KR20010079293A - 전력증폭기의 출력신호 오차 보상을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온도변화에 따른 전력증폭기의 출력신호 오차 보상을 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 그 전단에 가변감쇠기가 구비되어 있는 전력증폭기의 온도변화에 따른 출력신호 오차 보상방법으로서, 온도센서를 통해 전력증폭기의 온도가 검출되는 단계; 상기 검출된 온도에 따른 전압값이 출력되는 단계; 상기 전압을 동상(同相)으로 증폭하는 단계; 상기 증폭된 전압을 상기 가변감쇠기에 인가하여 가변감쇠기에서의 감쇠 정도가 변화되도록 하는 단계; 및 상기 감쇠 정도의 변화에 대응하여 전력증폭기의 출력전력이 보상되는 단계;를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 출력신호 오차 보상장치는 전력증폭기의 온도를 검출하여 신호를 출력하는 온도센서; 전력증폭기의 전단에 위치하여 입력신호를 소정 레벨로 감쇠시켜 전력증폭기에 인가하는 가변감쇠기; 및 상기 온도센서로부터 입력되는 전압을 동상으로 증폭한 후 상기 가변감쇠기에 인가하여 가변감쇠기에서의 감쇠 정도를 변화시키는 비반전 증폭기;를 포함한다.

본 발명은 온도변화에 따른 전압값을 비반전 증폭하여 전력증폭기의 입력단에 인가하는 아날로그 제어방식이므로 정확도를 높일 수 있으며, CPU를 채용하지 않으므로 종래의 온도 보상회로에 비해 부피가 감소되고 비용이 절감되는 장점이 있다.

Description

전력증폭기의 출력신호 오차 보상을 위한 방법 및 장치{Method and device for compensating output signal in power amplifier}

본 발명은 증폭기의 출력신호 오차를 보상하기 위한 것으로서, 특히 전력증폭기에 있어서 온도변화로 인해 야기되는 출력신호의 오차를 보상하기 위한 전력증폭기의 출력신호 오차 보상 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 전력증폭기는 부하 구동을 위해 공급되는 전력을 증폭하는 장치로서 오디오용 앰프(AMP)를 비롯하여 무선통신을 위한 기지국이나 중계기의 고전력증폭기(High Power Amplifier; HPA), 선형전력증폭기(Linear Power Amplifier; LPA), 저잡음증폭기(Low Noise Amplifier; LNA)등 다양한 분야에 폭넓게 응용되고 있다.

이러한 전력증폭기는 보통 반도체를 재료로 하여 제조되므로 온도변화에 매우 민감하게 반응하여 온도가 상승하면 출력전력이 낮아지고 온도가 하강하면 출력전력이 상승하는 특성이 있다.

상기와 같은 온도변화에 따른 전력증폭기의 출력신호 변동문제를 해결하기 위해 종래에는 도 1과 같은 온도 보상회로를 채용하였다. 즉, 그 입력단에 가변감쇠부(8)가 결합된 전력증폭부(1)에 있어서, 온도변화를 감지하기 위한 온도감지부(2), 출력전력을 일정량 분배하기 위한 커플러(Coupler)(3) 및 상기 커플러(3)의 후단에 결합되어 출력전력의 세기를 전압값으로 변환하는 디텍터(Detector)(4)를 구비하고, 상기 온도감지부(2)와 디텍터(4) 후단에 아날로그/디지털 변환기(5)를 구비하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후, CPU(Central Processing Unit; 중앙처리장치)(6)에 인가하여 메모리에 미리 프로그램되어 있는 데이터를 바탕으로 연산처리를 수행하도록 하고, 상기 연산처리 결과에 따라 CPU(6)에서 출력되는 오차 보상 데이터를 다시 디지털/아날로그 변환기(7)를 통해 아날로그 신호로 변환한 후 상기 가변감쇠부(8)에 인가하여 온도변화에 의해 변화된 출력전력 레벨(Level)의 보상이 이루어지도록 하는 회로가 널리 사용되고 있다.

그러나, 이러한 방식은 필수 구성요소로서 CPU(6), 커플러(3) 및 디텍터(4)가 구비되어야 하므로 전체 시스템의 부피가 증가함은 물론 비용이 많이 들고, 제품별로 데이터 테이블이 작성되어 CPU(6)에 프로그램되어야 하므로 매우 번거로운 단점이 있다. 아울러, 온도감지부(2)에서 출력되는 전압값을 불연속적인 디지털 신호로 변환해야 하므로 정확도가 저하될 수 밖에 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 온도변화에 따른 전력증폭기의 출력전력 오차가 아날로그 방식으로 높은 정확도로 보상되도록 하는 오차 보상 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 CPU를 채용하지 않음으로써 구조가 간단하고 작은 부피로 넓은 범위에 걸쳐 적용될 수 있는 전력증폭기의 출력신호 오차 보상장치를 제공하는데 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 전력증폭기에 채용되는 종래의 온도 보상회로를 나타내는 블럭도,

도 2는 본 발명에 따른 오차 보상장치의 구성을 도시하는 블럭도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 연산증폭기를 사용하는 오차 보상장치의 구성을 보여주는 도면,

도 4는 본 발명에 따라 비반전 증폭기의 출력전압이 증가함에 따라 가변감쇠기에서 전력감쇠 정도가 점차 작아지게 되는 실시예를 보여주는 테이블,

도 5는 본 발명을 통해 전력증폭기의 출력신호 오차가 보상되는 과정을 개략적으로 도시하는 흐름도이다.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

10: 전력증폭기 15: 온도센서 20: 비반전 증폭기

25: 가변감쇠기

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 그 전단에 가변감쇠기가 구비되어 있는 전력증폭기의 온도변화에 따른 출력신호 오차 보상방법으로서, 온도센서를 통해 전력증폭기의 온도가 검출되는 단계; 상기 검출된 온도에 따른 전압값이 출력되는 단계; 상기 전압을 동상으로 증폭하는 단계; 상기 증폭된 전압을 상기 가변감쇠기에 인가하여 가변감쇠기에서의 감쇠 정도가 변화되도록 하는 단계; 및 상기 감쇠 정도의 변화에 대응하여 전력증폭기의 출력전력이 보상되는 단계;를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 출력신호 오차 보상장치는 전력증폭기의 온도를 검출하여 신호를 출력하는 온도센서; 전력증폭기의 전단에 위치하여 입력신호를 소정 레벨로 감쇠시켜 전력증폭기에 인가하는 가변감쇠기; 및 상기 온도센서로부터 입력되는 전압을 동상으로 증폭한 후 상기 가변감쇠기에 인가하여 가변감쇠기에서의 감쇠 정도를 변화시키는 비반전 증폭기;를 포함한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따라 전력증폭기에 구비되는 오차 보상장치의 구성을 도시하는 도면이다. 도면에 나타난 바와 같이 본 발명은 전력증폭기(10)의 온도를 검출하기 위한 온도센서(15)와; 상기 온도센서(15)로부터 출력되는 전압값을 증폭하기 위한 비반전 증폭기(20)와; 전력증폭기(10)에 입력되는 신호를 감쇠하기 위한 가변감쇠기(25)를 포함한다.

상기 온도센서(15)는 전력증폭기(10)의 온도를 검출하여 직류 전압값을 출력하는 역할을 한다. 이때, 온도센서(15)의 출력전압은 검출되는 온도와 비례관계를 가진다. 즉, 전력증폭기(10)의 온도가 상승하면 온도센서(15)의 출력전압도 상승하고, 온도가 하강하면 출력전압도 낮아지게 된다. 이러한 온도센서(15)로는 온도를 감지하여 전기신호로 출력하는 기능을 가지는 다양한 소자가 채용될 수 있다. 예컨대, 서미스터(Thermistor)나 열전쌍(Thermocouples)과 같은 소자가 채용될 수 있을 것이다.

비반전 증폭기(20)는 상기 온도센서(15)에서 출력되는 전압값을 위상의 반전없이 증폭하는 소자로서 다양한 형태의 동상(同相)증폭기가 채용가능하다. 그 바람직한 실시예로는 도 3에 도시된 바와 같은 통상의 비반전 연산증폭기(Operational Amplifier)가 채용될 수 있을 것이다. 온도센서(15)에서 출력되어 상기 비반전 증폭기(20)에 인가된 전압은 (1+R₂/R₁)의 증폭도로 증폭되어 가변감쇠기(25)에 인가된다.

상기 가변감쇠기(Variable Attenuator)(25)는 비반전 증폭기(20)로부터 입력되는 전압의 크기에 따라 전력증폭기(10)에 입력되는 전력의 감쇠 정도가 변하도록 하는 소자로서, 바람직하게는 하이브리드 커플러(Hybrid Coupler)가 채용될 수 있으며 전압의 크기에 따라 정합(Matching) 정도가 변하는 특성을 통해 전력증폭기(10)에 입력되는 신호의 레벨을 조절하게 된다. 도 4는 비반전 증폭기(20)의 출력전압에 따라 상기 가변감쇠기(25)의 감쇠 정도가 변화하는 실시예를 보여주고 있다.

그러면, 상기와 같이 구성되는 본 발명을 통해 전력증폭기(10)의 출력신호가보상되는 과정을 도 5를 통해 전력증폭기(10)의 온도가 상승한 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.

도면에 나타난 바와 같이, 외부 환경 혹은 자체의 동작으로 인해 전력증폭기(10)의 온도가 상승하게 되면(단계 S10), 출력되는 신호의 레벨이 저하된다(단계 S20).

이때, 온도센서(15)에서 상기 전력증폭기(10)의 온도가 검출되고(단계 S30), 온도상승에 따른 직류 전압값이 출력된다(단계 S40).

비반전 증폭기(20)는 상기 온도센서(15)로부터 입력되는 아날로그 신호를 동위상으로 증폭한 후(단계 S50), 가변감쇠기(25)에 인가한다(단계 S60). 이때, 가변감쇠기(25)에 상승된 전압이 인가되므로 가변감쇠기(25)의 출력전력 감쇠 정도가 작아지게 되어 전력증폭기(10)에 입력되는 전력은 소정 레벨로 상승하게 된다.

이러한 과정을 통해 전력증폭기(10) 전단의 가변감쇠기(25)에 온도상승으로 인해 발생된 신호가 부가되므로 전력증폭기(10)의 저하된 출력전력 레벨의 보상이 이루어지게 된다(단계 S70).

한편, 전력증폭기(10)의 온도가 하강할 경우에는 상기의 프로세스와는 반대로, 온도센서(15)에서 하강된 전압값이 출력되고 비반전 증폭기(20)를 통해 증폭되어 가변감쇠기(25)에 인가되었을 때, 가변감쇠기(25)의 출력전력 감쇠 정도가 커지게 되어 결과적으로 전력증폭기(10)에 입력되는 전력이 소정 레벨로 하강함으로써 온도하강으로 인해 상승된 전력증폭기(10)의 출력전력 레벨의 보상이 이루어지게 된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조로 설명하였다. 여기서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 전력증폭기의 온도변화로 인해 야기되는 출력전력의 오차를 보상하는 기능을 수행하여 전력증폭기가 내장된 각종 단말장치나 시스템의 동작특성을 안정화시키는 효과가 있다.

특히, 본 발명에 따른 출력신호 오차 보상장치는 종래의 기술과는 달리 CPU를 사용하지 않고 온도변화에 따른 출력전력의 보상이 이루어지므로 복잡한 알고리즘을 구성할 필요가 없고, 장치의 부피를 대폭 줄일 수 있으며 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 온도센서에서 출력되는 아날로그 신호가 그대로 증폭되어 전력증폭기의 입력단에 가해지는 아날로그 제어방식이므로 종래와 같이 검출된 온도에 따른 전압값이 디지털 신호로 변환될 때 발생하는 오차문제를 해소할 수 있는효과가 있다.

이러한 특성의 본 발명을 특히, 통신단말기를 비롯하여 기지국이나 중계기를 구성하는 HPA, LPA, LNA등에 적용할 경우 시스템의 부피를 줄일 수 있으며 출력전력을 안정화시킬 수 있으므로 통화품질 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 그 전단에 가변감쇠기가 구비되어 있는 전력증폭기의 온도변화에 따른 출력신호 오차 보상방법으로서,

   온도센서를 통해 전력증폭기의 온도가 검출되는 단계;

   상기 검출된 온도에 따른 전압값이 출력되는 단계;

   상기 전압을 동상(同相)으로 증폭하는 단계;

   상기 증폭된 전압을 상기 가변감쇠기에 인가하여 가변감쇠기에서의 감쇠 정도가 변화되도록 하는 단계; 및

   상기 감쇠 정도의 변화에 대응하여 전력증폭기의 출력전력이 보상되는 단계;를 포함하는 전력증폭기의 출력신호 오차 보상방법.
2. 온도변화에 따른 전력증폭기(10)의 출력신호 오차를 보상하기 위한 장치로서,

   전력증폭기(10)의 온도를 검출하여 신호를 출력하는 온도센서(15);

   전력증폭기(10)의 전단에 위치하여 입력신호를 소정 레벨로 감쇠시켜 전력증폭기(10)에 인가하는 가변감쇠기(25); 및

   상기 온도센서(15)로부터 입력되는 전압을 동상으로 증폭한 후 상기 가변감쇠기(25)에 인가하여 가변감쇠기(25)에서의 감쇠 정도를 변화시키는 비반전 증폭기(20);를 포함하는 전력증폭기의 출력신호 오차 보상장치.