KR20000016651A - 위상왜곡 보상장치 및 방법 - Google Patents

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마틴 헬마크
톨스텐 칼손
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클라스 노린, 쿨트 헬스트룀
텔레폰악티에볼라겟엘엠에릭슨(펍)
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Abstract

본 발명은 전력증폭기의 출력전력에 응답하여 전력 증폭된 출력신호에서 발생하는 위상왜곡을 보상하는 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 위상왜곡 보상장치에 관한 것이다. 이 장치는 전력증폭기(40)의 입력에 접속된 위상동기 및 상향변환 루우프(30-39)를 포함한다. 간단히 말해, 해결책은 전력증폭기(40)의 출력으로부터 다시 공급된 증폭된 신호(eout)의 부분과 먼저 언급한 신호를 합성하는 회로(35)에 다시 해야할 신호(epha)의 부분을 공급하여 두 개의 신호가 합성회로(35)로부터 새로운 피드백신호(efdb)를 얻기 위해 합성될 때, 나머지 신호에 대해 우세한 하나의 신호를 평활 천이하는 것이다.

Description

위상왜곡 보상장치 및 방법
디지털 GSM(이동통신용 글로벌 시스템)은 TDMA(시분할 다중 액세스)을 이용한다. 이 기술에서, 반송 주파수는 8타임 슬롯으로 분할됨과 동시에 하나 및 동일한 반송 주파수상에서 8개의 호출을 동시에 서비스할 수 있다. 각 단말은 무선주파수 변조정보를 안테나에 공급하는 단말 송신부에 전력증폭기를 포함한다. 전력증폭기의 기능은 선택 가능한 가장 가까운 기지국에서 신호를 수신하기 위해 신호를 충분히 증폭하는 것이다. 이러한 기능은 단말 밧데리의 용량이 제한되어 있기 때문에 단말 밧데리로부터의 가능한 최소 전력부가로 수행되어야 한다.
전력증폭기는 전달된 출력신호의 위상을 왜곡하는 경향이 있다. 이러한 왜곡은 출력전력에 의존하고, 출력전력이 증가함에 따라 증가한다. 이러한 왜곡을 수학적인 벡터형태로 표현하면 다음과 같다. 즉, yt=rejwt+f(r). 이 경우에는 크기와 동일한 증폭(r)은 위상 함수(f(r))의 변수로 포함된다. 증폭/크기는 출력신호에 대한 위상변조 효과를 갖는다고 할 수 있다.
비선형 증폭기가 선형 증폭기보다 효률이 높기 때문에, 이 증폭기가 어느 응용에 이용될지라도, 비선형 증폭기는 고전력에서 발생한 위상왜곡을 방지한다.
TDMA응용에서는 펄스 증폭기를 이용한다. 이 전력은 램프기능에 따라 전송에 알맞은 출력전압까지 램프된다. 전송이 종료되는 경우, 램프기능에 따라 상응하는 방식으로 램프다운된다. 매우 짧은 간격동안, 출력전력의 업램프와 다운램프가 발생한다. 출력전력의 업램핑 및 다운램핑에 의존하는 위상변조에 의해 출력신호의 주파수 스팩트럼이 확대된다. 위상변조 보상은 소정의 표준 요건(예를 들어, GSM)을 충족하게 하는 가능성을 향상시킨다.
공고된 PCT출원 WO-A1-95/23453(모토롤라)로부터 전력증폭기 출력에 접속된 피드백을 이용하여 위상왜곡을 상쇄하고 위상동기회로에 전력증폭기를 포함한다는 것이 공지되어 있다. 전력증폭기는 전력증폭기의 입력에 접속된 피드백 루우프를 지닌 위상동기회로를 포함하는 위상변조 제어회로로부터 위상변조된 신호가 공급된다. 위상변조 제어회로에 스위칭회로를 포함으로써, 두 개의 피드백 사이에서 스위치가 이루어 진다. 그러나, 실질적으로 공지된 방식으로 피드백 루우프간을 스위칭함으로써, 정확한 위상에 대해 고속위상동기를 성취할 수 있다. 업램핑 및 다운램핑은 매우 신속하게 발생하기 때문에, 펄스된 증폭기를 이용하는 TDMA 무선 응용의 경우에 있어서는 특히, 문제가 발생한다. 출력신호의 엔벨로프에서 발생된 오버숏트는 두 개의 피드백간을 스위칭함으로써 야기된 트렌지스터에 다시 공급되어 부과됨과 동시에 위상동기를 성취하는데 시간이 오래 걸린다. 위상동기가 심지어 발생할 수 없을 수 있다. 공지된 이들의 결점과 문제에 대한 해결책을 찾아내는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
본 발명은 전력증폭기의 출력전력으로 인한 전력 증폭된 출력 신호에 발생하는 위상왜곡을 보상하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 위상왜곡 보상장치에 관한 것이다.
도 1A는 안테나가 설치된 송신기를 도시한 개략적인 블록도.
도 1B는 상이한 송신기 출력전력간의 상대적인 상태를 도시한 전력축의 도면.
도 2A는 설정된 GSM표준에 따라 제어신호 Iamp가 시간과의 변동을 도시한 시간-진폭도면.
도 2B는 전력증폭기가 GSM표준에 따라 제어되는 경우에, 출력전력 Pout와 시간의 변화를 도시한 도면.
도 3은 선행기술의 송신기를 도시한 개략적인 블록도.
도 4는 합성회로의 일 실시예의 회로도.
도 5는 합성회로의 또다른 실시예의 회로도.
도 6은 본 발명의 위상왜곡 보상장치의 일 실시예를 도시한 개략적인 블록도.
도 7은 본 발명의 위상왜곡 보상장치의 또다른 실시예를 도시한 개략적인 블록도.
도 8A는 시간축과 마크된 시간점에 의해 도 7에 도시된 장치의 위상동기 시간제어의 원리를 도시한 도면.
도 8B는 도 7에 도시된 장치에 포함된 스위프회로로부터의 출력신호의 시간의 변동을 도시한 시간-진폭 도면.
도 9는 본 발명에 따라 위상왜곡을 보상하는 방법을 도시한 흐름도.
본 발명은 진폭위 위상변조 효과를 펄스된 전력증폭기에 대해 보상할 수 있는 방법에 관한 문제를 해결하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또다른 문제는 신속하고 전력증폭기의 업램핑 또는 다운램핑전의 양호한 시간에 보정위상에 위상검출기를 동기할 수 있는 방법과 관련되어 있다.
전술했듯이, 이미 공지된 위상동기 기술은 위의 결점과 문제를 해결한다. 본 발명이 이러한 결점과 문제를 해결할 수 있다.
본 발명의 목적은 진폭의 위상변조 효과를 보상하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 천이와 잡음 피드백신호를 제거하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 또한 신속하고 전력증폭기의 전력을 업램프닝 또는 다운램프닝전의 양호한 시간에 위상검출기로 하여금 보정위상에 대해 동기할 수 있게 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 선행기술의 위상동기 기술과 관련된 결점과 문제를 제거하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
간단히, 이러한 해결책으로는 두 개의 신호를 합성하여 합성회로로부터 출력신호를 형성는 경우에, 한 신호를 나머지 신호에 우세하게 평활천이를 실행하기 위해 제1언급한 신호의 부분을 전력증폭기의 출력으로부터 다시 공급된 증폭된 신호의 부분과 합성하는 회로에 신호를 증폭하여 다시 공급하는 것이다.
위상동기 및 주파수 업컨버션 동기회로는 위상검출기, 상기 검출기에 접속된 적분 필터회로, 상기 필터회로의 출력에 접속된 전압제어 발진기 및 국부 발진기원으로부터 도달하는 신호용 입력과 위상검출기의 두 개의 입력중 하나에 접속된 출력을 포함하는 믹서의 입력에 연결된 피드백 루우프를 구비한다. 전력증폭기가 이 루우프에 포함되지 않을 지라도 전력증폭기는 전압제어 발진기의 출력에 접속되어 있다. 이러한 개념은 상기 루우프에 신호 합성장치 소위, 합성회로 및 전력증폭기의 출력으로부터의 제2피드백 루우프를 보충함으로써 기존의 위상동기 및 업컨버션 루우프를 이용하는 것이다. 또한, 전력증폭기는 위상동기 및 업컨버션 루우프가 포함될 수 있다. 위상동기 및 업컨버션 루우프는 위상동기 및 주파수 업컨버션 기능을 지닌 위상변조 제어 루우프라고 한다. 전력증폭기의 업램핑을 개시하기전에, 제1피드백 루우프에 의해 전압제어 발진기로부터의 출력신호와 동기된다. 출력전압이 증가함에 따라, 제2피드백 루우프를 개재하여 전력증폭기의 출력으로부터 다시 공급된 신호가 제1피드백 루우프를 개재하여 다시 공급된 발진신호에 대한 우세를 점차 얻는다. 새로운 피드백신호에 있어서의 피드백 루우프로부터의 신호간의 량의 변경을 평활천이로 설명한다. 루우프가 매우 높은 대역폭을 갖는 경우에, 업램핑 기간동안 전력증폭기의 위상 이동을 제거할 것이다.
본 발명의 장점은 천이가 평활하고 보정위상에 동기하기 위해 위상변조 제어 루우프에 있어서의 위상동기 기능에 걸리는 시간을 연장할 수 있는 어떠한 천이도 발행하지 않는다는 것이다.
본 발명의 또다른 장점은 위상변조 제어 루우프에 있어서의 위상검출기의 상류의 소오스로부터의 넓은 대역 잡음을 효과적으로 필터할 수 있다는 것이다. 이러한 하나의 소오스는 IQ변조기에 의해 발생된 잡음일 수 있다.
또다른 장점으로는 본 발명의 개념을 응용함으로써 바람직한 특성을 나타낼 수 있는 상이한 기존의 전력증폭기를 선택하는데 디자이너의 선택폭이 넓다는 것이다.
본 발명의 장점은 정보신호가 위상변조인지 진폭변조인지에 관계없이 이동 전화 응용에 이용할 수 있다는 것이다.
본 발명은 바람직한 실시예와 수반한 도면을 참고 상세히 설명할 것이다.
상술한 본 발명의 실시예는 무선 통신 송신기의 응용에 관한 것이다. 그러나, 주지해야 할 것은 본 발명의 위상왜곡 보상은 기타의 응용에도 적용할 수 있다는 것이다.
도 1A는 송신기에 포함된 전력증폭기(3(PA))를 도시한 것으로 입력 신호(S1)에 대한 신호입력, 제어신호(Iamp)에 대한 제어입력 및 출력전력(Pout)을 지닌 신호(s2)에 대한 신호 출력을 지닌다. 입력신호(Iamp)은 출력전력(Pout)을 제어하는 기능을 하는 전력제어장치(5(PAC))에서 발생된다. 위상변조 제어 루우프(7)는 신호(s1)를 발생한다. 전력제어장치는 본 명세서에서 상세하 설명하지 않았다.
이용된 타임 슬롯 기간에서는 전력증폭기(3)는 출력전력을 Pmax와 Pmin사이의 두 개의 값으로 전달한다. 전력증폭기에 전달된 신호(s1) 일정한 입력 전력을 갖는다. 두 개의 피드백신호(s1) 및 (s2)는 소정의 출력전력(Pout＝PT, PT＜Pmin)에서 동등하게 가중된다. 도 1B는 전력(PT)에 대한 출력전력의 상태적인 상태를 도시한다.
전력증폭기(3)는 관련 이동 전화 시스템에 대해 특정된 것에 따라 출력전력을 펄스하는 것과 같은 제어신호(Iamp)의 도움으로 제어된다. 도 2A는 설정된 GSM표준에 따라 제어신호(Iamp)가 시간에 대해 변화하는 방법을 도시한다. 전력증폭기(3)의 제어에 의해 출력전압이 제어된다. 도 2B는 전력증폭기(3)의 출력의 업램핑과 다운램팽에 의한 출력 신호(Pout)의 엔벨로프(E)를 도시한다. 시간은 도면에서 t로 나타내었다. 평활 출력전력 엔벨로프는 전송된 신호의 스팩트럼의 확대를 상쇄하기 위해 스트라이브(strive)된다. 출력 전압에 적합해야 하고 GSM표준에 특정되는 시간템플릿(F1,F2), 도 2B에서 개략적으로 도시했다. 업램핑 또는 다운램핑 발생의 기간은 △T＝28μs을 초과하지 말아야 한다.
도 3은 PCT출원 WO-A1-95/23453의 상술한 선행 송신기를 도시한 개략적인 블록도이다. 공지된 송신기는 이론적으로 위상변조 제어 루우프(117)와 진폭 변조 제어 루우프(115)로 분할된다. 진폭 변조 제어 루우프는 차동 증폭기(113)의 신호중 하나에 접속된 전력증폭기(107), 방향성 커플러(109) 및 엔벨로프 검출기(111)를 포함한다. 진폭기준신호(125)가 또다른 신호입력에 적용된다. 차동 증폭기(113)은 두 개의 신호입력간의 차에 의해 전압 차동 신호를 발생한다. 차동 증폭기는 전력증폭기(107)의 증폭제를 위해 입력에 접속되어 있다. 전력증폭기로부터의 출력 신호의 진폭 변조를 진폭기준신호의 전압을 변경함으로써 성취할 수 있다.
보정 채널 주파수로의 위상기준신호(121)로의 주파수 전환은 위상변조 제어 루우프(117)를 지닌 이 공지된 장치로 해결하였다. 이러한 위상변조 제어 루우프는 믹서(101), 위상검출기(103) 및 제어 발진기(VCO)(105) 및 발진기 출력으로부터 스위치회로(130)로의 피드백 커플링(131)을 포함한다. 상술했듯이, 비선형 증폭기는 고 전력에서 발생한 위상왜곡을 금지한다. 전력증폭기의 출력(109)에 접속됨과 동시에 위상변조 루우프에 전력증폭기를 포함하는 피드백(132)에 의해 왜곡을 상쇄할 수 있다. 스위칭회로(130)를 위상변조 제어 루우프에 포함함으로써, 두 개의 피드백(131, 132)사이에서 스위치가 이루어진다. 피드백신호중 하나는 믹서(101)에 다시 공급된다. 이러한 믹서는 주파수가 주파수 기준신호(123)와 스위칭회로(130)로부터 다시 공급된 신호간의 차이와 같은 중간 주파수 신호(127)를 발생한다. 위상검출기(103)는 중간 주파수 신호(127)와 위상기준신호(121)의 위상차에 의존하는 에러신호를 발생시킨다. 에러신호는 발진기의 주파수 제어입력에 적용된다. 발진기 출력신호는 위상기준신호(121)의 위상과 거의 동일한 위상을 이러한 방식을 얻는데 이는 출력신호가 위상기준신호(121)로 위상변조된다는 것을 의미한다. 출력신호의 주파수는 주파수 기준신호의 주파수와 위상기준신호의 주파수간의 대안적인 차이의 합에 의존한다.
그러나, 공지된 방법에 따라 두 개의 피드백 사이를 스위칭함으로써 보정 위상에 대한 동기를 신속하게 실질적으로 성취할 수 없다. 이러한 문제는 업램핑과 다운램핑이 매우 신속하게 발생한다는 것이다. 두 개의 피드백 사이의 스위칭에 의해 매우 신속히 감쇠할 수 없는 위상 교환을 야기한다. 이러한 루우프의 동기가 최악의 경우에는 상실된다.
스위칭회로(130)를 본 발명에 따라 피드백신호 루우프간의 평활 천이를 야기하는 합성신호와 대치하는 것이 매우 편리하다는 것을 알게 되었다. 전력증폭기가 선형인 경우에는 합성회로로부터 위상검출기로의 출력신호가 선형인 경우에는 저 전력 출력에서 전압제어된 출력으로부터의 피드백신호에 의해 합성회로로부터 위상검출기로의 출력신호가 제어된다. 위상왜곡이 증가함에 따라 출력전력의 업램핑이 급속한 경우에는 전력증폭기를 포함하는 피드백으로부터의 신호 전송이 또한 증가한다. 출력 신호의 진폭의 증가대신 합성회로에 의해 이를 처리한다. 위상검출기는 위상에러를 제거하는 시간을 지닌다. 전 증폭기 출력 전압에서, 피드백 출력 신호는 합성 회로 출력신호를 완전히 제어한다. 이러한 합성회로는 단일 수동부품을 포함하는 회로이거나 능동소자(트렌지스터)를 포함하는 회로중 어느 하나일 수 있다.
수동부품을 포함하는 합성회로와 능동부품을 포함하는 합성회로의 실시예를 후술할 것이다. 실시예 모두는 제한회로를 포함한다. 이러한 제한회로는 하향 믹서가 정확히 작동하게 하는데 필요하다. 이는 믹서 출력 진폭이 일정하다는 것을 의미한다. 합성회로는 도 1A에서 두 개의 피드백신호(s1,s2)의 부가를 구성한다.
도 4는 수동부품 즉, 예시된 경우에는 저항(R1,R2)과 제한기(LI)로 수행되는 합성회로(CC1)의 실시예를 도시한다. 도 1A의 두 개의 피드백신호(s1,s2)로부터의 피드백신호는 각각 신호입력(11, 12)에 적용된다. 각 신호입력은 각각의 저항(R1,R2)중 하나를 포함한다. 신호입력은 신호(s1,s2)에 대한 공통합산점(Asum)에 접속되어 있다. 또한, 전압원(13)은 저항(R3)을 개재하여 합산점(Asum)에 접속되어 있다. 또한, 공통 합산점(Asum)은 제한기(L1)의 입력(14)에 접속되어 있다. 신호(s1)가 일정하고 전력증폭기의 출력으로부터 다시 공급된 신호(s2)에 비하여 매우 약하기 때문에, 신호를 가중하는 것이 바람직하다. 각각의 저항의 값을 적절히 선택함으로써, 두 개의 신호가 두 개의 신호가 새로운 신호(Ssum)에 합산되고 이 새로운 신호가 제한기(L1)에서 새로운 피드백신호(s3)로 제한되어 제한기와 합성회로(CC1)의 공통 출력(15)에 전달된다. s1이 피드백신호(s3)를 지배하는 제1상태로부터(s2)가 지배하는 제2상태로의 천이(이의 역도 성립한다)가 적절한 출력 전압에서 발생한다. (s2)로부터의 출력전압이 PT(도 1B을 참조)보다 크게 되었을 경우 천이가 발생할 것이라고 결정된다(여기서, PT＜Pmin). 도미넌스(dominance)(우위)란 신호들중 하나가 큰 부분의 피드백신호를 구성한다는 것을 의미한다. 상술했듯이, 제한기는 다음 회로가 정확히 작동하는 것을 보장하기 위해 필요하다.
합성회로(CC1)으로부터의 신호(s3)는 도 1A의 전력증폭기(3(PA))가 전력증폭기(3)로부터 출력신호(s2)를 위상동기하는 위상변조 제어 루우프(7(PHC))에 대한 위상동기 루우프에 포함된다는 것을 의미한다.
도 5는 합성회로(CC2)의 또다른 바람직한 실시예를 도시한다. 이 합성회로(CC2)는 능동부품으로 수행된다. 이 합성회로는 두 개의 입력(21, 22)을 지닌 증폭기이다. 도 1A에서 s1으로부터s2로 다시 공급되고 도 1A에서는 신호입력(21, 22)의 각각의 하나에 적용된다. 증폭기는 두 개의 트렌지스터(T1, T2)를 포함한다. 입력(21)상의 신호(s1)는 바이어싱 회로(23A)를 개재하여 트렌지스터(T1)의 베이스에 적용된다. 기타의 형태의 트렌지스터를 이용할 수 있을 지라도, 트렌지스터(T1)의 베이스에 적용된다. 입력(22)상의 신호(s2)는 바이어싱 회로(23B)를 개재하여 트렌지스터(T2)의 베이스에 적용된다. 트렌지스터 모두는 기타의 형태의 트렌지스터를 이용할지라도 예시된 경우에 바이폴라 NPN트렌지스터이다. 트렌지스터의 에미터는 전압원(25)으로부터의 구동전압(Vcc)에 의해 구동된다. 증폭기는 두 개의 아암을 지니고 있다. 트렌지스터(T1)의 컬렉터는 아암(26)을 개재하여 전압원(25)에 접속되어 있고 트렌지스터(T2)의 컬렉터는 또다른 아암(27)을 개재하여 전압원(25)에 접속되어 있다. 도 5에 도시되어 있듯이, 각각의 아암은 컬렉터 저항(Rc)을 포함한다. 신호(SA)는 부품(27A)을 개재하여 아암(26A)으로부터 흐른다. 그리고 신호(sB)는 부품(27B)을 개재하여 아암(26B)으로부터 흐른다. 저항(27A, 27B)은 공통 합산 점(AIsum)에 접속되어 있다. 이 점은 리미터(LI)의 입력(28)에 접속되어 있다. 아암(26A, 26B)은 점(AIsum)에서 피드백신호(s1, s2)의 가중된 합(s1sum)을 얻는 방식으로 부품(27A, 27B)과 합성된다. 새로운 신호(slsum)는 제한기(LI)에서 합성회로(CC2)에 대한 신호 출력인 제한기 출력(29)상의 새로운 피드백신호(s3)로 제한된다.
합성회로(CC2)로부터의 신호(s3)의 피드백은 도 1A에서의 전력증폭기(3)가 전력증폭기(3)로부터 출력신호(s2)를 위상동기하는 위상변조 제어 루우프(7)에 대한 위상동기 루우프에 포함된다는 것을 의미한다.
도 6은 본 발명의 위상왜곡 보상장치의 바람직한 실시예를 도시한다. 이 장치에 입력하고 있는 신호는 위상신호(ephr) 즉, 정보가 이 위상에서 발견되는 신호이다. 위상신호(ephr)는 변조하여 적절한 반송파로 전달되어야 하는 위상정보를 포함한다.
보정채널 주파수로의 위상신호(ephr)의 주파수 상향변환은 위상동기 및 주파수 상향변환을 위한 주파수 변조 제어 루우프에서 실행된다. 이 위상변조 제어 루우프는 믹서(30), 위상검출기(31), 전압제어 발진기(VCO, 32), 적분 회로(34), 합성회로(35) 및 발진기(32)의 출력으로부터 제1탭(37)의 매체를 통한 합성회로(35)의 제1입력으로의 피드백(33)을 포함한다. 발진기(32)는 전력증폭기의 입력에 접속되어 있고 이 전력증폭기의 출력은 안테나(50)의 입력에 접속되어 있다. 또한 위상변조 제어 루우프는 전력증폭기(40)의 출력으로부터 제1전도수단(38)을 통해 합성회로(35)의 제2입력으로의 제2피드백(36)을 포함한다. 이러한 회로는 도 4 또는 도 5을 참고로 설명한 방식으로 구성되어 있다.
믹서(30)는 주파수가 주파수 합성기로부터의 주파수 기준신호(efrs)와 합성회로(35)로부터의 피드백신호(efdb)간의 차이와 같은 중간 주파수 신호(eifs)를 발생한다. 피드백신호(efdb)는 도 4 및 도 5에서 s3에 상당한다.
위상검출기(31)는 중간 주파수 신호(eifs)와 위상신호(ephr)의 위상차에 의존하는 에러 신호(ephr)를 발생한다. 적분 필터회로(34)는 위상검출기와 전압제어 발진기 사이에 접속되어 광대역 잡음으로 인한 위상왜곡, 잡음 전송 및 대역 확대의 위험을 감소킨다. 필터회로는 광대역 잡음을 효과적으로 제거한다. 잡음은 위상검출기내의 소우스로부터 얻어진다. 이러한 소오스는 어느 형태의 무선 송신기에 이용되는 IQ변조기일 수 있다.
에러신호(ephf)는 필터회로(34)의 입력에 적용되고 이로부터 발진기(32)의 주파수 제어입력에 적용된다. 따라서, 발진기(32)로부터의 출력신호(ephr)의 위상과 거의 동일한데 이는 출력신호(epha)가 위상신호(ephr)로 위상변조된다는 것을 의미한다. 출력신호(ephr) 주파수는 주파수 기준신호(efrs)와 위상신호(ephr) 주파수 간의 차이의 합과 같다.
신호(epha)는 제어신호(Iamp)에 응답하여 신호(epha)를 증폭하는 전력증폭기(40)에 결합된다. 안테나(50)에 대한 전력증폭기(40)의 출력 상의 안테나 신호(eout)는 제어신호(Iamp)에 의해 결정된 형태를 지닌다.
본 실시예가 GSM표준을 따라 발생하는 송신기에 포함되는 경우, 출력신호는 도 2B에 나타난 엔벨로프를 얻을 것이다. 출력신호(eout), 도 1A의 신호(s2)에 상응하고 신호(epha)는 신호(s1)에 상당한다.
합성수단인 합성회로(35)는 신호 탭(37, 38)을 통해 신호(epha)의 부분과 신호(eout)의 부분을 수신한다. 이러한 신호 탭은 방향성 커플러 또는 전압 분할기의 형태(용량성 또는 저항 탭)를 지닐 수 있다. 두 개의 루우프(33, 36)는 각각의 탭(37, 38)을 합성회로(35)상의 특정입력에 접속시킨다. 이것은 루우프에 피드백신호(efdb)를 제공하기 위해 전력증폭기(40)의 증폭에 따라서 각각의 루우프로부터의 두 개의 신호(epha) 및 (eout)을 합성한다. 탭(37, 38)은 각각의 신호(epha) 및 (eout)의 특정부분을 택한다. 이러한 탭은 또한 제어가능하다. 이러한 방식으로 택해진 각각의 신호부분의 크기는 개별적으로 택해질 수 있다는 장점이 있다.
전력증폭기(PA, 40)의 업램핑을 개시하기전에, 이 루우프는 제1패드백의 도움으로 전압제어된 발진기(32)로부터의 출력신호상에서 동기된다. 제어신호(Iamp)에 응답하여 출력전력이 증가하기 때문에, 피드백 루우프(36)의 매체를 통해 전력증폭기 출력으로부터 다시 공급된 신호(eout)가 피드백신호(efdb)로 제1피드백 루우프(33)의 매체를 통해 다시 공급된 발진기 신호(epha)에 대한 우위를 점차적으로 확보한다.
루우프(33)가 없으면, 송신기를 시동하는 경우에, 위상동기회로는 전력증폭기를 작동하기전의 양호한 시간에 성취할 수 없다. 루우프가 충분한 넓은 대역폭을 갖는 경우에, 루우프는 출력전력의 업램핑동안 전력증폭기(40)의 위상보상시간을 갖는다. 피드백은 루우프(36)를 개재하여 설정되고 상기 동기는 전 출력 전압으로 대략 10dB로 의도한 위상왜곡 보상을 성취하도록 할 수 있다.
본 실시예의 위상왜곡 보상장치는 위상동기 및 상향변환 루우프의 출력에 접속된 입력을 지닌 증폭기(40)를 포함한다. 루우프는 제1 및 제2피드백 루우프(33, 36)를 포함하고, 이 제1피드백 루우프(33)는 전력증폭기 입력상의 변조된 신호의 부분을 탭핑 오프(tapping off)하기 위한 탭수단에 접속되어 있고 제2피드백 루우프(36)는 전력증폭기(40)의 출력상의 증폭 변조된 신호의 부분을 탭핑 오프하는 탭프 수단(38)에 접속되어 있다.
각각의 루우프(33, 36)는 루우프에 새로 피드백신호를 발생하기 위해 각 루우프로부터의 두 개의 입력신호를 합성하는 합성수단(35)의 각각의 입력에 접속되어 있다.
본 실시예의 위상왜곡 보상방법은 루우프에 새로운 피드백신호(efdb)에 발생하기 위해 각 루우프(33, 36)로부터의 두 개의 신호(epha) 및 (eout)을 합성하는 것이다. 증폭기(40)의 증폭이 변경되는 경우에, 피드백신호가 다시 공급되는 비률과 위상동기 및 상향변환 루우프에 대한 피드백신호의 우위가 또한 변경되게 된다. 본 발명의 방법은 다시 공급되는 신호의 부분간의 평활 및 연속적인 천이와 피드백신호의 우위를 제공하여 위상동기 및 상향변환 루우프가 전력증폭기의 출력전력의 급속한 변경이 발생하기 시작하기전의 시간에 위상동기됨과 동시에 업램핑 및 다운램핑동안 위상동기를 유지한다. 본 발명의 방법에 따라, 전력증폭기(40)의 출력으로부터 택해진 피드백신호의 새로운 피드백신호의 우위는 증폭기의 전력의 증가에 따라 증가한다. 전력증폭기 전체의 출력전력으로 증폭하는 경우에, 전력증폭기 출력으로부터 다시 공급된 신호가 새로운 피드백신호를 지배하는 반면 전력증폭기 출력전력이 낮은 경우에는 전력증폭기 입력으로부터 다시 공급된 신호가 새로운 피드백신호를 지배한다.
본 발명의 방법의 결과로, 전력증폭기의 출력 전압이 증가하기 전에, 위상동기 및 상향변환 루우프가 전력증폭기(40)의 입력상의 변조된 신호(epha)에 동기된다. 전력증폭기의 업램핑이 시작되는 경우에는 위상동기 및 상향변환 루우프는 전력증폭기의 출력전력이 전체 강도에 이루기전에 전력증폭기 입력상의 증폭된 변조신호에 동기된다.
도 7은 도 6에 도시된 본 발명의 장치와 약간 다른 실시예를 설명한다. 도 6에 개략적으로 도시된 블록도에 따라, 위상변조 제어 루우프는 위상검출기(31), 필터회로(34), 발진기(32), 합성회로(35), 믹서(30) 및 국부 발진기(39)를 포함한다. 또한, 도 7의 위상변조 제어 루우프는 전압제어 발진기(32(VCO))와 필터회로(34)간에 접속된 스위프회로(60(SVP))를 포함한다. 이 루우프의 고속 위상동기를 고속을 하기 위해, 발진기(VCO)의 제어전압이 발진기가 동기가 기대되는 전압 간격에 걸쳐 스위프된다. 이러한 스위프는 초기화하여 스위프회로(60)의 제어입력(61)상의 제어신호(Ist)로 정지된다. 발진기 출력신호의 주파수는 발진기에 대한 제어전압을 변경함으로써 변경된다.
도 8A는 시간 축과 마크된 시간점에 의해 도 7에 도시된 장치의 위상동기를 시간 제어하는 원리를 도시한다. 기동 펄스(Ist)는 시간점(tsvp)에서 스위프회로를 시동하고 전압제어 발진기(32)에 대한 회로의 출력 전압은 루우프가 록하기 기대되는 적절한 전압 간격에 걸쳐 소정의 기능에 따라 시간에 따라 변한다. 전력증폭기(40(PA))로부터의 출력전력의 업램핑이 실행되는 시간점(tup)전에 양호한 시간에서 실행된다. 루우프는 임의 시간점(t1ck)에서 동기되고 시간점(tup, tdown)에서 발생하는 업램핑과 다운램핑동안 동기되어 진다. 합성회로(35)는 하나의 피드백(33)으로부터 다른 피드백루우프(36)로의 평활 연속적인 천이를 발생하기 때문에, 루우프는 동기상태를 유지할 수 있다. 한편, 고속 스위치인 경우에 위상동기가 상실된 전력증폭기로부터의 출력신호의 정보가 상실되게 된다.
스위프회로(60)에는 필터회로(34)로부터의 전압 신호(esvp)가 공급된다. 전압 신호(evco)는 스위프회로의 출력으로부터 전압제어 발진기(32)에 전달된다. 신호(esvp) 및 (evco)는 전달해야 할 위상 정보를 포함한다. 스위프회로(60)는 스위프를 esvp의 정보에 부가한다. 개시펄스(Ist)는 시점(tsvp)에서 스위프회로 입력(61)에 적용된다. 스위프회로(60)는 소정의 시간 기능에 따라 시간에 대해 evco을 변화하기 시작한다. 도 8B는 신호(evco)가 스위프회로(60)에 의해 스위프될 수 있고 바람직한 전압간격 Vint=[Vstart, Vstop]에 걸쳐 시간(t)에 따라 변하는 방법의 예를 도시한다. 전압은 전압 스위프를 수행하는 경우 일정 고값(Vstart)으로부터 선형적으로 낮아진다. evco가 변경되는 경우에 발진기(32)로부터의 출력신호의 주파수가 변경된다. 도 8B에서 Vlock, evco가 eifs=ephr이 되도록 전압제어 발진기(32)를 제어한다. 이것은 임의의 시간점(tlck)에서 발생한다. 신호(evco)는 출력전력이 시간점(tend)에서 램프다운될 때까지 (Vlock)로 유지된다. 전압 스위프는 다음 시동 펄스가 도달할 때 전압(Vstart)으로부터 재개시한다.
시동펄스(Ist)가 송신기를 시동할 때 발생되고 무선 송신기의 제어부분에서 발생될 수 있다. 스위프회로는 상이한 스위프 제어 파라미터를 스위프회로 제어 유닛에 가능하도록 프로그램될 수 있다. 주사해야할 전압간격 Vint=[Vstart, Vstop]가 시동펄스(Ist)가 스위프회로(60)의 제어입력(61)에서 감지된 시간으로부터의 시간 간격으로 결정될 수 있다.
도 9는 본 발명을 따른 위상왜곡을 보상하는 방법을 도시한 흐름도이다. 다음 문서에서 이용하는 어떤 기준신호는 도 6 및 도 8에서 알 수 있을 것이다. 이 방법은 전력증폭기(40)의 출력상의 전력 증폭된 변조신호의 위상왜곡 보상에 관한 것으로, 이 전력증폭기는 위상동기 및 상향변환 루우프(30-39)상의 출력에 접속된 입력을 지닌다(이 루우프는 지정된 위상변조 제어 루우프이다). 이 루우프는 제1 및 제2피드백 루우프(33, 36)를 각각 포함한다. 이 방법은 개시위치(200)에서의 루우프의 상향개시에서 수행된다. 본 발명의 방법의 제1단계(202)에서는, 전력증폭기(40)의 입력상에서 변조된 신호(epha)의 부분이 제1피드백 루우프(33)를 개재하여 선택되거나 탭오프된다. 단계(204)에서는 전력증폭기(40)의 출력상의 증폭된 변조 신호(eout)의 부분은 제2피드백 루우프(36)를 개재하여 택해지거나 탭오프된다. 제3단계(206)에서는 탭오프된 두 개의 신호가 탭오프된 신호의 모두를 포함하는 피드백신호(efdb)를 제공하기 위해 합성수단(35)에서 합성된다. 다음 단계(208)에서는 피드백신호가 위상동기 및 상향변환 루우프에다시 공급된다.
이 루우프는 다음 단계(210)에서 출력신호(eout)를 위상기준신호(ephr)에 위상동기시킴과 동시에 전력증폭기의 출력신호(eout)의 위상왜곡을 보상한다. 증폭기 출력전력이 변경되는 경우에는 합성수단(35)은 평활 천이시 피드백신호의 상대적인 우세를 변경하기 위해 탭오프된 두 개의 신호를 합성하여 위상동기는 물론 위상왜곡 보상을 상실하지 않게 한다(이는 단계(212)에서 수행된다). 루우프가 작동상태에 있는 동안 이 방법은 지속되고 루우프가 포함된 송신기가 스위치 온되지 않을 때까지 방해되지 않는다.
단계(214)는 단계(212)로의 복귀를 나타낸 흐름도이다. 단계(216)에서 종단위치는 송신기가 스위치 오프하자마자 즉시 채택된다.
본 발명의 방법이 피드백신호에서 탭오프된 신호의 상호특성간에 평활 및 연속 천이를 제공함과 동시에 피드백신호의 상기 신호의 상대적인 우위를 제공하기 때문에, 전력증폭기의 출력전력의 급속한 변경이 시작되기전에 우위 상동기 및 상향변환이 양호한 시간에 위상동기될 수 있다. 스위치가 두 개의 피드백 루우프 간에서 스위치하는데 이용되는 선행기술에 의해 이러한 위상동기를 성취할 수 없었다. 이러한 기술은 스위칭이 발생할 때 높은 정도의 민감도를 이용한다. 스위칭이 발생할 때 루우프에 천이가 발생할 위험이 존재한다. 이러한 천이에 의해 위상동기가 루우프 입력신호에서의 중요한 정보와 함께 상실될 수 있다. 본 발명의 방법을 실행하는 경우에 이러한 천이가 폐쇄 루우프에서 발생되지 않는다.
본 발명의 방법과 본 발명의 장치는 무선 전기통신장치에서와 같은 상이한 응용의 위상 보상과 관련된 상술한 문제를 해결한다.

Claims (14)

  1. 증폭기는 위상동기 및 상향변환 루우프(30-39)의 출력에 접속된 입력을 지니고, 상기 루우프는 제1 및 제2피드백 루우프(33 및 36)를 포함하고, 상기 제1피드백 루우프(33)는 전력증폭기(40)의 입력에 변조된 신호(epha)의 부분을 탭핑 오프하는 탭 수단(37)에 접속되어 있고, 상기 제2피드백 루우프(36)는 전력증폭기(40)의 출력에 전력 증폭된 변조 신호(eout)를 탭핑 오프하는 탭수단(38)에 접속된, 전력증폭기(40)의 출력에 전력 증폭된 변조 신호(eout)의 위상왜곡을 보상하는 장치에 있어서,
    각각의 두 개의 피드백 루우프(33, 36)은 위상동기 및 상향변환 루우프(30-39)에 피드백신호(efdb)를 제공하기 위해 각 피드백 루우프(33, 36)로부터의 두 개의 입력신호를 합성하는 합성수단(35)의 각각의 입력에 접속된 것을 특징으로 하는 위상왜곡 보상장치.
  2. 제1항에 있어서, 전력증폭기(40)의 출력에 전력 증폭된 변조된 신호(eout)의 부분을 탭핑 오프하는 탭수단과 전력증폭기 입력에 변조된 신호(ephr)의 부분을 탭핑오프하는 탭수단(38)이 방향성 커플러인 것을 특징으로 하는 위상왜곡 보상장치.
  3. 제2항에 있어서, 전력증폭기(40)의 출력에 전력 증폭된 변조 신호(eout)의 부분을 탭핑 오프하는 탭수단(37)과, 전력증폭기 입력에 변조된 신호(ephr)의 부분을 탭핑 오프하는 탭수단(38)은 제어가능한 방향성 커플러인 것을 특징으로 하는 위상왜곡 보상장치.
  4. 제1항에 있어서, 전력증폭기(40)의 출력상에 전력 증폭된 변조된 신호(eout)의 부분을 탭핑 오프하는 탭수단(37)과 전력증폭기(40)의 입력에 변조된 신호(epha)의 부분을 탭핑 오프하는 탭수단(38)은 전압 분할기인 것을 특징으로 하는 위상왜곡 보상장치.
  5. 제1항에 있어서, 위상동기 및 상향변환 루우프(30-39)는 스위프회로(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상왜곡 보상장치.
  6. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 위상동기 및 상향변환 루우프(30-39)는 저잡음 고 전압제어 발진기(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상왜곡 보상장치.
  7. 제1항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서, 전력증폭기(40)는 펄스되는 것을 특징으로 하는 위상왜곡 보상장치.
  8. 제1피드백 루우프(33)를 개재하여 전력증폭기(40)의 입력에 변조된 신호의 부분을 탭핑 오프하는 단계와;
    제2피드백 루우프(36)를 개재하여 전력증폭기(40)의 출력상에 증폭된 변조 신호의 부분을 탭핑 오프하는 단계를 포함하는 것으로써,
    전력증폭기(40)는 위상동기 및 상향변환 루우프(30-39)의 출력에 접속된 입력을 지니고, 상기 루우프는 제1 및 제2피드백 루우프(33)는 제1 및 제2피드백 루우프(33, 36)를 포함하는 위상왜곡 보상방법에 있어서,
    피드백신호(efdb)를 얻기 위해 합성 수단(35)에서 두 개의 탭프 오프된 신호(eout, epha)를 합성하는 단계와;
    피드백신호(efdb)을 위상동기 및 상향변환 루우프(30-39)에 공급하는 단계와;
    위상동기 및 상향변환 루우프(30-39)에 입력하고 있는 위상기준신호(ephr)에 전력 증폭된 변조된 신호(eout)를 위상동기하는 단계와;
    전력증폭기(40)로부터의 출력전력이 변경하는 경우에는 평활 전송시 피드백신호(efdb)의 탭오프된 신호(eout, epha)의 상호 우선을 변경하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 위상왜곡 보상방법.
  9. 제8항에 있어서, 전력증폭기(40)의 출력전력의 증가에 따라 전력증폭기(40)의 출력으로부터 탭된 신호(eout)의 피드백신호(efdb)의 우세를 증가하는 것을 특징으로 하는 위상왜곡 보상방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 전력증폭기의 출력전력은 전체 강도에 이르기전에 전력증폭기(40)의 출력상의 증폭된 변조된 신호(eout)에 위상동기 및 상향변환 루우프(30-39)를 동기하는 것을 특징으로 하는 위상왜곡 보상방법.
  11. 제10항에 있어서, 전력증폭기(40)의 출력상의 전력 증폭 변조 신호(eout)는 전력증폭기(40)가 전체 출력전력으로 증폭하는 경우에 피드백신호(efdb)에서 우세한 것을 특징으로 하는 위상왜곡 보상방법.
  12. 제8항에 있어서, 전력증폭기(40)의 출력전력이 증가하는 경우에는 위상동기 및 상향변환 루우프(30-39)를 전력증폭기(40)의 입력에 동기하는 것을 특징으로 하는 위상왜곡 보상방법.
  13. 제12항에 있어서, 전력증폭기(40)상의 변조된 신호(epha)는 전력증폭기의 전력이 낮은 경우에 피드백신호(epha)에서 우세한 것을 특징으로 하는 위상왜곡 보상방법.
  14. 제8항 내지 제13항중 어느 한 항에 있어서, 전력증폭기(40)는 펄스된 것을 특징으로 하는 위상왜곡 보상방법.
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