KR20020065052A - 무선단말기용 고출력 전력증폭회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선단말기용 고출력 전력증폭회로에 관한 것으로서, 외부에서 입력되는 신호의 전력을 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부로 외부에서 입력되는 신호를 인가하는 신호인가부와, 상기 증폭부로 바이어스를 인가하는 바이어스부와, 상기 바이어스부로 외부신호의 전력레벨에 상관없이 증폭부에서 일정한 출력을 내기 위하여 바이어스를 조정하는 자동이득제어부와, 상기 증폭부로 전원을 공급하는 전원부와, 상기 신호인가부 및 바이어스부에 전기적으로 연결되어 외부신호의 전력레벨이 저전력 상태인 경우 자동이득제어부에 의한 바이어스의 상승에 따른 증폭부의 손상을 방지하는 증폭보호부로 구성되어,
무선단말기로 입력되는 신호가 저전력 상태인 경우에 바이어스 상승을 억제하여 전력 트랜지스터의 손상을 방지할 수 있다.

Description

무선단말기용 고출력 전력증폭회로{A circuit of high power amplifier for wireless terminal}
본 발명은 고출력 전력증폭회로에 관한 것으로서, 특히 외부에서 입력되는신호가 없을 경우에 바이어스를 안정시키는 자동이득제어회로(Auto Gain Control, 이하 AGC)의 특성에 따른 과도한 입력 바이어스 상승에 따른 전력 트랜지스터가 손상되는 것을 방지하는 보호회로가 포함된 고출력 전력증폭회로에 관한 것이다.
일반적으로 전자소자를 이용하는 전력증폭회로는 외부에서 인가되는 신호의 전력레벨이나 열에 민감한 특징을 가지고 있다. 이에 따른 증폭회로의 일정한 증폭률을 유지하고 선형성을 향상하기 위한 회로들을 부가하고, 순간적인 전력의 상승에 의하여 증폭회로가 손상되기 쉬우므로 이를 방지하기 위한 트랜지스터 보호회로를 필요로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 무선단말기용 고출력 전력증폭회로의 계통도로서, 외부에서 신호가 입력되는 신호입력단(11)과, 상기 신호입력단(11)으로 입력된 신호의 전력을 신호수신장치에서 사용되는 전력으로 증폭하는 구동증폭기(12)와, 상기 구동증폭기(12)에서 증폭된 신호의 전력을 신호의 송수신에 적합한 전력으로 증폭하는 전력증폭기(13)와, 상기 전력증폭기(13)로 외부입력신호의 전력레벨에 상관없이 일정한 증폭률을 갖도록 하는 자동이득제어회로(AGC, 14)와, 상기 전력증폭기(13)에서 증폭된 신호의 역방향 세기를 검출하여 안테나와의 매칭을 판별하고 그에 따라 신호 출력의 송신 여부를 결정하는 방향성결합기(15)와, 원하는 주파수 대역만을 통과시키는 대역통과필터(16)와, 대역통과필터에서 여과된 신호를 출력하는 신호출력단(17)으로 구성된다.
도 2는 종래 기술에 따른 무선단말기용 전력증폭회로를 도시한 회로도로서, 외부에서 입력되는 신호의 전력을 증폭하는 증폭부(21)와, 상기 증폭부로 신호를커플링하여 인가시키는 신호인가부(22)와, 상기 증폭부로 바이어스를 인가하는 바이어스부(23)와, 상기 증폭부(21)로 전원을 공급하는 전원부(24)와, 상기 증폭부(21)에서 출력된 신호에 따른 증폭부(21)와 증폭부(21)의 다음단의 회로의 임피던스를 매칭시키는 임피던스 매칭부(25)와, 상기 전력증폭기(13)에서 증폭된 신호의 역방향 세기를 검출하여 안테나와의 매칭을 판별하고 그에 따라 신호 출력의 송신 여부를 결정하는 방향성결합기(26)와, 신호를 출력하는 신호출력단(27)으로 구성된다.
상기와 같이 구성된 종래의 고출력 전력증폭회로는 일정한 출력을 내기 위하여 자동이득제어회로(AGC, 14)를 이용하여 증폭부(21)의 바이어스를 조정하며, 증폭부(21)에 과도한 바이어스가 인가되는 것을 막기 위하여 도 2와 같이 제너다이오드(ZD)를 정전압원으로 사용한다.
그러나, 고속의 주파수 무선 단말기에서는 주파수의 변환시 신호를 차단하여야 하는 경우가 발생한다. 짧은 주기 동안 신호를 온/오프 할 때, 바이어스 제한용 제너다이오드(ZD)가 이상적인 정전압원으로 동작되지 않으므로 입력 신호가 없는 경우 자동이득제어(AGC, 14)회로 특성상 순간적인 피크전압이 증폭부(21)로 인가될 수 있고 증폭부의 트랜지스터의 허용 입력전압을 초과하여 부품이 손상되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,그 목적은 무선단말기에서 외부에서 입력되는 신호가 저전력 상태인 경우 자동이득제어회로(AGC)에 의한 과도한 입력 바이어스 상승에 따른 전력 트랜지스터가 손상되는 것을 방지하는 보호회로가 포함된 고출력 전력증폭회로를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 무선단말기용 고출력 전력증폭기의 계통도,
도 2는 종래 기술에 따른 무선단말기용 고출력 전력증폭회로의 회로도,
도 3은 본 발명에 따른 무선단말기용 고출력 전력증폭회로의 회로도.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
31 : 증폭부 32 : 신호인가부
33 : 바이어스 인가부 34 : 전원부
35 : 자동이득제어회로 36 : 증폭보호부
37 : 임피던스 매칭부 38 : 방향성결합기
39 : 신호출력단
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 무선 단말기용 고출력 전력증폭회로의 특징에 따르면, 외부에서 입력되는 신호의 전력을 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부로 외부에서 입력되는 신호를 인가하는 신호인가부와, 상기 증폭부로 바이어스를 인가하는 바이어스부와, 상기 바이어스부로 외부신호의 전력레벨에 상관없이 증폭부에서 일정한 출력을 내기 위하여 바이어스를 조정하는 자동이득제어부와, 상기 증폭부로 전원을 공급하는 전원부와, 상기 신호인가부 및 바이어스부에 전기적으로 연결되어 외부신호의 전력레벨이 저전력 상태인 경우 자동이득제어부에 의한 바이어스의 상승에 따른 증폭부의 손상을 방지하는 증폭보호부로 구성된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 무선단말기용 고출력 전력증폭회로를 도시한 회로도로서, 외부에서 입력되는 신호의 전력을 증폭하는 증폭부(31)와, 상기 증폭부(31)로 신호를 커플링하여 인가시키는 신호인가부(32)와, 상기 증폭부(31)로 바이어스를 인가하는 바이어스부(33)와, 상기 증폭부(31)로 전원을 공급하는 전원부(34)와,상기 신호인가부(32) 및 바이어스부(33)에 전기적으로 연결되어 외부신호의 입력이 차단될 경우 자동이득제어회로(35)에 의한 바이어스의 상승에 따른 증폭부(31)의 손상을 방지하는 증폭보호부(36)와, 증폭부(31)의 임피던스와 증폭부(31)에서 다음 회로단을 바라본 임피던스를 매칭시키는 임피던스 매칭부(37)와, 증폭기(31)에서 증폭된 신호의 역방향 세기를 검출하여 안테나와의 매칭을 판별하고 그에 따라 신호 출력의 송신 여부를 결정하는 방향성결합기(38)와, 신호를 출력하는 신호출력단(39)으로 구성된다.
상기 증폭부(31)는 푸시-풀(PUSH-PULL) 증폭기(Q1,Q2)가 사용되며, 상기 푸시-풀 증폭기의 베이스로 외부입력신호와 바이어스를 인가하기 위한 트랜스포머(TX1)가 사용된다.
상기 신호인가단은 신호의 감쇄역할을 하는 제4 내지 제6 저항(R4,R5,R6)과 신호의 교류성분을 커플링하는 제1 가변캐패시터(VC1) 및 제6 캐패시터(C6)로 구성된다.
상기 바이어스부(33)는 자동이득제어회로(35)에 의한 바이어스 정전압원으로 사용되는 제너다이오드(ZD1)가 포함된다.
상기 증폭보호부(36)는 연산증폭기의 입력단에 신호인가부(32)에서 커플링된 일부 신호를 정류하는 제12 및 제14 캐패시터(C12,C14), 다이오드(D2) 및 제3 인덕터(L3)가 연결되고, 연산증폭기(OP Amp, OP)의 출력단에 제11 저항(R11)과 제3 및 제4 트랜지스터(Q3,Q4)가 연결되어 구성된다. 또한 증폭보호부는 상기 바이어스부(33)에 연결되어 무선단말기에서 입력신호를 차단할 경우제너다이오드(ZD1)의 이상적인 바이어스 정전압원으로 동작되지 않음으로 인한 순간적인 전압상승을 방지하여 증폭부의 트랜지스터로 인가되는 바이어스의 과도한 상승을 억제하는 역할을 한다.
상기 임피던스 매칭부(37)는 임피던스 매칭용 트랜스포머(TX2)와, 가변캐패시터(VC2)와, 제2 캐패시터(C2)로 구성되어 증폭부(31)의 임피던스와 증폭부에서 다음 회로단을 바라본 임피던스를 매칭하는 역할을 한다.
상기 방향성 결합기(38)는 임피던스 매칭부(37)를 통한 신호의 세기에 따라 출력단과의 임피던스 매칭을 판별하여 신호의 출력 여부를 결정한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 무선단말기용 고출력 전력증폭회로의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 무선 주파수 신호가 입력되면 신호인가부(32)의 감쇄저항(R4,R5,R6)를 거쳐 푸시-풀(PUSH-PULL) 증폭기(Q1,Q2)에서 바이어스 전압에 따라 적당한 이득으로 증폭된 후, 임피던스 매칭용 트랜스포머(TX2)와 방향성결합기(38)를 통하여 신호출력단(39)으로 출력된다. 여기서, 자동이득제어회로(35)에 의한 푸시-풀(PUSH-PULL) 증폭기(Q1,Q2)의 바이어스 전압은 바이어스부(33)의 제너다이오드(ZD1)에 의해 제한된다. 입력신호가 없거나 낮을 경우 증폭기의 이득을 높이기 위하여 바이어스 전압은 제너다이오드의 전압까지 오르게 되지만, (짧은 주기동안 온/오프를 반복하는 경우 그 이상이 될 수 있다.) 입력 신호의 일부를 교류 커플링하여 증폭보호부에서 정류한 전압이 저전력이 되므로, 연산증폭기를 통하여 출력되는 전압도 저전력 상태로 되어 제4 트랜지스터(Q4)가 오프되고, 제3 트랜지스터(Q3)가 온되어A점에서의 바이어스 전압이 0V가 된다.
따라서 입력 RF 신호가 없거나 낮을 경우에 바이어스 전압이 피크치 까지 상승하더라도 실제 전력 트랜지스터의 입력전압은 0V가 되므로 과전압에 의한 부품의 손상을 막을 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 무선단말기용 고출력 전력증폭회로는 외부에서 입력되는 신호가 저전력 상태인 경우 증폭회로상의 바이어스를 안정시키는 자동이득제어회로(AGC)의 특성에 따른 과도한 입력 바이어스 상승을 억제하는 보호회로를 증폭회로에 추가하여, 바이어스의 과전압에 의한 전력 트랜지스터의 손상을 막을 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 외부에서 입력되는 신호의 전력을 증폭하는 증폭부와; 상기 증폭부로 외부에서 입력되는 신호를 인가하는 신호인가부와; 상기 증폭부로 바이어스를 인가하는 바이어스부와; 상기 바이어스부로 외부신호의 전력레벨에 상관없이 증폭부에서 일정한 출력을 내기 위하여 바이어스를 조정하는 자동이득제어부와; 상기 증폭부로 전원을 공급하는 전원부와; 상기 신호인가부 및 바이어스부에 전기적으로 연결되어 외부신호의 전력레벨이 저전력 상태인 경우 자동이득제어부에 의한 바이어스의 상승에 따른 증폭부의 손상을 방지하는 증폭보호부로 구성된 것을 특징으로 하는 무선단말기용 고출력 전력증폭회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 증폭보호부는 연산증폭기의 입력단에 신호인가부에서 커플링된 일부 신호를 정류하는 가변캐패시터, 캐패시터, 다이오드 및 인덕터가 연결되고, 연산증폭기의 출력단에 저항 및 트랜지스터가 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 무선단말기용 고출력 전력증폭회로.
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