KR19990086730A - 선왜곡 방식을 이용한 고전력 증폭기의 선형화 회로 - Google Patents

Abstract

이동 통신 시스템 또는 개인 휴대 통신 시스템에 있어서 고전력 증폭기의 왜곡 특성을 개선시키기 위한 선형화 회로에 관한 것으로, 선형화 회로에 입력되는 신호의 세기를 가변적으로 감쇠시키기 위한 가변 신호 감쇠부와, 가변 신호 감쇠부의 단일 출력에 대해 서로 다른 각각의 경로를 경유하도록 복수개의 신호를 출력시키기 위한 디바이더와, 디바이더의 복수개의 출력 중 임의의 하나를 입력으로 하여 임의의 오차 신호를 발생시키기 위한 오차신호 생성부와, 디바이더의 복수개의 출력 중 임의의 또다른 하나를 입력으로 하여, 이를 미리 설정된 시간동안 지연시키기 위한 신호 지연부와, 오차신호 생성부의 출력과 신호 지연부의 출력을 결합하여 단일 출력시키기 위한 콤바이너와, 콤바이너로부터 출력되는 신호의 세기를 미리 설정된 크기만큼 감쇠시키기 위한 종단 신호 감쇠부로 구성되는 정방향 이송(Feed Forward) 방식의 선형화 회로를 구조적으로 단순화시킨 선왜곡 방식의 선형화 회로를 적용시킴으로써, 보다 간단한 선형화 회로를 구성할 수 있으며 또한 전력 증폭기에서 발생되는 왜곡 정도에 따른 신호의 세기와 위상을 보다 적절하게 조절할 수 있음으로 인해 전력 증폭기의 비선형 특성을 보다 효율적으로 개선할 수 있다는 효과가 있는 선왜곡 방식을 이용한 전력 증폭기의 선형화 회로에 관한 것이다.

Description

선왜곡 방식을 이용한 고전력 증폭기의 선형화 회로

본 발명은 이동 통신 시스템 또는 개인 휴대 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 무선 송신 장치에서 사용되는 고전력 증폭기의 왜곡 특성을 개선시키기 위해 정방향 이송(Feed-Forward) 방식을 응용하는 선왜곡 방식을 이용한 고전력 증폭기의 선형화 회로에 관한 것이다.

일반적으로 전기적 신호 증폭기는 입력되는 전기적 신호의 전력을 증가시키는데 사용되는 것으로, 전기적 신호의 전력을 증가시키는데 있어서 입력되는 신호를 왜곡시키지 않고 단지 선형적으로 그 신호의 세기만을 증가시키는 증폭기가 가장 이상적이라고 할 수 있다.

그러나, 모든 신호 증폭기는 다수의 능동소자를 갖고 있고, 이들 능동소자의 비선형 특성은 신호 증폭기로 하여금 입력되는 신호를 선형적으로 증폭시키는데 장해가 된다.

따라서, 신호 증폭기로부터 출력되는 신호가 왜곡되지 않게 하기 위해서는 입력된 신호의 선형성이 유지되는 레벨 이하로 입력 신호의 세기를 유지시켜야 한다.

통신 시스템에 사용되는 증폭기의 경우, 입력되는 신호의 세기가 작다면 증폭기 전달 함수의 선형 영역에서 증폭기를 동작시키는데는 큰 문제가 없다. 그러나, 대부분의 무선 송신 장치는 신호 송출에 대한 효율을 최대한 높이기 위해 증폭기 전달 함수의 비선형 영역에까지 증폭기를 동작시키게 된다.

이는 무선 송신 장치가 한 개의 반송파를 증폭시키는데 있어서 신호 왜곡에 따른 장치 전체의 성능 저하는 별 문제가 되지 않지만, 이동 통신 시스템과 개인 휴대 통신 시스템과 같이 다수의 반송파를 증폭시켜야 되거나, 직교 위상 편이 변조(Quadrature Phase Shift Keying : QPSK)와 직교 진폭 변조(Quadrature Amplitude Modulation : QAM)와 같이 주파수 효율이 우수한 디지탈 변조 방식을 사용하는 무선 송신 장치에 경우에는 신호 증폭기의 비선형 특성에 의해 발생되는 상호변조 신호왜곡(Intermodulation Distortion : 이하, IMD라 약칭함) 성분 때문에 전체 무선 송신 장치의 성능이 심각한 영향을 받게 된다.

이러한 무선 송신 장치에 사용되는 신호 증폭기의 IMD 특성을 개선하기 위해서는 선형 특성이 우수한 A급 증폭기가 사용되어야 하며, 증폭기의 선형성을 충분히 보장하기 위해 입력되는 신호의 세기가 제한되어야 한다. 그러나, 이 또한 무선 송신 장치의 신호 송출에 대한 효율 저하가 발생되며, 효율 저하를 극복하기 위해 출력이 높은 증폭기가 제작됨에 따라 증폭기의 크기가 매우 커지게 된다.

최근에는 이와 같은 신호 증폭기가 갖는 비선형 특성에 따른 저효율, 고비용의 문제점을 해결하기 위해 여러 가지 방식의 선형화 회로가 제안되었고, 최근 무선 이동 통신 시스템의 고전력 증폭기에는 정방향 이송(Feed Forward) 방식을 적용한 선형화 방법과 선왜곡(Predistortion) 방식을 적용한 선형화 방법을 사용하고 있다.

정방향 이송(Feed Forward) 방식을 적용한 선형화 방법을 간단히 설명하면, 증폭기로 입력되는 신호를 두 개의 경로로 나누어 하나의 경로를 통한 신호는 증폭하고, 다른 경로를 통한 신호는 지연시키게 된다.

하나의 경로를 통해 증폭된 신호의 일부는 표본화(Sampling)하고, 이를 다른 경로를 통해 지연된 신호와 비교하게 되는데, 증폭으로 인해 왜곡된 신호를 표본화한 신호와 증폭기로 입력된 신호간의 오차 신호를 분리하게 된다. 이 오차 신호는 증폭된 후 상기 하나의 경로를 통해 증폭되는 입력 신호에 역위상으로 더해짐으로써, 신호의 왜곡 특성을 개선하게 된다.

이와 같은 정방향 이송(Feed Forward) 방식을 적용한 선형화 방법은 신호의 왜곡 특성을 개선하는데는 매우 효과적이지만, 입력 신호를 증폭시킴으로써 발생되는 왜곡 정도에 따라 오차 신호의 세기 및 위상을 적절히 조절하여 증폭시켜야 하기 때문에 매우 복잡한 구조를 갖게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 선왜곡 방식을 적용한 반사형 구조의 선형화 회로의 일반적인 구성을 나타낸 블록구성도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 종래의 선왜곡 방식을 이용한 반사형 구조를 갖는 선형화 회로는 일단 비선형 특성을 갖는 전력 증폭기의 전단에 위치하게 된다.

반사형 구조의 선형화 회로는 선왜곡(Predistortion)을 위해 입력되는 하나의 신호를 선형과 비선형의 두 개의 경로로 나누어 출력시키고 또한 선형 경로를 통해 신호의 세기 및 위상 특성이 변환되어 반사된 신호와 비선형 경로를 통해 왜곡된 신호를 결합시켜 전력 증폭기로 출력시키는 3㏈ 하이브리드 결합기(Hybrid Coupler)(1)와, 상기 하이브리드 결합기(1)의 두 개의 출력 신호 중 하나의 신호를 입력으로 하여 신호의 세기와 위상을 가변시키기 위한 선형 경로부(2)와, 상기 하이브리드 결합기(1)의 두 개의 출력 신호 중 다른 하나의 신호를 입력으로 하여 신호를 왜곡(Distortion)시키기 위한 비선형 경로부(3)로 구성된다. 여기서, 상기 선형 경로부(2)는 신호의 세기를 가변시키기 위한 신호감쇠부(Attenuator)(4)와 신호의 위상을 가변시키기 위한 위상변위부(5)로 구성되며, 상기 비선형 경로부(3)는 신호를 왜곡(Distortion)시키기 위한 왜곡신호 생성부(6)와 기 왜곡된 신호를 보상하기 위한 임피던스 보상부(7)로 구성된다.

이와 같이 구성된 반사형 구조의 선형화 회로는 선왜곡(Predistortion)될 하나의 신호가 입력단자를 통해 하이브리드 결합기(1)로 입력되면, 하이브리드 결합기(1)는 입력된 하나의 신호를 두 개의 경로로 출력한다.

기 출력된 두 개의 신호는 각각 선형 경로부(2)와 비선형 경로부(3)를 거치게 되는데, 선형 경로부(2)로 입력된 신호는 신호 감쇠부(4)에서 감쇠되며, 위상 변위부(5)는 전력 증폭기(미도시)에 역위상의 신호를 공급하기 위해 입력되는 신호의 위상을 변화시키게 된다. 또, 비선형 경로부(3)의 왜곡신호 생성부(6)는 두 개의 다이오드를 이용한 클램핑(Clamping) 동작에 의해 입력 신호를 왜곡시키고, 왜곡된 신호를 임피던스 보상부(7)에서 보상하게 된다.

결국, 선형 경로부(2)를 통해 세기와 위상이 변화된 신호와 비선형 경로부(3)를 통해 왜곡된 신호는 반사된 후 하이브리드 결합기(1)를 통해 결합되어 전력 증폭기(미도시)에 공급된다.

도 2는 종래 기술에 따른 선왜곡 방식을 적용한 전송형 구조의 선형화 회로의 일반적인 구성을 나타낸 블록구성도이다.

도 2를 참조하여 설명하면, 종래의 선왜곡 방식을 이용한 전송형 구조를 갖는 선형화 회로는 반사형 구조의 선형화 회로와 마찬가지로 비선형 특성을 갖는 전력 증폭기의 전단에 위치하게 된다.

전송형 구조의 선형화 회로는 선왜곡(Predistortion)을 위해 입력되는 하나의 신호를 선형과 비선형의 두 개의 경로로 나누어 출력시키는 3㏈ 디바이더(Divider)(10)와, 상기 디바이더(10)의 두 개의 출력 신호 중 하나의 신호를 입력으로 하여 세기와 위상을 가변시켜 입력되는 신호를 선형적으로 변화시켜 주는 선형 경로부(20)와, 상기 디바이더(10)의 두 개의 출력 신호 중 다른 하나의 신호를 입력으로 하여 신호를 왜곡(Distortion)시킴으로써 입력되는 신호를 비선형적으로 변화시켜 주는 비선형 경로부(30)와, 상기 선형 경로부(20)의 출력 신호와 비선형 경로부(30)의 출력 신호를 결합하여 전력 증폭기(미도시)로 선형화를 위한 신호를 출력하는 콤바이너(Combiner)(80)로 구성된다.

여기서, 상기 선형 경로부(20)는 신호의 세기를 가변시키기 위한 신호 감쇠부(Attenuator)(40)와 신호의 위상을 가변시키기 위한 위상 변위부(50)로 구성되며, 상기 비선형 경로부(30)는 신호의 세기를 가변시키기 위한 신호감쇠부(60)와 앞에서 설명한 반사형 구조의 선형화 회로에서 사용된 비선형 경로부와 동일한 구성을 갖는 신호 왜곡부(70)로 구성된다.

이와 같이 구성된 전송형 구조의 선형화 회로는 선왜곡(Predistortion)될 하나의 신호가 입력단자를 통해 디바이더(10)로 입력되면, 디바이더(10)는 입력된 하나의 신호를 두 개의 경로로 출력한다.

기 출력된 두 개의 신호는 각각 선형 경로부(20)와 비선형 경로부(30)를 거치게 되는데, 선형 경로부(20)로 입력된 신호는 신호 감쇠부(40)에서 세기를 줄이게 되며, 위상 변위부(50)는 전력 증폭기(미도시)에 역위상의 신호를 공급하기 위해 입력되는 신호의 위상을 변화시키게 된다. 또, 비선형 경로부(30)의 신호 감쇠부(60)는 입력되는 신호의 세기를 줄인 후 출력하고, 두 개의 다이오드를 이용한 클램핑(Clamping) 동작에 의해 입력 신호를 왜곡시키고, 왜곡된 신호의 임피던스를 보상하기 위해 신호 왜곡부(70)를 통하게 된다.

결국, 선형 경로부(20)를 통해 세기와 위상이 변화된 신호와 비선형 경로부(30)를 통해 세기가 변화되어 왜곡된 신호는 콤바이너(80)에서 하나의 신호로 결합되어 전력 증폭기(미도시)에 공급된다.

이상에서 설명한 선왜곡 방식을 적용한 반사형 구조 또는 전송형 구조의 선형화 회로는 비선형 특성을 갖는 전력 증폭기의 전단에 위치하고 있으며, 전력 증폭기가 갖는 이득 특성 및 위상 변화와 반대되는 특성을 갖기 때문에 무선 송신 장치의 전체적인 이득 특성과 위상 변화 특성을 선형화 시킬 수 있게 된다.

또한, 이러한 선왜곡 방식을 적용한 선형화 회로는 저전력 증폭기와 수동회로로 구성되어 전력 소모가 적고, 소형 및 경량 구조를 갖는다.

그러나, 이와 같은 선왜곡 방식을 적용한 선형화 회로를 설계하는데 있어서, 상기 선형화 회로에 적합한 비선형 특성을 갖는 소자를 구하는 것이 어려울 뿐만 아니라, 이 소자를 이용하여 증폭기가 갖는 이득 및 위상 특성과 반대되도록 선형화 회로를 구성하는데 어려움이 따른다. 또한 증폭기에서 신호 증폭으로 인해 발생되는 왜곡 정도를 확인하고, 이에 따른 선형화 회로의 역왜곡 특성을 조절하는데도 어려움이 따르게 된다.

다시 말하면, 입력 신호가 일정한 신호 세기로 입력되지 않고 디지탈 변조 신호와 같이 신호 세기의 변동 범위가 큰 경우가 발생하게 되면, 선형화 회로의 왜곡 정도를 사용하여 무선 송신 장치의 전체 영역에 대해 선형화를 위한 역왜곡 특성을 조절함에 있어서 큰 어려움이 따르게 된다는 것이다.

물론, 종래 기술에 따른 선왜곡 방식을 이용한 선형화 회로에서도 입력 신호의 증가에 따라 이득 특성이 증가하는 회로를 구성하기 위해 주로 핀 다이오드(PIN Diode)의 비선형 특성을 이용한다거나 전계효과 트랜지스터의 비선형 특성을 이용하기도 하고, 신호의 세기를 가변적으로 변화시킬 수 있는 가변 신호 감쇠기(Variable Attenuator)나 신호의 위상을 가변적으로 변화시킬 수 있는 가변위상 변위기(Variable Phase Shifter)를 사용하기도 하지만, 전력 증폭기의 왜곡 정도와 동일하도록 선형화 회로의 신호 감쇠량 및 위상 변화량 조절하는 작업은 매우 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 정방향 이송(Feed Forward) 방식의 선형화 회로를 구조적으로 단순화시킨 선왜곡 방식을 적용한 선형화 회로를 구성하며, 증폭기의 선형 특성 및 효율을 효과적으로 개선시킬 수 있는 선왜곡 방식을 적용한 전력 증폭기의 선형화 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선왜곡 방식을 적용한 전력 증폭기의 선형화 회로의 특징은 이동 통신 시스템에 사용되는 전력 증폭기의 비선형 특성을 개선하기 위한 선형화 회로에 있어서, 선형화 회로에 입력되는 신호의 세기를 가변적으로 감쇠시키기 위한 가변 신호 감쇠부와, 가변 신호 감쇠부의 단일 출력에 대해 서로 다른 각각의 경로를 경유하도록 복수개의 신호를 출력시키기 위한 디바이더와, 디바이더의 복수개의 출력 중 임의의 하나를 입력으로 하여 임의의 오차 신호를 발생시키기 위한 오차신호 생성부와, 디바이더의 복수개의 출력 중 임의의 또다른 하나를 입력으로 하여, 이를 미리 설정된 시간동안 지연시키기 위한 신호 지연부와, 오차신호 생성부의 출력과 신호 지연부의 출력을 결합하여 단일 출력시키기 위한 콤바이너와, 콤바이너로부터 출력되는 신호의 세기를 미리 설정된 크기만큼 감쇠시키기 위한 종단 신호 감쇠부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 가변 신호 감쇠부가 선형화 회로에 입력되는 신호의 세기를 선형적으로 증폭시키기 위한 초단 증폭기를 포함하게 되며, 상기 종단 신호 감쇠부는 입력되는 신호의 세기를 선형적으로 증폭시키기 위한 종단 증폭기를 포함하게 된다.

또한, 상기 오차신호 생성부는 전력 증폭기의 비선형 특성에 의해 발생되는 왜곡 신호와 동일한 신호의 세기와 상기 왜곡 신호의 위상에 대해 역위상을 갖는 오차 신호를 발생시키게 되며, 디바이더의 복수개의 출력 중 임의의 하나를 입력으로 하여 미리 설정된 위상차를 갖는 복수개의 신호를 출력시키기 위한 제1하이브리드 결합기와, 제1하이브리드 결합기의 복수개의 출력 중 임의의 하나를 입력으로 하여, 입력되는 신호의 세기를 선형적으로 변화시키기 위한 선형 경로부와, 제1하이브리드 결합기의 복수개의 출력 중 임의의 또다른 하나를 입력으로 하여, 입력되는 신호의 세기를 비선형적으로 변화시키기 위한 비선형 경로부와, 선형 경로부와 비선형 경로부의 각각의 출력을 입력으로 하여 단일 출력시키기 위한 제2하이브리드 결합기와, 제2하이브리드 결합기로부터 출력되는 신호의 세기를 가변적으로 감쇠시키기 위한 제2가변 신호 감쇠부와, 제2가변 신호 감쇠부로부터 출력되는 신호의 위상을 가변적으로 변화시키기 위한 가변 위상 변위부로 구성된다는 것이다.

상세하게는 상기 선형 경로부가 입력되는 신호의 세기를 미리 설정된 크기만큼 감쇠시키기 위한 신호 감쇠부와, 외부로부터 제공되는 임의의 바이어스 전압에 따라 입력되는 신호의 세기를 증폭시키기 위한 선형 경로 증폭기로 구성되며, 상기 비선형 경로부가 외부로부터 제공되는 임의의 바이어스 전압에 따라 입력되는 신호의 세기를 증폭시키기 위한 비선형 경로 증폭기와, 입력되는 신호의 세기를 미리 설정된 크기만큼 감쇠시키기 위한 신호 감쇠부로 구성된다는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 선왜곡 방식을 적용한 반사형 구조의 선형화 회로의 일반적인 구성을 나타낸 블록구성도.

도 2는 종래 기술에 따른 선왜곡 방식을 적용한 전송형 구조의 선형화 회로의 일반적인 구성을 나타낸 블록구성도.

도 3은 본 발명에 따른 선왜곡 방식을 적용한 선형화 회로의 구성을 나타낸 블록구성도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 초단 증폭기 200 : 제 1 가변 신호 감쇠부

300 : 디바이더 400 : 오차신호 생성부

500 : 신호 지연부 600 : 콤바이너

700 : 신호 감쇠부 800 : 종단 증폭기

이하, 본 발명에 따른 선왜곡 방식을 적용한 전력 증폭기의 선형화 회로에 대한 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 정방향 이송(Feed Forward) 방식에서는 하나의 경로를 통해 발생된 왜곡 신호와 다른 경로를 통해 지연된 입력 신호를 비교하여 생성된 오차 신호를 증폭기의 입력 신호에 역위상으로 결합시킴으로써, 전력 증폭기의 비선형 왜곡 특성을 개선하는데 반해, 본 발명에서는 소용량의 트랜지스터를 사용하여 오차 신호를 발생시키도록 하였다.

도 3은 본 발명에 따른 선왜곡 방식을 적용한 선형화 회로의 구성을 나타낸 블록구성도이다.

도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 선형화 회로는 선왜곡을 위해 입력되는 신호를 증폭시키기 위한 초단 증폭기(100)와, 기 증폭된 입력 신호의 세기를 가변적으로 감쇠시키기 위한 제1가변 신호 감쇠부(200)와, 기 감쇠된 입력 신호를 두 개의 경로로 분리시키기 위한 디바이더(300)와, 증폭기의 왜곡 특성을 개선하기 위한 오차 신호를 검출하여 생성시키기 위한 오차신호 생성부(400)와, 기 생성된 오차 신호의 기준 신호가 되는 입력 신호를 선형적으로 변화, 지연시키기 위한 신호 지연부(500)와, 상기 오차신호 생성부(400)의 출력 신호와 상기 신호 지연부(500)의 출력 신호를 결합하기 위한 콤바이너(600)와, 기 결합되어 출력되는 신호의 세기를 감쇠시키기 위한 종단 신호 감쇠부(700)와, 이와 같이 구성된 선형화 회로의 최종 출력 신호를 증폭시키기 위한 종단 증폭기(800)로 구성된다.

여기서, 상기 오차신호 생성부(400)는 입력되는 하나의 신호를 90도의 위상차를 갖는 두 개의 신호로 출력시키기 위한 제1하이브리드 결합부(410)와, 입력되는 신호의 세기를 선형적으로 변화시키기 위한 선형 경로부(420)와, 입력되는 신호의 세기를 비선형적으로 변화시키기 위한 비선형 경로부(430)와, 상기 신호의 세기가 선형적으로 변화되어 출력된 신호와 상기 신호의 세기가 비선형적으로 변화되어 출력된 신호를 동일한 위상의 하나의 신호로 출력시키기 위한 제2하이브리드 결합부(440)와, 입력되는 신호의 세기를 가변적으로 감쇠시키기 위한 제2가변 신호 감쇠부(450)와, 신호의 세기가 가변적으로 감쇠되어 출력된 신호의 위상을 가변적으로 변화시키기 위한 가변 위상 변위부(460)로 구성되며, 상기 신호 지연부(500)는 상기 디바이더(300)에서 분리된 하나의 입력 신호를 선형적으로 변화, 지연시키기 위한 지연 선로(510)를 구비하게 된다.

또, 상기 오차신호 생성부(400)의 선형 경로부(420)는 입력되는 신호의 세기를 감쇠시키기 위한 신호 감쇠부(421)와, 감쇠된 신호를 선형적으로 증폭시키기 위한 선형 경로 증폭기(422)를 구비하며, 비선형 경로부(430)는 선형 경로 증폭기(422)와 동일한 비선형 경로 증폭기(431)와, 증폭된 신호의 세기를 감쇠시키기 위한 신호 감쇠부(432)를 구비하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 선왜곡 방식을 적용한 전력 증폭기의 선형화 회로의 동작을 설명한다.

선왜곡 방식을 적용한 본 발명에 따른 선형화 회로는, 증폭을 위해 입력되는 신호가 증폭되기 전에 최종적으로 송출되는 신호를 증폭시키는 전력 증폭기(900)가 갖는 왜곡 특성과 반대되는 왜곡 특성을 갖도록 미리 상기 입력 신호를 변형시키게 된다.

본 발명에 따른 선형화 회로에 입력되는 무선주파 대역의 신호는 선형 특성이 우수한 초단 증폭기(100)에 의해 선형적으로 증폭된 후 제1가변 신호 감쇠부(200)와 디바이더(300)를 거쳐 오차신호 생성부(400) 및 신호 지연부(500)로 나뉘어 입력된다.

여기서, 초단 증폭기(100)에 의해 증폭된 신호의 세기를 조절하기 위한 제1가변 신호 감쇠부(200)는 하이브리드 결합기(미도시)와 핀 다이오드(PIN Diode)로 구성되며, 핀 다이오드의 바이어스 전압을 적절히 조절함으로써 감쇠 정도를 결정하게 된다. 이 제1가변 신호 감쇠부(200)는 본 발명에 따른 선형화 회로의 전체적인 신호 이득을 일정하게 유지하는데 사용된다.

오차신호 생성부(400)에서는 전력 증폭기(900)에서 발생되는 왜곡에 의한 오차 신호와 동일한 세기의 오차 신호를 생성하고, 기 생성된 오차 신호의 세기 및 위상을 조절하게 된다.

신호 지연부(500)에서는 전력 증폭기(900)에 입력되어 증폭될 신호를 지연시키며, 기 지연된 신호는 상기 오차신호 생성부(400)에서 출력되는 오차 신호의 기준이 되는 신호로써, 선왜곡 되지 않는 무선주파 대역의 신호가 증폭, 감쇠된 본래의 입력 신호이다.

오차신호 생성부(400)와 신호 지연부(500)에서 출력되는 각각의 신호는 콤바이너(600)에 의해 결합된 후 종단 신호 감쇠부(700)에서 신호의 세기가 감쇠되고, 선형 특성이 우수한 종단 증폭기(800)에서 선형적으로 증폭되어 전력 증폭기(900)에 전달된다.

좀더 상세하게 설명하자면, 상기 디바이더(300)에 의해 두 개의 경로로 나뉘어진 입력 신호 가운데 오차신호 생성부(400)에 입력된 신호는 제1하이브리드 결합기(410)에 의해 다시 두 개의 경로로 나누어지게 되고, 선형 경로부(420)와 비선형 경로부(430)에 각각 입력된다.

여기서, 상기 제1하이브리드 결합기(410)의 입력 신호와 동위상을 갖는 신호는 선형 경로부(420)에 입력되고, 제1하이브리드 결합기(410)의 입력 신호와 90도의 위상차를 갖는 신호는 비선형 경로부(430)에 입력된다.

선형 경로부(420)에 입력된 신호는 고정형의 신호 감쇠부(421)에 의해 신호 세기가 감쇠된 후 선형 경로 증폭기(422)에 의해 선형적으로 신호 세기가 증가되어 제2하이브리드 결합기(440)의 한 입력 단자로 입력되고, 비선형 경로부(430)에 입력된 신호는 비선형 경로 증폭기(431)에 의해 신호의 세기가 증가된 후 신호 감쇠기(432)를 거쳐 제2하이브리드 결합기(440)의 또다른 입력 단자로 입력된다.

비선형 경로부(430)에서 사용된 비선형 경로 증폭기(431)는 선형 경로부(420)에서 사용한 선형 경로 증폭기(422)와 동일한 것이며, 비선형 경로부(430)에서 사용된 비선형 경로 증폭기(431)는 전력 증폭기(900)가 갖는 왜곡 특성과 유사한 왜곡 특성을 갖도록 바이어스 전압을 적절히 조절하게 된다.

선형 경로부(420)와 비선형 경로부(430)에서 출력되는 각각의 신호는 서로 180도 위상차를 갖고 출력되어 제2하이브리드 결합기(440)에 입력되었기 때문에, 제2하이브리드 결합기(440)로부터 출력되는 신호는 상기 선형 경로부(420)의 출력 신호와 상기 비선형 경로부(430)의 출력 신호의 오차 신호가 된다. 이 오차 신호는 제2가변 신호 감쇠부(450)와 가변 위상 변위부(460)에 의해 세기와 위상이 가변적으로 변화된 후 콤바이너(600)의 한 입력 단자로 입력된다.

신호 지연부(500)는 오차신호 생성부(400)에서 발생되는 시간 지연을 보상하기 위한 지연 선로(510)를 구비하고 있으며, 콤바이너(600)의 또다른 입력 단자로 입력 신호를 입력시킨다.

콤바이너(600)에 의해 결합된 신호는 종단 신호 감쇠부(700)에 의해 세기가 감쇠된 후 선형 특성이 우수한 종단 증폭기(800)에 의해 다시 증폭되어, 최종적인 전력 증폭기(900)에 입력됨으로써, 전력 증폭기(900)에서 증폭에 의해 발생되는 왜곡에 대해 선형화를 이룰수 있게 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 선왜곡 방식을 적용한 전력 증폭기의 선형화 회로에 따르면, 정방향 이송(Feed Forward) 방식의 선형화 회로를 구조적으로 단순화시킨 선왜곡 방식의 선형화 회로를 적용시킴으로써, 보다 간단한 선형화 회로를 구성할 수 있으며, 또한 전력 증폭기에서 발생되는 왜곡 정도에 따른 신호의 세기와 위상을 보다 적절하게 조절할 수 있음으로 인해 전력 증폭기의 비선형 특성을 보다 효율적으로 개선할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 이동 통신 시스템에 사용되는 전력 증폭기의 비선형 특성을 개선하기 위한 선형화 회로에 있어서,

   상기 선형화 회로에 입력되는 신호의 세기를 가변적으로 감쇠시키기 위한 가변 신호 감쇠부와;

   상기 가변 신호 감쇠부의 단일 출력에 대해 서로 다른 각각의 경로를 경유하도록 복수개의 신호를 출력시키기 위한 디바이더와;

   상기 디바이더의 복수개의 출력 중 임의의 하나를 입력으로 하여 임의의 오차 신호를 발생시키기 위한 오차신호 생성부와;

   상기 디바이더의 복수개의 출력 중 임의의 또다른 하나를 입력으로 하여, 이를 미리 설정된 시간동안 지연시키기 위한 신호 지연부와;

   상기 오차신호 생성부의 출력과 상기 신호 지연부의 출력을 결합하여 단일 출력시키기 위한 콤바이너와;

   상기 콤바이너로부터 출력되는 신호의 세기를 미리 설정된 크기만큼 감쇠시키기 위한 종단 신호 감쇠부로 구성되는 것을 특징으로 하는 선왜곡 방식을 이용한 전력 증폭기의 선형화 회로.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 오차신호 생성부는 상기 전력 증폭기의 비선형 특성에 의해 발생되는 왜곡 신호와 동일한 신호의 세기와, 상기 왜곡 신호의 위상에 대해 역위상을 갖는 오차 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 선왜곡 방식을 이용한 전력 증폭기의 선형화 회로.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 오차신호 생성부는,

   상기 디바이더의 복수개의 출력 중 임의의 하나를 입력으로 하여 미리 설정된 위상차를 갖는 복수개의 신호를 출력시키기 위한 제1하이브리드 결합기와,

   상기 제1하이브리드 결합기의 복수개의 출력 중 임의의 하나를 입력으로 하여, 입력되는 신호의 세기를 선형적으로 변화시키기 위한 선형 경로부와,

   상기 제1하이브리드 결합기의 복수개의 출력 중 임의의 또다른 하나를 입력으로 하여, 입력되는 신호의 세기를 비선형적으로 변화시키기 위한 비선형 경로부와,

   상기 선형 경로부와 상기 비선형 경로부의 각각의 출력을 입력으로 하여 단일 출력시키기 위한 제2하이브리드 결합기와,

   상기 제2하이브리드 결합기로부터 출력되는 신호의 세기를 가변적으로 감쇠시키기 위한 제2가변 신호 감쇠부와,

   상기 제2가변 신호 감쇠부로부터 출력되는 신호의 위상을 가변적으로 변화시키기 위한 가변 위상 변위부로 구성되는 것을 특징으로 하는 선왜곡 방식을 이용한 전력 증폭기의 선형화 회로.