KR20050017981A - 전력 증폭기 제어회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력 증폭기에서 출력되는 전압의 크기를 측정하는 파워 검출단과 전력 증폭기의 증폭 율을 조절하는 제어단에서 제어 회로를 결합함으로써, 안정된 크기의 출력 전압을 얻을 수 있는 전력 증폭기 제어 회로를 개시한다. 개시된 본 발명은 입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭기; 상기 전력 증폭기에 신호를 입력하는 입력단; 상기 전력 증폭기에서 증폭된 신호를 출력하는 출력단; 상기 출력단에서 출력되는 출력 파워를 검출하는 파워 검출단; 상기 전력 증폭기의 출력 전압을 조절하기 위하여 제어 전압을 인가하는 제어단; 및 상기 파워 검출단과 제어단 사이에 결합 배치되어 있는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제어부는 가변 저항 회로로 구성되어 있고, 상기 제어부의 가변 저항 값은 상기 파워 검출단에서 검출되는 전압의 크기에 따라 변화하는 것을 특징으로 한다.

Description

전력 증폭기 제어회로{POWER AMPLIFIER CONTROL CIRCUIT}

본 발명은 전력 증폭기 제어 회로에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전력 증폭기의 출력 전압 크기가 큰 변동 없이 일정한 크기로 출력될 수 있는 전력 증폭기 제어 회로에 관한 것이다.

일반적으로 무선 랜(wireless LAN)과 같은 통신 장비에서 전력 증폭기는 무선 이동 통신 단말기 배터리(battery)의 사용 수명을 크게 좌우하는 부품이므로 배터리의 사용 시간을 증가시키기 위해 높은 효율 특성을 요구하고 있다.

하지만, 전력 증폭기의 효율은 출력 전력이 가장 큰 지점에서 효율도 가장 크게 나타나므로, 최대 출력 파워 30dBm에서 출력 전력이 백-오프(back-off)될수록 효율은 낮아지게 된다.

따라서 전력증폭기의 출력 전력은 -15dBm ~ 15dBm 사이에서 확률적으로 가장 많이 사용되므로, 효율이 우수한 영역의 전압 크기 대역을 안정적으로 출력 시키는 것이 중요하다.

이에 따라, 출력 전력이 작은 영역에서는 전력 증폭기가 낮은 동작점 전류로 동작하다가, 출력 전력이 커짐에 따라서 자동적으로 보다 높은 동작점 전류로 동작하게 되는 회로를 이용해 동작시킴으로써, 전체적으로 효율을 크게 증가시켜 주고, 높은 출력 전력에서는 선형성을 향상시키는 방식으로 전력 증폭기를 사용한다.

또한, 상기 전력 증폭기의 출력 전압을 일정하게 조절하기 위해서 CDMA 또는 PCS 폰에서는 MSM이라는 기저 대역 프로세서를 별도로 배치하여 전력 증폭기의 출력을 조절하고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 전력 증폭기의 구조를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전력 증폭기를 중심으로 증폭을 위한 입력되는 신호를 인가하는 입력단과, 상기 입력단으로 입력되어 오는 신호를 상기 전력 증폭기에서 증폭한 후에 출력하는 출력단과, 상기 입력단으로 입력되어오는 신호를 상기 전력 증폭기에서 증폭할 때, 증폭율을 조절하는 제어단과, 상기 전력 증폭기에서 출력되고 있는 출력 전압의 크기를 측정하는 파워 검출단으로 구성된다.

상기와 같은 구조를 하는 전력 증폭기는 WLAN, CDMA, PCS 등의 통신 장비에서 신호 증폭을 위하여 사용되고 있다.

통신 소자로 사용되는 상기 전력 증폭기는 신호를 송신기를 통하여 전송할 때에는 안테나 쪽으로 전력을 공급하여 증폭하여 외부로 전송한다. 또한, 안테나를 통하여 수신되는 신호의 크기를 증폭하여 신호 정보를 얻기 위해서 사용된다.

상기 전력 증폭기에서 출력되는 출력 전압은 일정한 값을 유지해야하기 때문에 파워 검출단에서는 상기 전력 증폭기에서 출력되는 전압을 검출한다.

상기 전력 증폭기에서 출력되는 전압의 크기가 크거나 작은 경우에는 상기 제어단으로부터 상기 전력 증폭기에 제어 전압을 입력하도록 함으로써, 출력 전압을 조절하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 따른 전력 증폭기는 출력 파워의 변동이 심해서 전력 증폭기 뿐만 아니라 인접한 다른 고주파 기기에 큰 영향을 미치는 문제가 있다.

또한, 전력 증폭기의 출력 파워는 채널 감쇄 특성과 밀접한 연관이 있어서, 시스템의 안정한 동작에 중요 요인으로 작용한다.

특히, 상기에서 설명한 바와 같이 전력 증폭기가 사용되는 영역에서는 사용자가 사용을 가장많이 하는 크기의 전압이 있고, 이 범위에서 전압을 안정적으로 출력하여야만, 전체적인 시스템의 효율이 상승된다고 하였다.

그러므로 종래 기술에서의 전력 증폭기에서 출력되는 전압의 큰 변동율은 시스템의 효율을 크게 저하시키는 문제가 있다.

본 발명은, 전력 증폭기의 파워 검출단과 제어단 사이에 트랜지스터에 의한 제어 회로를 배치함으로써, 출력 전압 변동을 검출하고 이를 제어하여 안정된 출력 전압이 출력 될 수 있도록 한 전력 증폭기 제어 회로를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 전력 증폭기 제어 회로는,

입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭기;

상기 전력 증폭기에 신호를 입력하는 입력단;

상기 전력 증폭기에서 증폭된 신호를 출력하는 출력단;

상기 출력단에서 출력되는 출력 파워를 검출하는 파워 검출단;

상기 전력 증폭기의 출력 전압을 조절하기 위하여 제어 전압을 인가하는 제어단; 및

상기 파워 검출단과 제어단 사이에 결합 배치되어 있는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제어부는 가변 저항 회로로 구성되어 있고, 상기 제어부의 가변 저항 값은 상기 파워 검출단에서 검출되는 전압의 크기에 따라 변화하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 제어부에서 변화되는 저항 값에 따라 상기 제어단에서 상기 전력 증폭기로 입력되는 제어 전압이 조절되고, 상기 가변 저항 회로는 게이트와 드레인을 쇼트시킨 트랜지스터로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 전력 증폭기를 제어하기 위하여 인가되는 제어 전압을 출력단과 제어 단 사이에 가변 저항 기능을 하는 트랜지스터 회로를 삽입함으로써, 전력 증폭기의 출력 단에서 일정한 출력 전압이 발생할 수 있도록 하였다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따라 출력 파워 제어 회로가 결합된 전력 증폭기의 구조를 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 증폭하기 위한 입력 신호를 전력 증폭기에 인가하는 입력단과, 상기 입력단을 통하여 입력된 신호를 일정한 크기로 증폭하여 출력하는 전력 증폭기와, 상기 전력 증폭기에서 증폭된 입력 신호를 일정한 크기의 전압으로 출력하는 출력단과, 상기 출력단에서 출력되는 출력 파워를 검출하는 파워 검출단과, 상기 전력 증폭기의 증폭율을 제어하여 출력 전압의 크기를 조절하는 제어단과, 상기 파워 검출단과 제어단 사이에 결합 배치되어 상기 출력단에서 출력되는 출력 전압을 일정한 크기로 유지하는 제어부로 구성되어 있다.

상기 제어부는 상기 파워 검출단에서 검출되는 전압의 크기에 따라 가변되는 저항 값을 갖도록 하여, 상기 제어단에서 상기 전력 증폭기로 인가되는 제어 전압의 크기를 조절할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.

즉, 상기와 같이 전력 증폭기의 출력단에서 검출되는 전압의 크기에 따라서, 자동적으로 신호의 증폭율을 조절하게 된다.

먼저, 입력단으로부터 입력된 입력 신호가 상기 전력 증폭기에서 일정한 크기로 증폭되고, 이를 상기 파워 검출단에서 출력되는 전압의 크기를 검출하게 되는데, 이때 출력되는 전압의 크기가 커지는 경우에는 상기 제어부의 가변 저항 값이 낮아진다.

상기와 같이 낮아진 저항값에 의하여 상기 제어단에서 상기 전력 증폭기로 입력되는 제어 전압의 크기도 낮아지게 되어 상기 전력 증폭기의 증폭율을 낮추게된다.

그리하여 높은 출력 전압을 출력하던 전력 증폭기는 보다 낮은 출력 전압을 출력하게되어 일정한 크기의 출력 전압을 출력할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 출력 파워 제어 회로의 등가 회로를 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이, NPN MOS FET를 사용하여 제어 회로를 구성하였다.

트랜지스터의 소오스 단자는 상기 전력 증폭기의 제어 단과 연결되고, 상기 드레인 단자는 상기 전력 증폭기의 파워 검출단과 연결된다. 그리고 상기 트랜지스터의 게이트 단자와 드레인 단자를 쇼트시킴으로써, 상기 트랜지스터는 드레인 단자와 소오스 단자 사이에 인가되는 전압 차에 따라서 가변 저항과 같이 동작하게 된다.

즉, 전력 증폭기의 제어단에 연결된 소오스 단자와 전력 증폭기의 파워 검출단에 연결된 드레인 단자에 인가되는 전압 차가 큰 경우에는 저항값이 낮아지고, 전압차가 작은 경우에는 저항값이 높아진다.

도 4는 본 발명의 전력 증폭기의 출력 파워가 제어되는 과정을 설명하기 위한 도면으로서, 도시된 바와 같이, 도 3의 회로도와 달리 전력 증폭기의 제어단과 파워 검출단 사이에 가변 저항기가 배치된 구조를 하고 있다.

도 5는 본 발명에 따른 출력 파워 제어 회로의 저항 특성을 도시한 도면으로서, 가변저항의 역할을 함께 설명하면 다음과 같다.

도 4에서의 파워 검출단에서 검출되는 전압의 크기에 따라서, 도 5의 도면에서 저항의 기울기가 변화하고 있는 것을 볼 수 있다. 즉, 전압의 크기가 V1, V2, V3로 증가할수록 저항의 기울기가 낮아지므로 저항 값이 낮아지게 된다.

이와 같이 가변 저항 값이 낮아질 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이, 제어단의 제어 전압의 크기가 낮아지기 때문에 전력 증폭기의 전압 증폭율이 떨어지게 된다.

반대로, 상기 전력 증폭기의 파워 검출단에서 검출되는 전압의 크기가 낮아지는 경우에는 제어회로의 가변 저항 값의 기울기가 커지므로 저항 값이 증가하여 제어단의 제어 전압의 크기를 상승시켜, 전력 증폭기의 증폭율을 상승시킨다.

따라서, 본 발명에서는 전력 증폭기에서 출력되는 불안정한 전압 크기를 검출한 후에 자동적으로 증폭율을 조절하여 항상 일정한 크기로 출력 전압을 출력할 수 있는 전력 증폭기를 구현할 수 있게된다.

이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 전력 증폭기의 출력단과 출력단에서 출력되는 전압을 제어하는 제어 단에 가변 저항 기능을 하는 제어 회로를 결합함으로써, 안정된 크기의 출력 전압을 얻을 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.

도 1은 종래 기술에 따른 전력 증폭기의 구조를 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따라 출력 파워 제어 회로가 결합된 전력 증폭기의 구조를 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 출력 파워 제어 회로의 등가 회로를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 전력 증폭기의 출력 파워가 제어되는 과정을 설명하기 위한 도면.

도 5는 본 발명에 따른 출력 파워 제어 회로의 저항 특성을 도시한 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100: 전력 증폭기

200: 제어 회로

Claims (5)

1. 입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭기;

   상기 전력 증폭기에 신호를 입력하는 입력단;

   상기 전력 증폭기에서 증폭된 신호를 출력하는 출력단;

   상기 출력단에서 출력되는 출력 파워를 검출하는 파워 검출단;

   상기 전력 증폭기의 출력 전압을 조절하기 위하여 제어 전압을 인가하는 제어단; 및

   상기 파워 검출단과 제어단 사이에 결합 배치되어 있는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 제어회로.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는 가변 저항 회로로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 제어회로.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제어부의 가변 저항 값은 상기 파워 검출단에서 검출되는 전압의 크기에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 제어 회로.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 제어부에서 변화되는 저항 값에 따라 상기 제어단에서 상기 전력 증폭기로 입력되는 제어 전압이 조절되는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 제어 회로.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 가변 저항 회로는 게이트와 드레인을 쇼트시킨 트랜지스터로 구성된 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 제어 회로.