KR20020014253A - Power amplification circuit able to bias voltage mediation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 바이어스 전압 조정이 가능한 전력 증폭 회로에 관한 것으로, 특히 스퓨리어스 파워(Spurious Power) 특성이 중요한 전자 및 통신 시스템에서 전력 증폭기의 입력신호를 검출하여 입력신호의 크기 및 주파수에 따라 전력 증폭기의바이어스(Bias) 전압을 조정함으로써 스퓨리어스 파워 특성을 개선하고, 전류 소모를 줄일 수 있도록 한 바이어스 전압 조정이 가능한 전력 증폭 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power amplifier circuit capable of adjusting a bias voltage. In particular, in an electronic and communication system in which spurious power characteristics are important, an input signal of a power amplifier is detected to bias a power amplifier according to the magnitude and frequency of the input signal. The present invention relates to a power amplification circuit capable of adjusting a bias voltage to improve spurious power characteristics and reduce current consumption by adjusting a bias voltage.
종래 전자 및 통신 시스템에서는 각 입력신호에 대한 이득을 조절하기 위해 전력 증폭 회로를 사용하고 있는데, 특히 통신 시스템의 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이 전력 증폭기(2)의 전단에 구성된 가변 이득 증폭기(1)를 이용하여 각 채널별 입력신호에 대한 이득을 조절함으로써 채널별 스퓨리어스 파워 특성을 조절하였다.Conventional electronic and communication systems use power amplification circuits to adjust the gain for each input signal. In particular, in the case of a communication system, a variable gain amplifier configured at the front end of the power amplifier 2 as shown in FIG. By adjusting the gain of the input signal for each channel using 1), the spurious power characteristics for each channel were adjusted.
일반적으로 전력 증폭기(2)는 설계된 주파수 대역중 고주파 대역에서 스퓨리어스 특성이 좋지 않으며, 선형 영역에서 바이어스를 잡아 주어야 스퓨리어스 특성이 좋아진다.In general, the power amplifier 2 does not have a good spurious characteristic in the high frequency band of the designed frequency band, and the spurious characteristic is improved by biasing the linear region.
따라서, 전력 증폭기(2)를 선형 영역에서 동작시키기 위해서는 바이어스 전압을 높게 잡아 주어야 하는데, 이때 바이어스 전압을 높게 잡아 주게 되면 전류 소모가 증가하는 문제점이 있었다.Therefore, in order to operate the power amplifier 2 in the linear region, the bias voltage must be set high. At this time, if the bias voltage is set high, current consumption increases.
즉, 전력 증폭기(2)의 경우 스퓨리어스 특성과 소모 전류가 상보적인 관계에 있기 때문에 전력 증폭기(2)의 바이어스를 고주파 대역에 맞추어 설계할 경우 과다하게 바이어스 전압을 높게 잡아 주므로 전류 소모가 증가할 수밖에 없다.That is, in the case of the power amplifier 2, since the spurious characteristics and the consumption current have a complementary relationship, when the bias of the power amplifier 2 is designed in accordance with the high frequency band, the bias voltage is excessively high, so that the current consumption is inevitably increased. none.
그리고, 전력 증폭기(2)는 입력신호의 크기가 커질수록 선형성이 좋지 않아 스퓨리어스 특성도 좋지 않다.In addition, the power amplifier 2 has a poor linearity as the magnitude of the input signal increases, and thus a spurious characteristic is also poor.
따라서, 고전력 신호의 스퓨리어스 특성을 좋게 하기 위해 바이어스 전압을높게 잡아 주어야 하는데, 종래 전력 증폭 회로의 경우에는 상기 전력 증폭기(2)의 바이어스 전압을 고전력에 맞추어 고정되게 잡아 주었다.Therefore, in order to improve the spurious characteristics of the high power signal, the bias voltage must be set high. In the case of the conventional power amplifier circuit, the bias voltage of the power amplifier 2 is fixed to match the high power.
상기와 같이 종래에는 전력 증폭 회로에서 전력 증폭기(2)의 바이어스 전압이 고전력에 맞추어 고정되어 있기 때문에 저전력 신호의 증폭에 있어서 과다하게 전류를 소모하였다.As described above, since the bias voltage of the power amplifier 2 is fixed to the high power in the power amplifier circuit, the current is excessively consumed in the amplification of the low power signal.
즉, 종래 전력 증폭기(2)의 바이어스 전압이 고정되어 있기 때문에 입력신호의 크기 및 주파수에 상관없이 전력 증폭기(2)에서 일정하게 불필요한 전류 소모를 하게 되는 문제점이 있었다.That is, since the bias voltage of the conventional power amplifier 2 is fixed, there is a problem in that unnecessary power consumption is constant in the power amplifier 2 regardless of the magnitude and frequency of the input signal.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 스퓨리어스 파워 특성이 중요한 전자 및 통신 시스템에서 전력 증폭기의 입력신호를 검출하여 입력신호의 크기 및 주파수에 따라 전력 증폭기의 바이어스 전압을 조정함으로써 전 주파수 대역에서의 스퓨리어스 파워 특성을 균일하게 조절할 수 있고, 전류 소모를 줄일 수 있도록 한 바이어스 전압 조정이 가능한 전력 증폭 회로를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to detect an input signal of a power amplifier in an electronic and communication system in which spurious power characteristics are important, and to adjust the bias voltage of the power amplifier according to the magnitude and frequency of the input signal. The present invention provides a power amplification circuit capable of uniformly adjusting the spurious power characteristics in all frequency bands and adjusting the bias voltage to reduce current consumption.
도 1은 종래 통신 시스템의 전력 증폭 회로도,1 is a power amplification circuit diagram of a conventional communication system,
도 2는 본 발명의 바이어스 전압 조정이 가능한 전력 증폭 회로도.2 is a power amplification circuit diagram capable of adjusting the bias voltage of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 신호 검출부 11 : 부궤환 증폭기10: signal detection unit 11: negative feedback amplifier
20 : 평활부 30 : 가변 정전원 공급장치20: smoothing part 30: variable electrostatic source supply device
30 : 전력 증폭기 R1 : 입력 저항30: power amplifier R1: input resistance
R2 : 피드백 저항 R3 : 저항R2: feedback resistor R3: resistor
Lf : 피드백 인덕터 C1∼C4 : 캐패시터Lf: feedback inductor C1 to C4: capacitor
D1 : 다이오드D1: diode
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바이어스 전압 조정이 가능한 전력 증폭 회로는, 전력 증폭기로 입력되는 신호의 크기 및 주파수를 검출하여 전력 증폭기의 바이어스 전압을 조정하기 위한 제어신호를 출력하는 신호 검출부와, 상기 신호 검출부에서 출력되는 제어신호를 커플링하는 캐패시터와, 다이오드, 저항, 캐패시터로 이루어져 상기 캐패시터에 의해 커플링된 신호 검출부의 출력신호를 직류 성분의 제어신호로 변환하는 평활부와, 상기 평활부에서 변환된 직류 성분의 제어신호에 따라 바이어스 전압을 출력하는 가변 정전원 공급장치와, 상기 가변 정전원 공급장치에서 출력되는 바이어스 전압에 따라 입력되는 신호의 전력을 증폭하는 전력 증폭기로 구성되는 것을 특징으로 한다.The power amplifier circuit capable of adjusting the bias voltage of the present invention for achieving the above object, the signal detection unit for outputting a control signal for adjusting the bias voltage of the power amplifier by detecting the magnitude and frequency of the signal input to the power amplifier And a capacitor for coupling the control signal output from the signal detection unit, a smoothing unit for converting an output signal of the signal detection unit coupled by the capacitor into a control signal of a DC component, comprising a diode, a resistor, and a capacitor; A variable electrostatic source supply device for outputting a bias voltage in accordance with the control signal of the DC component converted by the smoothing unit, and a power amplifier for amplifying the power of the input signal in accordance with the bias voltage output from the variable electrostatic source supply device It is characterized by.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 바이어스 전압 조정이 가능한 전력 증폭 회로의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and operation of the power amplifier circuit capable of adjusting the bias voltage according to the present invention.
도 2는 본 발명의 바이어스 전압 조정이 가능한 전력 증폭 회로도로서, 캐패시터(C1)를 거쳐 전력 증폭기로 입력되는 신호의 크기 및 주파수를 검출하여 전력 증폭기의 바이어스 전압을 조정하기 위한 제어신호를 출력하는 신호 검출부(10)와, 상기 신호 검출부(10)에서 출력되는 제어신호를 커플링하는 캐패시터(C2)와, 다이오드(D1), 저항(R3), 캐패시터(C3)로 이루어져 상기 캐패시터(C2)에 의해 커플링된 신호 검출부(10)의 출력신호를 직류 성분의 제어신호로 변환하는 평활부(20)와, 상기 평활부(20)에서 변환된 직류 성분의 제어신호에 따라 바이어스 전압(Vbias)을 출력하는 가변 정전원 공급장치(30)와, 상기 가변 정전원 공급장치(30)에서 출력되는 바이어스 전압에 따라 입력되는 신호의 전력을 증폭하여 캐패시터(C4)로 출력하는 전력 증폭기(40)로 구성된다.2 is a power amplification circuit diagram of the bias voltage adjustment of the present invention, which detects the magnitude and frequency of the signal input to the power amplifier via the capacitor C1 and outputs a control signal for adjusting the bias voltage of the power amplifier. The capacitor C2 includes a capacitor C2 for coupling the control signal output from the signal detector 10 to the detector 10, a diode D1, a resistor R3, and a capacitor C3. The bias unit 20 converts the output signal of the coupled signal detector 10 into a control signal of the DC component, and adjusts the bias voltage V bias according to the control signal of the DC component converted by the smoother 20. A variable electrostatic source supply device 30 for outputting, and a power amplifier 40 for amplifying the power of the input signal according to the bias voltage output from the variable electrostatic source supply device 30 and outputting it to the capacitor C4 do.
상기 신호 검출부(10)는 상기 전력 증폭기(40)로 입력되는 신호의 일부분을 입력하기 위한 입력 저항(R1)과, 상기 입력 저항(R1)의 일단이 반전단자(-)에 연결되어 입력 저항(R1)을 통해 입력되는 신호의 주파수에 따라 이득이 결정되어 바이어스 전압을 조정하기 위한 제어신호를 출력하는 부궤환 증폭기(11)와, 상기 부궤환 증폭기(11)의 출력단과 상기 입력 저항(R1)의 일단에 각각 병렬로 연결되어 피드백 경로의 임피던스를 결정하는 피드백 저항(R2) 및 피드백 인덕터(Lf)로 이루어진다.The signal detector 10 may include an input resistor R1 for inputting a portion of a signal input to the power amplifier 40, and one end of the input resistor R1 may be connected to an inverting terminal (−). The gain is determined according to the frequency of the signal input through R1) and outputs a control signal for adjusting the bias voltage, an output terminal of the negative feedback amplifier 11 and the input resistance R1. It is composed of a feedback resistor (R2) and a feedback inductor (Lf) which are respectively connected in parallel to one end of and determine the impedance of the feedback path.
이때, 상기 부궤환 증폭기(11)의 이득은 입력 저항(R1)과 피드백 저항(R2) 및 피드백 인덕터(Lf)에 따라 결정되며, 입력 저항(R1)은 상기 전력 증폭기(40)로 입력되는 신호의 전력 손실을 최소화할 수 있을 만큼의 큰 값으로 정해진다.In this case, the gain of the negative feedback amplifier 11 is determined according to the input resistor R1, the feedback resistor R2, and the feedback inductor Lf, and the input resistor R1 is a signal input to the power amplifier 40. It is set to a value large enough to minimize power loss.
상기와 같이 구성된 본 발명의 바이어스 전압 조정이 가능한 전력 증폭 회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the power amplifier circuit capable of adjusting the bias voltage of the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 신호 검출부(10)에서 입력저항(R1)을 통해 캐패시터(C1)를 거쳐 전력 증폭기(40)로 입력되는 신호의 일부분을 입력한 후, 부궤환 증폭기(11)의 반전단자(-)로 출력하면, 부궤환 증폭기(11)는 입력 저항(R1)을 통해 입력되는 신호의 주파수에 따라 이득을 결정하여 바이어스 전압을 조정하기 위한 제어신호를 출력한다.First, the signal detector 10 inputs a part of a signal input to the power amplifier 40 through the capacitor C1 through the input resistor R1 and then to the inverting terminal (-) of the negative feedback amplifier 11. When outputting, the negative feedback amplifier 11 outputs a control signal for adjusting the bias voltage by determining the gain according to the frequency of the signal input through the input resistor R1.
즉, 주파수 측면에서 고주파 성분의 신호가 입력되면 피드백 저항(R2)과 피드백 인덕터(Lf)의 병렬 임피던스로 결정되는 피드백 경로의 임피던스가 커져 피드백이 적어지고, 이에 따라 부궤환 증폭기(11)의 이득이 증가하여 바이어스 전압을 조정하기 위한 제어신호의 크기가 커진다.That is, when a signal of a high frequency component is input in terms of frequency, the impedance of the feedback path, which is determined by the parallel impedance of the feedback resistor R2 and the feedback inductor Lf, is increased, so that the feedback is reduced. This increase increases the size of the control signal for adjusting the bias voltage.
반대로, 저주파 성분의 신호가 입력되면 피드백 경로의 임피던스가 작아져피드백이 커지고, 이에 따라 부궤환 증폭기(11)의 이득이 감소하여 바이어스 전압을 조정하기 위한 제어신호의 크기가 작아진다.On the contrary, when a low frequency component signal is input, the impedance of the feedback path decreases, thereby increasing the feedback, and thus the gain of the negative feedback amplifier 11 decreases, thereby reducing the size of the control signal for adjusting the bias voltage.
그리고, 크기 측면에서 고전력 성분의 신호가 입력되면 그 주파수에 있어서 부궤환 증폭기(11)의 이득이 증가함에 따라 바이어스 전압을 조정하기 위한 제어신호의 크기가 커지고, 저전력 성분의 신호가 입력되면 부궤환 증폭기(11)의 이득이 감소함에 따라 바이어스 전압을 조정하기 위한 제어신호의 크기도 작아진다.In addition, when the signal of the high power component is input in terms of magnitude, as the gain of the negative feedback amplifier 11 increases at the frequency, the magnitude of the control signal for adjusting the bias voltage increases, and when the signal of the low power component is inputted, the negative feedback is applied. As the gain of the amplifier 11 decreases, the magnitude of the control signal for adjusting the bias voltage also decreases.
상기와 같이 신호 검출부(10)에서 입력신호의 크기 및 주파수에 따라 바이어스 전압을 조정하기 위한 제어신호를 출력하면, 캐패시터(C2)를 통해 상기 제어신호를 커플링하여 평활부(20)로 출력한다.When the signal detection unit 10 outputs a control signal for adjusting the bias voltage according to the magnitude and frequency of the input signal as described above, the control signal is coupled to the smoothing unit 20 through the capacitor C2. .
이어, 평활부(20)는 다이오드(D1), 저항(R3), 캐패시터(C3)를 통해 상기 캐패시터(C2)에 의해 커플링된 신호 검출부(10)의 제어신호를 직류 성분의 제어신호로 변환하여 가변 정전원 공급장치(30)로 출력한다.Subsequently, the smoothing unit 20 converts the control signal of the signal detection unit 10 coupled by the capacitor C2 through the diode D1, the resistor R3, and the capacitor C3 into a control signal of a DC component. To the variable electrostatic supply device 30.
이후, 가변 정전원 공급장치(30)가 상기 평활부(20)에서 변환된 직류 성분의 제어신호에 따라 바이어스 전압(Vbias)을 발생하여 전력 증폭기(40)로 출력하면, 전력 증폭기(40)에서는 가변 정전원 공급장치(30)에서 출력되는 바이어스 전압에 따라 입력되는 신호의 전력을 증폭한다.Subsequently, when the variable electrostatic source supply device 30 generates a bias voltage V bias according to the control signal of the DC component converted by the smoothing unit 20 and outputs the bias voltage to the power amplifier 40, the power amplifier 40 In this case, the power of the input signal is amplified according to the bias voltage output from the variable electrostatic source supply device 30.
상기와 같이 본 발명은 입력신호가 고주파일 경우에는 전력 증폭기(40)의 바이어스 전압을 높게 잡아 전력 증폭기(40)를 선형 영역에서 동작하도록 함으로써 전력 증폭기(40)가 스퓨리어스 파워 특성에 최적으로 바이어스되도록 하고, 입력신호가 저주파일 경우에는 전력 증폭기(40)의 바이어스 전압을 낮게 잡아 소모 전류를 줄이도록 한다.As described above, according to the present invention, when the input signal is a high frequency, the bias voltage of the power amplifier 40 is increased to operate the power amplifier 40 in a linear region so that the power amplifier 40 is optimally biased for spurious power characteristics. When the input signal is cursed, the bias voltage of the power amplifier 40 is lowered to reduce the current consumption.
즉, 전력 증폭기(40)가 저주파 대역에서는 고주파 대역에 비해 선형성이 좋아 바이어스 전압을 낮게 잡아도 고주파 대역과 비슷한 선형성을 얻을 수 있으므로 전 주파수 대역에서 스퓨리어스 특성을 균일하게 조절할 수 있다.That is, since the power amplifier 40 has a higher linearity than the high frequency band in the low frequency band and obtains a low linearity similar to the high frequency band, the spurious characteristics can be uniformly adjusted in all frequency bands.
그리고 입력신호의 크기가 작을 경우 전력 증폭기(40)의 바이어스 전압을 낮게 잡아 줌으로써 저전력 신호의 증폭에 있어서 과다한 전류 소모를 줄이도록 하고, 입력신호의 크기가 커질 경우 전력 증폭기(40)의 바이어스 전압을 높여 잡아 주도록 한다.When the magnitude of the input signal is small, the bias voltage of the power amplifier 40 is kept low to reduce excessive current consumption in amplifying the low power signal. When the magnitude of the input signal is large, the bias voltage of the power amplifier 40 is reduced. Hold it up.
이상, 상기에서 설명한 바와 같이, 전력 증폭기로 입력되는 신호의 크기 및 주파수를 검출하여 고주파 성분이거나 고전력 성분의 입력신호인 경우에는 바이어스 전압을 높게 잡아 주고, 저주파 성분이거나 저전력 성분의 입력신호인 경우에는 바이어스 전압을 낮게 잡아 줌으로써 전 주파수 대역에서의 스퓨리어스 파워 특성을 균일하게 조절할 수 있고, 저주파 신호 및 저전력 신호에서의 과다한 전류 소모를 줄일 수 있게 되는 효과가 있다.As described above, when the magnitude and frequency of the signal input to the power amplifier are detected, the bias voltage is set high when the signal is a high frequency component or a high power component, and when the input signal is a low frequency component or a low power component. By lowering the bias voltage, it is possible to uniformly adjust the spurious power characteristics in all frequency bands, and to reduce the excessive current consumption in the low frequency signal and the low power signal.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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N231 | Notification of change of applicant | ||
WITN | Withdrawal due to no request for examination |