KR20000042805A - 듀얼밴드 이동통신 단말기의 구동증폭기 전류제어 장치 및방법 - Google Patents

듀얼밴드 이동통신 단말기의 구동증폭기 전류제어 장치 및방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 듀얼밴드 이통통신 단말기에서 모드별(CDAMA/AMPS), 출력전력별로 구동증폭기의 소비전력을 제어함으로써 불필요한 전류소모를 최소화하여 배터리를 사용하는 이통통신 단말기의 배터리 사용시간을 늘려준다.

Description

듀얼밴드 이동통신 단말기의 구동증폭기 전류제어 장치 및 방법
본 발명은 이동통신시스템에 관한 것으로, 특히 듀얼밴드(dual band) 이동통신 단말기의 구동증폭기 전류제어를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
현재 서비스되고 있는 900MHz 대역의 듀얼밴드(CDMA & AMPS; Code Division Multiple Access & Advanced Mobile Phone Service) 이통통신 단말기의 구조는 도 1과 같다. 도 1을 참조하면, 기저대역 프로세서 101에서 출력된 데이터는 변조기 103에 입력되고, 이 변조된 신호는 기저대역프로세서 101에서의 이득제어에 의거해 동작하는 IF AGC(Intermediate Frequency Auto Gain Control)앰프 105에서 소정 증폭되어 출력된다. 현재 상용 중에 있는 CDMA의 경우 출력 전력제어 범위가 약 80dB이므로 IF AGC앰프 105는 일반적으로 +45dB/-45dB의 이득특성을 갖고 있다. IF AGC앰프 105에서 증폭된 신호는 송신주파수 대역으로 상승변환하기 위해 업컨버터용 믹서 107에 인가된다. 이 신호는 국부발진기 109에서 제공한 발진신호가 이용되어 상기 업컨버터용 믹서 107에서 송신주파수 대역까지 주파수 변환된다. 주파수 변환된 신호는 대역통과필터 111에서 필터링된 후 구동증폭기(drive Amp.) 113에서 소정 증폭된 후 다시 전력증폭기 115에서 증폭된 후 불필요한 잡음을 제거하기 위하여 대역통과필터 117을 거치고 그 후 안테나 119를 통해 무선으로 송출된다.
이러한 구조의 듀얼밴드 이통통신 단말기의 송신기에서, CDMA의 경우 출력전력 제어범위가 80dB이므로 IF AGC앰프 105에서 송신전력을 하고 있고 구동증폭기 113과 전력증폭기 115는 고정 이득 및 고정 소비전류로 동작을 하고 있다. 이럴 경우 높은 출력전력으로 신호를 송출할 별 문제가 되지 않으나 낮은 출력전력으로 신호를 송출할 경우에는 구동 증폭기 113이 고정 소비전류로 동작을 하므로 불필요한 전류소모를 하게 된다. 이를 더욱 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
CDMA의 경우 출력전력은 -50dBm∼+24dBm으로 약 80의 전력제어를 하고 있는데, 구동증폭기 113의 경우 고정이득에 고정전류를 소모하고 있다. 물론 전류소모가 가장 많이 발생하고 있는 곳은 전력증폭기 115이지만 CDMA시스템이 선형성을 요구하고 있으므로 구동증폭기 113의 출력을 최대 약 5dBm으로 출력하기 위하여 소비전류가 20∼30mA정도를 소비하고 있으며 전력제어에 의해 출력이 낮아질 경우에도 상기 구동증폭기 113에서의 소비전류는 별 변화가 없다. 왜냐하면 일반적으로 선형적인 출력을 위하여 구동증폭기 113은 A급(A class)으로 설계를 하기 때문이다. AMPS모드의 경우도 단말기의 가격 및 면적 문제로 C급 증폭을 하여도 됨에도 불구하고 CDMA와 같은 증폭기를 이용함으로써 구동증폭기 113에서의 비효율적인 전류소모를 하고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 듀얼밴드 이통통신 단말기에서의 전류소모를 줄이는 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 듀얼밴드 이통통신 단말기에서의 불필요한 전류소모를 줄여서 배터리 사용시간을 늘여주는 장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적에 따라 본 발명은, 듀얼밴드 이통통신 단말기에서 모드별(CDAMA/AMPS), 출력전력별로 구동증폭기의 소비전력을 제어함으로써 불필요한 전류소모를 최소화하여 배터리를 사용하는 이통통신 단말기의 배터리 사용시간을 늘려준다.
더욱 구체적으로 설명하면 본 발명은, 듀얼밴드 이동통신 단말기의 구동증폭기 전류제어 장치에 있어서, 상기 듀얼밴드 이동통신 단말기의 현재의 출력 파워레벨에 대응하는 제1논리신호와 현재의 밴드 모드에 대응하는 제2논리신호를 출력하는 제어부와, 상기 제1논리신호와 상기 제2논리신호를 논리게이팅하는 논리게이트와, 상기 논리게이트의 출력상태에 따라 상기 구동용증폭기의 바이어스를 제어하는 바이어스 제어회로부로 구성함을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 이동통신 단말기의 송신부 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이통통신 단말기의 송신부 블록 구성도.
도 3은 도 2의 낸드게이트 203 및 구동증폭기의 구체 회로 구성도.
도 4는 파워레벨 PWR_LEV의 히스테리시스 특성도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모드 출력 특성도.
도 6은 도 3의 증폭용 트랜지스터 319의 전류별 응답 특성도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들중 동일한 구성요소들은 가능한한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이통통신 단말기의 송신부 블록 구성도이다. 도 2의 구성을 보면, 도 1에는 없는 낸드게이트 203과 본 발명의 실시예에 따라 다르게 구현된 구동증폭기 201이 구비되어 있다. 그리고 기저대역 프로세서 101은 파워레벨(power level)신호 PWR_LEV와 모드신호 MODE를 낸드게이트(NAND gate) 203으로 출력하고, 낸드게이트 203은 이를 낸드게이팅하여 본 발명의 실시예에 따른 구동증폭기 201에 인가한다.
도 3은 도 2의 낸드게이트 203 및 구동증폭기 201의 구체 회로 구성도이다. 도 3을 참조하면, 입력신호는 입력매칭부 307에 인가되고, 증폭용 트랜지스터 319의 베이스에 연결된 노드 308에는 저항 313과 315의 일단이 연결되어 있다. 상기 저항 315의 타단은 접지되어 있다. 상기 저항 313과 315간에 위치한 노드 308에는 상기 입력매칭부 307이 연결되어 있다. 상기 저항 313의 타단에는 바이어스 제어용 트랜지스터 309의 에미터가 연결되어 있다. 상기 바이어스 제어용 트랜지스터 309의 에미터는 저항 311을 통해 자신의 컬렉터에 연결되어 있다. 상기 바이어스 제어용 트랜지스터 309의 베이스에는 파워레벨신호 PWR_LEV와 모드신호 MODE를 입력으로 하는 낸드게이트 203의 출력선이 연결되어 있다. 전원 Vcc는 바이어스 제어용 트랜지스터 309의 컬렉터와 저항 311을 통해 에미터에 공급되고 있으며, 인덕터 317을 통해 증폭용 트랜지스터 319의 컬렉터에도 공급되고 있다. 증폭용 트랜지스터 319의 에미터는 접지되어 있다. 상기 증폭용 트랜지스터 319의 컬렉터에는 출력매칭부 321이 연결되어 있다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 원리 및 동작을 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2에서와 같이, 기저대역프로세서 101에서 출력된 제어신호 즉, 파워레벨신호 PWR_LEV와 모드신호 MODE는 낸드게이트 203에서 낸드게이팅되고, 그 후 구동증폭기 201에 인가되어 구동증폭기 201의 전류를 제어하게 된다. 상기 기저대역 프로세서 101에서 출력되는 파워레벨신호 PWR_LEV의 출력특성은 도 4와 같다. 도 4를 참조하면, 출력 B지점에서 파워레벨 PWR_LEV는 "low"레벨에서 "high"레벨로 변하게되고, 출력이 작아질 경우는 출력 A지점에서 "high"레벨에서 "low"레벨로 떨어지는 히스테리시스 특성을 갖는다. 이는 전력제어시 발진을 방지하기 위함이다. 기저대역 프로세서 101에서 출력되는 또 다른 제어신호인 모드신호 MODE는 도 5에 도시한 바와 같이, AMPS모드에서는 "low"상태를 출력하고 CDMA모드에서는 "high"상태를 출력한다.
기저대역 프로세서 101에서 출력되는 파워레벨신호 PWR_LEV와 모드신호 MODE를 입력으로 하는 낸드게이트 203의 출력특성은 하기 표 1과 같다.
PWR_LEV
0 1
MODE 0(AMPS) 1 1
1(CDMA) 1 0
표 1에서 알 수 있듯이 낸드게이트 203의 출력은, 파워레벨신호 PWR_LEV이 "high(=1)"이고 CDMA모드인 경우에만 "0"이고, 나머지 경우들에는 "1"이다. 이와 같은 출력이 도 3의 바이어스 제어용 트랜지스터 309의 베이스에 인가되면, 상기 바이어스 제어용 트랜지스터 309는 낸드게이트 203의 출력이 "0"인 경우에 턴온되고 반대의 경우(낸드게이트 203의 출력이 "1"인 경우)에는 턴오프된다. 상기 바이어스 제어용 트랜지스터 309가 턴오프되면 증폭용 트랜지스터 319의 베이스는 저항 311, 313, 및 315에 의해서만 바이어스되고, 상기 바이어스 제어용 트랜지스터 309가 턴온되면 증폭용 트랜지스터 319의 베이스는 저항 313과 315만에 의해서만 바이어스된다. 그러므로, 상기 바이어스 제어용 트랜지스터 309의 턴온/턴오프 상태에 따라 증폭용 트랜지스터 319의 동작전류는 제어된다.
이와 같은 제어 환경에서의 증폭용 트랜지스터 319의 입출력특성은 도 6과 같다. 도 6을 참조하면, 저전류모드에서 입출력 특성은 실선과 같으며 고전류모드에서의 입출력 특성은 점선과 같다. 구체적인 일예를 들면, 출력 'C'를 내기 위해서 CDMA모드에서는 선형성을 확보하기 위하여 고전류모드로 동작을 시켜야 하지만 AMPS모드에서는 저전류모드로 동작을 시켜 증폭용 트랜지스터 319를 포화영역에서 동작시킴으로서 소비전류를 줄일 수 있다. 또한 출력 'D'와 같이 출력이 낮을 경우도 CDMA모드도 저전류모드로 동작을 시켜도 충분히 선형성을 확보되기 때문에 저전류모드로 동작시켜 소비전류를 줄일 수 있다.
도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 파워레벨신호 PWR_LEV이 "high(=1)"이고 CDMA모드인 경우 낸드게이트 203의 출력이 논리 "0"이 되고, 바이어스 제어용 트랜지스터 309가 턴온되므로, 증폭용 트랜지스터 319에서는 도 6에 도시된 바와 같은 고전류모드(실선)에서의 출력 'C'값을 출력한다. 나머지 경우에는 낸드게이트 203의 출력이 논리 "1"이 되고, 바이어스 제어용 트랜지스터 309가 턴오프되므로, 증폭용 트랜지스터 319에서는 도 6에 도시된 바와 같은 저전류모드(실선)에서의 출력 'C'값 또는 출력 'D'값을 출력한다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 CDMA 및 AMPS 듀얼밴드 시스템에서 출력별 및 모드별로 구동증폭기에 공급되는 전류를 제어함으로써 구동증폭기에서 발생되는 불필요한 전류소모를 최소화하여 배터리를 사용하느 단말기의 사용시간을 극대화한다.

Claims (5)

  1. 듀얼밴드 이동통신 단말기의 구동증폭기 전류제어 장치에 있어서,
    상기 듀얼밴드 이동통신 단말기의 현재의 출력 파워레벨에 대응하는 제1논리신호와 현재의 밴드 모드에 대응하는 제2논리신호를 출력하는 제어부와,
    상기 제1논리신호와 상기 제2논리신호를 논리게이팅하는 논리게이트와,
    상기 논리게이트의 출력상태에 따라 상기 구동용증폭기의 바이어스를 제어하는 바이어스 제어회로부로 구성함을 특징으로 하는 구동증폭기 전류제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 밴드모드는 씨디앰에이(CDMA)밴드 모드 또는 에이앰피에스(AMPS)밴드 모드임을 특징으로 하는 구동증폭기 전류제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 바이어스 제어회로부는 상기 출력 파워레벨이 높은 파워레벨이고 상기 밴드 모드가 씨디앰에이(CDMA)모드인 경우에 상기 구동증폭기를 고전류모드로 제어함을 특징으로 하는 구동증폭기 전류제어 장치.
  4. 듀얼밴드 이동통신 단말기의 구동증폭기 전류제어 장치에 있어서,
    상기 듀얼밴드 이동통신 단말기의 현재의 파워레벨에 대응하는 제1논리신호와 현재의 밴드 모드에 대응하는 제2논리신호를 출력하는 기저대역 프로세서와,
    상기 제1논리신호와 상기 제2논리신호를 낸드게이팅하는 낸드게이트와,
    상기 구동증폭기용으로 사용되며, 베이스에 일단이 연결되고 타단이 접지에 연결된 제1분배저항과 상기 베이스에 일단이 연결되어 있는 제2분배저항을 포함하고 있는 증폭용 트랜지스터와,
    베이스가 상기 낸드게이트의 출력선에 연결되고, 컬렉터가 전원에 연결되며, 에미터가 상기 제2분배저항의 타단에 연결되어 있으며, 상기 에미터와 컬렉터 사이에 제3분배저항에 연결되어 있는 바이어스 제어용 트랜지스터로 구성함을 특징으로 하는 구동증폭기 전류제어 장치.
  5. 씨디앰에이(CDMA)밴드 및 에이앰피에스(AMPS)밴드의 듀얼밴드 이동통신 단말기의 구동증폭기 전류제어 방법에 있어서,
    상기 듀얼밴드 이동통신 단말기의 현재의 파워레벨에 대응하는 제1논리신호와 현재의 밴드 모드에 대응하는 제2논리신호를 출력하는 제1과정과,
    상기 제1논리신호와 상기 제2논리신호를 논리게이팅하는 제2과정과,
    상기 논리게이팅 출력상태에 따라 상기 구동용증폭기의 바이어스를 제어하는 재3과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 구동증폭기 전류제어 방법.
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