KR20040082717A - 전력 증폭기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이동 통신 단말기에 내장되어 신호를 증폭하는 전력 증폭기를 고출력 모드와 저출력 모드에 따라 분리하여 증폭함으로써 전력 손실을 줄일 수 있는 전력 증폭기를 개시한다. 개시된 본 발명은 증폭하기 위한 신호가 입력되어 일차적으로 증폭되는 제 1 증폭기; 상기 제 1 증폭기에서 증폭된 신호를 이차적으로 증폭하는 제 2 증폭기; 상기 제 2 증폭기와 병렬로 연결된 제 3 증폭기; 상기 제 3 증폭기 뒷단에 위치되고 출력 임피던스를 변화시키는 임피던스 변환기; 상기 제 3 증폭기 전단에 위치되고, 상기 임피던스 변환기에 의한 신호의 위상을 보상하기 위한 보상회로; 상기 제 1 증폭기, 제 2 증폭기, 제 3 증폭기의 동작을 컨트롤하는 바이어스 회로; 및 상기 제 2 증폭기와 상기 제 3 증폭기에서 증폭된 출력 신호의 정합을 위한 정합회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기.
Description
본 발명은 전력 증폭기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 이동 통신 단말기에서 저출력 모드 또는 고출력 모드에서 각각 동작할 때, 분리하여 동작하도록 함으로써 효율을 향상할 수 있는 전력 증폭기에 관한 것이다.
일반적으로 코드분할다중접속(CDMA: Code Division Multiple Access)방식이나, 개인휴대통신(PCS: Personal Communication Services)방식과 같은 이동통신 시스템의 단말기(이하 '이동통신 단말기'라 칭함)에는 고주파신호를 안테나를 통해 송신하게 되고, 기지국으로부터의 신호를 안테나를 통해 수신하게 된다. 이러한 송수신 동작을 위해 이동통신 단말기의 송신 종단에는 잘 알려진 바와 같이 전력증폭기가 구비된다.
전력증폭기는 시스템의 특성과 전력소모에 큰 비중을 차지하는 것으로, 항상 최대 송출전력으로 구동되는 것이 아니라 기지국과의 거리에 따라, 그리고 사용자의 이동속도에 따라 송출전력 레벨을 가변하게 된다.
기지국과 이동통신 단말기간의 거리가 가까운 경우, 즉 수신신호의 세기가 큰 경우에는 상대적으로 전력증폭기의 송출전력 레벨은 감소하게 된다. 이와 달리 셀(cell) 반경 내에서 가장 먼 곳으로 이동통신 단말기가 이동한 경우, 즉 수신신호의 세기가 작은 경우나 사용자의 이동 속도가 증가하는 경우에는 전력증폭기는 최대 송출전력 레벨에 가까운 고주파신호를 송신하게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 전력 증폭기의 구조를 도시한 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, CDMA를 이용한 이동 통신 단말기에 내장된 전력 증폭기는, 시스템에서 처리된 신호를 안테나를 통하여 외부로 출력하기 위하여 사용되는 소자이다.
상기 전력 증폭기의 구조는 외부로부터 인가되는 신호를 일차적으로 증폭하기 위한 제 1 증폭기(103)와, 상기 제 1 증폭기(103)와 병렬로 연결되어 있는 바이어스 회로(101)와, 상기 제 1 증폭기(103)에서 증폭된 신호를 이차적으로 증폭하는제 2 증폭기(105)와, 상기 제 2 증폭기(105)에서 증폭된 신호를 최대로 전송하기 위하여 배치한 정합회로(107)로 구성되어 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 전력 증폭기는 다음과 같은 과정을 거쳐서 증폭 처리된다.
먼저 상기 전력 증폭기의 입력 단자를 통하여 증폭할 신호가 인가되면, 신호는 상기 제 1 증폭기(103)와 바이어스 회로(101)에 인가된다. 출력할 신호가 고출력이든 저출력 이든 상기 제 1 증폭기(103)에 의하여 공통적으로 증폭된다.
이때, 증폭된 신호는 상기 바이어스 회로(101)에도 동시에 전송되는데, 상기 바이어스 회로(101)에서는 증폭하기 위한 신호가 인가되는 경우 상기 제 1 증폭기(103)와 제 2 증폭기(105)의 동작점을 결정하기 위하여 기준전압(Vref)을 인가한다.
또한, 상기 바이어스 회로(101)를 동작시키기 위하여 바이어스 전압(Vbias)이 인가된다.
그리고, 상기 바이어스 회로(101)에는 상기 제 1 증폭기(103)와 제 2 증폭기(105)의 고출력 또는 저출력 모드의 전환을 위한 컨트롤 전압(Vcont)을 인가한다.
이와 같이 인가되는 신호를 저출력 또는 고출력으로 증폭할 때, 상기 바이어스 회로(101)의 컨트롤에 의하여 출력 모드를 전환하면서 신호를 증폭하게 된다.
그러나, 상기와 같은 구조를 갖는 전력 증폭기에서는 고출력 모드(28dBm)에서 최적의 전력, 선형성과 전력 증폭 효율을 내기 위하여 설계되어 있으므로, 저출력 모드(16dBm)에서의 효율은 매우 낮은 문제가 있다.
특히, 이동통신 단말기에서의 고출력 모드는 초기화 또는 신호 감지가 낮은 지역에서만 부분적으로 작동하고, 일반적으로 전체 통화시간 대역에서 대부분의 시간은 16dBm 이하 대역의 저출력 모드에서 사용되므로 상기와 같이 저출력 모드에서의 효율 저하는 증폭기의 전체적 전력 손실을 저하시키는 문제가 있다.
본 발명은, CDMA 방식을 이용하는 이동 통신 단말기에 내장된 전력 증폭기의 동작을 저출력 모드에서와 고출력 모드에서 분리하여 신호처리를 하도록 함으로써 대부분 사용하고 있는 저출력 모드에서의 전력 효율을 향상 시킨 전력 증폭기를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전력 증폭기의 구조를 도시한 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 전력 증폭기의 구조를 도시한 블록도.
도 3a는 본 발명에 따른 고출력 모드에서 전력 증폭기가 동작하는 블록도.
도 3b는 본 발명에 따른 저출력 모드에서 전력 증폭기가 동작하는 블록도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
201: 바이어스 회로 203: 제 1 증폭기
204: 보상회로 205: 제 2 증폭기
206: 제 3 증폭기 208: 임피던스 변환기
209: 정합회로
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 전력 증폭기는,
증폭하기 위한 신호가 입력되어 일차적으로 증폭되는 제 1 증폭기;
상기 제 1 증폭기에서 증폭된 신호를 이차적으로 증폭하는 제 2 증폭기;
상기 제 2 증폭기와 병렬로 연결된 제 3 증폭기;
상기 제 3 증폭기 뒷단에 위치되고 출력 임피던스를 변화시키는 임피던스 변환기;
상기 제 3 증폭기 전단에 위치되고, 상기 임피던스 변환기에 의한 신호의 위상을 보상하기 위한 보상회로;
상기 제 1 증폭기, 제 2 증폭기, 제 3 증폭기의 동작을 컨트롤하는 바이어스회로; 및
상기 제 2 증폭기와 상기 제 3 증폭기에서 증폭된 출력 신호의 정합을 위한 정합회로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 바이어스 회로에서는 고출력 모드와 저출력 모드에 따라 신호 처리 과정을 분리하기 위하여 상기 제 3 증폭기와 제 2 증폭기를 온/오프 시키는 컨트롤 전압을 인가하고, 상기 컨트롤 전압에 의하여 제 2 증폭기만 오프가 될 때에는, 저출력 모드로 변환되어 신호가 상기 제 1 증폭기, 보상회로, 제 3 증폭기, 임피던스 변환기가 동작하여 신호를 저출력으로 증폭하며, 상기 컨트롤 전압에 의하여 제 2 증폭기와 제 3 증폭기가 온 상태로 될 때에는, 고출력 모드로 변환되어 제 1 증폭기, 제 2 증폭기, 보상회로, 제 3 증폭기, 임피던스 변환기 모두가 동작하여 신호를 고출력으로 증폭하는 것을 특징으로 한다.
그러므로 상기 제 3 증폭기는 상기 제 2 증폭기에 비하여 출력이 낮은 저출력 증폭기인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 이동 통신 단말기에 내장된 전력 증폭기에서 신호 처리 대역을 고출력 모드와 저출력 모드로 분리하여 신호를 처리함으로써, 고출력 모드에서의 효율 뿐만 아니라, 저출력 모드에서의 전력 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 전력 증폭기의 구조를 도시한 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 외부로부터 전송해오는 신호를 수신하여 고출력 또는 저출력 모드로 증폭하거나, 통신 단말기의 내부에서 처리된 신호를 고출력 또는 저출력 모드로 증폭하기 위하여 전력 증폭기를 사용한다.
최근에는 통신 단말기를 통하여 영상 신호, 음향 신호등 다양한 신호를 전송하고, 이와 같이 많은 신호를 단말기에서 모두 재현하기 때문에 전력 소모량이 상대적으로 많다.
특히 전력 증폭기에서 사용되는 전력 손실은 단말기에 공급하는 배터리의 전력을 손실되는 양에 많은 영향을 주기 때문에 이에 따른 전력 절감이 요구되어 본 발명에서는 고출력과 저출력 모드에서 개별적으로 동작하도록 시스템을 구현하였다.
외부로부터 인가되는 신호를 일차적으로 증폭하기 위한 제 1 증폭기(203)와, 상기 제 1 증폭기(203)와 병렬로 연결되어 있는 바이어스 회로(201)와, 상기 제 1 증폭기(201)에서 증폭된 신호를 이차적으로 증폭하는 제 2 증폭기(205)와, 상기 제 2 증폭기(205)와 병렬로 연결된 제 3 증폭기(206)와 저출력 모드에서 상기 제 3 증폭기(206)가 최적의 출력, 선형성과 효율을 내도록 임피던스를 변환시키는 임피던스 변환기(208)와, 상기 제 2 증폭기(205)에서 증폭된 신호 또는 상기 제 3 증폭기(206), 상기 임피던스 변환기(208)를 통과한 신호를 고출력 모드에서 최적의 출력, 선형성과 효율을 내기 위한 정합회로(209)로 구성되어 있다.
상기 제 3 증폭기(206)는 저출력 모드에서 최적화 되어 있으므로 상기 제 2 증폭기(205)에 비하여 작은 크기로 구성되고, 상기 제 1 증폭기(203)와 제 3 증폭기(206) 사이에는 저출력 모드에 최적화된 상기 임피던스 변환기(208)에 의해 생기는 상기 제 2 증폭기(205)와 상기 제 3 증폭기(206)의 위상 차이를 보상하기 위한 보상회로(204)를 배치하였다.
상기와 같은 구조를 갖는 전력 증폭기는 다음과 같은 과정을 거쳐서 증폭 처리된다.
먼저, 종래의 전력 증폭기와 큰 차이점은 입력된 신호를 고출력으로 증폭하거나 저출력으로 증폭하거나 처리되는 시스템 블록이 구분되는 것이다.
첫째로, 고출력 모드로 동작할 때에는 상기 전력 증폭기의 입력 단자를 통하여 증폭할 신호가 인가되면, 신호는 상기 제 1 증폭기(203)와 바이어스(Vbias) 회로(201)에 인가된다.
출력할 신호가 고출력이든 저출력 이든 상기 제 1 증폭기(203)에 의하여 공통적으로 증폭되고, 이때, 증폭된 신호는 상기 바이어스 회로(201)에도 동시에 전송되는데, 상기 바이어스 회로(201)에서는 증폭하기 위한 신호가 인가되는 경우 상기 제 1 증폭기(203)와 제 2 증폭기(205), 제 3 증폭기(206)의 동작점을 결정하기 위하여 기준전압(Vref)을 인가한다.
아울러, 저출력 모드에서의 상기 보상회로(204)와, 제 3 증폭기(206)와 임피던스 변환기(208)가 모두 동작되게 된다.
또한, 상기 바이어스 회로(201)를 동작시키기 위하여 바이어스 전압(Vbias: 201)이 인가된다.
그리고, 상기 바이어스 회로(201)에는 상기 제 1 증폭기(203)와 제 2증폭기(205)의 고출력 또는 저출력 모드의 전환을 위한 컨트롤 전압(Vcont)를 인가하게 되는데, 상기 컨트롤 전압(Vcont)이 "1"일 경우에는 저출력 모드로 동작하고, "0"일 경우에는 고출력 모드로 동작하게 된다.
그러므로 상기에서 설명한 고출력 모드 동작과 다르게, 상기 컨트롤 전압(Vcont)가 "1"일 경우에는 상기 제 1 증폭기(203), 보상회로(204), 제 3 증폭기(206), 임피던스 변환기(208), 정합회로(209)만이 동작하게 되어 고출력에서 최적화되어 있는 정합회로의 임피던스를 임피던스 변환기(208)에 의해 저출력에 최적화된 임피던스로 변환되어 16dBm에서의 낮은 효율을 고효율 전력으로 처리될 수 있도록 하였다.
따라서, 종래와 달리 저출력 모드와 고출력 모드에서 완전히 분리하여 시스템을 동작시킴으로써, 전력 증폭기가 고출력 모드 또는 저출력 모드에서 높은 효율을 가질 수 있도록 하였다.
도 3a는 본 발명에 따른 고출력 모드에서 전력 증폭기가 동작하는 블록도와 도 3b는 본 발명에 따른 저출력 모드에서 전력 증폭기가 동작하는 블록도를 나타내었다.
도 3a에서는 전력 증폭기의 바이어스 회로로 인가되는 신호를 고출력 모드로 증폭하기 위하여 Vcont 전압을 "0"로 인가함으로써 제 1 증폭기(203)에서 증폭된 신호가, 제 2 증폭기(205)에서 증폭됨은 물론, 임피던스 변환기(208)에 의해 생기는 제 2 증폭기(205)와의 위상차이를 보상회로(204)에서 신호 보상을 한 후 제 3 증폭기(206)에서 증폭되게 된다.
즉, Vcont 전압이 "0"이 됨으로써 제 1 증폭기(203), 제 2 증폭기(205), 제 3 증폭기(206) 모두가 온 상태로 되어 신호 증폭이 이루어지고, 상기 제 3 증폭기(206)에서 증폭된 신호는 상기 임피던스 변환기(208)를 통과한 후 상기 정합회로(209)로 인가된다.
그리고, 상기 제 1 증폭기(203)에서 증폭된 신호는 상기 제 2 증폭기(205)에서 증폭된 다음, 상기 정합회로(209)로 인가된다.
또한 도 3b에서 도시된 바와 같이, 저출력 모드로 동작할 경우 바이어스 회로에서는 Vcont 전압을 "1"로 인가하여 제 2 증폭기를 오프 상태가 되도록 한 다음, 제 1 증폭기(203), 보상회로(204), 제 3 증폭기(206), 임피던스 변환기(208)만을 신호가 통하여 16dBm 이하의 저출력 상태로 정합회로(209)로 인가된다.
이와 같이 본 발명에서는 전력 증폭기에서 고출력 모드 또는 저출력 모드를 각각 구분하여 시스템을 동작함으로써 종래에는 저출력 모드에서 손실되는 전력이 컸으나, 본 발명에서는 저출력 모드에서의 손실 전력을 줄여 전체적으로 전력 증폭기의 전력 효율을 향상시켰다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 이동 통신 단말기에 내장된 전력 증폭기가 신호를 증폭할 때, 고출력 모드에서 동작하는 시스템과 저출력 모드에서 동작하는 시스템을 분리하여 신호를 증폭함으로써, 저출력 모드에서의 전력 손실을 줄인 효과가 있다.
아울러, 전력 증폭기의 저출력 모드에서의 전력 손실을 줄임으로써, 이동 통신 단말기의 통화 시간을 늘릴 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.
Claims (5)
- 증폭하기 위한 신호가 입력되어 일차적으로 증폭되는 제 1 증폭기;상기 제 1 증폭기에서 증폭된 신호를 이차적으로 증폭하는 제 2 증폭기;상기 제 2 증폭기와 병렬로 연결된 제 3 증폭기;상기 제 3 증폭기 뒷단에 위치되고 출력 임피던스를 변화시키는 임피던스 변환기;상기 제 3 증폭기 전단에 위치되고, 상기 임피던스 변환기에 의한 신호의 위상을 보상하기 위한 보상회로;상기 제 1 증폭기, 제 2 증폭기, 제 3 증폭기의 동작을 컨트롤하는 바이어스 회로; 및상기 제 2 증폭기와 상기 제 3 증폭기에서 증폭된 출력 신호의 정합을 위한 정합회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기.
- 제 1 항에 있어서,상기 바이어스 회로에서는 고출력 모드와 저출력 모드에 따라 신호 처리 과정을 분리하기 위하여 상기 제 3 증폭기와 제 2 증폭기를 온/오프 시키는 컨트롤 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 컨트롤 전압에 의하여 제 2 증폭기만 오프가 될 때에는, 저출력 모드로 변환되어 신호가 상기 제 1 증폭기, 보상회로, 제 3 증폭기, 임피던스 변환기가 동작하여 신호를 저출력으로 증폭하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 컨트롤 전압에 의하여 제 2 증폭기와 제 3 증폭기가 온 상태로 될 때에는, 고출력 모드로 변환되어 제 1 증폭기, 제 2 증폭기, 보상회로, 제 3 증폭기, 임피던스 변환기 모두가 동작하여 신호를 고출력으로 증폭하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 3 증폭기는 상기 제 2 증폭기에 비하여 출력이 낮은 저출력 증폭기인 것을 특징으로 하는 전력 증폭기.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020030017358A KR20040082717A (ko) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | 전력 증폭기 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020030017358A KR20040082717A (ko) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | 전력 증폭기 |
Publications (1)
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| KR20040082717A true KR20040082717A (ko) | 2004-09-30 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020030017358A KR20040082717A (ko) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | 전력 증폭기 |
Country Status (1)
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| KR (1) | KR20040082717A (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100757706B1 (ko) * | 2004-03-05 | 2007-09-13 | 아바고테크놀로지스코리아 주식회사 | 선택적 전압 제어를 이용한 고효율 바이패스 스위칭 다중모드 전력 증폭 장치 |
| KR100819307B1 (ko) * | 2005-07-15 | 2008-04-02 | 삼성전자주식회사 | 델타-시그마 변조된 신호를 사용하는 전력 증폭기의 입력정합 장치 및 방법 |
| KR100884358B1 (ko) * | 2007-08-06 | 2009-02-17 | 광운대학교 산학협력단 | 결합 선로를 이용한 고효율 전력 증폭기 시스템 |
-
2003
- 2003-03-20 KR KR1020030017358A patent/KR20040082717A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |