KR20050066955A - Predistortion linealizer for power amplifier - Google Patents

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KR20050066955A KR1020040051002A KR20040051002A KR20050066955A KR 20050066955 A KR20050066955 A KR 20050066955A KR 1020040051002 A KR1020040051002 A KR 1020040051002A KR 20040051002 A KR20040051002 A KR 20040051002A KR 20050066955 A KR20050066955 A KR 20050066955A
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형창희
황정환
성진봉
강성원
김윤태
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명의 전치왜곡 선형화기는, 입력단과 출력단 사이에 배치되는 전력증폭기의 이득 및 위상 왜곡을 억제하기 위한 전치왜곡 선형화기로서, 입력단과 전력증폭기 사이에 배치되며 베이스-에미터 접합 다이오드를 포함하는 트랜지스터, 및 트랜지스터와 전력증폭기 사이에서 직렬로 배치되는 저항을 구비한다.The predistortion linearizer of the present invention is a predistortion linearizer for suppressing gain and phase distortion of a power amplifier disposed between an input terminal and an output terminal, and is disposed between the input terminal and the power amplifier and includes a base-emitter junction diode. And a resistor disposed in series between the transistor and the power amplifier.

Description

전력증폭기의 전치왜곡 선형화기{Predistortion linealizer for power amplifier}Predistortion linealizer for power amplifier

본 발명은 이동 및 위성 통신 등에서 사용되는 고효율 및 선형 마이크로 전력증폭기에 관한 것으로서, 특히 전력증폭기의 이득 및 위상 왜곡을 보상하기 위한 전치왜곡 선형화기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to high efficiency and linear micro power amplifiers used in mobile and satellite communications, and more particularly to predistortion linearizers for compensating gain and phase distortion of power amplifiers.

일반적으로 이동 및 위성 통신 등에서 사용되는 전력증폭기의 효율을 증대시키기 위해서는 전력증폭기를 포화영역 근처에서 동작시켜야 한다. 그런데 전력증폭기를 포화영역 근처에서 동작시키면, 입력전력이 증가함에 따라 진폭 및 위상 왜곡이 증가하는 문제가 발생한다. 진폭 및 위상 왜곡이 발생하는 경우, 인접한 채널 사이의 간섭(interference)이 발생하여 시스템의 성능을 열화시킨다. 진폭 및 위상 왜곡을 보상하기 위한 여러 가지 방법들이 제안된 바 있는데, 그 중 하나는 전력증폭기의 앞단에 전치왜곡 선형화기(predistortion linealizer)를 배치시키는 방법이다.In general, to increase the efficiency of power amplifiers used in mobile and satellite communications, power amplifiers should be operated near the saturation region. However, when the power amplifier is operated near the saturation region, a problem arises in that amplitude and phase distortion increase as the input power increases. When amplitude and phase distortions occur, interference between adjacent channels occurs, degrading the performance of the system. Various methods have been proposed to compensate for amplitude and phase distortion, one of which is to place a predistortion linealizer in front of the power amplifier.

도 1은 일반적인 전력증폭기를 나타내 보인 회로도이다. 그리고 도 2는 전치왜곡 선형화기를 갖는 전력증폭기의 입력전력에 대한 이득 및 위상 특성을 나타내 보인 도면이다.1 is a circuit diagram illustrating a general power amplifier. 2 illustrates gain and phase characteristics of an input power of a power amplifier having a predistortion linearizer.

먼저 도 1을 참조하면, 입력단(P11)과 출력단(P12) 사이에 전력증폭기로서의 트랜지스터(Q11)가 배치된다. 트랜지스터(Q11)의 베이스는 입력단(P11)에 연결되고, 컬렉터는 출력단(P12)에 연결된다. 입력단(P11)과 트랜지스터(Q11)의 베이스 사이에는 저항들(R11, R12)로 이루어진 바이어스회로가 배치된다.Referring first to FIG. 1, a transistor Q11 as a power amplifier is disposed between an input terminal P11 and an output terminal P12. The base of transistor Q11 is connected to input terminal P11 and the collector is connected to output terminal P12. A bias circuit composed of resistors R11 and R12 is disposed between the input terminal P11 and the base of the transistor Q11.

입력전력이 증가하면, 트랜지스터(Q11)의 베이스-에미터 다이오드의 정류 전류(rectified current)가 증가한다. 그러나 바이어스회로를 구성하는 저항들(R11, R12)로 인하여 트랜지스터(Q11)의 베이스-에미터 다이오드의 양단 전압은 감소한다. 그 결과 출력신호의 이득은 입력전력의 증가에 따라 감소하는 음(negative)의 왜곡변화량을 갖게 된다. 한편 입력전력이 증가하면, 트랜지스터(Q11)의 베이스-컬렉터 접합 커패시턴스가 변화하며, 그 결과 출력신호의 위상은 입력전력의 증가에 따라 증가하는 양(positive)의 왜곡변화량을 갖게 된다.As the input power increases, the rectified current of the base-emitter diode of transistor Q11 increases. However, due to the resistors R11 and R12 constituting the bias circuit, the voltage across the base-emitter diode of the transistor Q11 decreases. As a result, the gain of the output signal has a negative distortion change amount that decreases as the input power increases. On the other hand, when the input power increases, the base-collector junction capacitance of the transistor Q11 changes, and as a result, the phase of the output signal has a positive amount of distortion change that increases with the increase of the input power.

다음에 도 2를 참조하면, 입력단(P21)과 출력단(P22) 사이에 전치왜곡 선형화기(210) 및 전력증폭기(220)가 순차적으로 배치된다. 전력증폭기(220)는, 그래프 (b)에서 나타내듯이, 입력전력이 증가함에 따라 이득은 감소하고 위상은 증가된 출력신호를 발생시킨다. 이에 반하여 전치왜곡 선형화기(210)는, 그래프 (a)에서 나타내듯이, 입력전력이 증가함에 따라 이득은 증가하고 위상은 감소된 출력신호를 발생시킨다. 이와 같이 전치왜곡 선형화기(210)의 이득 증가 및 위상 감소는, 전력증폭기(220)의 이득 감소 및 위상 증가를 보상하여, 최종적으로 그래프 (c)에서 나타내듯이, 입력전력이 증가하더라도 이득 및 위상의 왜곡이 없는 출력신호가 발생되도록 한다.Next, referring to FIG. 2, the predistortion linearizer 210 and the power amplifier 220 are sequentially disposed between the input terminal P21 and the output terminal P22. As shown in graph (b), the power amplifier 220 generates an output signal in which the gain decreases and the phase increases as the input power increases. In contrast, the predistortion linearizer 210 generates an output signal in which the gain increases and the phase decreases as the input power increases, as shown in the graph (a). The gain increase and phase reduction of the predistortion linearizer 210 compensate for the gain decrease and the phase increase of the power amplifier 220, and finally, as shown in graph (c), even if the input power increases, the gain and phase The output signal without distortion is generated.

도 3은 도 2의 전치왜곡 선형화기의 종래의 일 예를 나타내 보인 회로도이다.3 is a circuit diagram illustrating a conventional example of the predistortion linearizer of FIG. 2.

도 3을 참조하면, 입력단(P31)과 출력단(P32) 사이에 상호 병렬로 연결되는 커패시터(Cp31) 및 다이오드(D31)가 배치된다. 다이오드(D31)의 애노드는 입력단(P31)을 향하고 캐소드는 출력단(P32)을 향한다. 다이오드(D31)와 입력단(P31) 사이 및 다이오드(D31)와 출력단(P32) 사이에는 각각 직류전류 차단을 위한 커패시터(C31, C32)가 각각 배치된다. 한편 도면에서 인덕터(L31, L32)는 직류전류 피드(feed)를 위한 것이고, 참조부호 "Vcc31"는 바이어스인가단자를 나타낸다.Referring to FIG. 3, a capacitor Cp31 and a diode D31 connected in parallel to each other are disposed between the input terminal P31 and the output terminal P32. The anode of the diode D31 faces the input terminal P31 and the cathode faces the output terminal P32. Capacitors C31 and C32 for blocking DC current are respectively disposed between the diode D31 and the input terminal P31 and between the diode D31 and the output terminal P32, respectively. In the drawing, inductors L31 and L32 are for DC current feed, and reference numeral “Vcc31” denotes a bias applying terminal.

이와 같은 구조의 전치왜곡 선형화기에 있어서, 입력전력이 증가하면 다이오드(D31)의 등가저항의 비선형성에 의해 진폭이 증가하고 위상이 감소하는 특성이 나타나며, 이와 같은 특성으로 인하여 전력증폭기의 이득감소 및 위상증가를 보상할 수 있다. 그러나 상기 전치왜곡 선형화기는 다이오드(D31) 구동을 위한 별도의 바이어스회로를 필요로 하며, 그 결과 추가적인 전류소비가 발생한다는 단점을 갖는다.In the predistortion linearizer having such a structure, when the input power is increased, the amplitude increases and the phase decreases due to the nonlinearity of the equivalent resistance of the diode D31, and the gain reduction and phase of the power amplifier are caused by such characteristics. You can compensate for the increase. However, the predistortion linearizer requires a separate bias circuit for driving the diode D31, and as a result, additional current consumption occurs.

도 4는 도 2의 전치왜곡 선형화기의 종래의 다른 예를 나타내 보인 회로도이다.4 is a circuit diagram illustrating another conventional example of the predistortion linearizer of FIG. 2.

도 4를 참조하면, 상기 전치왜곡 선형화기는, 입력단(P41) 및 출력단(P42) 사이에서 병렬연결된 다이오드(D41), 바이어스 피드 저항(R41) 및 직류전류 차단을 위한 커패시터(C41, C42)를 포함한다. 이와 같은 전치왜곡 선형화기에 있어서, 입력전력이 증가하면, 다이오드(D41)를 통해 흐르는 정류전류에 의한 전압강하로 인하여, 다이오드(D41)에 인가되는 전압(Vd)이 감소한다. 전압(Vd)이 감소함에 따라 다이오드(D41)의 등가저항은 증가하고, 그 결과 진폭이 증가하고 위상은 감소된 출력특성을 나타낸다. 그런데 상기 전치왜곡 선형화기도 또한 다이오드(D41) 구동을 위한 별도의 바이어스회로를 필요로 하며, 그 결과 추가적인 전류소비가 발생한다는 단점을 갖는다.Referring to FIG. 4, the predistortion linearizer includes a diode D41 connected in parallel between an input terminal P41 and an output terminal P42, a bias feed resistor R41, and capacitors C41 and C42 for blocking a DC current. do. In such a predistortion linearizer, when the input power increases, the voltage Vd applied to the diode D41 decreases due to the voltage drop caused by the rectified current flowing through the diode D41. As the voltage Vd decreases, the equivalent resistance of the diode D41 increases, so that the amplitude increases and the phase shows a reduced output characteristic. However, the predistortion linearizer also requires a separate bias circuit for driving the diode D41, and as a result, additional current consumption occurs.

도 5는 도 2의 전치왜곡 선형화기의 종래의 또 다른 예를 나타내 보인 회로도이다.FIG. 5 is a circuit diagram illustrating another conventional example of the predistortion linearizer of FIG. 2.

도 5를 참조하면, 증폭기로 사용되는 트랜지스터(Q51)의 베이스 및 컬렉터가 각각 입력단(P51) 및 출력단(P52)에 연결된다. 트랜지스터(Q51)의 베이스는 트랜지스터(Q52)의 컬렉터에 연결된다. 트랜지스터(Q52)의 베이스는 저항(R52)을 통하여 바이어스 인가전압 단자(Vbb51)에 연결된다. 트랜지스터(Q52)의 베이스-컬렉터 다이오드와 저항(R52)은 트랜지스터(Q51)의 베이스 바이어싱(biasing) 회로를 형성하면서 동시에 전치왜곡 선형화기를 구성한다. 트랜지스터(Q52)의 베이스-에미터 사이에 연결되는 저항기(R51)는 선형화기에 아무런 영향을 미치지 않으며, 트랜지스터(Q52)가 순방향 바이어스를 형성하기 위한 것으로 트랜지스터(Q42)의 베이스와 에미터 사이에는 전류가 흐르지 않는다. 커패시터(C52)는 입력단(P51)으로부터 인가되는 초고주파(RF) 신호에 대한 낮은 임피던스를 제공하기 위한 것이다.Referring to FIG. 5, the base and the collector of the transistor Q51 used as the amplifier are connected to the input terminal P51 and the output terminal P52, respectively. The base of transistor Q51 is connected to the collector of transistor Q52. The base of the transistor Q52 is connected to the bias applied voltage terminal Vbb51 through a resistor R52. The base-collector diode of transistor Q52 and resistor R52 form a base biasing circuit of transistor Q51 while at the same time forming a predistortion linearizer. The resistor R51 connected between the base-emitter of the transistor Q52 has no effect on the linearizer, and the transistor Q52 is for forming a forward bias, and the current between the base and the emitter of the transistor Q42 Does not flow. The capacitor C52 is to provide a low impedance to the ultra-high frequency (RF) signal applied from the input terminal P51.

이와 같은 전치왜곡 선형화기에 있어서, 입력전력이 증가하면, 트랜지스터(Q52)의 베이스-컬렉터 다이오드를 통해 흐르는 정류전류가 증가하고 다이오드 양단에 걸리는 dc전압을 감소한다. 트랜지스터(Q52)의 베이스-컬렉터 전압이 감소됨에 따라 트랜지스터(Q51)의 베이스-에미터 전압이 다소(slightly) 증가한다. 트랜지스터(Q51)의 베이스-에미터 전압의 증가분은 입력전력의 증가에 따른 트랜지스터(Q51)의 이득 감쇄 및 위상 왜곡특성을 개선할 수 있다.In such a predistortion linearizer, as the input power increases, the rectified current flowing through the base-collector diode of the transistor Q52 increases and the dc voltage across the diode decreases. As the base-collector voltage of transistor Q52 decreases, the base-emitter voltage of transistor Q51 increases slightly. The increase in the base-emitter voltage of the transistor Q51 may improve the gain attenuation and phase distortion characteristics of the transistor Q51 as the input power increases.

이와 같은 전치왜곡 선형화기는, 도 3 및 도 4의 전치왜곡 선형화기와는 다르게 트랜지스터(Q52)의 베이스-컬렉터 다이오드를 구동시키기 위한 별도의 바이어스회로가 불필요하지 않다는 장점이 있지만, 고효율 특성을 얻기 위하여 포화영역 근처에서 동작점을 갖는 전력증폭기, 예컨대 AB급 전력증폭기의 설계시 입력전력에 따른 구동전류의 증가를 제어하지 못한다는 단점을 갖는다.Unlike the predistortion linearizers of FIGS. 3 and 4, such a predistortion linearizer has an advantage that a separate bias circuit for driving the base-collector diode of the transistor Q52 is not required, but it is saturated to obtain high efficiency characteristics. In the design of a power amplifier having an operating point near an area, for example, a class AB power amplifier, there is a disadvantage in that it is impossible to control an increase in driving current according to input power.

도 6은 도 2의 전치왜곡 선형화기의 종래의 또 다른 예를 나타내 보인 회로도이다.FIG. 6 is a circuit diagram illustrating another conventional example of the predistortion linearizer of FIG. 2.

도 6을 참조하면, 증폭기로 사용되는 트랜지스터(Q61)의 베이스 및 컬렉터가 각각 입력단(P61) 및 출력단(P62)에 연결된다. 트랜지스터(Q61)의 베이스는 트랜지스터(Q62)의 에미터와 연결된다. 트랜지스터(Q62)의 베이스-에미터 다이오드와 병렬(shunt) 커패시터(C61)는 전치왜곡 선형화기를 구성한다. 트랜지스터(Q62)의 컬렉터는 바이어스전압 인가단자(Vref61)에 연결된다. 다이오드로 작용하는 트랜지스터들(Q63, Q64)은 트랜지스터(Q62)의 베이스에 일정한 정전압을 제공하기 위하여 배치된다.Referring to FIG. 6, the base and the collector of the transistor Q61 used as the amplifier are connected to the input terminal P61 and the output terminal P62, respectively. The base of transistor Q61 is connected to the emitter of transistor Q62. The base-emitter diode of transistor Q62 and the shunt capacitor C61 constitute a predistortion linearizer. The collector of transistor Q62 is connected to bias voltage application terminal Vref61. Transistors Q63 and Q64 acting as diodes are arranged to provide a constant constant voltage at the base of transistor Q62.

이와 같은 전치왜곡 선형화기의 동작은, 트랜지스터(Q62)와 병렬로 연결된 커패시터(C61)를 이용한다는 점에서 도 5의 전치왜곡 선형화기와 유사하다. 즉 초고주파(RF) 주파수에서 커패시터(C61)의 임피던스보다 저항(R)과 두 개의 직렬 다이오드(Q63, Q64)의 임피던스가 더 크며, 그 결과 트랜지스터(Q62)의 베이스에서의 모든 초고주파 신호는 커패시터(C61)를 통해 흐르고, 트랜지스터(Q62)의 베이스에서의 전압을 일정하게 유지시킨다. 입력전력이 증가하면 트랜지스터(Q62)의 베이스-에미터 다이오드의 전압강하로 인해 트랜지스터(Q61)의 베이스 바이어스 강하가 보상된다.The operation of the predistortion linearizer is similar to the predistortion linearizer of FIG. 5 in that a capacitor C61 connected in parallel with the transistor Q62 is used. That is, the impedance of the resistor R and the two series diodes Q63 and Q64 is greater than the impedance of the capacitor C61 at the RF frequency, so that all the microwave signals at the base of the transistor Q62 are capacitors ( Flow through C61 keeps the voltage at the base of transistor Q62 constant. When the input power increases, the base bias drop of the transistor Q61 is compensated by the voltage drop of the base-emitter diode of the transistor Q62.

그런데 이와 같은 전치왜곡 선형화기에 있어서도, 고효율 특성을 얻기 위하여 포화영역 근처에서 동작점을 갖는 전력증폭기, 예컨대 AB급 전력증폭기의 설계시 입력전력에 따른 구동전류의 증가를 제어하지 못한다는 단점을 갖는다.However, even in such a predistortion linearizer, the design of a power amplifier having an operating point near a saturation region, for example, a class AB power amplifier, has a disadvantage in that it does not control an increase in driving current according to input power in order to obtain high efficiency characteristics.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전치왜곡 선형화기를 구성하는 다이오드의 바이어스 회로를 별도로 요구하지 않으면서, 동시에 입력전력에 따른 구동전류의 증가를 제어할 수 있는 전력증폭기의 전치왜곡 선형화기를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a predistortion linearizer of a power amplifier capable of controlling an increase in driving current according to input power without requiring a bias circuit of a diode constituting the predistortion linearizer. .

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전치왜곡 선형화기는, 입력단과 출력단 사이에 배치되는 전력증폭기의 이득 및 위상 왜곡을 억제하기 위한 전치왜곡 선형화기에 있어서, 상기 입력단과 전력증폭기 사이에 배치되며 베이스-에미터 접합 다이오드를 포함하는 트랜지스터; 및 상기 트랜지스터와 상기 전력증폭기 사이에서 직렬로 배치되는 저항을 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, the predistortion linearizer according to the present invention, in the predistortion linearizer for suppressing the gain and phase distortion of the power amplifier disposed between the input stage and the output stage, is disposed between the input stage and the power amplifier A transistor comprising a base-emitter junction diode; And a resistor disposed in series between the transistor and the power amplifier.

상기 전력증폭기는 이종접합(Hetero-junction)을 포함하는 바이폴라접합트랜지스터인 것이 바람직하다.The power amplifier is preferably a bipolar junction transistor including a heterojunction.

이 경우, 상기 바이폴라접합트랜지스터는 베이스가 상기 입력단 및 상기 저항에 연결되고 컬렉터가 상기 출력단에 연결되는 npn형 바이폴라접합트랜지스터인 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the bipolar junction transistor is an npn type bipolar junction transistor having a base connected to the input terminal and the resistor and a collector connected to the output terminal.

상기 전치왜곡 선형화기를 구성하는 트랜지스터는 이종접합을 포함하는 npn형 바이폴라접합트랜지스터인 것이 바람직하다.The transistor constituting the predistortion linearizer is preferably an npn type bipolar junction transistor including a heterojunction.

이 경우 상기 전치왜곡 선형화기를 구성하는 npn형 바이폴라접합트랜지스터의 에미터는 상기 저항과 직렬로 연결되는 것이 바람직하다.In this case, the emitter of the npn type bipolar junction transistor constituting the predistortion linearizer is preferably connected in series with the resistor.

그리고 상기 전치왜곡 선형화기를 구성하는 npn형 바이폴라접합트랜지스터 및 저항에 병렬로 연결되는 바이어스저항 및 다이오드를 더 포함하는 것이 바람직하다.And a bias resistor and a diode connected in parallel to the npn type bipolar junction transistor and the resistor constituting the predistortion linearizer.

이 경우 상기 다이오드는 2개 이상이 직렬로 연결되며, 각각은 베이스와 컬렉터가 연결된 이종접합을 포함하는 npn형 바이폴라접합트랜지스터인 것이 바람직하다.In this case, two or more diodes are connected in series, and each of the diodes is preferably an npn type bipolar junction transistor including a heterojunction to which a base and a collector are connected.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below.

도 7은 본 발명에 따른 전치왜곡 선형화기를 나타내 보인 회로도이다.7 is a circuit diagram illustrating a predistortion linearizer according to the present invention.

도 7을 참조하면, 전력증폭기로 사용되는 트랜지스터(Q71)의 베이스 및 컬렉터는 각각 입력단(P71) 및 출력단(P72)에 연결된다. 트랜지스터(Q71)의 베이스와 입력단(P71) 사이에는 커패시터(C71)가 배치된다. 트랜지스터(Q71)의 컬렉터와 출력단(P72) 사이에도 커패시터(C72)가 배치된다. 이 커패시터들(C71, C72)은 직류전류 차단을 위한 것이다. 트랜지스터(Q71)의 컬렉터에는 인덕터(L71)를 통해 전압(Vcc)이 인가된다. 트랜지스터(Q71)의 베이스에는 전치왜곡 선형화기(700)를 구성하는 트랜지스터(Q72) 및 저항(R72)이 연결된다. 트랜지스터(Q71)의 베이스는 저항(R72)을 통해 트랜지스터(Q72)의 에미터에 연결된다. 본 실시예에서 상기 트랜지스터들(Q71, Q72)은 모두 이종접합을 포함하는 npn형 바이폴라접합트랜지스터(BJT)이다.Referring to FIG. 7, the base and the collector of the transistor Q71 used as the power amplifier are connected to the input terminal P71 and the output terminal P72, respectively. A capacitor C71 is disposed between the base of the transistor Q71 and the input terminal P71. The capacitor C72 is also disposed between the collector of the transistor Q71 and the output terminal P72. These capacitors C71 and C72 are for blocking direct current. The voltage Vcc is applied to the collector of the transistor Q71 through the inductor L71. The transistor Q72 and the resistor R72 constituting the predistortion linearizer 700 are connected to the base of the transistor Q71. The base of transistor Q71 is connected to the emitter of transistor Q72 via resistor R72. In the present embodiment, the transistors Q71 and Q72 are all npn type bipolar junction transistors BJT including heterojunctions.

트랜지스터(Q72)의 컬렉터에는 기준전압(Vref)이 인가된다. 트랜지스터(Q72) 및 저항(R72)과는 병렬로 저항(R71) 및 트랜지스터들(Q73, Q74)이 직렬로 연결된다. 트랜지스터들(Q73, Q74)은 바이어스회로를 구성하며, 모두 npn형 바이폴라접합트랜지스터로서 컬렉터와 베이스가 연결되어 다이오드로 동작한다. 저항(R71) 및 트랜지스터들(Q73, Q74) 또한 기준전압(Vref)을 인가받는다.The reference voltage Vref is applied to the collector of the transistor Q72. In parallel with the transistor Q72 and the resistor R72, the resistor R71 and the transistors Q73 and Q74 are connected in series. The transistors Q73 and Q74 form a bias circuit, and both are npn type bipolar junction transistors, and the collector and the base are connected to operate as a diode. The resistor R71 and the transistors Q73 and Q74 also receive a reference voltage Vref.

이와 같은 구성의 전치왜곡 선형화기(700)의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the predistortion linearizer 700 having such a configuration is as follows.

트랜지스터(Q72)의 베이스에서의 전압(V71)은 트랜지스터들(Q73, Q74)에 의해 일정한 값을 유지한다. 이 상태에서 입력전력이 증가하면, 트랜지스터(Q72)의 베이스-에미터 전압이 증가한다. 트랜지스터(Q72)의 베이스-에미터 전압이 증가하게 되면, 전력증폭기로서의 트랜지스터(Q71)의 베이스-에미터 전압이 감소하는 것이 억제된다. 그 결과 트랜지스터(Q71)의 베이스-에미터 전압의 감소로 인한 이득이 왜곡되기 시작하는 이득 감쇄점을 증가시켜서 전력증폭기의 선형성을 증가시킨다. 이때 저항(R72)은 입력전력의 증가에 의해 함께 증가하는 정류전류를 제어하는 기능을 수행한다. 즉 적절한 크기의 저항값을 갖도록 함으로써, 정류전류의 증가에 따라 동작점이 변화할 때 증가하는 전류의 변화량을 조절할 수 있으며, 그 결과 전력증폭기의 효율을 향상시킨다.The voltage V71 at the base of transistor Q72 is held constant by transistors Q73 and Q74. When the input power increases in this state, the base-emitter voltage of the transistor Q72 increases. When the base-emitter voltage of the transistor Q72 increases, the decrease in the base-emitter voltage of the transistor Q71 as the power amplifier is suppressed. This increases the linearity of the power amplifier by increasing the gain attenuation point at which the gain due to the reduction of the base-emitter voltage of transistor Q71 begins to distort. In this case, the resistor R72 performs a function of controlling the rectified current that increases together with the increase of the input power. That is, by having a resistance value of an appropriate size, it is possible to control the amount of change in the current increases when the operating point changes with the increase in the rectified current, thereby improving the efficiency of the power amplifier.

도 8은 본 발명에 따른 전치왜곡 선형화기를 갖는 전력증폭기의 입력전력에 대한 전력부가효율 특성을 나타내 보인 그래프이다.8 is a graph showing the power added efficiency characteristics with respect to the input power of the power amplifier having a predistortion linearizer according to the present invention.

도 8을 참조하면, 입력전력이 증가함에 따라 전력부가효율(PAE; Power Added Effieciency)도 증가한다. 이때 증가하는 정도는 저항(R72)이 갖는 저항값에 의해 다르다. 구체적으로 참조부호 "810"으로 나타낸 선은 저항(R72)이 갖는 저항값이 40Ω인 경우이고, 참조부호 "820"으로 나타낸 선은 저항(R72)이 갖는 저항값이 90Ω인 경우이고, 참조부호 "830"으로 나타낸 선은 저항(R72)이 갖는 저항값이 140Ω인 경우이고, 참조부호 "840"으로 나타낸 선은 저항(R72)이 갖는 저항값이 190Ω인 경우이며, 그리고 참조부호 "850"으로 나타낸 선은 저항(R72)이 갖는 저항값이 200Ω인 경우이다. 그래프에서 나타낸 바와 같이, 저항(R72)이 갖는 저항값을 증가할수록 전력부가효율이 높다는 것을 알 수 있다. 예컨대 저항(R72)이 갖는 저항값이 200Ω인 경우(850 참조), 저항(R72)이 갖는 저항값이 40Ω인 경우(810 참조)에 비하여 대략 34.8% 증가한다.Referring to FIG. 8, as the input power increases, the power added efficiency (PAE) also increases. The degree of increase at this time depends on the resistance value of the resistor R72. Specifically, the line denoted by reference numeral 810 denotes a case where the resistance value of the resistor R72 is 40 kW, and the line denoted by reference numeral 820 denotes a case where the resistance value of the resistor R72 is 90 kPa. The line indicated by "830" is the case where the resistance value of the resistor R72 is 140 kPa, the line denoted by the reference numeral "840" is the case where the resistance value of the resistor R72 is 190 kPa, and the reference numeral "850". The line indicated by is a case where the resistance value of the resistor R72 is 200 kΩ. As shown in the graph, it can be seen that the power added efficiency is higher as the resistance value of the resistor R72 is increased. For example, when the resistance value of the resistor R72 is 200 kPa (see 850), the resistance value of the resistor R72 is increased by approximately 34.8% compared to the case where the resistance value of the resistor R72 is 40 kPa (see 810).

도 9는 본 발명에 따른 전치왜곡 선형화기를 갖는 전력증폭기의 입력전력에 대한 컬렉터전류 특성을 나타내 보인 그래프이다.9 is a graph illustrating collector current characteristics of input power of a power amplifier having a predistortion linearizer according to the present invention.

도 9를 참조하면, 입력전력이 증가함에 따라 트랜지스터(Q71)의 컬렉터전류도 증가한다. 이때 증가하는 정도는 저항(R72)이 갖는 저항값에 의해 다르다. 구체적으로 참조부호 "910"으로 나타낸 선은 저항(R72)이 갖는 저항값이 40Ω인 경우이고, 참조부호 "920"으로 나타낸 선은 저항(R72)이 갖는 저항값이 90Ω인 경우이고, 참조부호 "930"으로 나타낸 선은 저항(R72)이 갖는 저항값이 140Ω인 경우이고, 참조부호 "940"으로 나타낸 선은 저항(R72)이 갖는 저항값이 190Ω인 경우이며, 그리고 참조부호 "950"으로 나타낸 선은 저항(R72)이 갖는 저항값이 200Ω인 경우이다. 그래프에서 나타낸 바와 같이, 저항(R72)이 갖는 저항값을 증가할수록, 입력전력이 증가할 때 트랜지스터(Q71)의 컬렉터전류가 적게 증가한다는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 9, as the input power increases, the collector current of the transistor Q71 also increases. The degree of increase at this time depends on the resistance value of the resistor R72. Specifically, the line indicated by reference numeral "910" is a case where the resistance value of the resistor R72 is 40 kW, and the line indicated by reference numeral "920" is a case where the resistance value of the resistor R72 is 90 kPa, The line denoted by "930" is the case where the resistance value of the resistor R72 is 140 kPa, the line denoted by the reference numeral "940" is the case where the resistance value of the resistor R72 is 190 kPa, and the reference numeral "950". The line indicated by is a case where the resistance value of the resistor R72 is 200 kΩ. As shown in the graph, it can be seen that as the resistance value of the resistor R72 increases, the collector current of the transistor Q71 decreases as the input power increases.

결과적으로 상기 도 8 및 도 9에서 알 수 있듯이, 출력전력을 일정하게 유지하면서 전력부가효율을 증대시킬 수 있으며, 이는 입력전력이 증가함에 따라 정류전류의 증가에 따른 전류증가를 저항(R71)에 의해 제어할 수 있기 때문이다.As a result, as shown in FIG. 8 and FIG. 9, the power added efficiency can be increased while keeping the output power constant. This increases the current increase due to the increase of the rectified current as the input power increases to the resistor R71. This is because it can be controlled by.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 전력증폭기의 전치왜곡 선형화기에 의하면, 전치왜곡 선형화기를 구성하기 위하여 베이스-에미터 다이오드를 갖는 트랜지스터의 에미터와 전력증폭기로서의 트랜지스터의 베이스를 연결하고, 그 사이에 직렬 저항을 삽입함으로써, 전력증폭기의 이득 감쇄를 및 위상 왜곡을 감소시켜 소자의 선형성을 증대시킬 수 있으며, 특히 상기 직렬 저항에 의해 출력전력을 일정하게 유지하면서 전력부가효율을 증대시킬 수 있다는 이점을 제공한다.As described above, according to the predistortion linearizer of the power amplifier according to the present invention, in order to configure the predistortion linearizer, the emitter of a transistor having a base-emitter diode and the base of the transistor as a power amplifier are connected between them. By inserting a series resistor into the circuit, gain attenuation of the power amplifier and phase distortion can be reduced, thereby increasing the linearity of the device. In particular, the series resistor can increase the power added efficiency while keeping the output power constant. To provide.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. Do.

도 1은 일반적인 전력증폭기를 나타내 보인 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating a general power amplifier.

도 2는 전치왜곡 선형화기를 갖는 전력증폭기의 입력전력에 대한 이득 및 위상 특성을 나타내 보인 도면이다.2 is a diagram illustrating gain and phase characteristics of an input power of a power amplifier having a predistortion linearizer.

도 3은 도 2의 전치왜곡 선형화기의 특성을 갖는 종래의 일 예를 나타내 보인 회로도이다.FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a conventional example having the characteristics of the predistortion linearizer of FIG. 2.

도 4는 도 2의 전치왜곡 선형화기의 특성을 갖는 종래의 다른 예를 나타내 보인 회로도이다.4 is a circuit diagram illustrating another conventional example having the characteristics of the predistortion linearizer of FIG. 2.

도 5는 도 2의 전치왜곡 선형화기의 특성을 갖는 종래의 또 다른 예를 나타내 보인 회로도이다.FIG. 5 is a circuit diagram illustrating another conventional example having the characteristics of the predistortion linearizer of FIG. 2.

도 6은 도 2의 전치왜곡 선형화기의 특성을 갖는 종래의 또 다른 예를 나타내 보인 회로도이다.FIG. 6 is a circuit diagram illustrating another conventional example having the characteristics of the predistortion linearizer of FIG. 2.

도 7은 본 발명에 따른 전치왜곡 선형화기를 나타내 보인 회로도이다.7 is a circuit diagram illustrating a predistortion linearizer according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 전치왜곡 선형화기를 갖는 전력증폭기의 입력전력에 대한 전력부가효율 특성을 나타내 보인 그래프이다.8 is a graph showing the power added efficiency characteristics with respect to the input power of the power amplifier having a predistortion linearizer according to the present invention.

도 9는 본 발명에 따른 전치왜곡 선형화기를 갖는 전력증폭기의 입력전력에 대한 컬렉터전류 특성을 나타내 보인 그래프이다.9 is a graph illustrating collector current characteristics of input power of a power amplifier having a predistortion linearizer according to the present invention.

Claims (7)

입력단과 출력단 사이에 배치되는 전력증폭기의 이득 및 위상 왜곡을 억제하기 위한 전치왜곡 선형화기에 있어서,In the predistortion linearizer for suppressing the gain and phase distortion of the power amplifier disposed between the input stage and the output stage, 상기 입력단과 전력증폭기 사이에 배치되며 베이스-에미터 접합 다이오드를 포함하는 트랜지스터; 및A transistor disposed between the input terminal and the power amplifier and including a base-emitter junction diode; And 상기 트랜지스터와 상기 전력증폭기 사이에서 직렬로 배치되는 저항을 구비하는 것을 특징으로 하는 전치왜곡 선형화기.And a resistor disposed in series between the transistor and the power amplifier. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전력증폭기는 바이폴라접합트랜지스터인 것을 특징으로 하는 전치왜곡 선형화기.The power amplifier is a pre-distortion linearizer, characterized in that the bipolar junction transistor. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 바이폴라접합트랜지스터는 베이스가 상기 입력단 및 상기 저항에 연결되고 컬렉터가 상기 출력단에 연결되는 npn형 바이폴라접합트랜지스터인 것을 특징으로 하는 전치왜곡 선형화기.And said bipolar junction transistor is an npn type bipolar junction transistor having a base connected to said input terminal and said resistor and a collector connected to said output terminal. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 트랜지스터는 npn형 바이폴라접합트랜지스터인 것을 특징으로 하는 전치왜곡 선형화기.And the transistor is an npn type bipolar junction transistor. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 npn형 바이폴라접합트랜지스터의 에미터는 상기 저항과 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 전치왜곡 선형화기.And an emitter of the npn type bipolar junction transistor is connected in series with the resistor. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 npn형 바이폴라접합트랜지스터 및 저항에 병렬로 연결되는 바이어스저항 및 다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전치왜곡 선형화기.And a bias resistor and a diode connected in parallel to the npn type bipolar junction transistor and a resistor. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 다이오드는 2개 이상이 직렬로 연결되며, 각각은 베이스와 컬렉터가 연결된 npn형 바이폴라접합트랜지스터인 것을 특징으로 하는 전치왜곡 선형화기.The two or more diodes are connected in series, each predistortion linearizer characterized in that the npn type bipolar junction transistor connected to the base and the collector.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111555725A (en) * 2019-02-12 2020-08-18 联发科技(新加坡)私人有限公司 Amplifier linearization device

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