KR20070063110A - 고주파 증폭기의 비선형성을 보정하기 위한 장치 - Google Patents

고주파 증폭기의 비선형성을 보정하기 위한 장치 Download PDF

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KR20070063110A
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Abstract

본 발명은 고주파 증폭기의 비선형성을 보정하기 위한 장치에 관한 것으로서, 기저대역 디지털 입력 신호를 소정 주파수 대역으로 변환시키고, 상기 변환된 아날로그 입력 신호를 소정 레벨의 전력으로 증폭하여 전력 결합부로 출력 신호를 출력하는 주 증폭부와, 상기 기저대역 디지털 입력 신호와 미리 정해진 참조 값을 이용하여 디지털 오차 신호를 생성하고, 상기 생성된 오차 신호를 상기 소정 주파수 대역으로 변환시킨 후, 상기 변환된 아날로그 오차 신호를 상기 소정 레벨의 전력으로 증폭하여 상기 전력 결합부로 상기 오차 신호를 출력하는 오차 신호 생성부와, 상기 출력 신호와 상기 오차 신호를 더하여 왜곡 성분이 제거된 출력 신호를 상기 고주파 증폭기의 최종 출력 신호로 출력하는 상기 전력 결합부를 포함하여, 선형화 특성, 크기, 효율 등의 면에서 더 우수하고, 구조적으로도 간단하며, 가격이 저렴해지는 이점이 있다.
증폭기, 비선형성, 선형화, 왜곡 신호

Description

고주파 증폭기의 비선형성을 보정하기 위한 장치{APPARATUS FOR CALIBRATING NON-LINEARITY OF AMPLIFIER}
도 1은 종래 기술에 따른 Feed-forward 선형화기의 구성을 도시한 블럭도,
도 2는 종래 기술에 따른 개선된 Feed-forward 선형화기의 구성을 도시한 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 고주파 증폭기의 비선형성을 보정하기 위한 장치를 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광대역 왜곡 신호 발생기(Wideband Distortion Generator)의 구성을 도시한 블럭도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광대역 왜곡 신호 발생기(Wideband Distortion Generator)의 구성을 도시한 블럭도, 및
도 6은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 광대역 왜곡 신호 발생기(Wideband Distortion Generator)의 구성을 도시한 블럭도.
본 발명은 고주파 증폭기에 관한 것으로, 특히, 비선형성을 보정하기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 고주파 대역으로 변환된 입력 신호는 주 증폭기에 의해 요구되는 전력 레벨로 증폭되는데, 상기 증폭 과정을 거치는 동안 상기 주 증폭기 소자의 비선형성에 의해 왜곡 성분이 발생되므로, 상기 증폭의 결과로 얻어지는 출력 신호에는 입력 신호에 비례하여 증폭된 신호와 왜곡 성분의 합이 존재한다. 즉, 고주파 전력 증폭기는 신호를 완전히 선형적으로 증폭할 수 없다. 여기서, 상기 왜곡 신호의 발생 정도는 상기 증폭기에 사용하는 소자의 종류와 입력 신호의 진폭 변화의 정도, 상기 증폭기의 구조 등에 의해 좌우될 수 있다. 따라서, 왜곡이 없이 증폭된 출력 신호를 얻으려면, 상기 왜곡 성분의 발생을 억제하거나 혹은 발생된 왜곡 성분을 제거함으로써, 상기 고주파 전력 증폭기의 요구되는 전력 증폭에서의 선형도를 만족시켜야 한다.
상기 전체 증폭기의 선형도를 증대시키는 방법으로 부궤환(negative feedback)을 이용하는 방법, 발생이 예상되는 왜곡의 반대의 왜곡 신호를 증폭기의 입력 측에 발생시켜 보상하는 전치왜곡(predistortion) 기법, 발생되는 왜곡의 역위상 성분을 추출 및 증폭시킨 후 증폭기의 출력 신호에 더하여 왜곡 성분을 상쇄시키는 Feed-forward 선형화기 등이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 Feed-forward 선형화기의 구성을 도시한 블럭도이다. 상기 Feed-forward 선형화기는 상기 전체 증폭기의 선형도를 증대시키는 방법 들 중 가장 우수한 선형화 성능을 보이며, 주 증폭기(101), 제 1 방향성 결합기(103), 제 1 지연 회로(105), 제 2 방향성 결합기(107), 제 2 지연 회로(109), 제 3 방향성 결합기(111), 오차 증폭기(113)를 포함하여 구성된다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 주 증폭기(Main Amplifier)(101)는 왜곡되지 않은 입력 신호(100)를 입력받고, 상기 입력 신호를 증폭하여 상기 제 1 방향성 결합기(103)로 출력한다. 이때, 상기 주 증폭기(101)의 출력 신호(110)는 왜곡 성분을 포함하게 된다. 상기 제 1 방향성 결합기(103)는 상기 주 증폭기(101)의 왜곡된 출력 신호(110)를 상기 제 1 지연 회로(105)로 출력하고, 상기 왜곡된 신호(110)의 일부를 추출하여 제 3 방향성 결합기로 출력한다. 상기 제 1 지연 회로(Delay)(105)는 상기 제 1 방향성 결합기(103)로부터 입력되는 출력 신호(110)를 소정 시간 지연시킨 후, 상기 제 2 방향성 결합기(107)로 출력한다. 여기서, 상기 소정 지연 시간은 상기 제 3 방향성 결합기(111)에서 출력된 신호(130)가 상기 오차 증폭기(113)를 통과하면서 발생하는 시간과 같다.
상기 제 2 지연 회로(Delay Line)(109)는 상기 주 증폭기(101)와 함께 왜곡되지 않은 입력 신호(100)를 입력받고, 상기 입력 신호(100)를 상기 입력 신호(100)가 상기 주 증폭기(101)를 통과하면서 발생하는 시간만큼의 지연 시간으로 지연시킨 후, 상기 제 3 방향성 결합기(111)로 출력한다. 상기 제 3 방향성 결합기(111)는 상기 제 1 지연 회로(109)에 의해 소정 시간 지연된 상기 입력 신호(100)에 상기 제 1 방향성 결합기(103)로부터 입력되는 왜곡된 신호(110)를 역위상으로 더한다. 이때, 상기 역위상 결합에 의한 상쇄 작용에 의해 상기 입력 신호(100)의 성분은 제거되고, 상기 역위상의 오차 신호(error signal)(130) 성분만 남아 상기 오차 증폭기(113)로 출력된다. 상기 오차 증폭기(Error amplifier)(113)는 상기 제 3 방향성 결합기(111)로부터 입력되는 상기 오차 신호(130)를 증폭하고, 상기 증폭된 오차 신호를 상기 제 2 방향성 결합기(107)로 출력한다.
상기 제 2 방향성 결합기(107)는 상기 제 1 지연 회로(105)에 의해 소정 시간 지연된 상기 주 증폭기(101)의 왜곡된 출력 신호(110)와 상기 오차 증폭기(113)에 의해 증폭된 오차 신호를 더하고, 그 결과를 출력 신호(120)로서 출력한다. 이때, 상기 증폭된 오차 신호가 상기 주 증폭기(101)에 의해 발생한 왜곡 신호와 역위상이므로 서로 상쇄되어, 전체 전력 증폭기의 출력단에는 왜곡이 제거된 출력 신호(120)만 출력된다.
도 2는 종래 기술에 따른 개선된 Feed-forward 선형화기의 구성을 도시한 블럭도이다. 상기 개선된 Feed-forward 선형화기는 상기 도 1의 기본적인 Feed-forward 선형화기에 피드백 제어부(223)와 가변 회로 요소들(215, 217, 219, 221)을 부가하여 최적의 선형성 개선 성능을 얻도록 하는 구조의 일례이다. 즉, 전체 선형화 특성이 최대가 될 수 있도록 상기 주 증폭기(201)의 앞단에 제 1 감쇄기(215), 제 1 위상 변화기(217)를 더 포함하고, 상기 오차 증폭기(213)의 앞단에 제 2 감쇄기(219), 제 2 위상 변화기(221)를 더 포함하며, 피드백 제어부(223)를 더 포함하여 구성된다.
상기 도 2를 참조하면, 상기 전력 증폭기의 기본적인 구성 요소들, 예를 들어, 상기 주 증폭기(201), 오차 증폭기(213), 방향성 결합기(203, 207, 211), 지연 회로(205, 209) 등은 온도 또는 동작 전압 등의 환경 변화와 자체적인 경년 변화 등으로 인해 동작 특성이 변화한다. 따라서, 항상 최적의 동작 상태를 유지하기 위해서는 상기 전력 증폭기의 입력 신호와 출력 신호를 감시하여 얻어진 정보를 바탕으로 상기 피드백 제어기(223)를 이용하여 상기 제 1 감쇄기(215), 제 1 위상 변화기(217), 제 2 감쇄기(219), 제 2 위상 변화기(221) 등을 조절하여 전체 선형화 특성이 최대가 될 수 있도록 한다. 여기서, 상기 제 1 감쇄기(215)와 제 2 감쇄기(219)는 상기 피드백 제어기(223)의 제어에 따라 상기 신호의 크기를 조절하고, 상기 제 1 위상 변화기(217)와 제 2 위상 변화기(221)는 상기 피드백 제어기(223)의 제어에 따라 상기 신호의 위상을 조절한다.
이와 같이, 상기 종래의 Feed-forward 선형화기는 주 증폭기 외에 오차 신호를 증폭하기 위하여 오차 증폭기를 추가로 사용한다. 상기 오차 증폭기는, 특히, 오차 신호의 추가적인 왜곡을 막고 선형적으로 증폭하기 위하여 효율이 낮은 고선형성을 가지는 증폭기를 사용하여야 하며, 이는 결과적으로 선형화기를 포함한 전체 전력 증폭단의 효율을 떨어뜨리게 된다. 또한, 주 신호 경로와 오차 신호 경로의 위상을 동일하게 유지하도록 하는 지연 회로와 오차 신호의 추출 및 결합을 위한 방향성 결합기들의 전송 손실 때문에 동일한 최종 출력 전력을 얻기 위해서는 더 큰 이득과 소비 전력이 요구되는 문제점이 있다. 게다가, 우수한 특성의 지연 회로를 구현하기 위해서는 저손실의 전송 선로 등을 사용해야 하는데, 상기 전송 선로를 사용하는 상기 지연 회로는 크기가 크다는 단점이 있다. 따라서, 상기 전력 증폭기 전체의 크기가 커지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 고주파 증폭기의 비선형성을 보정하기 위한 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 고주파 증폭기에서 기저 대역(baseband)의 입력 신호로부터 오차 신호(error signal)을 발생시키고, 상기 오차 신호를 이용하여 출력 신호의 왜곡(distortion)을 저감시킴으로써 선형성을 개선하기 위한 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 고주파 증폭기의 비선형성을 보정하기 위한 장치는, 기저대역 디지털 입력 신호를 소정 주파수 대역으로 변환시키고, 상기 변환된 아날로그 입력 신호를 소정 레벨의 전력으로 증폭하여 전력 결합부로 출력 신호를 출력하는 주 증폭부와, 상기 기저대역 디지털 입력 신호와 미리 정해진 참조 값을 이용하여 디지털 오차 신호를 생성하고, 상기 생성된 오차 신호를 상기 소정 주파수 대역으로 변환시킨 후, 상기 변환된 아날로그 오차 신호를 상기 소정 레벨의 전력으로 증폭하여 상기 전력 결합부로 상기 오차 신호를 출력하는 오차 신호 생성부와, 상기 출력 신호와 상기 오차 신호를 더하여 왜곡 성분이 제거된 출력 신호를 상기 고주파 증폭기의 최종 출력 신호로 출력하는 상기 전력 결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명은 고주파 증폭기의 비선형성을 보정하기 위한 장치에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 고주파 증폭기의 비선형성을 보정하기 위한 장치를 도시한 블럭도이다. 상기 고주파 증폭기의 비선형성을 보정하기 위한 장치는 기저 대역(baseband)의 입력 신호를 사용하고자 하는 주파수 대역으로 변환한 후 원하는 출력 레벨로 증폭하는 주 증폭 경로, 상기 기저 대역에서 오차 신호를 생성하여 고주파 대역으로 변환한 후 원하는 레벨로 증폭하는 오차 신호 경로, 상기 생성된 주 증폭 신호와 오차 신호를 결합하여 왜곡을 상쇄하는 전력 결합기(Power Combiner)(319), 출력 신호를 추출하여 상기 기저 대역으로 되돌려 보냄으로써, 상기 오차 신호 생성에 사용할 수 있는 정보를 상기 오차 신호 경로로 제공하는 궤환 경로를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 주 증폭 경로는 제 1 Up-converter(301)와 주 증폭기(303)를 포함하여 구성되고, 상기 오차 신호 경로는 광대역 왜곡 신호 발생기(309),제 2 Up-converter(311), 오차 증폭기(313)를 포함하여 구성되며, 상기 궤환 경로(Feedback Path)는 방향성 결합기(305), Down-converter(317), 궤환 제어기(315)를 포함하여 구성된다.
상기 도 3을 참조하면, 상기 제 1 Up-converter(301)은 기저 대역(baseband) 으로부터 입력되는 디지털 입력 복소 신호 I, Q를 벡터 변조하고, 국부 발진기(Local oscillator)(307)를 이용하여 상기 변조된 신호를 원하는 주파수 대역으로 변환시켜 상기 주 증폭기(303)로 출력한다. 여기서, 상기 제 1 Up-converter(301)는 D-A 변환기(digital-to-analog converter), 벡터 변조기 (vector modulator) 등을 포함할 수 있다. 상기 주 증폭기(Main Amplifier)(303)는 상기 제 1 Up-converter(301)로부터 입력되는 아날로그 신호를 원하는 레벨의 전력으로 증폭하고, 상기 증폭된 신호를 상기 전력 결합기(power combiner)(319)로 출력한다. 이때, 상기 주 증폭기(303)의 출력단에서는 왜곡 성분이 포함된 출력 신호(300)가 얻어진다.
상기 광대역 왜곡 신호 발생기(Wideband Distortion Generator)(309)는 상기 기저 대역(baseband)에서 상기 디지털 입력 복소 신호 I, Q와 상기 주 증폭기(303)의 비선형 특성에 대한 정보를 이용하여 왜곡 신호를 상쇄하기 위한 오차 신호를 생성하고, 상기 생성된 디지털 오차 신호를 상기 제 2 Up-converter(311)로 출력한다. 여기서, 상기 오차 신호는, 상기 궤환 제어기(315)로부터 제공되는 출력 신호의 왜곡 상쇄 정도 정보를 참조하여 상기 주 증폭기(303)에서 발생하는 왜곡 신호와 크기는 비례하지만 역 위상을 가지도록 생성할 수 있다. 일반적으로, 고주파 전력 증폭기에서 발생하는 왜곡 성분은 증폭하고자 하는 신호의 대역폭에 비해 훨씬 넓은 대역에 걸쳐서 발생한다. 따라서, 상기 광대역 왜곡 신호 발생기(309)에서 발생시키는 상기 오차 신호의 대역폭은 상기 입력 신호의 대역폭에 비해 수 배 이상 넓어야 하며, 상기 광대역 왜곡 신호 발생기(309)에서 발생시킬 수 있는 것보다 넓 은 주파수 대역에 걸쳐 발생하는 왜곡 성분은 상기 전력 증폭기의 외부에 대역 여파기(Band-pass Filter)등을 사용하여 저감시킬 수 있다.
상기 제 2 Up-converter(311)는 상기 광대역 왜곡 신호 발생기(309)에 의해 생성된 상기 생성된 디지털 오차 신호를 상기 국부 발진기(Local oscillator)(307)를 이용하여 상기 주 증폭기(303)의 입력 신호와 같은 주파수 대역으로 변환시킨 후, 상기 오차 증폭기(313)로 아날로그 신호를 출력한다. 상기 오차 증폭기(313)는 상기 제 2 Up-converter(311)로부터 입력되는 상기 아날로그 신호를 상기 주 증폭기(303)의 출력 신호(300)에 포함된 왜곡 성분과 같은 레벨의 전력으로 증폭하고, 상기 증폭된 신호(320)를 상기 전력 결합기(power combiner)(319)로 출력한다. 여기서, 상기 오차 증폭기(313)의 출력단에서 얻어지는 오차 신호(320)는 상기 주 증폭기(303) 출력 신호(300)의 왜곡 성분과 크기는 같으나 반대 위상을 가지게 된다.
상기 전력 결합기(power combiner)(319)는 상기 주 증폭기(303)로부터 입력되는 신호(300)와 상기 오차 증폭기(313)로부터 입력되는 오차 신호(320)를 더하여 상기 방향성 결합기(305)로 왜곡 성분이 제거된 신호(310)를 출력한다. 상기 방향성 결합기(305)는 상기 전력 결합기(319)로부터 입력되는 상기 왜곡 성분이 제거된 신호(310), 즉 상기 입력 신호가 선형 증폭된 출력 신호(310)를 전체 전력 증폭기의 출력단으로 출력하고, 상기 출력 신호(310)의 일부를 추출하여 상기 Down-converter(317)로 전송한다.
상기 Down-converter(317)는 상기 방향성 결합기(305)로부터 입력되는 상기 출력 신호(310)를 기저 대역으로 주파수 변환하고, 상기 변환된 신호를 상기 궤환 제어기(Feedback Processor)(315)로 전송한다. 상기 궤환 제어기(Feedback Processor)(315)는 상기 Down-converter(317)로부터 입력되는 신호를 이용하여 상기 오차 신호 생성을 위한 참조 값을 생성하고, 상기 생성된 참조 값을 상기 광대역 왜곡 신호 발생기(309)로 제공한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광대역 왜곡 신호 발생기(Wideband Distortion Generator)의 구성을 도시한 블럭도이다. 상기 광대역 왜곡 신호 발생기(400)는 논리 연산부(410)를 포함하여 구성되며, 필요에 따라 이득 제어부(420), 위상 제어부(430)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 논리 연산부(410)는 오차 신호 검색부(401)와 최적 오차 신호 계산부(403)를 포함하여 구성된다.
상기 도 4를 참조하면, 상기 논리 연산부(Computing Logic)(410)의 상기 오차 신호 검색부(401)는 검색 테이블(Lookup Table)을 포함하며, 기저 대역(baseband)으로부터 입력되는 디지털 입력 신호를 이용하여 필요한 오차 신호를 검색하고, 상기 검색된 오차 신호를 상기 최적 오차 신호 계산부(403)로 출력한다. 여기서, 상기 입력 신호에 대한 상기 검색 테이블의 값은 주 증폭기(300)의 특성에 따라 이론적으로 계산하거나 혹은 실험을 통해 추출할 수 있으며, 적응형 여파기 구조를 이용한 학습을 통해 얻을 수도 있다.
상기 논리 연산부(Computing Logic)(410)의 상기 최적 오차 신호 계산부(403)는 상기 오차 신호 검색부(401)로부터 입력되는 상기 검색된 오차 신호와 궤환 제어기(315)로부터 입력되는 출력 신호의 비선형 특성에 대한 피드백 정보를 이용하여 적응 알고리듬(Adaptive Algorithm)을 통해 최적의 오차 신호를 계산하고, 상기 계산된 최적의 오차 신호를 상기 이득 제어부(420)로 출력한다.
상기 이득 제어부(Gain Control)(420)는 상기 논리 연산부(410)에 의해 계산된 상기 오차 신호의 이득을 조절하여 상기 위상 제어부(430)로 출력하고, 상기 위상 제어부(Phase Control)(430)는 상기 오차 신호의 위상을 조절하여 오차 Up-converter로 출력한다. 이로써, 상기 오차 Up-converter는 상기 광대역 왜곡 신호 발생기(400)에 의해 생성된 디지털 오차 신호를 입력받을 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광대역 왜곡 신호 발생기(Wideband Distortion Generator)의 구성을 도시한 블럭도이다. 상기 광대역 왜곡 신호 발생기(500)는, 상기 도 4와 같이, 논리 연산부(510)를 포함하여 구성되며, 필요에 따라 이득 제어부(520), 위상 제어부(530)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 논리 연산부(510)는 왜곡 성분 계산부(501)와 최적 오차 신호 계산부(503)를 포함하여 구성된다. 이하 설명에서는 상기 왜곡 성분 계산부(501)에 대해서만 언급하기로 하며, 그외 다른 장치(503, 520, 530)에 대한 설명은 상기 도 4(403, 420, 430)와 같으므로 생략하기로 한다.
상기 도 5를 참조하면, 상기 논리 연산부(510)의 상기 왜곡 성분 계산부(501)는 비선형 모델(Nonlinear Model)을 사용하여 왜곡 성분을 계산한다. 일반적으로, 주 증폭기(303)의 비선형 특성은 수식으로 모델화할 수 있다.
우선, 임의의 입력 x에 대해 상기 주 증폭기(303)의 출력 y는 하기 <수학식 1>을 이용하여 계산할 수 있다.
Figure 112005073050824-PAT00001
여기서, 상기 an은 n차 항의 계수로서, 상기 a1은 상기 주 증폭기(303)의 선형 이득이고, 상기 a2, a3 등은 각각 상기 주 증폭기(303)의 2차, 3차 왜곡 성분의 이득을 나타낸다. 이때, 상기 계수는 사용하는 증폭 소자의 특성이나 증폭기의 동작점 및 동작 방식 등에 의해 결정되며, 따라서, 상기 주 증폭기(303)의 비선형 특성을 모델화하여 입력시켜 놓음으로써, 기저 대역 입력 신호에 대해 왜곡 성분을 직접 계산할 수 있다. 여기서, 상기 입력 신호 x에 대한 왜곡 성분 e(x)는 상기 <수학식 1>에서 선형 이득을 나타내는 1차 항을 뺀 나머지이므로 하기 <수학식 2>와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112005073050824-PAT00002
이와 같이, 주어진 입력에 대해 왜곡 성분을 직접 계산하면, 상기 도 4와 같이, 검색 테이블을 사용하는 것보다 더 정확한 결과를 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 광대역 왜곡 신호 발생기(Wideband Distortion Generator)의 구성을 도시한 블럭도이다. 상기 광대역 왜곡 신호 발생기(600)는, 상기 도 4와 같이, 논리 연산부(610)를 포함하여 구성되며, 필요에 따라 이득 제어부(620), 위상 제어부(630)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 논리 연산부(610)는 오차 신호 검색부 혹은 왜곡 성분 계산부(601)와 최적 오차 신호 계산 부(603)와 기억 효과 보정부(605)를 포함하여 구성된다. 이하 설명에서는 상기 기억 효과 보정부(605)에 대해서만 언급하기로 하며, 그외 다른 장치(601, 603, 620, 630)에 대한 설명은 상기 도 4 혹은 도 5(401 혹은 501, 403, 420, 430)와 같으므로 생략하기로 한다. 즉, 상기 도 6은 상기 도 4 혹은 도 5에 상기 기억 효과 보정부(605)를 추가하는 것이다.
상기 도 6을 참조하면, 상기 논리 연산부(Computing Logic)(610)의 상기 기억 효과 보정부(Memory Effect Correction Block)(605)는 기억 효과에 의해 발생하는 왜곡 성분을 추출하는 역할을 한다. 일반적으로, 고주파 전력 증폭기는 사용하는 전력 증폭 소자 또는 회로의 비선형 기생 리액턴스(Nonlinear Parasitic Reactance)에 의해서 상기 증폭기의 출력이 현재의 입력 신호뿐 아니라 과거의 입력에도 의존하는 상기 기억 효과(Memory Effect)를 나타낸다. 또한, 증폭 소자의 열적인 변동에 의해서 기억 효과가 생기게 되기도 하는데, 이것을 열적 기억 효과(Thermal Memory Effect)라고 한다. 상기 기억 효과가 존재하는 경우, 상기 기억 효과에 의해 발생하는 왜곡은 보통 기억 효과가 없거나 적을 때보다 더 심하게 나타나므로, 오차 신호의 생성시, 상기 기억 효과에 의한 왜곡을 고려하는 것이 바람직하다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정 해져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 고주파 증폭기에서 기저 대역(baseband)의 입력 신호를 이용하여 오차 신호(error signal)을 발생시키고, 상기 오차 신호를 이용하여 출력단에서 출력 신호의 왜곡(distortion)을 저감시키는 선형화 장치를 제안함으로써, 상기 고주파 증폭기의 비선형성을 보정하고 선형성을 개선시키는 이점이 있다. 또한, 전체 전력 증폭기의 크기를 줄이고 효율을 상승시키며, 구조적으로도 간단하고 직접 디지털 제어가 가능한 전력 증폭기의 선형화 구현이 가능한 이점이 있다. 나아가 저렴하고 더 신뢰성이 높으며 운용 비용이 절감되는 등의 효과를 가질 수 있는 이점이 있다.

Claims (13)

  1. 고주파 증폭기의 비선형성을 보정하기 위한 장치에 있어서,
    기저대역 디지털 입력 신호를 소정 주파수 대역으로 변환시키고, 상기 변환된 아날로그 입력 신호를 소정 레벨의 전력으로 증폭하여 전력 결합부로 증폭된 출력 신호를 출력하는 주 증폭부와,
    상기 기저대역 디지털 입력 신호와 미리 정해진 참조 값을 이용하여 디지털 오차 신호를 생성하고, 상기 생성된 오차 신호를 상기 소정 주파수 대역으로 변환시킨 후, 상기 변환된 아날로그 오차 신호를 상기 소정 레벨의 전력으로 증폭하여 상기 전력 결합부로 증폭된 오차 신호를 출력하는 오차 신호 생성부와,
    상기 출력 신호와 상기 오차 신호를 더하여 왜곡 성분이 제거된 출력 신호를 상기 고주파 증폭기의 최종 출력 신호로 출력하는 상기 전력 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 증폭된 오차 신호는 상기 출력 신호에 포함된 상기 왜곡 성분과 크기는 같지만 위상이 반대인 신호임을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 주 증폭부는,
    상기 기저대역 디지털 입력 신호를 고주파 대역으로 변환하는 주파수 변환부와,
    상기 고주파 대역으로 변환된 신호를 소정 레벨의 전력으로 증폭하는 주 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 오차 신호 생성부는,
    상기 기저대역 디지털 입력 신호와 미리 정해진 참조 값을 이용하여 디지털 오차 신호를 생성하는 신호 생성부와,
    상기 생성된 오차 신호를 상기 고주파 대역으로 변환하는 주파수 변환부와,
    상기 고주파 대역으로 변환된 아날로그 오차 신호를 상기 소정 레벨의 전력으로 증폭하는 증폭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 최종 출력 신호의 일부를 추출하여 기저 대역으로 변환하고, 상기 기저 대역으로 변환된 상기 출력 신호를 이용하여 상기 오차 신호의 생성을 위한 상기 참조 값을 생성하고, 상기 생성된 참조 값을 상기 오차 신호 생성부로 전송하는 궤환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 궤환부는,
    상기 최종 출력 신호의 일부를 추출하여 기저 대역으로 변환하는 주파수 변환부와,
    상기 기저 대역으로 변환된 상기 출력 신호를 이용하여 상기 오차 신호의 생성을 위한 상기 참조 값을 생성하는 참조 값 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 신호 생성부는,
    검색 테이블(Lookup Table)을 포함하며, 기저 대역(baseband)으로부터 입력되는 상기 디지털 입력 신호를 이용하여 상기 검색 테이블에서 필요한 오차 신호를 검색하고, 상기 검색된 오차 신호를 최적 오차 신호 계산부로 출력하는 오차 신호 검색부와,
    상기 검색된 오차 신호와 상기 참조 값을 이용하여 최적의 오차 신호를 계산하는 상기 최적 오차 신호 계산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 계산된 최적의 오차 신호의 이득을 조절하는 이득 조절부와,
    상기 계산된 최적의 오차 신호의 위상을 조절하는 위상 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 오차 신호에서 기억 효과에 의해 발생하는 왜곡 성분을 추출하는 기억 효과 보정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 4 항에 있어서, 상기 신호 생성부는,
    비선형 모델을 사용하여 상기 기저 대역 입력 신호에 대한 왜곡 성분을 직접 계산하는 왜곡 성분 계산부와,
    상기 계산된 왜곡 성분과 상기 참조 값을 이용하여 최적의 오차 신호를 계산하는 상기 최적 오차 신호 계산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 계산된 최적의 오차 신호의 이득을 조절하는 이득 조절부와,
    상기 계산된 최적의 오차 신호의 위상을 조절하는 위상 조절부를 더 포함하 는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 오차 신호에서 기억 효과에 의해 발생하는 왜곡 성분을 추출하는 기억 효과 보정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 기저 대역 입력 신호에 대한 왜곡 성분은 하기 <수학식 3>과 같이 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112005073050824-PAT00003
    여기서, 상기 e(x)는 입력 신호 x에 대한 왜곡 성분을 나타내며, 상기 an은 n차 항의 계수로서, 상기 a2, a3 등은 2차, 3차 왜곡 성분의 이득을 나타냄.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090027119A1 (en) * 2007-07-25 2009-01-29 Pulsewave Rf, Inc. Reduced distortion radio frequency amplifiers
US9590664B2 (en) * 2015-02-16 2017-03-07 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method to improve active antenna system performance in the presence of mutual coupling
WO2017057164A1 (ja) * 2015-10-01 2017-04-06 日本電気株式会社 デジタル送信機

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6621340B1 (en) * 2000-02-24 2003-09-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. System for reducing adjacent-channel interference by pre-linearization and pre-distortion
KR100548763B1 (ko) * 2000-07-20 2006-02-06 엘지전자 주식회사 피드포워드 방식의 선형화기를 갖는 기지국 송신장치
US6819173B2 (en) * 2001-04-19 2004-11-16 Motorola, Inc. Method and apparatus for reduction of distortion in a transmitter
US7403573B2 (en) * 2003-01-15 2008-07-22 Andrew Corporation Uncorrelated adaptive predistorter
US7015753B2 (en) * 2003-06-02 2006-03-21 Edo Communications And Countermeasures Systems Inc. Digital signal processing based implementation of a feed forward amplifier
US6882221B2 (en) * 2003-09-22 2005-04-19 Northrop Grumman Corporation Digital predistortion for power amplifier

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