KR20070023854A - 이동통신 단말기의 고조파 제거 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 단말기의 고조파 제거 장치에 관한 것이다.

본 발명은 송신신호 처리부에서 송신신호를 생성한 후 전력 증폭기 모듈을 통해 고전력 증폭하여 기지국으로 출력하는 이동통신 단말기에 있어서, 송신신호를 전송할 시 송신신호의 세기가 최대가 되거나 일정 레벨 이상이 되는 경우 고조파 제거 신호를 출력하는 주제어부와; 상기 송신신호 처리부로부터 소정 주파수 대역의 송신신호를 입력받아, 상기 주제어부의 고조파 제거 신호에 따라 상기 송신신호의 제3차 고조파(the third harmonic) 성분을 필터링(filtering) 하여 전력 증폭기 모듈로 출력하는 제3차 고조파 제거부를 포함하는 장치를 구비하여 구성된다.

따라서, 본 발명은 전력 증폭기 모듈을 통해 송신신호를 고전력 증폭하여 송신하는 GSM(Global System for Mobile communication) 혹은 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식의 이동통신 단말기에서, 송신신호를 출력할 시 변조과정에서 발생하는 제3차 고조파(the third harmonic) 성분을 제거하여 전력 증폭기 모듈로 입력함으로써, 송신신호의 제3차 고조파 성분으로 인한 비선형 왜곡을 방지하여 ORFS(Output Radio Frequency Spectrum)/ACPR(Adjacent Channel Power Ratio)를 개선하고, 전력 증폭기 모듈에서 제3차 고조파 성분까지 증폭함으로 인한 전력 소비를 방지하여 배터리 전원을 절약하는 효과가 있다.

Description

이동통신 단말기의 고조파 제거 장치{AN APPARATUS FOR REMOVING THE HARMONICS IN A MOBILE COMMUNICATION TERMINAL}

도 1은 본 발명 이동통신 단말기의 고조파 제거 장치의 구성을 보인 회로도.

도 2는 본 발명이 적용된 이동통신 단말기의 송신회로의 구성을 보인 블록도.

도 3은 본 발명에 따라 제3차 고조파 성분이 제거된 경우의 ACPR 성능을 나타낸 그래프도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

10 : 주제어부 11 : 송신신호 처리부

12 : 제3차 고조파 제거부 13 : 전력 증폭기 모듈

14 : 송수신 전환부 15 : 안테나

본 발명은 이동통신 단말기에 관한 것으로, 특히 전력 증폭기 모듈을 통해 송신신호를 고전력 증폭하여 송신하는 GSM(Global System for Mobile communication) 혹은 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식의 이동통신 단말기에서, 송신신호를 출력할 시 변조과정에서 발생하는 제3차 고조파(the third harmonic) 성분을 제거하여 전력 증폭기 모듈로 입력함으로써, 송신신호의 제3차 고조파 성분으로 인한 비선형 왜곡을 방지하여 ORFS(Output Radio Frequency Spectrum)/ACPR(Adjacent Channel Power Ratio)를 개선하고, 전력 증폭기 모듈에서 제3차 고조파 성분까지 증폭함으로 인한 전력 소비를 방지하여 배터리 전원을 절약하는 이동통신 단말기의 고조파 제거 장치에 관한 것이다.

일반적으로 전력 증폭기(Power Amplifier)의 특성은 선형(Linear) 특성을 가지는 증폭영역과 비선형(Non Linear) 특성을 가지는 증폭영역으로 구분되는데, 일정 레벨 이상의 고전력 증폭을 수행하는 경우에는 비선형 특성을 갖는 증폭영역에서 증폭이 이루어지고, 이때 전력 증폭기의 특성상 비선형 특성의 영역에서 증폭이 이루어짐으로 인해 그 출력신호에 비선형 왜곡이 발생하게 되며, 따라서 일정 레렐 이상의 고전력 증폭을 위해서는, 비선형 왜곡이 발생한 신호를 왜곡 보상하여 선형화하기 위한 과정이 필요하다.

특히, 이동통신 단말기에서 송신신호를 출력할 시 송신신호의 변조과정에서 주기적이기는 하지만 사인파(sine wave)가 아닌 반복파형 형태의 고조파(harmonics) 성분이 발생하는 비선형 왜곡이 발생하는데, 약전계 등의 이유로 전력 증폭기의 출력을 최대로 하는 경우, 상기 고조파 성분 역시 최대 출력으로 증폭되어, 비선형 왜곡이 더 심해지게 되는 문제점이 있었다.

또한, 송신신호의 변조과정에서 발생하는 고조파 성분 중 기본주파수를 가지는 기본파의 2배수 주파수를 가지는 제2차 고조파(the second harmonic) 성분과 3배수 주파수를 가지는 제3차 고조파(the third harmonic) 성분은 전력 증폭기의 성능에 많은 영향을 미치게 되며, 상기 제2차 고조파 성분은 각종 저대역 필터를 이용하여 필터링(filtering)이 가능하나, 상기 제3차 고조파 성분의 경우 그대로 전력 증폭기에서 고전력으로 증폭됨으로써 선형 특성을 악화시키는 원인이 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 전력 증폭기 모듈을 통해 송신신호를 고전력 증폭하여 송신하는 GSM(Global System for Mobile communication) 혹은 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식의 이동통신 단말기에서, 송신신호를 출력할 시 변조과정에서 발생하는 제3차 고조파(the third harmonic) 성분을 제거하도록 하는 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 송신신호 처리부에서 송신신호를 생성한 후 전력 증폭기 모듈을 통해 고전력 증폭하여 기지국으로 출력하는 이동통신 단말기에 있어서, 송신신호를 전송할 시 송신신호의 세기가 최대가 되거나 일정 레벨 이상이 되는 경우 고조파 제거 신호를 출력하는 주제어부와; 상기 송신신호 처리부로부터 소정 주파수 대역의 송신신호를 입력받아, 상기 주제어부의 고조파 제거 신호에 따라 상기 송신신호의 제3차 고조파(the third harmonic) 성분을 필터링(filtering) 하여 전력 증폭기 모듈로 출력하는 제3차 고조파 제거부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

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

도 1은 본 발명 이동통신 단말기의 고조파 제거 장치의 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시한 바와 같이, 송신신호를 생성한 후 전력 증폭기 모듈을 통해 고전력 증폭하여 기지국으로 출력하는 이동통신 단말기에 있어서, 소정 주파수 대역의 송신신호를 입력받아 주제어부의 제어에 따라 상기 송신신호의 제3차 고조파(the third harmonic) 성분을 필터링(filtering)하여 전력 증폭기 모듈로 출력하는 제3차 고조파 제거부로 구성한다.

이상과 같은 구성을 통해, 본 발명은 전력 증폭기 모듈을 통해 송신신호를 고전력 증폭하여 송신하는 GSM(Global System for Mobile communication) 혹은 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식의 이동통신 단말기에서, 송신신호를 출력할 시 변조과정에서 발생하는 제3차 고조파(the third harmonic) 성분을 제거하여 전력 증폭기 모듈로 입력함으로써, 송신신호의 제3차 고조파 성분으로 인한 비선형 왜곡을 방지하여 ORFS(Output Radio Frequency Spectrum)/ACPR(Adjacent Channel Power Ratio)를 개선하고, 전력 증폭기 모듈에서 제3차 고조파 성분까지 증폭함으로 인한 전력 소비를 방지하여 배터리 전원을 절약하게 된다.

본 발명은 유럽형 GSM(Global System for Mobile communication) 혹은 북미형 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식의 이동통신 단말기에 모두 적용할 수 있으며, 특히 고주파 대역의 송신신호를 생성한 후 전력 증폭기 모듈(Power Amplifier Module)에서 고전력으로 증폭하여 기지국으로 송신하는 송신회로를 구비한 이동통신 단말기에 적용할 수 있다.

즉, 도 2의 블록도에 도시한 바와 같이, 본 발명이 적용된 이동통신 단말기의 송신회로는, 주제어부(10), 송신신호 처리부(11), 제3차 고조파 제거부(12), 전력 증폭기 모듈(13) 및 송수신 전환부(14)를 구비하여 이루어지며, 상기 주제어부(10)는 MSM(Mobile Station Modem), BBP(Base Band Processor) 등 이동통신 단말기의 전반적인 제어를 담당하는 프로세서로서, 수신신호세기를 이용하여 기지국으로 전송할 송신신호의 세기를 조절하는 것은 물론, 송신신호를 전송할 시 본 발명에 따라 전력 증폭기 모듈(13)로 입력되는 송신신호의 제3차 고조파를 제거할지 여부 를 결정하여 고조파 제거 신호를 제3차 고조파 제거부(12)로 출력함으로써, 상기 제3차 고조파 제거부(12)의 동작을 제어하여 송신신호의 제3차 고조파의 제거 여부를 제어한다.

송신신호 처리부(11)는 상기 주제어부(10)의 제어에 의해 GSM 방식 혹은 CDMA 방식 등의 이동통신규격에 따라 주파수 변환, 변조, 디지털/아날로그 변환 등으로 처리하여 소정 주파수 대역의 송신신호를 생성하고 그 생성된 송신신호의 세기를 조절한다.

제3차 고조파 제거부(12)는 전력 증폭기 모듈(13)의 전단에 위치하면서, 상기 송신신호 처리부(11)로부터 소정 주파수 대역의 송신신호를 입력받아, 주제어부(10)의 고조파 제거 신호에 따라 상기 송신신호의 제3차 고조파(the third harmonic) 성분을 필터링(filtering)하여 전력 증폭기 모듈(13)로 출력하는 역할을 한다.

그리고 전력 증폭기 모듈(13)은 상기 송신신호 처리부(11)에서 출력된 송신신호 혹은 제3차 고조파 제거부(12)를 통해 제3차 고조파 성분이 제거된 출력된 송신신호를 입력받아, 무선구간으로 방사하기 위한 고출력 레벨로 증폭하여 출력하고, 송수신 전환부(14)는 듀플렉서(duplexer), 멀티플렉서(multiplexer) 등의 소자로서, 송신 혹은 수신 모드에 따라 상기 전력 증폭기 모듈(13)에서 고출력으로 증폭된 송신신호를 안테나(15)를 통해 방사하거나, 안테나(15)를 통해 수신된 수신신호를 내부의 수신신호 처리부(미도시)로 전달하는 역할을 한다.

한편, 본 발명에 따른 고조파 제거 장치는 제3차 고조파 제거부(12)를 별도의 회로로 구성하거나 송신신호 처리부(11) 혹은 전력 증폭기 모듈(13)에 포함시켜 구성할 수 있으며, 이에 상기 제3차 고조파 제거부(12)의 동작을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

전력 증폭기 모듈(13)의 출력(즉, 송신신호)이 최대가 되거나 일정 레벨 이상이 되는 경우, 송신신호의 제3차 고조파 성분이 상기 전력 증폭기 모듈(13)에서 그대로 고전력으로 증폭됨으로써 선형 특성을 악화시키게 되므로, 주제어부(10)는 상기 전력 증폭기 모듈(13)을 통해 출력되는 송신신호의 세기를 소정 시간 간격으로 측정하면서, 송신신호의 레벨이 일정 레벨 이상이 되거나 최대가 되는 경우 제3차 고조파 성분을 제거하기 위하여 제3차 고조파 제거부(12)를 구동시키게 되며, 이때 송신신호는 송신신호 처리부(11)에서 전력 증폭기(13)로 곧바로 출력되다가, 상기 제3차 고조파 제거부(12)의 구동에 의해 상기 제3차 고조파 제거부(12)를 거쳐 제3차 고조파 성분이 필터링된 후 전력 증폭기 모듈(13)로 입력된다.

도 1에서, 주제어부(10)에서 출력된 고조파 제거 신호가 '활성화'되면, 스위치(SW)가 동작하여 송신신호 처리부(11)에서 출력된 입력신호(IN)(즉, 송신신호에 해당함)를 입력받아 제3차 고조파 성분을 제거하는 동작을 수행하고, 고조파 제거 신호가 '비활성화'되면, 상기 입력신호(IN)를 그대로 전력 증폭기 모듈(13)로 출력한다.

상기 스위치(SW)는 엔모스(NMOS) 혹은 피모스(PMOS) 트랜지스터의 스위칭 소자로 구성할 수 있으며, 고조파 제거 신호에 의해 도통 제어되어 입력신호(IN)의 제3차 고조파 성분을 제거하도록 한다.

고조파 제거 신호가 '활성화' 되는 경우, 제3차 고조파 처리부(121)에서 입력신호(IN)의 주파수를 기본주파수로 할 때 그 기본주파수의 3배수 주파수를 가지는 제3차 고조파 성분을 필터링(filtering) 하는 역할을 하며, 이때 상기 제3차 고조파 처리부(121)는 각각의 인덕턴스(inductance)와 커패시턴스(capacitance)를 결합한 공진 주파수가 상기 3배수 주파수가 되도록 제1 인덕터(inductor)(L1) 및 제1 커패시터(capacitor)(C1)를 병렬로 연결함으로써, 상기 제3차 고조파 처리부(121)로 직렬로 입력되는 입력신호(IN)의 고조파 성분 중 제3차 고조파에 해당하는 주파수 대역을 제거하여 전력 증폭기 모듈(13)로 출력신호(OUT)를 출력한다.

이때, 입력신호 안정화부(122)는 제2 인덕터(L2) 및 제2 커패시터(C2)를 병렬로 연결하여, 입력신호(IN)의 기본주파수를 중심으로 소정 주파수 대역 간격으로 대역통과시켜 상기 입력신호(IN)를 안정화하는 역할을 하고, 임피던스 매칭부(123)는 소정값(약 50옴)을 갖는 임피던스 매칭용 저항(RL)을 통해 전력 증폭기 모듈(13)과 인터페이스할 때 임피던스를 매칭한다.

본 발명에 따라 송신신호가 제3차 고조파 제거부(12)에 의해 제3차 고조파 성분이 제거된 경우 ACPR(Adjacent Channel Power Ratio) 성능을 나타낸 그래프도를 살펴보면, 기본주파수를 중심으로 5MHz 간격으로 제2차 고조파 성분과 제3차 고조파 성분이 형성되는 송신신호에서, 종래에는 제2차 고조파 성분과 제3차 고조파 성분의 전력이 거의 비슷하였으나, 도 3에 도시한 바와 같이, 제3차 고조파 성분이 현저히 감소되어 있음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명은 전력 증폭기 모듈(13)이 소정 레벨 이상의 고전력의 송신신호를 출력하거나 최대의 출력을 내고 있을 때, 비선형 왜곡을 방지하기 위하여 적용할 수 있으며, 특히 송신신호의 선형성이 중요시되는 2GHz 이상의 주파수 대역의 송신회로에서 더 많이 이용될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 전력 증폭기 모듈을 통해 송신신호를 고전력 증폭하여 송신하는 GSM(Global System for Mobile communication) 혹은 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식의 이동통신 단말기에서, 송신신호를 출력할 시 변조과정에서 발생하는 제3차 고조파(the third harmonic) 성분을 제거하여 전력 증폭기 모듈로 입력함으로써, 송신신호의 제3차 고조파 성분으로 인한 비선형 왜곡을 방지하여 ORFS(Output Radio Frequency Spectrum)/ACPR(Adjacent Channel Power Ratio)를 개선하고, 전력 증폭기 모듈에서 제3차 고조파 성분까지 증폭함으로 인한 전력 소비를 방지하여 배터리 전원을 절약하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 송신신호 처리부에서 송신신호를 생성한 후 전력 증폭기 모듈을 통해 고전력 증폭하여 기지국으로 출력하는 이동통신 단말기에 있어서, 송신신호를 전송할 시 송신신호의 세기가 최대가 되거나 일정 레벨 이상이 되는 경우 고조파 제거 신호를 출력하는 주제어부와; 상기 송신신호 처리부로부터 소정 주파수 대역의 송신신호를 입력받아, 상기 주제어부의 고조파 제거 신호에 따라 상기 송신신호의 제3차 고조파(the third harmonic) 성분을 필터링(filtering) 하여 전력 증폭기 모듈로 출력하는 제3차 고조파 제거부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 고조파 제거 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제3차 고조파 제거부는, 고조파 제거 신호에 의해 도통 제어되어 송신신호를 도통 혹은 차단하는 스위치와; 제1 인덕터(inductor) 및 제1 커패시터(capacitor)를 병렬로 연결하여 송신신호 처리부로부터 송신신호를 직렬로 입력받아, 상기 송신신호의 주파수를 기본주파수로 하여 그 기본주파수의 3배수 주파수를 가지는 제3차 고조파 성분을 필터링 하는 제3차 고조파 처리부와; 제2 인덕터 및 제2 커패시터를 병렬로 연결하며, 송신신호의 기본주파수를 중심으로 소정 주파수 대역 간격으로 대역통과시켜 상기 송신신호를 안정화하는 입력신호 안정화부와; 전력 증폭기 모듈과의 인터페이스시 임피던스를 매칭하는 임피던스 매칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 고조파 제거 장치.

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