KR20020094147A - A circuit of power amplifier for mobile communication terminal - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이동통신 단말기에서 사용되는 전력증폭회로에 관한 것으로서, 특히 무선 인터페이스에서 단말기의 신호를 전송하는데 중요한 역할을 하는 전력증폭기의 저전력 출력 상태에서의 효율을 개선하기 위한 전력증폭회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power amplifier circuit used in a mobile communication terminal, and more particularly, to a power amplifier circuit for improving efficiency in a low power output state of a power amplifier that plays an important role in transmitting a signal of a terminal in a wireless interface.
이동통신 시장이 점차 확대됨에 따라, 그에 따른 기술도 점차 발전하고 있는 추세에 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 terminal is also required to have small size, light weight, and excellent 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.
단말기의 배터리의 사용시간은 전력증폭기의 효율에 가장 민감하다. 기존의 전력증폭기의 효율은 최대출력(28dBm)을 기준으로 하고 있다. 하지만 실제 단말기는 최대출력에서의 사용빈도 보다는 저출력(약 0-16dBm 정도)에서의 사용이 훨씬 많은 것으로 조사되고 있다. 그러므로 배터리 사용시간을 늘리기 위해서는 저출력에서의 효율개선이 중요하다.The battery life of the terminal is most sensitive to the efficiency of the power amplifier. The efficiency of the existing power amplifier is based on the maximum output (28dBm). However, the actual terminal is used much more at low power (about 0-16dBm) than the frequency of use at the maximum output. Therefore, improving the efficiency at low power is important to increase battery life.
도 1, 도 2, 도 3은 종래 기술에 따른 이동통신 단말기용 전력증폭회로의 배선도로서, 도 1은 구동증폭부(11)와 전력증폭부(12) 그리고 전력증폭부(12)를 바이패스 할 수 있도록 스위치 2개(13,14)와 외부입력신호의 전력레벨에 따라 스위치(13,14)를 제어하는 제어부(15)로 구성되어, 저출력(약 16dBm 이하)동작모드에서는 도 1과 같이 전력증폭부를 바이패스함으로써 전력증폭부에서 소모하는 전류를 줄여서 효율을 개선한다. 또한 고출력 동작 모드에서는 2개의 스위치 모두가 아래로 연결되어 전력증폭부에서 증폭된다. 이러한 두 가지 모드 선택은 시스템의 제어 신호로부터 얻어진다.1, 2, and 3 are wiring diagrams of a power amplifier circuit for a mobile communication terminal according to the prior art, and FIG. 1 bypasses the driving amplifier 11, the power amplifier 12, and the power amplifier 12. It consists of two switches 13 and 14 and a control unit 15 for controlling the switches 13 and 14 in accordance with the power level of the external input signal. Bypassing the power amplifier improves efficiency by reducing the current drawn by the power amplifier. In high power mode, both switches are connected down and amplified in the power amplifier. These two mode selections are obtained from the control signals of the system.
도 2는 구동증폭부(21)와 2개의 전력증폭부(22a,22b)로 구성된다. 이 경우 고출력 동작모드의 경우 22a와 22b 증폭부 모두를 사용함으로써 가능하고 저출력 동작모드의 경우 시스템 제어신호에 의한 22a의 증폭부를 오프시킴으로써 22a의 증폭부에서 사용되는 전류를 절약할 수 있다.2 is composed of a drive amplifier 21 and two power amplifiers 22a and 22b. In this case, it is possible to use both 22a and 22b amplifiers in the high power operation mode, and in the low power operation mode, the current used in the amplifier 22a can be saved by turning off the amplifier 22a by the system control signal.
도 3은 구동증폭부(31), 전력증폭부(32), 신호커플러(33), 전력감지부(34), 전력증폭부(32)의 바이어스부(35) 및 전력증폭부(32)로 전원을 공급하는 직류-직류 변환기(36)로 구성된다. 먼저 입력신호를 커플링하여 전력감지부(34)로 전력레벨을 감지하여 전력증폭부의 베이스전류와 컬렉터 전압을 가변함으로써 입력신호에 레벨에 의해 최적의 바이어스에서 동작하게 되어 전력 증폭기 전체의 효율을 개선한다. 설명된 동작원리는 바이폴라 트랜지스터(BJT)계열에 관한 것이고 전계효과 트랜지스터(FET) 계열도 이와 비슷한 과정으로 동작된다.3 is a power amplifier 31, the power amplifier 32, the signal coupler 33, the power detector 34, the bias unit 35 and the power amplifier 32 of the power amplifier 32 It consists of a direct current to direct current converter (36). First, the input signal is coupled to sense the power level by the power sensing unit 34, and the base current and the collector voltage of the power amplifier are varied to operate at an optimum bias based on the level of the input signal, thereby improving the efficiency of the entire power amplifier. . The described principle of operation relates to a bipolar transistor (BJT) series and the field effect transistor (FET) series operates in a similar process.
그러나, 종래의 이동통신 단말기용 전력증폭회로는 외부에서 입력되는 신호의 전력레벨을 감지하는 시스템 제어신호를 필요로 하며 이 제어신호에 따라 전력증폭부를 단속하는 제어부 및 부가적인 회로를 두어야 되므로 단말기의 전력효율이 떨어지고 구성이 복잡하게 되는 문제점이 있다.However, the conventional power amplification circuit for a mobile communication terminal requires a system control signal for detecting a power level of an externally input signal, and according to the control signal, a control unit and an additional circuit for controlling the power amplification unit must be provided. There is a problem that the power efficiency is reduced and the configuration is complicated.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 다단의 증폭기를 가진 이동통신 단말기용 전력증폭회로로 입력되는 외부신호의 전력레벨에 따라 변화되는 제1 단의 증폭기의 전원부의 전력레벨을 감지하고 그 전력레벨에 따라 타단의 증폭기를 제어하여 전력효율을 개선할 수 있는 이동통신 단말기용 전력증폭회로를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, the object of the first stage of the amplifier is changed in accordance with the power level of the external signal input to the power amplifier circuit for a mobile communication terminal having a multi-stage amplifier The present invention provides a power amplification circuit for a mobile communication terminal capable of improving power efficiency by detecting a power level of a power supply unit and controlling an amplifier at the other end according to the power level.
도 1, 도 2, 도 3은 종래 기술에 따른 이동통신 단말기용 전력증폭회로의 배선도,1, 2, 3 is a wiring diagram of a power amplifier circuit for a mobile communication terminal according to the prior art,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이동통신 단말기용 전력증폭회로의 배선도,4 is a wiring diagram of a power amplifier circuit for a mobile communication terminal according to a first embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이동통신 단말기용 전력증폭회로의 배선도,5 is a wiring diagram of a power amplifier circuit for a mobile communication terminal according to a second embodiment of the present invention;
도 6는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이동통신 단말기용 전력증폭회로의 배선도.6 is a wiring diagram of a power amplifier circuit for a mobile communication terminal according to a third embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
41 : 구동증폭기 42 : 전력증폭기41: drive amplifier 42: power amplifier
43 : 제1 스위치 44 : 제2 스위치43: first switch 44: second switch
45 : 전원부 46 : 전력감지제어회로45: power supply section 46: power detection control circuit
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 이동통신 단말기용 전력증폭회로의 제1 특징에 따르면, 전원부로부터 공급되는 전원으로 외부에서 이동통신 단말기로 입력되는 신호의 전력을 증폭하는 제 1 전력증폭부 및 제 2 전력증폭부로 구성되는 이동통신 단말기용 전력증폭회로에 있어서, 상기 전원부에 형성되어 외부입력신호의 레벨에 따른 전원부의 전력레벨을 감지하고 감지된 전력레벨에 따라 제 2 전력증폭부의 바이어스와 전원공급을 제어하는 전력감지제어부를 포함한다.According to a first aspect of a power amplifier circuit for a mobile communication terminal according to the present invention for solving the above problems, the first power amplifier for amplifying the power of the signal input to the mobile communication terminal from the outside by the power supplied from the power supply unit And a second power amplifier circuit comprising: a power amplifier circuit for a mobile communication terminal, the power amplifier configured to detect a power level of the power supply unit according to the level of an external input signal, and detect a power level of the second power amplifier unit according to the detected power level; It includes a power detection control unit for controlling the power supply.
또한 본 발명에 의한 이동통신 단말기용 전력증폭회로의 부가적인 특징에 따르면, 상기 제 2 전력증폭부는 이동통신 단말기의 전력효율에 따른 상기 전력감지제어부의 제어에 의해 전원을 바이패스하는 스위칭부를 포함한다.In addition, according to an additional feature of the power amplifier circuit for a mobile communication terminal according to the present invention, the second power amplifier includes a switching unit for bypassing the power by the control of the power sensing control unit according to the power efficiency of the mobile communication terminal. .
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 4는 본 발명의 제1 실시예에 의한 이동통신 단말기용 전력증폭회로의 배선도를 나타낸 것으로서, 외부에서 입력되는 신호를 단말기에서 사용되는 전력으로 증폭하는 구동증폭기(41)와, 상기 구동증폭기(41)에서 증폭된 신호를 송수신에 적합한 전력으로 증폭하는 전력증폭기(42)와, 상기 전력증폭기(42)를 바이패스시키는 2개의 스위치(43,44)와, 상기 구동증폭기(41)로 전원을 공급하는 전원부(45)에 형성되어 외부에서 입력되는 신호의 전력에 따른 전원부의 전력레벨을 감지하여 상기 2개의 스위치(43,44)를 제어하는 전력감지제어회로(46)로 구성된다.4 is a wiring diagram of a power amplifier circuit for a mobile communication terminal according to a first embodiment of the present invention, and includes a drive amplifier 41 for amplifying a signal input from the outside into power used in the terminal, and the drive amplifier ( A power amplifier 42 for amplifying the signal amplified by 41 to a power suitable for transmission and reception, two switches 43 and 44 for bypassing the power amplifier 42, and the driving amplifier 41 to supply power. It is formed in the power supply unit 45 for supplying power sensing control circuit 46 for controlling the two switches (43,44) by detecting the power level according to the power of the signal input from the outside.
상기 전력감지제어회로(46)은 전원부의 전력레벨이 고전력인 경우에는 상기 2개의 스위치(43,44)로 제어신호를 전달하여 상기 전력증폭기(42)를 동작시키고, 전원부의 전력레벨이 저전력인 경우에는 상기 전력증폭기(42)를 바이패스시킨다.When the power level of the power supply unit is high power, the power detection control circuit 46 transmits a control signal to the two switches 43 and 44 to operate the power amplifier 42, and the power level of the power supply unit is low power. In this case, the power amplifier 42 is bypassed.
상기와 같이 구성된 본 발명에 제1 실시예에 따른 이동통신 단말기용 전력증폭회로의 동작을 도 4를 참조하여 설명하면, 외부입력신호가 입력되면 그 전력레벨에 따라 구동증폭기(41)의 전원부(45)의 전류 또한 함께 변화된다. 이때 전력감지제어회로(46)에서 전원부의 전력레벨을 감지하여 감지된 전력레벨이 미리 정해진 전력레벨 미만이면 상기 2개의 스위치(43,44)로 제어신호를 전달하여 도 2와 같이 동작시켜 상기 전력증폭기(42)를 바이패스시켜 상기 전력증폭기(42)에서 전력 소모가 없으므로 효율을 개선시킨다. 상기 전력감지제어회로(46)에서 검출된 전류레벨이 기준치 이상이 되면 각각의 스위치(42,43)를 동작시켜 상기 구동증폭기(41)에서 증폭된 신호를 다시 상기 전력증폭기(42)에서 증폭하여 고출력으로 출력한다.The operation of the power amplifier circuit for a mobile communication terminal according to the first embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to FIG. 4. When an external input signal is input, the power supply unit of the driving amplifier 41 according to its power level ( The current of 45 also changes together. At this time, the power detection control circuit 46 detects the power level of the power supply unit, and if the detected power level is less than the predetermined power level, the control signal is transmitted to the two switches 43 and 44 to operate as shown in FIG. Bypassing the amplifier 42 improves efficiency because there is no power consumption in the power amplifier 42. When the current level detected by the power sensing control circuit 46 is greater than or equal to the reference value, the respective switches 42 and 43 are operated to amplify the signal amplified by the driving amplifier 41 again by the power amplifier 42. Output at high power.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이동통신 단말기용 전력증폭회로의 배선도로서, 외부에서 입력되는 신호를 단말기에서 사용되는 전력으로 증폭하는 구동증폭기(41)와, 상기 구동증폭기(41)에서 증폭된 신호를 송수신에 적합한 전력으로 증폭하는 제1 및 제2 전력증폭기(51a,51b)와, 상기 제1 전력증폭기(51a)로 바이어스를 인가하는 제1 바이어스부(52a)와, 상기 제2 전력증폭기(52b)로 바이어스를 인가하는 제2 바이어스부(52b)와, 상기 구동증폭기의 전원부(45)상에 형성되고 상기 제1 바이어스부(52a)에 연결되어 전원부(45)의 외부신호의 입력에 따른 전력레벨을 감지하여 상기 제1 바이어스부(52a)로 제어신호를 전달하는 전력감지제어회로(46)로 구성된다.5 is a wiring diagram of a power amplifier circuit for a mobile communication terminal according to a second embodiment of the present invention. The drive amplifier 41 amplifies the signal input from the outside to the power used in the terminal, and the drive amplifier 41 First and second power amplifiers 51a and 51b for amplifying the signal amplified by the power to be suitable for transmission and reception; first bias unit 52a for applying a bias to the first power amplifier 51a; 2 a second bias unit 52b for applying a bias to the power amplifier 52b, and a power supply unit 45 of the driving amplifier and connected to the first bias unit 52a to external signals of the power supply unit 45; The power sensing control circuit 46 detects a power level according to the input of the signal and transmits a control signal to the first bias unit 52a.
상기 전력감지제어회로(46)은 전원부의 전력레벨이 고전력인 경우에는 상기제1 바이어스부(52a)의 바이어스를 제1 전력증폭기로 인가하여 상기 제1 전력증폭기(51a)를 동작시키고, 전원부의 전력레벨이 저전력인 경우에는 상기 제1 바이어스부(52a)의 바이어스를 차단하여 제1 전력증폭기(51a)의 동작을 차단하여 제2 전력증폭기(51b)만을 사용하여 신호의 전력을 증폭하게 한다.When the power level of the power supply unit is high power, the power detection control circuit 46 applies the bias of the first bias unit 52a to the first power amplifier to operate the first power amplifier 51a to operate the power supply unit. When the power level is low power, the bias of the first biasing unit 52a is cut off to block the operation of the first power amplifier 51a so that the power of the signal is amplified using only the second power amplifier 51b.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이동통신 단말기용 전력증폭회로의 동작을 도 2를 참조하여 설명하면, 외부입력신호가 입력되면 그 전력레벨에 따라 구동증폭기(41)의 전원부(45)의 전류 또한 함께 변화되고, 이에 따른 전원부(45)의 전력레벨의 변화를 전력감지제어회로(46)에서 감지하여 감지된 전력레벨이 미리 정해진 전력레벨 미만이면 제1 전력증폭기(51a)의 바이어스를 제어하여 제1 전력증폭기(51a)를 오프시킴으로써 제2 전력증폭기(51b)만이 동작되어 제1 전력증폭기(51a)에서 전력소모가 없으므로 효율개선이 가능하다. 검출된 전력레벨이 기준치 이상이 되면 제1 및 제2 전력증폭기(51a,51b)를 모두 동작시켜 고출력으로신호를 출력한다.The operation of the power amplifier circuit for a mobile communication terminal according to the second embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to FIG. 2, when an external input signal is input, the power supply unit of the driving amplifier 41 according to its power level. The current of the 45 is also changed together, and thus, if the detected power level is less than the predetermined power level, the first power amplifier 51a detects the change in the power level of the power supply unit 45 by the power detection control circuit 46. By controlling the bias of the first power amplifier 51a by turning off the first power amplifier 51a, only the second power amplifier 51b is operated, so that no power consumption is achieved in the first power amplifier 51a, thereby improving efficiency. When the detected power level exceeds the reference value, both the first and second power amplifiers 51a and 51b are operated to output a signal at a high output.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이동통신 단말기용 전력증폭회로의 배선도로서, 외부에서 입력되는 신호를 단말기에서 사용되는 전력으로 증폭하는 구동증폭기(41)와, 상기 구동증폭기(41)에서 증폭된 신호를 송수신에 적합한 전력으로 증폭하는 전력증폭기(42)와, 상기 전력증폭기(42)에 바이어스를 인가하는 바이어스부(61)와, 상기 전력증폭기(42)로 전원을 공급하는 직류-직류 변환기(62)와, 상기 구동증폭기(41)의 전원부(45)상에 형성되어 전원부의 전력레벨에 감지하고 그 전력레벨에 따라 바이어스부(61)와 직류-직류 변환기(62)를 제어하는 전력감지제어회로(46)로 구성된다.FIG. 6 is a wiring diagram of a power amplifier circuit for a mobile communication terminal according to a third embodiment of the present invention. The drive amplifier 41 amplifies the signal input from the outside to the power used in the terminal, and the drive amplifier 41. A power amplifier 42 for amplifying the signal amplified by the power suitable for transmission and reception, a bias unit 61 for applying a bias to the power amplifier 42, and a direct current supplying power to the power amplifier 42. It is formed on the DC converter 62 and the power supply unit 45 of the driving amplifier 41 to sense the power level of the power supply unit and to control the bias unit 61 and the DC-DC converter 62 according to the power level. And a power detection control circuit 46.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제3 실시예에 따른 이동통신 단말기용 전력증폭회로의 동작을 도 6을 참조하여 설명하면, 외부입력신호가 입력되면 그 전력레벨에 따라 구동증폭기(41)의 전원부(45)의 전류 또한 함께 변화되고, 이에 따른 전원부(45)의 전력레벨의 변화를 전력감지제어회로(46)에서 감지하여 그 전력레벨에 따라 바이어스부(61)의 바이어스 전압을 조절하는 동시에 직류-직류 변환기(62)를 제어하여 전력증폭기(42)에서 사용되는 전력의 효율을 높여 신호를 증폭한다.Referring to FIG. 6, the operation of the power amplifier circuit for a mobile communication terminal according to the third embodiment of the present invention configured as described above, when an external input signal is input, the power supply unit of the driving amplifier 41 according to the power level ( The current of the 45 is also changed, and accordingly, the power sensing control circuit 46 detects the change in the power level of the power supply unit 45 and adjusts the bias voltage of the bias unit 61 according to the power level. The DC converter 62 is controlled to amplify the signal by increasing the efficiency of the power used in the power amplifier 42.
일반적으로 전력증폭기에 인가되는 신호의 세기는 매우 작은편이므로 신호의 레벨을 세밀하게 검출하기는 쉽지 않다. 하지만 능동소자의 전원 전류는 입력신호에 의한 변화 폭이 크므로 입력신호의 전력레벨 검출이 용이하다.In general, since the strength of the signal applied to the power amplifier is very small, it is not easy to detect the signal level in detail. However, since the power supply current of the active device varies greatly with the input signal, it is easy to detect the power level of the input signal.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 이동통신 단말기용 전력증폭회로는 다단의 증폭기를 가진 이동통신 단말기용 전력증폭회로로 입력되는 외부신호의 전력레벨에 따라 변화되는 제1 단의 증폭기의 전원부의 전력레벨을 감지하고 그 전력레벨에 따라 타단의 증폭기를 제어하여 전력효율을 개선할 수 있으며, 이동통신 단말기의 시스템으로부터의 외부신호의 레벨에 따라 전력증폭회로를 제어하는 신호를 생략할 수 있어 이동통신 단말기상의 장치 및 단말기에 사용되는 시스템 소프트웨어를 단순화 할 수 있는 효과가 있다.The power amplification circuit for a mobile communication terminal of the present invention configured as described above has a power level of a power supply unit of an amplifier of a first stage that is changed according to the power level of an external signal input to a power amplifier circuit for a mobile communication terminal having a multi-stage amplifier. And improve the power efficiency by controlling the amplifier of the other end according to the power level, and the signal for controlling the power amplifier circuit according to the level of the external signal from the system of the mobile communication terminal can be omitted. There is an effect that can simplify the system software used in the device and terminal on the top.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |