KR20040057478A - 가변 주파수 전력 증폭기 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변 주파수 전력 증폭기 모듈에 관한 것으로서, 외부로부터 입력되는 신호의 입력 임피던스를 정합하는 입력 정합부와, 상기 입력 정합부를 통과한 신호를 1차 증폭하는 구동 증폭부와, 상기 구동 증폭부에서 증폭된 신호를 선택적으로 통과시키는 신호 선택부와, 상기 신호 선택부를 통과한 신호를 2차 증폭하는 출력 증폭부와, 상기 출력 증폭부에서 증폭된 신호의 출력 임피던스를 정합시키는 출력 정합부를 포함하여 구성됨으로써, 상기 신호 선택부에 외부 전원의 인가여부에 따라 온/오프되는 다이오드를 용량을 가변시켜 상기 신호 선택부에 의해 설정되는 공진 주파수가 가변되도록 하여 증폭하고자 하는 신호의 주파수에 따라 상기 신호 선택부의 공진 주파수를 변경하여 다른 주파수를 가지는 신호를 증폭할 경우 별도의 전력 증폭기 모듈을 사용하지 않고 공용으로 사용할 수 있기 때문에 그에 따른 비용 및 시간, 공간이 감소되는 효과가 있다.

Description

가변 주파수 전력 증폭기 모듈{Variable frequency power amplifier module}

본 발명은 가변 주파수 전력 증폭기 모듈에 관한 것으로서, 특히 다수개의 주파수를 가지는 신호를 증폭하여 출력할 수 있도록 증폭하고자 하는 신호의 주파수에 따라 주파수를 가변시킬 수 있는 가변 주파수 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 도1 에 도시된 바와 같이, 입력단자(2a)를 통해 입력된 신호의 입력 임피던스를 정합시키는 입력 정합부(10)와, 상기 입력 정합부(10)를 통과한 신호를 일정레벨로 1차 증폭하는 구동 증폭부(20)와, 상기 구동 증폭부(20)에서 증폭된 신호를 2차 증폭하는 출력 증폭부(30)와, 상기 출력 증폭부(30)에서 증폭된 신호의 신호의 출력 임피던스를 정합시켜 출력단자(2b)로 출력될 수 있도록 하는 출력 정합부(40)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 구동 증폭부(20)와 출력 증폭부(30)는 다수개의 트랜지스터가 포함되고, 상기 트랜지스터가 신호를 증폭할 수 있도록 상기 트랜지스터의 베이스 및컬렉터로 하는 바이어스 전원(V_ref, V_cc1, V_cc2)이 연결된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 기술에 따른 전력 증폭기 모듈은 증폭하고자 하는 신호의 주파수가 변경되는 경우 그에 따라 별도의 전력 증폭기 모듈을 제작하여야 하기 때문에 이로 인해 소모되는 비용 및 시간, 공간이 증가되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 증폭하고자 하는 신호의 주파수가 변경되는 경우 전력 증폭기 모듈의 공진주파수를 변경시킴으로써, 상기 변경된 주파수를 가지는 신호를 증폭할 수 있도록 하여 증폭하고자 하는 신호의 주파수 변경에 따라 별도의 전력 증폭기 모듈을 제작하지 않기 때문에 이로 인한 비용 및 시간, 공간이 감소되는 가변 주파수 전력 증폭기 모듈을 제공하는데 있다.

도1 은 종래의 기술에 따른 전력 증폭기 모듈이 도시된 도면,

도2 는 본 발명에 따른 가변 주파수 전력 증폭기 모듈이 도시된 도면,

도3 은 도2 의 신호 선택부가 도시된 도면이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

6a: 신호입력단자 6b: 신호출력단자

50: 입력 정합부 60: 신호 증폭부

61: 구동 증폭부 62: 신호 선택부

63: 출력 증폭부 70: 출력 정합부

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 가변 주파수 전력 증폭기 모듈은 외부로부터 입력되는 신호의 입력 임피던스를 정합하는 입력 정합부와, 상기 입력 정합부를 통과한 신호의 주파수에 따라 상기 입력 신호를 선택적으로 증폭하여 출력하는 신호 증폭부와, 상기 신호 증폭부에서 출력된 신호의 출력 임피던스를 정합하는 출력 정합부를 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 가변 주파수 전력 증폭기 모듈은 도2 에 도시된 바와 같이, 신호입력단자(6a)를 통해 입력된 신호의 입력 임피던스를 정합시키는 입력 정합부(50)와, 상기 입력 정합부(50)를 통과한 신호의 주파수에 따라 선택적으로 상기 입력 신호를 증폭하여 출력하는 신호 증폭부(60)와, 상기 신호 증폭부(60)에서 출력된 신호의 출력 임피던스를 정합시켜 신호출력단자(6b)를 통해 출력되도록 하는 출력 정합부(70)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 신호 증폭부(60)는 MMIC(Microwave Monolithic Integrated Circuit)로 형성되며, 상기 입력 정합부(50)를 통과한 신호를 일정레벨로 1차 증폭하는 구동 증폭부(61)와, 상기 구동 증폭부(61)를 통과한 신호의 주파수에 따라 선택적으로 통과시키는 신호 선택부(62)와, 상기 신호 선택부(62)를 통과한 신호를 외부로 출력 가능한 신호로 2차 증폭하는 출력 증폭부(63)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 구동 증폭부(61)와 출력 증폭부(63)는 다수개의 트랜지스터를 포함하며, 상기 트랜지스터를 동작시켜 신호의 증폭이 수행되도록 상기 트랜지스터의 베이스 및 컬렉터에는 각각 베이스 바이어스 전원(V_ref)과 컬렉터 바이어스 전원(V_cc1, V_cc2)이 연결되고, 상기 신호 선택부(62)는 통과되는 신호의 주파수를 선택할 수 있도록 하는 주파수 선택전원(V_bs)이 연결된다.

특히, 상기 신호 선택부(62)는 상기 주파수 선택전원(V_bs)의 인가여부에 따라 통과시키는 신호의 주파수가 변경되도록 하여 두 개 이상의 주파수를 가지는 신호를 증폭할 수 있기 때문에 증폭하려는 신호의 주파수가 변경된 경우에도 별도의 전력 증폭기 모듈을 제작하지 않고 공용으로 사용하게 된다.

여기서, 상기 신호 선택부(62)를 도3 을 참조로 하여 보다 상세하게 살펴보면, 상기 구동 증폭부(61)와 출력 증폭부(63)에 연결되는 연결단자(62b, 62c)사이에 직렬 연결되는 제1 및 제2 캐패시터(C1, C2)와, 상기 제1 및 제2 캐패시터(C1, C2)와 각각 병렬 연결되는 인덕터(L1) 및 용량가변부(62a)로 구성되며, 상기 용량가변부(62a)는 상기 제1 및 제2 캐패시터(C1, C2)와 병렬 연결되는 캐패시터(C3)와 상기 캐패시터(C3)에 캐소드(Cathode)가 향하도록 연결되는 다이오드(D1)로 구성되고, 상기 캐패시터(C3)와 다이오드(D1) 사이에 주파수 선택전원(V_bs)이 연결된다.

여기서, 상기 다이오드(D1)는 쇼트키(Schottky) 다이오드로 구성되고, 주파수 선택전원(V_bs)이 인가되지 않은 경우 상기 다이오드(D1)는 오프상태가 되어 상기 캐패시터(C3)와 다이오드(D1) 사이가 오픈되어 상기 캐패시터(C3) 및 다이오드(D1)에 의한 용량은 발생하지 않게 되고, 상기 주파수 선택전원(V_bs)이 인가되는 경우에는 상기 다이오드(D1)가 설정된 용량을 가지게 되는 동시에 상기 캐패시터(C3)와 용량으로 인해 상기 인덕터(L1)와 함께 공진주파수가 형성되고, 그에 따라 통과시키는 주파수가 변경된다.

예를 들어, 상기 전력 증폭기 모듈이 1750 내지 1780 MHz를 가지는 K-PCS 와 1920 내지 1980 MHz를 가지는 WCDMA에 사용될 경우 상기 신호 선택부(62) 의 소자값을 상기 K-PCS 및 WCDMA 에 적합하도록 선택하고, 상기 주파수 선택전원(V_bs)의 인가여부에 따라 상기 신호 선택부(62)의 공진주파수가 가변되도록 하여 서로 다른 주파수를 가지는 신호에 전력 증폭기 모듈을 공용으로 사용할 있게 되는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 가변 주파수 전력 증폭기 모듈의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에 따른 주파수 가변형 전력 증폭기 모듈의 동작은 먼저, 상기 신호입력단자(6a)를 통해 증폭하고자 하는 신호가 입력된다.

이때, 상기 증폭하고자 하는 신호의 주파수에 따라 상기 신호 선택부(62)의 주파수 선택전원(V_bs)의 인가여부를 결정하여 상기 신호 선택부(62)의 공진 주파수를 설정하게 되고, 상기 공진 주파수에 해당하는 신호가 통과되도록 한다.

상기 신호입력단자(6a)를 통해 입력된 신호는 상기 입력 정합부(50)에서 입력 임피던스가 정합되어 상기 구동 증폭부(61)에 입력되고, 상기 입력된 신호는 일정레벨로 1차 증폭되어 출력된다.

여기서, 상기 입력 신호를 일정레벨로 1차 증폭하는 것은 상기 신호입력단자(6a)로 입력된 신호의 크기가 미약하여 충분히 증폭하기 어렵기 때문에 일정레벨로 1차 증폭후 상기 출력 증폭부(63)에 의해 2차 증폭되도록 하기 위함이다.

상기 구동 증폭부(61)에서 1차 증폭된 신호는 상기 신호 선택부(62)를 통과하여 상기 출력 증폭부(63)에 입력되고, 상기 출력 증폭부(63)에서 2차 증폭되어 출력 정합부(70)에서 출력 임피던스 정합 후 신호출력단자(6b)를 통해 출력된다.

만일, 상기에서 증폭한 신호와 다른 주파수의 신호를 증폭할 경우에는 상기 주파수 선택전원(V_bs)의 상태를 변경함으로써, 상기 신호 선택부(62)의 공진 주파수를 변경시킴으로써, 별도의 전력 증폭기 모듈을 사용하지 않고 다른 주파수의 신호를 증폭할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 가변 주파수 전력 증폭기 모듈은 외부로부터 입력되는 신호의 입력 임피던스를 정합하는 입력 정합부와, 상기 입력 정합부를 통과한 신호를 1차 증폭하는 구동 증폭부와, 상기 구동 증폭부에서 증폭된 신호를 선택적으로 통과시키는 신호 선택부와, 상기 신호 선택부를 통과한 신호를 2차 증폭하는 출력 증폭부와, 상기 출력 증폭부에서 증폭된 신호의 출력 임피던스를 정합시키는 출력 정합부를 포함하여 구성됨으로써, 상기 신호 선택부에 외부 전원의 인가여부에 따라 온/오프되는 다이오드를 용량을 가변시켜 상기 신호 선택부에 의해 설정되는 공진 주파수가 가변되도록 하여 증폭하고자 하는 신호의 주파수에 따라 상기 신호 선택부의 공진 주파수를 변경하여 다른 주파수를 가지는 신호를 증폭할 경우 별도의 전력 증폭기 모듈을 사용하지 않고 공용으로 사용할 수 있기 때문에 그에 따른 비용 및 시간, 공간이 감소되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 외부로부터 입력되는 신호의 입력 임피던스를 정합하는 입력 정합부와,

   상기 입력 정합부를 통과한 신호의 주파수에 따라 상기 입력 신호를 선택적으로 증폭하여 출력하는 신호 증폭부와,

   상기 신호 증폭부에서 출력된 신호의 출력 임피던스를 정합하는 출력 정합부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 주파수 전력 증폭기 모듈.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 신호 증폭부는 상기 입력 정합부를 통과한 신호를 1차 증폭하여 출력하는 구동 증폭부와,

   상기 구동 증폭부에서 증폭된 신호의 주파수에 따라 선택적으로 통과시키는 신호 선택부와,

   상기 신호 선택부를 통과한 신호를 2차 증폭하는 출력 증폭부로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 주파수 전력 증폭기 모듈.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 신호 선택부는 상기 구동 증폭부와 출력 증폭부 사이에 직렬 연결되는다수개의 캐피시터와,

   상기 다수개의 캐패시터와 병렬 연결되는 인덕터 및 용량가변부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 주파수 전력 증폭기 모듈.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 용량가변부는 캐패시터 및 상기 캐패시터에 캐소드(Cathode)가 향하도록 연결되는 다이오드로 구성되고, 상기 캐패시터와 다이오드 사이에는 상기 다이오드를 온/오프시켜 상기 캐패시터 및 다이오드에 의한 용량이 가변되도록 하는 주파수 선택전원이 연결되는 것을 특징으로 하는 가변 주파수 전력 증폭기 모듈.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 다이오드는 쇼트키(Schottky) 다이오드로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 주파수 전력 증폭기 모듈.