방식의 FET 증폭기 출력단에 병렬로 접속되는 특정 고조파 성분단락용 오픈 스터브 및 출력단 정합회로를 구비함을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명의 전력 증폭기에 의하면, 공통 소오스 방식의 주증폭 블록의 출력단에 그 출력 임피던스를 전달하기 위해 공통 게이트 방식의 트랜지스터를 첨가함으로써 공통 소오스 방식의 FET의 낮은 임피던스가 공통 게이트 방식의 FET를 거쳐 높은 임피던스로 바뀌게 되면 공통 게이트 방식의 FET의 게이트 전압을 조절할 수 있게 되어 출력전력의 양을 조절함과 동시에 선형성이 개선된다.
이하, 본 발명이 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 전력 증폭기의 회로를 나타낸 것으로, 입력단 정합회로부(10)와, 상기 입력단 정합회로(10)에 접속되는 공통 소오스 방식의 FET 증폭기(11)와, 상기 공통 소오스 방식의 FET 증폭기(11)의 출력단에 접속되는 공통 게이트 방식의 FET 증폭기(12)와, 상기 공통 게이트 방식의 FET 증폭기(12)의 출력에 병렬로 접속되는 특정 고조파 성분단락용 오픈 스터브(13) 및 출력단 정합회로(14)로 구성되어 있다.
상기와 같은 본 발명의 전력증폭기는 주증폭 블록인 공통 소오스 방식의 FET 증폭기(11)의 출력단에 그 출력 임피던스를 변환하기 위해 공통 게이트 방식의 FET 증폭기(12)를 첨가하였기 때문에 주증폭 블록인 공통 소오스 방식의 FET증폭기(12)의 낮은 임피던스는 공통 게이트 방식의 FET 증폭기(12)를 거치면서 높은 출력 임피던스로 바뀌게 되고, 또한 공통 게이트 방식익 FET 증폭기(12)의 게이트 전압을 조절하므로써 증폭기의 이득을 조절할 수가 있다.
또한 출력단에 특정 고조파의 λg/4[단, λg는 특정고조파의 관속파장(guided wavelength)]이 되는 오픈 스터브(13)가 접속되어 있으므로 그의 특정 고조파가 단락되어 출력측으로 전달되지 않게 된다.
일반적으로 전력 증폭기에 있어서 고조파 성분중 증폭기의 효율에 가장 많은 영향을 미치는 성분을 기함수로써 이들 중에서도 3차 고조파 성분이 가장 많이 특성을 변화시키게 된다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 특정 고조파를 동작 주파수(fo)의 3배가 되는 3차 고조파로 하고 상기 오픈 스터브(13)의 길이를 3fo 주파수 파장길이의 1/4로 설정하였다.
따라서, 3fo에서의 스터브의 어드미턴스(Ystub)는 이론적으로 무한대의 값을 갖는 병렬공진 회로의 특성을 가지게 된다. 이것에 의해 3차 고조파 성분은 오픈스터브(13)에서 단락되어 출력측에 거의 나타내지 않게 된다. 이들을 도시하면도 5와 같다. 즉, 도 5a에서와 같이 기본파(fo)가 입력되면 각 FET 증폭기(11, 12)를 통하여 제3고조파가 크게 신장한 도 5b와 같은 각 주파수 성분을 가지는 스펙트럼의 신호가 출력되게 된다. 이때 오픈 스터브(13)에서 제3고조파가 단락되어 미약한 신호로 되어 도 5c에 나타낸 바와 같이 고조파 성분들은 모두 미약한 신호로 되며, 출력단 정합회로(14)를 통과하면 도 5b에 나타낸 바와 같이, 역시 미약한 고조파 성분을 가지는 출력이 발생하게 된다.
이상과 같이 본 발명의 전력 증폭기에 의하면 공통 게이트 방식 FET 증폭기를 공통 소오스 방식 FET 증폭기의 출력단에 접속하므로써 상기 공통 게이트 방식 FET 증폭기의 게이트 전압을 조절하여 출력전력의 양을 조절할 수 있을 뿐만 아니라 선형성이 양호한 특성을 갖도록 조절할수 있으며 또한 제3고조파를 종단시켜 주므로써 증폭기의 효율을 크게 개선하여 전기 소모량을 줄일 수 있는 등의 뛰어난 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 입력단 정합회로와, 상기 입력단 정합회로의 출력측에 접속되는 공통 소오스 방식의 FET 증폭기와, 상기 공통 소오스 방식의 FET 증폭기의 출력단에 접속되는 공통 게이트 방식의 FET증폭기와, 상기 공통 게이트 방식의 FET 증폭기 출력단에 병렬로 접속되는 특정 고조파 성분단락용 오픈 스터브 및 출력단 정합회로를 구비함을 특징으로하는 전력 증폭기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 특정 고조파는 제3고조파임을 특징으로 하는 전력 증폭기.
KR1019960079298A 1996-12-31 1996-12-31 전력 증폭기 KR19980059951A (ko)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030017932A (ko) * 2001-08-25 2003-03-04 엘지전자 주식회사 발진기의 고조파 제거장치
KR101399053B1 (ko) * 2007-06-05 2014-05-28 포항공과대학교 산학협력단 신호 크기 정보 제거와 복원 기술을 사용한 전력송신기에서의 전력 증폭을 위한 장치 및 방법

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