KR19990046473A - 선형정궤환전력증폭장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 혼변조 왜곡 현상을 효율적으로 제거하면서도 내부 소자의 내구성과 동작의 안정성을 꾀할 수 있도록 한 선형 정궤환 전력 증폭 장치에 관한 것이다.
본 발명의 선형 정궤환 전력 증폭 장치는 주파수가 다른 2 개 이상의 기본 반송파 신호를 주 증폭기로 증폭하는 과정에서 불가피하게 제 3차 혼변조 신호가 포함된 증폭 신호를 상기 기본 반송파 신호를 분배기를 통하여 분배하여 얻어진 신호에서 감하여 일차적으로 기본 반송파가 감소된 신호를 얻고, 이후 이를 보조 증폭기를 통하여 증폭한 후에 다시 상기 증폭 신호에서 감하여 최종적으로 상기 제 3차 혼변조 신호는 감쇄되고 상기 기본 반송파 신호만이 증폭된 채로 출력되도록 한 선형 정궤환 전력 증폭 장치에 있어서, 상기 주 증폭기의 증폭도와 관련하여 결정되는 상기 분배 신호의 위상 및 레벨을 사전에 조정하는 가변 위상 변환기와 가변 감쇄기를 상기 보조 증폭기의 전단에 설치하여 된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 선형 정궤환 전력 증폭 장치에 관한 것으로, 특히 이동전화 시스템의 지상국용 송신 장비에 사용되어 혼변조 왜곡을 안정적이면서도 효율적으로 억제할 수 있도록 한 선형 정궤환 전력 증폭 장치에 관한 것이다.
선형 정궤환 전력 증폭 장치(Feed-Forward Linear Power Amplifier; 이하, FFLPA라고 한다)는 이동 전화(Cellular Phone) 시스템의 지상국용 송신 장비를 비롯하여 PCS(Personal Communication Service), 항공 통신 또는 위성 통신 등의 여러 통신 분야에서 송신 신호의 전력을 선형적으로 증폭하는데 사용되는 장치이다.
도 1은 종래의 선형 정궤환 전력 증폭 장치의 회로도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 FFLPA는 각각 하나씩의 주 증폭기(A1)와 보조 증폭기(A2), 분배기(C1), 결합기(C2,C3,C4), 지연 선로(T1,T2), 가변 위상 변환기(S1,S2), 가변 감쇄기(ATT1,ATT2) 및 비교/제어부(2,4)가 유기적으로 결합되어 이루어진다. 전술한 구성을 갖는 종래의 FFLPA에 있어서는 입력단(Input)을 통하여 입력된 서로 다른 주파수(f1,f2)를 갖는 기본 반송파 신호가 분배기(C1)를 통하여 적절한 레벨, 예를 들어 원래의 반송파 신호의 레벨에 대해 각각 1/2 레벨을 갖도록 분배된다. 이하, 본 명세서에서는 주 증폭기(A1)가 속한 주 증폭단을 통해 분배된 신호를 편의상 주 신호라고 하고, 보조 증폭기(A2)가 속한 보조 증폭단을 통해 분배된 신호를 편의상 보조 신호라고 한다.
다음, 이렇게 분배된 주 신호는 주 증폭기(A1)을 통하여 적절하게 증폭되는데, 이에 앞서서 주 증폭기(A1)의 증폭도와 관련하여 그 위상 및 레벨이 주 증폭기(A1)의 전단에 직렬로 연결된 가변 위상 변환기(S1)와 가변 감쇄기(ATT1)에 의해 적절하게 사전 조정된다. 그리고, 이들 가변 위상 변환기(S1)와 가변 감쇄기(ATT1)의 조정 정도는 비교/제어부(2)에 의해 제어되는데, 이와 같이 증폭하는 과정에서 전술한 반송파 신호(f1,f2)의 양측에 무시하지 못할 레벨을 갖는 제 3차 혼변조(Inter-Modulation Distortion) 신호, 즉 2f1-f2(이하, 간단히 f3라고 한다) 신호와 2f2-f1(이하, 간단히 f4라고 한다) 신호가 점 d에 도시한 바와 같이 주 증폭기(A1)의 출력단에 불가피하게 발생하게 된다.
한편, 보조 신호는 전술한 주 증폭기(A1)의 출력과 감산 결합기(C3)를 통하여 결합되는데, 가변 위상 변환기(S1), 가변 감쇄기(ATT1) 및 주 증폭기(A1)에서의 처리 시간을 고려하여 미리 적절한 지연 상수를 갖도록 설정된 지연 선로(T1)을 통하여 지연된 후에 결합기, 구체적으로는 감산 결합기(C3)의 일측 입력으로 제공된다. 그리고, 주 증폭기(A1)의 출력은 결합기(C2)에서 적절한 레벨로 감소된 후에 감산 결합기(C3)의 타측 입력으로 제공된다. 결과적으로 감산 결합기(C3)의 출력단(f)에서는 양측 입력으로 제공된 기본 반송파 신호들(f1,f2)이 위상 반전에 의한 상쇄 간섭에 의해 감소되게 된다. 다음으로 감산 결합기(C3)의 출력은 이후에 또 다른 비교/제어부(4)에 의해 제어를 받는 가변 위상 변환기(S2)와 가변 감쇄기(ATT2)에 의해 그 위상과 레벨이 조정되고, 다시 보조 증폭기(A2)에서 증폭된 후에 또 다른 감산 결합기(C4)에 일측 입력으로 제공된다. 그리고, 주 증폭기(A1)를 통과한 신호는 이후 전술한 보조 신호의 위상 및 레벨 조정 시간만큼 지연 선로(T2)를 통하여 지연된 후에 감산 결합기(C4)에 타측 입력으로 제공된다. 결과적으로 감산 결합기(C4)의 출력단(i)에서는 혼변조 신호(f3,f4)들이 위상 반전에 의한 상쇄 간섭에 의해 감소되어 최종적으로 출력되게 된다. 이러한 최종 출력 결과, 기본 주파수 신호와 혼변조 신호가 예를 들어 적어도 60[dB] 이상의 차이를 가진 상태로 된다.
그러나, 전술한 바와 같은 종래의 선형 정궤한 전력 증폭 장치에서는 가변 위상 변환기(S1)와 가변 감쇄기(ATT1)를 주 증폭기(A1)의 전단에 구성하고 있기 때문에 궤환 루프 콘트롤의 초기화 시에 종단 출력이 급격히 상승했다가 안정화되는데, 이에 따른 높은 출력에 의해 내부 소자가 심한 영향을 받아 수명 단축은 물론이고 제품 불량까지 초래하는 문제점이 있었다. 나아가, 종래의 장치에서는 전술한 주 증폭기(A1)와 보조 증폭기(A2)를 쌍극성 접합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor)로 구성하고 있기 때문에 왜곡을 감소시키고 또한 이득 및 전력 효율을 개선시키는데 많은 어려움이 따르는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 혼변조 왜곡 현상을 효율적으로 제거하면서도 내부 소자의 내구성과 동작의 안정성을 꾀할 수 있도록 한 선형 정궤환 전력 증폭 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 선형 정궤환 전력 증폭 장치는 주파수가 다른 2 개의 기본 반송파 신호를 주 증폭기로 증폭하는 과정에서 불가피하게 제 3차 혼변조 신호가 포함된 증폭 신호를 상기 기본 반송파 신호를 분배기를 통하여 분배하여 얻어진 신호에서 감하여 일차적으로 기본 반송파가 감소된 신호를 얻고, 이후 이를 보조 증폭기를 통하여 증폭한 후에 다시 상기 증폭 신호에서 감하여 최종적으로 상기 제 3차 혼변조 신호는 감쇄되고 상기 기본 반송파 신호만이 증폭된 채로 출력되도록 한 선형 정궤환 전력 증폭 장치에 있어서, 상기 주 증폭기의 증폭도와 관련하여 결정되는 상기 분배 신호의 위상 및 레벨을 사전에 조정하는 가변 위상 변환기와 가변 감쇄기를 상기 보조 증폭기의 전단에 설치하여 된 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 선형 정궤환 전력 증폭 장치의 회로도,
도 2는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 선형 정궤환 전력 증폭 장치의 회로도이다.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
2, 4, 6: 비교/제어부, A1: 주 증폭기,
A2: 보조 증폭기, C1: 분배기,
C2, C3, C4: 결합기, ATT1 - ATT3: 가변 감쇄기,
S1 - S3: 가변 위상 변환기, T1, T2: 지연 선로
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 선형 정궤환 전력 증폭 장치의 바람직한 실시예에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선형 정궤환 전력 증폭 장치의 회로도로서, 도 1과 동일한 부분에는 동일한 참조 번호를 부여함을 밝혀 둔다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 FFLPA에 따르면 종래의 FFLPA에 대해 가변 위상 변환기(S3)와 가변 감쇄기(ATT3) 및 이들을 제어하는 비교/제어부(6)가 보조 증폭기(A2)가 속한 보조 증폭단에 구성, 즉 지연 선로(T1)의 후단에 구성된 특징이 있다.
전술한 구성을 갖는 본 발명의 FFLPA에 있어서는 입력단(Input)을 통하여 입력된 서로 다른 주파수(f1,f2)를 갖는 기본 반송파 신호가 분배기(C1)를 통하여 적절한 레벨, 예를 들어 원래의 반송파 신호의 레벨에 대해 각각 1/2 레벨을 갖도록 분배된다.
다음, 이렇게 분배된 주 신호는 주 증폭기(A1)를 통하여 적절하게 증폭된 후에 결합기(C2)를 통하여 그 레벨이 적절하게 감소된 채로 감산 결합기(C3)의 일측 입력으로 제공되는데, 이와 같이 증폭하는 과정에서 전술한 반송파 신호(f1,f2)의 양측에 무시하지 못할 레벨을 갖는 제 3차 혼변조 신호, 즉 f3 신호와 f4 신호가 점 d'에 도시한 바와 같이 주 증폭기(A1)의 출력단에 불가피하게 발생하게 된다. 그리고, 주 증폭기(A1)에서의 출력은 결합기(C2)에서 적절한 레벨로 감소된 후에 감산 결합기(C3)의 타측 입력으로 제공된다.
한편, 분배기(C1)를 거쳐서 분배된 보조 신호는 감산 결합기(C3)에서의 주 신호와의 결합을 위해 적절한 시간 지연을 갖도록 지연 선로(T1)에 의해 지연된 후에 가변 위상 변환기(S3)와 가변 감쇄기(ATT3)에서 그 위상과 레벨이 조정된다. 그리고, 그 조정 정도는 비교/제어부(6)에 의해 적절하게 제어된다. 이렇게 하여 감산 결합기(C3)의 출력단(f')에서는 주 신호의 성분 중에 포함된 기본 주파수 신호(f1,f2)에서 가변 감쇄기(ATT3)를 거친 보조 신호의 성분 중에 포함된 기본 주파수 신호(f1,f2)가 위상 반전에 의한 상쇄 간섭에 의해 빼져서 결과적으로 기본 주파수 신호(f1,f2)의 레벨이 대폭적으로 감소된 채로 출력되게 된다.
다음, 보조 신호는 또 다른 가변 위상 변환기(S2)와 가변 감쇄기(ATT2)를 거쳐서 그 위상과 레벨이 적절하게 조정된 후에 보조 증폭기(A2)에서 증폭되게 된다. 이 때, 가변 위상 변환기(S2)와 가변 감쇄기(ATT2)의 조정 정도는 비교/제어부(4)에 의해 적절하게 제어된다. 한편, 주 증폭기(A1)를 통과한 신호는 이후에 전술한 보조 신호의 위상 및 레벨 조정 시간만큼 지연 선로(T2)를 통하여 지연된 후에 감산 결합기(C4)에 타측 입력으로 제공된다. 결과적으로 감산 결합기(C4)의 출력단(i')에서는 혼변조 신호(f3,f4)들이 위상 반전에 의한 상쇄 간섭에 의해 감소되어 최종적으로 출력되게 된다. 이러한 최종 출력 결과, 기본 주파수 신호와 혼변조 신호가 예를 들어 적어도 60[dB] 이상의 차이를 가진 상태로 된다.
전술한 구성에서, 주 증폭기(A1) 및 보조 증폭기(A2)의 내부 단위 소자로는 LDMOS(Laterally Diffused Metal Oxide Silicon) FET를 사용하는 것이 바람직한데, 이에 의해 고이득 및 고효율을 달성할 수 있어서 원가 및 운용비를 절감할 수 있고 또한 제작 및 구현이 용이하여 생산성이 향상되며, 양호한 온도 특성을 가지며 혼변조 왜곡을 용이하게 억제할 수 있다. 또한 전원 구성을 간단히 할 수도 있다.
본 발명의 선형 정궤환 전력 증폭 장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 선형 정궤환 전력 증폭 장치에 따르면, 장치를 구성하는 가변 위상 변환기와 가변 감쇄기를 주 증폭기의 전단에서 지연 선로의 후단으로 위치 이동시킴으로써 루프 콘트롤의 초기화 시에도 주 증폭기의 이득을 일정하게 유지시킬 수 있어서 결과적으로 구성 소자의 수명을 연장시키고 안정적인 동작을 가능케 하는 효과가 있다.
Claims (2)
- 주파수가 다른 2 개의 기본 반송파 신호를 주 증폭기(A1)로 증폭하는 과정에서 불가피하게 제 3차 혼변조 신호가 포함된 증폭 신호를 상기 기본 반송파 신호를 분배기(C1)를 통하여 분배하여 얻어진 신호에서 감하여 일차적으로 기본 반송파가 감소된 신호를 얻고, 이후 이를 보조 증폭기(A2)를 통하여 증폭한 후에 다시 상기 증폭 신호에서 감하여 최종적으로 상기 제 3차 혼변조 신호는 감쇄되고 상기 기본 반송파 신호만이 증폭된 채로 출력되도록 한 선형 정궤환 전력 증폭 장치에 있어서,상기 주 증폭기(A1)의 증폭도와 관련하여 결정되는 상기 분배 신호의 위상 및 레벨을 사전에 조정하는 가변 위상 변환기(S3)와 가변 감쇄기(ATT3)를 상기 보조 증폭기(A2)의 전단에 설치하여 된 것을 특징으로 하는 선형 정궤환 전력 증폭 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 주 증폭기(A1) 및 상기 보조 증폭기(A2)를 구성하는 내부 단위 소자를 LDMOS FET로 구성한 것을 특징으로 하는 선형 정궤환 전력 증폭 장치.
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| KR1019990009099A KR19990046473A (ko) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | 선형정궤환전력증폭장치 |
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| KR (1) | KR19990046473A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110957993A (zh) * | 2018-09-27 | 2020-04-03 | 天津大学青岛海洋技术研究院 | 一种基于SiGe工艺的太赫兹全360°反射型移相器 |
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1999
- 1999-03-18 KR KR1019990009099A patent/KR19990046473A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110957993A (zh) * | 2018-09-27 | 2020-04-03 | 天津大学青岛海洋技术研究院 | 一种基于SiGe工艺的太赫兹全360°反射型移相器 |
| CN110957993B (zh) * | 2018-09-27 | 2023-07-14 | 天津大学青岛海洋技术研究院 | 一种基于SiGe工艺的太赫兹全360°反射型移相器 |
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