KR20000066423A

KR20000066423A - 이동통신 단말기에서의 저잡음 증폭기의 이득제어방법

Info

Publication number: KR20000066423A
Application number: KR1019990013506A
Authority: KR
Inventors: 구성모; 박영봉
Original assignee: 김영환; 현대전자산업 주식회사
Priority date: 1999-04-16
Filing date: 1999-04-16
Publication date: 2000-11-15
Also published as: KR100302095B1

Abstract

본 발명은 이동통신 단말기의 수신단내에 이득조절이 가능한 LNA를 사용하고, MSM의 PDM 포트를 통해 출력되는 이득제어신호에 따라 상기 LNA의 이득을 하이, 미들, 로우의 3단으로 제어함으로써 전류 소모를 줄이고 IMD 특성을 만족시켜 통화 품질을 향상시킬 수 있도록 한 이동통신 단말기에서의 저잡음 증폭기의 이득제어방법에 관한 것으로, 이동통신 단말기의 수신단내에 이득 가변형 LNA를 사용하여 MSM의 PDM 포트를 통해 출력되는 이득제어신호에 따라 상기 LNA의 이득제어전압을 하이, 미들, 로우로 각각 바이어스해 줌으로써 LNA의 이득을 하이, 미들, 로우의 3단으로 나누어 제어하도록 함을 특징으로 하며, 이와 같이 이득조절이 가능한 LNA를 사용하여 3단 이득제어함으로써 저전류 소모를 구현함과 동시에 IMD 테스트 항목을 만족시킬 수 있으며, 이에 따라 다른 신호에 대한 간섭 완화로 통화 품질을 향상시킬 수 있고 다른 신호의 간섭으로 인한 호 절단현상도 막을 수 있게 되는 효과가 있다.

Description

이동통신 단말기에서의 저잡음 증폭기의 이득제어방법 {Gains control method of low noise amplifier in the mobile communication terminal}

본 발명은 이동통신 단말기의 수신단내에 이득조절이 가능한 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier ; 이하, 'LNA'라 칭함)를 사용하고, 이동국 모뎀(Mobile Station Modem ; 이하, 'MSM'이라 칭함)의 PDM(Pulse Duration Modulation) 포트를 통해 출력되는 이득제어신호에 따라 상기 LNA의 이득을 하이(High), 미들(Middle), 로우(Low)의 3단으로 제어함으로써 전류 소모를 줄이고 IMD(Inter Modulation Distortion) 특성을 만족시켜 통화 품질을 향상시킬 수 있도록 한 이동통신 단말기에서의 저잡음 증폭기의 이득제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신 단말기는 디지털 셀룰라 시스템(Digital Cellular System ; DCS), 개인 휴대통신 시스템(Personal Communication System ; PCS), 아이엠티(International Mobile Telecommunication ; IMT)-2000망 시스템 등의 이동통신 시스템에서 이동중 또는 정지중에 사용이 가능한 것으로 정보나 음성을 송수신할 수 있는 장치이며, 휴대용 단말기와 차량용 단말기 및 고정휴대 겸용 단말기 등이 있다.

이러한 이동통신 단말기는 사용자가 쉽게 휴대하면서 신속하고 정확하게 정보 또는 음성을 주고받음으로써 실제 생활에 있어 개인의 편의를 도모하고 있다.

한편, 상기와 같은 기능을 수행하는 이동통신 단말기는 슈퍼 헤테로다인(Supper Heterodyne) 방식의 수신단으로 이루어지며, 이 수신단에는 이동통신 단말기의 수신단으로 수신되는 RF(Radio Frequency) 신호를 저잡음 증폭하는 LNA가 구비되어 있다.

이러한 LNA는 입력 신호의 세기에 따라 LNA의 이득 포화(Saturation)현상에 의한 IMD 특성 열화가 발생하게 되는데, 특히 입력 신호의 세기가 커지면 커질수록 LNA의 이득 포화현상에 의한 IMD 특성 열화가 증가하게 된다.

이에 따라, 종래에는 인터셉트 포인트(Intercept Point ; 이하, 'IP'라 칭함)3이 높은 LNA을 사용할 수밖에 없었는데, 이러한 LNA는 전류 소모를 증가시켜 노이즈 피겨(Noise Figure)를 증가시키기 때문에 감도 특성이 열화되는 문제점이 발생하였다.

따라서, 종래에는 IP3이 높은 2개의 LNA를 연결 사용하는 방법이 제시되었는데, 이는 MSM의 전용 포트인 GPIO(General Purpose Input Output) 포트를 통해 출력되는 이득제어신호에 따라 -80dBm∼-83dBm에서 LNA를 온/오프(On/Off)시켜 이득을 조절하는 방식으로, 즉 신호 세기가 감소할 때는 -83dBm 이하에서 LNA를 온시키고 반대로 신호 세기가 증가할 때는 -80dBm 이상에서 LNA를 오프시켜 전 레벨에서 IMD 특성을 개선하도록 하였다.

그 일예로 도 1에 도시된 바와 같이 IP3이 +8dBm으로 높고 이득이 약 10dB 정도인 제1 LNA(2) 및 제2 LNA(6)와, 상기 제1 LNA(2) 및 제2 LNA(6)로 각각 입력되는 신호의 경로를 제어하기 위한 제1, 제2 핀다이오드(Pin Diode)(1,4)와, 입력 신호의 이득을 일정 레벨 감쇄시키는 가변 감쇄기(3)와, 입력 신호의 일정 대역만을 필터링하여 통과시키는 대역 통과 필터인 RF 필터(5)로 구성되는 LNA의 이득제어회로를 구현하였다.

상기 종래 LNA의 이득제어회로에 의하면, 상기 제1 LNA(2)가 온상태일 경우 제1 LNA(2)와 제2 LNA(6) 두단을 경유하는 경로가 제1, 제2 핀다이오드(1,4)의 턴온(Turn On) 동작으로 열리게 되고, 상기 제1 LNA(2)가 오프상태일 경우에는 제1 LNA(2)을 통과하는 경로가 가변 감쇄기(3) 방향으로 우회하여 가변 감쇄기(3)에 의해 이득을 줄일 수 있도록 하고 있다.

여기서, 상기 제2 LNA(6)는 항상 온상태이다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래 LNA의 이득제어회로 역시 IP3이 높고 이득이 10dB 정도되는 LNA를 2개나 사용하고, 부수적으로 2개의 핀다이오드를 사용함에 따라 전류 소모가 높아지고, 이에 따라 이동통신 단말기의 사용 시간이 상당히 단축되게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 그 목적은 이동통신 단말기의 수신단내에 이득조절이 가능한 LNA를 사용하고, MSM의 PDM 포트를 통해 출력되는 이득제어신호에 따라 상기 LNA의 이득을 하이, 미들, 로우의 3단으로 제어함으로써 전류 소모를 줄이고 IMD 특성을 만족시켜 통화 품질을 향상시킬 수 있도록 한 이동통신 단말기에서의 LNA의 이득제어방법을 제공하는 데에 있다.

도 1은 종래 이동통신 단말기에서의 저잡음 증폭기의 이득제어회로의 블록 구성도,

도 2는 본 발명에 의한 이동통신 단말기에서의 저잡음 증폭기의 이득제어방법이 적용되는 이동통신 단말기의 수신단의 블록 구성도,

도 3은 본 발명에 의한 저잡음 증폭기의 3단 이득제어 레벨을 보인 도면.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

11 : LNA12 : 주파수 변환기

13 : Rx AGC14 : BBA

15 : MSM

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 이동통신 단말기에서의 LNA의 이득제어방법은, 이동통신 단말기의 수신단내에 이득 가변형 LNA를 사용하여 MSM의 PDM 포트를 통해 출력되는 이득제어신호에 따라 상기 LNA의 이득제어전압을 하이, 미들, 로우로 각각 바이어스(Bias)해 줌으로써 LNA의 이득을 하이, 미들, 로우의 3단으로 나누어 제어하도록 함을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 이동통신 단말기에서의 LNA의 이득제어방법은, 이동통신 단말기의 수신단내에 구비되는 LNA 앞단에 가변 감쇄기를 구성하여 MSM의 GPIO 포트에서 출력되는 이득제어신호에 따라 상기 LNA의 이득을 하이, 미들, 로우의 3단으로 나누어 제어하도록 함을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 이동통신 단말기에서의 LNA의 이득제어방법을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 이동통신 단말기에서의 LNA의 이득제어방법이 적용되는 이동통신 단말기의 수신단의 블록 구성도로서, 이동통신 단말기의 수신단으로 수신되는 RF 신호를 MSM의 PDM 포트를 통해 출력되는 이득제어신호에 따라 일정 레벨 저잡음 증폭하는 LNA(11)와, 상기 LNA(11)에서 증폭된 RF 신호를 IF (Intermediate Frequency) 신호로 주파수 다운(Down)변환시키는 주파수 변환기(12)와, 상기 주파수 변환기(12)에서 변환된 IF 신호의 이득을 일정하게 유지하도록 제어하는 수신단 자동 이득제어부(Rx Automatic Gain Control ; 이하, 'Rx AGC'라 칭함)(13)와, 상기 Rx AGC(13)를 통과한 IF 신호를 기저대역의 디지털 신호로 변환하는 기저대역 아날로그 프로세서(Base-Band Analog processor ; 이하, 'BBA'라 칭함)(14)와, 상기 BBA(14)와 인터페이스하고 복조기, 변조기, 디코더 등으로 이루어져 순방향/역방향 링크의 CDMA(Code Division Multiple Access) 신호 처리를 수행하며, 특히 PDM 단자를 통해 상기 LNA(11)와 Rx AGC(13)로 이득제어신호를 출력하는 MSM(15)을 포함하여 구성된다.

본 발명에서는 상기와 같이 구성된 이동통신 단말기의 수신단내 LNA(11)를 이득조절이 가능한 LNA로 사용하거나 또는 LNA(11) 앞단에 가변 감쇄기를 구성하도록 한다.

즉, 상기 LNA(11)를 이득조절이 가능한 LNA로 사용하여 MSM(15)의 PDM 포트를 통해 출력되는 하이, 미들, 로우의 이득제어 전압신호에 따라 LNA(11)의 이득을 3단계로 조절할 수 있도록 하거나, 가변 감쇄기가 구성된 경우에는 MSM(15)의 GPIO 포트를 통해 출력되는 이득제어신호에 따라 상기 LNA(11)의 이득을 하이, 미들, 로우의 3단계로 조절할 수 있도록 한다.

다시 말해, 상기와 같은 본 발명에서는 상기 MSM(15)에서 이동통신 단말기의 수신단으로 입력되는 RF 신호를 감지하여 LNA(11)의 이득을 제어하기 위한 전압을 출력하게 되고, 이 MSM(15)의 PDM 포트를 통해 출력되는 여러 전압 레벨의 이득제어신호에 따라 LNA(11)의 이득제어단자에 입력되는 이득제어전압을 하이, 미들, 로우로 각각 바이어스해 줌으로써 LNA(11)의 이득을 원하는 적절한 수준으로 조절할 수 있게 되는 것이다.

이때, 본 발명에서는 하이, 미들, 로우의 세단계로만 한정하여 LNA의 이득을 조절하지 않고, MSM(15)의 PDM 포트를 통해 출력되는 이득제어전압을 여러 레벨로 조정하여 LNA의 이득을 더욱 세분화하여 조절할 수도 있다.

한편, 상기 MSM(15)에서 LNA(11)의 이득을 제어하는 동시에 적정 오프셋(Offset) 값이 보상되어 상기 Rx AGC(13)를 조절함으로써 수신단의 신호 레벨을 선형으로 유지시켜 주도록 한다.

도 3은 본 발명에 의한 LNA의 3단 이득제어 레벨을 보인 도면으로서, LNA가 하이로 동작할 때는 감도가 약 -108dBm을 유지하고, 미들로 동작할 때는 -103dBm, 로우로 동작할 때는 -93dBm를 유지한다.

이는 각단에서 LNA가 온/오프 동작하면서 발생할 수 있는 호 절단(Call Drop) 현상을 방지하기 위해 충분히 고려해서 정한 레벨이다.

이동통신 단말기의 수신단으로 수신되는 RF 신호가 약해질때는 -83dBm, -94dBm에서 LNA가 온되고, 반대로 신호가 강해질 때는 -91dBm, -80dBm에서 LNA가 오프되며, 이때 온/오프되는 시점을 -80dBm∼-83dBm, -91dBm∼-94dBm로 하여 각각 겹치게 함으로써 온/오프가 오동작없이 원만하게 이루어지도록 한다.

만약, 온/오프 포인트(Point)가 동일하다면 외부 신호에 의해 온/오프가 계속해서 일어나서 호 절단현상을 초래할 수도 있다.

상기와 같이 본 발명은 전류 소모를 증가시키기 않고 IP3을 증가시키도록 입력 신호의 세기에 따라 신호대잡음비(S/N비)를 열화시키지 않는 범위 내에서 LNA의 이득을 낮추어 IMD 특성을 만족시키도록 한다.

이에 따라, 하이 이득, 미들 이득, 로우 이득으로 LNA를 3단 제어함으로써 원하는 적절한 이득과 IP3을 가지고 감도 특성을 만족시킬 수 있게 된다.

이상, 상기 설명에서와 같이 본 발명은 이득조절이 가능한 LNA를 사용하여 3단 이득제어함으로써 저전류 소모를 구현함과 동시에 IMD 테스트 항목을 만족시킬 수 있으며, 이에 따라 다른 신호에 대한 간섭 완화로 통화 품질을 향상시킬 수 있고 다른 신호의 간섭으로 인한 호 절단현상도 막을 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 3단으로 이득제어할 수 있는 LNA를 사용함으로 인하여 전류 소모를 줄일 수가 있어 실제 이동통신 단말기의 사용 시간을 늘릴 수 있게 된다.

Claims

이동통신 단말기의 수신단으로 수신되는 RF 신호를 MSM의 PDM 포트를 통해 출력되는 이득제어신호에 따라 일정 레벨 저잡음 증폭하는 LNA(11)와, 상기 LNA(11)에서 증폭된 RF 신호를 IF 신호로 주파수 다운변환시키는 주파수 변환기(12)와, 상기 주파수 변환기(12)에서 변환된 IF 신호의 이득을 일정하게 유지하도록 제어하는 Rx AGC(13)와, 상기 Rx AGC(13)를 통과한 IF 신호를 기저대역의 디지털 신호로 변환하는 BBA(14)와, 상기 BBA(14)와 인터페이스하고 복조기, 변조기, 디코더 등으로 이루어져 순방향/역방향 링크의 CDMA 신호 처리를 수행하며, 특히 PDM 단자를 통해 상기 LNA(11)와 Rx AGC(13)로 이득제어신호를 출력하는 MSM(15)을 포함하여 구성된 이동통신 단말기의 수신단에 있어서,

상기 LNA(11)를 이득조절이 가능한 LNA로 사용하여 MSM(15)의 PDM 포트를 통해 출력되는 하이, 미들, 로우의 이득제어 전압신호에 따라 LNA(11)의 이득을 3단계로 조절할 수 있도록 함을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서의 저잡음 증폭기의 이득제어방법.
이동통신 단말기의 수신단으로 수신되는 RF 신호를 MSM의 PDM 포트를 통해 출력되는 이득제어신호에 따라 일정 레벨 저잡음 증폭하는 LNA(11)와, 상기 LNA(11)에서 증폭된 RF 신호를 IF 신호로 주파수 다운변환시키는 주파수 변환기(12)와, 상기 주파수 변환기(12)에서 변환된 IF 신호의 이득을 일정하게 유지하도록 제어하는 Rx AGC(13)와, 상기 Rx AGC(13)를 통과한 IF 신호를 기저대역의 디지털 신호로 변환하는 BBA(14)와, 상기 BBA(14)와 인터페이스하고 복조기, 변조기, 디코더 등으로 이루어져 순방향/역방향 링크의 CDMA 신호 처리를 수행하며, 특히 PDM 단자를 통해 상기 LNA(11)와 Rx AGC(13)로 이득제어신호를 출력하는 MSM(15)을 포함하여 구성된 이동통신 단말기의 수신단에 있어서,

상기 LNA(11) 앞단에 가변 감쇄기를 구성하여 MSM(15)의 GPIO 포트를 통해 출력되는 하이, 미들, 로우의 이득제어 전압신호에 따라 LNA(11)의 이득을 3단계로 조절할 수 있도록 함을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서의 저잡음 증폭기의 이득제어방법.
제2항에 있어서, 상기 LNA(11)의 온/오프 포인트를 -80dBm∼-83dBm, -91dBm∼-94dBm로 정하여 LNA(11)의 오동작을 방지하도록 함을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서의 저잡음 증폭기의 이득제어방법.