KR20000041309A - 송신전력 증폭 장치 - Google Patents

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

무선기기의 송신 장치에 관한 것이다.

나. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제

무선기기에서 손실이 적고 선형성이 뛰어나며 잡음의 영향을 적게 받는 송신 장치를 구현함에 있다.

다. 발명의 해결방법의 요지

베이스밴드부에서 출력되는 송신 신호를 선형성이 뛰어난 업 컨버터에 바로 입력시키고 업 컨버터의 콘트롤 단자에 입력되는 전압을 가변 감쇄기를 통해 제어함으로써 데이터를 송신함을 특징으로 한다.

라. 발명의 중요한 용도

무선기기의 송신전력 증폭 장치에 이용된다.

Description

송신전력 증폭 장치

본 발명은 무선 단말기의 송신 장치에 관한 것으로, 특히 선형성이 뛰어나고, 잡음의 영향을 적게 받으며, 회로의 소자가 적게들고, 높은 전력 조절 범위를 가지고, 대역 통과 필터(BPS : BAND PASS FILTER 이하 "대역 통과 필터"라 함)의 규격을 완화할 수 있고, 구조가 간단하며, 송신 신호의 왜곡이 적은 송신 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 무선 단말기의 송수신부 블록 구성도이다.

도 2는 일반적인 전자 회로에서의 전력 입출력 비교 그래프이다.

일반적으로, 무선 단말기의 송신 흐름을 보면 마이크를 통해 입력되는 음성 신호는 다수의 처리 과정을 거쳐 BBA 칩(BASE BAND ANALOG CHIP) 100으로부터 아날로그 신호로 출력된다. 상기 BBA 칩 100으로부터 출력되는 신호는 송신 가변 이득 증폭기(VGA : VARIABLE GAIN AMPLIFIER) 111로 입력되기 전에 감쇄기(ATTENUATOR) 110에 의해 전력이 감쇄되어 입력된다. 상기와 같이 송신 가변이득 증폭기 111에 입력되기 전에 감쇄기 110에 의해 전력 값이 감쇄되는 이유는 송신 가변이득 증폭기 111이 제어할 수 있는 송신 전력을 입력하기 위해서이다. 만일 입력값이 감쇄되지 않고 입력되면 송신 가변이득 증폭기 111을 포화(SATURATION)시켜 송신 신호의 파형을 왜곡시키므로 일반적으로 일정한 고정의 감쇄기 110을 두어 신호의 크기를 약화시킨 후에 다시 송신 가변 이득 증폭기 111에 입력하여 증폭한다. 이와 같은 이유는 현재 사용되는 송신 가변 이득 증폭기 111의 성능이 충분히 선형성을 확보하지 못하는 문제가 있기 때문이다.

도 2의 그래프를 설명하면 하기와 같다.

일반적으로 모든 전기적 소자는 수용 전력 한계치를 가지고 있으며 수용 전력 이상의 신호가 입력되면 비 선형성이 나타나게 된다. 예를 들어 증폭기의 경우 입력이 일정 기준 이상이면 입력되는 전력과는 반대로 오히려 출력값이 떨어지는 상황이 발생한다. 이와 같이 예상되는 출력 전력에 비해 실제 출력되는 전력이 1dB 이상 차이가 나는 지점을 COMPRESSION POINT라 한다. 그러므로 상기 COMPRESSION POINT가 높은 것이 선형성이 높다고 볼 수 있으며 신호의 왜곡 현상도 줄어들게 된다.

상기와 같은 이유로 파형의 왜곡을 방지하기 위해서 송신 가변이득 증폭기 111의 증폭 범위(RANGE)는 제한적으로 사용될 수밖에 없다. 그리고 고정의 감쇄기 110을 사용함으로써 RF부의 전체 회로에서 잡음(NOISE)에 의한 영향을 많이 받게되는 문제점이 있다. 상기와 같은 이유는 일반적으로 잡음은 일정한 전력을 가지고 있는데 낮은 전력의 신호를 높은 비율로 증폭하게되면 잡음도 함께 높게 증폭되어 신호의 오율을 높이게되고 수신 장치에서는 신호의 오율을 낮추기 위하여 복잡한 구성을 가지게된다. 또한 송신 가변 이득 증폭기 110에 의해 확보되지 못하는 영역의 전력 증폭 범위는 전력 증폭기 152의 바이어스(BIAS) 전원을 조절하여 확보하게 된다. 이 경우 전력 증폭기 152의 입출력 임피던스 변화로 인해 발진성이 높아지며 채널간의 신호 크기와 위상 편차가 심하게 차이를 보이게 되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 선형성이 뛰어나고, 잡음의 영향을 적게 받으며, 회로의 소자가 적게드는 송신 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 높은 전력 조절 범위를 가지며, 대역 통과 필터의 규격을 완화할 수 있고, 구조가 간단하며, 송신 신호의 왜곡이 적은 송신 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은 송신 전력 증폭부의 초단에 위치하며 가변 감쇄기에서 출력되는 제어 신호에 의해 입력되는 신호의 전력을 증폭하고 주파수를 변환시켜 출력하는 업 컨버터와, 전압 제어 발진기에서 출력되는 신호를 조정하여 상기 업 컨버터로 입력되는 제어 신호를 발생하는 가변 감쇄기와, 상기 가변 감쇄기를 제어하기 위한 제어 전압을 발생하는 제어 전압부와, 상기 가변 감쇄기로 입력되는 신호를 발생하는 전압 제어 발진기로 이루어지거나,

아날로그 신호를 출력하는 베이스밴드 아날로그 칩을 구비한 송신전력 증폭 장치에 있어서, 가변 감쇄기에서 출력되는 제어 신호에 의해 상기 베이스밴드 아날로그 칩으로부터 출력되는 신호를 입력받아 전력을 증폭하고 주파수를 변환시켜 출력하는 업 컨버터와, 전압 제어 발진기에서 출력되는 신호를 조정하여 상기 업 컨버터로 입력되는 제어 신호를 발생하는 가변 감쇄기와, 상기 가변 감쇄기를 제어하기 위한 제어 전압을 발생하는 제어 전압부와, 상기 가변 감쇄기로 입력되는 신호를 발생하는 전압 제어 발진기로 이루어짐을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 무선 단말기의 송수신부 블록 구성도.

도 2는 일반적인 전자 회로에서의 전력 입출력 비교 그래프.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 송수신부 블록 구성도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선, 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기 설명에서는 구체적인 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 송수신부 블록 구성도이다.

일반적으로 업 컨버터나 다운 컨버터는 믹서의 일종으로 액티브 믹서(ACTIVE MIXER)와 패시브 믹서(PASSIVE MIXER)로 분류할 수 있다. 액티브 믹서란 주파수 변환과 신호의 이득을 발생시키는 경우이고 패시브 믹서는 주파수 변환과 신호의 감쇄를 발생시키는 것을 말한다. 대표적인 액티브 믹서에는 GILLBERT CELL 믹서, FET(FIELD EFFECT TRANSISTOR), BJT(BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR) 등의 액티브 소자를 사용한 경우이고, 패시브 믹서는 다이오드 믹서를 예로들 수 있다. 상기와 같은 업 컨버터들은 BJT, FET, HBT(HETERO JUNCTION BIPOLAR TRANSISTOR)와 같은 능동 소자를 이용하여 입력되는 신호에 DC 바이어스를 인가함으로써, 이득을 발생시킨다. 이때 업 컨버터에 입력되는 신호는 전압 제어 발진기에서 나오는 신호가 가변 감쇄기에 의해 변화된 신호이다. 상기 가변 감쇄기는 PIN DIODE를 이용한 것으로 외부에서 내부 저항을 조절하는 것이다. 이 외에 FET, BJT를 이용하여 외부 DC 바이어스를 조절하여 내부 저항을 변환시키는 공통된 원리를 이용한다.

일반적으로 CDMA(CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS) 방식이나 여타의 방식을 사용하는 단말기들은 하나의 단말기 안에 듀플렉서(DUPLEXER)를 이용한 송신부와 수신부를 가지고 있다. 따라서 수신기에서 양호한 감도를 유지하기 위해서는 송수신부에서 발생되는 잡음을 억제할 필요가 있다. NOISE FIGURE는 초단 이득이 작을 경우 전체 NOISE FIGURE의 값은 반비례하여 증가하게 된다. 기존의 경우 송신기 초단에 감쇄기를 사용하므로 인해 NOISE FIGURE 상승 효과를 가지게 된다.

BBA(BASE BAND ANALOG CHIP) 100에서 출력되는 신호는 아날로그 신호로 서 마이크를 통해 입력된 신호를 PCM(PULSE CODE MODULATION)을 통해 음성 압축된 다음에 아날로그 신호로 변환된 신호이다. 상기 신호는 종래에는 감쇄기 110으로 입력되었지만 본 발명에서는 바로 업 컨버터 120으로 입력된다. 보통 업 컨버터 120은 입력되는 신호를 20에서 40dB 이상의 입력 신호를 처리할 수 있는 소자가 사용되고 있다. 이때 전압 제어 발진기 140을 통해 업 컨버터 140에 입력되던 신호는 가변 감쇄기 180을 통해 중간 처리되어 입력된다. 상기 입력되는 단자는 Local Signal port로서 업 컨버터 120에서 전압 제어 발진기 140의 출력 신호가 인가되는 단자를 말한다. 만일 업 컨버터 120에서 출력되는 전력의 dB 값을 변환시킬 필요가 없다면 상기와 같이 가변 감쇄기 180을 사용하지 않고 고정 감쇄기나 업 컨버터 120의 소자 변환으로 신호를 출력할 수 있다. 상기와 같은 경우에는 다음 단에 있는 구동 증폭기(DRIVE AMPLIFIER) 150이나 전력 증폭기(POWER AMPLIFIER) 152를 통해서 출력 전력을 제어할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 도 3의 블록 구성도에서는 BBA 100에서 출력되는 아날로그 신호를 직접 입력받은 신호의 전력을 증폭하고 주파수를 변환하여 출력하였다. 그러나 상기 BBA에서 출력되는 신호뿐 아니라 일반적인 송신 전력 증폭부 초단에서의 아날로그 신호 증폭이 가능함은 물론이다. 그리고 가변 감쇄기 180은 업 컨버터 120에서 출력되는 신호의 전력 제어를 위하여 구성된 것이다. 따라서 최종단을 통해 안테나로 출력되는 출력 전력의 제어가 구동 증폭기 150과 전력 증폭기 152에서만 이루어진다면 반드시 가변 감쇄기 180을 구성할 필요는 없다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 베이스 밴드 아날로그 칩으로부터 출력되는 신호를 전압 제어 발진기를 통해 입력되는 신호로 주파수를 변환하고 전력을 증폭하는 업 컨버터에 입력하여 전력을 증폭함으로써, 송신단에서 유기되는 잡음의 영향을 억압할 수 있고, RF부의 구성을 간단히 할 수 있다.

Claims (4)

1. 송신전력 증폭 장치에 있어서,

   송신 전력 증폭부의 초단에 위치하며 전압 제어 발진기에서 출력되는 제어 신호에 의해 입력되는 신호의 전력을 증폭하고 주파수를 변환시켜 출력하는 업 컨버터와,

   상기 업 컨버터에 입력되는 제어 신호를 발생하는 전압 제어 발진기로 이루어짐을 특징으로 하는 장치.
2. 송신전력 증폭 장치에 있어서,

   송신 전력 증폭부의 초단에 위치하며 가변 감쇄기에서 출력되는 제어 신호에 의해 입력되는 신호의 전력을 증폭하고 주파수를 변환시켜 출력하는 업 컨버터와,

   전압 제어 발진기에서 출력되는 신호를 조정하여 상기 업 컨버터로 입력되는 제어 신호를 발생하는 가변 감쇄기와,

   상기 가변 감쇄기를 제어하기 위한 제어 전압을 발생하는 제어 전압부와,

   상기 가변 감쇄기로 입력되는 신호를 발생하는 전압 제어 발진기로 이루어짐을 특징으로 하는 장치.
3. 아날로그 신호를 출력하는 베이스밴드 아날로그 칩을 구비한 송신전력 증폭 장치에 있어서,

   전압 제어 발진기에서 출력되는 제어 신호에 의해 상기 베이스밴드 아날로그 칩으로부터 입력된 신호의 전력을 증폭하고 주파수를 변환시켜 출력하는 업 컨버터와,

   상기 업 컨버터에 입력되는 제어 신호를 발생하는 전압 제어 발진기로 이루어짐을 특징으로 하는 장치.
4. 아날로그 신호를 출력하는 베이스밴드 아날로그 칩을 구비한 송신전력 증폭 장치에 있어서,

   가변 감쇄기에서 출력되는 제어 신호에 의해 상기 베이스밴드 아날로그 칩으로부터 출력되는 신호를 입력받아 전력을 증폭하고 주파수를 변환시켜 출력하는 업 컨버터와,

   전압 제어 발진기에서 출력되는 신호를 조정하여 상기 업 컨버터로 입력되는 제어 신호를 발생하는 가변 감쇄기와,

   상기 가변 감쇄기를 제어하기 위한 제어 전압을 발생하는 제어 전압부와,

   상기 가변 감쇄기로 입력되는 신호를 발생하는 전압 제어 발진기로 이루어짐을 특징으로 하는 장치.