KR19980069488A - Linear amplifier and method - Google Patents
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Abstract
전력증폭기를 구비하는 선형 증폭장치가, 입력되는 RF신호에 대응되는 고조파를 발생하고 고조파와 RF신호에 결합하여 전치왜곡신호를 발생하여 전력증폭기에서 RF신호 증폭시 발생되는 혼변조신호를 1차 억압하며, 입력 RF신호와 전력증폭기의 출력을 상쇄시켜 혼변조신호 성분을 추출한 후 에러 증폭하고, 증폭된 혼변조신호와 상기 전력증폭기의 출력을 결합시켜 상기 혼변조신호를 2차 억압한다.A linear amplification device having a power amplifier generates harmonics corresponding to an input RF signal, generates a predistortion signal by combining the harmonics and the RF signal, and suppresses intermodulation signals generated when amplifying the RF signal in the power amplifier. The intermodulation signal component is canceled by canceling the input RF signal and the output of the power amplifier, error amplified, and the amplified intermodulation signal is combined with the output of the power amplifier to second suppress the intermodulation signal.
Description
본 발명은 선형증폭 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 전치왜곡 방식과 피드포워드 방식을 사용하여 혼변조 성분을 제거할 수 있는 선형 증폭장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a linear amplification apparatus and method, and more particularly, to a linear amplification apparatus and method that can remove intermodulation components using a predistortion method and a feed forward method.
일반적으로 고출력 증폭기(High Power Amplifier:HPA)는 최대의 출력을 발생시키기 위하여 비선형(nonlinear) 특성을 갖는 포화 영역(saturation region) 부근에서 동작을 한다. 그러나 멀티 캐리어(multi-carrier)가 상기 고출력 증폭기로 입력되는 경우, 이들 멀티 캐리어가 상호 혼변조성분(Inter-Modulation Distortion: IMD)를 발생하게 되므로, 상기 증폭기의 성능이 크게 저하된다. 따라서 입력되는 신호의 레벨을 수 dB 백-오프(back-off)시켜 동작을 시키거나, 더 용량이 큰 전력 트랜지스터(Power TR)로 바꾸어야 하는 문제가 야기된다.In general, a high power amplifier (HPA) operates near a saturation region having nonlinear characteristics to generate maximum output. However, when multi-carriers are input to the high output amplifiers, these multi-carriers generate inter-modulation distortion (IMD), so that the performance of the amplifiers is greatly degraded. Therefore, a problem arises in that the level of the input signal has to be back-off several dB to operate, or to be changed to a larger power transistor (Power TR).
이런 경우 선형증폭기(Linear Power Amplifier:LPA)는 대용량의 트랜지스터는 아니지만, 적정 용량의 트랜지스터를 사용하며 발생되는 혼변조 성분은 선형화를 이용하여 제거할 수 있다. 그러므로 통신장치에서 송출되는 RF신호의 질을 향상시키기 위하여 상기 선형증폭기는 필수적인 구성이 된다.In this case, a linear power amplifier (LPA) is not a large-capacity transistor, but uses a transistor of an appropriate capacity, and the generated intermodulation component can be removed by linearization. Therefore, the linear amplifier is an essential component in order to improve the quality of the RF signal transmitted from the communication device.
도 1은 Tattersall 등에 발명되어 1992년 7월 14일자로 특허된 미합중국 특허 제5,130,663호에 개시된 선형증폭기(Linear Power Amplifier: LPA)의 구성을 도시하고 있다. 상기 도 1과 같은 구성을 갖는 선형증폭기는 파이롯트신호를 발생시켜 입력신호에 결합시키고, 최종 출력단에서 상기 파이롯트신호를 검출하여 에러 증폭기의 위상과 이득을 제어하므로서 왜곡 성분을 억압하게 된다. 즉, 상기 선형증폭기는 혼변조 성분을 억압하기 위해서 에러증폭기의 위상과 이득을 여러 요인에 관계없이 지속적으로 억압할 수 있도록 파이롯트 신호를 사용하며, 이런 파이롯트신호가 억압된 크기를 판단하여 왜곡 성분을 억압하게 된다.1 illustrates the configuration of a linear power amplifier (LPA) disclosed in US Pat. No. 5,130,663, which was invented in Tattersall et al. The linear amplifier having the configuration as shown in FIG. 1 generates a pilot signal, couples it to an input signal, and detects the pilot signal at the final output terminal to suppress the distortion component by controlling the phase and the gain of the error amplifier. That is, the linear amplifier uses a pilot signal to continuously suppress the phase and gain of the error amplifier regardless of various factors in order to suppress the intermodulation component, and determines the magnitude of the suppressed pilot signal to determine the distortion component. Will be suppressed.
그러나 상기 도 1과 같이 파이롯트 톤을 이용하는 선형증폭기는 여러 환경적 요인을 고려할 수 없어, 자동적으로 선형 증폭을 조정하기 위한 조건을 설정하기가 어렵다. 또한 파이롯트 발생기와 파이롯트 검출기 등의 회로가 추가되어 선형증폭기의 구성 및 제어가 복잡해진다.However, as shown in FIG. 1, a linear amplifier using a pilot tone cannot consider various environmental factors, and thus it is difficult to set a condition for automatically adjusting linear amplification. In addition, circuits such as pilot generators and pilot detectors have been added to complicate the configuration and control of the linear amplifier.
상기와 같이 혼변조 성분을 제거할 수 있는 선형화 방식은 입력신호에 전치왜곡(predistotion) 성분을 발생시켜 주증폭기의 혼변조 억압 특성을 개선하는 전치 왜곡 방식과, 왜곡성분을 피드백시켜서 증폭기의 출력에 포함된 왜곡성분을 억압하는 네가티브 피드백(negative feedback) 방식과, 왜곡 성분만을 추출하여 역 위상을 만들어 왜곡성분을 억압하는 피드포워드(feedforword) 방식 등이 있다.As described above, the linearization method capable of removing intermodulation components produces a predistortion component in the input signal to improve the intermodulation suppression characteristics of the main amplifier, and feeds the distortion components back to the amplifier output. There are a negative feedback method for suppressing the included distortion component, and a feedforward method for suppressing the distortion component by creating an inverse phase by extracting only the distortion component.
따라서 본 발명의 목적은 전치왜곡 방식과 피드포워드 방식을 사용하여 혼변조 성분을 분산하여 제거할 수 있는 선형 증폭장치 및 방법을 제공함에 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a linear amplification apparatus and method capable of dispersing and removing intermodulation components by using a predistortion method and a feedforward method.
본 발명의 다른 목적은 전치왜곡 방식을 사용하여 주증폭기에서 발생되는 혼변조성분을 억압하고 피드포워드 방식을 사용하여 최종 출력되는 증폭신호에 포함된 혼변조성분을 억압할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for suppressing intermodulation components generated in a main amplifier using a predistortion method and suppressing intermodulation components included in an amplified signal finally output using a feedforward method. Is in.
본 발명의 또 다른 목적은 선형 증폭장치의 주증폭기 전단에 전치왜곡기를 설치하고 상기 주증폭기에서 발생될 혼변조성분을 미리 예상하여 전치왜곡신호를 발생하여 주증폭기에 입사시키므로서 주증폭기에서 발생될 혼변조성분을 1차 억압할 수 있는 선형 증폭장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to install a predistorter in front of the main amplifier of the linear amplifier and predict the intermodulation components to be generated in the main amplifier in advance to generate a predistortion signal to enter the main amplifier to be generated in the main amplifier The present invention provides a linear amplification apparatus and method capable of first suppressing intermodulation components.
본 발명의 또 다른 목적은 선형 증폭장치에서 혼변조성분이 1차 억압된 주증폭기의 출력에 포함된 나머지 혼변조성분을 추출하여 최종 출력되는 신호에 결합하므로서 최종 출력되는 증폭신호에 혼변조 성분을 2차 억압할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to extract the remaining intermodulation component included in the output of the main amplifier of the first suppressed intermodulation component in the linear amplification device and combine the final modulation signal to the final output amplification signal The present invention provides a device and a method capable of secondary suppression.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 선형 증폭장치는, 입력되는 RF신호에 대응되는 고조파를 발생하고 상기 고조파와 RF신호에 결합하여 전치왜곡신호를 발생하여 상기 전력증폭기에서 RF신호 증폭시 발생되는 혼변조신호를 1차 억압하며, 상기 입력 RF신호와 상기 전력증폭기의 출력을 상쇄시켜 혼변조신호 성분을 추출한 후 에러 증폭하고, 증폭된 혼변조신호와 상기 전력증폭기의 출력을 결합시켜 상기 혼변조신호를 2차 억압하는 것을 특징으로 한다.The linear amplification apparatus of the present invention for achieving the above object, generates a harmonic corresponding to the input RF signal and generates a predistortion signal by combining the harmonic and the RF signal to generate a horn when amplifying the RF signal in the power amplifier Suppressing the modulated signal first, canceling the modulated signal component by canceling the input RF signal and the output of the power amplifier, error amplifying, and combining the amplified intermodulated signal and the output of the power amplifier to combine the modulated signal It characterized in that the secondary suppression.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 선형증폭장치의 혼변조신호 제거 방법에 있어서, 입력되는 RF신호에 대응되는 고조파를 발생하고 상기 고조파와 RF신호에 결합하여 전치왜곡신호를 발생하여 상기 전력증폭기에서 RF신호 증폭시 발생되는 혼변조신호를 1차 억압하며, 상기 입력 RF신호와 상기 전력증폭기의 출력을 상쇄시켜 혼변조신호 성분을 추출한 후 에러 증폭하고, 증폭된 혼변조신호와 상기 전력증폭기의 출력을 결합시켜 상기 혼변조신호를 2차 억압하는 것을 특징으로 한다.In the present invention for achieving the above object, in the method of removing the intermodulation signal of the linear amplifier, generating a harmonic corresponding to the input RF signal and combining the harmonic and the RF signal to generate a predistortion signal in the power amplifier Firstly suppresses the intermodulation signal generated during RF signal amplification, cancels the intermodulation signal component by canceling the input RF signal and the output of the power amplifier, and then amplifies the error, and outputs the amplified intermodulation signal and the power amplifier. By combining the second modulated signal to the intermodulation signal.
도 1은 종래의 선형 증폭장치의 구성을 도시하는 도면1 is a diagram showing the configuration of a conventional linear amplifier.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 선형 증폭장치의 구성을 도시하는 도면2 is a diagram showing the configuration of a linear amplifier according to a first embodiment of the present invention.
도 3은 도 2 중 전치왜곡기의 구성을 도시하는 도면3 is a diagram illustrating a configuration of a predistorter in FIG. 2.
도 4는 도 3 중 자동레벨제어기의 구성을 도시하는 도면4 is a diagram illustrating a configuration of an automatic level controller in FIG. 3.
도 5는 도 4 중 전력검출기의 구성을 도시하는 도면FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a power detector in FIG. 4. FIG.
도 6a 및 도 6b는 도 2에서 본 발명의 실시예에 따른 선형 증폭장치의 동작을 설명하기 위한 신호 스펙트럼의 특성을 도시하는 도면6A and 6B show characteristics of a signal spectrum for explaining the operation of the linear amplifier according to the embodiment of the present invention in FIG.
도 7은 도 2 중 신호검출기의 구성을 도시하는 도면FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a signal detector in FIG. 2. FIG.
도 8은 도 2 중 제어부의 구성을 도시하는 도면FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a controller in FIG. 2. FIG.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 제어부가 신호의 감쇄 및 위상 제어 기능을 수행하는 절차를 설명하기 위한 도면9 is a view for explaining a procedure of the control unit performs a signal attenuation and phase control function according to an embodiment of the present invention;
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 선형 증폭장치의 구성을 도시하는 도면10 is a diagram showing the configuration of a linear amplifying apparatus according to a second embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 선형 증폭장치의 구성을 도시하는 도면11 is a diagram showing the configuration of a linear amplifying apparatus according to a third embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 선형 증폭장치의 구성을 도시하고 있다. 상기 도 2에서 제1가변감쇄기(variable attenator)211은 감쇄제어신호ATT1에 의해 입사되는 RF신호 이득의 감쇄를 제어한다. 제1가변위상기(variable phase shifter)212는 상기 제1가변감쇄기211의 출력을 입력하며 위상제어신호PIC1에 의해 입사되는 RF신호의 위상을 제어한다.2 shows a configuration of a linear amplifier according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 2, the first variable attenator 211 controls the attenuation of the RF signal gain incident by the attenuation control signal ATT1. A first variable phase shifter 212 inputs the output of the first variable attenuator 211 and controls the phase of the RF signal incident by the phase control signal PIC1.
전치왜곡기(predistortor)213은 상기 RF신호를 입력하며, 뒷 단의 전력증폭기214에서 발생될 혼변조성분인 고조파(harmonics)를 미리 예상하여 왜곡신호를 발생한다. 상기 전력증폭기(main power amplifier)214는 상기 전치왜곡기213에서 출력되는 RF신호를 전력 증폭하여 출력한다. 제2지연기215는 상기 전력증폭기214에서 출력되는 RF신호를 입력하며, 혼변조신호가 인가되는 시간 동안 지연하여 출력한다. 상기와 같은 구성은 본 발명의 실시예에 따른 선형 증폭장치의 주 경로(main path)가 된다.A predistortor 213 inputs the RF signal, and generates a distortion signal in advance by predicting harmonics, which are intermodulation components to be generated in the power amplifier 214 of the rear stage. The main power amplifier 214 power amplifies and outputs the RF signal output from the predistorter 213. The second delay unit 215 inputs an RF signal output from the power amplifier 214 and outputs the delayed signal for a time when the intermodulation signal is applied. Such a configuration becomes a main path of the linear amplifier according to the embodiment of the present invention.
분배기(power divider)216은 상기 주 경로에 입사되는 RF신호를 분배하여 출력한다. 상기 분배기216은 방향성 결합기(directional coupler)를 사용할 수 있다. 제1지연기(delay line)217은 상기 주 경로의 전치왜곡 및 증폭 과정에서 RF신호의 지연시간을 보상한다. 분배기218은 상기 전력증폭기214에서 출력단에 위치되며, 상기 전력증폭기214의 출력을 분배하여 출력한다. 상기 분배기218은 방향성 결합기를 사용할 수 있다. 상쇄기(signal canceler)219는 상기 제1지연기217에서 출력되는 RF신호와 상기 전력증폭기214에서 출력되는 증폭된 RF신호를 입력한다. 상기 상쇄기219는 상기 전력증폭기214의 출력에서 상기 제1지연기217이 출력하는 RF신호 성분을 상쇄시켜 혼변조신호를 검출한다. 본 발명의 실시예에서는 상기 상쇄기219가 감산기(subtractor)로 구현된 예를 도시하고 있다.A power divider 216 divides and outputs an RF signal incident on the main path. The distributor 216 may use a directional coupler. A first delay line 217 compensates for the delay time of the RF signal in the predistortion and amplification process of the main path. The divider 218 is located at the output terminal of the power amplifier 214 and distributes the output of the power amplifier 214 to output. The distributor 218 may use a directional coupler. The signal canceler 219 inputs an RF signal output from the first delay unit 217 and an amplified RF signal output from the power amplifier 214. The canceller 219 detects the intermodulation signal by canceling the RF signal component output by the first delayer 217 at the output of the power amplifier 214. The embodiment of the present invention shows an example in which the canceller 219 is implemented as a subtractor.
제2가변감쇄기220은 상기 상쇄기219에서 출력되는 혼변조신호를 입력하며, 제어부237에서 출력되는 감쇄제어신호ATT2에 의해 입력되는 혼변조신호의 이득을 제어한다. 제2가변위상기221은 상기 제2가변감쇄기220에서 출력되는 혼변조신호를 입력하며, 상기 제어부237에서 출력되는 위상제어신호PIC2에 의해 입력되는 혼변조신호의 위상을 제어한다. 에러증폭기(error amplifier)222는 상기 제2가변위상기221에서 출력되는 혼변조신호를 증폭하여 출력한다. 결합기(canceler)223은 상기 에러증폭기222의 출력을 상기 제2지연기215의 출력단에 결합한다. 상기 결합기223은 방향성 결합기를 사용할 수 있다.The second variable attenuator 220 inputs the intermodulation signal output from the canceller 219 and controls the gain of the intermodulation signal input by the attenuation control signal ATT2 output from the controller 237. The second variable displacement controller 221 inputs a mixed modulation signal output from the second variable attenuator 220 and controls a phase of the mixed modulation signal input by the phase control signal PIC2 output from the controller 237. An error amplifier 222 amplifies and outputs the intermodulation signal output from the second variable phase shifter 221. A combiner 223 couples the output of the error amplifier 222 to the output of the second delay 215. The coupler 223 may use a directional coupler.
상기와 같은 구성은 본 발명의 실시예에서 상기 주경로의 혼변조신호를 억압하기 위한 보조경로(sub-path)에 대응된다.Such a configuration corresponds to a sub-path for suppressing intermodulation signals of the main path in an embodiment of the present invention.
분배기231은 입력단에 위치되어 입력되는 RF신호를 분배하여 제1신호SF1을 출력한다. 분배기232는 상기 전력증폭기214의 출력단에 위치되어 상기 증폭 RF신호를 분배하여 제2신호SF2를 출력한다. 분배기233은 상쇄기219의 출력단에 위치되어 RF신호가 상쇄된 혼변조신호를 분배하여 제3신호SF3을 출력한다. 분배기234는 출력단에 위치되어 최종 출력되는 RF신호를 분배하여 제4신호SF4를 출력한다. 상기 분배기231-234는 방향성 결합기를 사용할 수 있다. 선택기(signal selector)235는 상기 분배기231-234에서 출력되는 신호SF1-SF4를 입력하며, 상기 제어부237에서 출력하는 스위치제어신호SWC(Switching Control Data)에 의해 제어되어 대응되는 신호SF를 선택 출력한다.The divider 231 distributes the RF signal input at the input terminal and outputs the first signal SF1. The divider 232 is located at an output terminal of the power amplifier 214 to distribute the amplified RF signal to output a second signal SF2. The divider 233 is located at the output of the canceller 219 and distributes the intermodulation signal from which the RF signal is canceled to output the third signal SF3. The divider 234 is disposed at the output terminal and distributes the final RF signal to output the fourth signal SF4. The distributors 231-234 may use directional couplers. A selector 235 inputs the signals SF1-SF4 output from the distributors 231-234, and selects and outputs a corresponding signal SF controlled by a switch control signal SWC (switching control data) output from the controller 237. .
신호검출기(signal detector)236은 제어부237에서 출력되는 제어데이타PCD(PLL Control Data)에 의해 상기 선택기235에서 출력되는 신호SF의 세기를 검출하여 직류 전압으로 변환된 RSSI(Received Signal Strength Indicator)를 출력한다. 제어부237은 상기 선택기235에서 해당하는 신호SF를 선택하기 위한 스위치제어신호SWC를 발생하고, 상기 신호검출기236에서 선택된 신호SF의 세기를 검출하기 위한 주파수를 결정하기 위한 제어데이타PCD를 발생한다.The signal detector 236 detects the strength of the signal SF output from the selector 235 by the control data PCD (PLL Control Data) output from the control unit 237 and outputs a RSSI (Received Signal Strength Indicator) converted into a DC voltage. do. The control unit 237 generates a switch control signal SWC for selecting the corresponding signal SF in the selector 235, and generates a control data PCD for determining a frequency for detecting the strength of the signal SF selected in the signal detector 236.
또한 상기 제어부237은 상기 신호검출기236에서 출력되는 RSSI신호의 값을 분석하며, 분석된 결과에 따라 해당하는 신호SF의 이득 및 위상을 조정하기 위하여 대응되는 가변감쇄기 및 가변위상기를 제어하기 위한 감쇄제어신호ATT1-ATT3 및 위상제어신호PIC1-PIC3을 발생한다. 먼저 상기 제어부237은 분배기231에서 출력되는 입력신호를 선택할 경우 상기 검출기236을 제어하여 입력된 RF신호의 RSSI들을 검출하여 크기를 판단한 후, 입력되는 RF신호의 주파수 성분을 알 수 있다. 따라서 상기 제어부237은 분배기232에서 출력되는 전력증폭기214의 출력을 선택한 경우, 상기 신호검출기236을 제어하여 증폭된 RF신호의 고조파 신호의 RSSI 들을 검출하여 크기를 판단한 후, 상기 전치왜곡기213에서 출력하는 혼변조신호의 감쇄 및 위상을 조정하기 위한 감쇄제어신호ATT3 및 위상제어신호PIC3을 발생한다. 두 번째로 상기 제어부237은 상기 상쇄기219의 출력을 선택한 경우, 상기 신호검출기236을 제어하여 상쇄된 혼변조신호에 포함된 RF신호의 RSSI 들을 검출하여 크기를 판단한 후, 상기 선형증폭기의 입력단에 입사되는 RF신호의 감쇄 및 위상을 조정하기 위한 감쇄제어신호ATT1 및 위상제어신호PIC1을 발생한다. 세 번째로 상기 제어부237은 최종 출력되는 증폭신호를 선택한 경우, 상기 신호검출기236을 제어하여 최종 출력되는 신호에 포함된 혼변조신호들의 RSSI 들을 검출하여 크기를 판단한 후, 상기 상쇄기를 출력하는 혼변조신호의 감쇄 및 위상을 조정하기 위한 감쇄제어신호ATT2 및 위상제어신호PIC2를 발생한다.In addition, the controller 237 analyzes the value of the RSSI signal output from the signal detector 236, and attenuation control for controlling the corresponding variable attenuator and phase shifter to adjust the gain and phase of the corresponding signal SF according to the analyzed result. Generates signals ATT1-ATT3 and phase control signals PIC1-PIC3. First, when selecting the input signal output from the divider 231, the control unit 237 controls the detector 236 to detect the RSSIs of the input RF signal to determine the size thereof, and then determine the frequency component of the input RF signal. Accordingly, when the controller 237 selects the output of the power amplifier 214 output from the splitter 232, the control unit 235 controls the signal detector 236 to detect the RSSIs of the harmonic signals of the amplified RF signal, and then determines the magnitude. Generating an attenuation control signal ATT3 and a phase control signal PIC3 for adjusting the attenuation and phase of the intermodulation signal. Secondly, when the output of the canceller 219 is selected, the controller 237 controls the signal detector 236 to detect RSSIs of the RF signals included in the canceled intermodulation signal to determine the size, and then to the input terminal of the linear amplifier. Attenuation control signal ATT1 and phase control signal PIC1 for adjusting the attenuation and phase of the incident RF signal are generated. Third, when the amplified signal is finally output, the controller 237 controls the signal detector 236 to detect RSSIs of intermodulated signals included in the final output signal to determine a magnitude thereof, and then outputs the intermodulator. Attenuation control signal ATT2 and phase control signal PIC2 for attenuation and phase adjustment of the signal are generated.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 선형증폭기는 전치왜곡 방식과 피드포워드 방식을 사용하여 증폭 과정에서 발생될 수 있는 혼변조신호를 제거한다. 본 발명의 실시예에서 전치왜곡기213은 일차적으로 전력증폭기214를 출력되는 혼변조신호를 제거하는 기능을 수행한다. 이를 위하여, 상기 전치증폭기213은 상기 전력증폭기214에서 증폭시 발생될 수 있는 고조파(harmonics)를 미리 예상하여 발생시키고, 상기 전력증폭기214의 전력트랜지스터에 인가되는 시점에서 상기 전력증폭기214에서 발생될 수 있는 고조파와 역위상이 될 수 있도록 위상을 조정하여 출력한다.The linear amplifier according to the embodiment of the present invention having the configuration as described above uses a predistortion method and a feedforward method to remove intermodulation signals that may be generated during the amplification process. In an embodiment of the present invention, the predistorter 213 primarily removes the intermodulation signal output from the power amplifier 214. To this end, the preamplifier 213 anticipates and generates harmonics that may be generated during amplification in the power amplifier 214, and may be generated in the power amplifier 214 at the time when the power amplifier 214 is applied to the power transistor of the power amplifier 214. Adjust the phase so that it is out of phase with the harmonics present.
상기와 같은 전치왜곡 방식을 이용하는 경우, 선형증폭기에서 발생되는 혼변조신호를 완전하게 제거시킬 수 없다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 선형증폭기는 상기 전치왜곡기213에서 일차적으로 혼변조신호를 억제시킨 후 최종적으로 혼변조신호를 억제시키기 위하여 피드포워드 방식을 적용한다. 피드포워드 방식을 사용하는 선형증폭기는 전력증폭기214의 출력에서 순수 RF신호 성분을 상쇄시켜 혼변조신호를 추출하고, 상기 추출된 혼변조신호를 다시 상기 결합기223에 결합시켜 혼변조 성분을 상쇄시킨다. 따라서 상기 피드포워드 방식을 사용하면, 선형증폭기의 최종 출력단에서 증폭된 신호에 포함된 혼변조신호 성분이 억제되어 증폭된 순수 RF신호 성분만을 출력하게 된다.In the case of using the predistortion method as described above, the intermodulation signal generated in the linear amplifier cannot be completely removed. Therefore, the linear amplifier according to the embodiment of the present invention applies a feedforward method to suppress the intermodulation signal after the first suppression of the intermodulation signal in the predistorter 213. The linear amplifier using the feed forward method cancels the pure RF signal component from the output of the power amplifier 214 to extract the intermodulation signal, and combines the extracted intermodulation signal to the combiner 223 to cancel the intermodulation component. Therefore, when the feedforward method is used, the intermodulated signal component included in the amplified signal at the final output terminal of the linear amplifier is suppressed to output only the amplified pure RF signal component.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에서는 먼저 전치왜곡 방식을 이용하여 전력증폭기214의 증폭 과정에서 발생하는 혼변조신호를 1차 억압하고, 1차 억압된 전력증폭기214의 출력에 포함된 혼변조신호를 피드포워드 방식을 이용하여 2차 억압한다. 여기서 설명의 편의를 위해 먼저 전치왜곡 방식에 의해 혼변조신호를 억압하는 동작을 살펴보고, 이후에 피드포워드 방식에 의해 혼변조신호를 억압하는 동작을 살펴보기로 한다.As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, first, the intermodulation signal generated in the amplification process of the power amplifier 214 is first suppressed using the predistortion method, and the intermodulation signal included in the output of the first suppressed power amplifier 214 is used. Second suppression using a feedforward method. For convenience of explanation, the operation of suppressing the intermodulation signal by the predistortion method will be described first, and the operation of suppressing the intermodulation signal by the feed forward method will be described.
도 6a 및 도 6b의 6a-6g는 도 2에서 각 부 동작에 따라 발생되는 신호의 특성을 도시하는 도면으로, 2개의 톤(two tone)의 경우를 가정하여 도시하고 있다. 상기 6a는 입력되는 RF신호이다. 상기 6b는 전치왜곡기213에서 하모닉발생기314가 발생하는 RF신호의 고조파 신호이다. 상기 6c는 상기 전치왜곡기213에서 가변감쇄기315에 의해 고조파의 크기가 조정되고 가변위상기316에 의해 상기 전력증폭기214에 역위상으로 입사될 수 있도록 위상이 조정되는 신호이다. 상기 6d는 상기 전력증폭기214에서 6c와 같이 입사된 전치왜곡신호를 증폭하여 혼변조신호가 포함된 증폭 RF신호이다. 6e는 상쇄기219에서 상기 6d와 같은 증폭 RF신호에서 상기 6a와 같은 신호 성분을 상쇄시켜 추출한 혼변조신호이다. 상기 6f는 상기 6e와 같은 혼변조신호의 크기를 조정하고 상기 주경로 상에서 전력증폭기214의 출력과 역위상으로 조정된 신호이다. 상기 6g는 상기 6d와 같은 증폭 RF신호와 6f와 같은 추출된 혼변조신호를 역위상으로 결합시켜 혼변조신호을 억압한 최종 출력신호이다.6A and 6B of FIG. 6A and 6B are diagrams illustrating the characteristics of signals generated according to the respective sub-operations in FIG. 2, and assuming two tones. 6a is an input RF signal. 6b is a harmonic signal of the RF signal generated by the harmonic generator 314 in the predistorter 213. The 6c is a signal whose phase is adjusted so that the magnitude of the harmonics is adjusted by the variable attenuator 315 in the predistorter 213 and is incident to the power amplifier 214 in the reverse phase by the variable phase 316. The 6d is an amplified RF signal including an intermodulation signal by amplifying the predistorted signal incident as shown in 6c in the power amplifier 214. 6e is a mixed modulated signal extracted by canceling the signal component of 6a from the amplified RF signal of 6d in canceller 219. The 6f is a signal adjusted by adjusting the magnitude of the intermodulation signal such as the 6e and out of phase with the output of the power amplifier 214 on the main path. The 6g is a final output signal that suppresses the intermodulation signal by combining an amplified RF signal such as 6d and an extracted intermodulation signal such as 6f out of phase.
도 3은 상기 도 2에서 전치왜곡기213의 내부 구성을 도시하는 도면이다. 상기 도 3을 참조하면, 분배기312는 상기 입력단에 위치되어 RF신호를 분배하여 출력한다. 자동레벨제어기(Automatic Level Control: ALC)313은 입사되는 RF신호의 레벨 변화에 관계없이 일정한 고조파를 발생할 수 있도록 하모닉발생기314에 입사되는 RF신호의 레벨을 일정하게 유지한다. 하모닉발생기(Hamonics Generator)314는 상기 자동레벨제어기313에서 레벨 조정된 RF신호를 입력하여 RF신호의 3차, 5차, 7차, 고차 고조파들을 발생한다. 가변감쇄기315는 상기 하모닉발생기314에서 출력되는 고조파 신호를 입력하며, 상기 제어부237에서 출력되는 감쇄제어신호ATT3에 의해 상기 고조파 성분의 이득을 제어한다. 가변위상기316은 상기 하모닉발생기314에서 출력되는 고조파신호를 입력하며, 상기 제어부237에서 출력되는 위상제어신호PIC3에 의해 고조파 성분의 위상을 조정하여 출력한다. 지연기311은 상기 전치왜곡신호가 발생되는 시간 주기 동안 상기 주경로로 입사되는 RF신호를 지연한다. 결합기317은 상기 지연기311의 출력단과 상기 전력증폭기214의 입력단 사이에 위치되며, 상기 전치왜곡신호를 지연된 RF신호에 결합한다.FIG. 3 is a diagram illustrating an internal configuration of the predistorter 213 in FIG. 2. Referring to FIG. 3, the divider 312 is located at the input terminal to distribute and output an RF signal. The Automatic Level Control (ALC) 313 maintains a constant level of the RF signal incident on the harmonic generator 314 to generate a constant harmonic regardless of the level change of the incident RF signal. The harmonics generator 314 inputs an RF signal adjusted in the automatic level controller 313 to generate third, fifth, seventh, and higher harmonics of the RF signal. The variable attenuator 315 inputs a harmonic signal output from the harmonic generator 314 and controls the gain of the harmonic component by the attenuation control signal ATT3 output from the controller 237. The variable phase 316 inputs a harmonic signal output from the harmonic generator 314 and adjusts the phase of the harmonic component by the phase control signal PIC3 output from the controller 237. The delay unit 311 delays the RF signal incident to the main path during the time period during which the predistortion signal is generated. A combiner 317 is located between the output of the delayer 311 and the input of the power amplifier 214 and couples the predistortion signal to the delayed RF signal.
상기 도 3을 참조하면, 하모닉발생기314는 커플러와 쇼트키 다이오드(shottkey diode)로 구성될 수 있다. 그러면 RF신호가 상기 쇼트키 다이오드에 입사될 때, 상기 쇼트키 다이오드는 입사 RF신호의 레벨에 따라 고차 고조파들을 발생한다. 따라서 상기 쇼트키 다이오드에 입사되는 RF신호의 레벨은 상기 전력증폭기214의 출력에 포함되는 혼변조신호를 가장 양호하게 억압할 수 있는 레벨로 설정되어야 한다. 이를 위해, 상기 하모닉발생기314의 전단에는 항상 일정한 레벨의 RF신호가 입사될 수 있도록 자동레벨제어기313이 위치된다.Referring to FIG. 3, the harmonic generator 314 may include a coupler and a shottkey diode. Then, when the RF signal is incident on the Schottky diode, the Schottky diode generates higher harmonics according to the level of the incident RF signal. Therefore, the level of the RF signal incident on the Schottky diode should be set to a level capable of best suppressing the intermodulation signal included in the output of the power amplifier 214. To this end, an automatic level controller 313 is positioned at the front of the harmonic generator 314 so that an RF signal of a constant level is always incident.
상기 자동레벨제어기313은 선형증폭기에 입사되는 RF신호의 레벨 변화에 관계없이 설정된 일정 레벨의 RF신호로 제어하여 출력한다. 도 4는 상기 자동레벨제어기313의 구성을 도시하는 도면이다. 그리고 상기 하모닉발생기314의 입력단에 분배기414가 위치되어, 상기 하모닉발생기314에 인가되는 레벨 조정된 RF신호를 분배하여 출력한다. 그러면 전력검출기(power dectector)415는 상기 RF신호를 DC 전압으로 변환하여 레벨제어기(level controller)416에 출력한다. 그러면 상기 레벨제어기416은 상기 전력검출기415에 출력하는 DC 전압에 따라 상기 가변감쇄기412를 제어하여 항상 일정한 레벨의 RF신호가 상기 하모닉발생기314에 입력될 수 있도록 한다.The automatic level controller 313 controls and outputs an RF signal having a predetermined level regardless of the level change of the RF signal incident on the linear amplifier. 4 is a diagram showing the configuration of the automatic level controller 313. A divider 414 is positioned at an input of the harmonic generator 314 to distribute and output a level-adjusted RF signal applied to the harmonic generator 314. The power detector 415 then converts the RF signal into a DC voltage and outputs it to a level controller 416. Then, the level controller 416 controls the variable attenuator 412 according to the DC voltage output to the power detector 415 so that an RF signal of a constant level is always input to the harmonic generator 314.
여기서 상기 도 4의 전력검출기415는 멀티-캐리어(multi-carrier)를 감지할수 있어야 한다. 즉, 상기 전력검출기415는 상기 멀티-캐리어의 RF신호를 입력하여 DC 전압으로 변환할 수 있어야 한다. 도 5는 상기 전력검출기415의 구성을 도시하는 도면으로, RF 트랜스포머(transformer)451은 RF신호를 입력하여 180°위상차를 갖는 2개의 신호를 발생하며, 상기 트랜스포머451에서 출력되는 2 신호는 전송라인452 및 453을 통해 각각 쇼트키 다이오드454 및 455를 통해 DC 레벨로 변환된 후, 캐패시터456 및 저항457을 통해 합성 정류되어 DC전압으로 출력된다.In this case, the power detector 415 of FIG. 4 should be able to detect a multi-carrier. That is, the power detector 415 should be able to input the RF signal of the multi-carrier and convert it to a DC voltage. FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of the power detector 415. An RF transformer 451 inputs an RF signal to generate two signals having a 180 ° phase difference. The two signals output from the transformer 451 are transmission lines. It is converted to DC level through Schottky diodes 454 and 455 through 452 and 453, and then composite rectified through capacitor 456 and resistor 457 and output as DC voltage.
상기 도 3 및 도 4를 참조하여 입사되는 RF신호의 레벨을 제어하는 동작을 살펴보면, 전력검출기415의 180°트랜스포머451는 입사되는 RF신호의 반주기 단위로 분리되어 출력되는 2개의 신호를 발생하며, 쇼트키 다이오드454 및 455는 각각 전송라인452 및 453을 통해 입사되는 2신호를 DC 레벨로 변환된다. 따라서 멀티-캐리어의 평균 전력을 오차없이 감지할 수 있으며, 이로써 상기 하모닉발생기314에 입사되는 RF신호의 레벨을 정확하게 DC 전압으로 변환할 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 4, the operation of controlling the level of the incident RF signal is performed. The 180 ° transformer 451 of the power detector 415 generates two signals that are separated and output in half-cycle units of the incident RF signal. Schottky diodes 454 and 455 convert two signals incident through transmission lines 452 and 453 to DC levels, respectively. Therefore, the average power of the multi-carrier can be sensed without error, thereby accurately converting the level of the RF signal incident on the harmonic generator 314 to a DC voltage.
그러면 상기 레벨제어기416은 상기 전력검출기415에서 출력되는 RF신호의 DC 전압 레벨에 따른 제어신호를 발생하여 상기 가변감쇄기412에 인가한다. 상기 레벨제어기313은 연산증폭기(OP amplifier) 등을 이용하여 구현할 수 있다. 이때 상기 레벨제어기313에서 출력되는 제어신호는 검출되는 RF신호의 DC 전압에 따라 전압 값이 크면 감쇄 제어를 크게하고 전압 값이 작으면 감쇄 제어를 작게할 수 있도록 제어신호를 발생한다. 그러면 상기 가변감쇄기412는 입사되는 RF신호의 레벨에 관계없이 항상 일정한 레벨을 갖도록 RF신호를 가변 감쇄하여 하모닉발생기314에 입사시킨다.Then, the level controller 416 generates a control signal according to the DC voltage level of the RF signal output from the power detector 415 and applies it to the variable attenuator 412. The level controller 313 may be implemented using an operational amplifier or the like. At this time, the control signal output from the level controller 313 generates a control signal to increase the attenuation control when the voltage value is large according to the DC voltage of the detected RF signal, and to reduce the attenuation control when the voltage value is small. Then, the variable attenuator 412 variably attenuates the RF signal to have a constant level irrespective of the level of the incident RF signal and enters the harmonic generator 314.
이때 상기 입사되는 RF신호의 변동 레벨이 10dB이면, 상기 자동레벨제어기313의 동작 영역은 최소 10dB 이상으로 레벨을 제어할 수 있도록 설계하여야 한다. 또한 상기 자동레벨제어기313의 RF 출력레벨은 상기 하모닉발생기314가 상기 전력증폭기214에서 발생하는 혼변조신호를 최대로 억압할 수 있는 전치왜곡신호로 발생될 수 있도록 설정되어야 한다. 따라서 상기 자동레벨제어기313의 출력을 입력하는 하모닉발생기314는 항상 일정한 레벨의 RF신호를 입사하게 되므로, 안정되게 고조파를 발생할 수 있게된다. 그리고 상기 하모닉발생기314에서 출력되는 고조파는 RF신호와 결합되어 전력증폭기214에 입사되므로, 상기 전력증폭기214는 RF신호를 증폭하는 과정에서 혼변조신호의 발생을 억제할 수 있게된다.At this time, if the variation level of the incident RF signal is 10dB, the operating area of the automatic level controller 313 should be designed to control the level to at least 10dB or more. In addition, the RF output level of the automatic level controller 313 must be set such that the harmonic generator 314 can be generated as a predistortion signal capable of maximally suppressing the intermodulation signal generated by the power amplifier 214. Therefore, the harmonic generator 314 inputting the output of the automatic level controller 313 always enters an RF signal of a constant level, thereby stably generating harmonics. Since the harmonics output from the harmonic generator 314 are combined with the RF signal and incident on the power amplifier 214, the power amplifier 214 can suppress the generation of the intermodulation signal in the process of amplifying the RF signal.
또한 상기와 같이 발생되는 고조파는 상기 전력증폭기214에 입사될 시 증폭 동작에서 발생될 수 있는 고조파의 크기 및 역위상으로 조정되어야 한다. 상기 도 3에 도시된 가변감쇄기315 및 가변위상기316은 상기 전력증폭기214가 증폭 동작에서 발생할 수 있는 혼변조신호의 크기로 발생되는 고조파의 크기를 조정하고 크기가 조정된 고조파를 역위상으로 입사될 수 있도록 위상을 조정한다.In addition, the harmonics generated as described above should be adjusted to the magnitude and antiphase of harmonics that may be generated in the amplification operation when incident on the power amplifier 214. The variable attenuator 315 and the variable phase 316 shown in FIG. 3 adjust the magnitude of the harmonics generated by the magnitude of the intermodulation signal that the power amplifier 214 may generate in the amplification operation, and enter the adjusted harmonics in reverse phase. Adjust the phase so that it can be.
이를 제어부237은 상기 선택기235를 제어하여 상기 분배기232에서 출력되는 상기 전력증폭기214의 출력을 선택하며, 상기 검출기236을 제어하여 상기 6d와 같은 전력증폭기214의 출력에서 혼변조신호의 신호강도RSSI를 검출하게 한다. 그리고 검출기236에서 출력되는 상기 혼변조신호의 RSSI 값과 전 상태에서의 RSSI 값을 비교 분석하여 상기 전력증폭기214가 혼변조신호의 억압을 원활하게 할 수 있도록 제어하기 위한 감쇄제어신호ATT3 및 위상제어신호PIC3을 발생한다.The control unit 237 controls the selector 235 to select the output of the power amplifier 214 output from the divider 232, and controls the detector 236 to determine the signal strength RSSI of the intermodulation signal at the output of the power amplifier 214 such as 6d. To be detected. Attenuation control signal ATT3 and phase control for controlling the power amplifier 214 to smoothly suppress the intermodulation signal by comparing and analyzing the RSSI value of the intermodulation signal output from the detector 236 and the RSSI value in the previous state. Generate signal PIC3.
그러면 상기 가변감쇄기315는 상기 감쇄제어신호ATT3에 의해 상기 하모닉발생기314에서 발생되는 전치왜곡신호의 크기를 조정하고, 상기 가변위상기316은 상기 위상제어신호PIC3에 의해 상기 전치왜곡신호가 전력증폭기214에 역위상으로 입사될 수 있도록 위상을 조정한다. 상기와 같이 하모닉발생기314에서 발생되는 상기 도 6의 6b와 같은 고조파신호는 크기 및 위상이 조정되며, 결합기317은 상기 혼변조신호를 전력증폭기314의 입력단에 결합시킨다. 이때 상기 도 6의 6a와 같이 입사되는 RF신호를 지연시키는 상기 지연기311은 상기 전치왜곡신호가 전력증폭기214의 입력단에 결합되는 시점까지 상기 RF신호를 지연한다. 그러면 상기 전력증폭기214의 입력단에서 상기 전치왜곡신호가 상기 RF신호와 결합됨을 알 수 있다. 이때 상기 도6의 6c와 같이 RF신호에 결합된 혼변조신호가 역위상으로 조정되는 위치는 상기 전력증폭기214의 전력트랜지스터의 입력단이 되는 것이 바람직하다.Then, the variable attenuator 315 adjusts the magnitude of the predistortion signal generated by the harmonic generator 314 by the attenuation control signal ATT3, and the variable phase 316 is a power amplifier 214 by the phase control signal PIC3. Adjust the phase so that it can be incident in antiphase. As described above, the harmonic signal generated by the harmonic generator 314 is adjusted in magnitude and phase, and the combiner 317 couples the intermodulation signal to the input terminal of the power amplifier 314. In this case, as shown in FIG. 6A, the delayer 311 delaying the incident RF signal delays the RF signal until the predistortion signal is coupled to the input terminal of the power amplifier 214. Then, it can be seen that the predistortion signal is combined with the RF signal at the input of the power amplifier 214. In this case, as shown in 6c of FIG. 6, the position where the intermodulation signal coupled to the RF signal is adjusted in reverse phase is preferably the input terminal of the power transistor of the power amplifier 214.
상기한 바와 같이 상기 전치왜곡기213은 전력증폭기214에서 발생될 혼변조신호를 미리 예상하여 전치왜곡신호를 발생하며, 상기 전력증폭기214에서 최대로 혼변조신호가 억제될 수 있도록 고조파의 감쇄 및 위상을 제어하여 전력증폭기214에 입사시킨다. 이때 상기 전치왜곡기213은 상기 전력증폭기214에서 발생될 수 있는 고조파들 중 가장 높은 레벨로 발생되는 3차 고조파를 주로 제거시킨다. 상기 전치왜곡 방식의 혼변조신호 제거 효과는 피드포워드 방식을 적용하여 혼변조신호를 억압하는 부담을 대폭 줄일 수 있다. 이는 피드포워드 방식은 조정이 매우 정밀하고 어렵기 때문에 전치왜곡 방식으로 수 dB 개선할 수 있는 이점이 있다.As described above, the predistorter 213 generates a predistortion signal in advance by predicting the intermodulation signal to be generated by the power amplifier 214, and attenuation and phase of harmonics so that the intermodulation signal can be suppressed to the maximum in the power amplifier 214. Control to enter the power amplifier 214. At this time, the predistorter 213 mainly removes the third harmonic generated at the highest level among the harmonics that may be generated by the power amplifier 214. The pre-distortion intermodulation signal elimination effect can significantly reduce the burden of suppressing the intermodulation signal by applying a feed forward method. This has the advantage that the feedforward scheme can be improved by a few dB with predistortion because the adjustment is very precise and difficult.
두 번째로 상기와 같이 전치왜곡 방식에 의해 전력증폭기214에서 발생될 수 있는 혼변조신호를 미리 1차 억압한 후, 피드포워드 방식에 의해 억압하지 못한 혼변조신호를 2차 억압하는 동작을 살펴본다. 상기 피드포워드 방식에서 상기 전력증폭기214의 혼변조신호를 제거하는 과정은 크게 두 가지 단계로 나눌 수 있다. 그 하나는 상기 전력증폭기214의 출력과 입사되는 RF신호 성분을 상쇄시켜 순수한 혼변조신호 성분을 추출하는 것이고, 나머지 하나는 추출한 혼변조신호를 상기 전력증폭기214에서 최종 출력되는 신호에 포함된 혼변조신호를 완전하게 제거할 수 있도록 크기 및 위상을 보정한 후 전력증폭기214의 출력에서 혼변조신호 성분들을 상쇄시키는 것이다.Secondly, after the first suppression of the intermodulation signal that may be generated by the power amplifier 214 by the predistortion method as described above, the second operation to suppress the intermodulation signal that was not suppressed by the feedforward method will be described. . The process of removing the intermodulation signal of the power amplifier 214 in the feedforward method can be largely divided into two steps. One is to extract the pure intermodulation signal component by canceling the RF signal component incident to the output of the power amplifier 214, and the other is intermodulation included in the signal finally output from the power amplifier 214 After correcting the magnitude and phase to completely remove the signal, cancel the intermodulation signal components at the output of the power amplifier 214.
먼저 피드포워드 방식의 첫 번째 단계 동작을 살펴본다. 보조경로 상의 상기 분배기216에서 도 6a의 6a와 같이 입사되는 RF신호를 분배하며, 제1지연기217은 상기 분배기216에서 분배되는 RF신호를 상기 전치왜곡 및 RF 증폭되는 시간 동안 지연한 후, 상기 상쇄기219에 인가한다. 그러면 상기 제1지연기217에서 출력되는 도 6a의 6a와 같은 RF신호 성분과 상기 분배기218에서 분배한 도 6b의 6d와 같은 증폭신호에서 RF신호 성분을 서로 상쇄시켜 도 6b의 6e와 같은 순수 혼변조신호 성분을 추출하여 출력한다.First, the first step operation of the feedforward method will be described. The splitter 216 on the auxiliary path distributes the RF signal incident as shown in 6a of FIG. 6A, and the first delayer 217 delays the RF signal distributed by the splitter 216 for the predistortion and RF amplification time, and then Applied to offset 219. Then, the RF signal components as shown in 6a of FIG. 6a and the amplified signals as shown in 6d of FIG. 6b distributed by the divider 218 to be canceled from the first delayer 217 cancel each other and thus pure horn as shown in 6e of FIG. 6b. The modulated signal component is extracted and output.
상기한 바와 같이 상쇄기219는 피드포워드 방식의 핵심적인 구성으로서, 그 기능은 상기 전력증폭기214의 출력에서 혼변조신호 성분만을 검출하는 것이다. 상기 상쇄기219는 감산기(substractor) 또는 가산기(adder) 형태로 구성할 수 있다. 상기 상쇄기219를 감산기 형태로 구성하는 경우에는 입력되는 두 RF신호가 동위상이 되도록 위상을 갖도록 조정하여야 하며, 가산기 형태로 구성하는 경우에는 입력되는 두 RF신호가 역위상을 갖도록 조정하여야 한다. 본 발명의 실시예에서는 상기 상쇄기219가 감산기 형태로 구성된 예를 도시하고 있다. 이런 경우 상기 감산기는 내부에 결합기를 구비하며, 입력되는 두 신호 중 한 입력신호는 동위상으로 상기 결합기에 입사시키고 나머지 한 신호는 역위상으로 변환하여 상기 결합기에 입사시키는 구성을 갖는다. 상기 감산기 형태의 상쇄기219에 도 6a의 6a와 같은 RF신호와 도 6b의 6d와 같은 증폭된 RF신호가 입사되면, 동위상의 두 RF신호 성분은 상기 상쇄기219의 내부에서 역위상으로 변환된 후 결합기(여기서는 Wilkinson combiner를 사용할 수 있다)를 통과하면서 RF신호는 상쇄되고 혼변조신호 성분들만 남게된다.As described above, the canceller 219 is a core configuration of the feedforward method, and its function is to detect only the intermodulated signal component at the output of the power amplifier 214. The canceller 219 may be configured in the form of a subtractor or an adder. When the canceller 219 is configured as a subtractor, the two RF signals to be input should be adjusted to have a phase so that they are in phase. When the adder is configured as an adder, the two RF signals to be input should be adjusted so as to have an inverse phase. The embodiment of the present invention shows an example in which the canceller 219 is configured as a subtractor. In this case, the subtractor has a coupler therein, and an input signal of two input signals is incident to the combiner in phase and the other signal is converted to an antiphase to enter the combiner. When the RF signal as shown in 6a of FIG. 6A and the amplified RF signal as shown in 6d of FIG. 6B are incident on the subtractor 219 of the subtractor type, two RF signal components of the in-phase are converted into an antiphase inside the canceller 219. After passing through a post-combiner (you can use a Wilkinson combiner here), the RF signal cancels out, leaving only intermodulation signal components.
이때 상기 상쇄기219에 입사되는 두 RF신호의 레벨과 위상을 정확하게 일치시켜야 한다. 이를 위해서는 상기 주경로의 전력증폭기214에서 출력되는 증폭된 RF신호와 보조경로를 통해 입력되는 RF신호가 대역 내에서 군지연(group delay)가 정확하게 맞아야 하며, 또한 지연의 평탄(flatness)의 특성이 양호하여야 한다. 즉, 상기 상쇄하고자 하는 RF신호의 위상 왜곡(phase distortion)을 최대한 억제시켜야 한다.At this time, the level and phase of two RF signals incident on the canceller 219 must be exactly matched. To this end, the group delay of the amplified RF signal output from the power amplifier 214 of the main path and the RF signal input through the auxiliary path must be exactly matched in the band, and the characteristics of the flatness of the delay are improved. Should be good. That is, the phase distortion of the RF signal to be canceled should be suppressed as much as possible.
상기한 바와 같이 전력증폭기214의 출력과 상기 제1지연기217에서 출력되는 RF신호 성분의 레벨 및 위상이 정확하게 일치하지 않으면 상기 상쇄기219에서 RF신호 성분이 정확하게 상쇄되지 않는다. 이를 해소하기 위하여 도 2의 상기 제1가변감쇄기211은 상기 제어부237에서 출력하는 감쇄제어신호ATT1에 의해 입사되는 RF신호의 레벨을 조정하고, 상기 제2가변위상기212는 상기 제어부237에서 출력하는 위상제어신호PIC1에 의해 입사되는 RF신호의 위상을 조정한다. 따라서 상기 제1가변감쇄기211 및 제1가변위상기212는 주경로의 RF신호와 보조경로의 RF신호가 동일한 레벨 및 동위상이 되도록 조정하는 기능을 수행하게 된다. 그러면 상기 상쇄기219는 동일한 레벨 및 동위상으로 입력되는 두 RF신호 성분을 상쇄시키게 된다.As described above, if the level and the phase of the output of the power amplifier 214 and the RF signal component output from the first delay unit 217 do not exactly match, the RF signal component is not canceled out correctly in the canceller 219. To solve this problem, the first variable attenuator 211 of FIG. 2 adjusts the level of the RF signal incident by the attenuation control signal ATT1 output from the controller 237, and the second variable displacement unit 212 outputs the controller 237. The phase of the RF signal incident by the phase control signal PIC1 is adjusted. Therefore, the first variable attenuator 211 and the first variable displacement unit 212 perform a function of adjusting the RF signal of the main path and the RF signal of the auxiliary path to the same level and phase. The canceller 219 cancels the two RF signal components that are input at the same level and in phase.
상기와 같이 두 RF신호의 레벨 및 위상을 제어하기 위하여, 상기 제어부237은 상기 선택기235에 제3신호SF3을 선택하기 위한 스위치제어신호SWC를 출력하고, 상기 검출기236에서 상기 제3신호SF3에서 RF신호 성분의 RSSI를 검출하기 위한 제어데이타PCD를 출력한다. 그러면 상기 선택기235는 상기 분배기233에서 분배되는 상기 상쇄기219의 출력인 제3신호SF3을 선택 입력하며, 상기 검출기236은 상기 제3신호SF3의 RF신호 성분을 DC 전압으로 변환한 RSSI를 발생한다. 그러면 상기 제어부237은 상기 RF신호 성분의 RSSI를 전의 RF신호 RSSI와 비교 분석한 후, 상기 상쇄기233에서 RF신호 성분을 상쇄시키기 위한 감쇄제어신호ATT1 및 위상제어신호PIC1을 발생한다.In order to control the level and phase of the two RF signals as described above, the controller 237 outputs a switch control signal SWC for selecting the third signal SF3 to the selector 235, and the detector 236 outputs an RF signal to the third signal SF3. The control data PCD for detecting the RSSI of the signal component is output. The selector 235 selects and inputs a third signal SF3 which is an output of the canceller 219 distributed by the divider 233, and the detector 236 generates an RSSI obtained by converting an RF signal component of the third signal SF3 into a DC voltage. . Then, the controller 237 compares the RSSI of the RF signal component with the previous RF signal RSSI, and then generates an attenuation control signal ATT1 and a phase control signal PIC1 for canceling the RF signal component in the canceller 233.
그러면 상기 제1가변감쇄기211은 상기 감쇄제어신호ATT1에 의해 감쇄 비율이 결정되어 입사되는 RF신호를 감쇄하며, 제1위상가변기212는 상기 위상제어신호PIC1에 의해 입사되는 RF신호의 위상을 조정한다. 이때 상기 상쇄기219를 출력하는 RF신호의 RSSI와 전의 RF신호의 RSSI를 비교 분석하여 상기 감쇄제어신호ATT1 및 위상제어신호PIC1을 발생하므로, 결국 상기 제1가변감쇄기211 및 제1가변위상기212는 상기 도 6b의 6d와 같은 RF신호와 도 6a의 6a와 같은 두 RF신호가 동일한 레벨 및 동일한 위상을 갖도록 제어한다.Then, the first variable attenuator 211 attenuates the RF signal incident by the decay rate determined by the attenuation control signal ATT1, and the first phase variable 212 adjusts the phase of the RF signal incident by the phase control signal PIC1. . At this time, the attenuation control signal ATT1 and the phase control signal PIC1 are generated by comparing and analyzing the RSSI of the RF signal outputting the canceller 219 and the RSSI of the previous RF signal, and thus, the first variable attenuator 211 and the first variable shifter 212. FIG. 6B controls two RF signals such as 6d of FIG. 6B and two RF signals of 6A of FIG. 6A to have the same level and the same phase.
상기와 같이 상쇄기219에서 RF신호 성분을 상쇄하는 이유는 RF신호를 크게 억압하고 혼변조신호 성분 만을 추출하므로서, 뒷단의 에러증폭기222에 영향을 끼치지 않게 하기 위함이다. 즉, 상기 상쇄기219의 출력이 변동하여 상기 RF신호가 효과적으로 제거되지 못하면 상기 에러증폭기222에 비교적 큰 레벨의 RF신호가 입사되고, 이로인해 상기 에러증폭기222는 손상을 받게된다.The reason for canceling the RF signal component in the canceller 219 is to suppress the RF signal greatly and extract only the intermodulated signal component, so as not to affect the error amplifier 222 at the rear stage. That is, if the output of the canceller 219 fluctuates and the RF signal is not effectively removed, the RF amplifier of a relatively large level is incident on the error amplifier 222, thereby causing the error amplifier 222 to be damaged.
두 번째로 피드포워드 방식에서 두 번째 단계의 동작을 살펴본다. 여기서는 상기와 같이 상쇄기219에서 출력되는 혼변조신호가 제2가변감쇄기220, 제2가변위상기221 및 에러증폭기222를 통해 레벨 및 위상이 조정되며, 주경로 상에 입사되어 전력증폭기214의 출력에 포함된 혼변조신호 성분이 제거된다. 이때 상기 결합기223에 의해 결합되는 혼변조신호는 상기 증폭 출력되는 신호와 역위상이 되어야 한다.Secondly, the operation of the second step in the feedforward method will be described. Here, as described above, the intermodulation signal output from the canceller 219 is adjusted through the second variable attenuator 220, the second variable phase shifter 221, and the error amplifier 222, and is incident on the main path to output the power amplifier 214. The intermodulation signal component included in is removed. In this case, the intermodulation signal coupled by the combiner 223 should be out of phase with the amplified output signal.
여기서 상기 상쇄기219에서 검출된 혼변조신호가 주경로 상에 출력되는 신호에 포함된 혼변조신호의 레벨과 동일하게 하고 역위상이 되도록 보정하기 위하여, 상기 제어부237은 분배기234에서 분배되는 최종 출력신호인 제4신호SF4를 선택하기 위한 스위치제어신호SWC를 발생하고, 상기 제4신호SF4 중에서 혼변조신호인 고조파들의 RSSI를 검출하기 위한 제어데이타PCD를 출력한다. 그러면 상기 선택기235는 상기 스위치제어신호SWC에 의해 상기 분배기234에서 출력되는 제4신호SF4를 선택 출력하며, 검출기236은 상기 제어데이타PCD에 의해 제4신호SF4의 고조파 들에 대한 RSSI를 검출하여 제어부237에 인가한다. 그리고 상기 제어부237은 최종 출력신호에 포함된 혼변조신호의 RSSI와 전 혼변조신호의 RSSI를 비교 분석한 후, 분석 결과에 따라 최종 출력신호에 포함된 혼변조신호를 억압하기 위한 감쇄제어신호ATT2 및 위상제어신호PIC2를 발생한다.Here, in order to correct the intermodulation signal detected by the canceller 219 to be equal to the level of the intermodulation signal included in the signal output on the main path and to be out of phase, the control unit 237 outputs the final output distributed by the distributor 234. A switch control signal SWC is generated for selecting the fourth signal SF4, which is a signal, and a control data PCD for detecting RSSI of harmonics, which are intermodulation signals, is output from the fourth signal SF4. Then, the selector 235 selects and outputs the fourth signal SF4 output from the divider 234 by the switch control signal SWC, and the detector 236 detects the RSSI of the harmonics of the fourth signal SF4 by the control data PCD and controls the controller. Applies to 237. The controller 237 compares the RSSI of the intermodulated signal included in the final output signal with the RSSI of the pre-modulated signal, and then suppresses the mixed modulated signal included in the final output signal according to the analysis result. And a phase control signal PIC2.
따라서 상기 상쇄기219의 출력을 입력하는 제2가변감쇄기220은 상기 감쇄제어신호ATT2에 의해 입사되는 혼변조신호의 레벨을 조정하며, 상기 제2가변감쇄기220에서 출력되는 신호를 입력하는 제2위상가변기221은 상기 위상제어신호PIC2에 의해 입사되는 혼변조신호의 위상을 조정한다. 이때 상기 제2위상가변기221는 상기 위상제어신호PIC2에 의해 혼변조신호의 위상이 결합기223에서 역위상이 될 수 있도록 제어한다. 그러면 상기 제2가변위상기221과 결합기223 사이에 연결되는 에러증폭기222는 상기와 같이 레벨 및 위상이 조정된 혼변조신호를 증폭 출력한다.Accordingly, the second variable attenuator 220 inputting the output of the canceller 219 adjusts the level of the intermodulation signal incident by the attenuation control signal ATT2, and the second phase adder inputs the signal output from the second variable attenuator 220. The toilet 221 adjusts the phase of the intermodulation signal incident by the phase control signal PIC2. In this case, the second phase variable transformer 221 controls the phase of the mixed modulated signal to be out of phase in the combiner 223 by the phase control signal PIC2. Then, the error amplifier 222 connected between the second variable phase shifter 221 and the combiner 223 amplifies and outputs the mixed modulated signal whose level and phase are adjusted as described above.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 선형증폭 장치는 증폭신호에 포함되는 혼변조신호를 억압하기 위하여 전치왜곡 방식과 피드포워드 방식을 사용한다. 상기 혼변조신호를 억압하는 절차는 먼저 전치왜곡 방식에 의해 전력증폭기214에서 발생될 수 있는 혼변조신호를 미리 억압하고, 이후 피드포워드 방식에 의해 전력증폭기214의 출력에 포함된 혼변조신호를 검출한 후 이를 최종 출력신호에 결합하여 혼변조신호를 제거한다. 이는 피드포워드 방식 만으로 혼변조신호를 제거하려면 전력증폭기214 및 에러증폭기222의 설계 및 제작이 까다롭고 정확한 동조(tunning)이 어렵기 때문에, 전치왜곡기213을 이용하여 일정 크기의 혼변조신호를 미리 억압한 후 피드포워드 방식으로 나머지 혼변조신호를 제거하며, 이로인해 선형증폭기의 설계 및 제작이 용이해진다.As described above, the linear amplification apparatus uses a predistortion method and a feedforward method to suppress intermodulation signals included in an amplified signal. The procedure for suppressing the intermodulation signal first suppresses the intermodulation signal that may be generated in the power amplifier 214 by predistortion, and then detects the intermodulation signal included in the output of the power amplifier 214 by the feedforward method. The intermodulation signal is then combined with the final output signal to remove the intermodulation signal. It is difficult to design and manufacture the power amplifier 214 and the error amplifier 222, and it is difficult to accurately tune the power amplifier 214 and the error amplifier 222 to remove the intermodulation signal by the feedforward method alone. After suppression, the feedforward method removes the remaining intermodulation signals, which facilitates the design and manufacture of the linear amplifier.
다음으로 제어부237을 중심으로 하여 상기와 같이 전치왜곡 방식 및 피드포워드 방식을 사용하여 혼변조신호를 억압하는 과정을 구체적으로 살펴본다.Next, the process of suppressing the intermodulation signal using the predistortion method and the feedforward method as described above with reference to the control unit 237 will be described in detail.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 검출기236의 내부 구성을 도시하는 도면이다. 감쇄기711은 상기 선택기235에서 출력되는 신호SF를 감쇄 출력한다. 필터712는 광대역 필터(wideband pass filter)로서, 송신대역의 신호를 여파한다. PLL(Phase Lock Loop)713 및 발진기714는 상기 제어부237에서 출력되는 제어데이타PCD에 의해 해당하는 로컬주파수(Local Frequency)LF1을 발생한다. 상기 로컬주파수LF1은 선택한 신호SF의 RSSI를 검출하기 위한 주파수를 결정하는 기능을 수행한다. 혼합기(mixer)715는 상기 필터712에서 출력되는 신호와 상기 로컬주파수LF1을 혼합하여 중간주파수(Intermediate Frequency:IF)를 발생한다. 필터716은 중간주파수 필터로서, 상기 혼합기715의 출력에서 두 주파수의 차신호(#SF-LF1#)를 여파하여 IF1으로 출력한다. 중간주파수증폭기717은 상기 중간주파수IF1을 증폭 출력한다. 발진기719는 고정된 로컬주파수LF2를 발생한다. 혼합기(mixer)718은 상기 중간주파수증폭기717에서 출력되는 IF1신호와 상기 로컬주파수LF2를 혼합하여 중간주파수IF2를 발생한다. 필터720은 상기 혼합기718의 출력에서 두 주파수의 차신호(#IF1-LF2#)를 여파하여 IF2로 출력한다. 로그증폭기(LOG Amplifier)721은 상기 필터720에서 출력되는 중간주파수IF2를 DC전압으로 변환하여 RSSI신호로 출력한다.7 is a diagram illustrating an internal configuration of the detector 236 according to the embodiment of the present invention. The attenuator 711 attenuates and outputs the signal SF output from the selector 235. Filter 712 is a wideband pass filter that filters signals in a transmission band. The phase lock loop (PLL) 713 and the oscillator 714 generate a corresponding local frequency LF1 by the control data PCD output from the controller 237. The local frequency LF1 determines a frequency for detecting the RSSI of the selected signal SF. A mixer 715 generates an intermediate frequency (IF) by mixing the signal output from the filter 712 and the local frequency LF1. The filter 716 is an intermediate frequency filter and filters the difference signal (# SF-LF1 #) of two frequencies at the output of the mixer 715 and outputs it to IF1. The intermediate frequency amplifier 717 amplifies and outputs the intermediate frequency IF1. Oscillator 719 generates a fixed local frequency LF2. A mixer 718 generates an intermediate frequency IF2 by mixing the IF1 signal output from the intermediate frequency amplifier 717 and the local frequency LF2. The filter 720 filters the difference signal (# IF1-LF2 #) of two frequencies at the output of the mixer 718 and outputs it to IF2. A log amplifier 721 converts the intermediate frequency IF2 output from the filter 720 into a DC voltage and outputs the RSSI signal.
상기 도 7의 동작을 살펴보면, 상기 제어부237의 스위치제어신호SWC에 의해 상기 선택기235는 제1신호SF1-제4신호SF4 중에 대응되는 신호SF를 선택하여 출력한다. 그러면 상기 검출기236의 필터712는 상기 신호SF를 여파하여 혼합기715에 인가한다. 그리고 상기 PLL713 및 발진기714는 상기 제어부237의 제어데이타PCD에 의해 선택된 신호의 고조파 또는 RF신호를 선택하기 위한 로컬주파수LF1을 발생한다. 그러면 상기 혼합기715는 상기 두 신호SF 및 LF1을 혼합하여 출력하고, 필터716은 두 신호의 차에 해당하는 주파수를 여파하여 IF1으로 출력한다. 상기와 같은 구성은 선택된 신호SF에서 RSSI를 검출하기 위한 주파수를 결정하는 동시에 제1단계의 주파수 하강 변환(frequency down conversion) 기능을 수행한다.Referring to the operation of FIG. 7, the selector 235 selects and outputs a corresponding signal SF among the first signals SF1 to fourth signal SF4 by the switch control signal SWC of the controller 237. Filter 712 of detector 236 then filters and applies the signal SF to mixer 715. The PLL713 and the oscillator 714 generate a local frequency LF1 for selecting harmonics or RF signals of a signal selected by the control data PCD of the controller 237. The mixer 715 mixes and outputs the two signals SF and LF1, and the filter 716 filters the frequency corresponding to the difference between the two signals and outputs the result to IF1. The above configuration determines the frequency for detecting the RSSI in the selected signal SF and performs the frequency down conversion function of the first step.
이후 상기 혼합기718은 발진기718에서 출력되는 로컬주파수LF2와 상기 IF1을 혼합하며, 필터720은 혼합된 신호에서 두 신호 IF1 및 LF2의 차에 해당하는 주파수를 여파하여 IF2로 출력한다. 상기와 같은 구성은 제2단계의 주파수 하강 변환 기능을 수행한다. 그리고 로그증폭기721은 상기 IF2를 입력하여 DC전압으로 변환 출력하며, 이 신호는 RSSI가 된다.The mixer 718 then mixes the local frequency LF2 output from the oscillator 718 and the IF1, and the filter 720 filters the frequencies corresponding to the difference between the two signals IF1 and LF2 in the mixed signal and outputs them to IF2. The above configuration performs the frequency down conversion function of the second step. The log amplifier 721 receives the IF2 and converts the DC voltage into a DC voltage. The signal becomes RSSI.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제어부237의 내부 구성을 도시하는 도면이다. ADC(Analog to Digital Converter)814는 상기 선택기236에서 출력되는 RSSI를 디지털 데이터로 변환하여 출력한다. 롬812는 본 발명의 실시예에 따라 감쇄 및 위상을 제어하기 위한 프로그램을 저장하고 있다. CPU811은 상기 롬812의 프로그램에 따라 신호SF를 선택하기 위한 스위치제어신호SWC 및 선택된 신호SF에서 원하는 RSSI를 선택하기 위한 주파수를 선택하기 위한 제어데이타PCD를 발생하며, 상기 ADC814에 출력되는 RSSI 값을 비교 분석하여 감쇄제어신호ATT 및 위상제어신호PIC를 발생한다. 램813은 프로그램 수행중에 발생되는 각종 데이터를 일시 저장한다. DAC815는 상기 제어부811에서 출력하는 감쇄제어 및 위상제어 데이터를 아날로그로 변환하여 감쇄제어신호ATT 및 위상제어신호PIC로 출력한다. 통신부816는 상기 CPU816의 제어하에 선형증폭장치의 상태 정보를 외부로 통보하는 기능을 수행한다.8 is a diagram illustrating an internal configuration of the control unit 237 according to the embodiment of the present invention. The analog-to-digital converter (ADC) 814 converts the RSSI output from the selector 236 into digital data and outputs the digital data. ROM812 stores a program for controlling attenuation and phase in accordance with an embodiment of the present invention. The CPU811 generates a switch control signal SWC for selecting a signal SF and a control data PCD for selecting a frequency for selecting a desired RSSI from the selected signal SF according to the program of the ROM812. The CPU811 outputs the RSSI value output to the ADC814. Comparative analysis generates the attenuation control signal ATT and the phase control signal PIC. The RAM 813 temporarily stores various data generated while the program is being executed. The DAC815 converts the attenuation control and phase control data output from the controller 811 into analog and outputs the analog attenuation control signal ATT and the phase control signal PIC. The communication unit 816 performs a function of notifying the state information of the linear amplifier to the outside under the control of the CPU816.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 제어부237이 상기 가변감쇄기들 및 가변위상기들을 제어하여 신호의 레벨 및 위상을 조정하는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 상기 도 9에서 X축은 감쇄값을 표시하고 Y축은 위상 변화 값을 표시한다. 상기 도 9를 참조하면, 상기 RSSI가 입력되는 시점에서 가변감쇄기의 값을 PA에서 PB로 변화하였을 때, 검출된 신호의 크기가 작아지면 PB에서 PC로 이동한다. 이후 다음 RSSI가 입력된 시점에서 상기 가변감쇄기의 값이 PC에서 PD로 이동했을 때 검출된 신호가 다시 커지면다시 반대 방향 PC로 이동한다. 이때 감쇄값 PC 크기의 일시적인 지점이다. 이와 같은 방식으로 가변위상기도 PC에서 PE의 값 변화시 검출된 RSSI의 크기가 작아지면 PF로 이동한다.FIG. 9 is a diagram for describing an operation of controlling, by the controller 237, the variable attenuators and the variable phases to adjust the level and phase of a signal according to an embodiment of the present invention. In FIG. 9, the X axis represents the attenuation value and the Y axis represents the phase change value. Referring to FIG. 9, when the value of the variable attenuator is changed from PA to PB at the time when the RSSI is input, the size of the detected signal is reduced to move from PB to PC. Thereafter, when the value of the variable attenuator is moved from the PC to the PD at the time when the next RSSI is input, when the detected signal is increased again, the variable attenuator moves to the opposite direction PC. This is a temporary point in the attenuation value PC size. In this way, the variable phase shifter also moves to the PF when the size of the RSSI detected when the PE value is changed in the PC becomes small.
도 10은 본 발명의 제2실시예에서 따른 선형증폭장치의 구성을 도시하고 있다. 상기 도 10의 선형증폭장치는 상기 제1가변감쇄기211 및 제1가변위상기212가 서브패스에 위치되는 구성을 제외하고는 상기 도 2의 제1실시예에 따른 선형증폭장치와 동일한 구성을 갖는다.10 shows the configuration of a linear amplifier according to a second embodiment of the present invention. The linear amplifier of FIG. 10 has the same configuration as the linear amplifier according to the first embodiment of FIG. 2 except for the configuration in which the first variable attenuator 211 and the first variable displacement unit 212 are located in a subpath. .
상기 도 10을 참조하면, 주 경로 상의 전치왜곡기213은 도 3-도 5와 같은 구성을 가지며, 입력되는 RF신호에 대응되는 고조파들을 발생하고 상기 제어부237의 감쇄제어신호ATT3 및 위상제어신호PIC3에 따라 고조파의 레벨 및 위상을 제어하며, 이 신호를 입력되는 RF신호에 결합하여 전치왜곡된 RF신호로 변환하여 상기 전력증폭기214에 출력한다. 상기 전력증폭기214는 상기 전치왜곡기213에서 출력을 입력하며, 전치왜곡된 RF신호를 증폭하므로서 혼변성분이 억압되는 RF신호를 출력한다.Referring to FIG. 10, the predistorter 213 on the main path has the configuration as shown in FIGS. 3 to 5, generates harmonics corresponding to the input RF signal, and the attenuation control signal ATT3 and the phase control signal PIC3 of the controller 237. In accordance with the control, the level and phase of the harmonics are combined. The signal is combined with the input RF signal and converted into a predistorted RF signal and output to the power amplifier 214. The power amplifier 214 inputs an output from the predistorter 213 and outputs an RF signal in which a mixed component is suppressed while amplifying the predistorted RF signal.
서브 패스 상의 제1지연기217은 상기 분배기216에 의해 주 경로에서 분배되는 RF신호를 입력하며, 상기 전치왜곡기213 및 전력증폭기214에서 처리되는 시간 동안 상기 RF신호를 지연 출력한다. 제1가변감쇄기211 및 제1가변위상기212는 상기 제1지연기217 및 상쇄기219 사이에 연결되며, 상기 제어부237에서 출력되는 감쇄제어신호ATT1 및 위상제어신호PIC1에 의해 입력되는 RF신호의 레벨 및 위상을 각각 제어하여 상기 상쇄기219에 출력한다.The first delay unit 217 on the subpath inputs the RF signal distributed in the main path by the divider 216, and delays the RF signal during the processing time in the predistorter 213 and the power amplifier 214. The first variable attenuator 211 and the first variable displacement unit 212 are connected between the first delay unit 217 and the offset unit 219, and are configured to control the RF signal input by the attenuation control signal ATT1 and the phase control signal PIC1 output from the control unit 237. The level and phase are respectively controlled and output to the canceller 219.
상기 구성 외에 선형증폭장치의 나머지 구성은 상기 도 2와 같은 제1실시예의 선형증폭장치 구성과 동일하며, 참조 부호도 동일한다. 그리고 상기 제어부237은 제1신호SF1-SF4를 선택 입력하며, 선택된 신호SF에서 혼변조신호 또는 RF신호의 RSSI를 검출하여 감쇄제어신호ATT1-ATT3 및 위상제어신호PIC1-PIC3을 발생한다. 상기 제어부237은 먼저 서비스 채널들을 설정한 후, 순차적으로 상기 전력증폭기214에 포함되는 혼변조신호를 억압하기 위한 전치왜곡신호의 레벨 및 위상을 조정하고, 상기 상쇄기219에 포함되는 RF신호 성분을 억압하기 위하여 보조 경로에 입력되는 RF신호의 레벨 및 위상을 조정하며, 최종 출력되는 증폭된 RF신호에 포함된 혼변조신호 성분을 억압할 수 있도록 상기 상쇄기29에서 출력되는 혼변조신호 성분의 레벨 및 위상을 조정한다.In addition to the above structure, the rest of the linear amplifier device is the same as the linear amplifier device of the first embodiment as shown in FIG. The controller 237 selects and inputs the first signals SF1-SF4, and detects the RSSI of the intermodulation signal or the RF signal from the selected signal SF to generate the attenuation control signals ATT1-ATT3 and the phase control signals PIC1-PIC3. The control unit 237 first sets service channels, sequentially adjusts the level and phase of the predistortion signal for suppressing the intermodulation signal included in the power amplifier 214, and adjusts an RF signal component included in the canceller 219. The level of the modulated signal component output from the canceller 29 is adjusted so that the level and phase of the RF signal input to the auxiliary path are suppressed to suppress the intermodulated signal component included in the final amplified RF signal. And adjust the phase.
도 11은 본 발명의 제3실시예에서 따른 선형증폭장치의 구성을 도시하고 있다. 상기 도 11의 선형증폭장치는 상기 제1가변감쇄기211 및 제1가변위상기212가 주 경로와 보조 경로 사이에 위치되는 구성을 제외하고는 상기 도 2의 제1실시예에 따른 선형증폭장치와 동일한 구성을 갖는다.11 shows the configuration of a linear amplifier according to a third embodiment of the present invention. The linear amplifier of FIG. 11 includes a linear amplifier according to the first embodiment of FIG. 2 except for a configuration in which the first variable attenuator 211 and the first variable displacement unit 212 are located between a main path and an auxiliary path. Have the same configuration.
상기 도 11을 참조하면, 주 경로 상의 전치왜곡기213은 도 3-도 5와 같은 구성을 가지며, 입력되는 RF신호에 대응되는 고조파들을 발생하고 상기 제어부237의 감쇄제어신호ATT3 및 위상제어신호PIC3에 따라 고조파의 레벨 및 위상을 제어하며, 이 신호를 입력되는 RF신호에 결합하여 전치왜곡된 RF신호로 변환하여 상기 전력증폭기214에 출력한다. 상기 전력증폭기214는 상기 전치왜곡기213에서 출력을 입력하며, 전치왜곡된 RF신호를 증폭하므로서 혼변성분이 억압되는 RF신호를 출력한다.Referring to FIG. 11, the predistorter 213 on the main path has the configuration as shown in FIGS. 3 to 5, generates harmonics corresponding to the input RF signal, and the attenuation control signal ATT3 and the phase control signal PIC3 of the controller 237. In accordance with the control, the level and phase of the harmonics are combined. The signal is combined with the input RF signal and converted into a predistorted RF signal and output to the power amplifier 214. The power amplifier 214 inputs an output from the predistorter 213 and outputs an RF signal in which a mixed component is suppressed while amplifying the predistorted RF signal.
서브 패스 상의 제1지연기217은 상기 분배기216에 의해 주 경로에서 분배되는 RF신호를 입력하며, 상기 전치왜곡기213 및 전력증폭기214에서 처리되는 시간 동안 상기 RF신호를 지연하여 상기 상쇄기219에 출력한다.The first delay unit 217 on the subpath inputs the RF signal distributed in the main path by the divider 216, and delays the RF signal during the processing time in the predistorter 213 and the power amplifier 214 to the canceller 219. Output
상기 제1가변감쇄기211 및 제1가변위상기212는 상기 분배기218과 상쇄기219 사이에 연결되며, 상기 제어부237에서 출력되는 감쇄제어신호ATT1 및 위상제어신호PIC1에 의해 입력되는 RF신호의 레벨 및 위상을 각각 제어하여 상기 상쇄기219에 출력한다. 즉, 상기 제1가변감쇄기211 및 제1가변위상기212는 상기 주 경로와 보조 경로 사이에 위치되며, 상기 주경로 상의 전력증폭기214에서 출력되는 증폭된 RF신호의 위상 및 레벨을 제어한 후 보조 경로 상의 상쇄기219에 출력한다.The first variable attenuator 211 and the first variable shifter 212 are connected between the divider 218 and the canceller 219, and the level of the RF signal input by the attenuation control signal ATT1 and the phase control signal PIC1 output from the controller 237. Phases are respectively controlled and output to the canceller 219. That is, the first variable attenuator 211 and the first variable displacement unit 212 are located between the main path and the auxiliary path, and control the phase and level of the amplified RF signal output from the power amplifier 214 on the main path. Output to canceler 219 on path.
상기 구성 외에 선형증폭장치의 나머지 구성은 상기 도 2와 같은 제1실시예의 선형증폭장치 구성과 동일하며, 참조 부호도 동일한다.In addition to the above structure, the rest of the linear amplifier device is the same as the linear amplifier device of the first embodiment as shown in FIG.
그리고 상기 제어부237은 제1신호SF1-SF4를 선택 입력하며, 선택된 신호SF에서 혼변조신호 또는 RF신호의 RSSI를 검출하여 감쇄제어신호ATT1-ATT3 및 위상제어신호PIC1-PIC3을 발생한다. 상기 제어부237은 먼저 서비스 채널들을 설정한 후, 순차적으로 상기 전력증폭기214에 포함되는 혼변조신호를 억압하기 위한 전치왜곡신호의 레벨 및 위상을 조정하고, 상기 상쇄기219에 포함되는 RF신호 성분을 억압하기 위하여 전력증폭기214에서 출력되는 RF신호의 레벨 및 위상을 조정하며, 최종 출력되는 증폭된 RF신호에 포함된 혼변조신호 성분을 억압할 수 있도록 상기 상쇄기29에서 출력되는 혼변조신호 성분의 레벨 및 위상을 조정한다.The controller 237 selects and inputs the first signals SF1-SF4, and detects the RSSI of the intermodulation signal or the RF signal from the selected signal SF to generate the attenuation control signals ATT1-ATT3 and the phase control signals PIC1-PIC3. The control unit 237 first sets service channels, sequentially adjusts the level and phase of the predistortion signal for suppressing the intermodulation signal included in the power amplifier 214, and adjusts an RF signal component included in the canceller 219. Adjust the level and phase of the RF signal output from the power amplifier 214 to suppress, and to suppress the intermodulation signal component included in the final amplified RF signal output of the intermodulation signal component output from the canceller 29 Adjust the level and phase.
상기 도 10과 같은 구성을 갖는 제2실시예의 선형증폭장치와 상기 도 11과 같은 구성을 갖는 제3실시예에의 선형증폭장치는 상기 제1실시예에 따른 선형증폭장치와 같은 방법으로 먼저 서비스 채널을 선택하고, 두 번째로 전치왜곡신호의 위상 및 레벨 제어를 하며, 세 번째로 입력되는 RF신호의 위상 및 레벨을 제어하고, 네 번째로 상쇄기219에서 출력되는 혼변조신호 성분의 위상 및 레벨을 제어한다. 그러나 상기한 바와 같이 또 다른 제어방법으로서 상기 서비스 채널을 선택하는 동작은 타이머 인터럽트에 의해 일정 시간 간격으로 수행시킬 수 있다. 이런 제어 방법을 사용하는 경우, 상기 제어부237은 타이머 인터럽트 발생시 마다. 상기 서비스 채널 탐색 동작을 수행하며, 나머지 주기에서는 상기한 바와 가변감쇄기들 및 가변위상기들을 제어하는 동작을 수행한다. 이때 임의 가변감쇄기 및 가변위상기를 제어하는 상태에서 타이머 인터럽트가 발생되면, 상기 제어부237은 수행 중인 동작을 중단하고 상기 타이머 인터럽트 서비스 루틴을 수행한 후 다시 메인 루틴으로 복귀하여 수행중이던 동작을 재수행하게 된다.The linear amplifier of the second embodiment having the configuration as shown in FIG. 10 and the linear amplifier of the third embodiment having the configuration as shown in FIG. 11 are first serviced in the same manner as the linear amplifier according to the first embodiment. Select the channel, secondly control the phase and level of the pre-distortion signal, thirdly control the phase and level of the RF signal input, and fourthly, phase and phase of the intermodulation signal component output from the canceller 219. Control the level. However, as described above, the operation of selecting the service channel as another control method may be performed at a predetermined time interval by a timer interrupt. When using this control method, the control unit 237 generates a timer interrupt every time. The service channel discovery operation is performed, and the remaining periods control the variable attenuators and the variable phases as described above. At this time, if a timer interrupt occurs in the state of controlling the random variable attenuator and the variable phase, the control unit 237 stops the current operation, performs the timer interrupt service routine, returns to the main routine, and re-executes the operation. .
또한 상기 제1실시예에 따른 선형증폭장치에서와 같이 상기 가변감쇄기들 및 가변위상기들을 제어하는 횟수 L, M, N은 해당하는 가변감쇄기 및 가변위상기에서 입력되는 신호의 레벨 및 위상을 효과적으로 제어할 수 있는 횟수로 설정할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 동일한 횟수로 설정하고 그 횟수는 5회로 가정한다.Also, as in the linear amplifier according to the first embodiment, the number L, M, and N of controlling the variable attenuators and the variable phases effectively control the level and phase of the signal input from the corresponding variable attenuator and the variable phase. It can be set to a number that can be controlled, and in the embodiment of the present invention, the same number is set, and the number is assumed to be five times.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 선형증폭장치는 전치왜곡방식와 피드포워드 방식을 사용하여 혼변조신호 성분을 분산하여 효과적을 제어할 수 있다. 즉, 전치왜곡방식을 이용하여 전력증폭기에서 발생할 수 있는 혼변조신호를 1차 억압하고, 피드포워드 방식을 이용하여 상기 전력증폭기의 출력에 포함되어 있는 혼변조신호 성분을 2차 억압하게 된다. 이런 방식을 사용하므로서, 상기 전력증폭기214나 에러증폭기222의 설계 및 제작을 쉽게 할 수 있다. 또한 상기 선형화 기능을 수행하는 가변감쇄기들 및 가변위상기 들은 주파수 특성에서 ㄴ은 대역폭을 가지고 평탄도도 비교적 양호하며, 가변 특성도 양호하여 다른 용도로 사용도 가능하다.As described above, the linear amplifier according to the embodiment of the present invention can effectively control the intermodulation signal components by using the predistortion method and the feedforward method. In other words, the pre-distortion method first suppresses the intermodulation signal that may occur in the power amplifier, and the feed-forward method suppresses the intermodulation signal component included in the output of the power amplifier. By using this method, it is easy to design and manufacture the power amplifier 214 or the error amplifier 222. In addition, the variable attenuators and the phase shifters that perform the linearization function have a good bandwidth in terms of frequency characteristics, relatively good flatness, and good variable characteristics, which can be used for other purposes.
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KR20030024241A (en) * | 2001-09-17 | 2003-03-26 | 엘지전자 주식회사 | Transmission circuit for bluetooth |
KR100420394B1 (en) * | 2002-01-29 | 2004-02-26 | 주식회사 씨원테크놀로지 | A linear power amplification method for a pre-distortion type linear rf power amplifier using a characteristics of non-linearity of rf amplifier |
KR20210008590A (en) * | 2019-07-15 | 2021-01-25 | 주식회사 다온텍 | Power amplifier for 5G with self-test mode and wireless measurement function and operating control method thereof |
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- 1997-02-28 KR KR1019970006559A patent/KR19980069488A/en not_active Withdrawn
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KR20030024241A (en) * | 2001-09-17 | 2003-03-26 | 엘지전자 주식회사 | Transmission circuit for bluetooth |
KR100420394B1 (en) * | 2002-01-29 | 2004-02-26 | 주식회사 씨원테크놀로지 | A linear power amplification method for a pre-distortion type linear rf power amplifier using a characteristics of non-linearity of rf amplifier |
KR20210008590A (en) * | 2019-07-15 | 2021-01-25 | 주식회사 다온텍 | Power amplifier for 5G with self-test mode and wireless measurement function and operating control method thereof |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 19970228 |
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PG1501 | Laying open of application | ||
PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |