KR20010088150A - Feed-forward linearizer - Google Patents

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KR20010088150A
KR20010088150A KR1020000012192A KR20000012192A KR20010088150A KR 20010088150 A KR20010088150 A KR 20010088150A KR 1020000012192 A KR1020000012192 A KR 1020000012192A KR 20000012192 A KR20000012192 A KR 20000012192A KR 20010088150 A KR20010088150 A KR 20010088150A
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서평원
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Abstract

PURPOSE: A linearization apparatus for a feed-forward type is provided to maintain a stable linearization improvement characteristic by adding an adaptive controller. CONSTITUTION: A vector modulator(60) adjusts a level and a phase of an auxiliary path signal according to a control voltage. A main signal compensation combiner(70) outputs a cross modulation distortion component signal through a subtraction operation of an output of a main amplifier(20) and an output of the vector modulator(60). A detector(80) detects voltages of a plurality of terminals including an input and output terminal of the main signal compensation combiner(70). An adaptive controller(90) confirms a changed error from the voltages of the terminals detected by the detector(80) and outputs the control voltage according to the error. An adder(130) combines an adjusted auxiliary path signal with an inverse phase with the output of the main amplifier(20).

Description

피드포워드 방식의 선형화 장치{Feed-forward linearizer}Feed-forward linearizer {Feed-forward linearizer}

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 무선 송신기에서 사용되는 대전력 증폭기의 비선형 특성에 따른 왜곡을 개선시키기 위한 피드포워드 방식의 선형화 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a communication system, and more particularly, to a feedforward linearization device for improving distortion due to nonlinear characteristics of a large power amplifier used in a wireless transmitter.

일반적으로 전기적 신호 증폭기는 입력되는 전기적 신호의 전력을 증가시키는데 사용되는 것으로, 전기적 신호의 전력을 증가시키는데 있어서 입력되는 신호를 왜곡시키지 않고 단지 선형적으로 그 신호의 세기만을 증가시키는 증폭기가 가장 이상적이라고 할 수 있다.In general, an electrical signal amplifier is used to increase the power of an input electrical signal, and an amplifier that increases the signal strength only linearly without distorting the input signal is most ideal for increasing the power of an electrical signal. can do.

그러나, 모든 신호 증폭기는 다수의 능동소자를 갖고 있고, 이들 능동소자의 비선형 특성으로 인해 신호 증폭기의 출력에는 왜곡이 발생한다.However, all signal amplifiers have a large number of active elements, and the nonlinear characteristics of these active elements cause distortion in the output of the signal amplifier.

통신 시스템에 사용되는 증폭기의 경우, 입력되는 신호의 세기가 작다면 증폭기 전달함수의 선형 영역에서 증폭기를 동작시키는데는 큰 문제가 없다. 그러나, 대부분의 무선 송신기는 신호 송출에 대한 효율을 최대한 높이기 위해 증폭기 전달함수의 비선형 영역에까지 증폭기를 동작시키게 된다. 이러한 무선 송신기의 동작은 한 개의 반송파를 증폭시키는데 있어서 신호왜곡에 따른 장치 전체의 성능 저에 별 문제가 되지 않는다. 하지만, 이동통신 시스템이나 개인 휴대 통신 시스템과 같이 다수의 반송파를 증폭시켜야 되거나 주파수 효율이 우수한 디지털 변조 방식을 적용한 무선 송신기를 사용하는 경우에는 신호 증폭기의 비선형 특성에 의해 발생되는 상호변조 신호왜곡(IMD : Intermodulation Distortion) 성분 때문에 전체 무선 송신기의 성능이 심각한 영향을 받게 된다.In the case of an amplifier used in a communication system, if the strength of the input signal is small, there is no big problem in operating the amplifier in the linear region of the amplifier transfer function. However, most wireless transmitters operate the amplifier up to the nonlinear region of the amplifier transfer function in order to maximize the efficiency of signal transmission. The operation of the radio transmitter is not a problem for the performance of the entire device due to signal distortion in amplifying one carrier. However, in case of using a wireless transmitter that needs to amplify a large number of carriers, such as a mobile communication system or a personal mobile communication system, or employs a digital modulation scheme with high frequency efficiency, the intermodulation signal distortion (IMD) generated by the nonlinear characteristics of the signal amplifier (IMD) Intermodulation Distortion: The performance of an entire radio transmitter is severely affected.

이러한 무선 송신기에 사용되는 신호 증폭기의 상호변조 신호왜곡(IMD) 특성을 개선하기 위해서는 선형 특성이 우수한 A급 증폭기가 사용되어야 하며, 증폭기의 선형성을 충분히 보장하기 위해 입력되는 신호의 세기가 제한되어야 한다. 그러나, 이 또한 무선 송신기의 신호 송출에 대한 효율 저하를 발생시키고, 그로 인한 효율 저하를 극복하기 위해 출력이 높은 증폭기가 제작되어야 하기 때문에 증폭기의 크기가 매우 커지게 된다.In order to improve the intermodulation signal distortion (IMD) characteristics of the signal amplifier used in such a wireless transmitter, a class A amplifier having excellent linear characteristics should be used, and the strength of the input signal should be limited to sufficiently ensure the linearity of the amplifier. . However, this also causes a decrease in the efficiency of signal transmission of the radio transmitter, and the amplifier becomes very large because an amplifier with a high output must be manufactured to overcome the decrease in efficiency.

최근에는 이와 같은 신호 증폭기가 갖는 비선형 특성에 따른 저효율, 고비용의 문제점을 해결하기 위해 여러 가지 방식의 선형화 회로가 제안되었고, 최근 무선 이동통신 시스템에는 피드포워드(Feed Forward) 방식의 선형화 기법, 선왜곡(Predistortion) 방식의 선형화 기법, 극 포락선 정정(Polar Envelope Correction) 방식의 선형화 기법, 그리고 바이어스 보정(bias compensation) 방식의 선형화 기법이 사용되고 있다.Recently, in order to solve the problems of low efficiency and high cost due to the nonlinear characteristics of the signal amplifier, various linearization circuits have been proposed. In recent years, a wireless communication system has a feed forwarding linearization technique and linear distortion. (Predistortion) linearization technique, Polar Envelope Correction linearization technique, and bias compensation linearization technique are used.

이들 선형화 기법들 중에서 피드포워드(Feed Forward) 방식의 선형화 기법을 간단히 설명하면, 증폭기로 입력되는 신호를 두 개의 경로로 나누어 하나의 경로를 통한 신호는 증폭하고, 다른 경로를 통한 신호는 지연시키게 된다. 하나의 경로를 통해 증폭된 신호의 일부는 표본화(Sampling)하고, 이를 다른 경로를 통해 지연된 신호와 비교하게 되는데, 증폭으로 인해 왜곡된 신호를 표본화한 신호와 증폭기로 입력된 신호간의 오차 신호를 분리하게 된다. 이 오차 신호는 증폭된 후 상기 하나의 경로를 통해 증폭되는 입력 신호에 역위상으로 더해짐으로써, 신호의 왜곡 특성을 개선하게 된다.Among these linearization techniques, the feed forward linearization technique is briefly described. The signal input to the amplifier is divided into two paths to amplify the signal through one path and delay the signal through the other path. . Some of the signal amplified through one path is sampled and compared with the delayed signal through the other path, which separates the error signal between the sampled signal and the signal input to the amplifier due to the amplification. Done. This error signal is added to the input signal which is amplified and then amplified through the one path in reverse phase, thereby improving the distortion characteristic of the signal.

이와 같은 피드포워드(Feed-Forward) 방식의 선형화 기법은 신호의 왜곡 특성을 개선하는데는 매우 효과적이지만, 입력 신호를 증폭시킴으로써 발생되는 왜곡 정도에 따라 오차 신호의 세기 및 위상을 적절히 조절하여 증폭시켜야 한다.This feed-forward linearization technique is very effective to improve the distortion characteristics of the signal, but it is necessary to adjust the strength and phase of the error signal according to the degree of distortion generated by amplifying the input signal. .

도 1은 종래 기술에 따른 일반적인 피드포워드 방식의 선형화 장치의 구성을 나타낸 블록구성도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a general feedforward linearization apparatus according to the prior art.

일반적으로 대전력 증폭기에 단일 주파수의 신호가 입력되면, 진폭변조 대 진폭변조(AM to AM ; 이하, AM-AM 이라 약칭함) 왜곡 내지 진폭변조 대 위상변조(AM to PM ; 이하, AM-PM 이라 약칭함) 왜곡과 같은 비선형 특성을 갖는 신호로 증폭된다. 이에 따라 출력 이득의 저하 및 위상 지연이 발생된다.In general, when a single frequency signal is input to a large power amplifier, amplitude to amplitude modulation (AM to AM; hereinafter abbreviated as AM-AM) distortion to amplitude modulation to phase modulation (AM to PM; hereinafter AM-PM) It is amplified by a signal having nonlinear characteristics such as distortion. This causes a decrease in output gain and phase delay.

또한 여러 주파수의 신호가 입력되면, 입력신호와 동일한 주파수를 갖는 출력신호 이외에도 서로 다른 비선형 전달특성을 갖는 혼변조 왜곡성분들이 발생된다.In addition, when signals of various frequencies are input, intermodulation distortion components having different nonlinear propagation characteristics are generated in addition to an output signal having the same frequency as the input signal.

일단 입력된 신호(반송파)는 디바이더(Divider)(1)에 의해 주경로와 보조경로의 두 경로로 분리된다. 각 경로의 신호는 동일한 크기와 위상을 갖는다.The signal (carrier) once input is separated into two paths, the main path and the auxiliary path, by the divider 1. The signals in each path have the same magnitude and phase.

주경로에는 주증폭기(2)(실제로는 대전력 증폭기 임)와, 커플러(3)와, 제1 지연선로(4)가 있으며, 보조경로에는 제2 지연선로(5), 제1 감쇠기(6), 제1 위상 쉬프터(7), 감산기(8), 제2 감쇠기(9), 제2 위상 쉬프터(10), 그리고 에러정정 증폭기(11)가 있다.The main path includes a main amplifier 2 (actually a large power amplifier), a coupler 3, and a first delay line 4, and the auxiliary path includes a second delay line 5 and a first attenuator 6. ), A first phase shifter 7, a subtractor 8, a second attenuator 9, a second phase shifter 10, and an error correction amplifier 11.

주경로에서는 주증폭기(2)에 의해 신호가 원하는 출력 레벨까지 증폭된다. 이 때는 혼변조 왜곡성분들도 함께 발생되는데, 주증폭기(2)의 입력신호는 그 크기와 위상이 비선형으로 바뀌어 출력된다.In the main path, the main amplifier 2 amplifies the signal to a desired output level. In this case, intermodulation distortion components are also generated. The input signal of the main amplifier 2 is non-linear in magnitude and phase.

주증폭기(2)의 출력 중 일부가 커플러(coupler)(3)에 의해 추출되며, 이 추출된 일부는 다음 감산기(8)에 인가된다.Some of the output of the main amplifier 2 is extracted by a coupler 3, which is then applied to the next subtractor 8.

보조경로에서는 제2 지연선로(5), 제1 감쇠기(6) 및 제1 위상 쉬프터(7)를 거치면서, 혼변조 왜곡성분이 없는 순수한 신호가 감산기(8)에 인가된다.In the auxiliary path, a pure signal having no intermodulation distortion component is applied to the subtractor 8 while passing through the second delay line 5, the first attenuator 6, and the first phase shifter 7.

이후 감산기(8)는 커플러(3)로부터 인가된 주경로신호와 제1 위상 쉬프터(7)로부터 인가된 보조경로신호와의 빼기 연산을 통해 혼변조 왜곡성분 신호만을 출력시킨다.Subsequently, the subtractor 8 outputs only the intermodulation distortion component signal through a subtraction operation between the main path signal applied from the coupler 3 and the sub path signal applied from the first phase shifter 7.

감산기(8)로부터 출력된 혼변조 왜곡성분 신호는 제2 감쇠기(9), 제2 위상 쉬프터(10), 그리고 에러정정 증폭기(11)를 거치며, 에러정정 증폭기(11)의 출력은 다시 제1 지연선로(4)에 의해 지연된 주경로신호와 합산된다. 여기서 제2 감쇠기(9)는 감산기(8)의 출력을 주증폭기(2)에 의해 발생되는 혼변조 왜곡성분의 레벨로 맞추기 위한 것이며, 제2 위상 쉬프터(10)는 보조경로신호가 주경로신호와 합산될 때 그 보조경로신호가 주경로신호에 대해 역위상(180˚)이 되도록 맞추기 위한 것이다.The intermodulation distortion component signal output from the subtractor 8 passes through the second attenuator 9, the second phase shifter 10, and the error correcting amplifier 11, and the output of the error correcting amplifier 11 is again the first. It is added with the main path signal delayed by the delay line 4. Here, the second attenuator 9 is for adjusting the output of the subtractor 8 to the level of the intermodulation distortion component generated by the main amplifier 2, and the second phase shifter 10 is an auxiliary path signal as the main path signal. The auxiliary path signal is set to be in phase (180 °) with respect to the main path signal when summed with.

이와 같이 보조경로신호(역위상의 혼변조 왜곡성분)는 주증폭기(2)의 증폭에 의해 발생되는 혼변조 왜곡성분과 그 크기가 같으며, 그 위상만 역위상이 되어 주경로신호와 다시 결합되므로, 최종적으로 혼변조 왜곡성분이 제거된 순수한 신호(반송파)만이 출력된다.As such, the auxiliary path signal (inverse phase intermodulation distortion component) has the same magnitude as the intermodulation distortion component generated by the amplification of the main amplifier 2, and only its phase is reversed to be recombined with the main path signal. Therefore, only the pure signal (carrier) from which the intermodulation distortion component is finally removed is output.

상기한 종래의 피드포워드(Feed-Forward) 방식의 선형화 기법을 적용한 장치는 신호의 왜곡 특성을 개선하는데는 매우 효과적이다. 하지만, 입력신호를 증폭시킴으로써 발생되는 왜곡 정도에 따라 오차 신호의 세기 및 위상을 적절히 조절하여 증폭시켜야 하기 때문에, 다른 선형화 기법을 적용한 장치에 비해 매우 복잡한 하드웨어 구조를 가진다. 특히 온도의 변화, 입력 전력레벨 변화와 같은 동작범위 변화 및 채널 주파수 변화 등의 외부환경 변화에 매우 민감하기 때문에 이러한 외부환경 변화에 대해 C/I 비율의 개선 정도가 크게 나쁘다는 단점이 있다. 결국 종래의 피드포워드 방식의 선형화 장치는 안정적인 선형화 개선 특성을 유지할 수 없으며, 그 적용에 있어서도 제한된다.The apparatus employing the conventional feed-forward linearization technique is very effective in improving the distortion characteristic of a signal. However, since the strength and phase of the error signal must be appropriately adjusted and amplified according to the degree of distortion generated by amplifying the input signal, it has a very complicated hardware structure compared to other linearization devices. In particular, it is very sensitive to external environmental changes such as temperature range, operating range change such as input power level change, and channel frequency change, so that the improvement of C / I ratio is very bad for such external environment change. As a result, the conventional feedforward linearization apparatus cannot maintain stable linearization improvement characteristics and is also limited in its application.

본 발명의 목적은 상기한 점을 감안하여 안출한 것으로, 특히 적응적인 제어 회로를 더 추가하여 온도의 변화, 동작범위의 변화 및 채널 주파수 변화와 같은 외부환경 변화에 대해 안정적인 선형화 개선 특성을 유지할 수 있도록 한 피드포워드 방식의 선형화 장치를 제공하는데 있다.The object of the present invention was devised in view of the above point, and in particular, by adding an adaptive control circuit, it is possible to maintain stable linearization improvement characteristics against external environmental changes such as temperature change, operating range change, and channel frequency change. In order to provide a feedforward linearization apparatus.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 피드포워드 방식의 선형화 장치의 특징은, 입력되는 신호를 주경로와 보조경로로 분리하는 디바이더와, 상기 주경로로 분리된 주경로신호를 일정 레벨만큼 증폭하여 출력하는 주증폭기를 포함하는 것에 있어서, 상기 보조경로로 분리된 보조경로신호의 크기와 위상을 제어전압에 따라 조절하는 벡터 모듈레이터와, 상기 주경로에서 추출된 상기 주증폭기의 출력과 상기 벡터 모듈레이터의 출력의 빼기 연산을 통해 혼변조 왜곡성분 신호를 출력하는 주신호 상쇄 결합기와, 상기 주신호 상쇄 결합기의 입출력 단자를 포함한다수 단자의 전압을 검출하는 검출기와, 상기 검출기에 의해 검출된 상기 주신호 상쇄 결합기의 단자 전압들로부터 변화된 오차를 알아내고, 그 오차에 따른 전압 형태의 상기 제어전압을 출력하는 적응 제어기와, 상기 주신호 상쇄 결합기에서 출력된 후 상기 주증폭기의 출력에 더해진 혼변조 왜곡성분 신호에 대해 역위상이 되도록 조절된 보조경로신호를 상기 주증폭기의 출력과 결합하여 출력시키는 합산기로 구성된다.A feature of the feedforward linearization device according to the present invention for achieving the above object is a divider for separating the input signal into the main path and the auxiliary path, and amplifying the main path signal separated by the main path by a predetermined level And a main amplifier for outputting the main amplifier, the vector modulator for adjusting the magnitude and phase of the auxiliary path signal separated by the auxiliary path according to a control voltage, the output and the vector modulator of the main amplifier extracted from the main path A main signal cancellation combiner for outputting an intermodulation distortion component signal through a subtraction operation of the output of the signal, and an input / output terminal of the main signal cancellation combiner; Determine the error changed from the terminal voltages of the offset coupler and before the control in the form of voltage according to the error An adaptive controller for outputting a signal and an auxiliary path signal adjusted to be out of phase with respect to the intermodulation distortion component signal which is output from the main signal canceling combiner and added to the output of the main amplifier, and outputs in combination with the output of the main amplifier. It consists of a summer.

바람직하게는, 상기 적응 제어기가 상기 검출기에 의해 검출된 상기 주신호 상쇄 결합기의 단자 전압들에 대해, 각각의 그 크기와 위상을 알아내는 제1회로블록과, 상기 제1회로블록에서 알아낸 각 크기와 위상들을 이용하여, 상기 단자 전압들로부터 변환된 상기 제어전압을 출력시키는 제2회로블록으로 구성된다.Preferably, a first circuit block for determining the magnitude and phase of each of the main voltage canceling coupler detected by the detector by the adaptive controller, and the angle found in the first circuit block. And a second circuit block for outputting the control voltage converted from the terminal voltages using magnitude and phases.

도 1은 종래 기술에 따른 일반적인 피드포워드 방식의 선형화 장치의 구성을 나타낸 블록구성도.1 is a block diagram showing the configuration of a general feedforward linearization device according to the prior art.

도 2는 본 발명에 따른 피드포워드 방식의 선형화 장치의 구성을 나타낸 블록구성도.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a feedforward linearization apparatus according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 주신호 상쇄 결합기의 내부 회로도.3 is an internal circuit diagram of a main signal canceling coupler according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 적응 제어기의 내부 상세 회로도.4 is a detailed internal circuit diagram of the adaptive controller according to the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : 디바이더(divider) 20 : 주증폭기(main amplifier)10: divider 20: main amplifier

30 : 커플러(coupler) 40 : 제1 지연선로30 coupler 40 first delay line

50 : 제2 지연선로 60 : 벡터 모듈레이터50: second delay line 60: vector modulator

70 : 주신호 상쇄 결합기 80 : 검출기(detector)70: main signal cancel coupler 80: detector

90 : 적응 제어기(adaptive controller) 100 : 가변 감쇠기90: adaptive controller 100: variable attenuator

110 : 가변 위상 쉬프터 120 : 에러 증폭기110: variable phase shifter 120: error amplifier

130 : 합산기130: summer

이하, 본 발명에 따른 피드포워드 방식의 선형화 장치에 대한 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a feedforward linearization apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 피드포워드 방식의 선형화 장치의 구성을 나타낸 블록구성도이다.2 is a block diagram showing the configuration of a feedforward linearization apparatus according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 피드포워드 방식의 선형화 장치에 입력되는 신호(반송파)는 디바이더(Divider)(10)에 의해 주경로와 보조경로의 두 경로로 분리된다. 각 경로의 신호는 동일한 크기와 위상을 갖는다.Referring to FIG. 2, a signal (carrier) input to a feedforward linearization apparatus according to the present invention is divided into two paths, a main path and an auxiliary path, by a divider 10. The signals in each path have the same magnitude and phase.

주경로에는 기존과 동일하게 주증폭기(20)(실제로는 대전력 증폭기 임)와, 커플러(30)와, 제1 지연선로(40)가 있다. 보조경로에는 제2 지연선로(50), 벡터 모듈레이터(60), 주신호 상쇄 결합기(70)가 있으며, 신호의 세기를 가변적으로 변화시키는 가변 감쇠기(100), 신호의 위상을 가변적으로 변화시키는 가변 위상 쉬프터(110), 그리고 에러정정 증폭기(120)가 있다.In the main path, there is a main amplifier 20 (actually a large power amplifier), a coupler 30, and a first delay line 40 as in the prior art. The auxiliary path includes a second delay line 50, a vector modulator 60, and a main signal cancel coupler 70, a variable attenuator 100 for varying the intensity of the signal, and a variable for varying the phase of the signal. There is a phase shifter 110 and an error correction amplifier 120.

특히 본 발명에서는 주신호 상쇄 결합기(70)에서 벡터 모듈레이터(60)로의 루프(Loop)가 형성되며, 그 루프에는 검출기(80)와 적응 제어기(90)가 존재한다.In particular, in the present invention, a loop from the main signal canceling coupler 70 to the vector modulator 60 is formed, and the detector 80 and the adaptive controller 90 exist in the loop.

주경로에서는 주증폭기(20)에 의해 신호가 원하는 출력 레벨까지 증폭된다. 이 때는 혼변조 왜곡성분들도 함께 발생되는데, 주증폭기(20)의 입력신호는 그 크기와 위상이 비선형으로 바뀌어 출력된다.In the main path, the main amplifier 20 amplifies the signal to a desired output level. In this case, intermodulation distortion components are also generated. The input signal of the main amplifier 20 is non-linear in magnitude and phase.

주증폭기(20)의 출력 중 일부가 커플러(coupler)(30)에 의해 추출되며, 이 추출된 일부는 다음 주신호 상쇄 결합기(70)에 인가된다.A portion of the output of the main amplifier 20 is extracted by a coupler 30, which is then applied to the next main signal cancellation coupler 70.

보조경로에서는 제2 지연선로(50), 신호 크기와 위상을 제어 범위까지 변화시키는 벡터 모듈레이터(60)를 거치면서, 혼변조 왜곡성분이 없는 순수한 신호가 주신호 상쇄 결합기(70)에 인가된다.In the auxiliary path, a pure signal having no intermodulation distortion component is applied to the main signal canceling coupler 70 while passing through the second delay line 50 and the vector modulator 60 which changes the signal magnitude and phase to the control range.

이후 주신호 상쇄 결합기(70)는 커플러(30)로부터 인가된 주경로신호와 벡터 모듈레이터(60)로부터 인가된 보조경로신호와의 빼기 연산을 통해 혼변조 왜곡성분 신호만을 출력시킨다. 이러한 주신호 상쇄 결합기(70)의 내부 회로는 도 3과 같다.Thereafter, the main signal canceling coupler 70 outputs only the intermodulation distortion component signal through a subtraction operation between the main path signal applied from the coupler 30 and the auxiliary path signal applied from the vector modulator 60. An internal circuit of the main signal cancel coupler 70 is illustrated in FIG. 3.

이 때 검출기(80)는 도 3에 나타낸 주신호 상쇄 결합기(70)의 4개 단자로부터 각각의 전력(P1,P2,P3,P4)에 따른 각 단자의 전압을 검출하여 적응 제어기(90)에 인가해 준다. 이는 온도의 변화, 동작범위의 변화 및 채널 주파수 변화와 같은 외부환경 변화가 발생되어 보조경로에 영향을 미칠 경우에 대비한 것으로, 물론 상기와 같은 변화가 없다면 기존과 동일한 동작으로 선형화를 이룰 수 있다.At this time, the detector 80 detects the voltage at each terminal according to the respective power P1, P2, P3, P4 from the four terminals of the main signal canceling coupler 70 shown in FIG. Authorize. This is in case the external environment change such as temperature change, operating range change and channel frequency change occurs and affects the auxiliary path. Of course, if there is no change as described above, it can be linearized with the same operation as before. .

적응 제어기(90)는 인가된 전압들로부터 변화된 오차를 알아내고, 이 오차신호를 전압 형태의 제어전압으로 하여 벡터 모듈레이터(60)에 인가한다.The adaptive controller 90 finds out the changed error from the applied voltages and applies this error signal to the vector modulator 60 as a control voltage in the form of voltage.

벡터 모듈레이터(60)는 인가된 제어전압에 의해 그 제어 범위가 조절되는데, 다시 말해 벡터 모듈레이터(60)는 인가된 제어전압으로 입력 전력(크기) 및 주파수(위상)를 변화시켜 자신의 출력을 조절한다. 이렇게 함으로써 주신호 상쇄 결합기(70)로부터 출력된 혼변조 왜곡성분 신호의 크기와 위상이 보상된다.The vector modulator 60 adjusts its control range by the applied control voltage. In other words, the vector modulator 60 adjusts its output by changing the input power (magnitude) and frequency (phase) with the applied control voltage. do. By doing so, the magnitude and phase of the intermodulation distortion component signal output from the main signal canceling combiner 70 are compensated.

이렇게 외부환경 변화에 대응하여 그 크기와 위상이 보상된 보조경로신호(혼변조 왜곡성분 신호)는 가변 감쇠기(100)에 의해 그 크기가 변화되고, 가변 위상 쉬프터(110)에 의해 그 위상이 변화되고, 마지막으로 에러정정 증폭기(120)를 거친다.The auxiliary path signal (intermodulation distortion component signal) whose magnitude and phase are compensated in response to the change in the external environment is changed by the variable attenuator 100, and the phase is changed by the variable phase shifter 110. Finally, the error correction amplifier 120 is passed through.

이후 에러정정 증폭기(120)의 출력은 다시 제1 지연선로(40)에 의해 지연된 주경로신호와 합산된다. 여기서 가변 감쇠기(100)는 주신호 상쇄 결합기(70)의 출력을 주증폭기(20)에 의해 발생되는 혼변조 왜곡성분의 레벨로 맞추기 위한 것이며, 가변 위상 쉬프터(110)는 보조경로신호가 주경로신호와 합산될 때 그 보조경로신호가 주경로신호에 대해 정확히 역위상(180˚)이 되도록 맞추기 위한 것이다.Thereafter, the output of the error correction amplifier 120 is summed with the main path signal delayed by the first delay line 40 again. Here, the variable attenuator 100 is for adjusting the output of the main signal canceling coupler 70 to the level of the intermodulation distortion component generated by the main amplifier 20. The variable phase shifter 110 has an auxiliary path signal as the main path. When added to the signal, the auxiliary path signal is set to be exactly in phase (180 °) with respect to the main path signal.

이와 같이 보조경로신호(역위상의 혼변조 왜곡성분)는 주증폭기(20)의 증폭에 의해 발생되는 혼변조 왜곡성분과 그 크기가 같으며, 그 위상만 역위상이 되어 주경로신호와 다시 결합되므로, 최종적으로 혼변조 왜곡성분이 제거된 순수한 신호(반송파)만이 출력된다.As such, the auxiliary path signal (the intermodulation distortion component of the inverse phase) has the same magnitude as the intermodulation distortion component generated by the amplification of the main amplifier 20, and only its phase is reversed to be combined with the main path signal again. Therefore, only the pure signal (carrier) from which the intermodulation distortion component is finally removed is output.

다음은 상기한 주신호 상쇄 결합기(70)에 대해 보다 상세히 설명한다.Next, the main signal canceling coupler 70 will be described in more detail.

도 3은 본 발명에 따른 주신호 상쇄 결합기(70)의 내부 회로도로써, 앞에서도 언급했듯이 주신호 상쇄 결합기(70)는 네 개의 단자를 갖고 있다.3 is an internal circuit diagram of the main signal cancel coupler 70 according to the present invention. As mentioned above, the main signal cancel coupler 70 has four terminals.

도 3을 참조하면, 주신호 상쇄 결합기(70)에서 제1 단자의 신호크기가 각각 A와 B이고, 그 위상(θ)이 0˚일 때, 제2 단자의 신호크기(A2)와 그 위상은 다음 식 1과 같다.Referring to FIG. 3, when the signal magnitudes of the first terminal are A and B, respectively, and the phase θ is 0 ° in the main signal canceling coupler 70, the signal magnitude A 2 of the second terminal and its The phase is shown in Equation 1 below.

상기한 식 1에서 "δA"는 크기 오차이며, "δφ"는 위상 오차이다.In Equation 1, "δA" is a magnitude error, and "δφ" is a phase error.

또한 제3 단자의 신호는 다음 식 2와 같다.In addition, the signal of the third terminal is represented by the following equation (2).

(단,)(only, )

마지막 제4 단자로부터 출력되는 주신호 상쇄 결합기(70)의 출력은 다음 식 3과 같다.The output of the main signal canceling coupler 70 output from the last fourth terminal is as shown in Equation 3 below.

(단,)(only, )

다음 주신호 상쇄 결합기(70)의 각 단자들의 전력(P1,P2,P3,P4)은 다음 식 4와 같다.The powers P1, P2, P3, and P4 of the terminals of the next main signal cancel coupler 70 are represented by Equation 4.

) )

이상의 식들로부터 적응 제어기(90)는 다음 식 5와 같은 변화된 오차신호를 알아낸다.From the above equations, the adaptive controller 90 finds out the changed error signal as shown in Equation 5 below.

오차신호 위상(β) = P1 + P2 + 2P3 Error signal phase (β) = P1 + P2 + 2P3

결국 검출기(80)에서 검출된 오차신호에 대한 전압은 다음 식 6과 같다.As a result, the voltage for the error signal detected by the detector 80 is expressed by the following Equation 6.

이러한 오차신호에 따라 벡터 모듈레이터(60)에 인가되는 제어전압은 다음 식 7과 같다.According to the error signal, the control voltage applied to the vector modulator 60 is expressed by Equation 7 below.

식 7에서 C1과 C2는 주증폭기(20)의 증폭도에 의해 결정되는 계수이다.In Equation 7, C 1 and C 2 are coefficients determined by the amplification degree of the main amplifier 20.

다음은 적응 제어기(90)의 구조에 관한 것인데, 적응 제어기(90)는 도 4와 같다.The following relates to the structure of the adaptive controller 90, which is shown in FIG.

도 4는 본 발명에 따른 적응 제어기(90)의 내부 상세 회로도로써, 적응 제어기(90)는 크게 검출기(80)로부터 주신호 상쇄 결합기(70)의 네 개의 단자 전압을 인가 받아 그 전압들의 크기와 위상을 알아내는 제1회로블록(91)과, 알아낸 전압의 각 크기와 위상을 이용하여 상기 네 개의 단자 전압에서 제어전압으로 변환하는 제2회로블록(92)으로 나뉜다. 이 때 물론 네 개의 단자 전압에 오차신호가 더해진 경우라면 제어전압은 상기한 식 7과 같을 것이다.4 is a detailed internal circuit diagram of the adaptive controller 90 according to the present invention. The adaptive controller 90 receives the four terminal voltages of the main signal canceling coupler 70 from the detector 80 and the magnitudes of the voltages. The circuit is divided into a first circuit block 91 for finding a phase and a second circuit block 92 for converting the four terminal voltages into control voltages using the magnitude and phase of the found voltage. At this time, of course, if the error signal is added to the four terminal voltages, the control voltage will be as shown in Equation 7 above.

상기한 적응 제어기(90)에서 변환된 제어전압은 벡터 모듈레이터(60)에 인가되며, 벡터 모듈레이터(60)는 이 제어전압으로 자신의 제어 범위를 조절한 후 입력 전력 및 주파수를 변화시킨다.The control voltage converted by the adaptive controller 90 is applied to the vector modulator 60, and the vector modulator 60 changes its input power and frequency after adjusting its control range with this control voltage.

이와 같이 본 발명에 따른 피드포워드 방식의 선형화 장치를 사용함으로써생기는 효과는 다음과 같다.As described above, the effects of using the feedforward linearization apparatus according to the present invention are as follows.

본 발명에서는 기존의 피드포워드 방식의 선형화 장치에 적응적 제어 회로인 적응 제어기를 더 추가하여 사용함으로써, 온도의 변화, 동작범위의 변화 및 채널 주파수 변화와 같은 외부환경 변화에 대해 보다 안정적인 선형화 개선 특성을 유지할 수 있다.In the present invention, by further using an adaptive controller which is an adaptive control circuit to an existing feedforward linearization device, the linearization improvement characteristic is more stable against external environment changes such as temperature change, operating range change and channel frequency change. Can be maintained.

결국 본 발명의 피드포워드 방식의 선형화 장치가 보다 안정적인 선형화 개선 특성을 유지할 수 있기 때문에, 그 적용에 있어서도 작은 동작 범위라든지 협대역으로 제한되었던 기존과 달리 보다 넓은 동작 범위를 가지며, 보다 더 넓은 대역에 적용 가능하다는 것이다.As a result, the feedforward linearization apparatus of the present invention can maintain a more stable linearization improvement characteristics, and thus has a wider operating range than in the past, which has been limited to a small operating range or a narrow band even in its application. Is applicable.

Claims (2)

입력되는 신호를 주경로와 보조경로로 분리하는 디바이더와, 상기 주경로로 분리된 주경로신호를 일정 레벨만큼 증폭하여 출력하는 주증폭기를 포함하는 것에 있어서,A divider for dividing an input signal into a main path and an auxiliary path, and a main amplifier for amplifying and outputting the main path signal separated by the main path by a predetermined level, 상기 보조경로로 분리된 보조경로신호의 크기와 위상을 제어전압에 따라 조절하는 벡터 모듈레이터와;A vector modulator for controlling the magnitude and phase of the auxiliary path signal separated by the auxiliary path according to a control voltage; 상기 주경로에서 추출된 상기 주증폭기의 출력과 상기 벡터 모듈레이터의 출력의 빼기 연산을 통해 혼변조 왜곡성분 신호를 출력하는 주신호 상쇄 결합기와;A main signal cancellation combiner for outputting a intermodulation distortion component signal through a subtraction operation of the output of the main amplifier extracted from the main path and the output of the vector modulator; 상기 주신호 상쇄 결합기의 입출력 단자를 포함한 다수 단자의 전압을 검출하는 검출기와;A detector for detecting a voltage of a plurality of terminals including an input / output terminal of the main signal canceling coupler; 상기 검출기에 의해 검출된 상기 주신호 상쇄 결합기의 단자 전압들로부터 변화된 오차를 알아내고, 그 오차에 따른 전압 형태의 상기 제어전압을 출력하는 적응 제어기와;An adaptive controller which detects a change in the terminal voltages of the main signal canceling coupler detected by the detector and outputs the control voltage in the form of a voltage according to the error; 상기 주신호 상쇄 결합기에서 출력된 후 상기 주증폭기의 출력에 더해진 혼변조 왜곡성분 신호에 대해 역위상이 되도록 조절된 보조경로신호를 상기 주증폭기의 출력과 결합하여 출력시키는 합산기로 구성되는 것을 특징으로 하는 피드포워드 방식의 선형화 장치.And an adder configured to combine the output of the main amplifier with the output of the main amplifier by outputting from the main signal canceling combiner and adjusted to be out of phase with respect to the intermodulation distortion component signal added to the output of the main amplifier. Feedforward linearization device. 제 1 항에 있어서, 상기 적응 제어기는,The method of claim 1, wherein the adaptive controller, 상기 검출기에 의해 검출된 상기 주신호 상쇄 결합기의 단자 전압들에 대해, 각각의 그 크기와 위상을 알아내는 제1회로블록과,A first circuit block for finding the magnitude and phase of each of the terminal voltages of the main signal canceling coupler detected by the detector; 상기 제1회로블록에서 알아낸 각 크기와 위상들을 이용하여, 상기 단자 전압들로부터 변환된 상기 제어전압을 출력시키는 제2회로블록으로 구성되는 것을 특징으로 하는 피드포워드 방식의 선형화 장치.And a second circuit block configured to output the control voltage converted from the terminal voltages using respective magnitudes and phases found in the first circuit block.
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