KR20050079713A - Pre-distortion apparatus of power amplitude - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력 증폭기의 전치왜곡장치에 관한 것으로, 입력신호를 Q 경로 신호와 I 경로 신호로 분배하는 분배기; 90°하이브리드 커플러와 상기 90°하이브리드 커플러의 2개 포트에 각각 쇼트키 다이오드가 연결되어 있는 구조로 이루어져, 상기 분배기로부터 Q 경로 신호를 인가받아 Q 경로 신호 이득의 변화 및 Q 경로 신호 위상의 180°범위 내에서 시프트를 거쳐 제 1 혼변조 신호를 출력하는 제 1 반사형 혼변조 발생기; 90°하이브리드 커플러와 상기 90°하이브리드 커플러의 2개 포트에 각각 쇼트키 다이오드가 연결되어 있는 구조로 이루어져, 상기 분배기로부터 I 경로 신호를 인가받아 I 경로 신호 이득의 변화 및 I 경로 신호 위상의 180°범위 내에서 시프트를 거쳐 제 2 혼변조 신호를 출력하는 제 2 반사형 혼변조 발생기; 및 상기 제 1 혼변조 신호와 상기 제 2 혼변조 신호를 입력받아 상호 결합하여 출력하는 결합기로 구성된다. 따라서, 다양한 이득 및 위상 특성을 갖는 전치왜곡 신호를 출력 가능한 전력 증폭기의 전치왜곡장치를 제공한다.The present invention relates to a predistortion device of a power amplifier, comprising: a divider for distributing an input signal into a Q path signal and an I path signal; A Schottky diode is connected to two ports of the 90 ° hybrid coupler and the 90 ° hybrid coupler, respectively, and receives a Q path signal from the divider to change the Q path signal gain and 180 ° of the Q path signal phase. A first reflective intermodulation generator for outputting a first intermodulation signal through a shift within a range; A Schottky diode is connected to two ports of the 90 ° hybrid coupler and the 90 ° hybrid coupler, respectively, and receives an I path signal from the splitter to change the I path signal gain and 180 ° of the I path signal phase. A second reflective intermodulation generator for outputting a second intermodulation signal through a shift within a range; And a combiner that receives the first intermodulation signal and the second intermodulation signal, and combines and outputs the first intermodulation signal. Accordingly, a predistortion apparatus of a power amplifier capable of outputting a predistortion signal having various gain and phase characteristics is provided.
Description
본 발명은 전력 증폭기의 전치왜곡장치(Pre-distortion apparatus of power amplitude)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신호입력단의 90°의 위상 시프트를 가지는 90°하이브리드 커플러, 쇼트키 다이오드를 포함하여 특성 임피던스 부근에서 180°의 갑작스러운 위상 시프트를 가지는 반사형 혼변조 발생기 및 동위상 결합기를 카테시안 벡터 변조기(Cartesian vector modulator)구조로 배열하여 다양한 이득 및 위상 특성을 갖는 전치왜곡 신호가 출력되도록 하는 전력 증폭기의 전치왜곡장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pre-distortion apparatus of power amplitude, and more particularly, to a characteristic impedance including a 90 ° hybrid coupler and a Schottky diode having a 90 ° phase shift of a signal input stage. Of the power amplifier which outputs the predistortion signal having various gain and phase characteristics by arranging the reflection type intermodulation generator and the in-phase coupler having a sudden phase shift of 180 ° in a Cartesian vector modulator structure. It relates to a predistortion device.
일반적인 통신 시스템에서는 송신단의 안테나에서 높은 출력으로 전자파를 송신하여야 원거리의 수신단에서 신호를 수신할 수 있다. 전력 증폭기란 이러한 통신 시스템의 최종단에 위치하여 입력신호를 원하는 수준의 높은 전력으로 증폭하여 안테나에 전송시켜 주는 모듈로써 주로 트랜지스터를 사용하여 제작한다.In a general communication system, a signal may be received at a remote receiving end only by transmitting electromagnetic waves at a high output from an antenna of a transmitting end. The power amplifier is a module that is located at the final stage of the communication system and amplifies the input signal with high power of desired level and transmits it to the antenna. It is mainly manufactured using transistors.
이동통신의 발전에 따라 출력이 높은 전력 증폭기 뿐만 아니라 선형 특성이 좋은 전력 증폭기의 요구가 더욱 증가하고 있다.With the development of mobile communication, there is an increasing demand for power amplifiers having high linearity as well as high power amplifiers.
전력 증폭기의 가장 중요한 특성 중 하나가 혼변조(IMD : Inter-Modulation Distortion)인데 고출력 전력 증폭기는 최대 출력을 얻기 위해 디바이스를 비선형 영역에서 동작시켜야하지만, 이에 따른 왜곡 때문에 입력 전력을 낮추어 선형 영역에서 동작시키는 백-오프(Back-off) 방식을 이용한다. 이 방식은 많은 수의 트랜지스터를 필요로 하고, 그에 따른 부피 증가와 전력효율의 감소, 방열 문제 그리고 더 큰 전원을 공급해야하는 단점이 있다.One of the most important characteristics of a power amplifier is inter-modulation distortion (IMD), which requires high-power power amplifiers to operate in the nonlinear region to achieve maximum output, but lowers the input power due to distortion to operate in the linear region. A back-off method is used. This approach requires a large number of transistors, which leads to increased volume, reduced power efficiency, heat dissipation, and the need to supply larger power supplies.
고출력 전력 증폭기의 단점을 보완하는 방법이 선형화기를 사용한 선형 전력 증폭기(LPA : Linearized Power Amplifier)의 사용이다. 선형화에는 여러 가지 방식이 있지만 가장 널리 사용되는 방식에는 전치왜곡장치(Predistorter) 방식과 피드-포워드(Feed-forward) 방식이 있다. Complementing the disadvantages of high output power amplifiers is the use of a linearized power amplifier (LPA) using a linearizer. There are many ways to linearize, but the most widely used methods are predistorter and feed-forward.
전치왜곡장치(Predistorter)는 선형화 시킬 전력 증폭기의 입·출력 특성을 미리 조사하여 입력단에 전력 증폭기에서 발생할 혼변조 신호에 대해 반대되는 신호를 인가하여 혼변조 특성을 개선시키는 방식으로 넓은 대역폭과 간단한 회로구성으로 구현이 가능하다는 장점이 있다. 한편, 피드-포워드 방식은 최종 출력단에서 증폭기에서 발생한 혼변조 성분을 빼줌으로써 선형화 시키는 방법이다.Predistorter improves intermodulation characteristics by pre-investigating the input / output characteristics of the power amplifier to be linearized and applying the opposite signal to the intermodulation signal to be generated in the power amplifier. The advantage is that it can be implemented as a configuration. On the other hand, the feed-forward method is a method of linearizing by subtracting the intermodulation component generated in the amplifier at the final output stage.
상기 방식 중에서 성능에 비해 비용이 저렴하고, 보다 넓은 대역폭에서도 동작하는 선형화 방법으로 전치왜곡 방식이 많이 사용된다. 이와 같은 전치왜곡 방식은 전력 증폭기의 비선형 왜곡 특성과는 반대로 입력신호를 미리 왜곡시켜서 전력 증폭기의 입력으로 제공하면 결과적으로 선형성이 개선된 결과를 얻게 된다.Among the above methods, the predistortion method is widely used as a linearization method which is inexpensive compared to performance and operates at a wider bandwidth. In contrast to the nonlinear distortion characteristics of the power amplifier, such a predistortion method results in an improvement in linearity when the input signal is distorted in advance and provided to the input of the power amplifier.
전력 증폭기의 비선형 특성은 입력신호전력의 증가에 따른 출력신호 전력의 변화를 나타내는 AM/AM(Amplitude Modulation to Amplitude Modulation) 특성과 입력신호 전력의 증가에 따른 출력신호의 위상변화를 나타내는 AM/PM(Amplitude Modulation to Phase Modulation) 특성으로 표현된다.The nonlinear characteristics of the power amplifier include AM / AM (Amplitude Modulation to Amplitude Modulation) characteristics, which indicate a change in output signal power according to an increase in input signal power, and AM / PM (a change in phase of an output signal according to an increase in input signal power). Amplitude Modulation to Phase Modulation).
전력 증폭기의 AM-AM 특성과 AM-PM 특성은 다음과 같은 4 가지의 형태로 구분되어 진다.AM-AM and AM-PM characteristics of power amplifier are classified into four types as follows.
1) 이득 압축(Gain compression)과 위상 지연(Phase lag), 1) Gain compression and phase lag,
2) 이득 확장(Gain expansion)과 위상 지연(Phase lag), 2) gain expansion and phase lag,
3) 이득 압축(Gain compression)과 위상 전진(Phase advance), 3) Gain compression and phase advance,
4) 이득 확장(Gain expansion)과 위상 전진(Phase advance).4) Gain expansion and phase advance.
상기 AM-AM 특성과 AM-PM 특성을 개선하기 위해서, 전력 증폭기의 전치왜곡장치가 사용되어 질 수 있다. 종래에 다양한 이득 및 위상 특성을 보상하기 위한 여러 가지 전력 증폭기의 전치왜곡장치가 제안되었다. In order to improve the AM-AM and AM-PM characteristics, a preamplifier of a power amplifier may be used. In the past, various power amplifier predistorters have been proposed to compensate for various gain and phase characteristics.
도 1은 종래의 반사형(reflection type) 전력 증폭기 전치왜곡장치의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of a conventional reflection type power amplifier predistorter.
도 1을 참조하면, 전기적 매뉴얼 튜닝(Electrically manual tuning)을 통해 다른 이득 및 위상 특성을 제공하는 전치왜곡장치를 나타낸다.Referring to FIG. 1, a predistortion apparatus is provided that provides different gain and phase characteristics through electrically manual tuning.
도 1의 반사형 전력 증폭기 전치왜곡장치의 블록 구성도에서, 90°하이브리드 커플러(101)는 신호입력단(110)을 통한 입력신호(RFin)를 동위상 성분과 90°의 위상차 성분으로 나누어지도록 한다. In the block diagram of the reflective power amplifier predistorter of FIG. 1, the 90 ° hybrid coupler 101 divides the input signal RFin through the signal input terminal 110 into an in-phase component and a phase difference component of 90 °. .
90°하이브리드 커플러(101)를 통과한 입력신호의 하나는 개방 선로 라인(105)에 적용되는데, 여기에 적용된 모든 신호는 개방 선로 라인(105)의 위상 변화량을 가진 선형 성분을 반사하여 신호출력단(120)으로 들어가게 된다. 90°하이브리드 커플러(101)를 통과한 입력신호의 다른 하나는 정합회로(103)와 병렬 캐패시터(104)를 통해 쇼트키 다이오드(102)에 적용되어, 비선형 성분을 발생시키게 된다. 쇼트키 다이오드(102)에 도달한 대부분의 전력은 신호출력단(120)으로 들어가게 된다. 이와같이, 개방 선로 라인(105)과 쇼트키 다이오드(102)에 의하여 반사된 신호는 90°하이브리드 커플러(101)에서 결합하여 신호출력단(120)으로 출력된다.One of the input signals passing through the 90 ° hybrid coupler 101 is applied to the open line line 105, and all the signals applied here reflect the linear components having the phase change amount of the open line line 105, 120). The other of the input signal passing through the 90 ° hybrid coupler 101 is applied to the Schottky diode 102 via the matching circuit 103 and the parallel capacitor 104 to generate a nonlinear component. Most of the power reaching the Schottky diode 102 enters the signal output terminal 120. In this way, the signal reflected by the open line line 105 and the Schottky diode 102 is combined at the 90 ° hybrid coupler 101 and output to the signal output terminal 120.
이와같이, 90°하이브리드 커플러(101)에서는 두 개의 포트(Port)에서 반사된 신호들의 결합을 통하여 전치왜곡 신호를 얻게된다. 여기에서, 전치왜곡 신호를 발생시키기 위해 필요한 위상 변화량은 개방 선로 라인(105)의 길이를 조절하여 얻게 된다.As such, in the 90 ° hybrid coupler 101, a predistortion signal is obtained through a combination of signals reflected from two ports. Here, the amount of phase change necessary to generate the predistortion signal is obtained by adjusting the length of the open line line 105.
그러나, 도 1에서 제시된 전기적 매뉴얼 튜닝을 통한 방법은 전력 증폭기의 다양한 이득 및 위상에 대한 전치왜곡 신호를 얻는 데 일정한 한계를 나타내는 문제점이 있다. 즉, 전력 증폭기의 비선형 특성은 출력 전력에 따라 변화하는 경향이 있기 때문에 전치왜곡 신호를 정확히 얻는데 한계가 있고, 도 1에 의하는 경우 전력 증폭기의 비선형 특성이 바뀌는 경우 그에 상응하게 정합회로(103)를 조절해 주어야 한다는 문제점이 있다.However, the electrical manual tuning method shown in FIG. 1 has a problem in that it shows a certain limit in obtaining a predistortion signal for various gains and phases of a power amplifier. That is, since the nonlinear characteristic of the power amplifier tends to change according to the output power, there is a limit in accurately obtaining the predistortion signal. According to FIG. 1, when the nonlinear characteristic of the power amplifier is changed, the matching circuit 103 correspondingly. There is a problem that must be adjusted.
도 2는 종래의 카테시안 형태(Cartesian type) 전력 증폭기 전치왜곡장치의 블록 구성도이다.2 is a block diagram of a conventional Cartesian type power amplifier predistorter.
도 2를 참조하면, 카테시안 형태(Cartesian type) 전력 증폭기 전치왜곡장치의 신호입력단(230)에서의 입력신호(PDin)는 90도 하이브리드 커플러(201)에서 두 개의 동일한 크기를 가지며, 90°의 위상차를 가지는 신호들로 분리된다. 분리된 신호들은 비선형 동작을 가지는 바이어스된 듀얼-게이트 에프이티(dual-gate FET)(210)(220)에 각각 입력된다. 듀얼-게이트 에프이티(210)(220)에 입력된 신호들은 동위상 결합기(202)로 출력되어 결합된다. 동위상 결합기(202)에서는 입력된 신호들을 결합하여 신호출력단(240)으로 전치왜곡된 출력신호(PDout)를 출력하게 된다. 두 개의 듀얼-게이트 에프이티(210)(220)에서의 비선형성은 각각의 듀얼-게이트 에프이티(210)(220)의 직류 바이어스(바이어스 B, 바이어스 A)를 조절함으로써 제어할 수 있게 된다. 도 2에 의하는 경우 이론적으로 두 가지의 이득(gain)과위상(phase) 특성을 얻을 수 있다. Referring to FIG. 2, the input signal PDin at the signal input terminal 230 of the Cartesian type power amplifier predistorter has two equal magnitudes in the 90 degree hybrid coupler 201 and has a 90 ° angle. The signals are separated into phase difference signals. The separated signals are input to biased dual-gate FETs 210 and 220, respectively, with nonlinear operation. The signals input to the dual-gate FM 210 and 220 are output to the in-phase combiner 202 and combined. The in-phase combiner 202 combines the input signals and outputs the predistorted output signal PDout to the signal output terminal 240. Non-linearity in the two dual-gate FM 210, 220 can be controlled by adjusting the DC bias (bias B, bias A) of each of the dual-gate FM 210, 220. According to FIG. 2, theoretically, two gain and phase characteristics may be obtained.
그러나, 도 2에서 제시된 종래의 카테시안 형태 전력 증폭기 전치왜곡장치는, 제시된 배열의 위상 시프트 한계성 때문에 단지 2 가지의 이득 및 위상 특성만을 제공한다는 문제점이 있다. 여기에서 위상 시프트의 한계성이란, 도 2와같은 구조에서 선택되는 소자(듀얼-게이트 에프이티)에 따라 위상 시프트가 좌우된다는 것이다. 선택되는 소자의 특성에 의하여 위상 시프트가 줄어들게 되면 혼변조 신호를 개선할 수 있는 범위가 감소하게 된다.However, the conventional Cartesian type power amplifier predistorter shown in FIG. 2 has a problem of providing only two gain and phase characteristics because of the phase shift limitation of the presented arrangement. The limitation of the phase shift here is that the phase shift depends on the element (dual-gate FM) selected in the structure as shown in FIG. If the phase shift is reduced by the characteristics of the selected device, the range for improving the intermodulation signal is reduced.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 신호입력단의 90°의 위상 시프트를 가지는 90°하이브리드 커플러, 쇼트키 다이오드를 포함하여 특성 임피던스 부근에서 180°의 갑작스러운 위상 시프트를 가지는 반사형 혼변조 발생기 및 동위상 결합기를 카테시안 벡터 변조기(Cartesian vector modulator)구조로 배열하여 다양한 이득 및 위상 특성을 갖는 전치왜곡 신호가 출력되도록 하는 전력 증폭기의 전치왜곡장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and includes a 90 ° hybrid coupler having a phase shift of 90 ° at a signal input stage and a reflective horn having a sudden phase shift of 180 ° near a characteristic impedance including a Schottky diode. It is an object of the present invention to provide a power amplifier predistortion apparatus in which a modulation generator and an in-phase combiner are arranged in a Cartesian vector modulator structure to output a predistortion signal having various gain and phase characteristics.
또한, 본 발명은 전력 증폭기의 비선형성 보상을 위한 전치왜곡장치를 구현하는 경우에, 전력 증폭기의 비선형 특성에 따른 종래의 전치왜곡장치의 전기적 매뉴얼 튜닝에 의하는 방식, 선택되는 소자에 따라 위상 변화량이 발생하는 방식에 의하지 않고 전치왜곡 신호를 발생 할 수 있다. 본 발명에서의 전치왜곡장치에서 4 가지의 서로 다른 이득 및 위상 특성을 얻기 위해 반사형 혼변조 발생기들의 바이어스 전압을 조절해 줌으로써 전력 증폭기의 비선형성 보상을 위한 최적의 이득 및 위상의 특성을 제공하는 데 그 목적이 있다.In addition, when the predistortion device for the nonlinearity compensation of the power amplifier is implemented, the present invention is a method by the electric manual tuning of the conventional predistortion device according to the nonlinear characteristics of the power amplifier, the amount of phase change according to the selected device This can generate predistortion signals regardless of how they occur. In the predistortion apparatus of the present invention, the bias voltage of the reflective intermodulation generators is adjusted to obtain four different gain and phase characteristics, thereby providing an optimum gain and phase characteristic for nonlinear compensation of a power amplifier. Its purpose is to.
첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 전력 증폭기의 전치왜곡장치의 바람직한 일 실시예에 대해서 상세하게 설명한다.A preferred embodiment of the predistortion device of the power amplifier of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 입력신호를 Q 경로 신호와 I 경로 신호로 분배하는 분배기; 90°하이브리드 커플러와 상기 90°하이브리드 커플러의 2개 포트에 각각 쇼트키 다이오드가 연결되어 있는 구조로 이루어져, 상기 분배기로부터 Q 경로 신호를 인가받아 상기 Q 경로 신호 이득의 변화 및 상기 Q 경로 신호 위상의 180°범위 내에서 시프트를 거쳐 제 1 혼변조 신호를 출력하는 제 1 반사형 혼변조 발생기; 90°하이브리드 커플러와 상기 90°하이브리드 커플러의 2개 포트에 각각 쇼트키 다이오드가 연결되어 있는 구조로 이루어져, 상기 분배기로부터 I 경로 신호를 인가받아 상기 I 경로 신호 이득의 변화 및 상기 I 경로 신호 위상의 180°범위 내에서 시프트를 거쳐 제 2 혼변조 신호를 출력하는 제 2 반사형 혼변조 발생기; 및 상기 제 1 혼변조 신호와 상기 제 2 혼변조 신호를 입력받아 상호 결합하여 출력하는 결합기로 이루어진 전력 증폭기의 전치왜곡장치를 포함한다.The apparatus of the present invention for achieving the above object comprises: a divider for distributing an input signal into a Q path signal and an I path signal; A Schottky diode is connected to two ports of the 90 ° hybrid coupler and the 90 ° hybrid coupler, respectively, and receives a Q path signal from the splitter to change the Q path signal gain and the Q path signal phase. A first reflective intermodulation generator for outputting a first intermodulation signal through a shift within a 180 ° range; A Schottky diode is connected to two ports of the 90 ° hybrid coupler and the 90 ° hybrid coupler, respectively, and receives an I path signal from the splitter to change the I path signal gain and the I path signal phase. A second reflective intermodulation generator for outputting a second intermodulation signal through a shift within a 180 ° range; And a predistorter of the power amplifier including a combiner configured to receive the first intermodulation signal and the second intermodulation signal, and combine and output the first intermodulation signal.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 카테시안 벡터 변조기 구조를 이용한 전력 증폭기 전치왜곡장치의 블록 구성도이다.3 is a block diagram of a power amplifier predistortion apparatus using a Cartesian vector modulator structure according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전치왜곡장치는 신호입력단(330), 90°하이브리드 커플러(301), 반사형 혼변조 발생기(310)(320), 동위상 결합기(304) 및 신호출력단(340)을 포함한다.Referring to FIG. 3, the predistortion device according to the embodiment of the present invention includes a signal input terminal 330, a 90 ° hybrid coupler 301, a reflective intermodulation generator 310, 320, and an in-phase coupler 304. And a signal output terminal 340.
이와같이 구성된 전치왜곡 선형화 장치는 신호입력단(330)의 90° 하이브리드 커플러(301)와 반사형 혼변조 발생기(310)(320)에서 위상 시프트가 이루어지게 된다.In the predistortion linearization device configured as described above, phase shift is performed at the 90 ° hybrid coupler 301 and the reflective intermodulation generator 310 or 320 of the signal input terminal 330.
신호입력단(330)의 하이브리드 커플러(301)는 신호입력단(330)을 통한 입력신호(Vin)를 동위상 성분과 90°의 위상차 성분으로 나누어지도록 위상 시프트를 제공한다.The hybrid coupler 301 of the signal input terminal 330 provides a phase shift so that the input signal Vin through the signal input terminal 330 is divided into an in-phase component and a phase difference component of 90 °.
또한, 반사형 혼변조 발생기(310)(320)에서도 위상 시프트가 이루어지게 되는데 이에 대하여 살펴보기로 한다.In addition, the phase shift is also performed in the reflective intermodulation generators 310 and 320. This will be described.
반사형 혼변조 발생기(310)는 90°하이브리드 커플러(303)와 쇼트키 다이오드(307)(308)로 이루어져 있다. 또한, 반사형 혼변조 발생기(320)는 90°하이브리드 커플러(302)와 쇼트키 다이오드(305)(306)로 이루어져 있다.The reflective intermodulation generator 310 consists of a 90 ° hybrid coupler 303 and a Schottky diode 307, 308. Reflective intermodulation generator 320 also includes a 90 ° hybrid coupler 302 and a Schottky diode 305 and 306.
쇼트키 다이오드(305), (306), (307), (308)의 각각에 해당하는 등가회로는 참조번호 350에서 보는 바와 같이 저항()과 커패시터()로 나타낼 수 있다.Equivalent circuits corresponding to each of the Schottky diodes 305, 306, 307, and 308 have a resistance (as shown by reference numeral 350). ) And capacitor ( )
쇼트키 다이오드(307), (308), (305), (306) 각각의 부하 임피던스는 식(1)과 같다.The load impedance of each of the Schottky diodes 307, 308, 305, and 306 is shown in Equation (1).
(1) (One)
쇼트키 다이오드(305), (306), (307), (308) 각각의 부하 어드미턴스는 식(2)와 같다. The load admittance of each of the Schottky diodes 305, 306, 307, and 308 is given by equation (2).
(2) (2)
반사형 혼변조 발생기(310), (320)에서의 반사계수는 식(3)과 같다.The reflection coefficients in the reflective intermodulation generators 310 and 320 are shown in Equation (3).
(3) (3)
여기에서 는 특성 임피던스의 역이다. 식(3)의 반사계수는, 식(4)의 반사형 혼변조 발생기(310), (320)의 반사계수에 대한 이득과 식 (5)의 반사형 혼변조 발생기(310), (320)의 반사계수에 대한 위상으로 나타낼 수 있다.From here Is the inverse of the characteristic impedance. The reflection coefficients of Equation (3) are the gains to the reflection coefficients of the reflective intermodulation generators 310 and 320 of Equation (4) and the reflective intermodulation generators 310 and 320 of Equation (5). It can be expressed as the phase of the reflection coefficient of.
(4) (4)
(5) (5)
식(5)를 통하여 위상 시프트 특성이 계산되어지는데, 상기 위상 시프트 특성은 다이오드 저항 함수로 나타낼 수 있다.The phase shift characteristic is calculated through equation (5), which can be expressed as a diode resistance function.
도 4a에서는, 180°의 갑작스러운 위상 변화(transition)는 특성 임피던스 주위에서 발생되는 것을 나타내고 있다. 쇼트키 다이오드에 인가되는 바이어스 전압을 변화시킴으로써 이론적으로 저항(Rd)은 무한대 옴(θ)(개방)에서 영 옴(θ)(단락) 사이에서 변화하게 된다. 식(3)의 반사계수 공식에 의하면 이득은 저항(Rd)이 50 옴(θ)에서 가장 큰 감쇠를 가지고, 위상은 50 옴(θ)보다 크면 양(+)의 값을 가지고, 50 옴(θ)보다 작으면 음(-)의 값을 가지며, 50 옴(θ)에서 180°의 위상 변화량을 보이는 것을 볼 수 있다. 이러한 변화 효과는 신호의 극성 표시의 변화를 위해서 사용된다. 신호의 극성 선택은 본 발명의 실시예의 출력신호가 도면 4b에서 보여주듯이 모든 사분면에서 나타나도록 한다. 그래서 본 발명의 바람직한 실시예는 위상 시프트를 위한 복잡한 회로의 구현 없이 360° 위상 시프트를 가질 수 있다.In FIG. 4A, a sudden phase transition of 180 ° is shown to occur around the characteristic impedance. By changing the bias voltage applied to the Schottky diode, the resistance Rd is theoretically changed from infinity ohms (open) to zero ohms (short). According to the reflection coefficient formula of Equation (3), the gain has the largest attenuation at the resistance Rd at 50 ohms (θ), the phase is positive when the phase is greater than 50 ohms (θ), and 50 ohms ( If it is smaller than θ), it has a negative value and shows a phase change amount of 180 ° at 50 ohms. This change effect is used to change the polarity indication of the signal. The polarity selection of the signal causes the output signal of the embodiment of the present invention to appear in all quadrants as shown in Figure 4b. Thus, a preferred embodiment of the present invention may have a 360 ° phase shift without the implementation of complex circuits for phase shift.
신호입력단(330)를 통하여 입력된 입력신호(Vin)는 90°하이브리드 커플러(301)에 전달된다. 90°하이브리드 커플러(301)를 통하여 출력된 신호는 다음과 같이 표현된다.The input signal Vin input through the signal input terminal 330 is transmitted to the 90 ° hybrid coupler 301. The signal output through the 90 ° hybrid coupler 301 is expressed as follows.
(6) (6)
(7) (7)
상기 (6) 신호는 입력신호에서의 진폭에서 3dB 감쇄를 가지는 진폭을 가지고, 위상은 90°의 위상차를 가지고 Q 경로(path)로 전달된다. 한편, 상기 (7)신호는 입력신호에서의 진폭에서 3dB 감쇄를 가지는 진폭을 가지고, 위상은 동위상으로 I 경로(path)로 전달된다.The signal (6) has an amplitude having a 3 dB attenuation in amplitude in the input signal, and the phase is transmitted to the Q path with a phase difference of 90 degrees. On the other hand, the signal (7) has an amplitude having a 3 dB attenuation in the amplitude of the input signal, and the phase is transmitted to the I path in phase.
여기에서 90°하이브리드 커플러(301)는 두 개의 출력을 각각 반반씩의 전력, 즉 -3dB 커플러로서 입력 전력을 균등하게 배분하는 일종의 전력 분배기(Power Devider) 역할을 하게 된다. 신호입력단(330)측에서의 종단저항(50θ)은 아이솔레이션(isolation) 역할을 하게 된다. 상기 90°하이브리드 커플러(301)는 흔히 3dB quadrature coupler 또는 branch line coupler라고도 한다.Here, the 90 ° hybrid coupler 301 serves as a kind of power divider that equally distributes the input power as half power of each of the two outputs, that is, -3 dB coupler. The termination resistor 50θ at the signal input terminal 330 side serves as an isolation. The 90 ° hybrid coupler 301 is also commonly referred to as a 3 dB quadrature coupler or branch line coupler.
상기에서와 같이, 분리된 입력신호의 하나는 Q 경로의 제 1 반사형 혼변조 발생기(310)로 진행하며, 다른 하나는 I 경로의 제 2 반사형 혼변조 발생기(320)로 진행한다.As described above, one of the separated input signals goes to the first reflective intermodulation generator 310 of the Q path and the other to the second reflective intermodulation generator 320 of the I path.
제 1 반사형 혼변조 발생기(310)와 제 2 반사형 혼변조 발생기(320)의 반사 계수는 쇼트키 다이오드(307), (308), (305), (306)의 비선형성을 포함한다고 본다.The reflection coefficients of the first reflective intermodulation generator 310 and the second reflective intermodulation generator 320 are considered to include nonlinearities of the Schottky diodes 307, 308, 305, and 306. .
일반적으로, 쇼트키 다이오드(307), (308), (305), (306)는 일정한 전압과 입력 전력을 인가하게 되면 어느 시점에서 급격하게 비선형으로 동작하게 되는데 이때의 이득과 위상이 일반적인 증폭기와는 반대인 특성을 얻는데 용이한 다이오드이다. 제 1 반사형 혼변조 발생기(310)와 제 2 반사형 혼변조 발생기(320)의 각각에 대하여 바이어스 시키는 제 1 바이어스 전압(VQ)과 제 2 바이어스 전압(VI)은 원하는 형태의 이득 및 위상 특성을 얻기 위해 인가된다. 상기 인가되는 제 1 바이어스 전압(VQ)과 제 2 바이어스 전압(VI)은 조절 가능하도록 구성된다. In general, when the Schottky diodes 307, 308, 305, and 306 are applied with a constant voltage and input power, the Schottky diodes 307, 308, 306, and 306 operate nonlinearly at some point. Is a diode that is easy to achieve the opposite characteristic. The first bias voltage VQ and the second bias voltage VI biased with respect to each of the first reflective intermodulation generator 310 and the second reflective intermodulation generator 320 have a desired gain and phase characteristic. Is applied to obtain. The applied first bias voltage VQ and the second bias voltage VI are configured to be adjustable.
제 1 반사형 혼변조 발생기(310)와 제 2 반사형 혼변조 발생기(320)에서의 출력신호는 아래 식(8)과 식(9)에서 보는바와 같이 다이오드(307), (308), (305), (306)의 비선형성을 가진 반사 계수를 포함한다. The output signals from the first reflective intermodulation generator 310 and the second reflective intermodulation generator 320 are diodes 307, 308, ((2) as shown in equations (8) and (9) below. 305, and the reflection coefficient with the nonlinearity of 306.
(8) (8)
(9) (9)
여기에서, 와는 각각 Q 경로와 I 경로의 반사계수이다.From here, Wow Are the reflection coefficients of the Q path and the I path, respectively.
상기 Q 경로에서의 출력신호와 I 경로에서의 출력신호는 동위상 결합기(304)에서 결합되어 진다. 동위상 결합기(304)에서는 Q 경로에서의 제 1 혼변조 발생기(310)의 입력신호*반사계수에 해당하는 식(8)과 I 경로에서의 제 2 혼변조 발생기(320)의 입력신호*반사계수에 해당하는 식(9)를 결합하여 이를 신호출력단(340)으로 출력하게 된다. 여기에서, 동위상 결합기(304)에서 Q 경로 신호와 I 경로 신호를 결합하는 경우에 전치왜곡 신호가 발생하게 된다.The output signal in the Q path and the output signal in the I path are combined in an in-phase combiner 304. In the in-phase combiner 304, equation (8) corresponding to the input signal * reflection coefficient of the first intermodulation generator 310 in the Q path and the input signal * reflection of the second intermodulation generator 320 in the I path. The equation (9) corresponding to the coefficient is combined and output to the signal output terminal 340. Here, the predistortion signal is generated when the Q path signal and the I path signal are combined in the in-phase coupler 304.
여기에서, 90°하이브리드 커플러(301), 제 1 반사형 혼변조 발생기(310), 상기 제 2 반사형 혼변조 발생기(320) 및 동위상 결합기(304)는 카테시안 벡터 변조기 구조로 연결되어 있는 것을 볼 수 있다.Here, the 90 ° hybrid coupler 301, the first reflective intermodulation generator 310, the second reflective intermodulation generator 320, and the in-phase combiner 304 are connected in a Cartesian vector modulator structure. You can see that.
Q 경로의 신호에 I 경로의 신호를 결합함으로써, 출력단자(340)를 통하여 출력되는 출력신호(Vout)는 식(10)과 같다.By combining the signal of the I path with the signal of the Q path, the output signal Vout output through the output terminal 340 is expressed by Equation (10).
(10) 10
식(10)에서 우변의 첫째 항으로 전체 항을 나누게 되면 식(11)에서 보는바와 같이 정규화된 전치왜곡 선형화기 신호를 얻을 수 있다. Dividing the whole term by the first term on the right side in Eq. (10) yields a normalized predistortion linearizer signal as shown in Eq. (11).
(11) (11)
식(11)은 식(12)와 같은 폴라(polar) 형식으로 나타낼 수 있다. Equation (11) may be represented in a polar form as in Equation (12).
(12) (12)
식(12)는 로 나타낼 수 있다. θ 는 I 경로의 위상에 관한 Q 경로의 위상이고, 전치왜곡장치의 출력에서 결합된 신호의 위상차로 볼 수 있다. 따라서, 전체의 신호 위상 시프트는 위상차(θ)로 볼 수 있다.(12) It can be represented by. θ is the phase of the Q path relative to the phase of the I path and can be seen as the phase difference of the combined signal at the output of the predistorter. Therefore, the overall signal phase shift can be viewed as the phase difference θ.
본 발명의 실시예의 아날로그 전치왜곡장치의 주요 동작은 Q 경로와 I 경로를 통하여 출력되는 신호의 합을 통해 신호 출력단(340)에서 360°의 위상 시프트와 이득 변화를 얻을 수 있다는 것이다. The main operation of the analog predistortion device of the embodiment of the present invention is that the phase shift and gain change of 360 ° can be obtained at the signal output terminal 340 through the sum of the signals output through the Q path and the I path.
본 발명의 실시예의 동작 원리를 살펴보면 다음과 같다. 90°위상차 전류와 동위상 전류는 쇼트키 다이오드(307), (308), (305), (306)에 적용된다. 상기 90°위상차 전류와 동위상 전류는 쇼트키 다이오드(307), (308), (305), (306)를 통해 흐르며 90° 위상차 저항과 동위상 저항을 발생하게 된다. 상기 90°위상차 전류와 동위상 전류는 각각 완벽하게 분리되며 원하는 위상 시프트 값과 이득 변화 값을 위한 각각의 전류 변화도 가능하다. 위상 시프트는 비선형 이득 및 위상 특성을 제공하는 제 1 반사형 혼변조 발생기(310)와 제 2 반사형 혼변조 발생기(320)의 각각에 대하여 제 1 바이어스 전압(VQ)와 제 2 바이어스 전압(VI)에 의해 조절된다.The operating principle of the embodiment of the present invention is as follows. The 90 ° phase difference current and in-phase current are applied to the Schottky diodes 307, 308, 305, and 306. The 90 ° phase difference current and in-phase current flow through the Schottky diodes 307, 308, 305, and 306 to generate a 90 ° phase difference resistance and in phase resistance. The 90 [deg.] Phase current and in-phase current are each completely separated and each current change is also possible for the desired phase shift value and gain change value. Phase shift provides a first bias voltage VQ and a second bias voltage VI for each of the first reflective intermodulation generator 310 and the second reflective intermodulation generator 320 providing nonlinear gain and phase characteristics. Is controlled by
도 5a는 고정된 입력전력 조건에서 도 3에서의 출력 벡터 다이어그램을 나타낸 도면으로 본 발명의 일실시예의 Q 경로와 I 경로의 신호 벡터 결합을 보여주고 있다. 여기에서, I 경로의 신호를 기준 신호로 본다. I 경로의 이득은 1이며 위상은 0이다. Q 경로의 이득은 r 이며 위상은 θ이다. 고정된 출력하에서, 전체 신호의 위상 시프트에 대한 본 발명의 일실시예에 따른 이득 및 위상의 특성들은 계산되어 질 수 있다. 도 5a에서 코사인 법칙을 이용하여, 이득 및 위상 특성을 계산하면 다음과 같은 식(13)과 식(14)로 나타낸다.5A is a diagram illustrating the output vector diagram in FIG. 3 under a fixed input power condition, showing a signal vector combination of a Q path and an I path of an embodiment of the present invention. Here, the signal of the I path is regarded as the reference signal. The gain of the I path is 1 and the phase is 0. The gain of the Q path is r and the phase is θ. Under a fixed output, the gain and phase characteristics according to one embodiment of the present invention for the phase shift of the entire signal can be calculated. In FIG. 5A, using the cosine law, the gain and phase characteristics are calculated by the following equations (13) and (14).
(13) (13)
(14) (14)
특정 지점에서의 이득 및 위상의 기울기는 두 개의 변수로 인해 편미분을 사용하여 계산할 수 있다. 따라서, 이득 및 위상의 기울기 특성은 각각 식(15)와 식(16)과 같다. The slope of the gain and phase at a particular point can be calculated using the partial derivative because of two variables. Therefore, the gain and phase inclination characteristics are as shown in Eqs. (15) and (16), respectively.
(15) (15)
(16) (16)
식(15)와 식(16)을 이용하여, 이득 및 위상의 기울기 특성은 계산되어 질 수 있으며, 이에 대한 결과들은 전체의 신호 위상 시프트에 대하여 나타내어 질 수 있다.Using equations (15) and (16), the gain and phase slope characteristics can be calculated, and the results can be presented for the overall signal phase shift.
도 5b는 Q 경로 신호의 이득이 0.1인 경우 도 3에서의 이득 및 위상 기울기 특성을 나타낸 그래프이다. 여기에서, Q 경로 신호의 이득은 0.1로 고정되어 있다. FIG. 5B is a graph illustrating gain and phase slope characteristics of FIG. 3 when the Q path signal has a gain of 0.1. FIG. Here, the gain of the Q path signal is fixed at 0.1.
도 5b를 참조하면, 고정된 입력전력 하에서 4 가지 형태의 이득 및 위상 특성들을 가질 수 있음을 볼 수 있다.Referring to FIG. 5B, it can be seen that there may be four types of gain and phase characteristics under a fixed input power.
1) 음의 이득 기울기와 양의 위상 기울기를 가진 영역 I은 이득 압축 및 위상 전진의 특성을 갖는다. 1) Region I with negative gain slope and positive phase slope has the characteristics of gain compression and phase advance.
2) 음의 이득 기울기와 음의 위상 기울기를 가진 영역 II은 이득 압축 및 위상 지연의 특성을 갖는다. 2) Region II with negative gain slope and negative phase slope has the characteristics of gain compression and phase delay.
3) 양의 이득 기울기와 양의 위상 기울기를 가진 영역 III은 이득 확장 및 위상 전진의 특성을 갖는다. 3) Region III with positive gain slope and positive phase slope has the characteristics of gain expansion and phase advance.
4) 양의 이득 기울기와 음의 위상 기울기 가진 지역 IV는 이득 확장 및 위상 지연의 특성을 갖는다. 4) Region IV with positive gain slope and negative phase slope is characterized by gain expansion and phase delay.
도 5c는 정규화된 Q 경로 신호의 이득과 위상 시프트에 따른 도 3에서의 이득 기울기 특성을 나타낸 그래프, 도 5d는 정규화된 Q 경로 신호의 이득과 위상 시프트에 따른 도 3에서의 위상 기울기 특성을 나타낸 그래프이다.FIG. 5C is a graph illustrating gain slope characteristics of FIG. 3 according to gain and phase shift of a normalized Q path signal, and FIG. 5D illustrates phase slope characteristics of FIG. 3 according to gain and phase shift of a normalized Q path signal. It is a graph.
도 5c와 도 5d는 정규화된 Q 경로 신호의 이득 기울기 특성과 위상 기울기 특성을 나타낸 그래프로서 모든 사분면에서 이득 및 위상의 특성을 각각 가질 수 있음을 보여주고 있다.5C and 5D are graphs showing gain slope characteristics and phase slope characteristics of a normalized Q path signal, and show that the gain and phase characteristics may be respectively present in all quadrants.
도 6a는 도 3에서의 소정 조건에서 측정된 이득 압축 및 위상 지연 특성의 그래프, 도 6b는 도 3에서의 소정 조건에서 측정된 이득 확장 및 위상 지연 특성의 그래프, 도 6c는 도 3에서의 소정 조건에서 측정된 이득 압축 및 위상 전진 특성의 그래프, 도 6d는 도 3에서의 소정 조건에서 측정된 이득 확장 및 위상 전진 특성의 그래프이다.6A is a graph of gain compression and phase delay characteristics measured under certain conditions in FIG. 3, FIG. 6B is a graph of gain expansion and phase delay characteristics measured under certain conditions in FIG. 3, and FIG. A graph of gain compression and phase advance characteristics measured under conditions, FIG. 6D is a graph of gain extension and phase advance characteristics measured under certain conditions in FIG. 3.
도 3을 참조하면, 제 1 바이어스 전압(VQ)과 제 2 바이어스 전압(VI)은 제 1 반사형 혼변조 발생기(310)와 제 2 반사형 혼변조 발생기(320)의 각각에 인가되는 바이어스 전압을 나타낸다.Referring to FIG. 3, the first bias voltage VQ and the second bias voltage VI are bias voltages applied to each of the first reflective intermodulation generator 310 and the second reflective intermodulation generator 320. Indicates.
도 6a는 제 1 바이어스 전압(VQ) = 307.9 mV와 제 2 바이어스 전압(VI) = 0.0 mV의 테스트 조건에서 본 발명의 일실시예에 따라 측정된 이득 압축 및 위상 지연 특성을 나타내고 있다. 6A illustrates gain compression and phase delay characteristics measured according to an embodiment of the present invention under test conditions of first bias voltage (VQ) = 307.9 mV and second bias voltage (VI) = 0.0 mV.
이와같은 이득과 위상 특성은 AB급과 B급 전력 증폭기와 같이 큰 출력 백-오프에서 이득 확장과 위상 전진 특성을 갖는 전력 증폭기에 적합하다. These gain and phase characteristics are suitable for power amplifiers with gain expansion and phase advance characteristics at large output back-offs, such as class AB and class B power amplifiers.
도 6b는 제 1 바이어스 전압(VQ) = 450.6 mV와 제 2 바이어스 전압(VI) = 297.6 mV의 테스트 조건에서 본 발명의 일실시예에 따라 측정된 이득 확장 및 위상 지연 특성을 나타내고 있다. FIG. 6B illustrates gain expansion and phase delay characteristics measured according to an embodiment of the present invention under test conditions of first bias voltage VQ = 450.6 mV and second bias voltage VI = 297.6 mV.
이와같은 이득과 위상 특성은 낮은 출력 백-오프 또는 P1dB 근처에서 이득 압축과 위상 전진 특성을 갖는 전력 증폭기에 적합하다. This gain and phase characteristic is well suited for power amplifiers with gain compression and phase advance characteristics near low output back-off or P1dB.
도 6c는 제 1 바이어스 전압(VQ) = 0.0 mV와 제 2 바이어스 전압(VI) = 326.8 mV의 테스트 조건에서 본 발명의 일실시예에 따라 측정된 이득 압축 및 위상 전진 특성을 나타내고 있다.FIG. 6C illustrates the gain compression and phase advance characteristics measured according to an embodiment of the present invention under test conditions of first bias voltage VQ = 0.0 mV and second bias voltage VI = 326.8 mV.
이와같은 이득과 위상 특성은 AB급과 B급 전력 증폭기와 같이 큰 출력 백-오프에서 이득 확장과 위상 지연 특성을 갖는 전력 증폭기에 적합하다.These gain and phase characteristics are suitable for power amplifiers with gain expansion and phase delay characteristics at large output back-offs, such as class AB and class B power amplifiers.
도 6d는 제 1 바이어스 전압(VQ) = 323.7 mV와 제 2 바이어스 전압(VI) = 450.1 mV의 테스트 조건에서 본 발명의 일실시예에 따라 측정된 이득 확장 및 위상 전진 특성을 나타내고 있다. FIG. 6D illustrates the gain expansion and phase advance characteristics measured according to an embodiment of the present invention under test conditions of first bias voltage VQ = 323.7 mV and second bias voltage VI = 450.1 mV.
이와같은 이득과 위상 특성은 낮은 출력 백-오프 또는 P1dB 근처에서 이득 압축 및 위상 지연 특성을 갖는 전력 증폭기에 적합하다.This gain and phase characteristic is well suited for power amplifiers with gain compression and phase delay characteristics near low output back-off or P1dB.
상기 도 6a 내지 도 6d에서 살펴본 바와 같이, 4 가지 형태로써 측정된 이득 및 위상 특성은 도5b에서 살펴본 바와 같이 고정된 입력전력에서 계산된 이득 및 위상 특성과 마찬가지로 두 개의 바이어스 전압을 조절함으로써 얻을 수 있음을 볼 수 있다.6A to 6D, the gain and phase characteristics measured in four forms can be obtained by adjusting two bias voltages as in the gain and phase characteristics calculated at a fixed input power as shown in FIG. 5B. It can be seen that.
나아가, 본 발명의 전력 증폭기의 전치왜곡장치를 피드-포워드 전력 증폭 기에 추가하여 구성하면, 이동 통신 중계기나 기지국에서 사용하던 종래의 피드-포워드 전력 증폭기보다 더 우수한 선형성을 얻을 수 있을 것이다.Furthermore, if the predistorter of the power amplifier of the present invention is configured by adding the feed-forward power amplifier, the linearity may be better than that of the conventional feed-forward power amplifier used in the mobile communication repeater or the base station.
본 발명의 아날로그 전치왜곡 선형화 장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. The analog predistortion linearization device of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be variously modified and implemented within the range permitted by the technical idea of the present invention.
상기와 같이 본 발명은 전력 증폭기의 전치왜곡장치에 관한 것으로 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the present invention relates to a predistortion device of a power amplifier, and has the following effects.
첫째, 전력 증폭기의 전치왜곡장치는 입력 하이브리드 커플러의 90° 위상 시프트와 쇼트키 다이오드를 이용하여 180°의 갑작스러운 위상 시프트를 가지는 혼변조 발생기를 통해 발생된 비선형 성분들을 동위상 결합기에서 결합시켜 얻어진 360° 위상 시프트가 이루어지는 특성을 이용하여 4 가지의 서로 다른 이득 및 위상의 특성을 얻을 수 있는 효과가 있다.First, the predistorter of the power amplifier is obtained by combining the nonlinear components generated by the intermodulation generator with the 180 ° phase shift of the input hybrid coupler and the sudden phase shift of 180 ° using the Schottky diode in the in-phase coupler. There are effects of obtaining four different gain and phase characteristics by using the 360 ° phase shift characteristic.
둘째, 본 발명의 전력 증폭기의 전치왜곡장치에 따르면, 다양한 전력 증폭기의 비선형 특성에 대하여 적용 가능하므로 종래의 전력 증폭기 전치왜곡장치와 같이 특정 전력 증폭기에만 사용할 수 있는 전치왜곡장치를 대체할 수 있다는 효과가 있다.Second, according to the predistortion device of the power amplifier of the present invention, since it is applicable to the nonlinear characteristics of various power amplifiers, it is possible to replace the predistortion device that can be used only for a specific power amplifier like the conventional power amplifier predistortion device. There is.
셋째, 전력 증폭기의 전치왜곡장치를 통하여 보다 간소하고 소형화된 통신 시스템, 그리고 보다 제조 비용의 절감이 요구되는 상황에서 널리 사용할 수 있다.Third, the predistorter of the power amplifier can be widely used in a situation where a simpler and smaller communication system and a reduction in manufacturing cost are required.
넷째, 전력 증폭기의 전치왜곡장치를 통하여 전력 증폭기의 비선형 특성을 개선하여 인접 채널의 영향을 최소화함으로써 이동 통신 시스템의 통화 품질을 개선하고 가입자 용량을 크게 할 수 있다.Fourth, the pre-distortion device of the power amplifier improves the nonlinear characteristics of the power amplifier to minimize the influence of adjacent channels, thereby improving the call quality of the mobile communication system and increasing the subscriber capacity.
나아가, 본 발명의 전력 증폭기의 전치왜곡장치를 피드-포워드 전력 증폭 기에 추가하여 구성하면, 이동 통신 중계기나 기지국에서 사용하던 종래의 피드-포워드 전력 증폭기보다 더 우수한 선형성을 얻을 수 있게 된다.Furthermore, when the predistortion device of the power amplifier of the present invention is configured by adding the feed-forward power amplifier, it is possible to obtain better linearity than the conventional feed-forward power amplifier used in a mobile communication repeater or a base station.
도 1은 종래의 반사형(reflection type) 전력 증폭기 전치왜곡장치의 블록 구성도,1 is a block diagram of a conventional reflection type power amplifier predistorter;
도 2는 종래의 카테시안 형태(Cartesian type)의 전력 증폭기 전치왜곡장치의 블록 구성도,2 is a block diagram of a conventional Cartesian type power amplifier predistorter;
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 카테시안 벡터 변조기 구조를 이용한 전력 증폭기 전치왜곡장치의 블록 구성도,3 is a block diagram of a power amplifier predistortion apparatus using a Cartesian vector modulator structure according to an embodiment of the present invention;
도 4a는 도 3에서의 반사형 혼변조 발생기의 쇼트키 다이오드 저항 변위에 따른 위상 시프트 특성을 보여주는 그래프, 도 4b는 도 3에서의 출력신호 다이어그램이 모든 사분면에 존재함을 보여주는 도면,4A is a graph showing a phase shift characteristic according to Schottky diode resistance displacement of the reflective intermodulation generator in FIG. 3, and FIG. 4B is a diagram showing that the output signal diagram in FIG. 3 exists in all quadrants.
도 5a는 고정된 입력전력 조건에서 도 3의 출력신호 다이어그램을 나타낸 도면, 도 5b는 Q 경로의 이득이 0.1인 경우 도 3의 이득 및 위상의 기울기 특성을 나타낸 그래프, 도 5c는 정규화된 Q 경로 신호의 이득과 위상 시프트에 따른 도 3의 이득 기울기 특성을 나타낸 그래프, 도 5d는 정규화된 Q 경로 신호의 이득과 위상 시프트에 따른 도 3의 위상 기울기 특성을 나타낸 그래프,FIG. 5A is a diagram illustrating the output signal diagram of FIG. 3 under a fixed input power condition. FIG. 5B is a graph illustrating slope and gain characteristics of the gain and phase of FIG. 3 when the gain of the Q path is 0.1. FIG. 5C is a normalized Q path. 3 is a graph illustrating gain slope characteristics of FIG. 3 according to gain and phase shift of a signal, and FIG. 5D is a graph illustrating phase slope characteristics of FIG. 3 according to gain and phase shift of a normalized Q path signal,
도 6a는 도 3에서의 소정 조건에서 측정된 이득 압축 및 위상 지연 특성의 그래프, 도 6b는 도 3에서의 소정 조건에서 측정된 이득 확장 및 위상 지연 특성의 그래프, 도 6c는 도 3에서의 소정 조건에서 측정된 이득 압축 및 위상 전진 특성의 그래프, 도 6d는 도 3에서의 소정 조건에서 측정된 이득 확장 및 위상 전진 특성의 그래프이다.6A is a graph of gain compression and phase delay characteristics measured under certain conditions in FIG. 3, FIG. 6B is a graph of gain expansion and phase delay characteristics measured under certain conditions in FIG. 3, and FIG. A graph of gain compression and phase advance characteristics measured under conditions, FIG. 6D is a graph of gain extension and phase advance characteristics measured under certain conditions in FIG. 3.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
101, 201, 301, 302, 303 : 90°하이브리드 커플러(90° Hybrid coupler),101, 201, 301, 302, 303: 90 ° Hybrid coupler,
102, 305, 306, 307, 308 : 쇼트키 다이오드(Schottky diode),102, 305, 306, 307, 308: Schottky diode,
103 : 정합회로(Matching circuit),103: matching circuit,
104 : 병렬 캐패시터(Parallel capacitor), 104: parallel capacitor,
105 : 개방 회로 선로(Open-circuited line),105: open-circuited line,
202, 304 : 동위상 결합기(In-phase combiner),202, 304: In-phase combiner,
210, 220 : 듀얼-게이트 에프이티(Dual-gate FET),210, 220: dual-gate FET,
310 : 제 1 반사형 혼변조 발생기(Reflection IM generator),310: first reflection IM generator,
320 : 제 2 반사형 혼변조 발생기(Reflection IM generator),320: second reflection IM generator,
110, 230, 330 : 신호입력단, 110, 230, 330: signal input terminal,
120, 240, 340 : 신호출력단,120, 240, 340: signal output stage,
350 : 쇼트키 다이오드의 등가회로.350: equivalent circuit of a Schottky diode.
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