KR20010066702A

KR20010066702A - 휴대용 통신장치용 송신장치

Info

Publication number: KR20010066702A
Application number: KR1019990068584A
Authority: KR
Inventors: 김기완
Original assignee: 송재인; 엘지이노텍(주)
Priority date: 1999-12-31
Filing date: 1999-12-31
Publication date: 2001-07-11

Abstract

본 발명은 휴대용 통신장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 레벨출력상태에 따라서 증폭단을 변경함으로서 소비전류를 절감시켜서 통화시간을 증가시킬 수 있으며, 또한 고조파성분이 제거된 상태에서 신호가 증폭됨으로서 선형성이 개선되고 이에 따라서 효율이 개선되는 휴대용 통신장치용 송신장치에 관한 것이다.

본 발명의 휴대용 통신장치용 송신장치는, 믹서로부터 입력된 송신주파수의 출력을 충분한 크기의 신호로 증폭하기 위한 구동증폭기와, 상기 구동증폭기에서 증폭된 신호중에 포함된 고조파성분을 제거하는 RF SAW 필터와, 소정의 크기로 신호를 증폭하는 증폭부와, 안테나를 통하여 입력되는 신호가 증폭부에 영향을 주지 않도록 차단하는 아이솔레이터와, 증폭부에서 증폭된 신호중의 고조파성분을 억압하면서 안테나를 통하여 전송하는 듀플렉서와, 증폭부의 출력을 검출하여 제어회로부로 전달하는 레벨검출부와, 레벨검출부로부터의 검출신호에 따라서 구동증폭기의 출력레벨을 조정하는 제어회로부를 포함하는 송신장치에 있어서, 상기 RF SAW 필터의 전단에 설치되어서 구동증폭기로부터 출력된 신호를 증폭하는 1단 증폭기와, 상기 RF SAW 필터의 후단에 설치되어서 제어회로부의 제어신호에 따라서 출력되는 신호의 출력을 절환하기 위한 스위칭부와, 상기 스위칭부의 절환된 출력방향에 따라서 신호를 증폭하거나 하지 않고 출력하는 2단 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

휴대용 통신장치용 송신장치{The transmitting device for handy communication device}

핸드폰, 휴대폰과 같은 휴대용 통신장치는, 배터리의 용량의 한계로 인하여 장시간 통화가 불가능하다. 따라서 배터리의 용량을 증가시키거나 효율을 높이기 위하여 다양한 기술들이 개발되고 있으나, 획기적인 기술의 개발이 이루어지지 않고 있어서 사용자들의 개선요구가 거세지고 있다.

먼저 종래 사용되는 휴대용 통신장치에서의 송신부를 도 1 및 도 2를 참고하여 설명하면 다음과 같다.

휴대용 통신장치의 송신부는, 도 1에 도시된 바와 같이, 믹서로부터 입력된 송신주파수의 출력을 충분한 크기의 신호로 증폭하기 위한 구동증폭기(10)와, 상기 구동증폭기(10)에서 증폭된 신호중에 포함된 고조파성분을 제거하는 RF SAW 필터(20)와, 상기 RF SAW 필터(20)로부터 출력되는 신호를 고선형성/고효율을 유지하며 2단 증폭시키는 전력증폭기(30)와, 안테나(80)를 통하여 입력되는 신호가 전력증폭기(30)에 영향을 주지 않도록 차단하는 아이솔레이터(40)와, 전력증폭기(30)에서 증폭된 신호중의 고조파성분을 억압하면서 안테나(80)를 통하여 전송하는 듀플렉서(50)와, 전력증폭기(30)의 출력을 검출하여 제어회로부(70)로 전달하는 레벨검출부(60)와, 레벨검출부(60)로부터의 검출신호에 따라서 구동증폭기(10)의 출력레벨을 조정하는 제어회로부(70)로 구성되어 있다.

믹서에서 출력되는 신호는 통신장치에서 상대방의 통신장치로 전송되기 위한 신호로서, 음성신호 또는 데이터신호들을 포함하고있는 신호이다.

상기와 같은 구성을 가진 송신부의 작동상태를 상세히 설명한다.

믹서에서 출력되는 신호(-20dBm)는 구동증폭기(10)에서 +4dBm까지 증폭되며, RF SAW 필터(20)를 통과시키면 2dBm의 손실이 발생된다. 손실이 발생된 신호(2dBm)를 전력증폭기(30)에 공급하면 2단 증폭과정을 거치면서 28dBm의 출력신호가 생성된다.

이 28dBm 크기의 출력신호는 아이솔레이터(40)와, 듀플렉서(50)를 통과하면서 3dBm의 손실이 발생되고 안테나(80)를 통하여 25dBm의 출력이 방사된다. 이 때 소모되는 전류는 구동증폭기(10)에서 15∼20mA이고, 전력증폭기(30)에서 500mA 정도가 된다.

신호출력이 28dBm인 경우에, 전력증폭기(30)의 효율은 도 2에 도시된 것과 같이, 36% 정도이지만, 대부분의 경우 통화시의 안테나(80) 출력은 +10dBm 정도이다. 이 때 전력증폭기(30)의 출력은 +13dBm(저출력상태)이고, 효율은 6%로 극히 낮아서 불필요한 배터리의 소모가 발생된다.

이러한 저효율이 발생하는 원인은 다음과 같다. 전력증폭기(30)는 통상 2단 증폭으로 이루어지는데, 각 단에서 기본적으로 입출력에 상관없이 소비하는 전류가 100mA 정도이기 때문에 발생된다. 즉, 안테나의 출력이 10dBm 정도라도 기본적으로 송신장치에서의 소비전류는 100mA 정도를 유지하기 때문이다.

이것을 다시 설명하면, 10dBm의 출력을 mW로 환산하면, 다음의 식 dBm =10log₁₀(mW)에 의하여 10mW이고, 10mW 인 경우의 효율(η)은 다음의 기술된 식에 의하여 η= (출력-입력) / 공급된 DC 전력 = (10-0mW)/(3.5v * 100mA) = 3%가 된다. 20mW의 경우에는, η= (20mW-0mW)/ (3.5v * 100mA) = 6%가 된다. 28dBm의 경우에는, 상술한 식에 의하여 출력전압이 630mW가 된다. 이 때의 효율 η은 (630mW-1mW)/(3.5v * 500mA)에 의하여 36%가 된다.

상술한 바와 같이, 종래에는 전력증폭기(30)에서 소비되는 전류가 출력레벨에 관계없이 소정전류값을 유지하므로 불필요한 에너지의 소모가 발생되고, 결과적으로는 휴대용 통신기기의 통화시간이 감소하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 레벨출력상태에 따라서 증폭단을 변경함으로서 소비전류를 절감시켜서 통화시간을 증가시킬 수 있으며, 또한 고조파성분이 제거된 상태의 신호가 증폭됨으로서 선형성이 개선되고 이에 따라서 효율이 개선되는 휴대용 통신장치용 송신장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 휴대용 통신장치용 송신장치는, 믹서로부터 입력된 송신주파수의 출력을 충분한 크기의 신호로 증폭하기 위한 구동증폭기와, 상기 구동증폭기에서 증폭된 신호중에 포함된 고조파성분을 제거하는 RF SAW 필터와, 소정의 크기로 신호를 증폭하는 증폭부와, 안테나를 통하여 입력되는 신호가 증폭부에 영향을 주지 않도록 차단하는 아이솔레이터와, 증폭부에서 증폭된 신호중의 고조파성분을 억압하면서 안테나를 통하여 전송하는 듀플렉서와, 증폭부의 출력을 검출하여 제어회로부로 전달하는 레벨검출부와, 레벨검출부로부터의 검출신호에 따라서 구동증폭기의 출력레벨을 조정하는 제어회로부을 포함하는 송신장치에 있어서, 상기 RF SAW 필터의 전단에 설치되어서 구동증폭기로부터 출력된 신호를 증폭하는 1단 증폭기와, 상기 RF SAW 필터의 후단에 설치되어서 제어회로부의 제어신호에 따라서 출력되는 신호의 출력을 절환하기 위한 스위칭부와, 상기 스위칭부의 절환된 출력방향에 따라서 신호를 증폭하거나 하지 않고 출력하는 2단 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 사용되는 휴대용 통신장치에 구비된 송신부의 개략적인 블럭도,

도 2는 도 1의 전력증폭기의 효율을 나타내는 그라프,

도 3은 본 발명에 의한 송신장치의 일실시예의 블럭도,

도 4는 본 발명에 의한 송신장치의 다른 실시예의 블럭도,

도 5는 본 발명에 의한 효율을 나타내는 그라프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 구동증폭기 20: RF SAW 필터

30: 전력증폭부 32: 1단증폭기

34: 2단증폭기 36: 스위칭부

40: 절연체 50: 듀플렉서

60: 레벨검출부 70: 제어회로부

80: 안테나 a,b: 단자

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 휴대용 통신장치용 송신장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 휴대용 통신장치의 송신부에서 신호를 송신하기 위하여 증폭작용을 하는 경우에, 저출력에서 소비되는 전류를 낮추어서 효율을 개선시키고 이에 따라서 통화시간이 증가하는 효과가 있는 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 송신장치의 일실시예를 도시한 블럭도이다.

도시된 바와 같이, 구동증폭기(10)와 RF SAW 필터(20) 사이에 1단 증폭기(32)가 설치되고, RF SAW 필터(20)와 아이솔레이터(40)의 사이에 직렬로 스위칭부(36)와 2단 증폭기(34)가 설치되어 있다.

1단 증폭기(32)는 신호증폭을 위한 것으로서, 이것의 증폭도는 16dBm가 된다. 따라서 구동증폭기(10)로부터 출력된 4dBm 신호는 1단 증폭기(32)를 통과하면서 20dBm 크기의 신호가 되어서 출력된다. 1단 증폭기(32)를 통과한 신호는 RF SAW 필터(20)를 통과하면서 고조파성분이 제거된다. 이 때 약 2dBm의 전력감소가 발생된다.

상기 스위칭부(36)는 1단 증폭기(32)로부터의 입력신호를 2가지 통로로 절환하여 출력하기 위한 것으로서, 스위칭부의 일측단자(a)는 스위칭부(36)의 출력단에 직결되어 있는 2단증폭기(34)의 입력측에 연결되고, 타측단자(b)는 2단 증폭기(34)의 출력측에 연결된다. 스위칭부(36)는 제어회로부(70)의 제어신호에 의하여 단자(a,b) 사이를 절환하게 된다.

따라서 스위칭부(36)의 단자(a)를 통하여 출력되는 신호는 2단 증폭기(34)에서 증폭된 후에 출력되고, 단자(b)를 통하여 출력되는 신호는 증폭되지 않은 상태로 출력된다. 1단 증폭기(32)와 2단 증폭기(34)는 실제로 종래 사용되는 2단 전력증폭기(30)에서 각각의 증폭단과 동일하게 작동된다.

따라서 도면에서와 같이 1단, 2단으로 분리된 증폭기를 구성하는 대신에 종래 사용되는 전력증폭기(30)를 이용하여 구성할 수 있음은 명백하다. 1단 증폭기(32)의 증폭도는 16dBm, 2단 증폭기(34)의 증폭도는 약 10dBm가 된다. 따라서 2단 증폭기(34)를 통과하는 최종신호출력은 28dBm로서 이것은 도 1에 도시된 것과 전력증폭부(30)의 증폭도와 동일한 크기의 신호임을 알 수 있다.

스위칭부(36)의 작동상태는 다음과 같다.

종래 레벨검출부(60)에서 2단 증폭기(34)를 통하여 출력되는 신호의 레벨을 검출하고, 이것을 제어회로부(70)에 입력한다. 검출된 입력레벨이 높은 경우에는스위칭부(36)를 제어하여 단자(a)를 통하여 신호가 출력되도록 구성한다. 따라서 신호는 1단, 2단 증폭기(32,34)를 통과하면서 증폭된다.

출력신호의 레벨이 낮은 경우에는, 제어회로부(70)에서 2단 증폭기(34)를 통하여 신호증폭작용을 하지 않도록 스위칭부(36)의 접속상태를 단자(b)가 스위칭되도록 제어한다. 즉 출력레벨이 낮은 저출력(+13dBm) 상태에서는 1단 증폭기(32) 만을 사용하여서도 구동증폭기(10)에 의하여 충분하게 증폭되어서 +18dBm의 출력이 가능하기 때문에 제어회로부(70)에서 스위칭부(36)를 작동시켜 저출력(+13dBm)이 요구되는 상태에서 2단 증폭기(34)를 사용하지 않고 우회시켜서 소비전류를 50mA로 낮추어서 효율을 개선시킨다.

즉 2단 증폭기(34)를 사용하지 않기 때문에 소비전류가 감소되고 따라서 통화시간이 증가하게 되는 것이다. 도 5는 상기와 같이 구성된 본 발명의 회로에서 효율을 나타내는 그라프로서, 종래의 것과 비교되어 있다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 성능개선효과가 명백하다.

본 발명에 의한 다른 실시예가 도 4에 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 구동증폭기(10)의 출력단에 스위칭부(36)가 연결되고, 스위칭부(36)의 출력단에 1단 증폭기(32)가 연결되며, 1단 증폭기(32)의 출력단에는 RF SAW 필터(20)가 연결되고, RF SAW 필터(20)의 출력단에 2단 증폭기(34)가 연결된 형태를 가진다. 이것은 도 3과 비교하면 스위칭부(36)만이 이동된 형태임을 알 수 있다. 스위칭부(36)의 단자(a)는 1단 증폭기(32)의 입력단에 연결되고, 단자(b)는 1단 증폭기(32)의 출력단에 연결되어 있다.

작동상태를 살펴 보면 다음과 같다. 레벨검출부(60)에서 검출된 신호레벨이 낮은 경우, 즉 낮은 신호레벨(+13dBm 정도)이 요구되는 경우에는 1단 증폭기(32)는 작동시키지 않고 2단 증폭기(34)만으로 소정의 출력이 가능하다. 2단 증폭기(34)의 증폭도는 도 3에서 살펴본 바와 같이 약 10dBm이다.

따라서 제어회로부(70)에서 스위칭부(36)를 동작시켜서 단자(b)를 통하여 신호를 RF SAW 필터(20)로 출력시킨다. 따라서 소비전력이 낮아지기 때문에 효율이 개선되고 통화시간이 증가되는 효과가 있다. 본 발명에 의한 효율은 도 5에 도시된 것과 동일하다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 통신중에 저출력에서 효율이 저하되는 것을 개선하여 통화시간을 증가시키는 이점이 있다. 또한 1단 증폭기(32)와 2단 증폭기(34) 사이에 RF SAW 필터(20)가 삽입되기 때문에 스퓨리어스(spurious)가 제거된 신호가 2단 증폭기(34)로 입력되어서 선형성이 개선되는 효과가 있다. 또한 스퓨리어스가 제거되었기 때문에 효율이 다소 개선되는 효과가 있다.

또한 본 발명의 설명에서는 1단 증폭기(32)와 2단 증폭기(34)가 각각 분리된 형태로 설명되었지만, 하나의 모듈에 스위칭부를 포함하여 집적시켜서 구성할 수 있음은 당업자에게는 명백한 것이다.

상기와 같이 본 발명에 의하면, 레벨출력상태에 따라서 증폭단을 변경함으로서 소비전류를 절감시켜서 통화시간을 증가시킬 수 있으며, 또한 고조파성분이 제거된 상태의 신호가 증폭됨으로서 선형성이 개선되고 이에 따라서 효율이 개선되는이점이 있다.

본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims

믹서로부터 입력된 송신주파수의 출력을 충분한 크기의 신호로 증폭하기 위한 구동증폭기와, 상기 구동증폭기에서 증폭된 신호중에 포함된 고조파성분을 제거하는 RF SAW 필터와, 소정의 크기로 신호를 증폭하는 증폭부와, 안테나를 통하여 입력되는 신호가 증폭부에 영향을 주지 않도록 차단하는 아이솔레이터와, 증폭부에서 증폭된 신호중의 고조파성분을 억압하면서 안테나를 통하여 전송하는 듀플렉서와, 증폭부의 출력을 검출하여 제어회로부로 전달하는 레벨검출부와, 레벨검출부로부터의 검출신호에 따라서 구동증폭기의 출력레벨을 조정하는 제어회로부를 포함하는 송신장치에 있어서,

상기 RF SAW 필터의 전단에 설치되어서 구동증폭기로부터 출력된 신호를 증폭하는 1단 증폭기와, 상기 RF SAW 필터의 후단에 설치되어서 제어회로부의 제어신호에 따라서 출력되는 신호의 출력을 절환하기 위한 스위칭부와, 상기 스위칭부의 절환된 출력방향에 따라서 신호를 증폭하거나 하지 않고 출력하는 2단 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 통신장치용 송신장치.
믹서로부터 입력된 송신주파수의 출력을 충분한 크기의 신호로 증폭하기 위한 구동증폭기와, 상기 구동증폭기에서 증폭된 신호중에 포함된 고조파성분을 제거하는 RF SAW 필터와, 소정의 크기로 신호를 증폭하는 증폭부와, 안테나를 통하여 입력되는 신호가 증폭부에 영향을 주지 않도록 차단하는 아이솔레이터와, 증폭부에서 증폭된 신호중의 고조파성분을 억압하면서 안테나를 통하여 전송하는 듀플렉서와, 증폭부의 출력을 검출하여 제어회로부로 전달하는 레벨검출부와, 레벨검출부로부터의 검출신호에 따라서 구동증폭기의 출력레벨을 조정하는 제어회로부을 포함하는 송신장치에 있어서,

상기 구동증폭기의 후단에 설치되어서 제어회로부의 제어신호에 따라서 출력되는 신호의 출력을 절환하기 위한 스위칭부와, 상기 스위칭부의 절환된 출력방향에 따라서 신호를 증폭하거나 하지 않고 출력하는 것으로 출력단이 RF SAW 필터에 연결된 1단 증폭기와, 상기 RF SAW 필터의 후단에 설치되어서 구동증폭기로부터 출력된 신호를 증폭하는 2단 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 통신장치용 송신장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 1단 증폭기의 증폭도가 16dBm이고, 2단 증폭기의 증폭도가 10dBm인 것을 특징으로 하는 휴대용 통신장치용 송신장치.
제3항에 있어서,

상기 1단 증폭기와 2단 증폭기가 일체로 구성된 것을 특징으로 하는 휴대용 통신장치용 송신장치.