KR20070069379A - Circuit apparatus for saving current in mobile communication terminal - Google Patents

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Abstract

A current consumption reducing circuit device in a mobile communication terminal is provided to modulate a load by adding a new matching circuit to an output stage of a PAM(Power Amplification Module), thereby reducing current consumption. The first matching circuit(202) matches impedance between an input stage of a transmitter and an output stage of a PAM(200). A matching system controls size of the impedance between the input stage of the transmitter and the output stage of the PAM(200) according to amplitude of a signal outputted from the PAM(200). The PAM(200) amplifies the signal by differentiating the amplitude of currents according to the controlled impedance size. The transmitter transmits the amplified signal.

Description

이동통신 단말기에서 전류 소모 감소 회로 장치{CIRCUIT APPARATUS FOR SAVING CURRENT IN MOBILE COMMUNICATION TERMINAL}CIRCUIT APPARATUS FOR SAVING CURRENT IN MOBILE COMMUNICATION TERMINAL}

도 1은 종래 기술에 따른 이동통신 단말기에서 신호를 증폭시켜 출력하기 위한 신호출력단을 도시하는 도면, 및1 is a diagram illustrating a signal output stage for amplifying and outputting a signal in a mobile communication terminal according to the prior art; and

도 2는 본 발명에 따른 이동통신 단말기에서 신호 출력시 전력 소모를 줄이기 위한 회로 장치를 도시하는 도면.2 is a diagram illustrating a circuit device for reducing power consumption when outputting a signal in a mobile communication terminal according to the present invention.

본 발명은 이동통신 단말기에서 전류 소모 감소 회로 장치에 관한 것으로서, 특히 상기 이동통신 단말기에서 고출력 증폭기의 출력단에 새로운 매칭 회로를 추가시켜 부하(또는 임피던스)를 변조시킴으로써 상기 고출력 증폭기의 전류 소모를 감소시키기 위한 회로 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a circuit device for reducing current consumption in a mobile communication terminal, and more particularly, to reduce current consumption of the high output amplifier by modulating a load (or impedance) by adding a new matching circuit to the output terminal of the high output amplifier. It relates to a circuit device for.

통상적으로, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)시스템을 사용하는 이동통신단말기의 신호 송수신단은 도 1에 도시된 바와 같이, 베이스 밴드에 서 변조된 신호를 적절한 레벨로 증폭시켜 출력하는 고출력 증폭기(PAM: Power AMP Module)(101), 송수신 신호를 분리해주는 듀플렉서(Duplexer)(103), 상기 고출력 증폭기의 출력단과 상기 듀플렉서 입력단의 임피던스를 맞추기 위한 매칭 회로(Matching Circuit)(105), 및 신호 송수신을 위한 안테나(107)로 구성된다. In general, a signal transmitting and receiving terminal of a mobile communication terminal using a wideband code division multiple access (WCDMA) system, as shown in FIG. 1, a high power amplifier (PAM) for amplifying and outputting a signal modulated in a baseband to an appropriate level. : Power AMP Module (101), a duplexer (103) for separating the transmission and reception signals, a matching circuit (Matching Circuit 105) for matching the impedance of the output terminal and the duplexer input terminal of the high output amplifier, and a signal transmission and reception Is configured as an antenna 107.

상기 WCDMA시스템의 신호의 피크대 평균전력비(PAR: Peak to averge ratio)는 10dBm 이상이므로, 상기 고주파 증폭기(101)는 0dBm 근처의 작은 신호의 증폭시 필요 이상의 전류를 소모하게 된다.Since the peak-to-average ratio (PAR) of the signal of the WCDMA system is 10 dBm or more, the high frequency amplifier 101 consumes more current than necessary when amplifying a small signal near 0 dBm.

따라서, 종래에는 상기 고출력 증폭기(101)에서 신호 증폭시, 작은 전류만을 이용하여 작은 크기의 신호를 증폭시키는 저전력 모드(Low Power Modw)와 높은 전류를 이용하여 큰 크기의 신호를 증폭시키는 고전력 모드(high power mode)로 구분하여 상기 고출력 증폭기에서 작은 신호의 증폭시 낭비되는 전류 소모를 줄이고 있다.Therefore, in the conventional high power amplifier 101, when amplifying a signal, a low power mode (Low Power Modw) for amplifying a small signal using only a small current and a high power mode for amplifying a large signal using a high current ( high power mode) to reduce the current consumption when a small signal is amplified in the high power amplifier.

상기 고출력 증폭기(101)에서 저전력 모드와 고전력 모드로 구분하여 동작하기 위해, 상기 고출력 증폭기의 고출력단을 온 오프(ON-OFF)시키게 되는데, 이때 급격한 모드 변환으로 인해 내부 루프가 깨지는 경우가 종종 발생한다.In order to operate the low power mode and the high power mode separately in the high output amplifier 101, the high output stage of the high output amplifier is turned on (ON-OFF), in which case the internal loop is often broken due to a sudden mode change. do.

따라서, 본 발명의 목적은 이동통신 단말기에서 전류 소모를 감소시키기 위한 회로 장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a circuit device for reducing current consumption in a mobile communication terminal.

본 발명의 다른 목적은 이동통신 단말기에서 고주파 증폭기의 출력단에 새로 운 매칭 회로를 추가하여 부하를 변조시킴으로써 전류 소모를 감소시키기 위한 회로 장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a circuit device for reducing current consumption by modulating a load by adding a new matching circuit to an output terminal of a high frequency amplifier in a mobile communication terminal.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1견지에 따르면, 이동통신단말기에서 신호 출력시 전류 소모를 감소시키기 위한 장치는, 고주파 증폭기 출력단과 송신부 입력단의 임피던스를 맞추는 제 1매칭회로와, 상기 고주파 증폭기에서 출력된 신호의 크기에 따라 상기 고주파 증폭기 출력단과 송신부 입력단의 임피던스의 크기를 조절하는 매칭시스템과, 상기 매칭시스템에서 조절된 임피던스 크기에 따라 전류의 크기를 달리하여 신호를 증폭시키는 고주파 증폭기와, 상기 고주파 증폭기에서 증폭된 신호를 송신하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a first aspect of the present invention for achieving the above objects, an apparatus for reducing current consumption when outputting a signal in a mobile communication terminal, the first matching circuit for matching the impedance of the high frequency amplifier output terminal and the transmitter input terminal, and the high frequency amplifier A matching system for adjusting the magnitudes of the impedances of the high frequency amplifier output terminal and the transmitter input terminal according to the magnitude of the signal output from the high frequency amplifier, and amplifying the signal by varying the magnitude of the current according to the impedance level adjusted by the matching system; And a transmitter for transmitting a signal amplified by the high frequency amplifier.

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.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

이하 본 발명에서는, 이동통신 단말기에서 고주파 증폭기(Power AMP Module: PAM)의 출력단에 새로운 임피던스 매칭 시스템을 추가하여 부하를 변조시킴으로써 상기 고주파 증폭기에서의 전류 소모를 감소시키기 위한 회로 장치에 관해 설명할 것이다.Hereinafter, a circuit apparatus for reducing current consumption in the high frequency amplifier by modulating a load by adding a new impedance matching system to an output terminal of a high frequency amplifier (PAM) in a mobile communication terminal will be described. .

도 2는 본 발명에 따른 이동통신 단말기에서 신호 출력시 전류 소모를 줄이 기 위한 회로 장치를 도시하고 있다.2 illustrates a circuit device for reducing current consumption during signal output in a mobile communication terminal according to the present invention.

상기 도 2를 참조하면, 상기 고주파 증폭기(200)는 입력되는 작은 신호를 스피커와 같이 큰 신호로 변환시켜 출력하는 기능을 수행한다. 즉, 입력단에 가해진 신호의 전압, 또는 전력 등을 확대하여 출력단에 큰 에너지의 변화로 출력하는 역할을 한다. 특히, 본 발명에 따라 상기 고주파 증폭기(200) 출력단의 임피던스 변화에 따라 신호 증폭시 사용되는 전류의 크기가 달라진다. 다시 말해, 상기 고주파 증폭기(200) 출력단의 임피던스가 낮으면 높은 전류를 사용하여 신호를 증폭시키고, 상기 임피던스가 높으면 상기 신호 증폭시 낮은 전류를 사용하여 신호를 증폭시킨다.Referring to FIG. 2, the high frequency amplifier 200 converts a small input signal into a large signal such as a speaker and outputs the same. In other words, it expands the voltage or power of the signal applied to the input terminal and outputs a large energy change to the output terminal. In particular, according to the present invention, the magnitude of the current used when amplifying the signal varies according to the impedance change of the output terminal of the high frequency amplifier 200. In other words, if the impedance of the output terminal of the high frequency amplifier 200 is low, the signal is amplified using a high current. If the impedance is high, the signal is amplified using a low current when the signal is amplified.

제 1 매칭 회로(Matching Circuit)(202)는 일반적으로 사용되는 50옴 임피던스 매칭 회로로써, 상기 고주파 증폭기(200)의 출력단과 하기 듀플렉서(Duplexer)의 입력단의 임피던스 차이를 줄이는 기능을 수행한다. The first matching circuit (Matching Circuit) 202 is a commonly used 50-ohm impedance matching circuit, and serves to reduce the impedance difference between the output terminal of the high frequency amplifier 200 and the input terminal of the following duplexer (Duplexer).

커플러(Coupler)(204)는 출력신호의 일부를 분리하여 신호의 형태를 분석하기 위해 사용되는 소자이다. 선로가 공간적으로 떨어진 경우에도 상기 선로 간의 커패시턴스(Capacitance) 성분을 이용하여 하나의 선로에 흐르던 신호를 다른 선로에 조금씩 전달하는 기능을 수행한다. 상기 추출되는 신호는 상기 커플러(204)의 배율에 따라 다른 전력 값을 가지게 된다. 예를 들어, 선로에 흐르는 전력이 10dB인 경우, 20dB의 커플러를 사용하면, -10dB의 전력을 추출할 수 있고, 10dB의 커플러를 사용하면, 0dB의 전력을 추출할 수 있다. 특히, 본 발명에서는, 배율이 큰 커플러를 사용하여 상기 매칭 회로(202)를 통과한 고주파 RF 신호의 극히 일부분만을 추출하는 기능을 수행한다.Coupler (Coupler) 204 is a device used to separate the part of the output signal to analyze the shape of the signal. Even when the tracks are spatially separated, the signal flows from one track to the other track by using a capacitance component between the tracks. The extracted signal has different power values according to the magnification of the coupler 204. For example, if the power flowing in the line is 10dB, using a 20dB coupler, it is possible to extract -10dB power, using a 10dB coupler, it is possible to extract 0dB power. In particular, in the present invention, a coupler having a large magnification is used to extract only a portion of the high frequency RF signal passing through the matching circuit 202.

디텍터(206)는 상기 커플러(204)에서 추출된 신호의 크기에 따라 다른 크기의 DC전압을 출력하는 기능을 수행한다. 다시 말해, 상기 커플러(204)에서 출력되는 RF신호의 전력이 크면, 큰 DC전압을 출력하고, RF신호의 전력이 작으면, 작은 DC전압을 출력한다. The detector 206 outputs a DC voltage having a different magnitude according to the magnitude of the signal extracted from the coupler 204. In other words, if the power of the RF signal output from the coupler 204 is large, a large DC voltage is output. If the power of the RF signal is small, a small DC voltage is output.

비교기(Comparator)(208)는 (+)입력 단자와 (-)입력 단자를 포함하고 있어, (+)단자에 입력되는 전압이 크면 하이(high)를 출력하고, (-)단자에 입력되는 전압이 크면 로우(low)를 출력한다. 특히, 본 발명에 따라 상기 디텍터(206)에서 출력되는 DC전압을 입력받아 상기 DC전압의 크기에 따라 하이 또는 로우를 출력한다. Comparator 208 includes a (+) input terminal and a (-) input terminal. If the voltage input to the (+) terminal is large, the comparator 208 outputs high and the voltage input to the (-) terminal. If it is large, it outputs low. In particular, according to the present invention receives a DC voltage output from the detector 206 and outputs a high or low depending on the magnitude of the DC voltage.

핀 다이오드(Pin Diode)(210)는 상기 비교기(208)에서 출력된 하이 또는 로우 신호에 따라 회로를 쇼트(Short)시키거나 오픈(Open)하는 역할을 수행한다. 본 발명에 따라 상기 핀 다이오드에 의해 회로가 쇼트되면, 상기 커플러(204)에서 추출된 신호가 하기 제 2 매칭 회로(212)에 제공된다. The pin diode 210 short-circuits or opens a circuit according to the high or low signal output from the comparator 208. When the circuit is shorted by the pin diode according to the present invention, the signal extracted from the coupler 204 is provided to the second matching circuit 212 below.

제 2 매칭 회로(212)는 제 1 매칭 회로와 같이 상기 고주파 증폭기(200)의 출력단과 하기 듀플렉서(Duplexer)(214)의 입력단의 임피던스를 맞추는 기능을 수행한다. 특히, 본 발명에 따라 임피던스가 높은(예: 200옴에서 300옴) 매칭 회로를 사용하여 상기 핀 다이오드(210)에 의해 회로가 쇼트될 경우, 상기 고주파 증폭기(200)와 듀플렉서(Duplexer)(214)사이의 임피던스를 증가시키는 역할을 한다. The second matching circuit 212 performs a function of matching the impedance of the output terminal of the high frequency amplifier 200 and the input terminal of the following duplexer 214 like the first matching circuit. In particular, when the circuit is shorted by the pin diode 210 using a high impedance (e.g., 200 ohm to 300 ohm) matching circuit in accordance with the present invention, the high frequency amplifier 200 and the duplexer 214 It increases the impedance between.

듀플렉서(Duplexer)(214)는 하나의 안테나(216)를 송신과 수신에 공동으로 사용하기 위한 필터로써, 송신단 주파수만 통과시키는 대역통과 필터(Band Pass Filter: BPF)와 수신단 주파수만 통과시키는 대역통과 필터를 포함하여, 신호를 송신할 경우에는 송신출력으로부터 수신기를 보호하고, 신호를 수신할 경우에는 반향신호를 수신기에 공급하도록 하는 기능을 수행한다.The duplexer 214 is a filter for jointly using one antenna 216 for transmission and reception, and a band pass filter (BPF) that passes only a transmitter frequency and a band pass that passes only a receiver frequency. It includes a filter to protect the receiver from the transmission output when transmitting a signal, and to provide the echo signal to the receiver when receiving the signal.

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 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.

상술한 바와 같이, 상기 이동통신 단말기에서 고주파 증폭기의 출력단에 새로운 매칭 회로를 추가하여 임피던스를 변화시킴으로써, 작은 신호의 증폭시 임피던스를 증가시켜 작은 전류만을 사용하여 신호를 증폭시킬 수 있다.As described above, by changing the impedance by adding a new matching circuit to the output terminal of the high frequency amplifier in the mobile communication terminal, it is possible to amplify a signal using only a small current by increasing the impedance when amplifying a small signal.

Claims (3)

이동통신 단말기에서 신호 증폭시 전류 소모를 감소하기 위한 송신단 장치에 있어서,A transmitting end device for reducing current consumption when amplifying a signal in a mobile communication terminal, 고주파 증폭기 출력단과 송신부 입력단의 임피던스를 맞추는 제 1매칭회로와,A first matching circuit for matching impedance of the high frequency amplifier output stage and the transmitter input stage; 상기 고주파 증폭기에서 출력된 신호의 크기에 따라 상기 고주파 증폭기 출력단과 송신부 입력단의 임피던스의 크기를 조절하는 매칭시스템과,A matching system for adjusting the magnitudes of impedances of the high frequency amplifier output terminal and the transmitter input terminal according to the magnitude of the signal output from the high frequency amplifier; 상기 매칭시스템에서 조절된 임피던스 크기에 따라 전류의 크기를 달리하여 신호를 증폭시키는 고주파 증폭기와,A high frequency amplifier for amplifying a signal by varying the magnitude of current according to the magnitude of impedance adjusted in the matching system; 상기 고주파 증폭기에서 증폭된 신호를 송신하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.And a transmitter for transmitting a signal amplified by the high frequency amplifier. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 매칭시스템은,The matching system, 상기 고주파 증폭기에서 출력되는 신호의 일부분을 추출하는 커플러와,A coupler for extracting a portion of the signal output from the high frequency amplifier; 상기 커플러에서 추출된 신호의 크기에 따라 다른 크기의 직류 전압을 출력하는 디텍터와,A detector for outputting a DC voltage having a different magnitude depending on the magnitude of the signal extracted from the coupler; 상기 추출된 직류 전압의 크기에 따라 하이(high)또는 로우(low) 신호를 출 력하는 비교기와,A comparator for outputting a high or low signal according to the magnitude of the extracted DC voltage; 상기 비교기의 출력 신호에 따라 회로를 쇼트(Short) 또는 오픈(Open)시키는 핀다이오드와,A pin diode for shorting or opening a circuit according to an output signal of the comparator; 상기 핀다이오드에 의해 회로가 쇼트되면 상기 고주파 증폭기 출력단의 임피던스를 증가시키는 제 2 매칭회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.And a second matching circuit for increasing the impedance of the high frequency amplifier output stage when the circuit is shorted by the pin diode. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 송신부는,The transmitting unit, 송수신 신호를 분리해주는 듀플렉서와,A duplexer that separates the transmission and reception signals, 신호를 송수신하는 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.Apparatus comprising an antenna for transmitting and receiving signals.
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