KR20070000544A

KR20070000544A - 전력 증폭기의 효율 및 선형성 개선 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20070000544A
Application number: KR1020050055959A
Authority: KR
Inventors: 양경온
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2007-01-03

Abstract

본 발명은 전력 증폭기의 효율 및 선형성 개선 장치 및 방법에 관한 것으로, 종래에는 정합 회로는 전력 효율과 출력 선형성을 모두 만족시키고자 하지만 전력 증폭기의 모든 동작 구간에 대해 두 조건을 모두 만족시키지 못하는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 감안한 본 발명은 무선 신호를 고출력 증폭하는 전력 증폭기와; 전력 증폭기의 출력 레벨을 판단하여 두 정합회로 중 하나를 선택하는 정합회로 선택기와; 전력 증폭기의 출력에서 전력 효율을 우선하여 전력 증폭기와 안테나의 임피던스를 정합하는 효율 정합회로와; 전력 증폭기의 출력에서 선형성을 우선하여 전력 증폭기와 안테나의 임피던스를 정합하는 선형 정합회로로 구성되어 효율 정합과 선형성 정합을 스위칭 선택하여 낮은 전력 송신시 효율 정합을 선택하여 전력 소모를 최소로 하고, 높은 전력 송신시 선형성 정합을 선택하여 전력을 소모하더라도 선형성을 확보하는 효과가 있다.

Description

전력 증폭기의 효율 및 선형성 개선 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR IMPROVING EFFICIENCY AND LINEARITY OF POWER AMPLIFIER}

도 1은 종래 전력 증폭기의 정합 장치의 구성을 보인 블록도.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 증폭기의 효율 및 선형성 개선 장치의 구성을 보인 블록도.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 증폭기의 효율 및 선형성 개선 방법의 동작 흐름도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

24 : 전력 증폭기 25 : 정합회로 선택기

26 : 효율 정합회로 27 : 선형 정합회로

본 발명은 전력 증폭기의 효율 및 선형성 개선 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 낮은 전력에서 효율을 개선하고 높은 전력에서 선형성을 보장할 수 있게 한 전력 증폭기의 효율 및 선형성 개선 장치 및 방법에 관한 것이다.

이동 통신 단말기는 전력 증폭기를 사용하여 무선 신호를 고출력 증폭하고 고출력 증폭된 무선 신호를 안테나에 의해 외부로 출력한다. 이동 통신 단말기는 전력 증폭기와 안테나를 정합 회로에 의해 임피던스 정합하여 전력 효율과 출력 선형성을 높인다. 이동 통신 단말기는 전력 증폭기의 동작 구간에 대해 전력 효율과 출력 선형성을 절충하여 정합 회로를 구성하는데 아래 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 종래 전력 증폭기의 정합 장치의 구성을 보인 블록도이다.

전력 증폭기(14)는 이동 통신 단말기의 송신단에 위치하여 무선 신호를 고출력 증폭하고 정합 회로(15)는 전력 증폭기(14)와 안테나의 임피던스를 정합하여 고출력 증폭된 무선 신호를 안테나로 전달한다. 정합 회로(15)는 전력 증폭기(14)의 출력 정합에 영향을 미치고 일반적으로 전력 효율과 출력 선형성을 절충하여 소자의 파라미터를 결정한다.

정합 회로(15)는 캐패시턴스와 인덕턴스를 파이 형태로 결합하여 회로를 구성하고 전력 증폭기(14)의 출력이 안테나로 손실 없이 전달되고 출력 선형성을 유지하도록 소자의 파라미터를 결정한다. 그러나 정합 회로(15)는 전력 효율과 출력 선형성을 모두 만족시키고자 하지만 전력 증폭기(14)의 모든 동작 구간에 대해 두 조건을 모두 만족시키지 못하는 문제점이 있다. 즉, 종래 정합 회로(15)는 낮은 전력에서 선형성이 좋지만 전력 효율이 나쁘고, 높은 전력에서 전력 효율이 좋지만 선형성이 나쁜 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 동작 구간에 따라 적당한 정합 회로를 선택하여 송신 경로를 구성하여 낮은 전력에서 효율을 개선하고 높은 전력에서 선형성을 보장할 수 있도록 한 전력 증폭기의 효율 및 선형성 개선 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 무선 신호를 고출력 증폭하는 전력 증폭기와; 전력 증폭기의 출력 레벨을 판단하여 두 정합회로 중 하나를 선택하는 정합회로 선택기와; 전력 증폭기의 출력에서 전력 효율을 우선하여 전력 증폭기와 안테나의 임피던스를 정합하는 효율 정합회로와; 전력 증폭기의 출력에서 선형성을 우선하여 전력 증폭기와 안테나의 임피던스를 정합하는 선형 정합회로로 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 선형성과 전력 효율 중 하나를 우선하여 선형 정합회로와 효율 정합회로를 각각 구성하는 단계와; 전력 증폭기의 출력 레벨을 판단하고 전력 증폭기의 출력이 낮은 전력 또는 높은 전력에 속하는지를 판단하는 단계와; 전력 증폭기의 출력이 낮을 때 효율 정합회로를 선택하는 단계와; 전력 증폭기의 출력이 높을 때 선형 정합회로를 선택하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 증폭기의 효율 및 선형성 개선 장치의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 무선 신호를 고출력 증폭하는 전력 증폭기(24)와; 전력 증폭기(24)의 출력 레벨을 판단하여 두 정합회로 중 하나를 선택하는 정합회로 선택기(25)와; 전력 증폭기(24)의 낮은 출력에서 전력 효율 을 우선하여 전력 증폭기(24)와 안테나의 임피던스를 정합하는 효율 정합회로(26)와; 전력 증폭기(24)의 높은 출력에서 선형성을 우선하여 전력 증폭기(24)와 안테나의 임피던스를 정합하는 선형 정합회로(27)로 구성된다.

이동 통신 단말기는 전력 증폭기(24)의 출력 레벨에 따른 동작 구간에 맞게 선형 정합회로(27) 또는 효율 정합회로(26) 중 하나의 정합회로를 선택하여 전력 증폭기(24)와 안테나의 임피던스를 정합하여 전력 효율과 출력 선형성을 모두 확보한다고 가정하자.

전력 증폭기(24)는 이동 통신 단말기의 송신단에 위치하여 무선 신호를 고출력 증폭하고 고출력된 무선 신호를 정합회로 선택기(25)와 정합회로를 거쳐 안테나로 전달한다. 전력 증폭기(24)는 무선 신호의 입력에 대해 소정 이득으로 증폭하여 출력하므로 전력 증폭기(24)의 출력은 낮은 전력 또는 높은 전력을 나타낸다.

정합회로 선택기(25)는 전력 증폭기(24)의 출력이 낮은 전력 또는 높은 전력에 속하는지에 따라 선형 정합회로(27) 또는 효율 정합회로(26)를 선택할지를 결정한다. 전력 증폭기(24)의 출력이 낮을 때 정합회로 선택기(25)는 효율 정합회로(26)를 선택하고, 전력 증폭기(24)의 출력이 높을 때 선형 정합회로(27)를 선택한다.

효율 정합회로(26)는 선형성보다 전력 효율을 중시하여 회로의 소자 파라미터를 결정하고 전력 증폭기(24)의 출력이 낮을 때 즉, 선형성에 마진이 많을 때 전력 효율을 높여 전력 증폭기(24)와 안테나의 임피던스를 매칭하여 무선 신호를 안테나로 전달한다.

선형 정합회로(27)는 전력 효율보다 선형성을 중시하여 회로의 소자 파라미터를 결정하고 전력 증폭기(24)의 출력이 높을 때 즉, 전력 효율에 마진이 많을 때 선형성을 높여 전력 증폭기(24)와 안테나의 임피던스를 매칭하여 무선 신호를 안테나로 전달한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 증폭기의 효율 및 선형성 개선 방법의 동작 흐름도로서, 이에 도시된 바와 같이 선형성과 전력 효율 중 하나를 우선하여 선형 정합회로와 효율 정합회로를 각각 구성하는 단계와; 무선 신호의 입력 레벨과 전력 증폭기의 이득을 참조하여 전력 증폭기의 출력 레벨을 판단하고 전력 증폭기의 출력이 낮은 전력 또는 높은 전력에 속하는지를 판단하는 단계와; 전력 증폭기의 출력이 낮을 때 효율 정합회로를 선택하는 단계와; 전력 증폭기의 출력이 높을 때 선형 정합회로를 선택하는 단계로 이루어진다.

이동 통신 단말기는 전력 증폭기의 전력 레벨에 따른 동작 구간에서 요구되는 전력 효율과 출력 선형성을 모두 확보하여 전력 증폭기와 안테나의 임피던스를 정합한다고 가정하자.

이동 통신 단말기는 전력 증폭기의 출력이 낮은 구간에서 선형성에 마진이 많을 때 선형성보다 전력 효율을 중시하여 회로의 소자 파라미터를 결정하여 효율 정합회로를 구성하고, 전력 증폭기의 출력이 높은 구간에서 전력 효율보다 선형성을 중시하여 회로의 소자 파라미터를 결정하여 선형 정합회로를 구성한다.

이동 통신 단말기는 전력 증폭기에 의해 무선 신호를 출력할 때 무선 신호의 입력에 대해 소정 이득으로 증폭하여 출력하므로 무선 신호의 입력 레벨과 전력 증 폭기의 이득을 참조하여 전력 증폭기의 출력 레벨을 판단하고 전력 증폭기의 출력이 낮은 전력 또는 높은 전력에 속하는지를 판단한다.

전력 증폭기의 출력이 낮을 때 이동 통신 단말기는 선형성에 마진이 많은 것으로 판단하고 전력 효율을 높이기 위해 효율 정합회로를 선택하고, 전력 증폭기의 출력이 높을 때 전력이 다소 소비되더라도 선형성의 마진을 확보하기 위해 선형 정합회로를 선택한다.

이동 통신 단말기는 선택된 정합회로에 의해 전력 증폭기와 안테나의 임피던스를 매칭하여 무선 신호를 안테나로 전달한다.

이동 통신 단말기는 낮은 전력 송신시 선형성에 마진이 많을 때 효율 정합을 우선하여 전류 소모를 최소로 하고, 최대 전력 송신시 선형성 정합을 사용하여 전류를 다소 더 소비하더라도 선형성의 마진을 확보한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 효율 정합과 선형성 정합을 스위칭 선택하여 낮은 전력 송신시 효율 정합을 선택하여 전력 소모를 최소로 하고, 높은 전력 송신시 선형성 정합을 선택하여 전력을 소모하더라도 선형성을 확보하는 효과가 있다.

Claims

무선 신호를 고출력 증폭하는 전력 증폭기와;

전력 증폭기의 출력 레벨을 판단하여 두 정합회로 중 하나를 선택하는 정합회로 선택기와;

전력 증폭기의 출력에서 전력 효율을 우선하여 전력 증폭기와 안테나의 임피던스를 정합하는 효율 정합회로와;

전력 증폭기의 출력에서 선형성을 우선하여 전력 증폭기와 안테나의 임피던스를 정합하는 선형 정합회로로 구성된 것을 특징으로 하는 전력 증폭기의 효율 및 선형성 개선 장치.
제1항에 있어서, 상기 정합회로 선택기는 전력 증폭기의 출력 레벨이 낮을 때 효율 정합회로를 선택하고, 출력 레벨이 높을 때 선형 정합회로를 선택하게 구성된 것을 특징으로 하는 전력 증폭기의 효율 및 선형성 개선 장치.
선형성과 전력 효율 중 하나를 우선하여 선형 정합회로와 효율 정합회로를 각각 구성하는 단계와;

전력 증폭기의 출력 레벨을 판단하고 전력 증폭기의 출력이 낮은 전력 또는 높은 전력에 속하는지를 판단하는 단계와;

전력 증폭기의 출력이 낮을 때 효율 정합회로를 선택하는 단계와;

전력 증폭기의 출력이 높을 때 선형 정합회로를 선택하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전력 증폭기의 효율 및 선형성 개선 방법.
제3항에 있어서, 상기 출력 레벨의 판단은 무선 신호의 입력 레벨과 전력 증폭기의 이득을 참조하여 전력 증폭기의 출력 레벨을 판단하게 이루어진 것을 특징으로 하는 전력 증폭기의 효율 및 선형성 개선 방법.