KR20050033171A - An apparatus for controlling a power level of power amplifier - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이동통신 단말기에서 송신 전력을 증폭하는 전력증폭기의 전력 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 송신 경로에서 송신 전력을 검출하는 장치를 설치하여 발생되던 전력 손실을 방지하기 위해서, 안테나에서 소정간격 이격되게 전력검출기를 설치하고, 상기 전력검출기에서 검출된 전력과 설정된 전력을 비교하여 전력증폭기의 게인(Gain)을 제어하는 전력증폭기의 전력 제어장치에 관한 것이다. The present invention relates to a power control device of a power amplifier for amplifying transmission power in a mobile communication terminal, and more particularly, in order to prevent power loss caused by installing a device for detecting transmission power in a transmission path, The present invention relates to a power control device of a power amplifier which installs a power detector spaced apart from each other, and controls gain of a power amplifier by comparing a power detected by the power detector with a set power.
통상적으로, 무선 단말기는 기지국으로부터의 거리에 비례하여 출력전력을 높이게 된다. 그 이유는 기지국으로부터 멀리 떨어질수록 수신 전계강도(RSSI:Received Signal Strength Indicator)가 약해지고 신호의 오율이 높아지기 때문에 출력전력을 높임으로써 신호의 오율을 저하시키기 위함이다. 따라서, 종래에는 출력전력을 좀더 정확하게 제어하기 위하여 전력증폭기와 안테나 사이에 방향성 결합기를 두어 상기 전력증폭기에서 출력되는 전력을 검사하였다. Typically, the wireless terminal increases the output power in proportion to the distance from the base station. The reason is that the farther away from the base station, the weaker the received signal strength indicator (RSSI) and the higher the error rate of the signal, the lower the error rate of the signal by increasing the output power. Accordingly, in order to more accurately control the output power, the directional coupler is placed between the power amplifier and the antenna to check the power output from the power amplifier.
도1은 종래 전력증폭기의 전력 제어장치의 구성도로서, 도1을 참조하면, 트랜스시버(Transceiver)(1)로부터 출력된 송신 신호는 전력증폭기(2)에서 원하는 전력으로 증폭되고, 상기 증폭된 송신 신호는 FEM(Front End Module)(5)을 거쳐 안테나(ANT)로 출력된다. 1 is a configuration diagram of a power control apparatus of a conventional power amplifier. Referring to FIG. 1, a transmission signal output from a transceiver 1 is amplified to a desired power in a power amplifier 2, and the amplified transmission. The signal is output to the antenna ANT via a front end module (FEM) 5.
여기서, 상기 전력증폭기(2)와 FEM(5) 사이의 송신 경로에 커플링되도록 설치된 전력검출기(4)는 상기 전력증폭기(2)에서 증폭된 송신 신호의 전력을 검출한다. 비교기(3)는 상기 전력검출기(4)에서 검출된 전력검출값과 상기 트랜스시버(1)에서 입력된 기준전력값을 비교하여, 상기 전력검출값이 기준전력값과 같아지도록 상기 전력증폭기(2)를 제어한다. 즉, 종래의 전력 제어장치는 폐루프(Closed loop)방식을 사용하여 전력증폭기(2)의 게인(G)을 제어한다. Here, the power detector 4 installed to be coupled to the transmission path between the power amplifier 2 and the FEM 5 detects the power of the transmission signal amplified by the power amplifier 2. The comparator 3 compares the power detection value detected by the power detector 4 with the reference power value input by the transceiver 1, so that the power detection value is equal to the reference power value. To control. That is, the conventional power control device controls the gain G of the power amplifier 2 by using a closed loop method.
상기와 같이, 종래에는 상기 전력증폭기(2)의 출력단측 송신 경로상에 상기 전력검출기(4)를 커플링하여 설치함으로써, 상기 전력검출기(4)에 의한 전력 손실이 발생된다. As described above, conventionally, by coupling the power detector 4 on the output end side transmission path of the power amplifier 2, power loss by the power detector 4 is generated.
다음의 표1은 커플링 비율에 따른 전력 손실 및 효율감소비를 나타내고 있다.Table 1 below shows power loss and efficiency reduction ratios according to the coupling ratio.
상기 표1에서 커플링 비율(dB)는 상기 전력증폭기(2)의 출력에서 얼마나 많은 신호를 얻게 되는지의 여부를 나타내는 척도로서, 마이너스 커플링 전력을 나타내고, 데시벨(dB) 단위로 산출한 값이다. 그리고, 전력 손실(dB)는 상기 커플링된 전력검출기(4)로 분기되는 신호 전력 및 상기 전력검출기(4)의 커플링에 의한 손실을 나타내는 척도이며, 역시 데시벨(dB) 단위로 산출한 값이다. 나머지 전력 효율은 전력검출기(4)가 없을 경우, 즉 커플링에 따른 손실이 없을 경우의 전력증폭기(2)의 효율을 '1'이라고 할 때, 커플링 비율에 따라 상대적으로 나타낸 전력 효율을 의미한다.In Table 1, the coupling ratio (dB) is a measure of how many signals are obtained at the output of the power amplifier 2, and represents a negative coupling power and is calculated in decibels (dB). . In addition, the power loss (dB) is a measure indicating signal power branched to the coupled power detector 4 and the loss due to the coupling of the power detector 4, which is also calculated in decibels (dB). to be. The remaining power efficiency refers to the power efficiency relatively expressed according to the coupling ratio when the power amplifier 2 has no power detector 4, that is, the efficiency of the power amplifier 2 when there is no loss due to coupling. do.
상기 표1에 나타난 바와 같이, 종래의 전력증폭기의 전력 제어장치는 커플링에 의해 전력을 검출하는 전력검출기(4)를 사용함으로써, 커플링에 의한 전력 손실(dB)이 증가하여 전력 효율이 감소하게 된다. 또한, 상기 전력 효율은 이동통신 단말기의 배터리와 연관되므로, 상기 전력 손실은 배터리의 수명(Life Time)을 단축시키는 문제점이 있다. As shown in Table 1, the power control device of the conventional power amplifier uses a power detector 4 that detects power by coupling, thereby increasing the power loss due to coupling (dB), thereby reducing power efficiency. Done. In addition, since the power efficiency is related to the battery of the mobile communication terminal, the power loss has a problem of shortening the life time of the battery.
또한, 종래 센서(Sensor)를 이용하여 상기 전력증폭기(2)의 출력단의 송신 경로상의 전압 혹은 전류를 검출하고, 검출된 전압 혹은 전류값에 따라 상기 전력증폭기(2)의 게인(G)을 제어하는 센싱(Sensing)방식은 전력 손실은 없으나, 상기 전력증폭기(2)의 출력단에서 전압강하가 발생되어 전송효율이 떨어지는 문제점이 있다. In addition, using a conventional sensor (detector) detects the voltage or current on the transmission path of the output terminal of the power amplifier 2, and controls the gain (G) of the power amplifier (2) according to the detected voltage or current value In the sensing method, there is no power loss, but a voltage drop occurs at the output terminal of the power amplifier 2, resulting in a drop in transmission efficiency.
본 발명의 상기 종래의 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 그 목적은 송신 경로상의 출력 손실을 방지하고 배터리의 수명(Life Time)을 연장하기 위해서, 안테나단에서 방산되는 전력을 검출하여 이를 기준으로 전력증폭기의 게인(Gain)을 제어하는 전력증폭기의 전력 제어장치를 제공하는 것이다. As a means for solving the conventional problems of the present invention, the purpose is to detect the power dissipated at the antenna stage in order to prevent output loss on the transmission path and extend the life time of the battery (power based on this) It is to provide a power control device of the power amplifier for controlling the gain (Gain) of the amplifier.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 장치는 이동통신 단말기의 안테나로 송신되는 신호의 전력을 증폭하는 전력증폭기의 전력 제어장치에 있어서,As a means for achieving the above object, the apparatus of the present invention, in the power control device of the power amplifier for amplifying the power of the signal transmitted to the antenna of the mobile communication terminal,
상기 안테나에서 소정간격 이격되어 상기 안테나로 방사되는 신호의 전력을 검출하는 전력검출기와,A power detector detecting power of a signal radiated to the antenna at a predetermined interval from the antenna;
상기 전력검출기의 전력검출값을 DC레벨로 변환하는 신호변환기와, A signal converter for converting the power detection value of the power detector into a DC level;
상기 이동통신 단말기와 중계기 또는 기지국과의 거리에 의해 산출된 전력설정값과 상기 신호변환기의 전력검출값을 비교하여, 상기 전력검출값이 전력설정값과 같아지도록 상기 전력증폭기의 게인을 제어하는 비교기A comparator for controlling the gain of the power amplifier so that the power detection value is equal to the power setting value by comparing the power setting value calculated by the distance between the mobile communication terminal and the repeater or the base station and the power detection value of the signal converter.
로 이루어진 것을 특징으로 한다. Characterized in that consisting of.
이하, 본 발명의 전력증폭기의 전력 제어장치는 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. Hereinafter, the power control apparatus of the power amplifier of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도2는 본 발명에 의한 전력증폭기의 전력 제어장치의 구성도로서, 도2를 참조하면, 본 발명은 상기 안테나에서 소정간격 이격되어 상기 안테나(ANT)로 방사되는 신호의 전력을 검출하는 전력검출기(41)와, 상기 전력검출기(41)의 전력검출값을 DC레벨로 변환하는 신호변환기(42)와, 상기 이동통신 단말기와 중계기 또는 기지국과의 거리에 의해 산출된 전력설정값과 상기 신호변환기(42)의 전력검출값을 비교하여, 상기 전력검출값이 전력설정값과 같아지도록 상기 전력증폭기(20)의 게인을 제어하는 비교기(43)를 포함한다.2 is a configuration diagram of a power control device of a power amplifier according to the present invention. Referring to FIG. 2, the present invention provides a power detector for detecting power of a signal radiated to the antenna ANT at a predetermined interval from the antenna. (41), a signal converter (42) for converting the power detection value of the power detector (41) to a DC level, a power setting value calculated by the distance between the mobile communication terminal and the repeater or the base station, and the signal converter And a comparator 43 for comparing the power detection value of 42 to control the gain of the power amplifier 20 so that the power detection value is equal to the power setting value.
더하여, 도2에 도시된 트랜스시버(10)는 이동통신 단말기 전체의 동작을 제어하는 수단이고, FEM(Front End Module)(30)은 상기 안테나(ANT)와 트랜스시버(10) 사이에 위치하여, 송, 수신 신호를 상호 간섭없이 분리하는 수단이고, 상기 전력증폭기(20)는 상기 트랜시버(10)와 FEM(30) 사이에 위치하여, 상기 트랜스시버(10)에서 출력되는 송신신호의 전력을 증폭한다. 또한, 전력제어부(40)는 상기 전력증폭기(20)의 전력을 제어하는 수단을 의미하며, 본 발명에서는 상기 전력검출기(41), 신호변환기(42) 및 비교기(43)를 의미한다. In addition, the transceiver 10 shown in FIG. 2 is a means for controlling the operation of the entire mobile communication terminal, and the FEM (Front End Module) 30 is located between the antenna ANT and the transceiver 10, And a means for separating the received signal without mutual interference, and the power amplifier 20 is located between the transceiver 10 and the FEM 30 to amplify the power of the transmission signal output from the transceiver 10. In addition, the power control unit 40 means a means for controlling the power of the power amplifier 20, in the present invention means the power detector 41, the signal converter 42 and the comparator 43.
상기 FEM(Front End Module)(30)은 안테나(ANT)와 트랜스시버(10)의 사이에 위치하여, 상기 안테나(ANT)에서 인가된 수신 신호만을 필터링하여 수신경로(LRx)를 통해 상기 트랜시버(10)에 수신하고, 상기 트랜스시버(10)에서 송신 경로(LTx)를 통해 출력되는 송신 신호만을 필터링하여 상기 안테나(ANT)로 송신한다. 즉, 상기 FEM(30)은 상기 송, 수신 신호가 상호 간섭없이 송, 수신될 수 있도록 상기 송, 수신 신호를 상호 아이솔레이션(Isolation)한다.The front end module (FEM) 30 is positioned between the antenna ANT and the transceiver 10 and filters only the received signal applied from the antenna ANT to receive the transceiver (L Rx ) through the reception path L Rx . 10) and filters only the transmission signal output from the transceiver 10 through the transmission path L Tx and transmits the filtered signal to the antenna ANT. That is, the FEM 30 isolates the transmitted and received signals so that the transmitted and received signals can be transmitted and received without mutual interference.
상기 트랜스시버(10)는 이동통신 단말기 전체의 동작을 제어하는 장치로서, 일반적으로, 상기 트랜스시버(10)에서 상기 전력증폭기(20)로 출력되는 전력값은 소정의 값으로 고정된 값이다.The transceiver 10 is a device for controlling the operation of the entire mobile communication terminal. In general, the power value output from the transceiver 10 to the power amplifier 20 is a fixed value.
그러나, 상기 트랜스시버(10)에서 상기 비교기(43)로 출력되는 전력설정값은 상기 이동통신 단말기와 기지국 또는 중계기간의 거리에 의해 가변 설정된다. However, the power setting value output from the transceiver 10 to the comparator 43 is variably set by the distance between the mobile communication terminal and the base station or relay period.
즉, 이동통신 단말기가 기지국 또는 중계기로부터 멀리 떨어질수록 수신 전계강도(RSSI:Received Signal Strength Indicator)가 약해져서 신호의 오율이 높아지므로, 상기 트랜스시버(10)에서 설정되는 전력설정값은 상기 이동통신 단말기와 기지국 또는 중계기간의 거리가 멀면 멀수록 크게 설정된다. That is, the farther away the mobile communication terminal is from the base station or the repeater, the lower the received signal strength (RSSI: Signal Strength Indicator), the higher the error rate of the signal, the power setting value set in the transceiver 10 and the mobile communication terminal The farther the distance between the base station or the relay period is, the larger the setting becomes.
따라서, 본 발명은 이동통신 단말기의 가변하는 전력설정값에 따라 상기 젼력증폭기(20)를 제어하여, 이동통신 단말기와 기지국 또는 중계기간의 거리에 관계없이 신호를 송, 수신할 수 있도록 한다.Therefore, the present invention controls the power amplifier 20 according to the variable power setting value of the mobile communication terminal, so that the signal can be transmitted and received regardless of the distance between the mobile communication terminal and the base station or relay period.
또한, 본 발명은 상기 FEM(30)와 전력증폭기(20) 사이에 전력검출기를 설치하여 발생되던 전력 손실을 방지하기 위해서, 상기 안테나(ANT)에서 방사되는 신호의 전력을 검출한다. 상기 전력검출기(41)는 상기 안테나(ANT)에서 신호가 전방사되므로, 상기 안테나(ANT)를 기준으로 소정간격 이격된 어느 곳에든 설치될 수 있다. In addition, the present invention detects the power of the signal radiated from the antenna (ANT) in order to prevent the power loss caused by installing a power detector between the FEM 30 and the power amplifier 20. The power detector 41 is forward-radiated at the antenna ANT, and thus may be installed at a predetermined distance from the antenna ANT.
상기 신호변환기(42)는 상기 전력검출기(41)에서 검출된 신호의 전력을 DC레벨로 변환하는 장치로서, 도2에 도시된 바와 같이, 하이(High)레벨 신호만을 전달하는 다이오드(D) 및 커패시터(C)로 이루어진다.The signal converter 42 is a device for converting the power of the signal detected by the power detector 41 to a DC level. As shown in FIG. 2, a diode D for transmitting only a high level signal and It consists of a capacitor (C).
상기 비교기(43)는 상기 신호변환기(42)에서 DC레벨로 변환된 전력검출값과 상기 트랜스시버(10)의 전력설정값을 비교하여, 상기 전력검출값이 상기 전력설정값과 같아지도록 상기 전력증폭기(20)의 게인(Gain)을 제어한다. The comparator 43 compares the power detection value converted to the DC level by the signal converter 42 with the power setting value of the transceiver 10, so that the power detection value is equal to the power setting value. Gain of 20 is controlled.
일반적으로, 상기 비교기(43)는 OP-Amp로 구성된다. In general, the comparator 43 is composed of OP-Amp.
이하, 상기한 구성에 따른 본 발명의 작용을 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention according to the configuration described above.
상기 트랜스시버(10)에서 고정된 소정의 전력값을 갖는 송신 신호가 출력되면, 상기 전력증폭기(20)는 설정된 게인(Gain)만큼 상기 송신 신호를 증폭한다. When a transmission signal having a predetermined power value is output from the transceiver 10, the power amplifier 20 amplifies the transmission signal by a set gain.
상기 전력증폭기(20)에서 증폭된 송신 신호는 상기 FEM(30)을 거쳐 수신 신호와 아이솔레이션(Isolation)되어 잡음없이 상기 안테나(ANT)로 방사된다. The transmission signal amplified by the power amplifier 20 is isolated with the received signal through the FEM 30 and radiated to the antenna ANT without noise.
상기 전력검출기(41)는 상기 안테나(ANT)에서 방사되는 신호의 전력을 검출하고, 상기 전력검출기(41)에서 검출된 전력검출값은 상기 신호변환기(42)로 전송된다.The power detector 41 detects the power of the signal radiated from the antenna ANT, and the power detection value detected by the power detector 41 is transmitted to the signal converter 42.
상기 신호변환기(42)로 입력된 상기 전력검출기(41)의 전력검출값은 상기 신호변환기(42)의 다이오드(D)에 의해 하이(High)신호만이 상기 커패시터(C)로 전송된다. 상기 커패시터(C)는 상기 다이오드로(D)로부터 전송된 하이(High) 신호를 충전했다가 DC신호로 상기 비교기(43)에 전송한다.The power detection value of the power detector 41 input to the signal converter 42 is transmitted only to the capacitor C by the diode D of the signal converter 42. The capacitor C charges the high signal transmitted from the diode D and transmits the DC signal to the comparator 43 as a DC signal.
상기 비교기(43)는 상기 신호변환기(42)의 전력검출값과 상기 트랜스시버(10)의 전력설정값을 비교하여, 상기 전력검출값이 상기 전력설정값보다 크면 상기 전력증폭기(20)의 게인(Gain)을 낮추는 신호를 출력하고, 상기 전력검출값이 상기 전력설정값보다 작으면 상기 전력증폭기(20)의 게인(Gain)을 높이는 신호를 출력한다. The comparator 43 compares the power detection value of the signal converter 42 with the power setting value of the transceiver 10, and if the power detection value is greater than the power setting value, the gain of the power amplifier 20 ( A signal for lowering the gain), and outputs a signal for increasing the gain of the power amplifier 20 if the power detection value is smaller than the power setting value.
상기 전술한 바와 같이, 본 발명의 전력 제어장치는 상기 안테나(ANT)에서 검출된 전력검출값과 상기 트랜스시버(10)에서 설정된 전력설정값을 비교하여 상기 전력증폭기(20)의 게인(Gain)을 제어하는 폐루프(Closed Loop)방식으로 동작한다. As described above, the power control apparatus of the present invention compares the power detection value detected by the antenna ANT with the power setting value set by the transceiver 10 to obtain a gain of the power amplifier 20. It operates in a closed loop method.
본 발명은 안테나에서 소정간격 이격되게 전력검출기를 설치하여, 상기 안테나에서 방사되는 신호의 전력을 검출하고, 상기 검출된 전력검출값과 이동통신 단말기와 기지국 또는 중계기간의 거리에 의해 가변 설정되는 전력설정값을 비교하여, 상기 전력검출값이 상기 전력설정값과 같아지도록 이동통신 단말기의 송신 전력을 제어함으로써, 송신 경로에 전력검출기가 설치되어 발생되던 전력손실을 방지할 수 있고, 상기 전력손실로 인한 배터리의 수명(Life Time)을 연장할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, a power detector is installed at a predetermined interval from an antenna to detect power of a signal radiated from the antenna, and the power is variably set by the detected power detection value and the distance between a mobile communication terminal and a base station or a relay period. By comparing the setting values, by controlling the transmission power of the mobile communication terminal so that the power detection value is equal to the power setting value, it is possible to prevent the power loss generated by installing a power detector in the transmission path. This has the effect of extending the life time of the battery.
도1은 종래 전력증폭기의 전력 제어장치의 구성도이다. 1 is a block diagram of a power control apparatus of a conventional power amplifier.
도2는 본 발에 의한 전력증폭기의 전력 제어장치의 구성도이다.2 is a configuration diagram of a power control device of a power amplifier according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10: 트랜스시버10: transceiver
20: 전력증폭기20: power amplifier
30: FEM(Front End Module)30: Front End Module (FEM)
40: 전력제어부40: power control unit
41: 전력검출기41: power detector
42: 신호변환기42: signal converter
43: 비교기43: comparator
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| US9113417B2 (en) | 2012-06-12 | 2015-08-18 | Hyundai Motor Company | Apparatus and method for controlling power for V2X communication |
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2003
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |