KR20050062167A - 전력 증폭기 출력 파워 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭기, 상기 전력 증폭기에 신호를 입력하는 입력부, 상기 전력 증폭기에서 증폭된 신호를 출력하는 출력부, 상기 전력 증폭기에서 출력되는 파워를 검출한 후, 상기 검출된 파워에 따라 저항값을 변화시키는 파워 제어부, 상기 파워 제어부에서 변화되는 저항값에 상응하여 상기 전력 증폭기의 출력 전압을 조절하기 위한 제어 전압을 인가하는 제어부로 구성된 것으로서, 전력 증폭기의 출력 전압 변동을 검출하고 이를 제어하여 안정된 전압이 출력될 수 있다.

Description

전력 증폭기 출력 파워 제어 장치{Apparatus for controlling output power of Power Amplifier}

본 발명은 전력 증폭기의 출력 파워가 일정한 크기로 출력될 수 있는 전력 증폭기 출력 파워 제어 장치에 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 종래의 전력 증폭기 출력 파워 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 전력 증폭기 출력 파워 제어 장치는 증폭을 위한 신호를 인가하는 입력부(100), 상기 입력부(100)를 통하여 입력된 신호를 증폭하는 전력 증폭기(110), 상기 전력 증폭기(110)에서 증폭된 신호를 출력하는 출력부(120), 상기 입력부(100)를 통하여 입력된 신호를 상기 전력 증폭기(110)에서 증폭할 때, 증폭율을 조절하기 위한 제어 전압을 발생하는 제어부(140), 상기 전력 증폭기(110)에서 출력되고 있는 출력 전압의 크기를 측정하는 파워 검출부(130)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 전력 증폭기 출력 파워 제어 장치의 동작에 대하여 설명하기로 한다.

상기 전력 증폭기(110)가 상기 입력부(100)를 통해 입력된 신호를 증폭하면, 상기 파워 검출부(130)는 상기 전력 증폭기에서 출력되고 있는 출력 전력을 전압으로 변환하여 메인 칩(예를들면, CPU)(150)에 전송한다.

그러면, 상기 메인 칩(150)은 상기 파워 검출부(130)로부터 전송된 전압 정보가 미리 설정된 전압정보에 상응하는지의 여부를 판단하여 상기 전압 정보가 상기 미리 설정된 전압 정보와 상응하도록 하는 제어 신호를 발생하여 상기 제어부(140)에 전송한다.

상기 제어부(140)는 상기 메인 칩(150)으로부터 전송된 제어 신호에 상응하여 상기 전압 증폭기(110)의 증폭률을 조절하기 위한 제어 전압을 발생하여 상기 전압 증폭기(110)에 전송한다.

그러면, 상기 전압 증폭기(110)는 상기 전송된 제어 전압에 상응하여 입력부(100)를 통해 입력된 신호의 증폭률을 조절한다.

상기와 같은 구조를 하는 전력 증폭기(110)는 WLAN, CDMA, PCS 등의 통신 장비에서 신호 증폭을 위하여 사용되고 있다.

통신 소자로 사용되는 상기 전력 증폭기(110)는 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 증폭기(110)에서 출력되는 출력 전압은 일정한 값을 유지해야하기 때문에 파워 검출부(130)에서는 상기 전력 증폭기(110)에서 출력되는 전압을 검출한다.

상기 전력 증폭기(110)에서 출력되는 전압의 크기가 크거나 작은 경우에는 상기 제어부(140)로부터 상기 전력 증폭기(110)에 제어 전압을 입력하도록 함으로써, 출력 전압을 조절하게 된다.

상기 전력 증폭기(110)의 출력 파워는 채널 감쇄 특성과 밀접한 연관이 있어서, 시스템의 안정한 동작에 중요 요인으로 작용한다.

특히, 상기에서 설명한 바와 같이 전력 증폭기(110)가 사용되는 영역에서는 사용자가 사용을 가장많이 하는 크기의 전압이 있고, 이 범위에서 전압을 안정적으로 출력하여야만, 전체적인 시스템의 효율이 상승된다고 하였다.

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

또한, 전력 증폭기에서 출력되는 전압의 큰 변동율은 시스템의 효율을 크게 저하시키는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 전력 증폭기의 출력 전압 변동을 검출하고 이를 제어하여 안정된 출력 전압이 출력 될 수 있도록 한 전력 증폭기 출력 파워 제어 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭기, 상기 전력 증폭기에 신호를 입력하는 입력부, 상기 전력 증폭기에서 증폭된 신호를 출력하는 출력부, 상기 전력 증폭기에서 출력되는 파워를 검출한 후, 상기 검출된 파워에 따라 저항값을 변화시키는 파워 제어부, 상기 파워 제어부에서 변화되는 저항값에 상응하여 상기 전력 증폭기의 출력 전압을 조절하기 위한 제어 전압을 인가하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 출력 파워 제어 장치가 제공된다.

상기 파워 제어부는 트랜지스터이다.

상기 출력 전압의 크기가 큰 경우, 상기 저항값이 작아지고, 상기 작아진 저항값에 의하여 상기 제어 전압의 크기가 작아지고, 상기 출력 전압의 크기가 작은 경우, 저항값이 커지고, 상기 커진 저항값에 의하여 상기 제어 전압의 크기가 커진다.

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

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전력 증폭기 출력 파워 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파워 제어부를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 전력 증폭기 출력 파워 제어 장치는 증폭을 위한 신호를 인가하는 입력부(200), 상기 입력부(200)로부터 입력된 신호를 증폭하는 전력 증폭기(210), 상기 전력 증폭기(210)에서 증폭된 신호를 출력하는 출력부(220), 상기 입력부(200)를 통하여 입력된 신호를 상기 전력 증폭기(210)에서 증폭할 때, 증폭율을 조절하기 위한 제어 전압을 발생하는 제어부(240), 상기 전력 증폭기(210)에서 출력되고 있는 파워를 검출하여 출력되는 출력 전압을 일정한 크기로 유지하게 하는 파워 제어부(230)를 포함한다.

상기 파워 제어부(230)는 상기 전력 증폭기(210)에서 출력되는 전압의 크기에 따라 가변되는 저항값을 갖도록 하여 상기 제어부(240)에서 상기 전력 증폭기(210)로 인가되는 제어 전압의 크기를 조절하는 역할을 한다.

다시 말해서, 상기 파워 제어부(230)는 인가전압에 따라 저항값을 변화시켜서 출력 전압을 일정하게 유지하는 역할을 한다.

상기 파워 제어부(230)에 대하여 도 3을 참조하여 좀더 상세히 설명하기로 한다.

도 3을 참조하면, 파워제어부는 NPN MOS FET를 사용한다.

트랜지스터의 소오스 단자는 전력 증폭기에 연결되고, 드레인 단자는 제어단과 연결된다. 이때, 게이트 단자와 드레인 단자는 쇼트시킨다.

상기 트랜지스터는 드레인 단자와 소오스 단자 사이에 인가되는 전압 차에 따라 가변 저항과 같이 동작하게 된다.

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

상기와 같은 전력 증폭기 출력 파워 제어 장치의 동작에 대하여 설명하기로 한다.

먼저, 입력부(200)로부터 입력된 신호가 상기 전력 증폭기(210)에서 일정한 크기로 증폭되어 출력단을 통하여 출력된다. 이때, 파워 제어부(230)는 상기 전력 증폭기(210)에서 출력되는 전압의 크기를 검출하여 인가 전압에 따라 저항값을 변화시킨다. 즉, 상기 파워 제어부(230)는 출력 전압의 크기가 커지는 경우에는 저항값을 낮추고, 상기 낮아진 저항값에 의하여 상기 제어부(240)에서 상기 전력 증폭기(210)로 입력되는 제어 전압의 크기도 낮아지게 되어 상기 전력 증폭기(210)의 증폭율을 낮추게 된다.

그리하여 높은 출력 전압을 출력하던 전력 증폭기(210)는 보다 낮은 출력 전압을 출력하게 되어 일정한 크기의 출력 전압을 출력하게 된다.

또한, 상기 파워 제어부(230)는 출력 전압의 크기가 작아지는 경우에는 저항값을 높이고, 상기 높아진 저항값에 의하여 상기 제어부(240)에서 상기 전력 증폭기(210)로 입력되는 제어 전압의 크기도 높아지게 되어 상기 전력 증폭기(210)의 증폭율을 높이게 된다.

그리하여 낮은 출력 전압을 출력하던 전력 증폭기(210)는 보다 높은 출력 전압을 출력하게 되어 일정한 크기의 출력 전압을 출력하게 된다.

상기 파워 제어부(230)로 인가된 전압은 저항에 의하여 전압 강하가 일어나며 이것은 전력 증폭기(210)의 증폭율을 감소시키고 이로 인해 출력 파워가 감소한다.

상기 제어부(240)의 전압 강하는 출력 파워에 의해 결정되는 파워 제어부(230)의 전압에 의해 결정되기 때문에 자동제어가 가능하다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파워 제어부의 저항 특성을 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 전압의 크기에 따라서, 저항값이 변화함을 알 수 있다. 즉, 전압의 크기가 V1, V2, V3로 증가할수록 저항값이 작아진다.

다시 말해서, 출력 전압의 크기가 커지는 경우에는 저항값을 낮추고, 상기 낮아진 저항값에 의하여 전력 증폭기로 입력되는 제어 전압의 크기도 낮아지게 되어 상기 전력 증폭기의 증폭율을 낮추게 된다.

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

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 전력 증폭기의 출력 전압 변동을 검출하고 이를 제어하여 안정된 전압이 출력되는 전력 증폭기 출력 파워 제어 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 전력 증폭기 출력 파워 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전력 증폭기 출력 파워 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파워 제어부를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파워 제어부의 저항 특성을 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100, 200 : 입력부 110, 210 : 전력 증폭기

120, 220 : 출력부 130 : 파워 검출부

140, 240 : 제어부 230 : 파워 제어부

Claims (3)

1. 입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭기;

   상기 전력 증폭기에 신호를 입력하는 입력부;

   상기 전력 증폭기에서 증폭된 신호를 출력하는 출력부;

   상기 전력 증폭기에서 출력되는 파워를 검출한 후, 상기 검출된 파워에 따라 저항값을 변화시키는 파워 제어부;및

   상기 파워 제어부에서 변화되는 저항값에 상응하여 상기 전력 증폭기의 출력 전압을 조절하기 위한 제어 전압을 인가하는 제어부

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 출력 파워 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 파워 제어부는 트랜지스터인 것을 특징으로 전력 증폭기 출력 파워 제어 장치
3. 제1항에 있어서,

   상기 출력 전압의 크기가 큰 경우, 상기 저항값이 작아지고, 상기 작아진 저항값에 의하여 상기 제어 전압의 크기가 작아지고, 상기 출력 전압의 크기가 작은 경우, 저항값이 커지고, 상기 커진 저항값에 의하여 상기 제어 전압의 크기가 커지는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 출력 파워 제어 장치.