KR20060114927A - 전력증폭모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증폭기로부터 출력되는 증폭신호의 일부를 궤환하여 상기 증폭신호의 왜곡특성을 상쇄시키고, 그에 따라 전력증폭기의 선형성을 확보할 수 있도록 하는 전력증폭모듈에 관한 것으로서, 입력되는 신호를 일정 증폭률로 1차 증폭시키는 기본증폭부와, 상기 기본증폭부로부터 출력되는 증폭신호의 왜곡현상을 방지하기 위하여 상기 증폭신호의 일부를 상기 기본증폭부의 입력단으로 궤환시키는 선형입력부를 포함하여 구성되어, 상기 전력증폭모듈의 선형성을 보다 크게 확보할 수 있으며, 상기 궤환회로를 사용함으로써 상기 전력증폭모듈 전체의 안정도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 상기 증폭기의 이득특성 및 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 회로구조 및 결선구조가 단순해짐에 따라 MMIC로의 적용이 가능하여 제품의 경쟁력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

기본증폭기, 트랜지스터, 궤환회로, 선형회로, 전력증폭모듈

Description

전력증폭모듈{Power Amplifier Module}

도 1 은 종래 기술에 따른 전력증폭모듈의 구성이 도시된 블록도,

도 2 는 종래 기술에 따른 전력증폭모듈의 선형특성이 도시된 그래프,

도 3 은 본 발명에 따른 전력증폭모듈의 구성이 도시된 구성도,

도 4 는 본 발명에 따른 전력증폭모듈의 선형입력부의 내부 구성이 도시된 회로도,

도 5 는 본 발명에 따른 전력증폭모듈의 선형특성이 도시된 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

DA: 기본증폭부 HPA: 전력증폭기

40: 선형입력부 41: 선형회로부

42: 궤환회로 TR: 왜곡 트랜지스터

본 발명은 전력증폭모듈에 관한 것으로서, 특히 증폭기로부터 출력되는 증폭 신호의 일부를 궤환하여 상기 증폭신호의 왜곡특성을 상쇄시키고, 그에 따라 전력증폭모듈의 선형성을 확보할 수 있도록 하는 전력증폭모듈에 관한 것이다.

최근 통신 시장의 확대에 따른 단말기 및 통신 기기에 대한 수요가 늘어남과 동시에 소형 및 경량화되고 소모 전력이 적으면서도 장시간 사용 가능한 통신 기기가 요구되고 있고 이를 위해 제한된 통신 기기의 크기에서 소모 전력을 줄이고 성능을 향상시키는 기술이 요구되고 있다.

또한, 이러한 유선 또는 무선 전화기나 휴대폰등의 통신 기기에는 일반적으로 그 송신 출력단에 전력을 증폭시키는 전력 증폭기 모듈이 내장되어 있으며, 상기 단말기를 통해 송수신되는 데이터량이 크게 증가함에 따라 송신시 신호의 선형성 확보가 보다 강조되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 전력증폭모듈의 구성이 도시된 블록도이며, 도 2는 종래 기술에 따른 전력증폭모듈의 선형특성이 도시된 그래프이다.

종래 기술에 따른 전력증폭모듈은 도 1에 도시된 바와 같이, 입력되는 신호를 1차 증폭시키는 기본증폭부(DA)와, 상기 기본증폭부(DA)로부터 출력된 신호를 2차 증폭시키는 전력증폭부(HPA)를 포함하여 구성되며, 상기 입력신호의 입력임피던스를 정합시켜 상기 기본증폭부(DA)로 전달되도록 하는 입력정합부(2)와, 상기 기본증폭부(DA) 및 전력증폭부(HPA) 사이에 연결되어 임피던스를 정합시키는 중간정합부(4)와, 상기 전력증폭부(HPA)의 출력단에 연결되어 출력임피던스를 정합시키는 출력정합부(6)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 전력증폭모듈은 상기 입력정합부(2)의 입력단에 연결되어 상기 기본증폭부(DA)로부터 출력되는 증폭신호의 왜곡특성을 방지하는 전치왜곡기(1)를 포함하여 구성된다.

즉, 일반적으로 전력증폭모듈은 일정한 증폭율에 따라 입력된 신호를 증폭시키게 되는데, 상기 전력증폭모듈로부터 출력되는 증폭신호의 세기가 일정 범위 이상인 경우에는 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 전력증폭모듈의 증폭률이 가변되어 원하는 세기의 신호를 얻을 수 없게 된다.

따라서, 종래 기술에 따른 전력증폭모듈은 이러한 문제점을 해결하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기본증폭부(DA)의 왜곡특성에 반대되는 왜곡특성의 신호를 출력하는 전치왜곡기(1)를 구비하며, 상기 전치왜곡기(1)에 의해 미리 왜곡된 신호(a)를 상기 기본증폭부(DA)로 인가하여 상기 기본증폭부(DA)의 왜곡특성을 상쇄(c)시킬 수 있도록 함으로써 상기 전력증폭모듈의 증폭특성이 선형성을 확보(h1)할 수 있도록 한다.

그러나, 상기와 같이 구성되는 종래 기술에 따른 전력증폭모듈은 상기 전치왜곡기(1)의 사용으로 인해 선형성은 확보될 수는 있으나, 증폭시키고자 하는 신호의 RF특성인 신호이득 및 증폭기의 효율은 저하되는 문제점이 발생한다.

즉, 상기 전력증폭모듈은 선형성 외에도 그 사용주파수 또는 출력전력의 세기에 따라 발진, 일그러짐, 잡음 등의 특성이 변화하며, 상기 전치왜곡기는 입력된 신호를 미리 왜곡시켜 상기 기본증폭부(DA)로 인가되도록 하므로, 상기한 발진, 일그러짐, 잡음 등의 특성은 오히려 강화되어 출력될 수 있으며, 이에 따라 상기 증 폭신호의 신호 이득 또는 증폭기의 효율이 저하되는 것이다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 회로의 안정성을 향상시키기 위한 궤환회로를 구비하며 전력증폭모듈의 왜곡특성을 상쇄시킬 수 있도록 하는 신호를 생성하여 상기 궤환회로로 전달함으로서, 상기 전력증폭모듈의 선형성 확보 뿐만 아니라 그 외 상기 전력증폭모듈의 특성을 향상시킬 수 있도록 하는 전력증폭모듈을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전력증폭모듈은 입력되는 신호를 일정 증폭률로 1차 증폭시키는 기본증폭부와, 상기 기본증폭부로부터 출력되는 증폭신호의 왜곡현상을 방지하기 위하여 상기 증폭신호의 일부를 상기 기본증폭부의 입력단으로 궤환시키는 선형입력부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다. 도 3은 본 발명에 따른 전력증폭모듈의 구성이 도시된 구성도이다.

본 발명에 따른 전력증폭모듈은 신호가 입력되는 입력단자(In)와, 상기 입력단자(In)로부터 전달된 입력신호를 일정증폭률로 증폭시키는 기본증폭부(DA)와, 상기 기본증폭부(DA)로부터 출력된 증폭신호를 2차 증폭하는 전력증폭부(HPA)와, 상 기 전력증폭부(HPA)로부터 출력된 증폭신호가 외부로 전달되도록 하는 출력단자(Out)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 전력증폭부(HPA)는 상기 기본증폭부(DA)에 의해 미리 일정레벨로 증폭된 신호를 더 증폭시켜 고전력신호로 출력되도록 하는 고전력증폭기가 구비될 수 있으며, 상기 각 기본증폭부(DA) 및 전력증폭부(HPA)는 소정의 트랜지스터로 구성되어 상기 증폭동작을 수행할 수 있다.

한편, 상기 전력증폭모듈은 상기 입력단자(In)를 통해 전달되는 상기 입력신호의 임피던스를 정합하는 입력정합부(10)와, 상기 기본증폭부(DA)에서 출력된 증폭신호가 상기 전력증폭부(HPA)로 전달되도록 임피던스를 정합하는 중간정합부(20)와, 상기 전력증폭부(HPA)로부터 증폭된 신호가 상기 출력단자(Out)를 통해 출력되도록 임피던스를 정합하는 출력정합부(30)를 포함하여 구성된다.

특히, 본 발명에 따른 상기 전력증폭모듈은 상기 기본증폭부(DA)로부터 출력되는 증폭신호의 왜곡현상을 방지하기 위하여 상기 증폭신호의 일부를 상기 기본증폭부(DA)의 입력단으로 궤환시키는 선형입력부(40)를 더 포함하여 구성된다.

상기 선형입력부(40)는 상기 기본증폭부(DA)로부터 궤환된 신호의 왜곡특성을 상반되도록 가변시켜 상기 기본증폭부(DA)의 입력단으로 전달함으로써, 상기 기본증폭부(DA)로부터 출력된 증폭신호의 왜곡특성이 상쇄되도록 하기 위한 것으로써, 첨부된 도면을 참조로 하여 보다 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 전력증폭모듈의 선형입력부의 내부 구성이 도시된 회로도이며, 도 5는 본 발명에 따른 전력증폭모듈의 선형특성이 도시된 그래프로서, 도 5a는 상기 전력증폭모듈의 구성 중 (A)지점에서의 신호가 도시된 도이며, 도 5b는 (B)지점에서의 신호가 도시된 도이다.

즉, 상기 선형입력부(40)는 상기에서 설명한 바와 같이 회로의 안정성을 유지함과 동시에 상기 기본증폭부(DA)의 왜곡특성을 상쇄시키기 위하여, 상기 기본증폭부(DA)로부터 출력되는 증폭신호의 왜곡특성과 상반되는 왜곡특성을 갖는 신호를 출력하는 선형회로부(41)와, 상기 선형회로부(41)로부터 출력되며 왜곡특성을 갖는 신호 및 상기 증폭신호의 이득변동을 방지하기 위한 상기 증폭신호의 일부를 상기 기본증폭부(DA)의 입력단으로 함께 전달하는 궤환회로(42)를 포함하여 구성된다.

상기 궤환회로(42)는 상기 기본증폭부(DA)의 콜렉터 및 베이스와 차례로 연결되는 적어도 하나 이상의 커패시터(C1, C2) 및 저항(R1)을 포함하여 구성되는데, 상기 커패시터(C1, C2)는 상기 기본증폭부(DA)의 입력단 및 출력단 사이에 존재가능한 직류성분에 의한 영향을 사전에 방지하며, 상기 저항(R1)은 그 크기를 조정함으로써 상기 기본증폭부(DA)로부터 궤환되는 신호의 크기를 조절할 수 있다.

또한, 상기 선형회로부(41)는 콜렉터가 베이스와 연결되며, 에미터가 소정의 커패시터(C3) 및 저항(R3)과 연결되는 왜곡 트랜지스터(TR)를 포함하여 구성되며, 상기 왜곡 트랜지스터(TR)는 상기와 같이 연결됨에 따라 소정의 다이오드로서 동작된다.

상기 왜곡 트랜지스터(TR)의 베이스는 상기 궤환회로(42)의 양 커패시터(C1, C2) 사이에 연결되어 상기 선형회로부(41)에서 생성된 왜곡특성을 갖는 신호가 상기 궤환회로(42)를 통해 상기 기본증폭부(DA)의 입력단으로 전달되도록 한다.

따라서, 상기 기본증폭부(DA)로 인가된 입력신호는 증폭특성의 변화에 따라 도 5a에 도시된 바와 같이 왜곡특성을 갖는 증폭신호로 출력되며, 출력된 상기 증폭신호 중 일부가 상기 궤환회로(42)에 의해 상기 선형회로부(41)로 인가되면 상기 왜곡 트랜지스터(TR)는 상기 도 5b에 도시된 바와 같이 인가신호의 왜곡특성과 상반되는 왜곡특성의 신호를 출력하게 된다.

또한, 상기 왜곡 트랜지스터(TR)를 통해 출력된 신호는 상기 기본증폭부(DA)의 입력단으로 전달되며, 그에 따라 도 5c에 도시된 바와 같이 서로 상반된 왜곡특성을 갖는 신호가 병합되어 각각의 왜곡특성이 상쇄된다.

따라서, 상기 기본증폭부(DA)를 통해 출력되는 증폭신호의 선형특성(h2)은 도 5c에 도시된 바와 같이 확보되며, 이는 도 2c에 도시된 기존의 전력증폭모듈에서 가능한 선형특성(h1)이 비해 크게 증가한 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의한 전력증폭모듈을 예시된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며, 출력신호의 왜곡특성과 상반된 왜곡특성을 갖는 신호를 생성하고 궤환회로를 통해 전달하여 왜곡특성이 서로 상쇄되도록 함으로써 선형성을 확보하는 본 발명의 기술사상은 보호되는 범위 이내에서 당업자에 의해 용이하게 응용될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전력증폭모듈은 출력신호의 왜곡특성 과 상반된 왜곡특성을 갖는 신호를 생성하고, 생성된 신호를 궤환회로를 통해 증폭기의 입력단으로 전달하도록 구성되어, 상기 전력증폭모듈의 선형성을 보다 크게 확보할 수 있으며, 상기 궤환회로를 사용함으로써 상기 전력증폭모듈 전체의 안정도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 상기 증폭기의 이득특성 및 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 회로구조 및 결선구조가 단순해짐에 따라 MMIC로의 적용이 가능하여 제품의 경쟁력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 입력되는 신호를 일정 증폭률로 1차 증폭시키는 기본증폭부와;

   상기 기본증폭부로부터 출력되는 증폭신호의 왜곡현상을 방지하기 위하여 상기 증폭신호의 일부를 상기 기본증폭부의 입력단으로 궤환시키는 선형입력부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력증폭모듈.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 선형입력부는 상기 기본증폭부로부터 궤환된 신호의 왜곡특성을 상반되도록 가변시켜 상기 기본증폭부의 입력단으로 전달함으로써, 상기 기본증폭부로부터 출력된 증폭신호의 왜곡특성이 상쇄되도록 하는 것을 특징으로 하는 전력증폭모듈.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 선형입력부는 상기 기본증폭부로부터 출력되는 증폭신호의 왜곡특성과 상반되는 왜곡특성을 갖는 신호를 출력하는 선형회로부와;

   상기 선형회로부로부터 출력되며 왜곡특성을 갖는 신호 및 상기 증폭신호의 이득변동을 방지하기 위한 상기 증폭신호의 일부를 상기 기본증폭부의 입력단으로 함께 전달하는 궤환회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력증폭모듈.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 선형회로부는 콜렉터가 베이스와 연결되며, 에미터가 소정의 커패시터 및 저항과 연결되는 왜곡 트랜지스터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력증폭모듈.

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