KR20060122492A - 전력 증폭기의 전력 감지 회로 - Google Patents

전력 증폭기의 전력 감지 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 전력증폭기의 전력감지회로는 무선송신기의 가변적인 송신전력의 크기를 전압의 크기로 바꾸는 회로로서, 외부로부터 입력된 RF신호를 증폭하는 전력증폭부와, 상기 전력증폭부와 연결되어 상기 전력증폭부를 동작시키는 바이어스부와, 상기 바이어스부의 바이어스전류를 소정크기의 전압으로 변환감지하여 상기 전력증폭부의 출력증폭신호의 크기를 측정하는 전력감지부를 포함하여 구성되며, 전력감지부의 전원은 전력증폭부의 전원을 사용함으로서 송신부 회로의 전원부 설계가 용이하고, 별도의 단품 전력 탐지기를 사용하지 않고도 전력증폭기의 바이어스회로의 전류 및 전압변화를 이용하여 전력을 탐지할 수 있어서 공간과 비용을 줄일 수 있다.
트랜지스터, 바이어스부, 전력증폭기, 전력감지부, 피크탐지기

Description

전력 증폭기의 전력 감지 회로{ power sensible circuit for power amplifier }
도 1 은 종래기술에 따른 전력증폭기와 별도의 전력감지회로가 도시된 회로도,
도 2 은 본 발명에 따른 전력증폭기의 전력감지회로가 도시된 개략도,
도 3 은 본 발명에 따른 전력증폭기의 전력감지회로가 도시된 회로도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
10: 전력 증폭기 20: 바이어스부
30: 전력감지부 TR11: 제 1 트랜지스터
TR12: 제 2 트랜지스터 TR13: 제 3 트랜지스터
Q1: 제 4 트랜지스터 Q2: 제 5 트랜지스터
본 발명은 전력증폭기의 전력감지회로에 관한 것으로서, 무선송신기의 가변적인 송신전력의 크기를 전력증폭기 바이어스회로의 전류 및 전압변화를 이용하여 출력전력을 탐지하는 전력증폭기의 전력감지회로에 관한 것이다.
일반적으로 전력증폭기는 외부로부터 입력된 신호의 크기를 왜곡없이 확장시켜서 상기 전력증폭기의 부하에 전력을 공급하는 것을 목적으로 하는 것이다.
도 1 은 종래 발명에 따른 전력증폭기와 별도의 전력감지회로가 도시된 회로도이다.
종래의 전력증폭기(1)의 전력감지기(2)는 도 1 에 도시된 바와 같이, RF 신호를 커플링하는 커플링부(3)와, 상기 커플링한 RF 신호의 피크를 탐지하는 피크탐지부(4)로 구성된다.
상기 RF 신호를 커플링하는 커플링부(3)는 일반적으로 직렬저항(R)과 직렬커패시터(C1)로 구성되며, 상기 전력증폭기(1)의 출력된 신호의 일부를 상기 피크탐지부(4)로 보내는 역할을 한다. 이렇게 커플링된 RF 신호는 피크검출기(5)에 의해서 신호의 크기에 비례하는 전압을 출력한다.
상기와 같이 구성 및 동작되는 전력증폭기와 별도의 전력감지기는 RF신호를 커플링하는 커플링부가 필요하게 되어 송신기의 회로구현이 복잡함으로서 송신부의 크기를 소형화하는데 제약요소를 가하게 되며 사용부품의 증가로 비용이 증가하는 단점이 있다. 또한, 최대 피크검출부도 상기와 같은 문제를 발생한다. 더구나, 최대피크검출기가 동작하기 위해서는 외부의 전원이 필요하게 되므로 송신기의 설계 에 있어서 회로를 더욱더 복잡해지게 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 별도의 단품 전력감지기가 구비되지 않아도 바이어스 회로의 전류 및 전압변화를 이용하여 송신전력의 크기를 측정함으로서, 송신기의 비용을 절감하고 단순화시키는 전력증폭기의 전력감지회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전력증폭기의 전력감지회로는 외부로부터 입력된 RF신호를 증폭하는 전력증폭부와, 상기 전력증폭부와 연결되어 상기 전력증폭부를 동작시키는 바이어스부와, 상기 바이어스부의 바이어스전류를 소정크기의 전압으로 변환감지하여 상기 전력증폭부의 출력증폭신호의 크기를 측정하는 전력감지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2 는 본 발명에 따른 전력증폭기의 전력감지회로가 도시된 개략도이며, 도 3 은 도 2 가 구체적으로 도시된 회로도이다
도 2 또는 도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 전력증폭기의 전력감지회로는 입 력신호에 대해 소정크기의 이득값(RFout/RFin)을 가지도록 상기 입력신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭부(10)와, 상기 전력증폭부를 동작시키는 바이어스부(20)와, 상기 전력증폭부에 의해 증폭된 전력량을 전압의 크기로 변환감지하여 출력하는 전력감지부(30)로 구성된다.
상기 전력증폭기에 사용되는 증폭소자로는 쌍극접합 트랜지스터(BJT)와 전기장효과 트랜지스터(FET)가 있고, 상기 쌍극접합 트랜지스터(BJT)는 베이스로 입력되는 전류의 변화를 이용하여 컬렉터-이미터간의 전압을 제어하는 소자이며, 상기 전기장효과 트랜지스터(FET)는 게이트-소스간의 전압변화를 이용하여 드레인 전류를 제어하는 소자이다.
이하 본 발명의 실시 예에서는 상기 증폭소자로서 전류변화로 전압을 제어하는 쌍극접합 트랜지스터(BJT)를 사용하는 것을 예로 하여 설명한다.
상기 전력증폭부(10)는 외부전원과 연결되어 부하에 전력을 공급하는 전력 트랜지스터(TR11)를 포함하여 구성되며, 상기 바이어스부(20)에 흐르는 전류의 세기에 따라 상기 전력트랜지스터(TR11)가 구동된다.
상기 바이어스부(20)는 안정적인 전원공급을 위하여 에미터가 상기 전력트랜지스터(TR11)의 베이스와 연결되는 제 1트랜지스터(TR12)와, 베이스가 상기 전력트랜지스터의 베이스와 연결되는 제 2트랜지스터(TR13)와, 상기 바이어스부(20)내 전류의 흐름을 제어하기 위해 상기 제 2트랜지스터(TR13)와 대칭 연결된 제 3트랜지스터(TR14)를 포함하여 구성되며, 상기 제 2트랜지스터(TR13)와 제 1트랜지스터(TR12) 및 제 3트랜지스터(TR14)는 커런트 미러(Current mirror)구조를 갖는다.
또한, 상기 바이어스부(20)에 흐르는 전류에 따라 상기 전력 트랜지스터(TR11)가 구동되며, 이때 상기 바이어스부(20)의 상기 제 2트랜지스터(TR13)는 상기 제 1트랜지스터(TR12) 및 제 3트랜지스터(TR14)와 커런트 미러(Current mirror)구조를 형성하므로, 상기 제 2트랜지스터(TR13)에 흐르는 전류(Ic3)는 상기 제 1트랜지스터(TR12)에 흐르는 전류(Ic2) 및 상기 제 3트랜지스터(TR14)에 흐르는 전류(Ic4)와 비례하게 된다.
또한, 상기 제 3트랜지스터(TR14)는 상기 바이어스부(20)의 작은 전류의 변화로 전체적인 특성을 조정함으로서 전력 트랜지스터(TR11)를 통하여 출력되고자 하는 신호에 적합한 레벨로 증폭한다.
또한, 상기 바이어스부(20)는 상기 RF입력신호의 증가에 의해 발생한 상기 제 2트랜지스터(TR13)에 흐르는 전류(Ic3)의 증가량을 상기 전력감지기의 제 4트랜지스터(Q1)의 베이스에 인가해 준다.
상기 전력감지부(30)는 상기 전력증폭기의 전원(Vref)과, 상기 바이어스전류(Ic3)를 소정크기의 전압으로 변환 감지하여 상기 전압을 증폭하기 위해 연결된 복수의 트랜지스터(Q1,Q2)와, 증폭된 전압을 고정시켜서 출력하는 커패시터(C2)와 저항(R)으로 구성된다.
이때, 상기 전력감지부(30)는 상기 전력증폭부의 전원(Vref)을 인가하여 작동하며, 상기 RF입력신호의 증가로 인한 가변된 바이어스부내의 전류(Ic3)를 상기 제 4트랜지스터(Q1)가 변환 감지한 전압의 크기를 변화시켜 증폭시키고, 작은 변화의 폭을 증폭시켜 출력전력의 증가경향을 일정하게 하기 위해 상기 제 4트랜지스터 (Q1)와 제 5트랜지스터(Q2)를 연결시킨다. 상기 증폭된 전압을 상기 커패시터(C)와 저항(R)으로 구성된 하이 패스 필터(High Pass Filter)에 의해 상기 전압을 고정시켜서 피크전력이 출력(Pout)되어 측정된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 전력증폭기의 전력감지회로의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저 상기 전력증폭부(10)는 상기 RF입력신호(RFin)의 증가에 의해 발생한 상기 바이어스부(20)에 흐르는 전류의 세기에 따라 상기 전력트랜지스터(TR11)가 동작한다. 이때, 상기 제 1 트랜지스터(TR12) 및 전력트랜지스터(TR11)는 커런트 미러(Curret mirror) 구조를 가지고 있으므로, 상기 전력트랜지스터(TR11)로 인가되는 구동전류(Io)는 상기 제 1트랜지스터(TR12)의 콜렉터에 흐르는 전류(Ic2)에 비례하게 된다.
또한, 제 2트랜지스터(TR13)에 증가하여 흐르는 전류(Ic3)량을 제 4트랜지스터(Q1)와 제 5트랜지스터(Q2)가 변환 감지한 전압의 크기를 출력전력의 증가경향을 일정하게 하기 위해 변화시켜 증폭시키고, 상기 증폭된 전압을 상기 커패시터(C2)와 저항(R)으로 구성된 하이 패스 필터(High Pass Filter)에 의해 상기 전압을 고정시켜서 피크전력이 출력(Pout)되어 측정된다.
이상과 같이 본 발명에 의한 전력증폭기의 전력감지회로를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전력증폭기의 전력감지회로는 전력감지부에 전력증폭부의 전원을 사용함으로서 송신부 회로의 전원부 설계가 용이하고, 별도의 단품 전력 탐지기를 사용하지 않고도 전력증폭기의 바이어스회로의 전류 및 전압변화를 이용하여 전력을 탐지할 수 있어서 공간과 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 외부로부터 입력된 RF신호를 증폭하는 전력증폭부와,
    상기 전력증폭부와 연결되어 상기 전력증폭부를 동작시키는 바이어스부와,
    상기 바이어스부의 바이어스전류를 소정크기의 전압으로 변환감지하여 상기 전력증폭부의 출력증폭신호의 크기를 측정하는 전력감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력증폭기의 전력감지회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력감지부는 적어도 하나이상의 트랜지스터 및 저항을 포함하여 상기 트랜지스터에 인가되는 상기 바이어스부의 전류에 따라 소정전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 전력증폭기의 전력감지회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 트랜지스터가 BJT인 것을 특징으로 하는 전력증폭기의 전력감지회로.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 BJT는 베이스측이 상기 바이어스부의 기준전원과 연결된 것을 특징으로 하는 전력증폭기의 전력감지회로.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 트랜지스터가 FET인 것을 특징으로 하는 전력증폭기의 전력감지회로.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 FET는 게이트측이 상기 바이어스부의 기준전원과 연결된 것을 특징으로 하는 전력증폭기의 전력감지회로.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력감지부는 변환감지된 상기 전압을 일정증폭률로 증폭시키는 것을 특징으로 하는 전력증폭기의 전력감지회로.
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