KR20070003426A - 이동통신단말기의 전력증폭 조정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신단말기의 전력증폭 조정 장치에 관한 것으로, 특히 전력증폭기(PA)의 출력전력이 소정레벨 이상으로 검출되면 상기 전력증폭기의 이득을 조정하는 별도의 회로를 부가함으로써 이동국 모뎀의 로드(load)를 줄일 수 있도록 하는데 목적이 있다. 이러한 목적의 본 발명은 이동통신단말기에 있어서, 전력증폭기(240)와, 상기 전력증폭기(240)의 출력 전력을 검출하여 DC 전압(

)으로 변환하는 고전력 검출기(210)와, 상기 전력증폭기(240)에 고주파신호를 출력하는 고주파 처리부에 입력되는 SBI 데이터를 상기 DC 전압에 따라 조정하는 이동국 모뎀(220)과, 상기 DC 전압이 소정레벨 이상이 되면 상기 전력증폭기(240)의 이득을 조정하기 위한 전압을 상기 전력증폭기(240)에 인가하는 이득조정부(230)를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

Description

이동통신단말기의 전력증폭 조정 장치{CONTROL APPARATUS FOR POWER AMPLIFYING IN MOBILE COMMUNICATION TERMINAL}

도1은 종래의 전력증폭 조정 장치의 블록도.

도2는 본 발명의 실시 예를 위한 전력증폭 조정 장치의 블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *

210 : 고전력 검출기(HDET) 220 : 이동국 모뎀(MSM)

230 : 이득조정부 240 : 전력증폭기(PA)

본 발명은 이동통신단말기에 관한 것으로, 전력증폭 조정 장치에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신시스템에서는 신호를 한번에 전송할 수 없기 때문에 일정한 거리마다 기지국을 설치하여 신호를 증폭한 뒤 다시 송출하는 구조로 설계된다.

이동통신단말기는 신호 증폭을 위한 전력증폭기(PA : Power Amplifier)를 송신경로의 종단에 구비한다.

상기 전력증폭기는 주파수에 따라 저주파 전력증폭기와 고주파 전력증폭기로 구분된다. 이러한 전력증폭기는 완전한 주파수 정합을 위해서 일그러짐이 적고 부하에 효율적으로 전력을 공급할 수 있도록 구성하는 것이 중요하다.

그런데, 이동통신시스템에서 무선 주파수(RF : Radio Frequency) 신호를 송수신하기 위한 RF 전송(Transmission) 시스템의 대부분은 비선형적(Nonlinear) 시스템이다. 이 비선형성은 단말기 자체뿐만 아니라 전체 전송시스템에도 간섭(Interference)을 일으키는 원인이 되므로 비선형성을 선형성(Linear)으로 만들기 위한 노력이 계속 되고 있다.

CDMA(Code Division Multiple Access) 방식에 있어서는 비선형성에 의해 야기되는 문제들을 해결하기 위한 과정을 거친다.

즉, 데이터수신(RX : Receive Data)단의 선형성을 보상하기 위해서는 수신데이터 자동 이득 제어 조정 과정을 거치고, 데이터송신(TX : Transmit Data)단의 선형성을 보상하기 위해서는 송신 자동 이득 제어 조정 과정을 거친다.

이후, 단말기의 안테나를 통한 RF 입-출력 신호의 레벨 변화에 따른 자동 이득 제어(AGC)의 오프셋(Offset)값과 기울기(Slope)값을 산출해 내어 시스템의 비선형성을 최대한 선형적으로 만들고자 실행하고 있다.

한편, CDMA 단말기의 규격에는 최대 출력을 일정 범위 내로 제한해야 하는 규격이 있다. 예를 들어, '전력 등급 3'의 CDMA 방식 단말기는 최대 출력을 23dBm ~ 30dBm으로 제한하고 있다.

또한, 단말기의 규격 중에는 SAR(Specific Absorption Rate, 전자파 흡수율) 규격이 있으며, 이를 만족시키기 위해 단말기의 최대 출력 범위는 더욱 제한된다.

만일, SAR 규격을 만족시키는 CDMA 단말기의 최대 출력이 25dBm이라면, 실제 최대 출력 제한 범위는 23dBm ~25dBm으로 좁아진다. 이와 같이 제한된 최대 출력 범위로 규격에 만족하는 출력을 나타내기 위해, RAS-RAM 조정과정 중 최대 출력 제한(MAX_Power_Limit) 조정 절차가 있으며, 이 조정 과정을 통해 CDMA단말기의 최대 출력을 모든 사용 주파수 범위 내에서 일정하도록 조절할 수 있다.

그러나, 상기의 조정 과정이 실행되어도 CDMA 단말기 자체 또는 주변의 온도 변화에 의한 최대 출력 변화의 문제는 해결되지 못한다. 즉, 고온에서는 최대 출력이 저하되고, 저온에서는 최대 출력이 상승된다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위해, HDET(High power DETection : 고전력 검출)회로를 이용하여 최대 출력을 효과적으로 제어하는 방법이 사용되고 있다.

여기서, HDET 회로는 송신부의 최종 출력단(일반적으로 전력증폭기)에서 출력을 커플링하여 이를 직류(DC) 전압으로 변환하고, 이 직류(DC) 전압 레벨을 분석하여 현재의 출력에 대한 증감을 결정한 후, 이를 송신 자동 이득 제어 조정(Transmission Automatic Gain Control Adjustment) 과정을 통해 제어하기 위한 출력 제어 회로이다.

도1은 종래 이동통신단말기의 전력증폭 조정 장치를 보인 블록도이다.

일반적으로, 이동통신단말기에서는 비교적 높은 전력을 송신할 때, 이동국 모뎀(MSM : Mobile Station Modem)(102)으로 현재의 송신전력 레벨을 알려주는데, 그와 같은 송신전력 레벨을 알려주는 회로가 고전력 검출기(HDET : High Power Detector)(101)이다.

상기 고전력 검출기(101)는 전력 증폭기(PAM : Power Amp Module)(104)의 다음 단에서 송신 전력을 커플링(Coupling)하여 신호를 생성한다.

상기 도1에는 도시하지 않았으나, 커플링하는 방법으로는 지향성 커플러를 사용하는 방법과 전력 증폭기의 출력단에 커패시터를 접속하는 방법이 있다.

상기 전력 증폭기(104)는 다른 소자와 집적해서 쓰기엔 너무 열이 많아서 잡음원이 되기 때문에 보통 별도의 칩이나 모듈로 사용되며, 칩 위에 MMIC Die와 입출력 매칭, 기본 바이어스 소자들을 집적하여 만든 것으로, 시스템에 장착될 때 복잡한 매칭과정 없이 바로 사용할 수 있도록 구성된다.

상기 도1에서, 고주파 처리부(103)는 이동국 모뎀(102)에서 출력되는 기저대역 신호를 처리하여 전력 증폭기(104)를 통해 고주파 출력하기 위한 회로부로서, 그 구성과 동작은 기존의 일반적인 구성과 다르지 않으므로 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

상기 이동국 모뎀(102)는 고전력 검출기(101)에서의 DC 전압(

)에 따라 고주파 처리부(103)에 입력되는 SBI 데이터를 조정함으로써 상기 전력증폭기(104)의 이득을 조정하여 상기 전력증폭기(104)의 출력크기가 일정하게 유지되도록 한다.

그러나, 종래에는 이동국 모뎀(MSM)이 고전력 검출기에서 전달된 전력 크기에 따라 전력증폭기의 이득을 조정하는 것은 물론 외부 디바이스를 컨트롤하기 때 문에, 상기 이동국 모뎀에서 컨트롤하여야 하는 외부 디바이스가 증가할수록 상기 이동국 모뎀의 GPIO 단자와 컨트롤단자가 증가할 수밖에 없고 아울러 상기 이동국 모뎀의 로드도 증가하여 처리속도가 지연되는 문제점이 있다.

또한, 종래 고전력 검출기 회로의 경우 상당히 민감하게 동작하여, 그 출력값의 범위가 0.2V ~ 1.4V로 매우 좁기 때문에, 이동국 모뎀에서 그 값을 받아 처리함에 있어서 조그만 노이즈에도 큰 영향을 받을 수 있는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 전력증폭기(PA)의 출력전력이 소정레벨 이상으로 검출되면 상기 전력증폭기의 이득을 조정하는 별도의 회로를 부가함으로써 이동국 모뎀의 로드(load)를 줄일 수 있도록 창안한 이동통신단말기의 전력증폭 조정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 이동통신단말기에 있어서, 전력증폭기(PA)와, 상기 전력증폭기의 출력 전력을 검출하여 DC 전압으로 변환하는 고전력 검출기(HDET)와, 상기 전력증폭기에 고주파신호를 출력하는 고주파 처리부에 입력되는 SBI 데이터를 상기 DC 전압에 따라 조정하는 이동국 모뎀(MSM)과, 상기 DC 전압이 소정레벨 이상이 되면 상기 전력증폭기의 이득을 조정하기 위한 전압을 상기 전력증폭기에 인가하는 이득조정부를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

상기 이득조정부는 전력증폭기의 출력 전력이 소정레벨 이상이 되면 도통되는 스위칭소자로 구성함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

하기 설명 및 도면에서 구체적으로 처리 흐름과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 이들 특정 상세들없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도2는 본 발명의 실시 예를 위한 전력증폭 조정 장치의 블록도를 도시한 것으로, 고전력 검출기(HDET)(210), 이동국 모뎀(MSM)(220), 이득 조정부(230) 및 전력증폭기(240)를 포함하여 구성한다.

상기 고전력 검출기(210)는 종래기술과 마찬가지로 전력증폭기(240)의 출력 전력을 검출하여 DC 전압(

)으로 변환, 출력하도록 구성한다.

상기 DC 전압(

)은 SBI 데이터를 조정하는 이동국 모뎀(220)과 전력증폭기(240)의 이득을 조정하는 이득조정부(230)에 입력된다.

상기 이득조정부(230)는 DC 전압(

)이 소정레벨 이상이 되면 전력증폭기(240)에 이득조정을 위한 전압(PA_R0)을 인가하여 상기 전력증폭기(240)의 이득을 조정한다.

도2에서 고주파 처리부(260)는 이동국 모뎀(220)에서 입력되는 SBI 데이터를 처리하여 무선신호를 상기 전력증폭기(240)에 입력시킨다.

도2에서 듀플렉서(250)는 전력증폭기(240)와 안테나 사이에 연결되어 송수신 주파수를 분리함으로써 통화의 혼선을 막는 기능을 한다.

이와 같이 구성한 본 발명의 실시 예에 대한 동작 및 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

고주파 처리부(260)는 저주파신호를 변조하여 고주파신호를 전력증폭기(240)에 입력시킨다.

상기 전력증폭기(240)는 고주파신호를 증폭하여 듀플렉서(250)에 전달하고, 안테나는 상기 듀플렉서(250)를 통해 전달되는 고주파신호를 공중채널로 방사한다.

이때, 고전력 검출기(210)는 전력증폭기(240)의 출력전력을 검출하여 DC 전압(

)으로 변환한 후 이동국 모뎀(220)과 이득조정부(230)에 전달한다. 통상적으로, 상기 고전력 검출기(210)는 송신전력에 비례한 0.2V~1.4V의 전압을 출력할 수 있다.

이에 따라, 이동국 모뎀(220)은 상기 DC 전압(

)의 크기에 따라 SBI 데이터를 조정하여 고주파 처리부(260)에 입력시킨다.

한편, 이득조정부(230)는 상기 DC 전압(

)의 레벨을 검출하다가 소정레벨 이상으로 검출되면 전력증폭기(240)의 이득을 조정하기 위한 전압을 상기 전력증폭기(240)에 입력시켜 상기 전력증폭기(240)의 이득을 조정한다.

이를 위해 이득조정부(230)는 스위칭소자 또는 다수의 논리연산소자를 이용하여 구성할 수 있다. 즉, 이득조정부(230)는 DC 전압(

)이 소정레벨 이상이 되는 경우 도통되어 이득조정을 위한 전압을 전력증폭기(240)에 인가하도록 스위칭 소자로 간단히 구성할 수 있다. 또한, 이득조정부(230)는 기준전압과 상기 DC 전압(

)을 비교하는 비교기와, 그 비교결과에 의해 이득조정을 위한 전압을 상기 전력증폭기(240)에 인가하는 회로부를 포함하여 구성할 수도 있다.

따라서, 별도의 이득조정부(230)를 구비하여 전력증폭기(240)의 출력전력에 해당하는 DC 전압(

)의 레벨이 소정레벨 이상으로 검출되는 경우 상기 전력증폭기(240)의 이득을 조정함으로써 상기 전력증폭기(240)의 출력크기을 안정적으로 유지시킬 수 있다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 기존에 전력증폭기의 이득을 이동국 모뎀(MSM)에서 수행하는 것과 달리 별도의 이득조정부를 구비하여 전력증폭기의 출력전력이 소정레벨 이상이 되는 경우 전력증폭기의 이득을 조정하도록 구현함으로써 이동국 모뎀의 부하를 줄이는 것은 물론 전력증폭기의 출력크기를 안정적으로 유지시킬 수 있는 효과를 달성할 수 있다.

Claims (3)

1. 전력증폭기(PA)와, 상기 전력증폭기에 무선신호를 전달하는 고주파 처리부를 구비하는 이동통신단말기에 있어서,

   상기 전력증폭기의 출력 전력을 검출하여 DC 전압으로 변환하는 고전력 검출기(HDET)와,

   상기 DC 전압에 따라 SBI 데이터를 조정하여 고주파 처리부에 입력시키는 이동국 모뎀(MSM)과,

   상기 DC 전압이 소정레벨 이상이 되면 상기 전력증폭기의 이득을 조정하는 이득조정부를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 이동통신단말기의 전력증폭 조정 장치.
2. 제1항에 있어서, 이득조정부는

   DC 전압(

   

   )이 소정레벨 이상이 되는 경우 이득조정을 위한 전압을 전력증폭기에 인가하는 스위칭소자로 구성함을 특징으로 하는 이동통신단말기의 전력증폭 조정 장치.
3. 제1항에 있어서, 이득조정부는

   기준전압과 상기 DC 전압(

   

   )을 비교하는 비교기와,

   상기 비교결과에 의해 이득조정을 위한 전압을 전력증폭기에 인가하는 수단으로 구성함을 특징으로 하는 이동통신단말기의 전력증폭 조정 장치.

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