KR20020056752A

KR20020056752A - A power amplifier for mobile communication terminal

Info

Publication number: KR20020056752A
Application number: KR1020000086160A
Authority: KR
Inventors: 한충수
Original assignee: 송재인; 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2000-12-29
Filing date: 2000-12-29
Publication date: 2002-07-10

Abstract

PURPOSE: A power amplification apparatus is provided to prevent unnecessary power waste and to improve power efficiency by forming a power detecting circuit in a bias circuit of a first power amplifying part. CONSTITUTION: A power amplification apparatus comprises a first power amplifying part(11) amplifying a power of an outer signal, a bias circuit(12) supplying a bias to the first power amplifying part(11), a power detecting circuit(13) detecting a power level according to a current change of the bias circuit(12), a second power amplifying part(14) amplifying a signal power supplied from the first power amplifying part(11), a second bias circuit(15) supplying a bias to the second power amplifying part(14) according to the power level of the power detecting circuit(13), and a DC(Direct Current) to DC converter(16) supplying an operating source to the second power amplifying part(14) according to the power level of the power detecting circuit(13).

Description

A power amplifier for mobile communication terminal

본 발명은 이동통신 단말기에서 사용되는 전력증폭회로에 관한 것으로서, 복수단의 전력증폭단을 가진 전력증폭장치에서 RF 신호인 외부입력신호의 커플링에 사용되는 회로를 사용하여 전력레벨을 검출하는 대신에 제1 증폭단의 바이어스회로에 전력검출회로를 구성하여 전력레벨을 검출하는 이동통신 단말기용 전력증폭장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power amplifier circuit used in a mobile communication terminal, and in a power amplifier having multiple stages of power amplifier stages, instead of detecting a power level using a circuit used for coupling an external input signal, which is an RF signal. A power amplifier device for a mobile communication terminal for detecting a power level by forming a power detection circuit in a bias circuit of a first amplifier stage.

이동통신 시장이 점차 확대됨에 따라, 그에 따른 기술도 점차 발전하고 있는추세에 있으며, 이동통신 단말기도 소형 경량이면서도 성능이 뛰어난 것이 요구되고 있다. 특히, 이동통신 단말기에 있어서 제한된 배터리의 크기에서 총 배터리 사용시간를 늘리기 위한 기술적 노력이 계속되고 있다. 이에 이동통신 단말기에서 사용되는 전력의 효율을 높이기 위한 기술들도 점차 발전하고 있다.As the mobile communication market gradually expands, the corresponding technology is also gradually developing, and the mobile communication terminals are also required to be small in size and light in weight and excellent in performance. In particular, technical efforts have been made to increase total battery life in limited battery sizes in mobile communication terminals. Accordingly, technologies for increasing the efficiency of power used in a mobile communication terminal are also gradually developed.

도 1은 종래 기술에 따른 전력증폭회로의 개념도를 도시한 것으로서 이를 참조하여 설명하면, 외부에서 입력되는 신호를 커플링하는 신호커플러(1)와, 상기 신호의 전력을 증폭하는 제1,2 전력증폭기(2,3)와, 상기 신호커플러(1)에서 입력되는 전력레벨을 감지하는 전력감지기(4)와, 상기 전력감지기에서 감지된 전력레벨에 따라 상기 제2 전력증폭기(3)의 베이스단으로 바이어스를 인가하는 바이어스회로(5)와, 상기 전력감지기(4)에서 감지된 전력레벨을 상기 제2 전력증폭기(3)의 동작에 적정한 전압으로 변환시켜 제2 전력증폭기(3)의 컬렉터단으로 전압을 인가하는 직류-직류 변환기(6)로 구성된다.1 is a conceptual diagram of a power amplifier circuit according to the prior art. Referring to this description, a signal coupler 1 coupling a signal input from the outside and first and second power amplifying the power of the signal are illustrated in FIG. A base end of the second power amplifier 3 according to the amplifiers 2 and 3, a power detector 4 for sensing a power level input from the signal coupler 1, and a power level detected by the power detector The bias circuit 5 for applying the bias and the power level sensed by the power detector 4 are converted into voltages suitable for the operation of the second power amplifier 3 to collect the stage of the second power amplifier 3. It consists of a DC-DC converter 6 for applying a voltage.

상기와 같이 구성된 종래 이동통신 단말기용 전력증폭회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the conventional power amplifier for mobile communication terminal configured as described above are as follows.

외부신호(S1)가 입력되면 신호커플러(1)에서 RF 교류신호를 커플링하고, 전력감지기(4)에서 감지된 신호커플러(1)의 신호전력레벨에 따라 바이어스회로(5)에서 제2 전력증폭기(3)로 입력되는 베이스단의 전류가 조절되고, 직류-직류 변환기(6)에서 전력감지기의 감지된 전력레벨에 따라 상기 제2 전력증폭기(3)가 적정한 전력으로 동작되도록 전압을 변환시켜 주며, 제2 전력증폭기(3)에서 신호가 증폭되어 출력된다.When the external signal S1 is input, the RF coupler is coupled by the signal coupler 1 and the second power is supplied by the bias circuit 5 according to the signal power level of the signal coupler 1 sensed by the power detector 4. The current at the base stage input to the amplifier 3 is adjusted, and the voltage is converted so that the second power amplifier 3 operates at an appropriate power according to the sensed power level of the power sensor in the DC-DC converter 6. The signal is amplified and output from the second power amplifier 3.

즉, 제2 전력증폭기의 베이스 바이어스 회로의 전류를 조정하여 불필요한 직류전류 소모를 막을 수 있으며, 직류-직류 변환기를 이용하여 컬렉터의 전압을 조정힘으로써 전력효율을 개선시킬 수 있다.That is, unnecessary DC current consumption can be prevented by adjusting the current of the base bias circuit of the second power amplifier, and power efficiency can be improved by adjusting the voltage of the collector using a DC-DC converter.

그러나, 종래의 이동통신 단말기용 전력증폭회로는 외부입력신호의 RF 교류신호를 직류신호로 커플링하기 위하여 전력이 소모되므로 단말기의 전력효율이 떨어지는 문제점이 있다.However, the conventional power amplification circuit for a mobile communication terminal has a problem that the power efficiency of the terminal is lowered because power is consumed to couple the RF AC signal of the external input signal to the DC signal.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 이동통신 단말기의 신호전력 증폭에 있어 외부신호의 전력레벨에 따라 변화하는 증폭기 바이어스 회로상의 전류를 검출하여 RF교류신호인 외부신호를 커플링하는 회로를 제거함으로써 전력효율이 개선되는 이동통신 단말기용 전력증폭장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, the object of which is to detect the current on the amplifier bias circuit that changes according to the power level of the external signal in the amplification of the signal power of the mobile communication terminal is an RF AC signal The present invention provides a power amplifier for a mobile communication terminal in which power efficiency is improved by eliminating a circuit for coupling an external signal.

도 1은 종래 기술에 의한 이동통신 단말기용 전력증폭장치의 블록도,1 is a block diagram of a power amplifier for a mobile communication terminal according to the prior art;

도 2는 본 발명에 의한 이동통신 단말기용 전력증폭장치의 블록도.Figure 2 is a block diagram of a power amplifier for mobile communication terminal according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>

11 : 제1 전력증폭기 12 : 제1 바이어스 회로11: first power amplifier 12: first bias circuit

13 : 전력검출회로 14 : 제2 전력증폭기13 power detection circuit 14 second power amplifier

15 : 제2 바이어스 회로 16 : 직류-직류 변환기15 second bias circuit 16 DC-DC converter

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 이동통신 단말기용 전력증폭장치의 특징에 따르면, 외부에서 입력되는 신호의 전력을 증폭하는 2단 전력증폭장치의 제1 전력증폭부와, 상기 제1 전력증폭부로 바이어스를 인가하는 제1 바이어스부와, 상기 제1 바이어스부에 구성되어 외부입력신호의 레벨에 따른 제1 바이어스부상의 전력레벨을 검출하는 전력검출부와, 제1 전력증폭부에서 출력되는 신호전력을 증폭하는 제2 전력증폭부와, 상기 전력검출부에서 전력레벨에 따라 제2 전력증폭부의 바이어스를 인가하는 제2 바이어스부와, 상기 전력검출부의 전력레벨에 따라제2 전력증폭부의 동작전원을 공급하는 가변전원부로 구성된다.According to a feature of the power amplifier for a mobile communication terminal according to the present invention for solving the above problems, a first power amplifier of the two-stage power amplifier for amplifying the power of the signal input from the outside, and the first power A first bias unit configured to apply a bias to the amplifier, a power detector configured to detect a power level on the first bias unit according to the level of an external input signal, and a signal output from the first power amplifier A second power amplifier for amplifying the power, a second bias unit for applying a bias in the second power amplifier according to the power level in the power detector, and an operating power source of the second power amplifier in accordance with the power level of the power detector. It is composed of a variable power supply unit.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 의한 이동통신 단말기용 전력증폭장치의 배선도로서, 외부신호의 전력을 증폭시키는 제1 전력증폭기(11)와, 상기 제1 전력증폭기(11)로 바이어스를 인가하고 바이어스회로(12)와, 상기 바이어스회로상의 전류변화에 따라 전력레벨을 검출하는 전력검출회로(13)와, 상기 제1 전력증폭기(11)에서 출력된 신호의 전력을 증폭하는 제2 전력증폭기(14)와, 상기 전력검출 회로(13)의 전력레벨에 따라 제2 전력증폭기(14)로 바이어스를 인가하는 제2 바이어스회로(15)와, 상기 전력검출회로(13)의 전력레벨에 따라 제2 전력증폭기(14)로 동작전원을 공급하는 직류-직류 변환기(16)로 구성된다.2 is a wiring diagram of a power amplifier for a mobile communication terminal according to the present invention, wherein a bias is applied to a first power amplifier 11 that amplifies the power of an external signal and a bias circuit to the first power amplifier 11; 12), a power detection circuit 13 for detecting a power level according to a change in current on the bias circuit, a second power amplifier 14 for amplifying the power of the signal output from the first power amplifier 11, and A second bias circuit 15 for applying a bias to the second power amplifier 14 according to the power level of the power detection circuit 13 and a second power amplifier according to the power level of the power detection circuit 13. And a DC-DC converter 16 for supplying operating power to 14.

상기 전력증폭기들(11,14)은 바이폴라 트랜지스터(BJT)로 구성되어, 외부입력신호인 RF 신호의 전력레벨이 증가하면 베이스단에 흐르는 전류도 증가하게 된다.The power amplifiers 11 and 14 are constituted by bipolar transistors BJT. When the power level of the RF signal, which is an external input signal, increases, the current flowing to the base stage also increases.

상기 전력검출회로(14)는 제1 전력증폭기(11)의 바이어스회로(12)에 구성되어 상기 제1 바이어스회로(12)상의 전류의 증감에 따른 전력레벨을 검출한다.The power detection circuit 14 is configured in the bias circuit 12 of the first power amplifier 11 to detect the power level according to the increase or decrease of the current on the first bias circuit 12.

상기 직류-직류 변환기(16)는 상기 바이어스 및 전력검출 회로(12)에서 출력되는 전압을 변화시켜 상기 제2 전력증폭기(14)를 동작시키는 전압을 증폭기(14)의 컬렉터단에 인가한다.The DC-DC converter 16 changes the voltage output from the bias and power detection circuit 12 to apply a voltage for operating the second power amplifier 14 to the collector stage of the amplifier 14.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 이동통신 단말기용 전력증폭장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the power amplifier for mobile communication terminal according to the present invention configured as described above are as follows.

먼저, 외부에서 입력신호(S2)가 들어오게 되면 제1 바이어스회로(12)에서 외부신호의 전력레벨에 따른 전압을 제1 전력증폭기(11)의 베이스단으로 인가하게 되고, 전력검출회로(13)에서 상기 제1 바이어스회로(12)상의 전력레벨이 검출되며, 상기 제1 전력증폭기(11)에서 신호의 전력을 증폭시켜 상기 제2 전력증폭기(14)로 출력하며, 제2 바이어스 회로(15)에서 상기 전력검출회로(13)의 전력레벨에 따라 증감되는 전류에 의하여 제2 전력증폭기(14)로 인가되는 바이어스가 조절되고, 직류-직류 변환기(16)에서 상기 전력검출회로(13)의 전력레벨에 따른 전압을 제2 전력증폭기(14)의 동작에 적정한 전압으로 변화시켜 제2 전력증폭기(14)에 컬렉터단에 전압을 인가한다. 이에 따라 제2 전력증폭기(14)에서 신호전력을 증폭하여 출력하게 된다.First, when the input signal S2 is input from the outside, the first bias circuit 12 applies a voltage according to the power level of the external signal to the base terminal of the first power amplifier 11, and the power detection circuit 13. ) Detects a power level on the first bias circuit 12, amplifies the power of the signal in the first power amplifier 11, outputs the signal to the second power amplifier 14, and a second bias circuit 15. ), The bias applied to the second power amplifier 14 is adjusted by the current increased or decreased according to the power level of the power detection circuit 13, and the DC-DC converter 16 of the power detection circuit 13 The voltage according to the power level is changed to a voltage suitable for the operation of the second power amplifier 14, and a voltage is applied to the collector stage of the second power amplifier 14. Accordingly, the second power amplifier 14 amplifies and outputs the signal power.

도 3은 본 발명에 의한 이동통신 단말기의 전력증폭장치에 따른 회로도로서, 외부에서 입력되는 신호의 전력을 증폭하는 제1 바이폴라트랜지스터(BJT1)와, 상기 제1 바이폴라트랜지스터(BJT1)의 베이스 바이어스 전류를 공급하고 베이스와 컬렉터가 전기적으로 연결되어 다이오드로 동작되는 제2 바이폴라트랜지스터(BJT2)와, 외부신호의 전력을 검출하여 출력하는 제3 바이폴라트랜지스터(BJT3)와, 상기 제1 바이폴라트랜지스터(BJT1)의 컬렉터로 전원을 공급하는 제1 전원(V1)과, 상기 제2 및 제3 바이폴라트랜지스터의 컬렉터로 전원을 공급하는 제2 전원(V2)과, 제1 바이폴라트랜지스터(BJT1)의 컬렉터에 연결되어 바이어스 전류를 조절하는 저항(R1)과,상기 제1 전원(V1)에서 인가되는 전압을 유도하는 RF 쵸크(L1)로 구성된다.3 is a circuit diagram of a power amplifier of a mobile communication terminal according to an embodiment of the present invention, wherein a first bipolar transistor BJT1 amplifies the power of an externally input signal and a base bias current of the first bipolar transistor BJT1. A second bipolar transistor (BJT2) for supplying and supplying a base and a collector electrically connected to the diode, a third bipolar transistor (BJT3) for detecting and outputting power of an external signal, and the first bipolar transistor (BJT1). A first power supply V1 for supplying power to a collector of the second power supply, a second power supply V2 for supplying power to the collectors of the second and third bipolar transistors, and a collector of the first bipolar transistor BJT1; A resistor R1 for adjusting the bias current and an RF choke L1 for inducing a voltage applied from the first power source V1.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 이동통신 단말기용 전력증폭회로의 동작을 도3을 참조하여 설명하면, 바이어스 저항(R1)에서 생성된 전류를 제2 바이폴라트랜지스터(BJT2)를 이용하여 제1 바이폴라트랜지스터(BJT1)의 베이스에 바이어스 전류를 공급하여 외부입력신호를 증폭한다. 이때 상기 제2 ,제3 바이폴라트랜지스터(BJT2,3), 저항(R1) 및 제2 전원(V2)는 전류미러(current mirror)로 동작되고 외부교류신호의 전력레벨이 증가되면 제3 바이폴라트랜지스터(BJT3)의 출력단자(P3)로 흐로는 전류도 함께 증가된다. 이와는 반대로 외부교류신호의 전력레벨이 감소되면 제3 바이폴라트랜지스터의 출력단자(P3)로 흐르는 전류가 감소한다.Referring to FIG. 3, the operation of the power amplification circuit for a mobile communication terminal according to the present invention configured as described above is performed by using a second bipolar transistor BJT2 as the current generated from the bias resistor R1. A bias current is supplied to the base of (BJT1) to amplify the external input signal. In this case, the second and third bipolar transistors BJT2 and 3, the resistor R1, and the second power supply V2 are operated as current mirrors and when the power level of the external AC signal is increased, the third bipolar transistor ( The current flowing to the output terminal P3 of BJT3 is also increased. On the contrary, when the power level of the external AC signal decreases, the current flowing to the output terminal P3 of the third bipolar transistor decreases.

상기의 이동통신 단말기용 전력증폭장치는 전력증폭단을 복수단으로 구성할 수 있으며, 이에 따라 입력신호의 따른 제1 증폭단의 바이어스회로에 전력검출회로를 구성하여 각 증폭단의 바이어스와 전원공급을 조정할 수 있다.The power amplifier for the mobile communication terminal may include a plurality of power amplifier stages, and accordingly, a power detection circuit may be configured in the bias circuit of the first amplifier stage according to the input signal to adjust the bias and power supply of each amplifier stage. have.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 이동통신 단말기용 전력증폭장치는 복수단의 전력증폭단을 가지는 장치에서 외부입력신호의 전력검출에 사용되는 신호커플링회로 대신에 제1 전력증폭단의 바이어스회로에 전력검출회로를 구성하여 전력레벨을 검출하여 타 전력증폭단의 바이어스와 공급전원을 조절함으로써, 불필요한 전력의 소모를 방지하고 단말기에서 사용되는 전력의 효율을 증가시켜 단말기의 배터리 사용시간을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.The power amplifier for a mobile communication terminal according to the present invention configured as described above has a power supply to the bias circuit of the first power amplifier stage instead of a signal coupling circuit used for power detection of an external input signal in a device having a plurality of stages of power amplifier stages. By configuring the detection circuit to detect the power level and adjust the bias and supply power of other power amplifier stages, it is possible to prevent unnecessary power consumption and increase the efficiency of the power used in the terminal, thereby increasing the battery life of the terminal. There is.

Claims

A first power amplifier of the two-stage power amplifier for amplifying the power of a signal input from the outside; A first bias unit applying a bias to the first power amplifier; A power detector configured to be configured in the first bias unit to detect a power level on the first bias unit according to the level of an external input signal; A second power amplifier configured to amplify the signal power output from the first power amplifier; A second bias unit configured to apply a bias of a second power amplifier in accordance with a power level in the power detector; And a variable power supply unit supplying operation power of the second power amplifier according to the power level of the power detector.

The method of claim 1,

The variable power supply unit is a power amplifier for a mobile communication terminal, characterized in that consisting of a DC-DC converter.