KR20030016449A

KR20030016449A - 무선 송신기의 송신 전력 제어장치

Info

Publication number: KR20030016449A
Application number: KR1020010049235A
Authority: KR
Inventors: 최택균
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-08-16
Filing date: 2001-08-16
Publication date: 2003-03-03

Abstract

본 발명은 구동 증폭기로 부터 출력되는 RF(Radio Frequency) 신호를 전력 증폭하는 전력 증폭기를 구비하는 무선 송신기에서 불필요한 송신 전력 증폭으로 인한 전류 소모를 효율적으로 줄일 수 있도록 한다. 이를 위한 본 발명의 송신 전력 제어장치는 전력 증폭기를 경유하지 않고 바이패스되는 바이패스 경로와 전력 증폭기 중에 하나를 스위칭에 의해 선택하여 상기 구동 증폭기의 출력 RF 신호를 통과시켜 출력시키는 스위칭부와, 전력 증폭기의 전원 입력단과 전력 증폭기를 구동시키기 위한 구동 전원 사이에 접속되는 스위치와, 무선 송신기의 송신 전력이 정해진 레벨보다 높은 레벨이 요구될 경우에는 스위칭부를 전력 증폭기로 스위칭시킴과 아울러 스위치를 온시키고, 무선 송신기의 송신 전력이 정해진 레벨보다 낮은 레벨이 요구될 경우에는 스위칭부를 바이패스 경로로 스위칭시킴과 아울러 스위치를 오프시키는 제어부를 구비한다.

Description

무선 송신기의 송신 전력 제어장치{TRANSMISSION POWER CONTROL DEVICE IN RADIO TRANSMITTER}

본 발명은 송신 전력 레벨을 제어하는 무선 통신 장치에 관한 것으로, 특히 구동 증폭기로 부터 출력되는 RF(Radio Frequency) 신호를 전력 증폭하는 전력 증폭기를 구비하는 무선 송신기에서 송신 전력을 제어하는 장치에 관한 것이다.

통상적으로 CDMA(Code Division Mutiple Access), PCS(Personal Communication Service) 등의 이동통신시스템에 사용되는 단말기, 기지국 장치 등의 무선 통신 장치에 있어서 무선 송신기는 구동 증폭기(driver amplifier)와 전력 증폭기(PA: Power Amplifier)를 구비한다. 구동 증폭기는 전력 증폭기에 의해 전력 증폭할 신호, 즉 송신할 RF 신호를 전력 증폭기에 의해 전력 증폭하기에 충분한 레벨로 증폭한다. 전력 증폭기는 구동 증폭기로 부터 출력되는 RF 신호를 안테나를 통해 상대방의 무선 수신기로 송출하기에 충분한 전력 레벨로 되도록 전력 증폭한다. 이와 같이 전력 증폭된 RF 신호는 듀플렉서(duplexer)를 거쳐 안테나를 통해 무선 송출된다. 예를 들어 구동 증폭기는 전력 증폭기가 28㏈m까지 증폭할 수 있도록 RF 신호를 약 0㏈m까지 증폭하여 출력하고, 전력 증폭기는 이 RF 신호를 입력하여 약 28㏈m의 증폭을 시킨 다음에 듀플렉서로 인가한다.

한편 CDMA, PCS 등의 이동통신시스템에서는 무선 송신기는 송신 전력 레벨을 규정된 레벨 범위내에서 여러 단계로 구분하고 전파 환경에 따라 어느 한 단계의 레벨이 되도록 제어함으로써 불필요한 전류 소모나 간섭을 줄이고 있다. 통상적으로 CDMA, PCS 단말기나 기지국 장치에서는 수신되는 RF 신호의 수신전계강도가 높아지면 송신 전력 레벨을 낮추고 수신전계강도가 낮아지면 송신 전력 레벨을 높인다. 이러한 송신 전력 레벨 제어에 따라, 예를 들어 송신 전력 레벨이 0㏈m 이하로 요구될 경우에 구동 증폭기는 약 -20㏈m 증폭시켜 RF 신호를 출력하고 전력 증폭기는 약 25㏈m 증폭시키게 된다. 그러나 구동 증폭기는 통상적으로 6㏈m까지도 증폭이 가능하다. 그러므로 이러한 경우에는 구동 증폭기만으로 RF 신호를 증폭하여도 충분하다. 이러함에도 불구하고 전력 증폭기를 구동함으로써 불필요한 전력 증폭으로 인하여 약 100㎃정도의 전류 소모가 발생하게 된다. 실제로 국내의 CDMA, PCS 등의 전파 환경은 대체로 양호하여 CDMA 단말기나 PCS 단말기는 송신 전력이 0㏈m 이하로 동작되는 시간이 상당히 많으므로, 상기한 바와 같은 전류 소모로 인해 배터리 사용시간이 불필요하게 감소하게 된다.

상기한 바와 같이 불필요한 송신 전력 증폭으로 인해 발생되는 전류 소모를 줄이기 위한 기술로서, 이종덕에 의해 발명되고 본원 출원인에 의해 "무선 송신기의 전력 제어 장치"를 명칭으로 국내 특허출원되어 1999년 12월 09일자로 등록된 등록번호 10-0247013호(미국 특허번호 US 6,229,995 B1)가 있다. 상기 등록번호 10-0247013호에 따르면, 분배기를 사용하여 구동 증폭기의 출력을 동일한 비율의 제1,제2 전력으로 분배하고, 다이오드를 사용하는 스위칭부에 의해 제1 전력은 전력 증폭기에 전달하는 반면에 제2 전력은 듀플렉서로 전달하며, 낮은 전력 레벨 송출시에는 스위칭부를 온시키고 전력 증폭기를 오프시킨다. 이에 따라 낮은 레벨로 신호를 송신할 때는 전력 증폭기를 통하지 않으므로 잡음 레벨과 전류 소모를 줄일 수 있게 된다.

그러나 상기한 등록번호 10-0247013호는 분배기를 사용하여 구동 증폭기의 출력 전력을 전력 증폭기를 통하는 경로와 통하지 않는 경로에 분배함에 따라 분배된 만큼 전력 레벨이 낮아지므로 전체적인 송신 전력 효율이 저하되게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 불필요한 송신 전력 증폭으로 인한 전류 소모를 효율적으로 줄일 수 있는 송신 전력 제어장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 송신 전력 제어장치의 블록구성도,

도 2는 도 1의 송신 전력 제어장치의 구체회로도.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 송신 전력 제어장치는, 전력 증폭기를 경유하지 않고 바이패스(bypass)되는 바이패스 경로와 전력 증폭기 중에 하나를 스위칭에 의해 선택하여 구동 증폭기의 출력 RF 신호를 통과시켜 출력시키는 스위칭부와, 전력 증폭기의 전원 입력단과 전력 증폭기를 구동시키기 위한 구동 전원 사이에 접속되는 스위치와, 무선 송신기의 송신 전력이 정해진 레벨보다 높은 레벨이 요구될 경우에는 스위칭부를 전력 증폭기로 스위칭시킴과 아울러 스위치를 온시키고, 무선 송신기의 송신 전력이 정해진 레벨보다 높은 레벨이 요구될 경우에는 스위칭부를 바이패스 경로로 스위칭시킴과 아울러 스위치를 오프시키는 제어부를 구비함을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 송신 전력 제어장치의 블록구성도를 보인 것으로, 전력 증폭기(102)의 입,출력단에 접속되는 스위칭부(104)와 스위치 (106)와 제어부(108)로 구성된다. 스위칭부(104)는 제어부(108)로 부터 인가되는 제어신호 PA_BYPASS에 따라 연동되는 제1,제2RF 스위치(110,112)를 구비하며, 전력 증폭기(102)와 바이패스 경로(114) 중 하나를 스위칭에 의해 선택하여 구동 증폭기(100)의 출력 RF 신호를 통과시켜 출력시킨다. 바이패스 경로(114)는 구동 증폭기(100)의 출력 RF 신호가 전력 증폭기(102)를 경유하지 않고 바이패스되도록 하는 경로이다. 제1RF 스위치(110)는 구동 증폭기(100)의 출력단과 전력 증폭기(102)의 입력단 및 바이패스 경로(114) 사이에 접속되어 구동 증폭기(100)의출력 RF 신호를 전력 증폭기(102) 또는 바이패스 경로(114)에 인가한다. 제2RF 스위치(112)는 제1RF 스위치(110)의 출력단 및 전력 증폭기(102)의 출력단에 접속되어 전력 증폭기(102) 또는 바이패스 경로(114)로 부터 출력되는 RF 신호를 선택하여 출력한다. 스위치(106)는 전력 증폭기(102)의 전원 입력단과 전력 증폭기(102)를 구동시키기 위한 구동 전원 BT 사이에 접속되며 제어부(108)로 부터 인가되는 제어신호 PA_BYPASS에 따라 온 또는 오프된다.

그리고 제어부(108)는 도 1의 송신 전력 제어장치를 채용한 무선 송신기의 송신 전력이 정해진 레벨, 예를 들어 전술한 바와 같이 0㏈m보다 높은 레벨이 요구될 경우에는 제어신호 PA_BYPASS를 예를 들어 논리 "로우"로 출력하여 스위칭부(104)를 전력 증폭기(102)로 스위칭시킴과 아울러 스위치(106)를 온시킨다. 그러면 전력 증폭기(102)는 구동 전원 BT을 공급받아 구동되고 구동 증폭기(100)의 출력 RF 신호는 제1RF 스위치(110) →전력 증폭기(102) →제2RF 스위치(112)를 거쳐 출력되므로, 통상적인 경우와 마찬가지로 전력 증폭기(102)에 의해 전력 증폭된 후 안테나로 출력된다. 이와 달리 송신 전력이 정해진 레벨보다 낮은 레벨이 요구될 경우라면 제어부(108)는 제어신호 PA_BYPASS를 예를 들어 논리 "하이"로 출력하여 스위칭부(104)를 바이패스 경로(114)로 스위칭시킴과 아울러 스위치(106)를 오프시킨다. 그러면 구동 증폭기(100)의 출력 RF 신호는 제1RF 스위치(110) →바이패스 경로(114) →제2RF 스위치(112)를 거쳐 출력되며, 전력 증폭기(102)에는 구동 전원이 공급되지 않고 차단되므로 구동되지 않는다. 이에따라 불필요한 송신 전력 증폭으로 인한 전류 소모를 줄일 수 있게 된다.

한편 제어부(108)는 도 1의 송신 전력 제어장치를 채용한 무선 송신기를 구비하는 무선 통신 장치의 제어부에 상기한 바와 같이 요구되는 송신 전력 레벨에 따라 논리 "로우" 또는 "하이"로 제어신호 PA_BYPASS를 발생하도록 하여 사용하면 된다. 이러한 제어부는 예를 들어 CDMA 단말기에 적용되는 경우라면 CDMA 단말기에 사용되는 퀄컴(QUALCOMM)사의 MSM(Mobile System Modem) 칩이 될 수 있다.

상기한 바와 같은 송신 전력 제어장치의 구체회로도를 보이면 도 2와 같으며, 도 1에서와 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조 부호를 부여하였다. 먼저 스위치(106)는 전력 증폭기(102)의 전원 입력단과 구동 전원 BT 사이에 접속되어 게이트단자에 인가되는 제어신호 PA_BYPASS에 의해 스위칭되는 P채널 FET를 사용한다. 그러므로 P채널 FET(106)는 제어신호 PA_BYPASS가 논리 "로우"로 인가될 경우에는 온되어 전력 증폭기(102)에 구동 전원 BT을 공급하게 되므로 전력 증폭기(102)가 구동되며, 제어신호 PA_BYPASS가 논리 "하이"로 인가될 경우에는 오프되어 전력 증폭기(102)에 구동 전원 BT을 공급하지 않게 되므로 전력 증폭기(102)가 구동되지 않는다.

그리고 제1,제2RF 스위치(110,112)는 Alpha사의 SPDT(Single-Pole Double-Throw) 스위치인 AS173-73를 사용한다. AS173-73는 하기 표 1에서 보는 바와 같이 핀 P4,P6에 입력되는 제어신호의 논리 상태에 따라 핀 P5를 핀 P1 또는 P3와 연결하며, 핀 P3은 접지한다.

상태	P4	P6	P5 - P1	P5 - P3
①	"로우"	"하이"	단락(short)	개방(open)
②	"하이"	"로우"	개방(open)	단락(short)

상기한 제1,제2RF 스위치(110,112)의 스위칭을 제어하기 위해서는 상기 표 1에서 보는 바와 같이 상보적인 2개의 제어신호가 필요하므로 제어부(108)로 부터 발생되는 제어신호 PA_BYPASS를 N채널 FET(116)에 의해 반전시켜 제어신호 PA_BYPASS_IN를 발생시킨다. N채널 FET(116)는 3V 전원에 저항(R2)을 통해 접속됨과 아울러 접지에 접속되고 게이트단자에 제어신호 PA_BYPASS를 입력한다. 그러므로 N채널 FET(116)와 저항(R2)의 접속점에서는 제어신호 PA_BYPASS가 반전된 제어신호 PA_BYPASS_IN가 출력된다.

상기한 제어신호 PA_BYPASS는 제1,제2RF 스위치(110,112)의 핀 P6에 입력하고, 제어신호 PA_BYPASS_IN는 제1,제2RF 스위치(110,112)의 핀 P4에 입력한다. 그리고 구동 증폭기(100)의 출력단을 캐패시터(C1)를 거쳐 제1RF 스위치(110)의 핀 P5에 접속하고, 제1RF 스위치(110)의 핀 P1은 캐패시터(C2)를 거쳐 전력 증폭기(102)의 입력단에 접속하며, 제1RF 스위치(110)의 핀 P3은 캐패시터(C3)를 거쳐 제2RF 스위치(112)의 핀 P3에 접속한다. 또한 제2RF 스위치(112)의 핀 P1은 캐패시터(C4)를 통해 전력 증폭기(102)의 출력단에 접속한다. 그리고 제1,제2RF 스위치(110,112)의 핀 P5에는 각각 저항(R1,R3)을 통해 3V 전원에 접속한다.

만일 정해진 레벨보다 높은 송신 전력이 요구됨에 따라 제어부(108)가 제어신호 PA_BYPASS를 논리 "로우"로 발생하면, P채널 FET(106)가 온되어 전력 증폭기(102)에 구동 전원 BT이 공급되고 제1,제2RF 스위치(110,112)는 상기 표 1에 보인 ②상태로 스위칭된다. 이에따라 구동 증폭기(100)의 출력 RF 신호는 제1RF 스위치(110) →전력 증폭기(102) →제2RF 스위치(112)를 거쳐 출력된다. 이와 달리정해진 레벨보다 낮은 송신 전력이 요구됨에 따라 제어부(108)가 제어신호 PA_BYPASS를 논리 "하이"로 발생하면, P채널 FET(106)가 오프되어 전력 증폭기(102)에 구동 전원 BT이 공급되지 않게 되고 제1,제2RF 스위치(110,112)는 상기 표 1에 보인 ①상태로 스위칭된다. 이에따라 구동 증폭기(100)의 출력 RF 신호는 제1RF 스위치(110) →바이패스 경로(114) →제2RF 스위치(112)를 거쳐 출력되며, 전력 증폭기(102)는 구동되지 않는다.

따라서 구동 증폭기(100)의 출력 RF 신호는 종래처럼 전력 분배되지 않고 전력 증폭기(102)를 거치는 경로와 전력 증폭기(102)를 거치지 않는 바이패스 경로(114) 중에 필요한 송신 전력 레벨에 따라 한 경로에만 모두 인가되므로 송신 전력 효율 저하를 방지하게 된다. 이에따라 불필요한 송신 전력 증폭으로 인한 전류 소모를 효율적으로 줄일 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 구동 증폭기의 출력 RF 신호를 전력 분배하지 않고 전력 증폭기를 거치는 경로와 전력 증폭기를 거치지 않는 바이패스 경로 중에 필요한 송신 전력 레벨에 따라 한 경로에만 모두 인가하므로써, 불필요한 송신 전력 증폭으로 인한 전류 소모를 효율적으로 줄일 수 있는 잇점이 있다.

Claims

구동 증폭기로 부터 출력되는 RF(Radio Frequency) 신호를 전력 증폭하는 전력 증폭기를 구비하는 무선 송신기에 있어서,

상기 전력 증폭기와 상기 전력 증폭기를 경유하지 않고 바이패스되는 바이패스 경로 중에 하나를 스위칭에 의해 선택하여 상기 구동 증폭기의 출력 RF 신호를 통과시켜 출력시키는 스위칭부와,

상기 전력 증폭기의 전원 입력단과 상기 전력 증폭기를 구동시키기 위한 구동 전원 사이에 접속되는 스위치와,

상기 무선 송신기의 송신 전력이 정해진 레벨보다 높은 레벨이 요구될 경우에는 상기 스위칭부를 상기 전력 증폭기로 스위칭시킴과 아울러 상기 스위치를 온시키고, 상기 무선 송신기의 송신 전력이 정해진 레벨보다 낮은 레벨이 요구될 경우에는 상기 스위칭부를 상기 바이패스 경로로 스위칭시킴과 아울러 상기 스위치를 오프시키는 제어부를 구비함을 특징으로 하는 송신 전력 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 스위칭부가,

상기 제어부에 의해 연동되는 제1,제2 RF 스위치를 구비하고,

상기 제1 RF 스위치가, 상기 구동 증폭기의 출력 RF 신호를 상기 전력 증폭기의 입력단과 상기 바이패스 경로 중 하나에 인가하며,

상기 제2 RF 스위치가, 상기 전력 증폭기의 출력단과 상기 바이패스 경로 중에 하나로 부터 출력되는 RF 신호를 선택하여 출력함을 특징으로 하는 송신 전력 제어장치.