KR20010054252A - 이동통신시스템의 고선형 고출력 증폭장치 - Google Patents

Abstract

본 발명 이동통신시스템의 고선형 고출력 증폭장치는 고출력상태에서도 고도의 선형성을 필요로 하는 시스템에 적당하도록 한 것으로, 최종단 트랜지스터와 동일한 왜곡신호를 발생시키고, 입력되는 신호를 두 개의 경로에 따라 각각 경유시켜 증폭신호를 출력하며, 상기 두 개의 경로에서 각각 출력되는 신호를 결합하여 반송파 성분이 제거된 왜곡신호를 출력하는 1차 루프와; 상기 1차 루프에서 각각 출력되는 상기 증폭신호와 상기 왜곡신호를 두 개의 경로에 따라 각각 경유하게 한 후 결합시킴으로써 순수 반송파 신호를 출력하는 2차 루프와; 상기 1차 루프에서 출력되는 왜곡신호를 특정의 경로에 따라 경유하게 하여 상기 2차 루프에서 출력되는 순수 반송파 신호와 결합시키고 고출력 증폭하여 출력하는 3차 루프로 구성되어, 상호변조 왜곡성분을 20~25dB 정도로 개선하고 최종단에서의 출력손실을 제거함으로써 고선형 고출력이 가능하게 할 수 있는 것이다.

Description

이동통신시스템의 고선형 고출력 증폭장치 {Apparatus for high power linear amplifying in mobile communication system}

본 발명은 이동통신시스템의 증폭장치에 관한 것으로, 특히 최종단 고출력 트랜지스터부와 동일한 부품으로 구성된 에러발생기를 이용하여 고출력 증폭과정에서 발생되는 상호변조 왜곡성분을 제거함으로써 고출력상태에서도 고도의 선형성을 유지하기에 적당하도록 한 이동통신시스템의 고선형 고출력 증폭장치에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신용 기지국에 사용되는 증폭기는 고선형의 왜곡이 적은 고출력 증폭기일 것이 요구된다. 이에 따라 이동통신시스템의 증폭장치에는 일반적으로 Feedforward 방식에 의한 증폭장치와 Predistorter 방식에 의한 증폭장치가 사용되는 것이 대표적이다.

이하, 종래 기술에 의한 Feedforward 방식의 증폭장치를 설명한다.

도1은 종래의 Feedforward 방식에 의한 이동통신시스템의 증폭장치의 블록구성도이다.

도1에 도시된 바와 같이 Feedforward 방식의 증폭장치는, 외부에서 입력되는 신호를 분배하는 분배부(1)와; 상기 분배부(1)에서 출력되는 신호중 하나를 특정의경로를 통해 구동증폭 및 에러발생시켜 출력하고, 상기 분배부(1)에서 출력되는 다른 하나의 신호를 시간지연, 증폭, 이득제어 및 위상제어하여 상기 두 개의 경로에서 각각 출력되는 신호를 결합시켜 왜곡신호를 출력하는 1차 루프(2~4, 7~11)와; 상기 1차 루프(2~4, 7~11)에서 에러발생되어 출력되는 신호를 특정의 경로를 통해 시간지연시키고, 상기 1차 루프(2~4, 7~11)에서 출력되는 왜곡신호를 감쇠, 위상제어 및 증폭하여 상기 특정의 경로를 통해 출력되는 신호와 결합시키는 2차 루프(5~6, 12~14)로 구성된다.

이와 같은 구성에 따른 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

이동통신 기지국에서 입력된 신호(IN)는 분배부(1)에서 두 개의 신호(IN1 및 IN2)로 분배되어 1차 루프(2~4, 7~11)로 출력된다. 즉, 분배부(1)에서 출력되는 신호 IN1 및 신호 IN2는 1차 루프(2~4, 7~11)의 구동증폭부(2)와 제2 시간지연부(7)로 각각 출력된다.

상기 분배부(1)에서 출력되는 하나의 신호(IN1)는 여러 단계의 증폭단으로 구성된 구동증폭부(2)에서 최종단 트랜지스터부(3)가 요구하는 조건까지 증폭된 다음, 최종단 트랜지스터부(3)에서 고출력 증폭된다. 이때 최종단 트랜지스터부(3)에서 고출력 증폭시 구동증폭부(2)로부터 입력된 왜곡신호와 자체 왜곡신호가 복합된 상호변조 왜곡신호가 출력된다.

상기 최종단 트랜지스터부(3)에서 출력된 신호는 제1 방향성 결합부(4)에서를 방향성 결합되어 결합부(11) 및 2차 루프(5~6, 12~14)의 시간지연부(5)로 각각 출력된다.

한편, 분배부(1)에서 출력되는 다른 하나의 신호(IN2)는 제2 시간지연부(7)에서 시간지연되어 출력된다. 즉 제2 시간지연부(7), 증폭부(8), 제1 감쇠부(9) 및 제1 위상제어부(10)를 경유하여 결합부(11)의 입력단에 이르기까지의 신호 지연과 상기 구동증폭부(2), 최종단 트랜지스터(3) 및 제1 방향성 결합부(4)를 경유하여 결합부(11)의 입력단에 이르기까지의 신호 지연이 상호 보상될 수 있도록 시간지연되어 출력된다.

상기 제2 시간지연부(7)에서 출력되는 신호는 증폭부(8)에서 상호변조 왜곡성분을 발생시키지 않으면서 증폭된 다음 제1 감쇠부(9)에서 감쇠되어 출력된다. 즉 제1 감쇠부(9)는 제2 시간지연부(7), 증폭부(8), 제1 감쇠부(9) 및 제1 위상제어부(10)를 경유하여 결합부(11)의 입력단에 이르기까지의 신호 이득과 상기 구동증폭부(2), 최종단 트랜지스터(3) 및 제1 방향성 결합부(4)를 경유하여 결합부(11)의 입력단에 이르기까지의 신호 이득이 상호 동일하도록 감쇠시켜 이득을 제어하게 된다.

상기 제1 감쇠부(9)에서 출력되는 신호는 제1 위상제어부(10)에서 위상제어하여 결합부(11)로 출력하게 된다. 즉 제1 위상제어부(10)는 제2 시간지연부(7), 증폭부(8), 제1 감쇠부(9) 및 제1 위상제어부(10)를 경유하여 결합부(11)의 입력단에 이르기까지의 신호 위상과 상기 구동증폭부(2), 최종단 트랜지스터(3) 및 제1 방향성 결합부(4)를 경유하여 결합부(11)의 입력단에 이르기까지의 신호 위상이 상호 180 도의 위상차를 갖도록 신호 위상을 제어하게 된다.

그리하여 결합부(11)는 제1 방향성 결합부(4)로부터 출력되는 신호(IN3)와제1 위상제어부(10)로부터 출력되는 신호를 결합시켜 반송파 신호를 제거하고 최종단 트랜지스터(3)에서 고출력 증폭시 발생한 왜곡신호만을 추출하여 출력하게 2차 루프(5~6, 12~14)의 제2 감쇠부(12)로 출력하게 된다.

이와 같이 1차 루프(2~4, 7~11)에서는 고출력 증폭된 신호의 반송파 성분과 신호이득이 같고 신호위상이 반전된 신호를 상호 결합시킴으로써 반송파 성분을 제거하고 고출력 증폭과정에서 발생한 왜곡신호만을 추출하게 되는 것이다.

이하, 2차 루프를 설명하면 2차 루프(5~6, 12~14)는 1차 루프(2~4, 7~11)의 제1 방향성 결합부(4)에서 출력되는 신호와 결합부(11)에서 출력되는 신호를 제1 시간지연부(5)와 제2 감쇠부(12)로 각각 입력받게 된다.

상기 제1 방향성 결합부(4)에서 출력되는 신호는 제1 시간지연부(5)에서 시간지연되어 제2 방향성 결합부(6)로 출력된다. 이때 제1 시간지연부(5)는 제1 방향성 결합부(4)의 출력단에서 제1 시간지연부(5)를 경유하여 제2 방향성 결합부(6)의 입력단에 도달할 때까지의 신호 지연과 제1 방향성 결합부(4)의 출력단에서 결합부(11), 제2 감쇠부(12), 제2 위상제어부(13) 및 에러증폭부(14)를 경유하여 제2 방향성 결합부(6)의 입력단에 도달할 때까지의 신호지연이 동일하도록 신호를 시간지연시키게 된다.

그리고 1차 루프의 결합부(11)로부터 출력되는 최종단 트랜지스터부(3)의 왜곡신호는 제2 감쇠부(12)에서 감쇠되며, 제2 위상제어부(13)에서 위상제어되고, 에러증폭부(14)에서 증폭되어 제2 방향성 결합부(6)로 출력된다. 이때 제2 감쇠부(12) 및 제2 위상제어부(13)는 제1 방향성 결합부(4)의 출력단에서 제1 시간지연부(5)를 경유하여 제2 방향성 결합부(6)의 입력단에 도달하는 신호와 제1 방향성 결합부(4)의 출력단에서 결합부(11), 제2 감쇠부(12), 제2 위상제어부(13) 및 에러증폭부(14)를 경유하여 제2 방향성 결합부(6)의 입력단에 도달하는 신호가 상호 동일한 신호이득과 반전된 신호위상을 갖도록 각각 감쇠 및 위상제어하여 출력하게 된다.

상기 에러증폭부(14)는 최종단 트랜지스터(3)에서 발생된 상호변조 왜곡신호를 증폭하기 위해서 여러단의 증폭회로로 구성되어야 하고, 증폭과정에서 자체의 왜곡성분을 발생시키지 않아야 하므로 고선형성을 유지하는 것이어야 한다.

그리하여 제2 방향성 결합부(6)는 최종단 트랜지스터(3)의 고출력 증폭과정에서 발생한 왜곡성분을 갖는 신호와 상기 신호의 왜곡성분과 동일한 이득 및 반전된 위상을 갖는 신호를 입력받아 상호 결합시킴으로써 왜곡성분이 제거된 고출력 신호를 외부장치로 출력하게 된다. 즉, 제2 방향성 결합부(6)는 제1 시간지연부(7), 제1 감쇠부(9), 제1 위상제어부(10), 제2 감쇠부(12) 및 제2 위상제어부(13)를 각각 제어함으로써 외부장치로의 출력신호가 선형성을 유지하도록 하게 된다.

이처럼 2차 루프(5~6, 12~14)는 최종단 트랜지스터의 왜곡신호와 위상반전된 신호를 결합시킴으로써 고출력 증폭과정에서 발생되는 왜곡성분을 상쇄시킴으로써 고출력 신호가 선형성을 갖도록 하는 것이다.

그러나 이상과 같이 살펴본 종래의 Feedforward 방식에 의한 증폭장치에 의한 상호변조 왜곡성분의 개선정도는 30dB 정도이지만, 최종단 트랜지스터의 후단에위치하는 각 소자에 의하여 출력손실이 2~4dB정도로 높아 비효율적인 단점이 있었다.

그리고 고선형성을 유지하려면 1차 루프의 감쇠부 및 위상제어부와 2차 루프의 감쇠부 및 위상제어부를 제어하기 위한 제어회로를 부가해야 하기 때문에 구성이 복잡해지는 문제점이 있었다.

또한, 최종단 트랜지스터 후단의 출력손실을 보상하기 위해 필요이상의 고출력을 부가적으로 발생시켜야 하였다. 따라서 부가적인 고출력을 발생시키는 과정에서 왜곡성분도 높아져, 이 왜곡성분을 제거하기 위한 고가의 부품들이 추가 구성되어야 하는 문제점이 있었다.

한편, Predistorter 방식은 최종단에서의 출력손실이 적으므로 고출력의 증폭기를 구현할 수는 있지만 고출력 고선형의 증폭장치로 사용하는데는 문제점이 있다. 즉, Predistorter 방식은 선형성의 한계가 있어 상호변조 왜곡성분의 개선 정도가 7~10dB정도로 낮기 때문에 고선형의 증폭장치로는 부적합하게 되는 한계가 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 이동통신시스템의 증폭장치에서 최종단 고출력 트랜지스터부와 동일한 부품으로 구성된 에러발생기를 이용하여 고출력 증폭시 발생되는 상호변조 왜곡성분을 제거함으로써 고출력상태에서도 고도의 선형성을 유지할 수 있는 이동통신시스템의 고선형 고출력 증폭장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 이동통신시스템의 고선형 고출력 증폭장치는, 입력되는 신호를 두 개로 분배하여, 하나의 신호는 증폭 및 에러 발생으로써 제1 증폭신호를 출력하고, 상기 분배된 신호 중 하나는 감쇠 및 위상제어하여 상기 제1 증폭신호와 결합시켜 반송파 성분이 제거된 제1 왜곡신호를 출력하는 1차 루프와; 상기 1차 루프에서 출력되는 제1 증폭신호를 시간지연시키고, 상기 1차 루프에서 출력되는 제1 왜곡신호를 감쇠 및 위상제어하여 상기 시간지연된 신호와 결합시킴으로써 순수 반송파 신호를 출력하는 2차 루프와; 상기 1차 루프에서 출력되는 제1 왜곡신호를 감쇠 및 위상제어하여 상기 2차 루프에서 출력되는 순수 반송파 신호와 결합시키고, 고출력 증폭하여 출력하는 3차 루프로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 의한 이동통신시스템의 고선형 고출력 증폭장치는, 입력되는 신호를 두 개로 분배하여, 하나의 신호는 증폭 및 에러발생으로써 제1 증폭신호를 출력하고, 상기 분배된 신호 중 하나는 감쇠 및 위상제어하여 상기 제1 증폭신호와 결합시켜 반송파 성분이 제거된 제1 왜곡신호를 출력하는 1차 루프와; 상기 1차 루프에서 출력되는 제1 왜곡신호를 검출하고, 2차 루프 및 3차 루프로 각각 제2 왜곡신호를 출력하는 왜곡신호 분배블록과; 상기 1차 루프에서 출력되는 제1 증폭신호는 시간지연시키고, 상기 왜곡신호 분배블록에서 출력되는 제2 왜곡신호는 감쇠 및 위상제어하여 상기 시간지연된 신호와 결합시킴으로써 순수 반송파 신호를 출력하는 2차 루프와; 상기 왜곡신호 분배블록에서 출력되는 제2 왜곡신호를 시간지연, 감쇠 및 위상제어하여 상기 2차 루프에서 출력되는 순수 반송파신호와 결합시키고, 고출력 증폭하여 출력하는 3차 루프와; 상기 1차 루프의 전단의 입력신호, 상기 3차 루프의 후단의 출력신호 및 상기 왜곡신호 분배블록의 제1 왜곡신호를 각각 검출하여 상기 1차 루프, 2차 루프 및 3차 루프의 각 감쇠부와 각 위상제어부를 제어하는 검출-제어부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도1은 종래의 Feedforward 방식에 의한 이동통신시스템의 증폭장치의 블록구성도이고,

도2는 본 발명의 일실시예에 의한 이동통신시스템의 고선형 고출력 증폭장치의 블록구성도이며,

도3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 이동통신시스템의 고선형 고출력 증폭장치의 블럭구성도이다.

도4a는 도3에서 검출-제어부의 블록상세도이고,

도4b는 도3에서 최종단 트랜지스터의 블록상세도이며,

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

22, 36, 42, 45 : 감쇠부 23, 41 : 분배부

24 : 구동증폭부 25 : 에러발생부

26, 28, 30, 39 : 방향성 결합부

27, 34 : 시간지연부 31 : 최종단 트랜지스터

35, 40 : 증폭부 37, 43, 46 : 위상제어부

38 : 결합부 44, 47 : 왜곡신호 증폭부

48 : 검출-제어부

이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 이동통신시스템의 고선형 고출력 증폭장치의 기술적 사상에 따른 실시예를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도2는 본 발명의 일실시예에 의한 이동통신시스템의 고선형 고출력 증폭장치의 블록구성도이며, 도3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 이동통신시스템의 고선형 고출력 증폭장치의 블록구성도이고, 도4a는 도3에서 검출-제어부의 블록상세도이고, 도4b는 도3에서 최종단 트랜지스터의 블록상세도이다.

도2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 이동통신시스템의 고선형 고출력 증폭장치는, 입력되는 신호를 두 개로 분배하여, 하나의 신호는 증폭 및 에러 발생으로써 제1 증폭신호를 출력하고, 상기 분배된 신호 중 하나는 감쇠 및 위상제어하여 상기 제1 증폭신호와 결합시켜 반송파 성분이 제거된 제1 왜곡신호를 출력하는 1차 루프(23~26, 34~38)와; 상기 1차 루프(23~26, 34~38)에서 출력되는 제1 증폭신호를 시간지연시키고, 상기 1차 루프(23~26, 34~38)에서 출력되는 제1 왜곡신호를 감쇠 및 위상제어하여 상기 시간지연된 신호와 결합시킴으로써 순수 반송파 신호를 출력하는 2차 루프(27~28, 42~44)와; 상기 1차 루프(23~26, 34~38)에서 출력되는 제1 왜곡신호를 감쇠 및 위상제어하여 상기 2차 루프(27~28, 42~44)에서 출력되는 순수 반송파 신호와 결합시키고, 고출력 증폭하여 출력하는 3차 루프(30~31, 45~47)로 구성된다.

상기 2차 루프(27~28, 42~44)는, 상기 1차 루프(23~26, 34~38)에서 출력되는 제1 증폭신호를 시간지연시켜 출력하는 제1 시간지연부와; 상기 1차 루프(23~26, 34~38)에서 출력되는 제1 왜곡신호를 감쇠시켜 이득제어하는 제3 감쇠부(42)와; 상기 제3 감쇠부(42)에서 출력되는 신호를 위상제어하는 제2 위상제어부(43)와; 상기 제2 위상제어부(43)에서 출력되는 신호를 증폭하는 제1 왜곡신호 증폭부(44)와; 상기 제1 시간지연부(27)와 상기 제1 왜곡신호 증폭부(44)에서 각각 출력되는 신호를 결합시켜 출력하는 제3 방향성 결합부(28)로 구성된다.

상기 3차 루프(30~31, 45~47)는, 상기 1차 루프(23~26, 34~38)에서 출력되는 제1 왜곡신호를 감쇠시켜 이득제어하는 제4 감쇠부(45)와; 상기 제4 감쇠부(45)에서 출력되는 신호를 위상 제어하는 제3 위상제어부(46)와; 상기 제3 위상제어부(46)에서 출력되는 신호를 증폭하는 제2 왜곡신호 증폭부(47)와; 상기 2차 루프(27~28, 42~44)에서 출력되는 순수 반송파 신호와 상기 제2 왜곡신호 증폭부(47)에서 출력되는 신호를 결합시켜 출력하는 제4 방향성 결합부(30)와; 상기 제4 방향성 결합부(30)에서 출력되는 신호를 고출력 증폭하는 최종단 트랜지스터(31)로 구성된다.

이와 같은 구성에 따른 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

이동통신 기지국으로부터 입력되는 신호(IN)는 입력신호의 포화에 의한 자체상호변조 왜곡성분의 발생을 방지하기 위하여 제1 감쇠부(22)에서 감쇠되고, 제1 분배부(23)에서 두 개의 신호로 분배되어 1차 루프(23~26, 34~38)의 구동증폭부(24)와 제2 시간지연부(34)로 각각 출력된다.

이렇게 제1 분배부(23)로부터 두 개의 신호를 입력받는 1차 루프(23~26, 34~38)의 동작은 종래의 Feedfoward 방식에 의한 장치의 1차 루프의 동작과 유사하다.

이때 1차 루프(23~26, 34~38)의 에러발생부(25)는 구동증폭부(24)로부터 출력되는 신호를 증폭하는 과정에서 최종단 트랜지스터(31)의 왜곡성분과 동일한 진폭과 동일한 위상을 갖는 자체 상호변조 왜곡성분을 발생시키게 된다. 이러한 에러발생부(25)는 최종단 트랜지스터(31)와 동일한 부품을 사용하여 출력값이 동일하게 설계된다. 따라서 입력신호(IN)의 진폭변화 또는 주파수 변환이 발생하는 경우에도 에러발생부(25)의 상호변조 왜곡신호와 최종단 트랜지스터부(31)의 상호변조 왜곡신호는 항상 동일한 진폭과 동일한 위상을 갖게 된다.

상기 1차 루프(23~26, 34~38)로부터 반송파 성분이 제거된 왜곡신호가 결합부(38)에서 2차 루프(27~28, 42~44)와 3차 루프(30~31, 45~47)로 각각 출력된다.

2차 루프(27~28, 42~44)의 제1 시간지연부(27)는 상기 1차 루프(23~26, 34~38)의 제1 방향성 결합부(26)에서 출력되는 증폭신호를 시간지연시킴으로써, 상기 1차 루프(23~26, 34~38)의 결합부(38)로부터 출력되는 신호가 제3 감쇠부(42)에서 제2 위상제어부(43) 및 제1 왜곡신호 증폭부(44)를 거쳐 제2 방향성 결합부(28)에 도달할 때까지의 지연되는 시간을 보상하여 제3 방향성 결합부(28)로 출력한다.

상기 1차 루프(23~26, 34~38)의 결합부(38)에서 왜곡신호가 출력되면, 2차 루프(27~28, 42~44)의 제3 감쇠부(42)가 감쇠시켜 이득제어하게 되고, 제2 위상제어부(43)가 위상제어하며, 제1 왜곡신호 증폭부(44)가 증폭하여 제3 방향성 결합부(28)로 출력한다.

상기 제3 방향성 결합부(28)는 제1 시간지연부(27)와 제1 왜곡신호 증폭부(44)에서 출력되는 신호를 결합시킴으로써 상기 1차 루프(23~26, 34~38)의 에러발생부(25)에서 생성된 왜곡신호로부터 왜곡성분을 제거함으써 순수 반송파 신호만을 출력하게 된다.

그리고 3차 루프(30~31, 45~47)는 제3 방향성 결합부(28)에서부터 제4 방향성 결합부(30)까지의 신호이득 및 신호위상과 제4 감쇠부(45), 제3 위상제어부(46) 및 제2 왜곡신호 증폭부(47)를 경유하여 제4 방향성 결합부(30)의 입력단까지의 신호이득 및 신호위상이 상호 동일한 진폭과 180도의 위상차를 갖게 한다.

즉, 상기 1차 루프(23~26, 34~38)로부터 출력되는 신호는 3차 루프(30~31, 45~47)의 제4 감쇠부(45)와 제3 위상제어부(46)에서 각각 감쇠 및 위상제어되고, 제2 왜곡신호 증폭부(47)에서 고선형으로 증폭되어 출력(IN12)된다.

상기 2차 루프(27~28, 42~44)의 제3 방향성 결합부(28)에서 출력되는 신호와 3차 루프(30~31, 45~47)의 제2 왜곡신호 증폭부(47)에서 출력되는 신호(IN12)는 제4 방향성 결합부(30)에서 결합됨으로써 최종단 트랜지스터(31)에서 발생될 왜곡성분의 위상반전 성분과 순수 반송파 성분이 상호결합된 왜곡신호를 출력하게 된다.

상기 3차 루프(30~31, 45~47)의 제4 방향성 결합부(30)에서 신호가 출력되면, 최종단 트랜지스터(31)는 기지국이 필요로 하는 전송출력을 갖도록 왜곡신호를 고출력 증폭하여 제5 방향성 결합부(33)를 통해 송출하게 된다.

이때 최종단 트랜지스터(31)에서 고출력 증폭시 발생하는 왜곡성분과 동일한 진폭을 갖고 반전된 위상을 갖는 입력신호를 고출력 증폭함으로써 고출력 증폭된 신호가 왜곡성분을 갖지 않도록 하여 고출력 고선형의 증폭신호를 생성하여 송출할 수 있게 되는 것이다.

이처럼 도2에 도시된 일실시예는 최종단 트랜지스터(31)와 왜곡성분 생성부의 에러발생부(25)를 동일한 부품으로 구성함으로써 동일한 진폭과 동일한 위상을 갖는 상호변조 왜곡신호를 발생시키고, 복수개의 루프를 이용하여 순수 반송파 신호에 최종단 트랜지스터(31)에서 발생할 왜곡성분의 반전위상이 결합된 신호를 발생시키고 이를 최종단 트랜지스터부(31)에서 고출력 증폭함으로써 왜곡성분이 상호 상쇄된 고출력 고선형의 신호를 송출하게 되는 것이다.

이하, 본 발명의 다른 실시예에 의한 고선형 고출력 증폭장치의 구성과 동작을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도3에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 이동통신시스템의 고선형 고출력 증폭장치는, 입력되는 신호를 두 개로 분배하여, 하나의 신호는 증폭 및 에러발생으로써 제1 증폭신호를 출력하고, 상기 분배된 신호 중 하나는 감쇠 및 위상제어하여 상기 제1 증폭신호와 결합시켜 반송파 성분이 제거된 제1 왜곡신호를 출력하는 1차 루프(63~66, 74~78)와; 상기 1차 루프(63~66, 74~78)에서 출력되는 제1 왜곡신호를검출하고, 2차 루프(67~68, 82~84) 및 3차 루프(71~72, 85~87, 89)로 각각 제2 왜곡신호를 출력하는 왜곡신호 분배블록(79~81)과; 상기 1차 루프(63~66, 74~78)에서 출력되는 제1 증폭신호는 시간지연시키고, 상기 왜곡신호 분배블록(79~81)에서 출력되는 제2 왜곡신호는 감쇠 및 위상제어하여 상기 시간지연된 신호와 결합시킴으로써 순수 반송파 신호를 출력하는 2차 루프(67~68, 82~84)와; 상기 왜곡신호 분배블록(79~81)에서 출력되는 제2 왜곡신호를 시간지연, 감쇠 및 위상제어하여 상기 2차 루프(67~68, 82~84)에서 출력되는 순수 반송파 신호와 결합시키고, 고출력 증폭하여 출력하는 3차 루프(71~72, 85~87, 89)와; 상기 1차 루프(63~66, 74~78)의 전단의 입력신호, 상기 3차 루프의 후단의 출력신호 및 상기 왜곡신호 분배블록(79~81)의 제1 왜곡신호를 각각 검출하여 상기 1차 루프(63~66, 74~78), 2차 루프(67~68, 82~84) 및 3차 루프(71~72, 85~87, 89)의 각 감쇠부와 각 위상제어부를 제어하는 검출-제어부(88)로 구성된다.

상기 왜곡신호 분배블록(79~81)은, 상기 1차 루프(63~66, 74~78)에서 출력되는 제1 왜곡신호를 방향성 결합하여 검출-제어부와 제2 증폭부로 각각 출력하는 제6 방향성 결합부(79)와; 상기 제6 방향성 결합부(79)에서 출력되는 신호를 증폭하여 제2 왜곡신호를 출력하는 제2 증폭부(80)와; 상기 제2 증폭부(80)에서 출력되는 제2 왜곡신호를 두 개의 신호로 분배하여 상기 2차 루프(67~68, 82~84)와 3차 루프(71~72, 85~87, 89)로 각각 출력하는 제2 분배부(81)로 구성된다.

도4a에 도시된 바와 같이 상기 검출-제어부(48)는, 입력되는 각 신호를 검출하는 검출부(91)와; 상기 검출부(91)에서 검출된 각 신호를 아날로그에서 디지털로각각 변환시키는 A/D 컨버터부(92)와; 상기 A/D 컨버터부(92)에서 출력되는 디지털 신호를 입력받아 이득제어 신호와 위상제어 신호를 상기 1차, 2차 및 3차 루프의 각 감쇠부와 각 위상제어부에 출력하는 중앙처리장치(93)와; 상기 중앙처리장치(93)에서 출력되는 신호를 디지털에서 아날로그로 변화하여 출력하는 D/A 컨버터(94)로 구성된다.

상기 3차 루프(71~72, 85~87, 89)는, 상기 왜곡신호 분배블록(79~81)에서 출력되는 제2 왜곡신호를 시간지연시키기 위하여 제4 감쇠부(85)의 전단에 제3 시간지연부(89)를 더 구비하며, 최종단 트랜지스터(71)를 제3 방향성 결합부(68)와 제4 방향성 결합부(72)의 사이에 두어 구성된다.

그리고 상기 3차 루프(71~72, 85~87, 89)의 후단에서 외부장치로의 출력을 검출하는 제5 방향성 결합부(73)를 더 두어 구성된다.

이와 같은 구성에 따른 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

도3에 도시된 바와 같이 1차 루프(63~66, 74~78)에서 출력되는 반송파 성분이 제거된 왜곡신호는 왜곡신호 분배블록(79~81)에서 두 개의 신호로 분배된다.

즉, 왜곡신호 분배블록(79~81)의 제6 방향성 결합부(79)는 1차 루프(63~66, 74~78)에서 출력되는 왜곡신호를 방향성 결합하여 검출-제어부(88)와 제2 증폭부(80)로 출력한다. 상기 제6 방향성 결합부(79)에서 출력되는 신호는 제2 증폭부(80)에서 증폭되고, 제2 분배부(81)에서 두 개의 신호로 분배되어 2차 루프(67~68, 82~84) 및 3차 루프(71~72, 85~87, 89)로 각각 출력된다.

1차 루프(63~66, 74~78)와 2차 루프(67~68, 82~84)의 동작은 상기 설명한도2에 도시된 장치의 동작과 같다.

상기 왜곡신호 분배블록(79~81)으로부터 입력되는 신호는 3차 루프(71~72, 85~87, 89)의 제3 시간지연부(89)에서 시간지연되어 출력된다. 상기 제3 시간지연부(89)는 2차 루프(67~68, 82~84)의 제3 방향성 결합부(68)에서 출력되는 신호가 최종단 트랜지스터(71)를 경유하여 제4 방향성 결합부(72)의 입력단에 도달할 때까지의 지연시간과 분배블록(79~81)의 제2 분배부(81)에서 제3 시간지연부(89), 제4 감쇠부(85), 제3 위상제어부(86) 및 제2 왜곡신호 증폭부(87)를 경유하여 제4 방향성 결합부(72)의 입력단에 도달할 때까지의 지연시간을 상호 보상하기 위해 입력되는 신호를 시간지연시켜 제4 감쇠부(85)로 출력하게 된다.

상기 2차 루프(67~68, 82~84)로부터 출력되는 순수 반송파 신호는 최종단 트랜지스터(71)에서 고출력 증폭된다. 이때 최종단 트랜지스터(71)는 고선형의 순수 반송파 신호를 받게 되므로 고출력 증폭과정에서 상호변조 왜곡성분을 발생시키지 않고 자체변조 왜곡성분만을 발생시키게 되며, 상기 자체변조 왜곡성분은 에러발생부(65)에서 발생한 왜곡성분과 동일한 왜곡성분이 된다.

따라서 에러발생부(65)에서 발생한 왜곡성분이 1차, 2차 및 3차 루프를 경유하게 함으로써 최종단 트랜지스터(71)에서 발생하는 왜곡성분을 상쇄시킬 수 있게 된다. 즉, 제2 왜곡신호 증폭부(87)에서 출력되는 신호(IN12)는 최종단 트랜지스터(71)에서 발생되는 자체변조 왜곡성분과 동일진폭 및 위상반전된 성분으로 이루어지게 되므로, 제4 방향성 결합부(72)가 최종단 트랜지스터(71)에서 출력되는 신호와 제2 왜곡신호 증폭부(87)에서 출력되는 신호를 결합시킴으로써 자체변조 왜곡성분을 제거하여 고선형이 실현되면서도 출력손실이 적은 고출력의 신호를 송출하게 되는 것이다.

그리고 외부에서 입력되는 신호는 제1 방향성 결합부(61)에서 검출되고, 외부 장치로 출력되는 신호는 제5 방향성 결합부(73)에서 검출되며, 왜곡신호는 왜곡신호 분배블록(79~81)의 제6 방향성 결합부(79)에서 검출되어 상기 검출된 각 신호는 검출-제어부(88)로 출력된다.

도4a에 도시된 바와 같이 검출-제어부(88)에서는, 상기 입력되는 각 신호를 검출부(91)가 각각 검출하게 된다. 상기 검출부(91)에서 검출된 각 신호를 A/D 컨버터부(92)가 아날로그에서 디지털로 각각 변환시키고, 중앙처리장치(93)는 상기 디지털 신호를 입력받아 이득제어 신호(IN18)와 위상제어 신호(IN19)를 상기 1차, 2차 및 3차 루프의 각 감쇠부(76)(82)(85)와 각 위상제어부(77)(83)(86)에 출력함으로써 이득제어 및 위상제어를 수행하게 된다.

이처럼 검출-제어부(88)는 증폭장치의 최종 출력신호(OUT)에 있어서 상호변조 왜곡성분이 항상 최소가 되도록 제어한다.

최종단 트랜지스터(71)는 도4b에 도시된 바와 같이 스플리터(Splitter)부(95)가 입력되는 신호를 복수개의 신호로 분할하게 된다. 상기 스플리터부(95)에서 분할된 신호는 복수개의 트랜지스터들이 병렬 연결된 트랜지스터부(96)에서 각각 증폭되고, 컴바이너(Combiner)부(97)에서 결합되어 출력된다. 이때 트랜지스터부(96)의 각 트랜지스터들은 동일한 상호변조 왜곡신호를 발생시키도록 동일한 구성을 갖는 것으로 이루어진다.

이처럼 Feedforward 방식에 의한 장치의 문제점이었던 최종 출력단에서의 손실을 0.5dB이하로 낮추게 됨으로써 동일 출력의 Feedforward 방식의 증폭장치에 비해 소용량의 증폭기로도 고출력이 가능하다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하지 않는다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 이동통신시스템의 고선형 고출력 증폭장치는, 낮은 출력에서 선형화를 실시하기 때문에 왜곡성분을 증폭하기 위한 별도의 고선형을 갖는 에러성분 증폭부를 필요로 하지 않아 증폭효율을 높일 수 있는 효과를 갖는다.

그리고 에러발생부에 최종단 트랜지스터와 동일한 트랜지스터를 사용함으로써 고출력 증폭과정에서 발생하는 왜곡신호를 효과적으로 제거하여 고선형성을 갖는 고출력의 증폭기를 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 증폭장치의 상호변조 왜곡성분의 개선 정도는 20~25dB이며, 최종단에서의 출력손실을 방지할 수 있게 되어 고효율의 고선형 고출력 증폭이 가능하게 하는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 입력되는 신호를 두 개로 분배하여, 하나의 신호는 증폭 및 에러 발생으로써 제1 증폭신호를 출력하고, 상기 분배된 신호 중 하나는 감쇠 및 위상제어하여 상기 제1 증폭신호와 결합시켜 반송파 성분이 제거된 제1 왜곡신호를 출력하는 1차 루프와;

   상기 1차 루프에서 출력되는 제1 증폭신호를 시간지연시키고, 상기 1차 루프에서 출력되는 제1 왜곡신호를 감쇠 및 위상제어하여 상기 시간지연된 신호와 결합시킴으로써 순수 반송파 신호를 출력하는 2차 루프와;

   상기 1차 루프에서 출력되는 제1 왜곡신호를 감쇠 및 위상제어하여 상기 2차 루프에서 출력되는 순수 반송파 신호와 결합시키고, 고출력 증폭하여 출력하는 3차 루프로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템의 고선형 고출력 증폭장치.
2. 상기 제1항에 있어서, 상기 2차 루프는,

   상기 1차 루프에서 출력되는 제1 증폭신호를 시간지연시켜 출력하는 제1 시간지연부와;

   상기 1차 루프에서 출력되는 제1 왜곡신호를 감쇠시켜 이득제어하는 제3 감쇠부와;

   상기 제3 감쇠부에서 출력되는 신호를 위상제어하는 제2 위상제어부와;

   상기 제2 위상제어부에서 출력되는 신호를 증폭하는 제1 왜곡신호 증폭부와;

   상기 제1 시간지연부와 상기 제1 왜곡신호 증폭부에서 각각 출력되는 신호를 결합시키는 제3 방향성 결합부로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템의 고선형 고출력 증폭장치.
3. 상기 제1항에 있어서, 상기 3차 루프는,

   상기 1차 루프에서 출력되는 제1 왜곡신호를 감쇠시켜 이득제어하는 제4 감쇠부와;

   상기 제4 감쇠부에서 출력되는 신호를 위상제어하는 제3 위상제어부와;

   상기 제3 위상제어부에서 출력되는 신호를 증폭하는 제2 왜곡신호 증폭부와;

   상기 2차 루프에서 출력되는 순수 반송파 신호와 상기 제2 왜곡신호 증폭부에서 출력되는 신호를 결합시켜 출력하는 제4 방향성 결합부와;

   상기 제4 방향성 결합부에서 출력되는 신호를 고출력 증폭하는 최종단 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템의 고선형 고출력 증폭장치.
4. 입력되는 신호를 두 개로 분배하여, 하나의 신호는 증폭 및 에러발생으로써 제1 증폭신호를 출력하고, 상기 분배된 신호 중 하나는 감쇠 및 위상제어하여 상기제1 증폭신호와 결합시켜 반송파 성분이 제거된 제1 왜곡신호를 출력하는 1차 루프와;

   상기 1차 루프에서 출력되는 제1 왜곡신호를 검출하고, 2차 루프 및 3차 루프로 각각 제2 왜곡신호를 출력하는 왜곡신호 분배블록과;

   상기 1차 루프에서 출력되는 제1 증폭신호는 시간지연시키고, 상기 왜곡신호 분배블록에서 출력되는 제2 왜곡신호는 감쇠 및 위상제어하여 상기 시간지연된 신호와 결합시킴으로써 순수 반송파 신호를 출력하는 2차 루프와;

   상기 왜곡신호 분배블록에서 출력되는 제2 왜곡신호를 시간지연, 감쇠 및 위상제어하여 상기 2차 루프에서 출력되는 순수 반송파 신호와 결합시키고, 고출력 증폭하여 출력하는 3차 루프와;

   상기 1차 루프의 전단의 입력신호, 상기 3차 루프의 후단의 출력신호 및 상기 왜곡신호 분배블록의 제1 왜곡신호를 각각 검출하여 상기 1차 루프, 2차 루프 및 3차 루프의 각 감쇠부와 각 위상제어부를 제어하는 검출-제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템의 고선형 고출력 증폭장치.
5. 상기 제4항에 있어서, 상기 왜곡신호 분배블록은,

   상기 1차 루프에서 출력되는 제1 왜곡신호를 방향성 결합하여 검출-제어부와 제2 증폭부로 각각 출력하는 제6 방향성 결합부와;

   상기 제6 방향성 결합부에서 출력되는 신호를 증폭하여 제2 왜곡신호를 출력하는 제2 증폭부와;

   상기 제2 증폭부에서 출력되는 제2 왜곡신호를 두 개의 신호로 분배하여 상기 2차 루프와 3차 루프로 각각 출력하는 분배부로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템의 고선형 고출력 증폭장치.
6. 상기 제4항에 있어서, 상기 검출-제어부는,

   입력되는 각 신호를 검출하는 검출부와;

   상기 검출부에서 검출된 각 신호를 아날로그에서 디지털로 각각 변환시키는 A/D 컨버터부와;

   상기 A/D 컨버터부에서 출력되는 디지털 신호를 입력받아 이득제어 신호와 위상제어 신호를 상기 1차, 2차 및 3차 루프의 각 감쇠부와 각 위상제어부에 출력하는 중앙처리장치와;

   상기 중앙처리장치에서 출력되는 신호를 디지털에서 아날로그로 변화하여 출력하는 D/A 컨버터로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 고선형 고출력 증폭장치.
7. 상기 제4항에 있어서,

   상기 3차 루프의 후단에 제6 방향성 결합부를 더 구비하여 외부장치로의 출력을 검출하는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템의 고선형 고출력 증폭장치.
8. 상기 제4항에 있어서,

   상기 3차 루프는 최종단 트랜지스터를 제3 방향성 결합부와 제4 방향성 결합부의 사이에 두는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템의 고선형 고출력 증폭장치.