KR20010010538A

KR20010010538A - 무선단말기의 전력증폭기 제어 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20010010538A
Application number: KR1019990029495A
Authority: KR
Inventors: 유석
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2001-02-15

Abstract

본 발명은 무선단말기의 전력증폭기 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히, 인접 채널 간섭비를 만족하는 범위내에서 전력증폭기의 전력 소모를 최소화 할 수 있는 전력증폭기 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 무선 신호를 증폭하여 출력하고, 바이어스 전류의 인가에 따라 상기 출력된 무선 신호의 송신 출력 레벨을 조절하여 출력하며, 상기 전력증폭기의 이득 상태를 감지하여 감지 결과에 따라 전력증폭기 바이어스 전류 차단 제어신호를 출력하고, 상기 전력증폭기 바이어스 전류 차단 제어신호 출력 여부에 따라 상기 전력증폭기를 통한 무선신호의 증폭 동작 여부를 스위칭하는 무선단말기의 전력증폭기 제어 장치 및 그 방법을 특징으로 한다.

Description

무선단말기의 전력증폭기 제어 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CONTROLING POWER AMPLIFIER IN RADIO TERMINAL EQIPMENT AND METHOD THEREFOR}

본 발명은 무선단말기의 전력증폭기 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히, 인접 채널 간섭비를 만족하는 범위내에서 전력증폭기의 전력 소모를 최소화 할 수 있는 전력증폭기 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

통상의 무선단말기에서는 무선신호의 송신에 있어 전력증폭기(Power Amplifier)의 구비를 통해 수신세기에 따른 적절한 무선신호의 송신을 이루도록 하고 있다. 그러나, 상기의 전력증폭기는 무선단말기를 구성하는 여러 부품들에 있어서 전력소모를 많이 차지하는 부품이므로, 상대적으로 저전력 소모를 필요로 하는 최금의 무선단말기에 있어서는 보다 전력 효율이 향상된 전력증폭기의 제어장치를 필요로 하고 있다. 이는 전력증폭기가 무선신호의 최대 송신시에 필요한 전력을 낼 수 있도록 함에 따른 요구가 된다. 더구나 최근의 CDMA 방식의 무선단말 시스템에 사용되는 단말기의 경우 선형성이 좋아야 하는데, 이러한 단말기의 경우 선형성의 강조가 이루어지다 보니 전력효율 측면에서는 여러 문제점을 내포할 수밖에 없었다. 결국, 통상의 CDMA 방식 무선단말기는 그러한 문제의 헤소를 이루고자 송신전력 레벨에 따라 인접채널 간섭비를 만족시키는 범위내에서 전력증폭기의 제어를 이루는 바이어스 전류의 조절을 이루도록 하여 전력효율을 향상하도록 하고 있다.

그러한 통상의 무선단말기 송신단 내부 구성은 첨부된 도 1에 도시된 바와 같은 구성을 갖는다. 상기 도 1의 참조로서 알 수 있듯이, 통상의 무선단말기는 전력증폭기(103)의 바이어스 전압과 전류가 무선신호 최대 출력으로 고정되어 있게 되며, 무선신호 출력에 따른 전력은 구동증폭기(101)와 상기 구동증폭기(101)의 출력에 있어서의 비선형성을 개선하는 필터(102), 그리고 상기 필터(102)를 통한 무선신호를 적절히 증폭하여 출력하는 전력증폭기(103)를 구비한다. 상기 전력증폭기(103)는 전원공급부(104)를 통해 동작 전원의 공급이 이루어지고, 바이어스 전류 제어부(105)의 동작을 통해 증폭도를 조절하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 구성을 갖는 종래 무선단말기는 낮은 무선신호 전력을 송신하는 경우, 다시 말하면 굳이 전력증폭기(103)에 따른 무선신호의 증폭 없이도 충분한 출력레벨로서 송신될 수 있는 경우에 있어서도, 항상 상기 전력증폭기의 동작이 이루어지도록 되어 있다, 이는 굳이 전력 증폭기의 사용을 필요로 하지 않는 상태에 있어서도 전력증폭기의 동작이 필히 이루어져 그에 따른 전력소모가 증가되는 문제를 낳게 되었다. 상대적으로 저전력 소모를 이루는 무선단말기의 경우에 상기한 바와 같이 전력증폭기의 필요 없는 동작은 바람직하지 않은 경우가되는 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 인접 채널 간섭비를 만족하는 범위내에서 전력증폭기의 전력 소모를 최소화 할 수 있는 전력증폭기 제어 장치 및 그 방법을 구현함에 있다. 특히, 본 발명은, 선형성의 만족을 이룸과 동시에 앞서의 목적 달성을 이루는 전력증폭기 제어장치 및 그 방법을 제공하고자 하는 것이다.

이러한 목적 달성을 위해 본 발명에서는, 무선 신호를 증폭하여 출력하고, 바이어스 전류의 인가에 따라 상기 출력된 무선 신호의 송신 출력 레벨을 조절하여 출력하며, 상기 전력증폭기의 이득 상태를 감지하여 감지 결과에 따라 전력증폭기 바이어스 전류 차단 제어신호를 출력하고, 상기 전력증폭기 바이어스 전류 차단 제어신호 출력 여부에 따라 상기 전력증폭기를 통한 무선신호의 증폭 동작 여부를 스위칭하는 무선단말기의 전력증폭기 제어 장치 및 그 방법을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 무선단말기의 전력증폭기 제어 장치 내부 구성을 보여주는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 무선단말기의 전력증폭기 제어 장치 내부 구성을 보여주는 도면.

도 3은 본 발명에 따라 구현된 스위칭 제어부의 출력 전압과 출력레벨에 따른 관계를 보여주는 그래프.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자 등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 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 2는 본 발명에 따른 무선단말기의 전력증폭기 제어 장치 내부 구성을 보여주는 도면이다. 특히 상기 도 2에 있어서 도시된 구성의 전력증폭기 제어 장치는 CDMA방식의 무선단말시스템에 적용되는 무선단말기의 전력증폭기 제어장치가 된다.

먼저, 본 발명에 따른 전력증폭기 제어장치의 상세한 설명에 앞서 본 발명의 주요 요지를 살펴보면 다음과 같다. 본 발명은 무선단말기에 있어서 필요한 인접채널간섭비를 만족하는 범위에서 전력증폭기의 전력 소모를 최소화 하기 위해 바이어스 전류를 제어함과 동시에 스위치부를 구성하여 전력증폭기에서의 전역 소모를 줄이는 제어 장치 및 그 방법의 제안이다. 우선 항상 전력증폭기를 사용하는 경우에 있어서는 전력증폭기의 바이어스를 가변하여 전류를 줄이더라도 전력증폭기가 동작됨에 있어 필요한 전류의 소모를 줄일 수는 없다. 그러나 전력증폭기의 바이어스를 제어함과 동시에 별도의 스위칭부를 사용하게 되면 전력증폭기의 구동 상태를 제어할 수 있으므로 전력증폭기의 소모 전력을 절약할 수 있게 되는데 본 발명은 바로 그러한 동작을 수행하는 제어 장치 및 그 방법의 구현이 되는 것이다.

이하 상기 도 2를 참조하려 본 발명의 보다 상세히 살펴본다.

상기 도 2에 있어서 무선신호는 구동증폭기(201)에 의해 1차적으로 증폭된다. 그리고 증폭된 무선신호는 선형성을 보장하는 필터부(202)를 통한 후 스위칭 제어부(206)의 제어 결과로서 무선신호 출력단에 곧바로 전달되어 송신되거나, 또는 전력증폭기(203)를 통해 2차적으로 증폭된 후 무선신호 출력단으로 전달되어 송신된다.

이의 동작을 살펴보면, 먼저, 송신출력 레벨이 높을 경우에 있어서 무선신호 송신전력은 구동증폭기(201)와 제1스위치(207), 그리고 선형성 개선을 위한 필터부(202), 전력증폭기(203), 제2스위치(208)을 통해 전송된다. 이 경우에는 무선단말기는 송신출력레벨을 결정하여 전련증폭기(203)의 바이어스 전류를 바이어스 전류 제어부(204)의 제어를 통해 조정한다. 전력증폭기(203)의 바이어스 전류 조절에 따라 전력증폭기(203)의 이득이 발생하는 부분은 다시 자동이득조절장치를 통해 조절을 한다. 그러면 전력증폭기(203)에서 소모되는 전력을 감소할 수 있게 된다.

그러나 송신출력 레벨이 낮은 상태에서 바이어스 제어를 이루는 도중, 전력증폭기의 이득이 0dB가 되는 경우에는 무선신호 송신전력은 상기 구동증폭기(201)와 필터(202), 그리고 제1스위치(207), 제2스위치(208)를 통하여 무선신호 출력단으로 출력되어 송신된다. 이 경우에 있어서의 상기 제1스위치(207) 및 제2스위치(208), 그리고 그에 따른 전력증폭기(203)는 수신신호의 세기에 의해 결정된 송신전력 레벨에 따라 제어하는 스위치 제어부(206)를 통해 제어된다.

상기 스위치 제어부(206)의 동작은 다음과 같이 이루어진다.

우선 무선단말기의 송신전력레벨은 수신신호의 세기에 따라 결정된다. 결정된 출력레벨을 통해 바이어스 전류의 조절이 이루어지고, 전력증폭기의 이득이 0dB가 되는 지점에 다다르면 상기 스위치 제어부(206)에 의해 상기 제1스위치(207), 제2스위치(208)의 스위칭 동작이 이루어지게 되어, 상기 전력증폭기(203)로 인가되는 바이어스 전류가 차단된다. 한편, 상기 스위치들과 전력증폭기의 제어 방식은 히스테레시스 곡선을 이용하게 되고 이를 통해 송신전력레벨이 흔들릴 수 있는 문제를 방지하게 된다.

상기의 히스테레시스 곡선의 이용 방법을 실 예로서 설명하면, 먼저, 전력증폭기에서 선형성을 만족하면서 바이어스 전류를 조절하는 경우, 이득이 0dB가 되는 지점에서의 출력레벨이 0dBm이 되면 상기 스위치들은 전력증폭기를 바이패스 시키도록 한다. 다시 전력증폭기가 동작하는 지점은 5dBm이 되도록 한다. 한편, 이러한 동작을 통해 송신전력레벨이 흔들려서 스위치들에 의해 발생할 수 있는 문제는 해결될 수 있는 것이다. 이의 상태는 첨부 도면 도 3의 참조로서 보다 명확히 알 수있다.

도 3은 본 발명에 따라 구현된 스위칭 제어부의 출력 전압과 출력레벨에 따른 관계를 보여주는 그래프로서, 전력증폭기의 구동 지점과 신호의 바이패스 지점이 출력 전압과 출력레벨에 따라 적절히 조절됨을 보여주는 그래프이다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. 그리고, 도 3에 도시된 구체적 회로도는 본 발명의 구체적 실시를 보여주는 것일 뿐, 상기 도면상에 도시되지 않은 동일 기능 수행을 이루는 다른 소자 및 장치들로 대체되어 사용될 수가 있다.

상술한 바와 같은 본 발명은 무선단말기에 있어서 전력증폭기의 사용을 통한 전력소모를 보다 효율적으로 절감할 수 있는 이점이 있다. 결국, 무선단말기의 통화시간과 대기시간을 연장할 수 있는 이점이 있다.

Claims

무선단말기의 전력증폭기 제어장치에 있어서,

무선 신호를 증폭하여 출력하는 구동증폭기와,

바이어스 전류의 인가에 따라 상기 구동증폭기로부터 출력된 무선 신호의 송신 출력 레벨을 조절하여 출력하는 전력증폭기와,

상기 전력증폭기의 이득 상태를 감지하여 감지 결과에 따라 전력증폭기 바이어스 전류 차단 제어신호를 출력하는 스위칭 제어부와,

상기 전력증폭기 바이어스 전류 차단 제어신호 출력 여부에 따라 상기 전력증폭기를 통한 무선신호 증폭 동작 여부를 스위칭하는 스위칭부로 이루어짐을 특징으로 하는 전력증폭기 제어 장치.
제1항에 있어서,

상기 인가되는 바이어스 전류는, 수신신호의 세기에 의해 적절히 조절된 출력레벨에 따른 바이어스 전류임을 특징으로 하는 전력증폭기 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 스위칭 제어부는,

상기 전력증폭기의 이득 상태를 0dB로 감지하는 경우, 전력증폭기 바이어스 전류 차단 제어신호를 출력함을 특징으로 하는 전력증폭기 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 스위칭 제어부는,

상기 전력증폭기의 이득 상태를 5dB 이상으로 감지하는 경우, 전력증폭기 바이어스 전류 차단 제어신호 출력을 멈춤을 특징으로 하는 전력증폭기 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 스위칭부는,

상기 전력증폭기 바이어스 전류 차단 제어신호 인가 여부에 따라,

상기 구동증폭기 출력단과 상기 전력증폭기 입력단 및 무선신호 출력단 간의 연결 경로를 스위칭하는 제1스위칭부와,

상기 제1스위칭부의 출력단과, 상기 전력증폭기 출력단 및 무선신호 출력단을 스위칭하는 제2스위칭부로 이루어짐을 특징으로 하는 전력증폭기 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 전력증폭기의 제어와 상기 스위칭 제어부의 동작은,

히스테레시스 곡선에 따른 이루어짐을 특징으로 하는 전력증폭기 제어 장치.
무선단말기의 전력증폭기 제어 방법에 있어서,

무선 신호를 증폭하여 출력하는 제1과정과,

바이어스 전류의 인가에 따라 상기 출력된 무선 신호의 송신 출력 레벨을 조절하여 출력하는 제2과정과,

상기 전력증폭기의 이득 상태를 감지하여 감지 결과에 따라 전력증폭기 바이어스 전류 차단 제어신호를 출력하는 제3과정과,

상기 전력증폭기 바이어스 전류 차단 제어신호 출력 여부에 따라 상기 전력증폭기를 통한 무선신호의 증폭 동작 여부를 스위칭하는 제4과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 제어 방법.
제7항에 있어서, 상기 제3과정에서,

상기 전력증폭기의 이득 상태가 0dB로 감지하는 경우, 전력증폭기 바이어스 전류 차단 제어신호를 출력함을 특징으로 하는 전력증폭기 제어 방법.
제7항에 있어서, 상기 제3과정에서,

상기 전력증폭기의 이득 상태가 5dB 이상으로 감지하는 경우, 전력증폭기 바이어스 전류 차단 제어신호 출력을 멈춤을 특징으로 하는 전력증폭기 제어 방법.
제7항에 있어서, 상기 제4과정은,

상기 전력증폭기 바이어스 전류 차단 제어신호 인가 여부에 따라,

상기 증폭된 무선신호의 전력증폭기 입력 여부를 스위칭하는 제1스위칭 과정과,

상기 전력증폭기 출력의 무선신호 출력 여부를 스위칭하는 제2스위칭 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 전력증폭기 제어 방법.