KR20010066459A - Power amplifier controling apparatus of multi-band frequency processing radio terminal - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 무선단말기의 전력 증폭 장치에 관한 것으로, 특히, 다중밴드 단말기에 있어 적용되는 전력 증폭 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power amplification apparatus of a wireless terminal of the present invention, and more particularly, to a power amplification apparatus applied to a multi-band terminal.
통상적으로 다중밴드 단말기라 함은 서비스 주파수 대역을 서로 달리하는 복수의 이동통신시스템 서비스에 상호 가입되어 상황에 따라 원하는 시스템으로 서비스를 받을 수 있도록 제조된 이동통신단말기를 칭하는 것이다.In general, a multi-band terminal refers to a mobile communication terminal manufactured to subscribe to a plurality of mobile communication system services having different service frequency bands and receive a service using a desired system according to a situation.
이의 실 예로서 주파수 대역이 상호 다른 기존 셀룰러(800MHz)방식과 신규 PCS(1.9GHz)방식의 서비스를 모두 다 받을 수 있는 이동통신단말기, 혹은, 기존GSM(Global System for Mobile)방식과 DECT(Digital European Cordless Telephone)방식의 서비스를 받을 수 있는 이동통신단말기 등이 있다.As an example of this, a mobile communication terminal capable of receiving both a cellular (800 MHz) method and a new PCS (1.9 GHz) method having different frequency bands, or a conventional Global System for Mobile (GSM) method and DECT (Digital) Mobile communication terminals that can receive European Cordless Telephone service.
첨부된 도 1은 바로 그러한 다중밴드 단말기에 있어, 대표적으로 실시되는 듀얼밴드 단말기의 전력 증폭장치 내부 블록 구성을 보여주는 도면이다. 상기 도 2은 특히, 셀룰러 및 PCS 두 주파수 대역의 신호를 상호 처리하는 듀얼밴드 단말기의 전력 증폭 장치를 나타낸다.1 is a block diagram illustrating an internal block configuration of a power amplifier of a dual band terminal, which is typically implemented in such a multi band terminal. 2 illustrates a power amplification device of a dual band terminal, which processes signals of two frequency bands of cellular and PCS.
이를 참조하면, 처리되는 각 주파수 대역에 대응하여 상향 컨버터(110, 115) 및 드라이브 증폭기(120, 125), 그리고 전력증폭기(130, 135)의 구비가 별도로 이루어짐을 알 수 있다. 또한 상기 상향컨버터(110, 115) 각각에 해당하는 전압제어발진기(112, 117)가 필요하며, 상기 전력증폭기(130, 135) 각각의 바이어스 조절과 출력단과의 매칭을 이루도록 하는 바이어스 및 매칭회로(140, 145)가 구비된. 다시 말하면 다중밴드를 처리하는 전력 증폭장치의 종래 기술에 따른 구현은, 처리 가능한 주파수 대역 각각에 해당하여 전력 증폭기의 구성 디바이스를 구분하여 구비하도록 하고 있었다. 이는 처리 가능한 주파수의 수에 해당하는 만큼의 무선신호 처리 경로가 각각 필요함의 사실과 그에 따라 전력증폭기 디바이스가 각각 필요함을 사실을 나타낸다.Referring to this, it can be seen that the up converters 110 and 115, the drive amplifiers 120 and 125, and the power amplifiers 130 and 135 are separately provided in correspondence with each frequency band to be processed. In addition, voltage controlled oscillators 112 and 117 corresponding to the up-converters 110 and 115 are required, and a bias and matching circuit for matching the bias control and the output terminal of each of the power amplifiers 130 and 135 ( 140, 145 equipped. In other words, the prior art implementation of the power amplifying apparatus for processing a multi-band was to provide a component device of the power amplifier corresponding to each of the processable frequency bands. This indicates the fact that each requires as many radio signal processing paths as the number of frequencies that can be processed, and hence the power amplifier device, respectively.
결국, 종래 기술에 다른 다중밴드 무선단말기의 경우 전력증폭장치 디바이스의 수가 증가될 수밖에 없으며, 그에 따라 제조 비용의 증가. 해당 단말기 본체 부피의 증가 등의 문제를 수반하는 문제를 낳았다.As a result, the number of power amplifier devices inevitably increases in the case of multiband radio terminals different from the prior art, thereby increasing the manufacturing cost. Problems such as the increase in the volume of the terminal body.
최근에 있어 무선단말기 시장의 상황은, 소형 및 경량화 되는, 그리고 상대적으로 저렴한 제조비용이 발생하는 단말기의 구현을 요구하는데, 다중밴드 단말기 또한 그러한 요구에 있어 부합될 필요가 있었다.In recent years, the situation of the wireless terminal market requires the implementation of terminals that are small and light, and relatively low manufacturing costs, multi-band terminals also need to meet such requirements.
따라서 본 발명의 목적은 보다 소형화되고, 아울러 그 제조 비용에 있어서도 저렴할 수 있도록 하는 다중밴드 단말기의 실시를 위한 전력 증폭장치의 구현을 이루고자 함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to achieve an implementation of a power amplification apparatus for implementing a multi-band terminal that can be more compact and inexpensive even in the manufacturing cost.
또한 본 발명의 목적은, 최소한의 회로 내부 회로 구현과, 한 종류의 디바이스로서 다중밴드의 주파수를 적절히 처리할 수 있도록 하는 전력증폭 장치를 구현함에 있다.It is also an object of the present invention to implement a minimum in-circuit circuit implementation and a power amplification apparatus that can properly handle the frequency of multiple bands as a kind of device.
이러한 목적들의 달성을 위해 본 발명에서는 다중밴드 무선단말기의 전력 증폭장치에 있어서, 인가되는 바이어스 전압의 상태에 따라 처리 요구되는 각 주파수 밴드의 신호를 입력받아 적절히 증폭한 후 출력하는 광대역전력증폭기와, 송신 요구되는 각 주파수 밴드에 따라, 해당 출력신호와 상기 광대역전력증폭기의 입력을 매칭하는 입력단 매칭회로와, 상기 광대역전력증폭기에서 증폭되어 출력되는 해당 주파수 밴드의 신호와 소정 무선신호 출력단을 매칭하는 출력단 매칭회로와, 송신 요구되는 각 주파수 밴드에 따라 상기 광대역전력증폭기로 적절한 바이어스 전압을 인가하는 바이어스 매칭회로와, 소정 제어부의 제어하에 처리 요구되는 주파수 밴드의 송신 신호 경로를 스위칭하는 신호 경로 스위칭 부를 구비함을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a power amplifier of a multi-band wireless terminal, comprising: a wideband power amplifier for receiving a signal of each frequency band required to be processed according to the applied bias voltage and amplifying the signal appropriately; An input stage matching circuit for matching the output signal with the input of the broadband power amplifier according to each frequency band required to be transmitted, and an output stage for matching the signal of the corresponding frequency band output by being amplified by the broadband power amplifier and a predetermined wireless signal output stage. A matching circuit, a bias matching circuit for applying an appropriate bias voltage to the broadband power amplifier according to each frequency band to be transmitted, and a signal path switching unit for switching a transmission signal path of a frequency band to be processed under the control of a predetermined controller; It is characterized by.
도 1은 종래 기술에 따른 듀얼밴드 단말기의 전력 증폭 장치의 블록 구성도.1 is a block diagram of a power amplification apparatus of a dual band terminal according to the prior art.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다중밴드 단말기의 전력 증폭 장치의 블록 구성도.2 is a block diagram of a power amplification apparatus of a multi-band terminal according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals have the same reference numerals as much as possible even if displayed on different drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
우선 본 발명에 있어 제안되는 특징적 구성은, 높은 주파수에서 동작하는 전력 모듈의 경우 낮은 주파수에서도 동작할 수 있도록 하며, 입력매칭과 출력 매칭, 바이어스의 조건만 적절히 주어지도록 하여, 하나의 디바이스로도 다수의 주파수 대역을 처리할 수 있도록 함의 구성이 된다. 그러한 구성이 가능한 것은, 다중밴드 단말기의 본래 특성이 서로 다른 주파수의 신호 처리를 동시에 하지 않음에 따라 하나의 디바이스가 동시에 각 주파수들의 처리를 이루지 않아도 됨에 따른 것이다.First of all, the proposed configuration of the present invention allows a power module operating at a high frequency to operate at a low frequency, and only a single input matching, output matching, and bias condition are appropriately given. It is configured to be able to process the frequency band of. Such a configuration is possible because the inherent characteristics of the multiband terminal do not simultaneously perform signal processing of different frequencies, so that one device does not have to simultaneously process each frequency.
이하 첨부된 도 2를 참조로 본 발명에 따른 다중밴드 무선단말기의 전력 증폭 장치의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the power amplification apparatus of the multi-band wireless terminal according to the present invention will be described with reference to FIG. 2.
상기 도 2에 있어 도시된 다중밴드 무선단말기의 전력 증폭 장치는 셀룰러 밴드와 PCS밴드에서 동작하는 듀얼밴드 단말기에 있어 적용되는 경우의 전력 증폭장치이다. 그러나, 본 발명의 실시는 실시자의 응용에 따라 GSM, CDMA, TDMA, PCS 등 여러 다른 밴드 및 모드의 구현에 있어서도 적용되어 실시가 가능할 것이다.The power amplification device of the multi-band wireless terminal shown in FIG. 2 is a power amplification device applied to a dual band terminal operating in a cellular band and a PCS band. However, the implementation of the present invention may be applied to the implementation of various other bands and modes, such as GSM, CDMA, TDMA, PCS, depending on the application of the implementer.
도 2는 본 발명에 따른 셀룰러/PCS 듀얼밴드 단말기에서 밴드 스위칭 장치의 내부 구성도이다.2 is an internal configuration diagram of a band switching device in a cellular / PCS dual band terminal according to the present invention.
이의 구성은, 먼저, PCS밴드에서 광대역전력증폭기(250)에 PCS 바이어스 및 매칭회로(245)의 동작을 통해 적절한 바이어스를 인가하고, 상기 광대역전력증폭기(250)의 입력단과 출력단에 PCS밴드의 신호처리에 따른 적절한 게인을 가지도록 하는 PCS 매칭회로(235, 265)를 구성한다. 그리고 상기 PCS 입력단 및 출력단 매칭회로(235, 265)외에, 상기 광대역전력증폭기(250)의 PCS 밴드 신호 증폭에 적절한 바이어스의 조건을 스위칭 할 수 있는 부가회로를 구성하며, 이는 상기 광대역전력증폭기(250)의 입력단 및 출력단, 그리고 바이어스 단에 있어 구성한다. 이는 도면상에서 알파벳 소문자 e, f, g, h로 지시된 다이오드로서 구성된다. 상기 다이오드들 e, f, g, h는 PCS 패스 스위치(j)로부터의 제어신호 인가에 따라 그 구동이 온되며, 상기 제어신호는 상기 단말기의 제어부로부터 출력된다.In the configuration, first, an appropriate bias is applied to the wideband power amplifier 250 through the operation of the PCS bias and matching circuit 245 in the PCS band, and the signal of the PCS band is applied to the input and output terminals of the wideband power amplifier 250. PCS matching circuits 235 and 265 are configured to have appropriate gains according to the processing. In addition to the PCS input stage and output stage matching circuits 235 and 265, an additional circuit capable of switching a bias condition suitable for amplifying the PCS band signal of the broadband power amplifier 250 is configured, which is the broadband power amplifier 250. ) Is configured at the input and output terminals and bias stage. It is configured as a diode indicated in the figure by lowercase letters e, f, g, h. The diodes e, f, g, and h are driven in response to the application of the control signal from the PCS pass switch j, and the control signal is output from the controller of the terminal.
그리고 상기 스위칭 하여 연결되는 PCS 바이어스 및 매칭회로(245)에 대비하여 셀룰러 밴드에서 동작할 수 있는 상기 광대역증폭기(250)에 있어 PCS밴드의 처리에 따른 적절한 바이어스 조건을 갖도록 하는 셀룰러 바이어스 및 매칭회로(240)의 구성을 이룬다. 이 또한 스위칭되어 연결될 입력단과 출력단에 입력 및 출력 매칭회로(230, 260)를 구성한다. PCS의 경우와 마찬가지로서, 이 또한 하나의 광대역전력증폭기(250)의 바이어스단, 입력단, 출력단을 각각 셀룰러 밴드에서 최적화 할 수 있는 회로로 동작되도록 하는 스위칭 회로를 추가하여, 하나의 전력증폭기 디바이스로 셀룰러 밴드에서 잘 동작할 수 있도록 한다. 상기 스위칭 회로의 경우 도면상에서 알파벳 소문자 a, b, c, d의 다이오드로서 구현되며, 이는 제어부로부터의 제어를 받는 셀룰러 패스 스위치(i)에서 인가되는 제어신호로서 구동된다.And a cellular bias and matching circuit which has an appropriate bias condition according to the processing of the PCS band in the broadband amplifier 250 that can operate in a cellular band in preparation for the switched PCS bias and matching circuit 245 ( 240). This also configures input and output matching circuits 230 and 260 at the input and output terminals to be switched and connected. As in the case of the PCS, this also adds a switching circuit that operates the bias, input, and output stages of one broadband power amplifier 250 as a circuit capable of optimizing each in the cellular band. It works well in cellular bands. The switching circuit is implemented as a diode of lowercase letters a, b, c, d in the figure, which is driven as a control signal applied from the cellular path switch i under the control of the controller.
즉, 현재의 단말 동작 상태가 셀룰러 동작 상태인지, 혹은 PCS동작 상태인지 여부에 따라, 상기 셀룰러 패스 스위치(i)와 PCS 패스 스위치(j)의 동작이 이루어지고, 그에 따라 해당되는 제어신호가 출력되면, 상기 각 신호 경로상의 다이오드의 구동이 이루어진다. 이 상태는 각 주파수 대역의 신호 처리에 따른 신호 경로의 형성이 이루어진 것이고, 실제 출력되는 신호는 상기 입력단 및 출력단 매칭회로(230, 235, 260, 265)를 통해 해당 주파수 대역에 따라 적절히 매칭되어 상기 광대역전력증폭기(250)가 신호의 적절한 증폭 동작을 행하도록 하는 것이다.That is, the cellular path switch i and the PCS path switch j are operated according to whether the current terminal operation state is a cellular operation state or a PCS operation state, and corresponding control signals are output. Then, the driving of the diodes on each signal path is performed. In this state, a signal path is formed according to signal processing of each frequency band, and the actual output signal is appropriately matched according to the corresponding frequency band through the input stage and the output stage matching circuits 230, 235, 260, and 265. The wideband power amplifier 250 allows for proper amplification of the signal.
그리고, 상향변환기(210, 215), 전압제어발진기(212, 217), 드라이브 증폭기(220, 225)는 상기 도 1에 있어 도시된 동일 명칭의 구성과 동일한 동작 및 기능을 수행한다. RF출력부(270)는 상기 광대역전력증폭기(250)을 통해 출력된 신호의 안테나를 통한 방사를 이루도록 한다.The up converters 210 and 215, the voltage controlled oscillators 212 and 217, and the drive amplifiers 220 and 225 perform the same operations and functions as those of the same name shown in FIG. 1. RF output unit 270 is to achieve the radiation through the antenna of the signal output through the broadband power amplifier 250.
이의 동작을 정리하여 설명하면, 통상 고주파 디바이스는 낮은 주파수에서도 잘 동작한다. 즉, PCS용의 디바이스는 셀룰러 상태에서 잘 동작하는 것이다. 하지만 원하는 대역의 주파수 밴드에서 최적의 게인, 노이즈 상태, 효율 등을 갖기 위해서는 사용대역에 대한 입력 매칭, 출력 매칭, 바이어스 조건 등이 보다 더 적절히 맞추어지도록 되어야 한다.To summarize the operation thereof, a high frequency device usually operates well even at a low frequency. In other words, the device for PCS works well in the cellular state. However, in order to have optimum gain, noise state, and efficiency in the frequency band of the desired band, input matching, output matching, and bias condition for the use band should be more appropriately adjusted.
이에, 상기 도 2에 도시된 바와 같이 동일한 디바이스에 각각 셀룰러 밴드와 PCS밴드에 대한 입출력 매칭회로, 바이어스 매칭회로 등을 구성한 것이다. 이들 각각은 셀룰러 상태로서 동작시, i 스위치를 구동하여 a, b, c, d 다이오드, 또는 스위칭 TR을 구동하여 셀룰러 신호 경로를 연결하여 동작하도록 한다.Thus, as shown in FIG. 2, an input / output matching circuit, a bias matching circuit, and the like for the cellular band and the PCS band are configured in the same device, respectively. Each of these, when operating as a cellular state, drives the i switch to drive a, b, c, d diodes, or switching TR to connect the cellular signal path to operate.
PCS 상태로서 구동시에는, j스위치를 구동하여 e,f,g,h 다이오드 또는 스위치 TR을 구동하여 PCS 신호 경로를 연결하여 동작하도록 한다.When driving in the PCS state, the j switch is driven to drive the e, f, g, h diode or the switch TR to connect and operate the PCS signal path.
i 및 j 스위치는 TTL등의 로직 회로로 구동되는 일반적인 스위칭 회로로서 구현되며, 이는 일정 전원을 스위칭 온 하여 일정 전원을 상기 다이오드에 인가시켜 온 되는 회로로서 구현된다.The i and j switches are implemented as a general switching circuit driven by a logic circuit such as TTL, which is implemented as a circuit that is turned on by applying a constant power supply to the diode.
상기한 바와 같이 본 발명은, 다중 밴드의 사용을 이루도록 하는 무선단말기에 있어서, 보다 간소한 구성을 갖도록 하는 전력 증폭 장치의 구현을 이루도록 하는 이점이 있다.As described above, the present invention has the advantage of implementing the power amplification device to have a more simple configuration in a wireless terminal to achieve the use of multiple bands.
특히, 그 고유의 특성상 제조 비용의 증가와, 부피의 과도한 차리를 이루는 전력증폭기 디바이스를 다중밴드의 경우에 있어서도 한 개로서 사용할 수 있어 단말기의 소형 및 경량화 등 여러 이점을 가져다준다.In particular, due to its inherent characteristics, the power amplifier device, which increases manufacturing cost and excessive volume, can be used as one even in the case of multi-band, thereby bringing various advantages such as miniaturization and weight reduction of the terminal.
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|---|---|---|---|---|
| KR20040016588A (en) * | 2002-08-19 | 2004-02-25 | 엘지이노텍 주식회사 | Power amplifier module for possiblie switching of input/output mode |
| KR100652207B1 (en) * | 2006-01-11 | 2006-12-01 | 한양대학교 산학협력단 | Voltage negative feedback low noise amplifier for multi-mode and multi-band rf receiver |
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- 1999-12-31 KR KR1019990068292A patent/KR100318916B1/en not_active IP Right Cessation
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