KR20020077974A - A small-sized predistortion linearizer using diode mixer for improving intermodulation distortion of broadband power amplifier - Google Patents

A small-sized predistortion linearizer using diode mixer for improving intermodulation distortion of broadband power amplifier Download PDF

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KR20020077974A
KR20020077974A KR1020010017719A KR20010017719A KR20020077974A KR 20020077974 A KR20020077974 A KR 20020077974A KR 1020010017719 A KR1020010017719 A KR 1020010017719A KR 20010017719 A KR20010017719 A KR 20010017719A KR 20020077974 A KR20020077974 A KR 20020077974A
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김종헌
조경준
윤신영
장동희
김남영
이종철
이병제
이근호
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미션텔레콤 주식회사
주식회사 흥창
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Abstract

PURPOSE: A compact predistortion linearizer by using a dynamic mixer for improving a modulation performance of a broadband power amplifier is provided to reduce a DC power loss and improve a change of modulation characteristics during a long time operation by employing a dynamic mixer as a modulation generator. CONSTITUTION: A compact predistortion linearizer by using a dynamic mixer for improving a modulation performance of a broadband power amplifier includes a first 90 degree hybrid coupler(210) for dividing a pair of carrier waves into a linear path and a nonlinear path, a variable phase shifter(220) for compensating a phase difference generated in the nonlinear path, a delay line(230) for compensating a delay time generated in the nonlinear path by inputting an output signal of the variable phase shifter(220), a mixer(260) for generating a modulation signal, an isolator(250) for preventing the modulation signal generated from the mixer(260) from entering back to the linear path, a variable attenuator(270) for modulating the size of the main signal and the modulation signal and a second 90 degree hybrid coupler for coupling the signal of the linear path through the delay line(230) with the signal of the nonlinear line through the variable attenuator(270). The predistortion linearizer employs a predistortion method having a predistorter composed of an inner carrier wave provided with the linear path and the nonlinear path for inputting a pair of carrier waves and an RF power amplifier(280) for outputting the carrier wave by removing the modulation signal generated by inputting the signal processed by the predistorter.

Description

광대역 전력 증폭기의 혼변조 성능 개선을 위해 다이오드 믹서를 이용한 소형 프리디스토션 선형화기{A small-sized predistortion linearizer using diode mixer for improving intermodulation distortion of broadband power amplifier}A small-sized predistortion linearizer using diode mixer for improving intermodulation distortion of broadband power amplifier

본 발명은 광대역 전력 증폭기의 신호 증폭 시 발생하는 상호 혼변조 왜곡(IMD: Inter-Modulation Distortion) 성분의 제거를 위해 전력 증폭기와 반대되는 특성을 갖는 혼변조 성분을 다이오드 믹서를 사용하여 개선하는 소형 프리디스토션 선형화 기술에 관한 것이다.The present invention provides a small pre-improvement method using a diode mixer to improve intermodulation components having characteristics opposite to those of power amplifiers to remove inter-modulation distortion (IMD) components generated during signal amplification of a broadband power amplifier. It relates to a distortion linearization technique.

유·무선 통신을 위해 사용되며 특히 이동통신과 위성통신에 있어 필수적인 고출력 증폭기(High Power Amplifier)는 최대 출력을 발생시키기 위하여 비선형(Nonlinear)특성을 갖는 포화영역(Saturation region)에서 동작하게 된다. 그러나 고출력 증폭기가 포화영역 부근에서 동작하게 되면 비선형 특성에 의해서 출력신호의 크기와 위상이 왜곡되어 상호 혼변조 왜곡 성분을 발생하게 되므로 증폭기의 성능은 크게 저하된다. 따라서 입력되는 신호의 레벨을 수 dB 백-오프(Back-off)시켜 동작시키거나 전력 용량이 큰 트랜지스터(Transistor)로 바꿔야 하는 문제점이 있다. 또한 상호 혼변조 성분들은 필터를 이용하여 제거하기 매우 힘들어 시스템 전체의 잡음원으로 작용하여 전송품질을 저하시키는 요인이 된다.High power amplifiers, which are used for wired and wireless communications and are essential for mobile and satellite communications, operate in a saturation region with nonlinear characteristics to produce maximum output. However, when the high power amplifier operates near the saturation region, the performance and performance of the amplifier are greatly degraded because the magnitude and phase of the output signal are distorted due to the nonlinear characteristics, thereby generating inter-modulation distortion components. Therefore, there is a problem in that the level of the input signal must be operated by several dB back-off or changed into a transistor having a large power capacity. In addition, inter-modulation components are very difficult to remove using a filter, which acts as a noise source of the entire system, causing a drop in transmission quality.

이러한 혼변조 성분을 줄이기 위한 대표적인 방법으로 피드포워드(Feedforward)방법, 프리디스토션(Predistortion)과 피드백(Feedback) 방법을 이용한 선형화 기술이 널리 사용된다. 그러나 최근에는 국내외적으로 멀티캐리어(Multi-carrier) 신호증폭의 요구로 기지국용 전력 증폭기의 혼변조 사항이 엄격하여졌기 때문에 피드포워드 방식을 변형한 Dual-loop Feedforward나 Predistorter와 Feedforward를 결합시킨 방식을 사용하여 이러한 성능을 만족시키려하고 있다.As a representative method for reducing such intermodulation components, a linearization technique using a feedforward method, a predistortion and a feedback method is widely used. However, in recent years, due to the demand for multi-carrier signal amplification at home and abroad, the cross-modulation of the power amplifier for base stations has become strict, so the dual-loop feedforward or feedforward combined with the feedforward method is combined. To achieve this performance.

도 1은 프리디스토션 시스템 구성도이고, 도 2는 도 1의 각 구간에서 나타나는 특성을 그래프로 표현한 것이다. 프리디스토션 시스템의 이론적인 동작은 다음과 같다.FIG. 1 is a diagram illustrating a predistortion system, and FIG. 2 is a graph illustrating characteristics appearing in each section of FIG. 1. The theoretical operation of the predistortion system is as follows.

경로 A-B:Path A-B:

프리디스토터(Predistorter)(10)는 입력 RF신호에 대하여 프리디스토션 함수인 β(Vi)가 RF 증폭기(20)에서 생성되는 왜곡성분 F(α)와 정확히 반대되는 특성을 갖도록 만들어 준다. β(Vi)의 그래프는 도 2a와 같다.The predistorter 10 makes the predistortion function β (V i ) with respect to the input RF signal to be exactly opposite to the distortion component F (α) generated by the RF amplifier 20. The graph of β (V i ) is shown in FIG. 2A.

경로 B-C:Path B-C:

RF 증폭기(20)에서의 특성은 도 2b에서 나타내는 그래프와 같다. 이로부터도 2a와 정확히 반대되는 특성을 가짐을 알 수 있다.Characteristics in the RF amplifier 20 are as shown in the graph shown in FIG. 2B. From this, it can be seen that it has the characteristics exactly opposite to 2a.

경로 C-RFPath C-RF outout ::

RF출력에서 프리디스토터(10)와 RF증폭기(20)의 반대되는 특성이 결합될 시 왜곡성분이 보상되어 입력신호 대 출력신호가 선형적으로 나타난다. 결과는 도 2c와 같다.When the opposite characteristics of the predistorter 10 and the RF amplifier 20 are combined at the RF output, the distortion component is compensated for, resulting in a linear representation of the input signal to the output signal. The results are shown in Figure 2c.

도 3은 일반적인 프리디스토션 선형화기의 회로 구성도이고 도 4는 도 3 회로 각 부분에서의 신호 파형도를 나타낸다. 일반적인 프리디스토션 방식 선형화기의 동작 원리는 다음과 같다.3 is a circuit diagram of a general predistortion linearizer, and FIG. 4 is a signal waveform diagram of each part of the circuit of FIG. 3. The operation principle of a general predistortion linearizer is as follows.

경로 A-B, A-C:Route A-B, A-C:

도 3에서 입력단자(RFin)에서 2개의 반송파가 프리디스토터에 인가되면 전력 분배기(Power Divider)(110)에 의해 반송파가 선형 경로 (B)와 비선형 경로 (C)로 나누어진다. 이때 지점 A의 신호 파형은 도 2(a)와 같으며 지점 B와 C의 신호 파형은 도 2(a)와 같은 신호이다.In FIG. 3, when two carriers are applied to the predistorter at the input terminal RF in , the carrier is divided into a linear path B and a nonlinear path C by a power divider 110. At this time, the signal waveform of the point A is as shown in Fig. 2 (a) and the signal waveforms of the points B and C is the signal as shown in Fig. 2 (a).

경로 B-B':Path B-B ':

선형 경로는 위상변환기(phase shifter)(120)와 지연선로(delay line)(130)를 사용하여, 비선형 경로에서 상호 혼변조 발생기(Inter-Modulation Generator)(150), 가변 감쇄기(Variable Atttenuator)(160)와 위상변환기(170)에서 발생하는 지연 시간을 보다 정확히 보상하도록 한다. 이때 신호 파형은 도 2(a)와 같이 변함이 없다.The linear path uses a phase shifter 120 and a delay line 130 to form an inter-modulation generator 150 and a variable atttenuator in a nonlinear path. To compensate more accurately the delay time generated by the 160 and the phase shifter 170. At this time, the signal waveform does not change as shown in FIG.

경로 C-C':Path C-C ':

비선형 경로에서 전력 분배기(110)를 통과한 신호는 상호 혼변조 발생기(150)에 의하여 RF 증폭기(180)에 입력할 혼변조 성분을 생성시키며 이를 가변 감쇄기(160)와 위상변환기(170)의 조절에 의하여 선형 경로의 성분과 진폭과 위상이 180°차이가 나도록 조절하여 선형 경로와 결합하도록 한다. 이때 신호 파형은 도 2(b)와 같다.The signal passing through the power divider 110 in the nonlinear path generates the intermodulation component to be input to the RF amplifier 180 by the intermodulation generator 150 and adjusts the variable attenuator 160 and the phase shifter 170. By adjusting the components and amplitude and phase of the linear path by 180 ° difference to be combined with the linear path. At this time, the signal waveform is as shown in FIG.

경로 B'/C'-D:Path B '/ C'-D:

선형 경로와 비선형 경로에서의 신호가 전력 결합기(Power Combiner)(140)에 의해 합쳐지게 되면 도 2(c)와 같이 주 신호와 위상이 180°반전된 상호 혼변조 신호를 만들어 RF 증폭기(180)의 입력으로 들어간다.When the signals in the linear path and the non-linear path are combined by the power combiner 140, the RF amplifier 180 generates an inter-modulated signal in which the main signal and the phase are inverted by 180 ° as shown in FIG. 2 (c). Enter the input of.

경로 D-E:Path D-E:

도 2(c)와 같은 선형 경로와 비선형 경로의 결합에 의해 만들어진 신호는 RF 증폭기(180)의 입력으로 들어가 RF증폭기(180)에서 생성되는 혼변조 신호와 반대가되므로 제거되어 순수 반송파 신호만 증폭되어 나온다. 이때 신호는 도 2(d)와 같다.The signal generated by the combination of the linear path and the nonlinear path as shown in FIG. 2 (c) enters the input of the RF amplifier 180 and is reversed from the intermodulation signal generated by the RF amplifier 180, thereby eliminating only the pure carrier signal. Comes out. At this time, the signal is as shown in FIG.

이와 같은 종래의 프리디스토션 방식의 선형화기는 IMD 특성 개선효과는 있지만 전력 분배·결합기(110)(140)와 180°위상변환기(120)(170)에 의하여 대체적으로 부피가 커지며, 혼변조 발생기(150)가 DC 전력을 많이 소모하여 선형화기의 전체적인 효율이 떨어진다. 또한 장시간 동작시에는 IMD 특성의 변화를 유발시켜 선형화기 전체 성능을 저하시킨다.Such a conventional predistortion linearizer has an IMD characteristic improvement effect, but is generally bulky by the power distribution / combiner 110, 140 and 180 ° phase converters 120, 170, and the intermodulation generator 150. ) Consumes a lot of DC power, reducing the overall efficiency of the linearizer. In addition, long-term operation causes a change in the IMD characteristics, reducing the overall performance of the linearizer.

또한 종래에는 혼변조 발생기(150)로 다이오드나 RF 증폭기를 주로 사용하여 DC 전력 소모가 많았으며 믹서를 사용할 경우 LO 포트에 신호를 인가하는 불편함이 있었다.In addition, conventionally, a diode or RF amplifier is mainly used as the intermodulation generator 150, and DC power consumption is high. When using a mixer, there is an inconvenience in applying a signal to the LO port.

본 발명의 목적은 혼변조 발생기로 다이오드 믹서를 사용하여 DC 전력 손실을 줄이고 장시간 동작 시 발생하는 혼변조 특성변화에 따른 문제점을 개선할 수 있는 프리디스토션 선형 전력 증폭기를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a predistortion linear power amplifier that can reduce the DC power loss by using a diode mixer as a intermodulation generator, and can improve the problems caused by intermodulation characteristics changes occurring during long time operation.

본 발명의 다른 목적은 기존 혼변조 발생기를 믹서로 사용할 때 50Ω으로 종단하여 대역폭이 넓은 혼변조 발생기로 설정하여 성능을 광대역에서 개선하는데 있다.Another object of the present invention is to improve the performance in a wide bandwidth by setting up a wide bandwidth intermodulation generator terminated by 50 kHz when using an existing intermodulation generator as a mixer.

본 발명의 또 다른 목적은 선형 경로와 비선형 경로의 분배와 결합 시 90°하이브리드 결합기를 사용하고, 90°하이브리드 결합기 사용 시 나타나는 선형경로와 비선형 경로간의 아이솔레이션(Isolation) 문제를 비선형 경로에서 아이솔레이터(Isolator)를 사용하여 개선하여 광대역에서 우수한 혼변조 성능을 가지는 소형 프리디스토터 선형화기를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to use a 90 ° hybrid coupler in the distribution and combination of the linear and non-linear path, and to isolate the problem of isolation between the linear and non-linear paths when using the 90 ° hybrid coupler in the non-linear path isolator (Isolator And to provide a small predistorter linearizer with good intermodulation performance over broadband.

본 발명의 또 다른 목적은 선형화기를 전력 증폭기의 앞단에 삽입하여 주 증폭기의 왜곡 특성을 정확하게 보상하도록 하는데 있다.Another object of the present invention is to insert a linearizer at the front of the power amplifier to accurately compensate for the distortion characteristics of the main amplifier.

본 발명의 또 다른 목적은 전력 증폭기에서 발생되는 성분과 반대되는 특성을 갖는 왜곡성분을 미리 입력, 전력증폭기에서 발생되는 혼변조 신호를 상쇄시켜 증폭기의 반송파 대 혼변조 비(Carrier to Inter-Modulation Ratio; C/I)를 개선시키고 고출력 증폭기내에 프리디스토터를 소형으로 삽입할 수 있도록 하여 전체 선형화기의 크기를 줄이는데 있다.Another object of the present invention is to input a distortion component having a characteristic opposite to that generated in the power amplifier in advance, and to cancel the intermodulation signal generated in the power amplifier, so that the carrier to inter-modulation ratio of the amplifier To reduce the size of the entire linearizer by improving the C / I) and enabling the compact insertion of the predistorter into the high output amplifier.

본 발명의 다른 목적과 장점은 하기된 발명의 상세한 설명을 읽고 첨부된 도면을 참조하면 보다 명백해질 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention and the accompanying drawings.

도 1은 프리디스토션 시스템의 구성도.1 is a block diagram of a predistortion system.

도 2는 도 1 각 구간의 특성곡선.2 is a characteristic curve of each section of FIG.

도 3은 일반적인 프리디스토션 선형화기의 구성도.3 is a block diagram of a general predistortion linearizer.

도 4는 도 3 각 부분의 신호 파형도.4 is a signal waveform diagram of each part of FIG. 3;

도 5는 본 발명에 따른 믹서를 이용한 소형 프리디스토션 선형화기의 구성도.5 is a block diagram of a small predistortion linearizer using a mixer according to the present invention.

도 6은 도 5 각 부분의 신호 파형도.6 is a signal waveform diagram of each part of FIG. 5;

< 도면의 주요부분에 대한 간단한 설명 ><Brief description of the main parts of the drawings>

10: 프리디스토터 20,180,280: RF 전력증폭기10: predistorter 20,180,280: RF power amplifier

100,200: 프리디스토션 선형전력증폭기 110: 전력분배기100,200: predistortion linear power amplifier 110: power divider

120,170: 위상변환기 130,230: 지연선로120,170: phase shifter 130,230: delay line

140: 전력결합기 150: 혼변조 발생기140: power combiner 150: intermodulation generator

160,270: 가변감쇄기 210,240: 하이브리드 결합기160,270: variable attenuator 210,240: hybrid coupler

220: 가변 위상변환기 250: 아이솔레이터220: variable phase shifter 250: isolator

260: 믹서260: mixer

< 실시예 ><Example>

본 발명에 따른 프리디스토션 선형 광대역 전력증폭기의 바람직한 실시예는, 두개의 반송파를 입력하며 내부의 반송파 전송경로가 선형경로와 비선형경로로 이루어지는 프리디스토터(predistortor) 및 상기 프리디스토터에 의해 처리된 신호를 입력하여 상기 RF 전력증폭기에서 생성된 혼변조 신호를 제거하여 순수한 반송파만증폭시켜 출력하는 RF 전력증폭기를 구비하여 이루어진다.A preferred embodiment of the predistortion linear broadband power amplifier according to the present invention is a predistortor which inputs two carriers and whose carrier transmission path is composed of a linear path and a nonlinear path and processed by the predistorter. It is provided with an RF power amplifier for inputting the signal to remove the intermodulation signal generated by the RF power amplifier to amplify and output only the pure carrier.

이때 상기 프리디스토터는 상기 RF 전력증폭기의 앞단에 결합되어 상기 RF 전력증폭기를 선형화하기 위한 선형화기이며, 상기 입력된 두개의 반송파를 선형경로와 비선형경로로 나누기 위한 제 1 90°하이브리드 결합기, 선형경로에서 상기 제 1 90°하이브리드 결합기에 의해 나누어진 반송파를 입력하여 비선형경로에서 발생하는 위상차를 보상하는 가변 위상변환기, 상기 가변 위상변환기의 출력신호를 입력하여 비선형경로에서 발생하는 지연시간을 보상하기 위한 지연선로, 혼변조신호를 발생시키는 믹서, 비선형경로에서 상기 제 1 90°하이브리드 결합기에 의해 나누어진 반송파를 입력하고 상기 믹서에서 발생된 혼변조신호가 선형경로로 재주입되는 것을 막기위한 아이솔레이터(isolator), 상기 믹서에 의해 발생된 혼변조신호를 입력하여 주신호와 혼변조신호 성분의 크기를 조절하기 위한 가변 감쇄기 및 상기 지연선로를 통한 선형경로측 신호와 상기 가변 감쇄기를 통한 비선형경로측 신호를 결합하기 위한 제 2 90°하이브리드 결합기를 포함하여 이루어진다.The predistorter is a linearizer coupled to the front end of the RF power amplifier to linearize the RF power amplifier, and includes a first 90 ° hybrid coupler and a linear path for dividing the input two carriers into a linear path and a nonlinear path. A variable phase shifter that compensates for a phase difference occurring in a nonlinear path by inputting a carrier divided by the first 90 ° hybrid coupler, and an output signal of the variable phase shifter to compensate for a delay time that occurs in a nonlinear path Isolators for inputting carriers divided by the first 90 ° hybrid coupler in delay lines, mixers and nonlinear paths to generate intermodulation signals, and for preventing intermodulation signals generated in the mixers from being reinjected into the linear paths. ), Input the intermodulation signal generated by the mixer and the main signal It comprises a variable attenuator and a 2 90 ° hybrid coupler for coupling the non-linear path through the side signal path side linear signal and the variable attenuator via the delay line for adjusting the size of the modulation signal components.

본 실시예에 있어서, 비선형 경로에서 전력증폭기 특성을 보상하기 위해 상기 믹서의 LO 신호 입력단자에 소정 크기의 저항을 결합하는 것이 바람직하다.In this embodiment, it is desirable to couple a resistor of a predetermined magnitude to the LO signal input terminal of the mixer to compensate for the power amplifier characteristics in the nonlinear path.

그리고 상기 소정 크기의 저항은 50Ω인 것이 바람직하다.In addition, the predetermined magnitude of resistance is preferably 50 kΩ.

그리고 상기 선형경로와 비선형경로의 신호파형은 상기 제 1 90°하이브리드 결합기에 의해 90°의 위상차를 갖으며, 상기 RF증폭기에 입력되는 혼변조 신호는 주신호와 위상이 180°반전된 신호이다.The signal waveform of the linear path and the nonlinear path has a phase difference of 90 ° by the first 90 ° hybrid coupler, and the intermodulation signal input to the RF amplifier is a signal whose phase is inverted by 180 °.

이때 상기 믹서는 다이오드 믹서이며, 상기 RF 전력증폭기로는 고출력 전력증폭기를 사용하는 것이 바람직하다.At this time, the mixer is a diode mixer, it is preferable to use a high output power amplifier as the RF power amplifier.

또 상기 프리디스토터는 피드포워드 선형기에 탑재하여 사용하는 것이 바람직하고, 상기 프리디스토터는 IMT-2000 위성통신기지국, IMT-2000 중계기, PCS 이동통신기지국, PCS 중계기, GSM 이동통신기지국, GSM 중계기, 지상 마이크로파 무선 시스템, Cellular폰용 이동통신기지국 및 Cellular폰용 중계기를 포함하는 무선 통신 시스템의 채널 용량을 증대시킨다.In addition, the predistorter is preferably mounted on a feedforward linear device, and the predistorter is an IMT-2000 satellite communication base station, an IMT-2000 repeater, a PCS mobile communication base station, a PCS repeater, a GSM mobile communication base station, a GSM repeater, or a ground. Increase the channel capacity of wireless communication systems including microwave radio systems, mobile communication base stations for cellular phones and repeaters for cellular phones.

그리고 상기 선형화기에 상기 RF 전력증폭기에서 발생되는 성분과 반대되는 특성을 갖는 왜곡성분을 미리 입력시키고, 상기 선형화기는 상기 RF 전력증폭기내에 삽입되는 것이 바람직하다.Preferably, the linearizer inputs a distortion component having characteristics opposite to those generated in the RF power amplifier, and the linearizer is inserted into the RF power amplifier.

이제 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 구성 및 동작원리에 대하여 보다 상세히 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 믹서를 이용한 프리디스토션 방식의 선형화기의 회로 구성도를 나타내며, 도 6은 도 5의 각 부분에서의 신호 파형도를 나타낸다. 본 발명의 믹서를 이용한 프리디스토션 방식의 선형화기 동작 원리는 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and operation principle of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 5 is a circuit diagram of a predistortion linearizer using a mixer according to the present invention, and FIG. 6 is a signal waveform diagram of each part of FIG. 5. The operation principle of the linearizer of the predistortion method using the mixer of the present invention is as follows.

경로 RFPath RF inin -A, RF-A, RF inin -A':-A ':

도 5에서 2개의 반송파가 선형화기의 입력단자(RFin)로 인가되면 90°하이브리드 결합기(210)에 의해 반송파가 선형 경로 (A)와 비선형 경로 (A')로 나누어진다. 이때 지점 A와 A'의 신호 파형은 위상이 90°하이브리드 결합기(210)로 인해 90°차이를 가진 도 6(a)와 같은 신호가 된다.In FIG. 5, when two carriers are applied to the input terminal RF in of the linearizer, the carrier is divided into a linear path A and a nonlinear path A ′ by a 90 ° hybrid coupler 210. At this time, the signal waveform of the points A and A 'becomes a signal as shown in FIG. 6 (a) having a 90 ° difference due to the 90 ° hybrid coupler 210 in phase.

경로 A-B:Path A-B:

선형 경로는 가변 위상 변환기(220)와 지연선로(230)를 사용하여 비선형 경로에서 발생할 수 있는 위상차와 지연시간을 보상하여 90°하이브리드 결합기(240)에 입력된다. 이때 신호 파형은 도 6(a)와 같다.The linear path is input to the 90 ° hybrid coupler 240 by using the variable phase converter 220 and the delay line 230 to compensate for the phase difference and the delay time that may occur in the nonlinear path. At this time, the signal waveform is as shown in FIG.

경로 A'-B':Path A'-B ':

비선형 경로에서 전력 증폭기 특성을 보상하는 방법으로 LO 신호 입력에 50Ω을 결합하는 믹서(260)를 사용하였다. 여기서 아이솔레이터(isolator)(250)는 90°하이브리드 결합기(210) 사용 시 선형경로로 믹서(260)에서 발생된 혼변조 신호가 재주입되지 않도록 하기 위하여 사용하였다. 이때 신호 파형은 도 6(b)와 같다.As a method of compensating the power amplifier characteristics in the nonlinear path, a mixer 260 that couples 50 kHz to the LO signal input is used. The isolator 250 is used to prevent the intermodulation signal generated by the mixer 260 from being re-injected in a linear path when the 90 ° hybrid coupler 210 is used. At this time, the signal waveform is as shown in FIG.

경로 B'-B'':Path B'-B '':

비선형 경로에서의 가변 감쇄기(270)는 주전력 증폭기(280)에 입력되는 주 신호와 혼변조 성분의 크기를 조절하기 위해 사용하였다. 이때 신호 파형은 도 6(b)와 같다.The variable attenuator 270 in the nonlinear path was used to adjust the magnitude of the main signal and intermodulation component input to the main power amplifier 280. At this time, the signal waveform is as shown in FIG.

경로 B/B''-C:Path B / B ''-C:

선형 경로와 비선형 경로에서 90°하이브리드 결합기(240)에 입력된 신호들이 결합하게 되어 주 신호와 위상이 180°반전된 혼변조 신호가 주전력 증폭기(280)의 입력단으로 들어간다. 이때의 신호 파형은 도 6(c)와 같다.The signals inputted to the 90 ° hybrid coupler 240 in the linear path and the nonlinear path are combined so that the intermodulated signal 180 ° inverted in phase with the main signal enters the input terminal of the main power amplifier 280. The signal waveform at this time is as shown in FIG.

경로 C-D:Path C-D:

선형 경로와 비선형 경로와의 결합으로 생성된 신호들은 주전력 증폭기(280)로 입력되어 주전력 증폭기(280)에서 생성되는 혼변조 신호를 제거하여 순수한 반송파만 증폭되어 나온다. 이때 신호는 도 6(d)와 같다.The signals generated by the combination of the linear path and the nonlinear path are input to the main power amplifier 280 to remove the intermodulation signal generated by the main power amplifier 280, and only pure carriers are amplified. At this time, the signal is as shown in FIG.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상기 발명의 상세한 설명에서 언급된 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention can be variously modified and can take various forms and only the specific embodiments thereof are described in the detailed description of the invention. It is to be understood, however, that the present invention is not limited to the specific forms mentioned in the detailed description of the invention, but rather includes all modifications, equivalents, and substitutions within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It should be understood to do.

본 발명은 고출력 전력 증폭기의 선형화 성능 개선을 위해 다이오드 믹서를 이용한 소형 프리디스토션 선형화기이다. 혼변조 발생기로 다이오드 믹서를 사용하여 DC 전력 손실을 줄였으며 이 프리디스토터를 선형화 하고자 하는 전력 증폭기의 앞단에 결합하여 혼변조 성능을 개선시켰다.The present invention is a small predistortion linearizer using a diode mixer to improve the linearization performance of a high output power amplifier. Using a diode mixer as the intermodulation generator reduces the DC power loss and combines this predistorter with the front end of the power amplifier to be linearized to improve intermodulation performance.

또한 기존 프리디스토션 방식에서의 단점인 선형 경로에서의 지연 선로의 길이를 줄였으며, 장시간 동작 시 혼변조 특성의 변화에 따른 영향을 믹서로 대치하여 개선시켰다. 즉 본 발명의 선형화기를 고출력 전력 증폭기의 앞단에 소형으로 삽입하여 혼변조 성분을 개선하였고, 피드포워드 방식에 다이오드 믹서를 사용한 프리디스토터를 적용함으로써 혼변조 개선량을 극대화 하였다.In addition, the length of the delay line in the linear path, which is a disadvantage of the conventional predistortion method, is reduced, and the effect of the change of the intermodulation characteristics in the long time operation is replaced by the mixer. In other words, the linearizer of the present invention is inserted into the front end of the high output power amplifier in small size to improve the intermodulation component, and the predistorter using the diode mixer is maximized by applying the feed mixer to the feed forward method.

그리고 입·출력에 90°하이브리드 결합기를 사용하여 큰 부피를 차지하던 가변 위상 변환기를 제거하였으며 이에 따른 선형 경로의 지연선로를 줄임으로써 전체적인 프리디스토터의 사이즈를 축소시켜 광대역 혼변조 특성을 이룰 수 있다.In addition, by using 90 ° hybrid coupler for input and output, the variable phase shifter, which occupy a large volume, is eliminated. By reducing the delay line of the linear path, the size of the overall predistorter can be reduced to achieve wideband intermodulation characteristics. .

이뿐 아니라 본 발명의 믹서를 이용한 소형 프리디스토터 선형화기를 고출력 전력 증폭기 및 피드포워드 선형기와 함께 적용한다면 혼변조 개선량의 극대화를 이룰 수 있다.In addition, when the small predistorter linearizer using the mixer of the present invention is applied together with the high output power amplifier and the feedforward linearizer, the amount of intermodulation improvement can be maximized.

본 발명의 선형화기를 근간에 상용화 될 IMT-2000 뿐만 아니라 현재의 위성 통신 기지국 및 중계기, PCS와 GSM 이동 통신 기지국 및 중계기, 지상 마이크로파 무선 등의 다양한 무선 통신 시스템에 적용한다면 시스템의 채널 용량 증대, 낮은 DC 전력 소모, 저가격화와 소형화 등의 많은 이점을 갖게 되어 무선 통신을 이용하는 많은 가입자들에게 질 좋은 서비스와 무선통신에 대한 신뢰도 증대를 제공하게 될 것이다.If the linearizer of the present invention is applied to various wireless communication systems such as IMT-2000, which will be commercialized based on the present satellite communication base station and repeater, PCS and GSM mobile communication base station and repeater, terrestrial microwave radio, the channel capacity of the system is increased, It will have many advantages such as DC power consumption, low cost and miniaturization, which will provide many subscribers with high quality service and increased reliability for wireless communication.

Claims (13)

두개의 반송파를 입력하며 내부의 반송파 전송경로가 선형경로와 비선형경로로 이루어지는 프리디스토터(predistortor); 및A predistorter for inputting two carriers and having an internal carrier transmission path composed of a linear path and a nonlinear path; And 상기 프리디스토터에 의해 처리된 신호를 입력하여 내부에서 생성된 혼변조 신호를 제거하여 순수한 반송파만 증폭시켜 출력하는 RF 전력증폭기를 구비하여 이루어지는 프리디스토션 방식의 선형 전력증폭기에 있어서,A predistortion linear power amplifier comprising an RF power amplifier which inputs a signal processed by the predistorter, removes intermodulation signals generated therein, and amplifies and outputs only a pure carrier wave. 상기 프리디스토터는 상기 RF 전력증폭기의 앞단에 결합되어 상기 RF 전력증폭기를 선형화하기 위한 선형화기이며,The predistorter is a linearizer coupled to the front end of the RF power amplifier to linearize the RF power amplifier, 상기 입력된 두개의 반송파를 선형경로와 비선형경로로 나누기 위한 제 1 90°하이브리드 결합기;A first 90 ° hybrid coupler for dividing the input two carriers into a linear path and a nonlinear path; 선형경로에서 상기 제 1 90°하이브리드 결합기에 의해 나누어진 반송파를 입력하여 비선형경로에서 발생하는 위상차를 보상하는 가변 위상변환기;A variable phase shifter configured to compensate the phase difference occurring in the nonlinear path by inputting a carrier divided by the first 90 ° hybrid coupler in a linear path; 상기 가변 위상변환기의 출력신호를 입력하여 비선형경로에서 발생하는 지연시간을 보상하기 위한 지연선로;A delay line configured to input an output signal of the variable phase shifter to compensate a delay time occurring in the nonlinear path; 혼변조신호를 발생시키는 믹서;A mixer for generating intermodulation signals; 비선형경로에서 상기 제 1 90°하이브리드 결합기에 의해 나누어진 반송파를 입력하고 상기 믹서에서 발생된 혼변조신호가 선형경로로 재주입되는 것을 막기위한 아이솔레이터(isolator);An isolator for inputting a carrier divided by the first 90 [deg.] Hybrid coupler in a nonlinear path and preventing the intermodulation signal generated by the mixer from being reinjected into the linear path; 상기 믹서에 의해 발생된 혼변조신호를 입력하여 주신호와 혼변조신호 성분의 크기를 조절하기 위한 가변 감쇄기; 및A variable attenuator for inputting the intermodulation signal generated by the mixer to adjust the magnitude of the main signal and the intermodulation signal component; And 상기 지연선로를 통한 선형경로측 신호와 상기 가변 감쇄기를 통한 비선형경로측 신호를 결합하기 위한 제 2 90°하이브리드 결합기를 포함하여 이루어지는 것이 특징인, 프리디스토션 선형 광대역 전력증폭기.And a second 90 [deg.] Hybrid coupler for combining the linear path side signal through the delay line and the nonlinear path side signal through the variable attenuator. 제 1 항에 있어서, 비선형 경로에서 전력증폭기 특성을 보상하기 위해 상기 믹서의 LO 신호 입력단자에 소정 크기의 저항을 결합하는 것이 특징인, 프리디스토션 선형 광대역 전력증폭기.2. The predistortion linear broadband power amplifier of claim 1, wherein a predetermined magnitude of resistor is coupled to the LO signal input terminal of the mixer to compensate for power amplifier characteristics in a nonlinear path. 제 2 항에 있어서, 상기 소정 크기의 저항은 50Ω인 것이 특징인, 프리디스토션 선형 광대역 전력증폭기.3. The predistortion linear broadband power amplifier of claim 2, wherein the predetermined magnitude of resistance is 50 Hz. 제 1 항에 있어서, 상기 선형경로와 비선형경로의 신호파형은 상기 제 1 90°하이브리드 결합기에 의해 90°의 위상차를 갖게 되는 것이 특징인, 프리디스토션 선형 광대역 전력증폭기.The predistortion linear broadband power amplifier of claim 1, wherein the signal waveforms of the linear path and the nonlinear path have a phase difference of 90 ° by the first 90 ° hybrid coupler. 제 1 항에 있어서, 상기 RF증폭기에 입력되는 혼변조 신호는 주신호와 위상이 180°반전된 신호인 것이 특징인, 프리디스토션 선형 광대역 전력증폭기.The predistortion linear broadband power amplifier of claim 1, wherein the intermodulation signal input to the RF amplifier is a signal in which a phase is inverted by 180 ° from a main signal. 제 1 항에 있어서, 상기 믹서는 다이오드 믹서인 것이 특징인, 프리디스토션선형 광대역 전력증폭기.The predistortion linear broadband power amplifier of claim 1, wherein the mixer is a diode mixer. 제 1 항에 있어서, 상기 RF 전력증폭기는 고출력 전력증폭기인 것이 특징인, 프리디스토션 선형 광대역 전력증폭기.2. The predistortion linear broadband power amplifier of claim 1, wherein the RF power amplifier is a high output power amplifier. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 프리디스토터는 피드포워드 선형기인 것이 특징인, 프리디스토션 선형 광대역 전력증폭기.8. A predistortion linear broadband power amplifier as claimed in claim 1 or 7, wherein the predistorter is a feed forward linearizer. 제 1 항에 있어서, 상기 프리디스토터는 무선 통신 시스템의 채널 용량을 증대시키는 것이 특징인, 프리디스토션 선형 광대역 전력증폭기.The predistortion linear broadband power amplifier of claim 1, wherein the predistorter increases the channel capacity of a wireless communication system. 제 9 항에 있어서, 상기 무선 통신 시스템에는 IMT-2000 위성통신기지국, IMT-2000 중계기, PCS 이동통신기지국, PCS 중계기, GSM 이동통신기지국, GSM 중계기, 지상 마이크로파 무선 시스템, Cellular폰용 이동통신기지국 및 Cellular폰용 중계기가 포함되는 것이 특징인, 프리디스토션 선형 광대역 전력증폭기.10. The system of claim 9, wherein the wireless communication system includes an IMT-2000 satellite communication base station, an IMT-2000 repeater, a PCS mobile communication base station, a PCS repeater, a GSM mobile communication base station, a GSM repeater, a terrestrial microwave radio system, and a mobile communication base station for cellular phones. A predistortion linear broadband power amplifier, characterized by a repeater for cellular phones. 제 1 항에 있어서, 상기 선형화기에 상기 RF 전력증폭기에서 발생되는 성분과 반대되는 특성을 갖는 왜곡성분을 미리 입력시키는 것이 특징인, 프리디스토션 선형 광대역 전력증폭기.The predistortion linear broadband power amplifier according to claim 1, wherein the distortion device is previously inputted with a distortion component having a property opposite to that generated by the RF power amplifier. 제 1 항에 있어서, 상기 선형화기는 상기 RF 전력증폭기내에 삽입되는 것이 특징인, 프리디스토션 선형 광대역 전력증폭기.The predistortion linear broadband power amplifier of claim 1, wherein the linearizer is inserted into the RF power amplifier. 제 1 항에 있어서, 상기 선형화기는 피드포워드 선형화기내에 삽입되는 것이 특징인, 프리디스토션 선형 광대역 전력증폭기.The predistortion linear broadband power amplifier of claim 1, wherein the linearizer is inserted into a feedforward linearizer.
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