KR20060097246A - 하모닉 성분이 제거되는 전력증폭모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 하모닉 성분이 제거되는 전력증폭모듈은 임의의 신호를 전달받아 이득을 조정시키는 구동증폭부; 상기 이득조정된 신호의 전력을 증폭시키는 전력증폭부; 상기 구동증폭부의 입력단에 연결되어 원주파수 신호를 커플링시키는 제1결합부; 상기 전력증폭부의 출력단에 연결되어 하모닉 주파수를 커플링시키고, 상기 하모닉 주파수를 상기 원주파수 신호로 상쇄시키는 제2결합부; 상기 제1결합부 및 제2결합부와 연결되어 각각의 상기 신호를 혼합하는 주파수혼합부; 상기 혼합된 신호의 위상을 역전시키는 위상변환부; 및 상기 위상 역전된 신호 및 상기 전력증폭부의 출력단 상의 하모닉 주파수를 합산하여 상쇄시키는 주파수합산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 별도의 필터를 구비하지 않고 단순화된 회로 구조를 통하여 하모닉 성분의 주파수를 용이하게 억압시킬 수 있으므로 고품질의 GSM 통신을 제공할 수 있는 효과가 있고, 종래의 하모직 주파수 제거용 필터가 가지는 임피던스 손실을 배제시킬 수 있으며, 생산 비용을 절감시킬 수 있고, GSM 전력증폭모듈의 부피를 최소화시킬 수 있게 된다.
Description
도 1은 종래의 GSM 전력증폭모듈의 구성요소를 개략적으로 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하모닉 성분이 제거되는 GSM 전력증폭모듈의 구성요소가 연결되는 형태를 개략적으로 도시한 블록도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
100: 하모닉 성분이 제거되는 GSM 전력증폭모듈
110: 입력매칭부 120: 구동증폭부
130: 중간매칭부 140: 전력증폭부
150: 출력매칭부 160: 제1결합부
170: 제2결합부 182: 주파수혼합부
184: 주파수합산부 190: 위상변환부
본 발명은 전력증폭모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 4대역(quad band) GSM(Global Systems for Mobile communication) 전력증폭모듈(PAM: Power Amplifier Module)의 하모닉 성분을 억압시키는 회로 구조에 관한 것이다.
현재, GSM은 디지털 이동통신시스템으로서 유럽을 포함한 기타 지역에서 광범위하게 사용되고 있다. GSM은 시분할 다중접속(TDMA: Time Division Multiple Access)의 일종인데, 이는 TDMA, CDMA(Code Division Multiple Access)와 함께 가장 널리 사용되는 3개의 디지털 무선전화기술 중 하나이다.
GSM은 데이터를 디지털화하고 압축한 다음, 사용자 데이터와 함께 채널을 통해 송출하며, 각각의 데이터는 고유한 시간대에 송출된다. GSM은 850 MHz, 900 MHz 및 1800 MHz, 1900MHz의 주파수 대역에서 모두 동작할 수 있으므로, 보통 그 시스템은 4대역 GSM 시스템이라고 일컬어진다.
이러한 GSM은 유럽에서는 이동통신단말기에 있어서 표준으로 자리잡고 있으며, 전세계적으로 120여 개국에서 사용되고 있다. 또한, 대다수의 GSM 네트웍 운영자들이 상호 로밍 규약을 맺고 있으므로, 외국을 여행하는 경우에도 사용자들은 자신의 GSM 이동통신단말기를 계속 사용할 수 있다.
종래의 GSM 전력증폭모듈의 구성을 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 종래의 GSM 전력증폭모듈(20)의 구성요소를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1에 의하면, 종래의 GSM 전력증폭모듈(20)은 GSM트랜시버(10), 제1입력매칭부(21a), 제1DA(Driver Amplifier: 구동증폭기)(22a), 제1중간매칭부(23a), 제1PA(Power Amplifier: 전력증폭기)(24a), 제1출력매칭부(25a), 제1BPF(Band Pass Filter: 대역통과필터)(26a), 제2입력매칭부(21b), 제2DA(22b), 제2중간매칭부 (23b), 제2PA(24b), 제2출력매칭부(25b), 제2BPF(26b), 스위칭부(30) 및 안테나(40)를 포함하여 구성된다.
우선, 상기 GSM트랜시버(10)는 상기 다수개의 GSM대역의 주파수를 처리하고, 교신 채널을 설정하여 무선망을 구성하며, GSM통신의 송수신을 제어하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 제1입력매칭부(21a), 제1DA(22a), 제1중간매칭부(23a), 제1PA(24a) 및 제1출력매칭부(25a)는 900MHz 대역의 주파수를 처리하는 전력증폭단 영역이고, 상기 제2입력매칭부(21b), 제2DA(22b), 제2중간매칭부(23b), 제2PA(24b) 및 제2출력매칭부(25b)는 1800MHz 대역의 주파수를 처리하는 전력증폭단 영역이다.
상기 DA(22a, 22b)는 상기 트랜시버(10)로부터 출력된 신호를 증폭함에 있어서 이득(gain)을 조절하여 출력이 허용 수준을 넘지 않도록 한다. 따라서, 상기 DA(22a, 22b)를 통하여 증폭 신호가 왜곡되고 여러 주파수가 집중된 채널신호의 대역폭에서 인터모듈레이션이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
상기 PA(24a, 24b)는 상기 DA(22a, 22b)와는 달리 출력단에 많은 양의 전류를 제공하고 전력을 상승시키는 기능을 한다. 따라서, 상기 PA(24a, 24b)는 용량이 큰 트랜지스터 혹은 병렬로 구성되는 많은 수의 트랜지스터를 필요로 하게 된다.
상기 입력매칭부(21a, 21b)는 상기 트랜시버(10)로부터 입력되는 신호의 손실을 보상하기 위한 회로이고, 상기 중간매칭부(23a, 23b)는 상기 DA(22a, 22b) 및 PA(24a, 24b) 사이의 입력손실을 보상해주는 역할을 수행한다.
또한, 상기 출력매칭부(25a, 25b)는 상기 PA(24a, 24b)의 특성상 출력단의 임피던스가 상당히 낮아지므로 상기 PA(24a, 24b)의 입력 임피던스 및 출력 임피던스를 정합시켜서 전력을 매칭시킨다.
상기 스위칭부(30)는 전술한 900MHz 대역의 전력증폭단 및 1800MHz 대역의 전력증폭단의 송출신호를 분리하여 상기 트랜시버(10)가 처리한 해당 주파수를 상기 안테나(40)를 통하여 송출시킨다.
이때, 상기 제1PA(24a)가 동작하고 상기 제2PA(24b)가 동작하지 않는 경우에도 상기 제1PA(24a)가 처리하는 900MHz 주파수의 하모닉(고조파) 성분이 발생되는데, 가령 900MHz의 2배에 해당하는 하모닉 성분, 즉 1800MHz 주파수가 발생되어 상기 GSM 전력증폭모듈 내부의 와이어 본딩 등의 영향으로 상기 제2PA(24b)의 출력단에 진입하게 되어 영향을 미치게 된다.
이러한 하모닉 성분은 비선형적 특성을 가지며, 상기 스위칭부(30)에 혼선을 가져와 상기 GSM 전력증폭모듈 전체의 기능에 악영향을 초래하게 된다.
상기 하모닉 성분을 제거하기 위하여 종래의 GSM 전력증폭모듈(20)은 상기 제1BPF(26a) 및 제2BPF(26b)를 각각 구비하여 특정 하모닉 성분의 주파수만을 제거시킴으로써 상기 하모닉 성분의 영향을 억제시키는 구성을 갖는다.
그러나, 종래의 이러한 방식은 상기 BPF(26a, 26b)가 가지는 자체의 주파수 손실, 다수개의 필터가 구비됨에 따른 비용의 증가 및 GSM 전력증폭모듈의 부피 증가 등의 요인으로 작용되어 최적의 개선 효과를 보여주고 있지 못한 실정이다.
따라서, 본 발명은 종래의 GSM 전력증폭모듈에 구비되는 하모닉 성분 억제용 필터를 배제시키고, 상기 900MHz 대역의 전력증폭단에서 발생된 2배(2f0)의 하모닉 주파수가 1800MHz 대역의 전력증폭단에 다다르기 전에 상쇄되도록 상기 900MHz 대역의 전력증폭단 상에 상쇄회로 구조를 가지는 GSM 전력증폭모듈을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 하모닉 성분이 제거되는 전력증폭모듈은 임의의 신호를 전달받아 이득을 조정시키는 구동증폭부; 상기 이득조정된 신호의 전력을 증폭시키는 전력증폭부; 상기 구동증폭부의 입력단에 연결되어 원주파수 신호를 커플링시키는 제1결합부; 상기 전력증폭부의 출력단에 연결되어 하모닉 주파수를 커플링시키고, 상기 하모닉 주파수를 상기 원주파수 신호로 상쇄시키는 제2결합부; 상기 제1결합부 및 제2결합부와 연결되어 각각의 상기 신호를 혼합하는 주파수혼합부; 상기 혼합된 신호의 위상을 역전시키는 위상변환부; 및 상기 위상 역전된 신호 및 상기 전력증폭부의 출력단 상의 하모닉 주파수를 합산하여 상쇄시키는 주파수합산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 하모닉 성분이 제거되는 전력증폭모듈에 대하여 상세히 설명하는데, 전력증폭모듈로는 GSM 전력증폭모듈이 사용된 것으로 한다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되므로 본 발명의 기술적 사상과 직접적인 관련이 있는 핵심적 구성부만을 언급하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하모닉 성분이 제거되는 GSM 전력증폭모듈(100)의 구성요소가 연결되는 형태를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2에 의하면, 본 발명의 실시예에 따른 하모닉 성분이 제거되는 GSM 전력증폭모듈(100)은 입력매칭부(110), 구동증폭부(120), 중간매칭부(130), 전력증폭부(140), 출력매칭부(150), 제1결합부(160), 제2결합부(170), 주파수혼합부(182), 주파수합산부(184) 및 위상변환부(190)를 포함하여 구성된다.
우선, 상기 구동증폭부(120)는 트랜시버(도시되지 않음)로부터 GSM신호를 전달받아 이득을 조정시키는 기능을 수행하는데, 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 각 구성부들은 900MHz 대역의 GSM신호를 처리하는 전력증폭단의 영역에 속한다.
상기 전력증폭부(140)는 상기 구동증폭부(120)에서 이득조정된 GSM신호의 전력을 증폭시키는데, 출력단에 많은 양의 전류를 제공하고 전력을 상승시키는 기능을 하며, 따라서 용량이 큰 트랜지스터 혹은 병렬로 구성되는 많은 수의 트랜지스터를 필요로 하게 된다.
또한, 상기 전력증폭부(140)는 RF신호의 출력을 ACPR(Adjacent Channel Power Ratio)과 같은 통신 규격에 부합되는 범위에서 최대한으로 증폭시킨다.
이때, 상기 전력증폭부(140)에서 2배의 하모닉 성분 주파수, 즉 1800MHz 대역의 주파수가 발생되어 GSM 전력증폭모듈에 함께 구비되는 1800MHz 대역의 전력증폭단(도시되지 않음)으로 영향을 주게 된다.
본 발명의 실시예는 상기 2배의 하모닉 주파수 성분이 외부로 인입되기 전에 900MHz 대역의 GSM신호를 처리하는 전력증폭단 상에서 제거하는 것을 목적으로 하므로, 상기 1800MHz 대역의 전력증폭단에 대해서는 상세한 언급을 피하기로 한다.
상기 입력매칭부(110)는 트랜시버로부터 출력된 신호의 임피던스 손실을 보상하고, 상기 제1결합부(160)와 연결된다.
상기 중간매칭부(130)는 상기 구동증폭부(120)의 출력단 및 상기 전력증폭부(140) 입력단 사이에서 손실된 임피던스를 정합시키는 기능을 수행하고, 상기 출력매칭부(150)는 상기 전력증폭부(140)에서 증폭된 신호의 임피던스를 정합시킨다.
이때, 상기 전력증폭부(140)에서 발생된 하모닉 주파수는 상기 출력매칭부(150)를 거쳐서도 존재하게 된다.
상기 제1결합부(160)는 상기 구동증폭부(120)의 입력단 및 상기 입력매칭부(110) 사이에 연결되어 원주파수(즉, 900MHz 대역의 주파수로서, 이하에서 "f0"라 한다)(a)의 GSM신호를 커플링시킨다. 상기 제1결합부(160)는 결합 커패시터로 구비될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제2결합부(170)는 결합 커패시터(174) 및 저항(172)으로 구성되는데, 상기 저항(172)은 가변저항으로 구비되는 것이 바람직하다.
상기 결합 커패시터(174)는 상기 f0가 상기 전력증폭부(140)에서 증폭되면서 함께 생성된 2배의 하모닉 주파수(이하에서, "2f0"라 한다)(b)를 커플링시키고, 상 기 저항(172)은 상기 커플링된 2f0를 상쇄시켜 f0(c)로 감소시킨다.
상기 주파수혼합부(182)는 상기 제1결합부(160) 및 제2결합부(170)와 연결되어 상기 제1결합부(160)로부터 전달되는 f0(a) 및 상기 제2결합부(170)로부터 전달되는 f0(c)를 혼합하여 2f0(d)를 생성한다.
상기 주파수혼합부(182)는 곱셈혼합기로 구비될 수 있다.
상기 2f0가 생성되면 상기 위상변환부(190)는 상기 2f0를 반전시켜서 상기 반전된 2f0(e)를 상기 주파수합산부(184)로 전달한다.
이어서, 상기 주파수합산부(184)는 상기 반전된 2f0(e) 및 상기 전력증폭부(140)에서 생성되어 상기 출력매칭부(150)를 통과한 2f0(f)를 합산하여 상쇄되도록 한다.
상기 주파수합산부(184)는 덧셈합산기로 구비될 수 있다.
이와 같은 구성을 통하여 본 발명에 의한 GSM 전력증폭모듈(100)은 상기 전력증폭부(140)에서 발생되는 하모닉 주파수가 외부로 영향을 주기전에 효율적으로 상쇄시킬 수 있게 된다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 의한 하모닉 성분이 억압되는 전력증폭모듈에 의하면, 별도의 필터를 구비하지 않고 단순화된 회로 구조를 통하여 하모닉 성분의 주파수를 용이하게 억압시킬 수 있으므로 고품질의 무선 통신을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 종래의 하모직 주파수 제거용 필터가 가지는 임피던스 손실을 배제시킬 수 있고, 생산 비용을 절감시킬 수 있으며, 전력증폭모듈의 부피를 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.
Claims (7)
- 임의의 신호를 전달받아 이득을 조정시키는 구동증폭부;상기 이득조정된 신호의 전력을 증폭시키는 전력증폭부;상기 구동증폭부의 입력단에 연결되어 원주파수 신호를 커플링시키는 제1결합부;상기 전력증폭부의 출력단에 연결되어 하모닉 주파수를 커플링시키고, 상기 하모닉 주파수를 상기 원주파수 신호로 상쇄시키는 제2결합부;상기 제1결합부 및 제2결합부와 연결되어 각각의 상기 신호를 혼합하는 주파수혼합부;상기 혼합된 신호의 위상을 역전시키는 위상변환부; 및상기 위상 역전된 신호 및 상기 전력증폭부의 출력단 상의 하모닉 주파수를 합산하여 상쇄시키는 주파수합산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하모닉 성분이 제거되는 전력증폭모듈.
- 제 1항에 있어서, 상기 제1결합부는커패시터로 구비되는 것을 특징으로 하는 하모닉 성분이 제거되는 전력증폭모듈.
- 제 1항에 있어서, 상기 제2결합부는상기 하모닉 주파수를 커플링시키는 커패시터 및 상기 하모닉 주파수를 상기 원주파수 신호로 상쇄시키는 저항으로 구비되는 것을 특징으로 하는 하모닉 성분이 제거되는 전력증폭모듈.
- 제 3항에 있어서, 상기 저항은가변 저항으로 구비되는 것을 특징으로 하는 하모닉 성분이 제거되는 전력증폭모듈.
- 제 1항에 있어서, 상기 주파수혼합부는곱셈혼합기인 것을 특징으로 하는 하모닉 성분이 제거되는 전력증폭모듈.
- 제 1항에 있어서, 상기 주파수합산부는덧셈합산기인 것을 특징으로 하는 하모닉 성분이 제거되는 전력증폭모듈.
- 제 1항에 있어서, 임의의 신호는900MHz 대역의 원주파수를 가지는 GSM신호인 것을 특징으로 하는 하모닉 성분이 제거되는 전력증폭모듈.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110545078A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-12-06 | 电子科技大学 | 一种微带功率放大器 |
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2005
- 2005-03-04 KR KR1020050018330A patent/KR20060097246A/ko not_active Application Discontinuation
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| CN110545078A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-12-06 | 电子科技大学 | 一种微带功率放大器 |
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|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |