KR20030012850A - 높은 피크-에버리지 비율에서 작동하는 전력 증폭기의효율을 개선하기 위한 개선된 방법 및 장치 - Google Patents

높은 피크-에버리지 비율에서 작동하는 전력 증폭기의효율을 개선하기 위한 개선된 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 높은 피크-에버리지 비율을 갖는 신호들로 작동되는 전력 증폭기의 효율과 동적 범위를 개선하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 기준 레벨은 입력 신호의 크기의 적어도 일부가 상기 전력 증폭기에 입력되는 변조 신호이거나 상기 변조 신호를 발생시키도록 이용되는 베이스밴드의 파형이 초과 입력 신호로 한정되는 그 이상에서 결정된다. 초과 입력 신호를 검출하기 위해 상기 입력 신호의 크기는 지속적으로 샘플링된다. 초과 입력 신호가 검출되지 않는 경우, 전력 증폭기에 저 레벨의 작동 전압이 공급된다. 저 레벨의 작동 전압은 기준 레벨 이하의 크기를 갖는 입력 신호를 효율적으로 증폭하기에 충분하다. 초과 입력 신호가 검출될 때마다, 전력 증폭기에 고 레벨의 작동 전압이 공급된다. 고 레벨의 작동 전압은 기준 레벨 이상의 크기를 갖는 입력 신호들을 효율적으로 증폭하기에 충분하다.

Description

높은 피크-에버리지 비율에서 작동하는 전력 증폭기의 효율을 개선하기 위한 개선된 방법 및 장치{Improved method and apparatus for improving the efficiency of power amplifiers, operating under a large peak-to-average ratio }
셀룰러 시스템 등의 현대 통신 시스템은 셀내에 분포되는 가입자들과 통신하기 위해 그 기지국에서 전력 전폭기를 채택한다. 이들 전력 증폭기는 다중 신호들을 동시에 전송하도록 요구되는 신호와 같은 무선 주파수(RF) 신호들을 증폭하기 위해 요구된다. 예를 들어, 다중 신호들은 코드 분할 다중 접속 방식(CDMA)에서 작동되는 셀룰러 시스템과 같이 동일한 주파수 대역을 분배하는 다중 사용자들에게 전송되어야 한다. 동시 전송을 요구하는 다른 통신 방법은 예를 들어 "다중 톤(multi-tone)"으로 알려진 변조 포맷이나 직교 주파수 분할 다중 방식(OFDM)을 채택하며, 여기에서는 단일 사용자로부터의 신호가 먼저 분할된다. 다음에 각각의분할은 다수의 엇갈리게 배치된 반송파들에 의해 변조된다. 변조된 반송파들은 다음에 부가되어 최대의 진폭을 발생시킨다.
높은 피크-에버리지 비율을 갖는 무선 주파수 신호를 동시에 증폭하기 위해 요구되는 종래의 무선 주파수 증폭기들은 고가이고 비교적 비효율적(다량의 DC 전력이 소모됨)이다. 이러한 비효율적인 원인은 전력 증폭기가 피크의 발생 중에만, 즉, 순간 전력 출력이 클 때에만 효율적이기 때문이다. 그러나, 대부분 시간 중에, 전력 출력은 직류(DC) 전원으로부터의 전력 드레인(drain)의 작은 일부분일 뿐이므로 효율이 떨어진다.
평균 전력 손실을 감소시키기 위해, 통신 시스템 설계자들은 신호 피크의 클립핑에 기초하여, 피크-에버리지 비율을 감소시키는 종래의 기술을 사용한다. IEEE 커뮤니케이션즈 레터스, 제3권 제1호, 1999년 1월, 킴 외 수인의 "판정 보조 복원에 의한 ODFM용 노이즈 경감 유지"와 마이크로웨이브 저널, 1999년 2월, 제이. 에스. 케네디 외 수인의 "다중반송파 CDMA 기지국 전력 증폭기를 위한 설계의 고찰"에는 직교 주파수 분할 다중 방식과 다중 반송파 통신을 취급한 기술이 기재되어 있다. 또한, 여기에는 클립핑이 시스템의 비소망의 에러율을 현저하게 증가시키고 어떤 경우에는 부분적인 스펙트럼 재성장을 일으키는 것으로 설명되어 있다. 클립핑 양을 증가시키는 한편 에러율의 증가를 감소시키기 위해서 상당한 노력이 투입된다.
회로 및 시스템에 관한 IEEE 보고서, 46권 제11호, 1999년 11월, 더블유. 류외 수인의 "고효율적인 전력 증폭기에 OFDM을 적용하는 것에 관한 고찰"은 직교 주파수 분할 다중 방식을 위한 고전적인 엔벨로프(포락선) 제거 및 복원(EER:Envelope Elimination and Reconstruction)에 관한 것이다. 마이크로 웨이브, 1999년 2월호, 피. 아스베크 외 수인의 "차기 무선 통신용 장치 및 회로"는 다중반송파 전송을 위한 수개의 변형을 가지는, 직교 주파수 분할 다중 방식용의 유사 특징의 EER을 개시한다. 그러나, 상술한 참증 자료 모두는 엔벨로프의 복원 또는 강조를 위해 지속적으로 변화하는 전원에 의존하는데, 이는 큰 대역폭과 높은 피크-에버리지를 달성하기에 곤란하다. 더욱이, EER 기술은 2개의 주파수 변조를 위해 주로 사용된다.
상술한 모든 방법들은 최대 진폭을 가지는 신호들을 클립핑하는 필요성을 제거하는 한편, 높은 피크-에버리지 비율하에서 작동되는 전력 증폭기의 효율을 개선하는 데에 갖는 문제점에 대해 만족할만한 해결책을 제공하지 못하였다.
본 발명의 목적은 신호들을 클립핑하기 위한 필요성을 제거하는 한편, 높은 피크-에버리지 비율하에서 작동되는 전력 증폭기의 효율을 개선시키기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 원하지 않는 사이드 주파수대의 스펙트럼적 재성장을 제거하는 한편, 높은 피크-에버리지 비율하에서 작동되는 전력 증폭기의 효율을 개선하기 위한 방법 및 장치를 제거하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 높은 피크-에버리지 비율하에서 작동되는 전력 증폭기의 동작 대역을 확대하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 다음의 상세한 설명에서 명백해질 것이다.
본 발명은 전력 증폭기 분야에 관한 것으로, 특히 큰 피크 진폭을 갖는 신호들을 클립핑(clipping)하기 위한 필요성을 제거하면서 높은 피크-에버리지 비율(peak-to-average ratio)에서 작동하는 전력 증폭기의 효율을 개선하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 특징 및 이점은 첨부 도면을 참조하여 다음의 예시적이고 제한적이 아닌 바람직한 실시예의 상세한 설명을 통해 더욱 잘 이해될 것이다.
도1a 및 도1b는 각각 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 전력 증폭기로의 입력 신호의 파형과 전력 증폭기로의 공급 전압의 소망의 파형을 개략적으로 도시한 도면이다.
도2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 전력 증폭기로의 공급 전압을 제어하기 위한 기본 회로의 블록도이다.
도2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 증대된 전압의 배위부를 제공함으로써 전력 증폭기로의 증대된 공급 전압을 제어하기 위한 회로의 블록도이다.
도2c 내지 도2e는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 초과 신호(ES:Excess Signal) 피드백의 유무시 공급 전압의 계산된 모의 결과를 개략적으로 도시한 도면이다.
도3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 베이스밴드 신호로의 접근이 있을 때 전력 증폭기로의 공급 전압을 제어하기 위한 회로의 블록도이다.
도4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 출력 제어로 전력 증폭기로의 공급 전압을 제어하기 위한 회로의 블록도이다.
도5는 도어티 배열(Doherty configuration)과 결합하여 VEC를 활용함으로써 효율면에서 기대된 개선의 분석 결과를 도시한 그래프이다.
도6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 보조 증폭 회로의 DC 공급 전압을 증대하기 위해 VEC를 포함하는 도어티 배열을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명은 높은 피크-에버리지 비율을 갖는 신호들로 작동되는 전력 증폭기의 효율과 동적 범위를 개선하기 위한 방법에 관한 것이다. 기준 레벨은 입력 신호의 크기의 적어도 일부가 상기 전력 증폭기에 입력되는 변조 신호이거나 상기 변조 신호를 발생시키도록 이용되는 베이스밴드의 파형이 초과 입력 신호로 한정되는 그 이상에서 결정된다. 초과 입력 신호를 검출하기 위해 상기 입력 신호의 크기는 지속적으로 샘플링된다. 초과 입력 신호가 검출되지 않는 경우, 전력 증폭기에 저 레벨의 작동 전압이 공급된다. 저 레벨의 작동 전압은 기준 레벨 이하의 크기를 갖는 입력 신호를 효율적으로 증폭하기에 충분하다. 초과 입력 신호가 검출될 때마다, 전력 증폭기에 고 레벨의 작동 전압이 공급된다. 고 레벨의 작동 전압은 기준 레벨 이상의 크기를 갖는 입력 신호들을 효율적으로 증폭하기에 충분하다.
바람직하게는, 증폭 이전에 상기 입력 신호의 크기를 제어하기 위해 상기 전력 증폭기의 입력에 자동 게인(gain) 제어 회로가 연결된다. 초과 입력 신호가 검출될 때마다 상기 초과 입력 신호가 샘플링된다. 상기 초과 입력 신호의 샘플들에 따라 상기 자동 게인 제어 회로의 게인을 제어함으로써 상기 초과 입력 신호의 존재 중에 상기 전력 증폭기의 게인에서의 변화가 보상된다.
작동 전압의 레벨은 초과 입력 신호가 검출되지 않을 때마다 전력 증폭기에 공급하기 위한 저 전압원과 초과 입력 신호가 검출될 때마다 전력 증폭기에 공급하기 위한 고 전압원에 의해 전력 증폭기에 공급된다. 전력 증폭기의 전압 공급 접점은 제1가변 임피던스를 통하여 저 전압원에 연결되고, 제2가변 임피던스를 통하여고 전압원에 연결될 수 있다. 초과 입력 신호가 검출되지 않을 때마다 제1 및 제2 가변 임피던스는 각각 적절히 낮고 최고인 임피던스 상태에 있도록 동시에 제어될 수 있다. 초과 입력 신호가 검출될 때마다 제1 및 제2가변 임피던스는 각각 최고이고 적절히 낮은 임피던스 상태에 있도록 동시에 제어될 수 있다.
바람직하게는, 작동 전압의 레벨은 전력 증폭기에 공급하기 위한 다른 전압원을 사용함으로써 전력 증폭기에 공급된다. 전력 증폭기의 전압 공급 접점은 가변 임피던스를 통한 제1 전압원과 전압 증폭기를 통한 다른 전압원에 연결된다. 가변 임피던스는 신속하게 변화하는 펄스를 위해 저 저항을 DC 및 고 임피던스에 제공할 수 있다. 가변 임피던스는 초과 입력 신호가 검출되지 않을 때마다 적절히 낮은 저항에 도달하도록 허용되고, 초과 입력 신호가 검출될 때마다 고 임피던스에 도달하도록 허용된다. 전력 증폭기는 초과 입력 신호가 검출될 때마다 제1 전압원의 전압보다 높은 전압 레벨을 전력 증폭기의 전압 공급 접점에 공급하도록 허용된다. 가변 임피던스 중 적어도 하나는 인덕터 또는 다이오우드일 수 있거나, 양극성 트랜지스터 또는 FET 등의 제어 가능한 임피던스일 수 있다.
바람직하게는, 전력 증폭기에 제공되는 작동 전압의 레벨은 대응하는 초과 입력 신호의 소정 레벨로 정상화된다. 전력 증폭기에 공급되는 작동 전압의 레벨이 샘플링되고, 에러 신호는 샘플링된 레블과 초과 입력 신호를 비교함으로써 발생된다. 에러 신호는 전력 증폭기에 제공되는 작동 전압을 정확하게 제어하기 위해 네거티브 피드백 루프를 작동시키도록 사용된다.
선택적으로, 전력 증폭기에 공급되는 작동 전압의 레벨은 전력 증폭기에 의해 증폭되는 대응하는 RF 출력 신호들의 소정 레벨로 정상화된다. 전력 증폭기에 증폭되는 RF 출력 신호들의 레벨은 샘플링되고, 에러 신호가 샘플링된 레블과 상기 초과 입력 신호를 비교함으로써 발생된다. 에러 신호는 전력 증폭기에 제공되는 작동 전압을 정확하게 제어하기 위해 네거티브 피드백 루프를 작동시키도록 사용된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 전력 증폭기에 제공되는 DC 전압의 레벨은 베이스밴드 파형을 이용하여 제어된다. 베이스밴드 신호원은 베이스밴드 파형을 전력 증폭기에 공급되는 변조 입력 신호를 발생시키는 변조기로 출력한다. 그 이상에서 베이스밴드 파형의 적어도 일부가 초과 베이스밴드 신호로서 한정되는 기준 레벨이 결정된다. 베이스밴드 파형의 크기는 초과 베이스밴드 신호를 검출하기 위해 지속적으로 샘플링된다. 초과 베이스밴드 신호가 검출되지 않는 경우 전력 증폭기에 저 레벨의 작동 전압이 공급된다. 저 레벨의 작동 전압은 기준 레벨 이하의 크기를 갖는 베이스밴드 파형으로 변조되는 입력 신호를 효율적으로 증폭하기에 충분하다. 초과 베이스밴드 신호가 검출될 때마다 전력 증폭기에 고 레벨의 작동 전압이 공급된다. 고 레벨의 작동 전압은 기준 레벨 이상의 크기를 갖는 베이스밴드 파형으로 변조되는 입력 신호들을 효율적으로 증폭하기에 충분하다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 전력 증폭기는 부하에 직접 연결되는 보조 증폭기와 도어티 연결기를 통해 상기 부하에 연결되는 주 증폭기를 구성하는 도어티 배열의 보조 증폭 회로일 수 있다. 그 이상에서 입력 신호의 크기의 적어도 일부가 상기 전력 증폭기에 입력되는 변조 신호이거나, 상기 변조 신호를 발생시키도록 이용되는 베이스밴드의 파형이 초과 입력 신호로 한정되어 주 및 보조 증폭기 회로가 부하에 본질적으로 동일한 전력을 출력하게 하는 입력 신호의 레벨과 본질적으로 동등하게 되는 기준 레벨이 결정됨으로써, 상기 DE 작동 전압 하에서 최대의 출력 전력 레벨에 도달한다. 입력 신호의 크기는 초과 입력 신호를 검출하기 위해 지속적으로 샘플링된다. 입력 신호는 상기 주 증폭기 회로에 일정한 작동 전압을 공급함으로써 주 증폭기로 지속적으로 증폭된다. 초과 입력 신호가 검출되지 않는 한 입력 신호는 주 증폭기에 공급되는 동일한 DC 작동 전압을 보조 증폭기에 공급함으로써, 보조 증폭기 회로에 의해 증폭된다. 초과 입력 신호가 검출될 때마다 증대된 고 레벨의 DC 작동 전압이 보조 증폭 회로에 공급된다. 증대된 레벨의 작동 전압은 기준 레벨 이상의 크기를 갖는 입력 신호들을 효율적으로 증폭하기에 충분하다.
본 발명은 또한 높은 피크-에버리지 비율을 갖는 신호들로 작동되는 전력 증폭기의 효율과 동적 범위를 개선하기 위한 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 전력 증폭기에 입력되는 변조 신호일 수 있는 입력 신호의 크기 또는 변조 신호를 발생시키도록 이용되는 베이스밴드의 파형의 크기를 지속적으로 샘플링하는 샘플링 회로를 포함한다. 샘플링 회로는 그 이상에서 입력 신호의 적어도 일부가 초과 입력 신호로서 한정되는 소정의 기준 레벨에 따라 초과 입력 신호를 검출한다. 상기 장치는 또한 전력 증폭기에 작동 전압을 간접적으로 제공하기 위한 전원과, 상기 전원이, 초과 입력 신호가 검출되지 않는 경우 전력 증폭기에 기준 레벨 이하의 크기를 갖는 입력 신호를 효율적으로 증폭하기에 충분한 저 레벨의 작동 전압을 제공하게 하고, 초과 입력 신호가 검출될 때마다 전력 증폭기에 기준 레벨 이상의 크기를 갖는 입력 신호들을 효율적으로 증폭하기에 충분한 고 레벨의 작동 전압을 제공하게 하기 위해 전원과 연결하여 작동하는 제어 회로를 포함한다.
상기 장치는,
a) 증폭 이전에 상기 입력 신호의 크기를 제어하기 위해 상기 전력 증폭기의 입력에 연결되는 자동 게인 제어 회로와,
b) 상기 초과 입력 신호를 샘플링하는 회로와,
c) 상기 초과 입력 신호의 샘플들에 따라 상기 자동 게인 제어 회로의 게인을 제어함으로써 상기 초과 입력 신호의 존재 중에 상기 전력 증폭기의 게인에서의 변화를 보상하는 제어 회로를 더 포함할 수 있다.
상기 장치는,
a) 초과 입력 신호가 검출되지 않을 때마다 상기 전력 증폭기에 공급하기 위한 저 전압원과,
b) 초과 입력 신호가 검출될 때마다 상기 전력 증폭기에 공급하기 위한 고 전압원과,
c) 상기 전력 증폭기 전압 공급 입력과 상기 저 전압원의 사이에서 연결되는 제1 가변 임피던스와,
d) 상기 전력 증폭기의 전압 공급 입력과 상기 고 전압원의 사이에서 연결되는 제2 가변 임피던스와,
e) 초과 입력 신호가 검출되지 않을 때마다 그 최저 및 최고 임피던스 상태에 각각 있게 하고 초과 입력 신호가 검출될 때마다 그 최고 및 최저 임피던스 상태에 각각 있게 하도록 상기 제1 및 제2 가변 임피던스를 동시에 제어하는 제어 회로를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 장치는,
a) 초과 입력 신호가 검출되지 않을 때마다 상기 전력 증폭기에 공급하기 위한 제1 전압원과,
b) 초과 입력 신호가 검출될 때마다 상기 전력 증폭기에 공급하기 위한 다른 전압원과,
c) 상기 전력 증폭기의 전압 공급 접점과 상기 제1 전압원의 사이에서 연결되고, 신속하게 변화하는 펄스를 위해 저 저항을 DC 및 고 임피던스에 제공할 수 있는 가변 임피던스와,
d) 상기 전력 증폭기의 상기 전압 공급 접점에 상기 제1 전압원의 전압보다 높은 전압 레벨을 제공하기 위해 상기 전력 증폭기의 전압 공급 접점과 상기 다른 전압원의 사이에서 연결되는 전압 증폭기와,
e) 상기 가변 임피던스가 제어 가능한 임피던스인 경우 초과 입력 신호가 검출되지 않을 때마다 상기 전력 증폭기의 상기 전압 공급 접점에 상기 제1 전압원의 전압보다 높은 전압 레벨을 공급하기 위해 상기 전압 증폭기를 제어하고,
초과 입력 신호가 검출될 때마다 고 임피던스에 도달하고 초과 입력 신호가 검출되지 않을 때마다 최저 저항에 도달하도록 상기 가변 임피던스를 제어하는 제어 회로를 포함할 수 있다.
장치의 가변 임피던스 중 적어도 하나는 인덕터 또는 다이오우드일 수 있거나, 양극성 트랜지스터 또는 FET 등의 제어 가능한 임피던스일 수 있다. 상기 장치는,
a) 상기 전력 증폭기에 공급되는 작동 전압의 레벨을 샘플링하는 샘플링 회로와,
b) 상기 전력 증폭기에 공급되는 작동 전압의 샘플링된 레벨과 상기 초과 입력 신호의 레벨를 비교함으로써 에러 신호를 발생시키는 비교기와,
c) 상기 에러 신호를 이용하여 상기 전력 증폭기에 제공되는 작동 전압을 정확하게 제어하기 위한 네거티브 피드백 루프를 더 포함할 수 있다.
상기 장치는,
a) 상기 출력 증폭기에 의해 증폭되는 RF 출력 신호들의 레벨을 샘플링하는 샘플링 회로와,
b) 상기 전력 증폭기에 의해 증폭되는 RF 출력 신호들의 샘플링된 레벨과 상기 초과 입력 신호의 레벨을 비교함으로써 에러 신호를 발생시키는 비교기와,
c) 상기 에러 신호를 이용하여 상기 전력 증폭기에 제공되는 작동 전압을 정확하게 제어하기 위한 네거티브 피드백 루프를 더 포함할 수 있다.
선택적으로, 상기 장치는,
a) 전력 증폭기에 입력되는 변조 신호를 발생시키기 위한 변조기와,
b) 상기 변조기에 입력되는 베이스밴드 파형을 발생시키기 위한 베이스밴드 신호원과,
c) 그 이상에서 상기 베이스밴드 파형의 적어도 일부가 초과 베이스밴드 신호로서 한정되는 소정의 기준 레벨에 따라 초과 입력 신호를 검출하기 위해 상기 베이스밴드 파형의 크기를 지속적으로 샘플링하는 샘플링 회로와,
d) 상기 전력 증폭기에 작동 전압을 간접적으로 공급하는 전원과,
e) 상기 전원이, 초과 입력 신호가 검출되지 않는 경우 상기 전력 증폭기에 상기 기준 레벨 이하의 크기를 갖는 입력 신호를 효율적으로 증폭하기에 충분한 저 레벨의 작동 작압을 제공하게 하고, 초과 입력 신호가 검출될 때마다 상기 전력 증폭기에 상기 기준 레벨 이상의 크기를 갖는 입력 신호들을 효율적으로 증폭하기에 충분한 고 레벨의 작동 전압을 제공하게 하기 위해 상기 전원과 연결하여 작동하는 제어 회로를 더 포함할 수 있다.
상기 장치는 도어티 배열에서 사용되는 보조 증폭 회로인 전력 증폭기에 연결될 수 있어서, 상기 보조 증폭 회로의 출력은 부하에 직접 연결되고 도어티 연결기를 통해 상기 부하에 연결되는 주 증폭기와 연결하여 작동된다. 상기 보조 증폭 회로의 입력은 상기 도어티 연결기에 의해 도입되는 위상 이동과 본질적으로 유사한 위상 변동 회로를 통해 상기 주 증폭기의 입력과 연결된다.
도1a 및 도1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 전력 증폭기로의 입력 신호의 파형과 전력 증폭기로의 공급 전압의 소망의 파형을 각각 개략적으로 도시한도면이다. 도1a의 파형 Vent(t)는 전력 증폭기의 입력, 입력 RF 신호의 양의 엔벨로프를 도시한 것이다. 초과 신호(ES;Excess Signal)는 신호 엔벨로프(SE:Signal Envelope)가 시스템 설계자에 의해 한정된 소정의 기준 레벨(L)을 초과할 때 발생한다. 본 발명은 도1b에 도시된 바와 같이 RF 증폭기로의 공급 전압이 소망의 파형을 갖게 하는 후술의 전압 증대 회로(VEC:Voltage Enhancement Circuitry)라고 하는 회로를 제공한다. 공급 전압은 통상적으로 일정한 값, +Bc("conventional"의 아래 첨자 "C")로 유지되며 입력 신호의 레벨이 소정의 기준 레벨(L)보다 높을 때(즉, ES일 때) 비정상 기간 중에만 변한다(증대된다). 결과로서의 증대 전압(EV) 파형은 도1 및 도1b의 사이에서 비교하여 표시된 바와 같이 ES 파형을 거의 복제한 것이다.
도2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 전력 증폭기로의 공급 전압을 제어하기 위한 기본 회로의 블록도이다. 회로(200)는 초과 엔벨로프 센서(EES)(201), VEC(202), RF 스테이지(209, 204) 및 지점에서의 입력 커플러(14)를 포함한다. RF 전력 증폭기(204)는 지점(25)에서의 초과 신호(ES)가 없을 때 DC 공급 +Bc가 요구된 성능으로 지점(25)에서 변조된 RF 신호를 증폭하기 위해 충분하도록 설계된다. 그러나, 신호(25)가 피크 값에 도달할 때, RF 전력 증폭기(204)는 전압(+Bc)이 공급되는 경우 포화될 것이다. 이러한 피크는 이 피크로부터 발생하는 지점(12)에서의 초과 신호(ES)를 전압 Vout(t)(지점(15)에서 보임)을 적절하게 증대시키는 VEC 블록(202)으로 출력하는 EES(201)에 의해 검출되어, RF 전력 증폭기(204)로 공급된다. 이것이 도1b에서 도입되는 진정한 증대 증압(EV)이다. 따라서, 증대 공급 전압을 갖는 RF 전력 증폭기(204)는 입력 RF 신호의 피크가 발생할 때 불포화 상태로 있게 되며, 증폭이 충분한 상태로 있게 된다.
EES(201)는 입력(14)에서 RF 신호를 샘플링하고 EES(201)의 입력(201)에서 나타나는 샘플과 EES(201)의 입력(13)에서 나타나는 기준 레벨(L)을 비교함으로써 ES를 검출한다. EES(201)는 지점(12)에서 초과 신호(ES)를 출력한다. 다음에, ES는 지점(15)에서 (도1b에서 도시된) 소망의 공급 전압 Vout(t)을 RF 증폭기(204)로 출력하도록 구성되는 VEC 블록(202)으로 입력된다. 지점(12)에서 ES가 없을 때의 정상적인 기간 중에 아날로그 파워 밸브(APV)(203)는 필수적으로 차단되고 VE LOAD 블록(205)은 저 DC 저항을 도입한다. 따라서, 지점(16)에서 DC 전압 +Bc는 RF 증폭기(204)에 충분히 인가된다. 이러한 상태에서, 도1b에서도 표시된 바와 같이, Vout=+Bc이다. 한편, VE LOAD 블록(205)는 아날로그 파워 밸브(APV)(203)가 ES에 의해 여자될 때 APV(203)에 의해 공급되는 전압 증대 펄스와 같이 양의 펄스로 고 임피던스를 제공한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, VE LOAD 블록(205)은 RF 초크, 그 애노드가 전압 +Bc에 연결되는 다이오우드, 또는 전압 제어 트랜지스터(예를 들면, 필드 이펙트 트랜지스터(FET) 또는 양극성 트랜지스터)를 사용하여 실시될 수 있다.
APV 블록(203)은 트랜지스터, 예를 들어 필드 이펙트 트랜지스터(FET) 또는 양극성 트랜지스터로 실시될 수 있고, 초과 신호 증폭기(ESA)(206)의 출력에 의해 여자될 때를 제외하고는, 정상적으로 차단 상태에 있도록 편리하게 바이어스된다. APV 블록(203)은 분리된 DC 전원, Bv로부터 전원을 공급받을 수 있다. ES를ESA(206)의 입력으로 전환시키는 임의의 초과 신호 쉐이퍼(ESS)(207)는 비메모리이고 단조로운 비선형이다. ESA(206)의 목적은 APV 블록(203)에서와 RF 증폭기(204)의 특성에서 발생되는 가능한 비선형을 방해하기 위해 지점(12)에서 나타나는 초과 신호의 변경 형상을 지점(23)에서 출력하는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 지점(12)에서의 초과 신호(ES) 출력은 개선된 성능을 위하여 전압 증대(VE)의 실행 중에 RF 체인의 전체 게인을 조정하도록 사용될 수도 있다. 이러한 선택은 도2a에서 점선으로 도시된다. ES는 AGC 쉐이퍼(AGCS)에 의해 적절히 조절된 다음에, 순간 자동 게인 제어(LAGC) 스테이지(209)의 게인을 제어하도록 인가된다. ESS(207)와 거의 동일하게 AGCS 블록(208)도 비메모리성의 단조로운 비선형이다. 2개의 쉐이퍼들인 ESS(207) 및 AGCS(208)의 배경 개념은 다음과 같다. 즉, 기본적으로, RF 증폭기(204)의 전압 증대는 그 동적 범위를 증가시키기 위해 의도된 것이다. 그러나, 그러한 VE는 특정 범위까지는 RF 증폭기(204)의 게인을 증가시킬 것이다. IAGC 스테이지(209)는 그 자체의 게인을 적절히 감소시킴으로써 게인 변화를 보상하도록 사용된다. ESS(207) 및 AGCS(208)의 전송 기능들은 전압 증대 기간 중에 동적 영역이 확대되면서 게인의 선형을 위해 조정될 수 있다.
도2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 증대 전압의 배위부를 공급함으로써 전력 증폭기의 증대된 공급 전압을 제어하기 위한 회로의 블록도이다. 이러한 선택을 사용함으로써, 상기 도2a에서 도시된 바와 같이, 초과 신호 쉐이퍼(ESS) 블록(207)만을 사용하는 것보다 더 우수한 성능을 얻을 수 있다. 보상기(210)는지점(15)에서 나타나는 출력 전압 Vout(t)과 지점(12)에서 나타나는 ES를 비교한다. 지점(32)에서 나타나는 전압차는 VEC(202)로 공급된다. 이는 도2b에서 참조 부호 "211"로 표시되는 수정된 피드백 VEC(FB-VEC)을 구성한다. 복수의 상기 전압차에 따라 VEC(202)의 전압 증폭은 EV가 ES를 추적할 때까지 증가 또는 감소할 것이다.
도2c 내지 도2e는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 도2b의 FB-VEC와 종래 증폭기의 컴퓨터 모의 결과를 개략적으로 도시한 것이다. 상측 그래프(도2b)는 CDMA 신호의 9개 채널로 구성되는 RF 증폭기(204)로의 입력 신호의 엔벨로프의 파형을 보여준다(3.6배 축척). 다른 그래프들(도2d 및 도2e)은 RF 증폭기(204)로부터의 출력의 엔벨로프를 나타낸다. 중간측 그래프(도2d)는 VEC의 기능이 억제되고 전압 +Bc만이 공급될 때의 종래의 상태를 보여준다. 80 볼트 이상에서 출력의 심한 왜곡이 주목할 만하다. 하측 그래프(도2e)는 FB-VEC(211)(도2b에서 도시됨)이 작동될 때의 상태를 보여준다. 하측 그래프에서, 80 볼트 값 이상에서 엔벨로프 진폭에서의 변화의 신속한 추적이 주목할 만하다.
도3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 베이스밴드 신호의 접근이 있을 때 전력 증폭기로의 공급 전압을 제어하기 위한 회로의 블록도이다. 회로(300)는 피드백(도2b에서 도시됨)이 없는 기초 VEC(202) 또는 FB-VEC(도2b에서 도시됨)일 수 있는 VEC 블록(301)을 채택한다. 회로(300)는 지점(31)에서 베이스밴드 신호원(BBSS)의 진폭값에 접근하여 실시될 수 있다. RF 전력 증폭기(204)는 베이스밴드 신호원(302)으로부터 얻어진 바와 같이, 그 평균값 이상의 높은 피크를 갖는 RF 신호들을 증폭시킨다. BBSS(302)는 지점(34)에서 복합 신호들을 출력하며, 이들은 RF 오실레이터(304)의 RF 사인파에 의해 공급되는 적절한 변조기(303)로 입력된다. BBSS(302)는 지점(31)에서 나타나는 진폭 정보를 전압 슬라이서(30)로 공급한다. 전압 슬라이서(305)는 EES 블록(201)이 입력 RE 신호상에서 수행하는 것과 같이 베이스밴드 신호상에서 동일한 작용을 수행한다. 이는 지점(31)에서의 진폭이 기준 레벨(L)을 초과할 때 지점(32)에서 초과 신호(ES)를 추출한다. 수행하는 작용은 상기 도2a에서 도시된 바와 같다.
도4는 도2b에 도시된 바와 같이, EV의 부분이라기 보다는 RF 증폭기 출력 신호의 배위부를 제공함으로써 전력 증폭기로의 증대된 공급 전압을 제어하기 위한 회로의 블록도이다. 회로(400)는 도2b에 도시된 FB-VEC 블록(211)을 세밀하게 도시한 것이다. 비교기(401)는 EES(201)의 출력과 연결기(212)에 의해 RF 전력 증폭기(204)의 출력 지점(48)에 연결되는 추가 EES(402)의 출력을 비교한다. 도2b에 도시된 바와 같이, 비교기(401)의 출력에서 나타나는 지점(32)에서의 전압차는 VEC 블록(202)으로 공급된다. 이러한 실시에서, 피드백 루프가 RF 전력 증폭기(204)를 포함하는 사실은 회로(401)가 RF 전력 증폭기(204)의 비선형을 전위로 보정할 수도 있기 때문에 유리하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, VEC는 전력 증폭기의 효율을 개선하도록 이용되며, 여기에는 도어티 배열(Doherty configuration)이 이용된다. 도어티 배열은 예를 들어 미국 특허 제2,210,028호와 아테크 하우스 1999년, 8장 제225면 내지 제239면, 스티브 씨. 크립스의 "무선 통신용 RF 전력 증폭기"에 기재되어 있다.
도어티 배열은 추가 증폭 회로(이하, "보조 증폭 회로"라 함)를 도입함으로써, 전력 증폭기(이하, "주 증폭 회로"라 함)의 효율을 개선시키며, 상기 증폭기들의 출력들은 연결 회로을 통해 연결[소위 "도어티 연결(Doherty coupling)"]된다. 주 증폭 회로는 지속적으로 작동하는 한편, 보조 증폭 회로는 입력값이 소정의 임계(이하, "도어티 임계(Doherty threshold)"이라 함)를 초과할 때마다 작동한다. 이러한 방식으로, 증폭 회로들의 사이에서 적절한 연결을 설정함으로써, 주 증폭 회로의 작동은 작동의 고정 지점에서 유지된다(즉, 일정한 출력 전압으로 작동한다).
효율은 상기 임계값 이상의 크기를 갖는 모든 입력 신호들을 위해 주 증폭 회로가 그 최대 출력(Vmax)에서 작동하도록 허용함으로써 사실상 개선된다. 이러한 작동 시점에서, 주 증폭기의 효율은 최대이며, 이는 도어티 연결로 인해 유지된다. 이러한 방식으로, 입력 신호가 소정의 값을 초과할 때마다 보조 증폭 회로는 작동되고, 주 증폭 회로의 출력 전압에 영향을 주지 않고 인자 "2"로 전력 출력을 올린다.
그러나, 도어티 배열이 작동하는 전압 범위는 보조 증폭 회로를 작동시키도록 이용되는 임계값에 의해 한정된다. 실제로, 이는 상기 임계값의 약 2배(인자 "2")로 한정된다. 보다 상세하게는, 종래의 기술에 따르면, 도어티 배열은 주 증폭 회로와 보조 증폭 회로의 전류들이 만나는 지점(즉, 각 전류가 Imax 값과 동등하게 되는 지점)에 도달하기까지 이용되며, 따라서, 높은 피크-에버리지 비율(최고 인자)을 갖는 시스템에서는 충분히 만족할만한 해결안이 아니다.
이러한 한계(인자 "2")를 극복하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, VEC가 도6에 개략적으로 도시된 도어티 배열과 결합하여 이용된다. 도6의 시스템은 초과 엔벨로프 신호의 검출과 전압 증대(VE)를 위해 증폭 유닛(256)과 다른 유닛(255)으로 구성된다. 후자는 후술하는 바와 같이 초과 엔벨로프 신호가 검출될 때마다 증폭 유닛(256)의 전력 공급을 증대시키기 위해 이용된다.
EES의 출력(12)은 전압 증대 회로(VEC)(202)를 구동하고, 이 회로는 초과 엔벨로프 신호가 입력(12)에 도입될 때마다 증폭 회로(256)에 공급되는 전력을 증대시키고, 증폭 회로(256)로의 추가 전력 공급으로서 작동한다. 입력 신호는 소정의 기준 레벨(L)보다 더 큰 크기를 위한 초과 신호가 된다. VEC(202)를 작용시키는 소정의 기준 레벨(L)이 도어티 임계보다 더 큰 것에 유의하여야 한다.
증폭 회로(256)는 2개의 증폭기, 즉 주 증폭 회로(253)와 보조 증폭 회로(204)를 포함한다. 이러한 증폭기들은 도어티 배열에 연결되며, 여기에서, 주 증폭 회로(253)는 지속적으로 작동하는 한편, 보조 증폭 회로(204)는 전력 증대가 "15"에서 VEC(202)로부터 수신될 때만 작동된다.
도어티 배열은 전술한 바와 같이 효율을 개선시키기 위해 이용되며, 이는 도어티 연결기(Doherty coupler)(252)에 의해 증폭기(204, 253)의 출력들을 연결함으로써 달성된다. 도어티 연결기(252)의 기능은 주 증폭 회로(253)에 나타낸 바와 같이, 입력 신호(18)의 값이 증가함에 따라 부하의 임피던스를 감소시키도록 작용한다. 이러한 방식으로, 전력 출력은 주 증폭 회로의 출력 전압을 일정하게 유지하면서 증가한다. 도어티 배열(256)은 주 증폭 회로의 통상적인 출력 전압(Vmax)을 초과하는 출력 전압을 발생시키기 위해 이용된다. 도어티 배열은 일반적으로 입력 신호(18)가 평균 입력값을 초과할 때마다 보조 증폭 회로가 출력을 증가하기 위해 작동되도록 설계된다. 주 증폭 회로(253)의 전압은 일반적으로 보조 증폭기가 작동될 때 최대 출력 전압(Vmax)에 도달한다. 평균 입력값 이상으로 입력 신호를 증가시키면, 보조 증폭 회로의 출력 전압과 또한 주 및 보조 증폭기들의 전류의 출력 전압도 증가한다.
도어티 연결 회로(252)는 일반적으로 π/2인 일정한 위상(즉, 지연)을 갖는다. 따라서, 증폭 회로(204, 253)들의 출력 전압은 보상 회로(254)가 증폭 회로(204, 253)들 중 하나 또는 모두의 입력에 도입되지 않는 경우 위상차를 가질 수 있다. 이러한 보상 회로(254)는 연결 회로(252)에 의해 발생되는 위상차를 제거하기 위해 증폭 회로(204, 253)들의 입력들에 영향을 미친다. 상기 보상 회로(254)의 입력은 연결 회로(19)를 이용함으로써 "18"에서 입력 신호로부터 연결된다.
그러나, 증폭기들의 출력 전압과 전류들은 도어티 배열 내에 한정된다. 통상적으로, 보조 증폭 회로의 출력 전압은 Vmax 까지 증가될 수 있고, 주 및 보조 증폭 회로의 전류들은 각각 Imax까지 증가될 수 있다. 본 발명에 따르면, 도어티 배열에서 보조 증폭 회로의 출력 전압과 주 및 보조 증폭 회로들의 전류들은 각각 보조 증폭 회로(204)로의 전압 공급을 증대시키기 위해 VEC를 이용함으로써 Vmax 및 Imax의 값을 초과할 수 있다.
도5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 다양한 전압 증대 값을 위해 분석되는, 부하시의 정상 출력 전압에 대한 기대 효율 η을 도시한 것이다. 곡선(602)은 종래의 등급 B 증폭기에 의해 달성되는 선형 효율을 도시한 것이다. 곡선(603)으로 도시된 바와 같이, 효율은 도어티 배열이 통상적으로 이용될 때 실질적으로 개선된다. 효율은 증대 인자 Z(증대 인자 Z는 초과 입력 신호의 최대값을 위해 전력 증폭기에 공급되는 DC 전압의 레벨과 초과 입력 신호 부재시 상기 전력 증폭기로 공급되는 DC 전압의 레벨의 사이의 비율로 정의됨)에 따라, 부하를 횡단하는 전압이 Vmax를 넘어 증가하도록 도어티 배열의 보조 증폭 회로에 공급되는 전압을 증대하기 위해 VEC(202)가 이용될 때 더욱 개선된다. 곡선(603, 604, 605)들은 각각의 Z=1(증대 없음), Z=1.5 및 Z=2의 증대 인자들을 위한 도어티 배열의 작동을 도시한 것이다. Vmax가 종래의 도어티 배열을 위한 부하를 횡단하는 최대 전압을 나타내는 경우, 도5에서 곡선(603)은 0.5Vmax로 정상화되고, 곡선(604)은 0.66Vmax로 정상화되고, 곡선(603)은 Vmax로 정상화된다.
곡선(603)에서, 지점 c는 보조 증폭 회로가 작용하도록 시작하기 위해 부하를 횡단하는 정상 전압을 나타내고, 지점 e는 보조 증폭 회로가 충분히 작용하고 증대 없이 부하에 최대 전력을 기여하기 위해 부하를 횡단하는 정상 전압을 나타낸다. 이러한 경우(Z=1), 부하를 횡단하여 획득될 수 있는 최대 전압은 Vmax이다.
곡선(604)에서, 지점 b는 보조 증폭 회로가 작용하도록 부하를 횡단하는 정상 전압을 나타내고, 지점 d는 보조 증폭 회로가 충분히 작용하고 증대 없이 부하에 최대 전력을 기여하기 위해 부하를 횡단하는 정상 전압을 나타낸다. 지점 d에서, 부하를 횡단하여 획득될 수 있는 최대 전압은 Vmax이다. Z=1.5의 증대 인자가 인가될 때, 효율 η은 곡선을 따라 지점 g로부터 지점 e로 증가한다. 이러한 경우에, Z=1.5에서 부하를 횡단하여 획득될 수 있는 최대 전압은 1.33Vmax이다.
곡선(605)에서, 지점 a는 보조 증폭 회로가 작용하도록 부하를 횡단하는 정상 전압을 나타내고, 지점 c는 보조 증폭 회로가 충분히 작용하고 증대 없이 부하에 최대 전력을 기여하기 위해 부하를 횡단하는 정상 전압을 나타낸다. 지점 c에서, 부하를 횡단하여 획득될 수 있는 최대 전압은 Vmax이다. Z=2의 증대 인자가 인가될 때, 효율 η은 곡선을 따라 지점 f로부터 지점 e로 증가한다. 이러한 경우에, Z=2에서 부하를 횡단하여 획득될 수 있는 최대 전압은 2Vmax이다. 따라서, 도어티 배열의 보조 증폭 회로에 공급되는 전압의 증대는 증대 인자 Z의 값에 따라 Vmax보다 높은, (물론 더 높은 출력 전력을 발생시키는) 부하를 횡단하는 출력 전압 레벨을 획득하는 것을 허용한다.
상기의 예들 및 기재는 예시의 목적으로만 제공된 것이며, 어떤 방식으로라도 본 발명을 한정하기 위해 의도된 것은 아니다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 본 발명은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 상술한 기재 내용으로부터 하나 이상의 기술을 채택하는, 매우 다양한 방식으로 실행될 수 있다.

Claims (25)

  1. 높은 피크-에버리지 비율을 갖는 신호들로 작동되는 전력 증폭기의 효율과 동적 범위를 개선하기 위한 방법으로서,
    a) 그 이상에서 입력 신호 크기의 적어도 일부가 상기 전력 증폭기에 입력되는 변조 신호이거나 상기 변조 신호를 발생시키도록 이용되는 베이스밴드의 파형이 초과 입력 신호로 한정되는 기준 레벨을 결정하는 단계와,
    b) 초과 입력 신호를 검출하기 위해 상기 입력 신호의 상기 크기를 샘플링하는 단계와,
    c) 초과 입력 신호가 검출되지 않는 경우 상기 전력 증폭기에 상기 기준 레벨의 이하의 크기를 갖는 입력 신호를 효율적으로 증폭하기에 충분한 저 레벨의 작동 작압을 제공하는 단계와,
    d) 초과 입력 신호가 검출될 때마다 상기 전력 증폭기에 상기 기준 레벨 이상의 크기를 갖는 입력 신호들을 효율적으로 증폭하기에 충분한 고 레벨의 작동 전압을 제공하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    a) 증폭 이전에 상기 입력 신호의 크기를 제어하기 위해 상기 전력 증폭기의 입력에 자동 게인 제어 회로를 연결하는 단계와,
    b) 초과 입력 신호가 검출될 때마다 상기 초과 입력 신호를 샘플링하는 단계와,
    c) 상기 초과 입력 신호의 샘플들에 따라 상기 자동 게인 제어 회로의 게인을 제어함으로써 상기 초과 입력 신호의 존재 중에 상기 전력 증폭기의 게인에서의 변화를 보상하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    a) 초과 입력 신호가 검출되지 않을 때마다 상기 전력 증폭기에 공급하기 위한 저 전압원을 제공하는 단계와,
    b) 초과 입력 신호가 검출될 때마다 상기 전력 증폭기에 공급하기 위한 고 전압원을 제공하는 단계와,
    c) 상기 전력 증폭기의 전압 공급 접점을 제1 가변 임피던스를 통한 상기 저 전압원과 제2 가변 임피던스를 통한 상기 고 전압원에 연결하는 단계와,
    d) 초과 입력 신호가 검출되지 않을 때마다 상기 제1 및 제2 가변 임피던스가 각각 그 최저 및 최고 임피던스 상태에 있도록 동시에 제어하는 단계와,
    e) 초과 입력 신호가 검출될 때마다 상기 제1 및 제2 가변 임피던스가 각각 그 최저 및 최고 임피던스 상태에 있도록 동시에 제어하는 단계를 수행함으로써 작동 전압의 레벨이 전력 증폭기에 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    a) 초과 입력 신호가 검출되지 않을 때마다 상기 전력 증폭기에 공급하기 위한 제1 전압원을 제공하는 단계와,
    b) 초과 입력 신호가 검출될 때마다 상기 전력 증폭기에 공급하기 위한 다른 전압원을 제공하는 단계와,
    c) 신속하게 변화하는 펄스를 위해 저 저항을 DC 및 고 임피던스에 제공할 수 있는 가변 임피던스를 통한 상기 제1 전압원과, 전압 증폭기를 통한 상기 다른 전압원에, 상기 전력 증폭기의 전압 공급 접점을 연결하는 단계와,
    d) 초과 입력 신호가 검출되지 않을 때마다 상기 가변 임피던스가 그 최저 저항에 도달하도록 허용하는 단계와,
    e) 초과 입력 신호가 검출될 때마다 상기 가변 임피던스가 그 최고 저항에 도달하도록 허용하고, 상기 전압 증폭기가 상기 제1 전압원의 전압보다 높은 전압 레벨을 상기 전력 증폭기의 상기 전압 공급 접점에 공급하도록 허용하는 단계를 수행함으로써 작동 전압의 레벨이 전력 증폭기에 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항에 있어서, 가변 임피던스들 중의 적어도 하나가 제어 가능한 임피던스인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제3항에 있어서, 가변 임피던스가 인덕터 또는 다이오우드인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    제어 가능한 임피던스는 양극성 트랜지스터 또는 FET인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    a) 초과 입력 신호의 대응하는 소정 레벨에 상기 전력 증폭기에 제공되는 작동 전압의 레벨을 정상화시키는 단계와,
    b) 상기 전력 증폭기에 공급되는 작동 전압의 레벨을 샘플링하는 단계와,
    c) 샘플링된 레블과 상기 초과 입력 신호를 비교함으로써 에러 신호를 발생시키는 단계와,
    d) 상기 전력 증폭기에 제공되는 작동 전압을 정확하게 제어하기 위해 네거티브 피드백 루프를 작동시키도록 상기 에러 신호를 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    a) 상기 전력 증폭기에 의해 증폭되는 RF 출력 신호들의 대응하는 소정 레벨에 상기 초과 입력 신호의 레벨을 정상화시키는 단계와,
    b) 상기 전력 증폭기에 증폭되는 RF 출력 신호들의 레벨을 샘플링하는 단계와,
    c) 샘플링된 레블과 상기 초과 입력 신호를 비교함으로써 에러 신호를 발생시키는 단계와,
    d) 상기 전력 증폭기에 제공되는 작동 전압을 정확하게 제어하기 위해 네거티브 피드백 루프를 작동시키도록 상기 에러 신호를 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    a) 상기 전력 증폭기에 변조 입력 신호를 발생시키기 위해 상기 베이스밴드 파형을 출력하는 베이스밴드 신호원에 의해 공급되는 변조기를 제공하는 단계와,
    b) 그 이상에서 상기 베이스밴드의 적어도 초과 베이스밴드 신호로서 한정되는 기준 레벨을 결정하는 단계와,
    c) 초과 베이스밴드 신호를 검출하기 위해 상기 베이스밴드 파형의 크기를 지속적으로 샘플링하는 단계와,
    d) 초과 베이스밴드 신호가 검출되지 않는 경우 상기 전력 증폭기에 상기 기준 레벨 이하의 크기를 갖는 베이스밴드 파형으로 변조되는 입력 신호를 효율적으로 증폭하기에 충분한 저 레벨의 작동 전압을 제공하는 단계와,
    d) 초과 베이스밴드 신호가 검출될 때마다 상기 전력 증폭기에 상기 기준 레벨 이상의 크기를 갖는 베이스밴드 파형으로 변조되는 입력 신호들을 효율적으로 증폭하기에 충분한 고 레벨의 작동 전압을 제공하는 단계를 수행함으로써, 베이스밴드 파형을 이용하여 전력 증폭기에 제공되는 DC 전압이 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 높은 피크-에버리지 비율을 갖는 신호들로 작동되는 전력 증폭기의 효율과 동적 범위를 개선하기 위한 장치로서,
    a) 그 이상에서 입력 신호의 적어도 일부가 초과 입력 신호로서 한정되는 소정의 기준 레벨에 따라 초과 입력 신호를 검출하기 위해 상기 전력 증폭기에 입력되는 변조 신호인 입력 신호의 크기 또는 상기 변조 신호를 발생시키도록 이용되는 베이스밴드의 파형의 크기를 지속적으로 샘플링하는 샘플링 회로와,
    b) 상기 전력 증폭기에 작동 전압을 간접적으로 제공하기 위한 전원과,
    c) 상기 전원이, 초과 입력 신호가 검출되지 않는 경우 상기 전력 증폭기에 상기 기준 레벨의 이하의 크기를 갖는 입력 신호를 효율적으로 증폭하기에 충분한 저 레벨의 작동 작압을 제공하게 하고, 초과 입력 신호가 검출될 때마다 상기 전력 증폭기에 상기 기준 레벨 이상의 크기를 갖는 입력 신호들을 효율적으로 증폭하기에 충분한 고 레벨의 작동 전압을 제공하게 하기 위해 상기 전원과 연결하여 작동하는 제어 회로를 포함하는 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    a) 증폭 이전에 상기 입력 신호의 크기를 제어하기 위해 상기 전력 증폭기의 입력에 연결되는 자동 게인 제어 회로와,
    b) 상기 초과 입력 신호를 샘플링하는 회로와,
    c) 상기 초과 입력 신호의 샘플들에 따라 상기 자동 게인 제어 회로의 게인을 제어함으로써 상기 초과 입력 신호의 존재 중에 상기 전력 증폭기의 게인에서의 변화를 보상하는 제어 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    a) 초과 입력 신호가 검출되지 않을 때마다 상기 전력 증폭기에 공급하기 위한 저 전압원과,
    b) 초과 입력 신호가 검출될 때마다 상기 전력 증폭기에 공급하기 위한 고 전압원과,
    c) 상기 전력 증폭기 전압 공급 입력과 상기 저 전압원의 사이에서 연결되는 제1 가변 임피던스와,
    d) 상기 전력 증폭기의 전압 공급 입력과 상기 고 전압원의 사이에서 연결되는 제2 가변 임피던스와,
    e) 초과 입력 신호가 검출되지 않을 때마다 그 최저 및 최고 임피던스 상태에 각각 있게 하고 초과 입력 신호가 검출될 때마다 그 최고 및 최저 임피던스 상태에 각각 있게 하도록 상기 제1 및 제2 가변 임피던스를 동시에 제어하는 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    a) 초과 입력 신호가 검출되지 않을 때마다 상기 전력 증폭기에 공급하기 위한 제1 전압원과,
    b) 초과 입력 신호가 검출될 때마다 상기 전력 증폭기에 공급하기 위한 다른 전압원과,
    c) 상기 전력 증폭기의 전압 공급 접점과 상기 제1 전압원의 사이에서 연결되고, 신속하게 변화하는 펄스를 위해 저 저항을 DC 및 고 임피던스에 제공할 수 있는 가변 임피던스와,
    d) 상기 전력 증폭기의 상기 전압 공급 접점에 상기 제1 전압원의 전압보다 높은 전압 레벨을 제공하기 위해 상기 전력 증폭기의 전압 공급 접점과 상기 다른 전압원의 사이에서 연결되는 전압 증폭기와,
    e) 상기 가변 임피던스가 제어 가능한 임피던스인 경우 초과 입력 신호가 검출되지 않을 때마다 상기 전력 증폭기의 상기 전압 공급 접점에 상기 제1 전압원의 전압보다 높은 전압 레벨을 공급하기 위해 상기 전압 증폭기를 제어하고,
    초과 입력 신호가 검출될 때마다 고 임피던스에 도달하고 초과 입력 신호가 검출되지 않을 때마다 최저 저항에 도달하도록 상기 가변 임피던스를 제어하는 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제13항에 있어서, 가변 임피던스들 중의 적어도 하나가 제어 가능한 임피던스인 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제13항에 있어서, 가변 임피던스가 인덕터 또는 다이오우드인 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    제어 가능한 임피던스는 양극성 트랜지스터 또는 FET인 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    a) 상기 전력 증폭기에 공급되는 작동 전압의 레벨을 샘플링하는 샘플링 회로와,
    b) 상기 전력 증폭기에 공급되는 작동 전압의 샘플링된 레벨과 상기 초과 입력 신호의 레벨을 비교함으로써 에러 신호를 발생시키는 비교기와,
    c) 상기 에러 신호를 이용하여 상기 전력 증폭기에 제공되는 작동 전압을 정확하게 제어하기 위한 네거티브 피드백 루프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    a) 상기 출력 증폭기에 의해 증폭되는 RF 출력 신호들의 레벨을 샘플링하는 샘플링 회로와,
    b) 상기 전력 증폭기에 의해 증폭되는 RF 출력 신호들의 샘플링된 레벨과 상기 초과 입력 신호의 레벨을 비교함으로써 에러 신호를 발생시키는 비교기와,
    c) 상기 에러 신호를 이용하여 상기 전력 증폭기에 제공되는 작동 전압을 정확하게 제어하기 위한 네거티브 피드백 루프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제11항에 있어서,
    a) 전력 증폭기에 입력되는 변조 신호를 발생시키기 위한 변조기와,
    b) 상기 변조기에 입력되는 베이스밴드 파형을 발생시키기 위한 베이스밴드 신호원과,
    c) 그 이상에서 상기 베이스밴드 파형의 적어도 일부가 초과 베이스밴드 신호로서 한정되는 소정의 기준 레벨에 따라 초과 입력 신호를 검출하기 위해 상기 베이스밴드 파형의 크기를 지속적으로 샘플링하는 샘플링 회로와,
    d) 상기 전력 증폭기에 작동 전압을 간접적으로 공급하는 전원과,
    e) 상기 전원이, 초과 입력 신호가 검출되지 않는 경우 상기 전력 증폭기에 상기 기준 레벨 이하의 크기를 갖는 입력 신호를 효율적으로 증폭하기에 충분한 저 레벨의 작동 작압을 제공하게 하고, 초과 입력 신호가 검출될 때마다 상기 전력 증폭기에 상기 기준 레벨 이상의 크기를 갖는 입력 신호들을 효율적으로 증폭하기에 충분한 고 레벨의 작동 전압을 제공하게 하기 위해 상기 전원과 연결하여 작동하는 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 실질적으로 기재 및 도시된 바와 같이 높은 피크-에버리지 비율을 갖는 신호로 작동되는 전력 증폭기의 효율 및 동적 범위를 개선하기 위한 방법.
  22. 실질적으로 기재 및 도시된 바와 같이 높은 피크-에버리지 비율을 갖는 신호로 작동되는 전력 증폭기의 효율 및 동적 범위를 개선하기 위한 장치.
  23. 제1항에 있어서, 전력 증폭기가 도어티 배열의 보조 증폭 회로인 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    a) 부하에 직접 연결되는 보조 증폭기와 도어티 연결기를 통해 상기 부하에 연결되는 주 증폭기를 구성하는 도어티 배열을 제공하는 단계와,
    b) 그 이상에서 입력 신호의 크기의 적어도 일부가 상기 전력 증폭기에 입력되는 변조 신호이거나, 상기 변조 신호를 발생시키도록 이용되는 베이스밴드의 파형이 초과 입력 신호로 한정되어 주 및 보조 증폭기 회로가 부하에 본질적으로 동일한 전력을 출력하게 하는 입력 신호의 레벨과 본질적으로 동등하게 되는 기준 레벨을 결정하여, 상기 DE 작동 전압 하에서 최대의 출력 전력 레벨에 도달하는 단계와,
    c) 초과 입력 신호를 검출하기 위해 상기 입력 신호의 상기 크기를 지속적으로 샘플링하는 단계와,
    d) 상기 주 증폭기 회로에 일정한 작동 전압을 공급함으로써 상기 주 증폭기로 입력 신호를 지속적으로 증폭시키는 단계와,
    e) 초과 입력 신호가 검출되지 않는 한 상기 보조 증폭기에 상기 주 증폭기에 공급되는 동일한 DC 작동 전압을 공급함으로써, 보조 증폭기 회로에 의해 입력 신호를 증폭하는 단계와,
    f) 초과 입력 신호가 검출될 때마다 상기 보조 증폭 회로에 상기 기준 레벨 이상의 크기를 갖는 입력 신호들을 효율적으로 증폭하기에 충분한 증대된 고 레벨의 DC 작동 전압을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제11항에 있어서, 전력 증폭기는 도어티 배열에서 사용되는 보조 증폭 회로이고, 상기 보조 증폭 회로의 출력은 부하에 직접 연결되고 도어티 연결기를 통해 상기 부하에 연결되는 주 증폭기와 연결하여 작동되고 상기 보조 증폭 회로의 입력은 상기 도어티 연결기에 의해 도입되는 위상 이동과 본질적으로 유사한 위상 변동 회로를 통해 상기 주 증폭기의 입력과 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
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