KR20040054951A - 전력 증폭기 모듈 - Google Patents

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KR20040054951A
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한충수
성수언
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 전력 증폭기 모듈에 관한 것으로서, 외부로부터 입력되는 신호를 일정한 증폭율로 1 차 증폭하는 기본 증폭부와, 상기 기본 증폭부에서 증폭된 신호의 전력 레벨에 따라 상기 1 차 증폭된 신호를 2 차 증폭하는 저전력 증폭부 및 고전력 증폭부와, 상기 저전력 증폭부의 후단에 연결되어 상기 고전력 증폭부에서 신호 증폭시 상기 저전력 증폭부를 차단시키는 스위치부를 포함하여 구성됨으로써, 상기 기본 증폭부에서 증폭된 신호의 전력 레벨에 따라 상기 스위치부에 포함된 트랜지스터를 온/오프시킬 수 있도록 하고, 상기 기본 증폭부에서 증폭된 신호가 고전력인 경우 상기 1 차 증폭된 신호를 2 차 증폭하는 고전력 증폭부와 저전력 증폭부간에 간섭이 발생하지 않도록 상기 스위치부를 오프시켜줌으로써, 신호의 증폭 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

전력 증폭기 모듈{ Power Amplifier module }
본 발명은 전력 증폭기 모듈에 관한 것으로서, 특히 외부로부터 입력되는 신호의 레벨에 따라 상기 신호를 증폭하는 다수개의 증폭부간에 신호의 간섭이 발생하는 것이 방지되는 전력 증폭기 모듈에 관한 것이다.
최근 통신 시장의 확대에 따른 단말기 및 통신 기기에 대한 수요가 늘어남과 동시에 소형 및 경량화되고 소모 전력이 적으면서도 장시간 사용 가능한 통신 기기가 요구되고 있고 이를 위해 제한된 통신 기기의 크기에서 소모 전력을 줄이고 성능을 향상시키는 기술이 요구되고 있다.
이러한 유선 또는 무선 전화기나 휴대폰등의 통신 기기에는 그 송신 출력단에 전력을 증폭시키는 전력 증폭기 모듈이 내장되어 있다.
특히, 휴대폰등의 이동 단말기에 내장된 전력 증폭기 모듈은 이동 단말기에서 출력되는 고주파 신호를 증폭하여 기지국까지 송출하는 기능을 하는 부품으로 이동 단말기의 통화 시간 및 통화 품질을 좌우하는 핵심 부품이다.
종래의 기술에 따른 전력 증폭기 모듈은 도 1 에 도시된 바와 같이, 입력단자(2a)를 통해 외부로부터 입력되는 신호의 입력 임피던스를 정합하는 입력 정합부(11)와, 상기 입력 정합부(11)를 통과한 신호를 일정한 증폭율에 따라 1 차 증폭하는 기본 증폭부(20)와, 상기 기본 증폭부(20)에서 증폭된 신호의 전력레벨에 따라 상기 1 차 증폭된 신호를 2 차 증폭하는 확장 증폭부(30)와, 상기 기본 증폭부(20) 및 확장 증폭부(30) 사이의 임피던스를 정합하는 중간 정합부(12)와, 상기 확장 증폭부(30)에서 증폭된 신호의 출력 임피던스를 정합시켜 출력단자(2b)를 통해 출력되도록 하는 출력 정합부(13)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 확장 증폭부(30)는 상기 기본 증폭부(20)에서 증폭된 신호의 전력레벨에 따라 상기 1 차 증폭된 신호를 2 차 증폭하는 저전력 증폭부(31) 및 고전력 증폭부(32)로 이루어지고, 상기 저전력 증폭부(31)는 신호를 증폭하는 저전력 증폭기(31a) 및 상기 출력 정합부(13)와 동시에 동작하여 상기 저전력 증폭부(31a)에서 증폭된 신호의 출력 임피던스를 정합시키는 저전력 정합부(31b)로 구성되는데, 상기 저전력 증폭부(31)에서 증폭된 신호의 출력 임피던스가 상기 고전력 증폭부(32)에서 증폭된 신호의 출력 임피던스에 비하여 높기 때문에 상기 저전력 증폭기(31b)에서 증폭된 신호는 상기 저전력 정합부(31b)와 출력 정합부(13)에 의해 출력 임피던스가 정합되는 것이다.
그러나, 상기와 같은 종래의 기술에 따른 전력 증폭기 모듈은 상기 기본 증폭부(20)에서 1 차 증폭된 신호가 상기 고전력 증폭부(32)에 의해 2 차 증폭되는 경우 상기 출력 정합부(13) 측에서 상기 저전력 증폭부(31) 측으로의 임피던스가 무한대가 되어 오픈 상태가 되어야 하나, 상기 저전력 정합부(31b)가 가지는 임피던스로 인해 상기 출력 정합부(13) 측에서의 임피던스가 변화하게 되고, 그로 인해 신호의 증폭 효율이 저해된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 외부입력신호가 고전력 증폭부를 통해 증폭되는 경우 저전력 증폭부와 출력 정합부 사이를 차단시키는 스위치부를 포함하여 구성함으로써, 상기 저전력 증폭부와 고전력 증폭부간에 신호의 간섭이 발생되는 것이 사전에 방지되어 신호의 증폭 효율이 향상될 수 있는 전력 증폭기 모듈을 제공하는데 있다.
도1 은 종래의 기술에 따른 전력 증폭기 모듈이 도시된 도면,
도2 는 본 발명에 따른 전력 증폭기 모듈이 도시된 도면,
도3 및 도 4 는 도 2 의 스위치부가 도시된 도면이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
6a: 입력단자 6b: 출력단자
41: 입력 정합부 42: 중간 정합부
43: 출력 정합부 50: 기본 증폭부
60: 확장 증폭부 61: 저전력 증폭부
62: 고전력 증폭부 70: 스위치부
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전력 증폭기 모듈은 외부로부터 입력되는 신호를 일정한 증폭율로 1 차 증폭하는 기본 증폭부와, 상기 기본 증폭부에서 증폭된 신호의 전력 레벨에 따라 상기 1 차 증폭된 신호를 2 차 증폭하는 저전력 증폭부 및 고전력 증폭부와, 상기 고전력 증폭부에서 신호 증폭시 상기 저전력 증폭부와의 간섭이 방지되도록 상기 저전력 증폭부를 차단시키는 스위치부를 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 전력 증폭기 모듈은 도 2 에 도시된 바와 같이, 입력단자(6a)를 통해 외부로부터 입력된 신호의 입력 임피던스를 정합시키는 입력 정합부(41)와, 상기 입력 정합부(41)를 통과한 신호를 일정한 증폭율로 1 차 증폭하는 기본 증폭부(50)와, 상기 기본 증폭부(50)에서 증폭된 신호의 전력 레벨에 따라 상기 1 차 증폭된 신호를 2 차 증폭하는 저전력 증폭부(61) 및 고전력 증폭부(62)로 이루어지는 확장 증폭부(60)와, 상기 기본 증폭부(50)와 확장 증폭부(60) 사이의 임피던스를 정합시키는 중간 정합부(42)와, 상기 확장 증폭부(60)에서 증폭된 신호의 출력 임피던스를 정합시켜 출력단자(6b)를 통해 출력되도록 하는 출력 정합부(43)와, 상기 확장 증폭부(60) 내에 설치되어 상기 고전력 증폭부(62)에서 신호 증폭시 상기 저전력 증폭부(61)와 출력 정합부(43) 사이를 차단하여 상기 고전력 증폭부(62)와 저전력 증폭부(61) 사이에서 신호의 간섭이 발생되는 것을 방지하는 스위치부(70)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 저전력 증폭부(61)는 상기 중간 정합부(42)를 통과한 신호가 저전력인 경우 신호를 증폭하는 저전력 증폭기(61a)와 상기 출력 정합부(43)와 동시에 동작하여 상기 저전력 증폭기(61a)에서 증폭된 신호의 출력 임피던스가 정합되도록 하는 저전력 정합부(61b)로 구성되며, 상기 저전력 정합부(61b)는 상기 저전력 증폭부(61)에서 증폭된 신호가 상기 고전력 증폭부(62)에서 증폭된 신호에 비하여 출력 임피던스가 높기 때문에 상기 저전력 증폭부(61)에서 증폭된 신호는 상기 저전력 정합부(61b) 및 출력 정합부(43)에 따른 출력 임피던스에 의해 정합되는 것이다.
또한, 상기 스위치부(70)는 상기 고전력 증폭부(62)에서 신호의 증폭이 이루어지는 경우 이론적으로는 상기 출력 정합부(43)측에서 상기 저전력 증폭부(61)측으로의 상태가 오픈상태가 되어야 하나, 실제적으로 상기 저전력 정합부(61b)가 가지는 임피던스로 인하여 오픈상태의 구현이 어렵기 때문에 상기 저전력 증폭부(61)와 출력 정합부(43) 사이에 연결되어 상기 저전력 증폭부(61)와 출력 정합부(43) 사이를 단속하는 역할을 수행하게 된다.
상기와 같은 스위치부(70)는 도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 저전력 증폭부(61) 및 출력 정합부(43)에 각각 연결되는 제 1 및 제 2 연결단자(70a, 70b) 사이에 연결되는 캐패시터(C1) 및 상기 캐패시터(C1)에 캐소드(Cathode)가 향하도록 연결되는 다이오드(D1)와, 상기 캐패시터(C1) 및 다이오드(D1)에 컬렉터(Collector)가 연결되는 트랜지스터(Q1)와, 상기 트랜지스터(Q1)의 컬렉터에 연결되는 인덕터(L1)로 구성되며, 상기 트랜지스터(Q1)의 컬렉터로 바이어스가 인가되도록 하는 바이어스 전원(Vcc)이 인덕터(L2)를 통해 상기 제 1 연결단자(70a)와 캐패시터(C1)사이에 연결되고, 상기 트랜지스터(Q1)가 온/오프될 수 있도록 모드 전원(Vmode)이 상기 트랜지스터(Q1)의 베이스(Base)에 연결된다.
또한, 상기 스위치부(70)는 도 4 에 도시된 바와 같이, 상기 저전력 증폭부(61) 및 출력 정합부(43)에 각각 연결되는 제 1 및 제 2 연결단자(70a, 70b)사이에 상기 제 1 연결단자(70a)로 애노드(Anode)가 향하도록 연결되는 다이오드(D2) 및 상기 다이오드(D2)의 캐소드측에 직렬 연결되는 캐패시터(C2)와, 상기 다이오드(D2) 및 캐패시터(C2)사이에 인덕터(L3)를 통해 컬렉터가 연결되는 트랜지스터(Q2)로 구성되고, 상기 트랜지스터(Q2)의 컬렉터에 바이어스가 인가되도록 하는 바이어스 전원(Vcc)이 상기 제 1 연결단자(70a) 및 다이오드(D2) 사이에 인덕터(L4)를 통해 연결되고, 상기 트랜지스터(Q2)가 온/오프되도록 상기 트랜지스터(Q2)의 베이스에 전원이 인가되도록 하는 모드 전원(Vmode)이 연결된다.
다시 말해서, 상기 도 3 및 도 4 에 도시된 스위치부(70)는 상기 모드 전원(Vmode)에서 하이(High) 신호가 발생되면, 상기 트랜지스터(Q1, Q2)는 온되고, 그에 따라 상기 다이오드(D1, D2)가 온되어 신호가 전달될 수 있고, 상기 모드 전원(Vmode)에서 로우(Low) 신호가 발생되면, 상기 트랜지스터(Q1, Q2)가 오프되어 상기 다이오드(D1, D2)가 오프되는 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전력 증폭기 모듈의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 따른 전력 증폭기 모듈의 동작은 먼저, 입력단자(6a)를 통해 외부로부터 신호가 입력되면 상기 입력 정합부(41)에 의해 입력 임피던스가 정합되어 상기 기본 증폭부(50)로 전달된다.
상기 기본 증폭부(50)에 전달된 신호는 일정한 증폭율에 따라 1 차 증폭된 후 상기 중간 정합부(42)에서 임피던스가 정합되어 상기 확장 증폭부(60)로 전달된다.
이때, 상기 확장 증폭부(60)에 신호가 전달되면, 상기 전달된 신호의 전력 레벨에 따라 상기 저전력 증폭부(61) 또는 고전력 증폭부(62)를 통해 상기 1 차 증폭된 신호가 2 차 증폭되어 상기 출력 정합부(43)로 전달된다.
만일, 상기 확장 증폭부(60)에 전달된 신호가 고전력인 경우에는 상기 고전력 증폭부(62)를 통해 신호가 증폭되는 동시에 상기 스위치부(70)의 모드 전원(Vmode)으로부터 로우 신호가 발생되어 상기 저전력 증폭부(61) 및 출력 정합부(43) 사이가 오픈상태가 된다.
따라서, 상기 출력 정합부(43)측에서 저전력 증폭부(61)측으로 오픈상태가 되기 때문에 상기 저전력 증폭부(61)와 고전력 증폭부(62)간의 신호 간섭이 사전에방지되기 때문에 신호의 증폭 효율이 향상되는 것이다.
마지막으로, 상기 출력 정합부(43)에 전달된 신호는 출력 임피던스가 정합되어 상기 출력단자(6b)로 출력된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전력 증폭기 모듈은 외부로부터 입력되는 신호를 일정한 증폭율로 1 차 증폭하는 기본 증폭부와, 상기 기본 증폭부에서 증폭된 신호의 전력 레벨에 따라 상기 1 차 증폭된 신호를 2 차 증폭하는 저전력 증폭부 및 고전력 증폭부와, 상기 저전력 증폭부의 후단에 연결되어 상기 고전력 증폭부에서 신호 증폭시 상기 저전력 증폭부를 차단시키는 스위치부를 포함하여 구성됨으로써, 상기 기본 증폭부에서 증폭된 신호의 전력 레벨에 따라 상기 스위치부에 포함된 트랜지스터를 온/오프시킬 수 있도록 하고, 상기 기본 증폭부에서 증폭된 신호가 고전력인 경우 상기 1 차 증폭된 신호를 2 차 증폭하는 고전력 증폭부와 저전력 증폭부간에 간섭이 발생하지 않도록 상기 스위치부를 오프시켜줌으로써, 신호의 증폭 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 외부로부터 입력되는 신호를 일정한 증폭율로 1 차 증폭하는 기본 증폭부와,
    상기 기본 증폭부에서 증폭된 신호의 전력 레벨에 따라 상기 1 차 증폭된 신호를 2 차 증폭하는 저전력 증폭부 및 고전력 증폭부와,
    상기 고전력 증폭부에서 신호 증폭시 상기 저전력 증폭부와의 간섭이 방지되도록 상기 저전력 증폭부를 차단시키는 스위치부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 증폭기 모듈은 상기 저전력 증폭부 및 고전력 증폭부에서 증폭된 신호의 출력 임피던스를 정합시키는 출력 정합부를 포함하여 구성되고,
    상기 스위치부는 상기 저전력 증폭부와 출력 정합부 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스위치부는 상기 저전력 증폭부 측에 연결되는 캐패시터와,
    상기 캐패시터에 캐소드가 향하도록 연결되는 다이오드와,
    상기 외부 전원에 의해 온/오프되며 상기 캐패시터 및 다이오드 사이에 컬렉터가 연결되는 트랜지스터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 모듈.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 스위치부는 상기 저전력 증폭부측에 애노드가 향하도록 연결되는 다이오드와,
    상기 다이오드의 캐소드 측에 연결되는 캐패시터와,
    외부 전원에 의해 온/오프되며 상기 다이오드 및 캐패시터 사이에 컬렉터가 연결되는 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 모듈.
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KR101101426B1 (ko) * 2010-02-03 2012-01-02 삼성전기주식회사 전력 증폭기
KR20140088024A (ko) * 2012-12-31 2014-07-09 트리퀸트 세미컨덕터 인코퍼레이티드 무선 주파수 스위치 회로

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