KR20040085213A - 전력 증폭기 회로용 동적 바이어스 제어기 - Google Patents

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KR20040085213A KR10-2004-7013009A KR20047013009A KR20040085213A KR 20040085213 A KR20040085213 A KR 20040085213A KR 20047013009 A KR20047013009 A KR 20047013009A KR 20040085213 A KR20040085213 A KR 20040085213A
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Abstract

바이어스 제어기는 전력 증폭기 바이어스 전압을 동적으로 조정함으로써 전력 증폭기의 대기 전류를 바람직한 값으로 설정한다. 폐루프 제어를 사용하여, 바이어스 제어기는 회로 부품 변화 및 온도 효과에도 불구하고 필요한 어떤 값으로든 바이어스 전압을 설정한다. 바이어스 제어기의 동작은 송신 버스트 이전과 같이 송신 동작 전에 동적인 바이어스 전압 조정을 수행한다. 전력 증폭기가 대기 조건에 있는 제1 상태에서, 바이어스 제어기는 전력 증폭기로의 공급 전류를 검출함으로써 바이어스 전압을 바람직한 대기 전류로 설정하도록 조정한다. 그런 다음, 바이어스 제어기는, 조정된 바이어스 전압을 증폭기의 공급 전류에 관계없이 유지하는 제2 상태로 전환한다. 전력 증폭기로의 공급 전류를 감지할 수 있음에도 불구하고, 바이어스 제어기의 구성은 전력 증폭기의 정상 동작 동안 소모적인 전류 감지를 하지 않는다.

Description

전력 증폭기 회로용 동적 바이어스 제어기{DYNAMIC BIAS CONTROLLER FOR POWER AMPLIFIER CIRCUITS}
무선 통신 장치는 현대에 없어서는 안돼는 것으로서, 셀룰러 전화, 휴대용 정보 단말기(portable digital assistants), 무선-작동 컴퓨터 및 그 밖의 소위 "퍼베이시브 컴퓨팅(pervasive computing)" 장치를 포함하는(그러나 이러한 것들로 제한되지는 않음) 다양한 범위의 상이한 장치 유형이 사용되고 있다. 이들 장치의 사용 및 능력이 상당히 변화하지만, 각각은 실질적으로 임의의 무선 통신 장치를 포함하는 하나 이상의 기본적인 구성 요소(building block)를 포함한다.
예컨대, 무선 주파수(RF) 신호를 송신할 수 있는 임의의 무선 장치는 정해진 변조 방식에 따라 RF 신호를 송신하기 위한 소정의 형태의 송신기 회로를 포함한다. 전력 증폭은 상기 신호 송신 능력의 기본적인 부분이다. 보편적으로, 바람직한 송신 신호는 비교적 낮은 전력 레벨로 형성된 다음, 이러한 사전-증폭된 신호가 RF 전력 증폭기에 의해 증폭되는데, 이것은 신호 전력을 무선 송신에 적합한 레벨로 상승시킨다. 종종, 송신 전력 레벨은 셀룰러 전화에서와 같이 확실하게 제어된다.
RF 전력 증폭기의 출력 전력을 제어하는 데에는 증폭기의 바이어스 전압을 정확히 제어하는 것이 필요하다. 즉, 본래 모든 전력 증폭기 회로는, 단일-단(single-stage) 이든 또는 다단(multi-stage)이든 트랜지스터-기반 증폭기로서 구현되며, 이들 트랜지스터-기반 증폭기로부터의 출력 전력에 대한 제어는 트랜지스터 동작점을 정확히 제어하는 것을 필요로한다.
일반적으로, 인가된 바이어스 전압은 전력 증폭기의 동작점을 설정한다. 실제로, 동작점은 트랜지스터가 선형 모드에서 동작하는지 또는 포화 모드에서 동작하는지에 영향을 주며, 휴대용 무선 장치의 배터리 수명에 중요한 영향을 미치는 전력 증폭기의 증폭 효율에 매우 영향을 미친다. 명목상으로, 주어진 바이어스 전압의 크기는 전력 증폭기에서 소정 레벨의 대기 전류(quiescent current)에 상응하며, 상기 전류는 그 입력에서 RF 소스로 자극받을 때 전력 증폭기의 최종 출력 전력을 설정하는데 결정적으로 중요하다. 이상적인 것은, 간단히 바이어스 전압을 바람직한 대기 전류에 상응하는 공칭 레벨로 설정하는 것이다. 불행히도, 반도체 공정 변화, 온도, 노화, 동작 전압 등을 포함하는 여러 변수가 협력하여 소정의 바이어스 전압과 최종 증폭기 대기 전류 사이의 관계를 변경한다. 즉, 간단ㅣ하게 바람직한 대기 전류에 결과적으로 나타나는 바이어스 전압을 선택하는 것은 불가능하고, 대신 일반적으로 소정 형태의 바이어스 전압 교정(calibration) 또는 조정을 채택할 필요가 있다.
물론, 상기 교정 방법은 특히 제조면에서 비용 및 복잡성을 추가하는데, 여기서 어떤 경우 바이어스 전압에 대한 적절한 조정 계수를 결정하는데 온도 및 전압에 있어 별도의 전력 증폭기 회로(또는 전체 통신 장치)가 특징을 갖는다. 다음으로 상기 교정 정보는 일반적으로 후속 동작에 사용하기 위해 교정된 장치내의 비휘발성 메모리내에 로딩된다.
도 1은 저장된 교정 정보를 이용하여 증폭기 바이어스 전압을 제어하는 종래의 무선 통신 장치를 나타내는 도면.
도 2는 트랜지스터 증폭기 동작점과 입/출력 RF 전력 사이의 일반화된 관계를 나타내는 그래프.
도 3은 바이어스 전압 제어가 수행되는 단일-단 트랜지스터 증폭기를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 바이어스 제어기를 포함하는 예시적인 통신 장치를 나타내는 도면.
도 5는 바이어스 제어기의 일 실시예를 상세히 나타내는 도면.
도 6은 전류 변조기와 관련하여 동작하도록 구성된 바이어스 제어기의 다른 실시예를 나타내는 도면.
도 7a는 도 6의 전류 변조기 및 바이어스 제어기를 상세히 나타내는 도면인 반면, 도 7b는 바이어스 제어기와 전류 변조기의 동작을 타이밍과 관련된 예시적인 제어 파형으로 나타내는 도면.
도 8은 GSM 통신 표준에 의해 이용되는 것과 같은 무선 송신 버스트 환경에서의 예시적인 바이어스 조정 타이밍 그래프.
도 9는 버스트 송신에 대한 선택적인 바이어스 조정 타이밍 그래프.
도 10은 바이어스 전압 조정 중에 사용되는 전력 증폭기 공급 전압이 송신 동작 동안 사용되는 주 공급 전압과 독립적인 경우의, 바이어스 제어기와 전류 변조기의 또 다른 실시예를 나타내는 도면.
도 11은 공급 전압 한계가 검출되어 베이스밴드 프로세서로 공급된 다음, 배터리 전압 변화를 보상하도록 VIDQREF를 조정하는, 바이어스 제어기와 전류 변조기의 또 다른 실시예를 나타내는 도면.
본 발명은, 전력 증폭기 회로가 바람직한 대기 전류 레벨로 바이어스 되도록 하게 위해 송신 동작을 수행하기 전에 전력 증폭기 회로로의 전압 바이어스를 동적으로 교정하는 방법 및 장치를 제공한다. 다수의 상이한 실시예에서 구현하는데 변화가 있긴 하지만, 본 발명은 일반적으로, 대기 조건하에서 전력 증폭기회로로의 공급 전류가 목표 대기 전류값에 부합하도록, 폐루프 제어 기술을 사용하여 발생된 바이어스 전압을 위 또는 아래로 조절하는 바이어스 제어기를 제공한다.
바이어스 제어기에 포함될 수 있는 타이밍 기능은 바이어스 제어기에 대한 제1 및 제2 동작 상태를 제어한다. 제1 동작 상태 동안, 바이어스 제어기는 전력 증폭기 회로로의 측정 또는 검출된 공급 전류를 토대로 폐루프 제어하에서 바이어스 전압을 조정한다. 따라서, 제1 상태 동안, 바이어스 제어기는 폐루프 제어를 사용하여, 목표 대기 전류 레벨을 달성하는데 필요한 레벨로 바이어스 전압을 조정한다. 정해진 시간 이후, 바이어스 제어기는 제1 상태에서 제2 상태로 전환하며, 이 때 조정된 레벨의 바이어스 전압을 전력 증폭기 회로로의 공급 전류내의 전하와 관계없이 로킹(lock) 또는 유지한다.
동작시, 제1 상태는 무선 송신 버스트 이전과 같이 전력 증폭기 회로의 대기 조건 동안 발생하게 된다. 바이어스 제어기는 제1 상태에서 제2 상태로 전환함에 따라, 조정된 바이어스 전압을 로킹 또는 유지하여, 이 바이어스 전압값을 후속 무선 송신 내내 유지한다.
어떤 예시적인 실시예에 있어서, 바이어스 제어기는 송신 동작 동안 전력 증폭기 회로에 공급 전류를 제공하는 주(primary) 경로와 독립적인 전력 증폭기 회로로의 공급 전류를 측정하는 측정 경로로 형성된다. 이러한 방식으로, 바이어스 제어기는, 바이어스 전압 조정 동작 동안 전력 증폭기로의 공급 전류를 감지하는데 사용할 수 있는 임의의 전류 측정 장치를 주 공급 경로에 로딩하는 것을 피한다.
다른 예시적인 실시예에 있어서, 바이어스 제어기는 실제 공급 전류에 대한 정해진 비례성(proportionality)을 갖는 기준 전류를 사용할 수도 있다. 이러한 기준 전류는 EER(envelope-elimination-and-restoration) 응용에서 사용되는 전류 변조기에 종종 사용된다. 종종 "극" 변조 시스템이라고도 하는 EER 시스템에서, 전력 증폭기는 포화 모드 동작으로 바이어스된다. 정-포락선(constant-envelope)의 위상-변조 신호는 전력 증폭기의 증폭 입력으로 인가되는 반면, 그 공급 단자에는 진폭 변조된 공급 전압 및/또는 전류가 공급된다. 전류 변조가 사용되는 경우, 바이어스 제어기는 변조된 공급 전류의 크기조정된(scaled) 기준으로서 발생된 기준 전류를 사용할 수 있다.
이러한 접근방안을 이용하면, 바이어스 전압 조정 제어 루프는 실제 전류보다는 기준 전류를 감지하는 것을 기반으로 하여 폐쇄될 수 있다. 즉, 상기 접근방안에서는 전력 증폭기의 공급 전류 경로에 손실성 부품(dissipative component)을 배치할 필요가 없다. 제1 동작 상태 동안, 공급 및 기준 전류의 진폭 변조는 중단되며, RF 신호가 전력 증폭기로 전혀 인가되지 않는다. 바이어스 제어기는 전류 변조기를 입력 변조 신호와 분리시켜 상기 대기 조건이 바이어스 제어기의 조정 동작 동안 유지되도록 하는 스위칭 소자를 포함할 수도 있다.
그 특정 구현예와 관계없이, 바이어스 제어기의 폐루프 조정 방안은 공급된 바이어스 전압과 최종 대기 전류 사이의 관계에 있어서의 변화를 수용함으로써, 저장된 교정 정보 및 임의의 온도- 또는 전압-기반 조정 트랙킹(tracking)이 필요없게 된다. 즉, 본 발명의 바이어스 제어기를 이용하면, 전력 증폭기 회로의 대기 공급 전류를 목표 값으로 고정시키는데 필요한 어떠한 값으로든, 바이어스 전압이 폐루프 제어하에서 조정된다.
일반적으로, 바이어스 제어기는 그 바이어스 전압 조정 동작 동안 전력 증폭기 회로에 인가된 공급 전압이 신뢰성있게 대기 전류 레벨을 설정하는데 충분한 크기를 갖도록 하는 설비(accommodations)를 포함한다. 즉 바이폴라 접합 트랜지스터 증폭기와 같은 증폭기 유형을 이용하면, 대기 전류 레벨을 신뢰성있게 설정하는데 컬렉터와 이미터 사이에 적절한 전압이 필요하다. 전계 효과 트랜지스터(FETs)는 보편적으로, 바이어스 전압을 설정하는 동안 유지되어야 하는 상응하는 드레인-소스 전압 범위를 갖는다. 또한, 바이어스 제어기는, 제1 상태(조정)와 제2 상태(송신 동작) 사이의 전압 차가 상기 두 동작 상태 사이의 대기 전류 레벨에 오차가 발생하지 않게 그다지 크지 않도록 동작한다.
도 1은 종래의 무선 통신 장치(10)에 사용될 수 있는 전력 증폭기 바이어싱에 대한 접근방안을 설명하는 것이다. 장치(10)는, 필터 회로(18)에 의해 필터링 및 조절한 후 디지털 신호 처리기(digital signal processor:DSP)(14)와 협동하여 안테나 어셈블리(16)로부터의 수신 신호를 처리하는 송수신기(12)를 포함한다. 또한 송수신기(12)는 DSP(14)와 협동하여 전력 증폭기(20)에 입력되는 송신 신호를 발생시킨다. 전력 증폭기(20)에 의해 송신 신호를 증폭함으로써, 안테나 어셈블리(16)에 의해 송신하기에 적합한 RF 출력 신호가 발생된다. 임피던스 정합 회로(22)는 RF 출력 신호를 전력 증폭기(20)로부터 안테나 어셈블리(16)로 결합하는데 사용될 수 있다.
통상적으로, 상기 장치(10)는 그 RF 출력 신호를 소정의 송신 전력에서, 또는 적어도 특정 출력 전력 범위내에서 송신할 필요가 있다. 보편적인 전력 증폭기로 얻어질 수 있는 RF 출력 전력은 그 동작점에 의해 결정된다. 도 2는 입력 RF 전력과 출력 RF 전력 사이의 관계를 전력 증폭기 동작점에 대한 함수로서 나타내는 일반적인 그래프이다. 바이어스 제어는 전력 증폭기의 동작점을 설정하는데 사용되며, 도 3은 바이어스 전압 신호를 수신하기 위한 메커니즘과 보편적인 전력 증폭기 회로 장치를 도시하는 것이다.
간략히 나타내기 위해, 전력 증폭기(20)는, 인덕터(L1)를 통해 공급 전압(VDD)에 결합되는 입력 공급 단자(34)에 연결된 컬렉터, 단자(36)를 통해 신호 접지에 연결되는 이미터, 및 R1을 통해 단자(38)에 인가된 바이어스 전압에 결합되는 베이스를 가진 트랜지스터(Q1)를 포함하는 단일 단 트랜지스터 증폭기로 도시되어 있다. 베이스는 또한 커패시터(C1)를 통해 단자(30)에 인가된 RF 입력 신호에 AC-결합되어 있다.
동작시, 바이어스 전압은 단자(38)에 인가되어 트랜지스터 증폭기(Q1)의 컬렉터로의 대기 전류를 설정함으로써, 트랜지스터 동작점을 설정한다. RF 입력 신호를 인가함으로써, 트랜지스터(Q1)가 셀프-바이어싱(self-biasing)을 시작할 수 있지만, 여전히 평균 바이어스 포인트는 바이어스 전압(VBIAS)에 의해 유지된다.
적절한 전력 증폭기 바이어싱에서 부딪칠 수 있는 문제점 중 하나는 주어진 바이어스 전압과 최종 대기 전류 사이의 관계에 있어서의 불확실성으로부터 발생한다. 즉, 동일한 바이어스 전압이 동일한 유형의 전력 증폭기 회로의 각기 다른 증폭기 회로에 인가되거나 또는 상이한 온도에서 동일한 증폭기에 인가되면, 변화하는 대기 전류가 발생된다. 아래의 표 1은 보편적인 RF 전력 증폭기에 있어서 증폭기 대기 전류에 대한 출력 전력 감도를 나타낸다.
보편적인 선형 PA 사양
파라미터 MIN TYP MAX
PWR 이득 28dB 32dB 34dB
IDQ 50mA 100mA 300mA
ACPR 26dBc 29dBc 32dBc
상기 표 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이, 보편적인 전력 증폭기에서의전력 이득은 대기 전류(IDQ)의 변화에 따라 매우 변화한다. 또한, 상이한 대기 전류는 전력 증폭기의 동작점을 변화시킴으로써, 전력 증폭기의 인접 채널 전력비(adjacent channel power ratio:ACPR) 성능에 영향을 미치는 그 증폭 특성(예컨대, 선형성)을 변화시킨다. 보편적인 무선 통신 시스템에서 근접하게 위치한 통신 채널 주파수들 사이의 상호-채널 간섭을 최소화할 필요가 있기 때문에, ACPR 성능은 중요하다.
상기 바이어싱 문제를 염두에 두고, 종래의 장치(10)에서 상기 어려운 문제가 어떻게 처리되는지를 이해하기 위해 다시 도 1을 참조한다. 도면에서, DSP(14)가 메모리(24)에 구현된 룩-업 테이블(LUT) 또는 다른 유사한 데이터 구조에 액세스한다는 것을 알 수 있다. 메모리(24)에 저장된 데이터는, 온도 및 잠재적으로는 시간(예컨대, 부품 노화로 인한 드리프팅(drifting))에 대한 전력 증폭기 바이어스 전압의 필요한 변화 또는 조정을 위한 교정 정보를 포함하고, 상이한 장치 동작 모드에 상응하는 각기 다른 동작점에 대한 다수의 데이터 세트를 포함할 수도 있다. 실제로, 주어진 바이어스 전압값에 대한 최종 대기 전류에 영향을 미치는 전체 변수 세트는, 각각의 장치(10)마다 개별적인 교정 데이터가 종종 수집되어 저장될 정도로 복잡하다. 어쨌든, 필요한 교정 데이터의 특징을 나타내고 메모리(24)에 저장하는데, 종종 단위 기준마다 원치않는 양의 시간과 노력이 소요된다.
도 4는 본 발명에 따른 예시적인 통신 장치(50)를 도시한다. 여기서, 통신 장치(50)는 공급 전류 검출 회로(54)와 폐루프 제어 회로(56)를 구비하는 예시적인바이어스 제어기(52)를 포함한다. 장치(50)는 또한 전력 증폭기(60), 임피던스 정합망(62), 안테나 어셈블리(64), 송수신기(66) 및 베이스밴드 프로세서(68)를 포함한다.
동작시, 바이어스 제어기(52)는 전력 증폭기(60)의 대기 전류를 바람직한 대기 전류값으로 설정하도록 조정되는 바이어스 전압을 전력 증폭기(60)에 공급한다. 바이어스 제어기(52)의 바이어스 전압 조정 동작은 장치(50)의 송신 동작과 관련하여, 바이어스 전압 조정이 전력 증폭기(60)의 대기 조건하에서 수행되도록 제어된다.
전력 증폭기(60)는 송수신기(66)로부터의 RF 입력 신호(RF_IN)에 응답하여 RF 출력 신호(RF_OUT)를 발생시킨다. RF_OUT 신호는 임피던스 정합망(62)을 통해 안테나 어셈블리(64)에 결합되는데, 여기서 이것은 송신 신호로서 외부로 방사된다. 무선 송수신기(66)는 베이스밴드 프로세서(68)와 협력하여, 바람직한 송신 정보에 따라 및 이용가능한 변조 프로토콜(예컨대, IS-136, GSM, 또는 다른 무선 통신 표준)에 따라 RF_IN 신호를 발생시킨다.
바이어스 제어와 관련하여, 베이스밴드 프로세서(68)는 바이어스 제어기(52)와 협조하여, 전력 증폭기(60)로의 대기 전류를 바람직한 목표값으로 설정하는 조정된 바이어스 전압 레벨을 얻는다. 상기 실시예에 있어서, 베이스밴드 프로세서(68)는 바람직한 대기 전류값을 적절히 나타내는 기준 전압(VIDQREF)을 발생시키거나 또는 제어한다. 따라서, 디지털 아날로그 변환 기능을 포함할 수 있는 베이스밴드프로세서는 바람직한 대기 전류값에 따라 VIDQREF의 크기를 제어한다. 바이어스 제어기(52)는 전력 증폭기(60)로의 측정된 공급 전류(IPA) 및 VIDQREF에 응답하는 폐루프 제어를 사용하여 IPA의 대기 전류 레벨을 설정한다. 바이어스 전압(VBIAS)이 적절히 조정되면, 바이어스 제어기(52)는 전력 증폭기(60)로의 공급 전류에 있어서의 후속 변화에 관계없이 상기 전압을 일정하게 유지한다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 바이어스 제어기(52)는, 전력 증폭기 공급 전류(IPA)에 대해 바람직한 대기 전류값을 얻도록 바이어스 전압(VBIAS)을 동적으로 조정하는 제1 상태에서 동작한 다음, IPA의 변화에 관계없이 VBIAS의 조정된 레벨을 유지하는 제2 상태로 전환한다. 바이어스 제어기(52)의 제1 동작 상태와 제2 동작 상태간의 전환은 베이스밴드 프로세서(68)에 의해 발생되는 인에이블 신호(EN)에 의해 제어된다. 이후 더 상세히 설명되는 바와 같이, 베이스밴드 프로세서(68)는 보편적으로 무선 송신 기능에 앞서 인에이블 신호를 표명한다(assert). 즉, EN 신호는 일반적으로, 전력 증폭기가 대기 조건(RF 전력이 인가되지 않음)으로 유지된 상태로 송신 동작 전에 표명된다. 바이어스 제어기(52)내에서의 타이밍 기능은 인에이블 신호를 더 짧은 주기의 제어 펄스로 변환한다. 제어 펄스가 표명되면, 바이어스 제어기(52)는, 폐루프 조정을 VBIAS에 적용함으로써 IPA의 바람직한 대기 전류값을 얻는 제1 상태에서 동작하며, 펄스 표명해제(de-assertion)시, 상기 바이어스 제어기는 조정된 VBIAS레벨을 유지하는 제2 상태로 전환한다.
도 5는 바이어스 제어기(52)의 예시적인 실시예를 상세히 도시하는 것이다. 여기서, 폐루프 제어 회로(56)는 증폭기 회로(80) 및 트랙-홀드 회로(82)를 포함한다. 증폭기 회로(80)는 전류 검출기(54)에 의해 제공된 검출 신호와 VIDQREF사이의 차이를 기반으로 오차 신호를 발생시킨다. 상기 실시예에 있어서, 검출 회로(54)는 스위치(84)를 작동시켜 전력 증폭기(60)의 공급 입력을 공급 전압(VDD)에 선택적으로 결합하는 측정 경로내에 직렬로 배치된 감지 저항기(sense resistor)(RQ)를 포함한다. 스위치(84)가 SPDT(single-pole, double-throw) 스위치로 도시되어 있지만, 개별적인 스위치를 사용하여 구현될 수도 있다는 것을 알아야 한다. 어떤 경우이든, 전력 증폭기(60)로의 공급 전류(IPA)는 스위치(84) 동작에 의해 측정 경로 또는 주 경로 중 어느 하나를 통해 선택적으로 전달될 수 있으며, 이것은 주 경로 및 측정 경로내에 직렬 배치된 별도의 전계 효과 트랜지스터(FET)를 포함할 수도 있다.
측정 경로와 주 경로를 선택적으로 인에이블하도록 채택되는 소정의 접근방안과 관계없이, 측정 경로는 바이어스 제어기(52)에 대한 조정된 동작 주기 동안 스위치된다. 즉 전력 증폭기(60)로의 공급 전류(IPA)는 조정 주기 동안 측정 경로를 통해 흐름으로써 감지 저항기(RQ)를 통해 흐르게 된다. 따라서 검출 신호는, 상기 전류가 감지 저항기(RQ)를 가로지름으로써 야기되는 전압 강하로 인해, 전력 증폭기(60)내로 흐르는 공급 전류(IPA)의 크기에 비례하는 양만큼 공급 전압(VDD)보다 낮은 전압 신호를 나타낸다. 이러한 방식으로, 오차 신호는 바람직한 또는 목표 대기 전류값과 비교하여 전력 증폭기(60)내로 흐르는 대기 전류의 실제 레벨에 상응한다.
원-샷(one shot) 장치일 수도 있는 펄스 발생기(86)는 바이어스 교정 제어 펄스(여기서는 경로 선택 스위치(84)와 트랙-홀드 회로(82)를 구동하는 QCHK로 표시됨)를 발생시킨다. 이하, QCHK에 응답하는 트랙-홀드 회로(82)의 동작이 설명된다.
인에이블 신호가 표명되면, 펄스 발생기(86)는 정해진 주기 동안 QCHK를 표명한다. QCHK가 표명되면, 트랙-홀드 회로(82)가 트랙킹 모드에서 동작하여, 발생된 바이어스 전압(VBIAS)을 증폭기 회로(80)에 의해 출력된 오차 신호에 대한 함수로서 변화시킨다. 따라서, 바이어스 전압(VBIAS)은 제1 동작 상태 동안 오차 신호의 변화를 트랙킹하여 VBIAS의 폐루프 조정을 제공한다. 바이어스 전압(VBIAS)의 크기가 전력 증폭기(60)로의 공급 전류(IPA)의 크기를 제어하므로, 증폭기 회로(80)가 오차 신호를 상승시키거나 감소시켜, 바이어스 전압(VBIAS)이 검출 신호와 VIDQREF사이의 차이를 최소화하도록 상승 또는 감소하게 하는, 폐루프 제어 메커니즘이 설정된다. 따라서, 제1 동작 상태에 있는 동안, 바이어스 제어기(52)는 기준 전압(VIDQREF)에 의해 표현된 바와 같은 공급 전류(IPA)에 대한 바람직한 또는 목표 대기 전류값을 얻는데 필요한 레벨로 바이어스 전압(VBIAS)을 설정한다.
정해진 주기가 종료하면, 제어 신호(QCHK)가 표명해제되고, 트랙킹 회로(82)는 조정된 바이어스 전압(VBIAS) 레벨을 유지하는 제2 상태로 전환한다. 이 외에도, 스위치(84)가 상태를 변경함에 따라, 전력 증폭기의 공급 입력을 주 경로를 통해 공급 전압(VDD)에 결합함으로써, 전력 증폭기(60)의 정상적인 송신 동안 감지 저항기(RQ)를 통해 공급 전류를 공급할 필요가 없다.
여기서, 감지 저항기(RQ)를 통해 흐르는 전류는 0으로 진행하여, 검출 신호가 공급 전압(VDD) 레벨로 상승한다. 검출 신호내의 이러한 변화는 증폭기 회로(80)에 의해 발생된 오차 신호에 잠정적으로 큰 변화를 야기하지만, 트랙-홀드 회로(82)가 상기 오차 신호의 변화를 무시한다. 따라서 바이어스 전압(VBIAS)은 전력 증폭기(60)로의 실제 공급 전류(IPA)의 변화에 관계없이 이전에 조정된 레벨로 유지된다. 상기 제2 상태에서, RF 입력 전력은 바이어스 제어기(52)에 의해 제공된 바이어스 전압 레벨을 번복하거나 변경하지 않고 전력 증폭기(60)에 인가될 수 있다.
일반적으로 상기의 설명에서 바이어스 제어기(52)가 전력 증폭기(60)에 대한 선형 동작점을 설정하도록 바이어스 전압을 제공하는 것으로 가정되었지만, 선형 동작은 반드시 필요한 것은 아니며 또는 심지어 어떤 응용의 경우에는 바람직하지 않다. 도 6은 EER(envelope-elimination-and-restoration) 응용에 사용하도록 형성된 전력 증폭기 회로(60)를 도시한다. 여기서, 전력 증폭기 회로(60)는 포화 모드 증폭기로서 동작하며, 베이스밴드 프로세서(68)가 개별적인 위상 및 진폭 변조 파형을 발생시킨다. 따라서, 전력 증폭기(60)로의 RF_IN 신호는 일정한 포락선 위상변조 신호를 포함하는 반면, AM 변조기(90)로부터의 전력 공급 신호는 바람직한 변조 신호(AM)_IN)에 따라 변조된 공급 전류를 포함한다. 그 결과, 전력 증폭기 회로로부터의 RF 출력 신호(RF_OUT)는 위상 및 진폭 변조 정보 두 가지 모두를 포함한다.
변조기(90)의 특정 형태에 따라, 바이어스 제어기(52)는 전력 증폭기 회로(60)로의 공급 전류를 검출하는데 측정 경로를 사용할 수도 있고 또는 사용하지 않을 수도 있다. 도 7a는 변조기(90)와 바이어스 제어기(52)의 예시적인 실시예를 도시한다. 도 7b를 참조하면, 인에이블 신호(EN)가 송신 동작 전에 표명된다. EN 신호가 표명되면, 바이어스 제어기(52)의 펄스 제어기(86)가 QCHK 제어 펄스를 발생시키며, 이것은 전체 인에이블 펄스의 일반적인 폭보다 더 작은(예컨대, 15㎛) 정해진 펄스 폭을 갖는다. QCHK가 표명되면, 네거티브(negative) 논리 감지가 사용되든지 또는 포지티브(positive) 논리 감지가 사용되든지 관계없이, 트랜지스터(Q3)가 온(on)으로 됨으로써, 검출기 회로(54)의 감지 저항기(RQ)를 포함하는 측정 경로를 통해 공급 전류(IPA)가 흐르도록 한다. 이와 동시에, 스위치(102)는 차동 오차 증폭기(U1)의 입력을 접지에 접속하고, Q1및 Q2를 효과적으로 오프(off)시켜, 주 경로를 디세이블(disable)한다. 이러한 점에서, 트랜지스터(Q3)와 스위치(102)는 함께 도 5에 도시된 선택 스위치(84)의 기능을 수행한다.
QCHK는 또한 트랙-홀드 회로(82)를 구동한다. 보다 구체적으로 설명하면, 트랙-홀드 회로(82)는 QCHK의 반전 신호를 발생시키기 위한 논리 인버터(U3)를 포함하며, 상기 반전 신호는 오차 증폭기(80)(여기서는 U2로 도시됨)에 의해 발생된 오차 신호로 트랙-홀드 회로(82)의 신호 입력을 결합하는 스위치(100)를 구동하는데 사용된다. 스위치(100)가 폐쇄되면, 오차 신호 전압은 버퍼 증폭기(U4)의 입력에 결합되는 커패시터(CHOLD)에 영향을 받는다. 따라서, 상기 실시예에서, 바이어스 전압(VBIAS)은 저장 커패시터(CHOLD)에 나타난 오차 신호 전압의 버퍼링된 형태를 나타낸다. 따라서, 저장 커패시터(CHOLD)는 결합 스위치(100)가 폐쇄되어 있는 시간 동안 오차 신호를 트랙킹하는 아날로그 저장 소자의 기능을 한다.
이와 동시에, 바이어스 제어기(52)의 일부를 또한 형성하는 스위치(102)는 변조 제어 증폭기(U1)의 입력을 진폭 변조 신호(AM_IN)와의 디폴트 접속으로부터 접지와의 바이어스 전압 교정 접속으로 스위칭한다. U1의 반전 입력을 접지로 스위칭하면 Q1 및 Q2가 디세이블됨으로써, 전력 증폭기 회로(60)로의 주 전류 경로를 디세이블하여, 전력 증폭기(60)로의 모든 공급 전류(IPA)를 대기 조건(예컨대, IPA=IQ) 동안 감지 저항기(RQ)를 통해 흐르도록 한다.
QCHK 제어 펄스 종료시, 스위치(102)는 U1의 반전 입력을 접지에서 분리하고, 그 입력을 진폭 변조 신호(AM_IN)와 다시 결합한다. 마찬가지로, 트랜지스터(Q3)가 차단됨으로써 측정 전류 경로가 디세이블된다. 이와 유사하게, 스위치(100)는 개방됨으로써, 트랙-홀드 회로(82)를 홀드 조건으로 둔다. 버퍼 증폭기(U4)를 사용하면 전력 증폭기(60)의 바이어스 입력에 의해 저장 커패시터(CHOLD)를 로딩하는것이 방지된다는 것을 알아야 한다. 즉, 개방 스위치(100)의 높은 입력 임피던스와 함께 버퍼 증폭기(U4)의 매우 높은 입력 임피던스에 의해, 바이어스 전압 교정 사이클 사이에 저장 커패시터(CHOLD)를 전혀 방전시키지 않는 결과가 나타난다.
도 7b에는 바이어스 제어기(52)의 바이어스 전압 교정 동작을 무선 송신 동작과 동기화하는 개념이 소개된다. 도 8은, 장치(50)가 예컨대 GSM(Global Standard for Mobile Communication)을 기반으로한 무선 통신 시스템에서 동작하도록 구성되는 경우에 사용될 수 있는 송신 버스트와 관련하여 상기 구현예를 보다 상세히 도시하는 것이다.
GSM에서, 송신 버스트는, 송신 전력이 정해진 레벨까지 램프 업(ramp up)된 후 변조 주기가 이어진 다음, 송신 전력이 제어 방식으로 하강하게 되는 램프 엔드(ramp end)에 의해 종료되는 버스트 개시로 이루어진다. 전력 마스크 포락선은 상기와 같은 다양한 송신 버스트 부분 동안 허용가능한 송신 전력을 형성한다.
보편적인 동작에 있어서, 통신 장치(50)의 소정의 소자 또는 회로는 전력을 절약하기 위해 송신 버스트에 대해 간헐적인 방식으로 작동한다. 예컨대, 바이어스 제어기(52)와 전력 증폭기(60)는 물론, 송신기(66) 및 베이스밴드 프로세서(68)의 소정의 부분이 필요한 송신 버스트와 동기화되어 간헐적인 방식으로 작동한다. 따라서, 인에이블 신호(EN)는 필요한 송신 버스트 폭보다 다소 넓은 인에이블 펄스 폭을 발생시키도록 설정될 수 있으며, EN 신호의 초기 부분이 바람직한 양의 시간만큼 실질적인 송신 버스트 시작을 유도하게 한다. 따라서, 펄스 제어기(86)는 훨씬 더 넓은 인에이블 펄스의 맨 처음에 제어 펄스를 발생시키도록 이루어질 수 있다. 이와 같이 함으로써, 바이어스 제어기(52)가 바이어스 전압(VBIAS)을 전력 증폭기 회로(60)에 대한 목표 대기 전류 레벨에 이르게 하는데 필요한 레벨로 교정 또는 조정한 다음, 상기 조정된 바이어스 전압을 하나 이상의 후속 송신 버스트내로 및 상기 버스트를 통해 로킹 또는 유지할 수 있다.
도 9는 도 8과 유사하지만, 송신 버스트에 대한 바이어스 전압 교정 과정의 대안을 도시하는 것이다. 여기서, 바이어스 교정은 실질적으로 송신 버스트 개시와 동시에 발생하여, 바이어스 전압 교정이 실제 RF 신호 변조의 시작 이전에 그러나 송신 버스트의 개시 주기내에 발생한다. 사실상, 제어 펄스는 송신 버스트가 시작되는 바로 그 때 발생하지 않고 약간 더 늦게 발생하도록 형성되는데, 여기서 송신 전력 마스크에 의해 정해지는 허용가능한 송신 전력이 통신 장치(50)로부터의 방사 전력과 관련하여 더 크다.
그 시점에 위치 조정 동작을 하는 한 가지 이유는, 예컨대 발진기 등과 같은 송수신기(66)의 다양한 부분에 전력이 공급됨에 따라, 전력 증폭기 회로(60)의 RF 입력으로 저-레벨의 누설 신호가 존재할 수도 있다는 것이다. 이러한 누설은 결과적으로 바이어스 전압 교정 중에 장치(50)로부터 방사하는 허용된 RF 신호 전력보다 더 커질 수도 있다. 따라서, 송신 전력 마스크가 감지될 수 있는 방사 전력을 허용하는 포인트로 바이어스 전압 교정을 이동하면, 전력 마스크 한계에 무의식적으로 침해하는 것을 방지할 수 있다.
도 10은 도 7a에서 채택된 것과 유사한 접근방안을 도시하는 것이다. 그러나, 도 7a에서는 전력 증폭기 회로(60)에 대한 공급 전류가 바이어스 전압 교정 중에 및 정상적인 송신 동작 중에 동일한 공급 전압(VDD)으로부터 발생하였다. 공급 전류(IPA)를 제공하기 위해 공급 전압(VDD)을 사용하여 바이어스 전압 교정 동작을 수행하는 것과 관련된 한 가지 어려운 점은, VDD가 종종 배터리의 직접 출력의 몇 배라는 점이다. 이것은 특히, 통신 장치(50)가 셀룰러 무선 전화 또는 다른 유형의 이동국과 같은 이동 통신 장치를 포함하는 경우에 해당된다. 따라서, 공급 전압(VDD)의 크기는 배터리(도시되지 않음)의 충전 상태에 따라 변화한다. 당업자들이라면 쉽게 이해할 수 있는 바와 같이, VDD는 사용된 특정 배터리 기술(화학)의 방전 곡선 특성을 나타내게 된다.
일반적으로, 이것은 바람직한 대기 전류 레벨을 얻도록 바이어스 전압을 정확히 설정하는 것과 관련하여 아무런 어려움도 내포하지 않지만, 소정 유형의 전력 증폭기 회로(60)에 대해서 또는 어떤 다른 이유로 바람직하지 않을 수도 있다. 이러한 경우, 또는 바람직한 것으로서, 바이어스 제어기(52)는, 바이어스 조정 동작 동안의 공급 전류(IPA)가 송신 동작 동안에 사용된 것과 상이한 전압 공급으로부터 발생될 수 있게 동작하도록 변형될 수 있다.
예시적인 접근방안에 있어서, 기준 전압(VQSREF)이 바이어스 전압 조정 동안 IPA를 발생시키는데 사용된다. VQSREF는 예컨대, 공급 전압(VDD)으로부터 얻어지는 조정된 전압일 수도 있다. 바이어스 전압 조정 중에 사용되는 공급 전압에 대한 특정 설계를 지시하는 소정의 조건이 존재하지 않지만, 기준 전압(VQSREF)을 제공하는데 사용되는 회로가 어떤 회로이든 그 회로의 전류 발생 능력이 바이어스 전압을 적절히 교정할 수 있기에 충분해야 한다는 것을 알아야 한다. 예컨대, 전력 증폭기 회로(60)내의 트랜지스터 소자의 유형, 및 목표 출력 전력 레벨에 따라, IPA에 대한 보편적인 대기 전류값은 소정의 설계에 따라 100 milliamps에서 최대 1 Amp까지 및 그 이상까지의 범위를 가질 수도 있다.
도 11은 바이어스 전압 교정 과정에서 변화하는 VDD전압을 조정하는 다수의 가능한 접근방안 중 또 다른 하나를 도시하는 것이다. 여기서는, 도 7a에서와 같이, 대기 조건하에서 전력 증폭기(60)로의 공급 전류(IPA)에 대한 소스가 정상적인 송신 동작 동안 사용되는 것과 동일한 공급 전압(VDD)이다. 그러나, 베이스밴드 프로세서(68)는 VDD의 크기(또는 VDD의 크기조정된 형태)를 측정하여 바이어스 전압 기준(VIDQREF)에 필요한 조정을 수행한다. 즉, 기준 전압(VIDQREF)은 바이어스 전압 교정중에 전력 증폭기(60)에 인가된 공급 전압에 따라 변화할 수 있다. 이러한 접근방안은, 소정의 대기 전압에 대한 대기 전류가 인가된 공급 전압에 의존하는 트랜지스터 전력 증폭기 유형에 유용할 수 있다. 따라서, 상기 접근방안을 이용하면, 베이스밴드 프로세서(68)는 공급 전압(VDD)의 변화에 관계없이 바람직한 대기 전류값을 항상 나타내도록 VIDQREF를 조정한다.
관련된 대안에 있어서, VQSREF는 일정한 공칭 값, 예컨대 3볼트를 갖도록 발생될 수 있지만, 공급 전압(VDD)의 변화에 대해 반응한다. 한 가지 접근방안은 VDD의 일부가 VQSREF에 인가되도록 전압 분배기(저항 전압 분배기)를 통해 VQSREF를 결합하는 것이다. 이러한 방식으로, VDD에 의해 결정되는 VQSREF의 부분적인 성분이 VDD에 따라 변화하게 된다.
상기 접근방안 또는 그 변형 중 어느 것이 채택되든지, 전력 증폭기(60)에 인가되는 교정 공급 전압이 적절한 동작을 수행하기에 충분하도록 해야 한다. 더욱이, 바이어스 전압 교정과 정상 동작 사이에 상이한 공급 전압이 사용된다면, 전력 증폭기(60)가 교정 공급 전압에서 정상 공급 전압으로 스위칭될 때 대기 전류의 이동을 방지하기 위해, 교정 공급 전압이 전력 증폭기(60)의 정상 공급 전압에 충분히 근접하도록 이루어져야 한다.
대기 전류 기준 전압(VIDQREF)의 제어가 상기 VDD-의존 제어 관점을 포함하는 다수의 상이한 접근방안으로 수행됨에 따라, 많은 변화가 이루어진 바이어스 제어 동작의 다른 관점이 지나치게 많이 존재한다. 예컨대, 검출 회로(54)는 측정 공급 경로 또는 주 공급 경로 중 어느 하나를 통해 흐르는 공급 전류(IPA)를 감지하거나 측정할 수 있지만, 실제 전력 증폭기 공급 전류와 비례하여 변화하도록 작동하거나 수행되는 기준 전류를 측정할 수도 있다. 이것의 예로서, "CURRENT MODULATOR WITHDYNAMIC AMPLIFIER IMPEDANCE COMPENSATION" 라는 명칭의 공동-계류중이며 공동으로 양도된 출원을 참조한다(이것은 온전히 참조로서 포함된 것임). 상기 공동-계류중인 출원에 있어서, 기준 전류는 실제 전력 증폭기 공급 전류에 대한 공지된 비율로 유지되어, 바이어스 제어기(52)는 기준 전류의 크기를 감지함으로써 실제 전력 증폭기 공급 전류를 측정할 수 있다. 당업자들이라면, 폐루프에 대한 전력 증폭기 공급 전류를 측정함으로써 다양한 방법으로 직접 또는 간접적으로 바이어스 전압 조정이 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
상기 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시예와 관련되지만, 당업자들이라면 본 발명이 상기 상세한 설명으로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 일반적으로, 본 발명은 송신 동작에 앞서 전력 증폭기 공급 전류의 바람직한 대기 전류값을 설정하도록 바이어스 전압을 동적으로 교정하는 바이어스 제어기를 제공한다. 이러한 바이어스 전압 조정은, 바람직한 대기 전류에 필요한 바이어스 전압이 회로 파라미터나 온도의 변화, 또는 장치 노화에 관계없이 자동으로 설정되도록 폐루프 제어를 사용한다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 및 그에 상당하는 것에 의해서만 제한된다.

Claims (65)

  1. 전력 증폭기 회로로의 공급 전류의 대기 전류값을 설정하는 바이어스 전압 신호를 발생시키는 바이어스 제어기로서,
    공급 전류에 응답하여 검출 신호를 발생시키는 전류 검출기, 및
    공급 전류가 바람직한 대기 전류값과 실질적으로 동일하게 설정되는 제1 상태에서 검출 신호에 응답하여 바이어스 전압을 조정하고, 검출 신호와 관계없이 제2 상태 동안 바이어스 전압을 유지하는 폐루프 제어 회로를 포함하는, 바이어스 제어기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폐루프 제어 회로는,
    바람직한 전류값을 나타내는 기준 신호와 검출 신호 사이의 차이에 응답하여 오차 신호를 발생시키는 증폭기 회로, 및
    제1 상태에서 오차 신호에 대한 함수로서 바이어스 전압을 발생시키고, 제2 상태에서 오차 신호와 관계없이 바이어스 전압을 유지하는 트랙-홀드 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 제어기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 트랙-홀드 회로는,
    제1 상태에서 증폭기 회로의 출력에 결합되고 제2 상태에서는 분리되어, 제1 상태에서는 오차 신호를 트랙킹하고 제2 상태에서는 오차 신호의 마지막 값을 유지하는, 입력 저장 소자, 및
    제1 상태에서는 오차 신호를 토대로 바이어스 전압을 발생시키고 제2 상태에서는 오차 신호의 마지막 값을 토대로 바이어스 전압을 발생시키도록 입력 저장 소자에 결합되는 버퍼 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 제어기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 버퍼 증폭기는 바람직한 신호 이득을 가진 전압 팔로워(voltage follower) 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 제어기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 버퍼 증폭기는 단위-이득 전압 팔로워를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 제어기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 트랙-홀드 회로는 바이어스 조정 제어 신호에 응답하여 오차 증폭기로부터 입력 저장 소자를 선택적으로 결합하고 분리하기 위한 결합 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 제어기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 입력 저장 소자는 제1 단부는 결합 스위치와 버퍼 증폭기의 입력에 결합되고 제2 단부는 신호 접지 노드에 결합되어, 커패시터의 커패시터 전압은 오차 증폭기에 결합되면 오차 신호를 따르고, 오차 증폭기로부터 분리되면 실질적으로 오차 신호의 마지막 값으로 유지되는 것을 특징으로 하는 바이어스 제어기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    전력 증폭기의 공급 입력은 전류 검출기를 포함하는 측정 경로를 통해 제1 공급 전압에 결합되고, 전류 검출기를 바이패스하는 주 경로를 통해 제2 공급 전압에 결합되며,
    상기 바이어스 제어기는 제1 상태에서 측정 경로를 인에이블하고 제2 상태에서는 주 경로를 인에이블하는 하나 이상의 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 제어기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 전압 공급은 제2 전압 공급과 동일한 것을 특징으로 하는 바이어스 제어기.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 전압 공급은 제2 전압 공급으로부터 얻어진 조정된 전압 공급인 것을 특징으로 하는 바이어스 제어기.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 스위치는, 제1 상태에서는 측정 경로를 통한 공급 전류 흐름을 인에이블하고 제2 상태에서는 측정 경로를 통한 공급 전류 흐름을 차단하는 제1 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 제어기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전류 검출기는 제1 단부가 제2 공급 전압에 결합되고 제2 단부가 제1 스위치의 제1 단자에 결합되는 감지 저항기를 포함하며, 상기 제1 스위치의 제2 단자는 전력 증폭기 회로의 공급 입력에 결합되는 것을 특징으로 하는 바이어스 제어기.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 스위치는, 제1 상태에서 주 경로를 통한 공급 전류 흐름을 디세이블하고 제2 상태에서 주 경로를 통한 공급 전류 흐름을 인에이블하는 제2 스위치를 포함하여, 전력 증폭기 회로로의 공급 전류가 제2 상태에서 감지 저항기를 통과하여 흐르지 않게 하는 것을 특징으로 하는 바이어스 제어기.
  14. 제 1 항에 있어서,
    인에이블 신호에 응답하여 상태 제어 펄스를 발생시키는 원-샷 회로를 더 포함하여, 상기 바이어스 제어기가 상태 제어 펄스가 표명된(assertion) 동안에는 제1 상태에서 동작하고 상태 제어 펄스가 표명해제(de-assert)되면 제2 상태에서 동작하는 것을 특징으로 하는 바이어스 제어기.
  15. 제 2 항에 있어서,
    상기 폐루프 제어 회로는 공급 전압의 변화에 따라 기준 신호를 조정하기 위한 조정 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 제어기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 조정 회로는 공급 전류를 검출하여, 검출된 공급 전압에 응답하여 기준 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 바이어스 제어기.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 조정 회로는 디지털 신호 처리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 제어기.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 조정 회로는 저항 분배 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 제어기.
  19. 전류 변조기로서,
    진폭 변조 신호에 응답하여 공급 전류를 변조하는 출력 회로, 및
    바이어스 제어기를 포함하며,
    상기 바이어스 제어기는,
    대기 조건 동안 공급 전류에 응답하여 검출 신호를 발생시키는 전류 검출기, 및
    공급 전류가 바람직한 대기 전류값과 실질적으로 동일하게 설정되도록 제1 상태에서 검출 신호에 응답하여 바이어스 전압을 조정하고, 검출 신호와 관계없이 제2 상태에서 바이어스 전압을 유지하는 폐루프 제어 회로를 포함하는, 전류 변조기.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 바이어스 제어기가 변조 신호가 없을 경우 바이어스 전압을 조정하도록, 상기 변조 신호는 제1 상태에서 비활성이고 제2 상태에서 활성인 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
  21. 제 20 항에 있어서.
    상기 전류 변조기는 기준 전류의 크기조정된 형태로서 공급 전류를 전력 증폭기 회로에 제공하고,
    상기 바이어스 제어기의 전류 검출기는 전류 변조기의 기준 전류 경로와 직렬로 배치된 감지 저항기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 바이어스 전압이 기준 전압에 의해 설정된 전력 증폭기 회로의 공급 입력을 이용하여 조정되도록, 전류 변조기의 변조 입력을 제2 상태에서는 변조 신호에 결합하고 제1 상태에서는 기준 전압에 결합하는 변조 입력 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 폐루프 제어 회로는,
    상기 바람직한 대기 전류값을 나타내는 기준 신호와 검출 신호 사이의 차이에 응답하여 오차 신호를 발생시키는 증폭기 회로, 및
    제1 상태에서는 오차 신호에 대한 함수로서 바이어스 전압을 발생시키고, 제2 상태에서는 오차 신호와 관계없이 바이어스 전압을 유지하는 트랙-홀드 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 트랙-홀드 회로는,
    제1 상태에서 증폭기 회로의 출력에 결합되고 제2 상태에서는 분리되어, 제1상태에서는 오차 신호를 트랙킹하고 제2 상태에서는 오차 신호의 마지막 값을 유지하는, 입력 저장 소자, 및
    제1 상태에서는 오차 신호를 토대로 바이어스 전압을 발생시키고 제2 상태에서는 오차 신호의 마지막 값을 토대로 바이어스 전압을 발생시키도록 입력 저장 소자에 결합되는 버퍼 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 버퍼 증폭기는 바람직한 신호 이득을 가진 전압 팔로워를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 버퍼 증폭기는 단위-이득 전압 팔로워를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 트랙-홀드 회로는 바이어스 조정 제어 신호에 응답하여 오차 증폭기로부터 입력 저장 소자를 선택적으로 결합하고 분리하기 위한 결합 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 입력 저장 소자는 제1 단부는 결합 스위치와 버퍼 증폭기의 입력에 결합되고 제2 단부는 신호 접지 노드에 결합되어, 커패시터의 커패시터 전압은 오차 증폭기에 결합되면 오차 신호를 따르고, 오차 증폭기로부터 분리되면 실질적으로 오차 신호의 마지막 값으로 유지되는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
  29. 제 19 항에 있어서,
    전력 증폭기의 공급 입력은 전류 검출기를 포함하는 측정 경로를 통해 제1 공급 전압에 결합되고, 전류 검출기를 바이패스하는 주 경로를 통해 제2 공급 전압에 결합되며,
    상기 바이어스 제어기는 제1 상태에서 측정 경로를 인에이블하고 제2 상태에서는 주 경로를 인에이블하는 하나 이상의 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 전류 변조기.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 제1 전압 공급은 제2 전압 공급과 동일한 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 제1 전압 공급은 제2 전압 공급으로부터 얻어진 조정된 전압 공급인 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
  32. 제 29 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 스위치는, 제1 상태에서는 측정 경로를 통한 공급 전류 흐름을 인에이블하고 제2 상태에서는 측정 경로를 통한 공급 전류 흐름을 차단하는 제1 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 전류 검출기는 제1 단부가 제2 공급 전압에 결합되고 제2 단부가 제1 스위치의 제1 단자에 결합되는 감지 저항기를 포함하며, 상기 제1 스위치의 제2 단자는 전력 증폭기 회로의 공급 입력에 결합되는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 스위치는, 제1 상태에서 주 경로를 통한 공급 전류 흐름을 디세이블하고 제2 상태에서 주 경로를 통한 공급 전류 흐름을 인에이블하는 제2 스위치를 포함하여, 전력 증폭기 회로로의 공급 전류가 제2 상태에서 감지 저항기를 통과하여 흐르지 않게 하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
  35. 제 19 항에 있어서,
    인에이블 신호에 응답하여 상태 제어 펄스를 발생시키는 원-샷 회로를 더 포함하여, 상기 바이어스 제어기가 상태 제어 펄스가 표명된 동안에는 제1 상태에서동작하고 상태 제어 펄스가 표명해제되면 제2 상태에서 동작하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
  36. 제 23 항에 있어서,
    상기 폐루프 제어 회로는 배터리 전압을 검출하여 배터리 전압의 변화에 따라 기준 전압을 조정하기 위한 조정 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 조정 회로는 디지털 신호 처리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
  38. 제 36 항에 있어서,
    상기 조정 회로는 저항 분배 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
  39. 전류 증폭기 회로로의 공급 전류의 대기 전류값을 설정하는 바이어스 전압 신호를 제어하는 방법으로서,
    제1 동작 상태에서 전력 증폭기 회로로의 공급 전류를 검출하는 단계,
    공급 전류가 실질적으로 바람직한 대기 전류값과 동일해질 때까지 제1 동작상태 동안 바이어스 전압을 조정하는 단계, 및
    공급 전류와 관계없이 제2 동작 상태 동안 바이어스 전압을 유지하는 단계를 포함하는, 바이어스 전압 신호 제어 방법.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 제1 동작 상태는 전력 증폭기 회로에 대한 대기 동작 주기에 상응하며, 제2 동작 상태는 전력 증폭기 회로에 대한 활성 동작 주기에 상응하는 것을 특징으로 하는 바이어스 전압 신호 제어 방법.
  41. 제 39 항에 있어서,
    상기 제1 동작 상태에서 전력 증폭기 회로로의 공급 전류를 검출하는 단계는,
    전력 증폭기 회로의 공급 입력을 감지 저항기를 포함하는 측정 경로를 통해 제1 전압 공급에 결합하는 단계,
    감지 저항기를 지나는 공급 전류에 비례하는 검출 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 전압 신호 제어 방법.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 공급 전류가 실질적으로 바람직한 대기 전류값과 동일해질 때까지 제1 동작 상태 동안 바이어스 전압을 조정하는 단계는,
    바람직한 대기 전류값을 나타내는 기준 신호와 검출 신호간의 차이를 토대로 오차 신호를 발생시키는 단계, 및
    바이어스 전압을 오차 신호에 대한 함수로서 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 전압 신호 제어 방법.
  43. 제 41 항에 있어서,
    상기 전력 증폭기 회로의 공급 입력을 제2 동작 상태 동안 전류 감지기를 바이패스하는 주 경로를 통해 제2 전압 공급에 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 전압 신호 제어 방법.
  44. 제 39 항에 있어서,
    상기 공급 전류는 기준 전류의 크기조정된 형태로서 전력 증폭기 회로에 제공되며, 상기 제1 동작 상태에서 전력 증폭기 회로로의 공급 전류를 검출하는 단계는,
    기준 전류를 검출하는 단계,
    기준 전류와 공급 전류 사이의 공지된 전류 크기조정(scaling)을 토대로 공급 전류의 값을 추정하는(infer) 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 전압 신호 제어 방법.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 기준 전류를 검출하는 단계는 기준 전류와 직렬로 놓인 감지 저항기를 가로지르는 전압 강하를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 전압 신호 제어 방법.
  46. 제 39 항에 있어서,
    상기 제1 동작 상태와 제2 동작 상태 사이의 공급 전압에서의 변화로 인해 발생하는 대기 전류 오차를 감소시키기 위해, 제1 및 제2 동작 상태 동안 실질적으로 동일한 크기의 공급 전압을 전력 증폭기 회로에 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 전압 신호 제어 방법.
  47. 제 39 항에 있어서,
    상기 전력 증폭기 회로는 공지된 Vce 곡선을 가진 바이폴라 접합 트랜지스터 유형이며,
    Vce 곡선의 비교적 평평한 부분에 상응하는 크기를 가진 전압 공급을 제1 동작 상태 동안 전력 증폭기 회로에 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 전압 신호 제어 방법.
  48. 제 39 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 동작 상태를 제어하는 단계로서, 제1 동작 상태는 송신 신호가 증폭을 위해 전력 증폭기 회로로 인가되기 이전의 제1 주기이고, 제2 동작 상태는 전력 증폭기 회로에 의한 송신 신호의 증폭을 포함하는 제2 주기가 되도록, 상기 제1 및 제2 동작 상태를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 전압 신호 제어 방법.
  49. 제 48 항에 있어서,
    상기 제1 주기를 GSM 송신 버스트 전에 발생하도록 시간조절하는 단계, 및
    상기 제2 주기를 GSM 송신 버스트에 걸쳐 이어지도록 시간조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 전압 신호 제어 방법.
  50. 제 48 항에 있어서,
    상기 제1 주기를, GSM 버스트 시간 이내이긴 하지만 사전-증폭된 버스트 신호가 증폭을 위해 전력 증폭기 회로에 인가되기 전에 발생하도록 시간조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 전압 신호 제어 방법.
  51. 제 50 항에 있어서,
    상기 제1 주기는, 초기 송신 전력 마스크 레벨 시간이 경과된 후 발생하도록 GSM 버스트 시간내에 배치되는 것을 특징으로 하는 바이어스 전압 신호 제어 방법.
  52. 제 39 항에 있어서,
    상기 공급 전류가 실질적으로 바람직한 대기 전류값과 동일할 때까지 제1 동작 상태 동안 바이어스 전압을 조정하는 단계는, 공급 전류와 바람직한 대기 전류값 사이의 차이를 토대로 바이어스 전압을 설정하는 제어 루프를 폐쇄시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 전압 신호 제어 방법.
  53. 제 52 항에 있어서,
    상기 제어 루프를 폐쇄시키는 단계는,
    바람직한 대기 전류 레벨을 나타내는 신호에 결합되고, 공급 전류에 비례하는 검출 신호에 결합되는 차동 증폭기를 이용하여 오차 신호를 발생시키는 단계, 및
    오차 신호에 대한 함수로서 바이어스 전압을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 전압 신호 제어 방법.
  54. 제 39 항에 있어서,
    상기 검출된 공급 전류와 관계없이 제2 동작 상태 동안 바이어스 전압을 유지하는 단계는 아날로그 저장 소자에 제1 상태 동안 설정된 바이어스 전압을 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 전압 신호 제어 방법.
  55. 제 53 항에 있어서,
    상기 기준 신호를 공급 전압에 대한 함수로서 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 전압 신호 제어 방법.
  56. 제 55 항에 있어서,
    상기 기준 신호를 공급 전압에 대한 함수로서 조정하는 단계는, 공급 전압을 검출하여 상기 검출된 공급 전압에 응답하여 기준 신호를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 전압 신호 제어 방법.
  57. 제 56 항에 있어서,
    상기 공급 전압을 검출하여 검출된 공급 전압에 응답하여 기준 신호를 조정하는 단계는 디지털 신호 처리기에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 바이어스 전압 신호 제어 방법.
  58. 제 55 항에 있어서,
    상기 기준 신호를 공급 전압에 대한 함수로서 조정하는 단계는, 공급 전압의 변화가 결과적으로 기준 신호에서 상응하는 변화가 나타나도록 기준 신호를 발생시키기 위해 저항 분배기에서 공급 전압을 분할하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 전압 신호 제어 방법.
  59. 전력 증폭기에 인가되는 바이어스 전압을 조정함으로써 전력 증폭기로의 공급 전류를 바람직한 대기 전류값으로 설정하는 방법으로서,
    공급 전류에 비례하는 검출 신호를 발생시키는 단계, 및
    공급 전류가 바람직한 대기 전류값으로 설정되도록, 폐루프 제어를 사용하여 검출 신호에 응답하여 바이어스 전압을 조정하는 단계를 포함하는, 전력 증폭기로의 공급 전류를 바람직한 대기 전류값으로 설정하는 방법.
  60. 제 59 항에 있어서,
    제1 및 제2 동작 상태를 정하는 단계를 더 포함하는데, 상기 바이어스 전압은 제1 상태 동안 검출 신호에 응답하여 조정되고 제2 상태 동안에는 조정된 값으로 유지되는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기로의 공급 전류를 바람직한 대기 전류값으로 설정하는 방법.
  61. 제 60 항에 있어서,
    상기 제1 상태와 제2 상태 사이의 동작을 제어하기 위해 정해진 폭의 제어 펄스를 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기로의 공급 전류를 바람직한 대기 전류값으로 설정하는 방법.
  62. 제 61 항에 있어서,
    상기 제1 상태가 송신 버스트 전에 전력 증폭기의 대기 조건하에서 발생하고 제2 상태로의 전환이 송신 버스트 전에 발생하도록, 실질적으로 송신 인에이블 펄스 시작과 제어 펄스의 발생을 동기화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기로의 공급 전류를 바람직한 대기 전류값으로 설정하는 방법.
  63. 제 60 항에 있어서,
    상기 바이어스 전압이 기준 신호의 변화에 응답하도록 제2 상태 동안 기준 신호를 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기로의 공급 전류를 바람직한 대기 전류값으로 설정하는 방법.
  64. 제 59 항에 있어서,
    송신 동작 동안 전력 증폭기에 인가된 공급 전압의 크기에 따라 기준 신호의 공칭 값을 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기로의 공급 전류를 바람직한 대기 전류값으로 설정하는 방법.
  65. 제 64 항에 있어서,
    상기 송신 동작 동안 전력 증폭기에 인가된 공급 전압의 크기에 따라 기준 신호의 공칭 값을 조정하는 단계,
    공급 전압을 측정하는 단계, 및
    공급 전압의 변화에 응답하여 기준 신호의 공칭 값을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기로의 공급 전류를 바람직한 대기 전류값으로 설정하는 방법.
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