KR200278532Y1 - 기준신호를이용한피드포워드증폭기 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 이동통신시스템의 피드포워드 증폭회로의 초기 구동시 신호흐름을 제어하는 스위치와, 이 스위치의 오픈시 입력신호를 피드백시켜 각각의 전압제어발진기를 통해 기준신호를 형성시키고 복수의 경로를 통해 입력되는 증폭신호를 제어하는 제어부를 포함하는 기준신호공급회로부와; 상기 기준신호공급회로부의 혼합기로부터 신호분배기를 통해 출력된 신호의 크기를 제어부의 제어신호에 따라 감쇄시키는 감쇄기(207)와, 이 감쇄기(207)를 통해 입력된 신호의 위상을 시프트시키는 위상천이기(208)와, 이 위상천이기9208)로 부터 출력된 신호를 일정레벨로 증폭하는 메인 증폭기(209)와, 이 메인 증폭기(209)로부터 출력된 신호를 지연시키는 지연부(212), 이 지연부(212)에 의해 지연된 신호를 피드백시키는 커플러(224)와, 이 커플러(224)에 의해 검출된 피드백신호를 제 1경로(A접점)로 스위칭하는 스위치(218)와, 이 스위치9218)를 통해 입력되는 피드백신호와 커플러9210)와 분배기(211) 및 스위치(232)를 거쳐 입력된 신호를 혼합하여 제어부(230)로 입력시키는 (217)를 포함하는 제1 경로부와; 상기 신호분배기(203)를 통해 분리된 기준신호공급회로부의 혼합기(204)로부터 출력된 신호를 일정시간 지연시키는 지연부(219)와, 이 지연부(219)의 신호를 제어부(230)의 제어신호에 따라 감쇄시키는 감쇄기(220)와, 이 감쇄기(220)를 통해 입력된 신호의 위상을 시프트시키는 위상천이기(208)와, 이 위상천이기(221)로부터 출력된 신호중 에러신호만을 증폭하는 에러 증폭기(222)와, 이 에러 증폭기(222)로부터 출력된 신호를 스위치(218)의 제 2 경로(B접점)를 통해 입력받아 커플러(214)와 스위치(232)를 거쳐 입력된 신호와 혼합하여 제어부(230)로 입력시키는 혼합기(215)를 포함하는 제2 경로부를 구비하는 기준 신호를 이용한 피드포워드 증폭기를 제공한다.
상기와 같은 본 고안은 시스템이 동작되기전에 안정되게 설정된 입력주파수를 산출하여 기준전압원의 기준주파수를 가변설정하고 그 설정된 기준신호를 이용하여 출력단에서 신호왜곡성분이 완전 상쇄되도록 검출된 기준신호의 크기 및 위상을 다단계로 미세조정해 주므로써, 전력증폭기에서 디바이스 자체의 비선형 특성에 의해 발생되는 왜곡성분을 검출보상하여 선형성을 크게 향상시킨다.

Description

기준신호를 이용한 피드포워드 증폭기
본 고안은 피드포워드(feedforward) 증폭기에 관한 것으로, 특히 증폭기 설계시 자체의 비선형 특성으로 인해 발생하는 왜곡성분을 제거하기 위하여 전압제어 발진기를 통해 입력신호에 따라 기준신호의 주파수를 결정하여 왜곡을 보상하는 피드포워드 증폭기에 관한 것이다.
종래의 피드포워드 증폭기는 도 1에 보인 바와 같이, 입력신호를 증폭하는 메인증폭기(105)와, 왜곡성분을 보상하는 에러 증폭기(113)와, 지연부(107,109)와, 혼합기(108,110)와, 신호를 분배하기 위한 분배기(102)와, 신호의 크기와 위상을 조절하는 감쇄기(103,111)와, 위상천이기(104,112)로 구성되어 있다.
상기한 종래 피드포워드 증폭기는 입력단(101)을 통해 입력되는 입력신호를 분배기(102)를 통해 감쇄기(103), 위상천이기(104), 메인증폭기(105)로 입력되는 경로와 지연부(109)를 거치는 경로를 통하는 2가지 신호로 분리된다.
메인증폭기(105)를 통해 출력된 신호는 증폭된 입력신호와 메인증폭기(105)자체의 비선형 특성에 의해 발생되는 왜곡성분을 포함하게 된다.
왜곡성분을 포함한 메인증폭기(105)의 출력신호는 지연부(109)를 통과하는 신호와 커플러(106)를 통해 혼합기(110)로 합해진다.
합해진 신호는 왜곡성분만 남게 되는데, 이 왜곡성분은 감쇄기(111), 위상천이기(112), 에러 증폭기(113)를 통해 증폭되고, 이신호는 지연부(107)를 통과하는 메인증폭기(105)의 출력신호와 혼합기(108)를 통해 합해져서 왜곡성분은 제거되고 입력단(101)을 통해 입력되는 신호의 증폭된 신호만이 출력단(114)을 통해 출력된다.
이러한 방식의 종래 피드포워드 증폭기에서는 왜곡성분을 보상하기 위해서는 에러 증폭기를 통해 출력되는 왜곡성분이 지연부를 통과하는 메인 증폭기 출력신호의 왜곡성분과 크기와 위상을 감쇄기, 위상천이기를 통해 조절해야 한다. 이 경우입력신호를 검출하여 감쇄기, 위상천이기를 조정하는 경우 입력신호는 변조된 신호이고 가변적이기 때문에 정확한 조정에는 곤란한 문제가 있다.
본 고안은 상기한 종래기술의 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 증폭기 자체의 비선형 특성으로 인해 발생하는 왜곡성분을 제거할 수 있도록 전압제어발진기를 통해 입력신호에 따라 기준신호의 주파수를 결정하여서 이 기준신호를 통해 출력신호의 왜곡성분을 보상하는 피드포워드 증폭기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목절을 달성하기 위한 본 고안은 이동통신시스템의 피드포워드 증폭회로의 초기 구동시 신호흐름을 제어하는 스위치와, 이 스위치의 오픈시 입력신호를 피드백시켜 각각의 전압제어발진기를 통해 기준신호를 형성시키고 복수의 경로를 통해 입력되는 증폭신호를 제어하는 제어부를 포함하는 기준신호공급회로부와; 상기 기준신호공급회로부의 혼합기로부터 신호분배기를 통해 출력된 신호의 크기를 제어부의 제어신호에 따라 감쇄시키는 감쇄기(207)와, 이 감쇄기(207)를 통해 입력된 신호의 위상을 시프트시키는 위상천이기(208)와, 이 위상천이기(208)로부터 출력된 신호를 일정레벨로 증폭하는 메인 증폭기(209)와, 이 메인 증폭기(209)로부터 출력된 신호를 지연시키는 지연부(212), 이 지연부(212)에 의해 지연된 신호를 피드백시키는 커플러(224)와, 이 커플러(224)에 이해 검출된 피드백신호를 제 1경로(A접점)로 스위칭하는 스위치(218)와, 이 스위치9218)를 통해 입력되는 피드백신호와 커플러9210)와 분배기(211) 및 스위치(232)를 거쳐 입력된 신호를 혼합하여 제어부(230)로 입력시키는 혼합기(217)를 포함하는 제1 경로부와; 상기 신호분배기(203)를 통해 분리된 기준신호공급회로부의 혼합기(204)로부터 출력된 신호를 일정시간 지연시키는 지연부(219)와, 이 이연부(219)의 신호를 제어부(230)의 제어신호에 따라 감쇄시키는 감쇄기(220)와, 이 감쇄기(220)를 통해 입력된 신호의 위상을 시프트시키는 위상천이기(208)와, 이 위상천이기(221)로부터 출력된 신호중 에러신호만을 증폭하는 에러 증폭기(222)와, 이 에러 증폭기(222)로부터 출력된 신호를 스위치(218)의 제 2 경로(B접점)을 통해 입력받아 커플러(214)와 스위치(232)를 거쳐 입력된 신호와 혼합하여 제어부(230)로 입력시키는 혼합기(215)를 포함하는 제2 경로부틀 구비하는 기준신호를 이용한 피드포워드 증폭기를 제공한다.
도 1은 종래의 피드포워드 증폭기의 블록 회로구성도.
도 2는 본 고안에 따른 피드포워드 증폭기의 블록 회로구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
101,201 : 입력단 102,203,211,223 : 분배기
103,111,207,220 : 감쇄기 104,112,208,221 : 위상천이기
105,113,209 : 메인증폭기 106,202,210,213,214,224,225,226 : 커플러
107,109,212,219 : 지연부 108,110,204,215,217,227 : 혼합기
114,231 : 출력단 206,216,228 : 전압제어발진기
229 : 저역필터 205,218,232 : 스위치
230 : 제어부
이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 고안의 피드포워드 증폭기는 입력신호를 검출하여 왜곡성분을 보상하기 보다는 기준신호를 제공하여 기준신호를 이요하여 왜곡성분을 보상하는 회로이다. 그러나, 기준신호를 이용할 경우 기준신호 주파수가 사용하는 주파수에 많이 벗어나는 경우, 정확한 신호의 크기와 위상을 조절하기 위해서는 증폭기의 주파수 대역 또한 넓어져야 하는 단점이 있으므로, 본 고안에서는 먼저 입력신호에 따라 기준신호의 주파수를 결정하여 왜곡성분을 보상하는 회로를 제공한다.
본 고안에 따른 피드포워드 증폭기의 구성은 도 2에서 보는 바와 같이, 기준신호원을 제공하는 다수의 전압제어발진기(206,216,228)와, 입력신호와 기준신호를 혼합하기 위한 커플러(202)와, 입력신호와 기준신호를 두 경로로 분배하기 위한 신호분배기(203,211,223)와, 입력신호를 증폭하기 위한 메인증폭기(209,222)와, 왜곡성분을 보상하기 위한 에러 증폭기(221)와, 입력 및 기준신호를 소정 시간동안 지연시키기 위한 복수의 지연부(212,219)와, 입력신호의 크기를 조정하기 위한 복수의 감쇄기(207,220)와, 신호의 위상을 조정하기 위한 다수의 위상천이기(208,221)와, 신호의 일부를 전달하고 혼합시키기 위한 다수의 커플러(210,213,214,224,225,226)와, 주파수를 변환시키기 위한 다수의 혼합기(204,215,217,227)와, 저역필터(229)와, 다수의 스위치(204,218,232), 및 신호를 감지하여 신호의 크기 및 위상에 따라 상기 전압제어발진기들(206,216,228)의 주파수를 조정하기 위한 제어부(230)로 구성되어 있다.
여기서, 상기 본 고안의 회로를 기능별로 다시 설명하면, 초기 기준신호를 공급하기 위한 기준신호공급회로부와, 이 기준신호공급회로부에 의해 기준신호가 공급될 경우 이 기준신호와 입력신호가 결합되어 피드백되는 제1경로부와, 이 제1경로부의 피드백신호와 위상이 180도의 차를 갖도록 피드백신호를 형성하는 제2경로부로 구성된다. 그리고, 상기 기준신호공급회로부에는 초기 구동의 신호흐름을 제어하는 스위치(205)와, 이 스위치(205)의 오픈시 입력신호를 피드백시켜 전압제어발진기(206,216,228)를 통해 기준신호를 형성시키고 상기 제1경로부와 제1경로부로 입력되는 신호를 제어하는 제어부(230)를 포함한다. 또한, 상기 제1경로부에는 신호분배기(203)를 통해 기준신호공급해로부의 혼합기(204)로부터 출력된 Fm30 KHz신호의 크기를 제어부(230)의 제어신호에 따라 감쇄시키는 감쇄기(207), 이 감쇄기(207)를 통해 입력된 신호의 위상을 시프트시키는 위상천이기(208), 이 위상천이기(208)로부터 출력된 신호를 일정레벨로 증폭하는 메인 증폭기(209)와, 이 메인 증폭기(209)로 부터 출력된 신호를 지연시키는 지연부(212), 이 지연부(212)에 의해 지연된 신호를 피드백시키는 커플러(224)와, 이 커플러(224)에 의해 검출된 피드백신호를 제1경로(A접점)로 스위칭하는 스위치(218)와, 이 스위치(218)를 통해 입력되는 피드백신호와 커플러(210)와 분배기(211) 및 스위치(232)를 거쳐 입력된 신호를 혼합하여 제어부(230)로 입력시키는 혼합기(217)를 포함한다. 그리고, 상기 제2경로부에는 신호분배기(203)를 통해 분리된 기준신호공급회로부의 혼합기(204)로부터 출력된 Fm30KHz신호를 일정시간 지연시키는 지연부(219)와, 이 지연부(219)의 신호를 제어부(230)이 제어신호에 따라 감쇄시키는 감쇄기(220), 이 감쇄기(220)를 통해 입력된 신호의 위상을 시프트시키는 위상천이기(208), 이 위상천이기(221)로부터 출력된 신호중 에러신호만을 증폭하는 에러 증폭기(222)와, 이 에어 증폭기(222)로부터 출력된 신호를 스위치(218)의 제2경로(B접점)를 통해 입력받아 커플러(214)와 스위치(232)를 거쳐 입력된 신호와 혼합하여 제어부(230)로 입력시키는 혼합기(215)를 포함한다.
다음에는 상기와 같은 본 고안장치의 작용, 효과를 설명한다.
먼저, 스위치(205)가 오프(off)상태에서 입력단자(201)를 통해 입력된 입력신호는 메인 증폭기(209)를 거쳐 임의의 주파수 커플러(226)에 의해 전압제어 발진기(228), 저역필터(229), 및 제어부(230)에 입력된다.
상기 제어부(230)는 전압제어발진기(228)의 전압조정을 통해 다음의 주파수로 조정하여 사용주파수 내에서 입력주파수에 가까운 기준신호를 결정한다.
상기 전압제어발진기(206,216,228)의 기준주파수가 결정되면, 스위치가 온(on)되어 전압제어발진기에서 출력되는 30KHz의 기준신호가 혼합기(204), 커플러(202)를 통해 입력신호와 합해진다. 상기 혼합기(204)와 커플러(202)를 통해 합해진 입력신호와 기준신호는 분배기(203)를 통해 감쇄기(207)→위상천이기(208)→메인 증폭기(209)→지연부(212)로 이어지는 경로ㅗ와, 지연부(219)→감쇄기(220)→위상천이기(221)→에러 증폭기(222)→분배기(223)로 이어지는 경로로 각각 분배된 후, 다시 커플러(225)를 통해서 합해진다.
증폭된 기준신호와 입력신호, 왜곡성분이 포함되어 있는 메인 증폭기(209)의 출력은 커플러(210), 분배기(211), 커플러(213)를 통해 지연부(219)를 거친 기준신호, 입력신호와 합해지면서 왜곡성분만이 남게 된다.
즉, 커플러(214)를 통해 추출되는 신호와 분배기(211)를 통한 메인 증폭기 출력신호는 스위치(232), 혼합기(215), 전압제어발진기(216)를 통해 30KHz로 변환된다. 제어부(230)는 스위치(232)를 통해 30KHz 신호(스위치 B연결) 크기가 최소로 되도록 감쇄기(207), 위상천이기(208)를 조정한다. 이렇게 조정된 신호는 지연부(212)를 통하는 경로와 감쇄기(219)→위상천이기(220)→에러 증폭기(222)→분배기(223)로 이어지는 경로를 거쳐 커플러(225)를 통해 합해져서 왜곡성분이 제거된다.
상기 제어부(230)는 커플러(224), 혼합기(217), 전압제어발진기(216)를 통해 나오는 30KHz의 기준신호 성분과 분배기(223), 혼합기(217), 전압제어발진기(216)를 통한 30KHz의 신호를 스위치(218)를 통해 크기와 위상이 동일하도록감쇄기(220), 위상천이기(221)를 조정하여 저역필터(229)를 통해 입력되는 신호가 최소가 되도록 하여 증폭기의 왜곡성분을 제거한다.
환언하면, 초기 구동시 스위치(205)를 오프(off)시킨 상태에서 입력단자(201)을 통해 입력된 입력신호는 메인 증폭기(209)를 거쳐 거플러(226)을 통해 혼합기(227)로 입력된다. 그러면, 이 신호는 임의의 주파수를 가진 전압제어 발진기(228)와 혼합기(227)에 의해 낮은 주파수로 변환되어 저역 필터(229)를 통해 제어부로(230)로 입력된다. 그리고, 이 제어부(230)는 저역 필터(229)를 통해 입력되는 신호의 크기가 최대가 되도록 전압제어 발진기(206,216,228)의 주파수(Fm)를 결정한다. 이때, 상기 전압제어 발진기(206,216,228)의 기준주파수가 결정되면 스위치(205)가 On되고, 그에 따라 30KHz신호와 기준주파수 신호 (Fm)의해 혼합기(204)를 경유하여 Fm30KHz신호가 커플러(202)를 통해 입력 신호와 합해진다. 그러면, 이 혼합기(204)와 커플러(202)를 경우◎ 신호 (Fm30KHz)및 입력신호는 분배기(203)을 통해 감쇄기(207)→위상 천이기(208)→메인 증폭기(209)→지연부(212)로 이어지는 제1경로부와, 상기 지연부(209)→감쇄기(220)→위상 천이기(221)→에러 증폭기(222)→분배기(223)로 이어지는 제2경로부로 각각 분배된 다음 다시 커플러(225)를 통해 합해진다. 여기서, 상기 메인 증폭기(209)에 의해 증폭되어진 입력신호와 Fm30KHz신호는 커플러(210)→분배기(211)→커플러9213)경로를 통해 상기 지연부(219)의 출력 신호와 합해 지면서 왜곡 성분만 남게 된다. 즉, 이 합해진 신호는 커플러(214)와 스위치(232 B side)에 의해 검출 되는데, 이 검출된 신호는 혼합기(215)와 전압제어 발진기(216)에 의해 30KHz신호로 변환되어제어부(230)로 입력된다. 마찬가지로 상기 스위치(232)의 A접점→혼합기(215)를 통해 제어부(230)로 입력되는 신호 역시 30KHz 신호이다.
이때 제어부는 상기 30Khz 두신호의 위상차가 180차이가 나도록 위상천이기(208)을 조절한다. 이와 동시에 커플러(224)→스위치(218)의 A접점→혼합기(217)경로를 통해 입력되는 30KHz신호와, 상기 전력 분배기9223)→스위치(218)의 B접점을 경유하여 입력되는 30KHz 신호를 비교해 위상이 180차이가 나도록 위상 천이기(221)를 조절한다. 상기 위상 천이기(208,221)조절 후에 입력신호(Fe)와 기준주파수(Fm)가 메인 증폭기를 통과하면서 발생되는 왜곡성분(2Fm-Fe)이 커플러(226)에 의해 검출된다. 이 때, 이 신호는 혼합기(227)와 전압 발진기(228)에 의해 대역필터(229)를 통해 제어부(230)로 입력되는데, 이 대역 필터(229)를 통과하는 주파수는 (2Fm-Fc-Fm=Fm-Fc)이다. 따라서, 상기 제어부(230)는 Fm-Fc신호의 크기가 최소화되도록 감쇄기(207,220)을 조절하여 왜곡성분을 제거한다.
이상 설명에서와 같이 본 고안은 시스템이 동작되기전에 안정되게 설정된 입력주파수를 산출하여 기준전압원의 기준주파수를 가변설정하고 그 설정된 기준신호를 이용하여 출력단에서 신호왜곡성분이 완전 상쇄되도록 검출된 기준신호의 크기 및 위상을 다단계로 미세조정해 주므로써, 전력증폭기에서 디바이스 자체의 비선형 특성에 의해 발생되는 왜곡성분을 검출보상하여 선형성을 크게 향상시키는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 이동통신시스템의 피드포워드 증폭회로에 있어서,
    상기 피드포워드 증폭회로의 초기 구동시 신호흐름을 제어하는 스위치와, 이 스위치의 오픈시 입력신호를 피드백시켜 각각의 전압제어발진기를 통해 기준신호를 형성시키고 복수의 경로를 통해 입력되는 증폭신호를 제어하는 제어부를 포함하는 기준신호공급회로부와;
    상기 기준신호공급회로부의 혼합기로부터 신호분배기를 통해 출력된 신호의 크기를 제어부의 제어신호에 따라 감쇄시키는 감쇄기(207)와, 이 감쇄기(207)를 통해 입력된 신호의 위상을 시프트시키는 위상천이기(208)와, 이 위상천이기9208)로부터 출력된 신호를 일정레벨로 증폭하는 메인 증폭기(209)와, 이 메인 증폭기(209)로부터 출력된 신호를 지연시키는 지연부(212), 이 지연부(212)에 의해 지연된 신호를 피드백시키는 커플러(224)와, 이 커플러(224)에 의해 검출된 피드백신호를 제 1경로(A접점)로 스위칭하는 스위치(218)와, 이 스위치9218)를 통해 입력되는 피드백신호와 커플러9210)와 분배기(211) 및 스위치(232)를 거쳐 입력된 신호를 혼합하여 제어부(230)로 입력시키는 혼합기(217)를 포함하는 제1 경로부와;
    상기 신호분배기(203)를 통해 분리된 기준신호공급회로부의 혼합기(204)로부터 출력된 신호를 일정시간 지연시키는 지연부(219)와, 이 지연부(219)의 신호를 제어부(230)의 제어신호에 따라 감쇄시키는 감쇄기(220)와, 이 감쇄기(220)를 통해 입력된 신호의 위상을 시프트시키는 위상천이기(208)와,이 위상천이기(221)로부터출력된 신호중 에러신호만을 증폭하는 에러 증폭기(222)와, 이 에러 증폭기(222)로부터 출력된 신호를 스위치(218)의 제 2 경로(B접점)를 통해 입력받아 커플러(214)와 스위치(232)를 거쳐 입력된 신호와 혼합하여 제어부(230)로 입력시키는 혼합기(215)를 포함하는 제2 경로부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기준신호를 이용한 피드포워드 증폭기.
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