KR20090078812A

KR20090078812A - 송신기의 증폭기에 대한 출력 전력 보정 모듈

Info

Publication number: KR20090078812A
Application number: KR1020097008884A
Authority: KR
Inventors: 로버트 엠. 피셔; 폴 알. 안드리스; 케리 비. 필립스; 마이클 엘. 하게만
Original assignee: 스카이워크스 솔루션즈, 인코포레이티드
Priority date: 2006-10-06
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2009-07-20
Also published as: US20100248657A1; EP2070278B1; EP2070278A4; US8369803B2; US7937049B2; KR101362018B1; US20080085684A1; WO2008045159A3; EP2070278A2; WO2008045159A2

Abstract

송신기 시스템(200)의 일실시예는 전력 제어/전류 검출 회로(208)로부터 공급 전압(254) 및 공급 전류(234)를 수신하는 전력 증폭기(206)을 포함한다. 이 송신기 시스템은 공급 전류를 샘플링하고 부하 임피던스의 변화에 응답하여 공급 전압을 보정하는 제어 전압(242)에서의 변화를 일으키도록 구성된 전력 보정 모듈(224)을 더 포함한다. 공급 전압은 전력 증폭기가 실질적으로 일정한 출력 전력을 갖도록 보정된다. 전력 보정 모듈은 공급 전류의 평균값에 의해 결정된 보정된 피크 전압(232)을 출력하도록 더 구성된다. 송신기 시스템은 보정된 피크 전압과 진폭 변조 성분(238)의 곱으로부터 제어 전압을 결정하고 전력 제어/전류 검출 회로로 제어 전압을 출력하도록 구성된 전치왜곡 모듈(216)을 더 포함한다.

전치왜곡 모듈, 부하 임피던스, 룩업 테이블, 피크 전압, 제어 전압

Description

송신기의 증폭기에 대한 출력 전력 보정 모듈{OUTPUT POWER CORRECTION MODULE FOR AMPLIFIERS IN TRANSMITTERS}

본 발명은 2006년 10월 6일에 출원된 발명의 명칭이 "전력 증폭기용 전력 보정 모듈"인 미국 가출원 번호 60/850,324의 우선권을 주장한다. 그 계류중인 가출원의 개시물이 참조로서 본원에 포함되어 있다.

본 발명은 전기회로 분야에 관한 것으로, 특히 증폭기 회로에 관한 것이다.

이동전화와 같은 통신 장치에서 사용되는 포화 전력 증폭기와 같은 전력 증폭기는 부하 임피던스의 넓은 변동 범위에서 동작하도록 요구된다. 이러한 부하 임피던스의 변동 범위에서, 포화 전력 증폭기와 같은 전력 증폭기는 일정한 출력 전력을 유지하는 것이 매우 바람직하다. 또한 EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) 통신 표준에서 사용되는 데이터 변조와 같은 복잡한 데이터 변조를 위한 전치왜곡(predistortion)을 이용하는 송신기 시스템의 전력 증폭기는 부하 임피던스 변동 범위에서 일정한 출력 전력을 유지하는 것이 매우 바람직하다. 그 결과, 전력 증폭기의 출력 전력을 제어하기 위해 다양한 기술이 이용되었다.

그러나, 전력 증폭기의 출력 전력을 제어하는 종래 기술은 많은 단점이 있다. 예컨대, 전력 증폭기에 공급된 컬렉터 전압이나 컬렉터 전류와 같은 전압이나 전류를 제어하여 출력 전력을 간접적으로 제어하는 기술은 온도 및 공급 전압에서의 변동과 같은 동작 조건의 변동에 대해 적절한 보상을 제공하지만, 변화하는 부하에 전달되는 전력이 크게 변동하게 한다는 점에서 바람직스럽지 못하다. 예컨대, 상기 전압 또는 전류 제어 기술에서, 전력 증폭기에 의해 부하에 전달된 전력은 이 부하의 임피던스가 변할 때 10.0 데시벨(dB)이나 변할 수 있다.

다른 종래 기술에서는, 피드백 루프를 이용하여 전력 증폭기의 컬렉터 전압을 조정함으로써, 포화 전력 증폭기와 같은 전력 증폭기에 일정한 DC 전력이 전달된다. 이 전력 증폭기 출력 전력은 DC 전력과 컬렉터 효율의 곱과 같으므로, 이 기술은 일정한 컬렉터 효율이 유지되면 일정한 출력 전력을 제공할 수 있다. 그러나, 이 기술은 극(polar) EDGE 변조를 이용하는 송신기 시스템과 같은 전치왜곡을 이용하는 송신기 시스템에서는 큰 문제점이 있다.

송신기의 증폭기를 위한 출력 전력 보정 모듈이 실질적으로 첨부 도면들 중 적어도 한 도면과 관련하여 도시되고 및/또는 설명되며 청구범위에서 보다 완전하게 설명된다.

도 1은 종래의 송신기 시스템의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 바람직한 전력 보정 모듈을 포함한 바람직한 송신기 시스템의 블록도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 바람직한 전력 보정 모듈의 블록도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 바람직한 전력 제어/전류 검출 회로의 회로도이다.

본 발명은 송신기의 증폭기에 대한 출력 전력 보정 모듈에 관한 것이다. 이하의 설명은 본 발명의 구현에 대한 구체적인 정보를 포함한다. 당업자라면 본 발명이 본 출원에서 구체적으로 논의된 것과 다른 방식으로 구현될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 구체적인 사항 중 일부는 본 발명을 모호하지 않게 하기 위해 논의되지 않는다. 본 출원에서 설명되지 않은 구체적인 사항은 당업자의 지식내에 있다.

본 출원의 도면과 그 설명은 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 것이다. 간략하게 하기 위해, 본 발명의 원리를 이용하는 다른 실시예들은 본 출원에서 구체적으로 설명되지 않고 본 도면에서 구체적으로 예시되지 않는다.

본 발명은 변동하는 부하 임피던스에서 송신기 시스템의 전력 증폭기의 출력 전력을 보정하는 새로운 전력 보정 모듈을 제공한다. 전치왜곡(predistortion)을 필요로 하고 위상 및 진폭 변조 모두를 제공하는 극(polar) EDGE 변조와 같은 극 변조를 이용하는 송신기 시스템이 본 발명을 예시하기 위해 사용되지만, 본 발명은 진폭 변조나 전치왜곡이 사용되지 않는 송신기 시스템에서도 적용될 수 있다.

도 1은 부하에 연결된 종래의 송신기 시스템의 블록도이다. 당업자에게 분명한 일부 세부사항과 특징은 도 1에서 생략되었다. 부하(103)에 연결된 종래의 송신기 시스템(100)은 기저대역 모듈(102), 위상 변조기(104), 전력 증폭기(106) 및 전력 제어회로(108)를 포함한다. 기저대역 모듈(102)은 좌표 변환 블록(110), 피크 전압 계산 블록(112), 곱셈 요소(114), 및 전치왜곡 모듈(116)을 포함하고, 전치왜곡 모듈(116)은 제어 전압 (V_CNTL) 룩업 테이블(look-up table)(118), 위상 시프트 (△Φ) 룩업 테이블(120), 및 합산 요소(122)를 포함한다. 종래의 송신기 시스템(100)은 EDGE 통신 표준과 같은 통신 표준을 이용할 수 있는 이동 전화와 같은 무선 통신 장치에서 사용될 수 있다. 종래의 송신기 시스템(100)은 또한 전치왜곡을 이용하는 극(polar) EDGE 변조와 같은 극 변조를 이용할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전력 증폭기(106)의 원하는 평균 출력 전력인 원하는 평균 출력 전력 (P_desired)(124)은 피크 전압 계산 블록(112)의 입력에 연결되고 피크 전압 계산 블록(112)의 출력은 곱셈 요소(114)의 입력에 연결된다. 피크 전압 계산 블록(112)은 P_desired(124)를 수신하고, P_desired(124)에 대응하는 평균 피크 전압 (V_PK(avg))을 계산하고, V_PK(avg) (화살표 126으로 표시)를 곱셈 요소(114)로 출력하도록 구성될 수 있다. 또한 도 1에 도시된 바와 같이, 진폭 및 위상 변조 정보를 제공하기 위해 이용될 수 있는 I/Q 신호(128)는 좌표 변환 블록(110)의 입력에 연결되고 좌표 변환 블록(110)의 각 출력은 곱셈 요소(114) 및 합산 요소(122)의 입력에 연결된다. 좌표 변환 블록(110)은 I/Q 신호(128)를 수신하여 I/Q 신호(128)를 직각좌표 (I, Q)에서 극좌표 (ρ, Φ) (여기서 "ρ"는 이상적인 진폭 변조 성분이고 "Φ"는 이상적인 위상 변조 성분)로 변환하고 그 결과 신호를 필터링하여 ρ (화살표 130으로 표시)와 Φ (화살표 132로 표시)를 곱셈 요소(114)와 합산 요 소(122) 각각의 입력으로 출력하도록 구성될 수 있다 . 직각좌표 (I, Q)에서 극좌표 (ρ, Φ)로의 변환은 예컨대 도 1에 도시되지 않은 기저대역 프로세서에 의해 수행될 수 있다.

도 1을 참조하면, 곱셈 요소(114)의 출력은 V_CNTL 룩업 테이블(118)의 입력에 연결되고 V_CNTL 룩업 테이블(118)의 출력은 △Φ 룩업 테이블(120) 및 전력 제어회로(108)의 입력에 연결된다. 곱셈 요소(114)는 V_PK(avg) 및 ρ를 수신하여 ρ 및 V_PK(avg)의 곱 (ρㆍV_PK(avg))을 형성하고 ρㆍV_PK(avg)를 V_CNTL 룩업 테이블(118)로 출력하도록 구성될 수 있다. V_CNTL 룩업 테이블(118)은 ρㆍV_PK(avg)의 곱을 수신하여 대응하는 전치왜곡된 제어 전압 (V_CNTL)을 결정하고 V_CNTL (화살표 132로 표시)을 △Φ 룩업 테이블(120) 및 전력 제어 회로(108)로 출력하도록 구성될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, △Φ 룩업 테이블(120)의 출력은 합산 요소(122)의 입력에 연결되고 합산 요소(122)의 출력은 위상 변조기(104)의 입력에 연결된다. △Φ 룩업 테이블(120)은 V_CNTL 룩업 테이블(118)로부터 V_CNTL을 수신하고, V_CNTL을 이용하여 이상적인 위상 변조 성분, 즉 Φ에 적용할 V_CNTL에 대응하는 적절한 양의 위상 시프트 (△Φ)을 결정하고, △Φ (화살표 134로 표시)을 합산 요소(122)의 입력으로 출력하도록 구성될 수 있다. V_CNTL 룩업 테이블(118) 및 △Φ 룩업 테이블(120)은 송신기 시스템(100)이 상존하는 이동 전화와 같은 통신 장치에 대한 교정(calibration) 절차 동안에 형성될 수 있다.

합산 요소(122)는 전치왜곡된 위상 변조 성분(Φ')을 형성하기 위해 △Φ와 Φ의 합을 형성하고 Φ' (화살표 136으로 표시)를 위상 변조기(104)의 입력으로 출력하도록 구성될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, RF 캐리어(138)는 위상 변조기(104)의 입력에 연결되고 위상 변조기(104)의 출력은 전력 증폭기(106)의 신호 입력에 연결된다. 위상 변조기(104)는 EDGE 극 변조기와 같은 극 변조기일 수 있고, RF 캐리어(138)를 Φ'로 변조하여 전력 증폭기(106)의 신호 입력에 연결된 위상 변조된 RF 신호, 즉 RF IN(140)를 출력하도록 구성될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전력 제어 회로(108)의 출력은 전력 증폭기(106)의 공급 전압 입력, 즉 컬렉터 전압 입력에 연결되고 부하(103)는 전력 증폭기(106)의 출력과 접지(142) 사이에 연결된다. 전력 제어 회로(108)는 전치왜곡 모듈(116)의 V_CNTL 룩업 테이블(118)로부터 V_CNTL, 즉 전치왜곡된 제어 전압을 수신하여 컬렉터 전류 (I_CC) (화살표 144로 표시) 및 컬렉터 전압 (V_CC) (화살표 146으로 표시)을 전력 증폭기(106)로 제공하도록 구성될 수 있다. 전력 제어 회로(108)는 V_CC가 V_CNTL에 선형으로 관련되도록 선형 조절기 (도 1에 도시되지 않음)를 포함할 수 있다.

전력 증폭기(106)는 포화 전력 증폭기일 수 있고, 위상 변조기(104)에 의해 제공된 위상 변조된 RF 신호인 RF IN(140)을 수신하고, 전력 증폭기(106)의 컬렉터에서 전치왜곡된 위상 및 진폭 변조 성분을 조합하고, 정확한 위상 및 진폭 변조를 갖는 RF 신호, 즉 RF OUT(148)을 출력하도록 구성될 수 있다. 예컨대 안테나일 수 있는 부하(103)는 전력 증폭기(106)의 출력과 접지(142) 사이에 부하 임피던스를 제공할 수 있다. 부하(103)에 의해 제공된 부하 임피던스는 예컨대 50.0 오옴(ohm)이 되도록 설계될 수 있다. 그러나, 불리한 전압 정재파비 (VSWR) 조건에서, 부하(103)에 의해 전력 증폭기(106)에 제공된 부하 임피던스는 50.0 오옴 부하 임피던스와 같은 이상적인 설계된 부하 임피던스로부터 크게 변할 수 있다. 전력 증폭기(106)에 제공된 부하 임피던스가 변할 때, 전력 증폭기(106)에 의해 제공된 출력 전력도 변한다. 그러나, V_CC를 결정하는 V_CNTL은 부하 임피던스에서의 변화에 대해 보정되지 않는다. 따라서, 종래의 송신기 시스템(100)은 부하 임피던스의 변동에 대해 보정을 제공하지 않는다. 따라서, 종래 송신기 시스템(100)의 전력 증폭기(106)에 의해 제공된 출력 전력은 부하(103)의 부하 임피던스의 변동 동안에 변할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 부하에 연결된 바람직한 송신기 시스템의 블록도이다. 당업자에게 명백한 일부 구체적 사항 및 특징은 도 2에서 생략되었다. 부하(203)에 연결된 송신기 시스템(200)은 기저대역 모듈(202), 위상 변조기(204), 전력 증폭기(206), 및 전력 제어/전류 검출 회로(208)를 포함한다. 기저대역 모듈(202)은 좌표 변환 블록(210), 피크 전압 계산 블록(212), 곱셈 요소(214), 전력 보정 모듈(224), 및 전치왜곡 모듈(216)을 포함하고, 전치왜곡 모듈(216)은 제어 전압 (V_CNTL) 룩업 테이블(218), 위상 시프트 (△Φ) 룩업 테이블(220), 및 합산 요소(222)를 포함한다. 송신기 시스템(200)은 EDGE 통신 표준 또는 다른 적절한 통신 표준을 이용하는 이동 전화와 같은 통신 장치에서 이용될 수 있다. 송신기 시스템(200)은 예컨대 전치왜곡을 이용하는 오픈 루프 극 EDGE 변조를 이용할 수 있다. 그러나, 송신기 시스템(200)은 다른 종류의 극 변조를 이용할 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 전력 증폭기(206)의 원하는 출력 전력인 원하는 평균 출력 전력 (P_desired)(226)은 피크 전압 계산 블록(212)의 입력에 연결되고 피크 전압 계산 블록(212)의 출력은 전력 제어 모듈(224)의 입력에 연결된다. 피크 전압 계산 블록(212)은 P_desired(226)을 수신하고, P_desired(226)에 대응하는 평균 피크 전압 (V_PK(avg))을 계산하고, V_PK(avg) (화살표 228로 표시)을 전력 보정 모듈(224)의 입력에 출력하도록 구성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전력 제어/전류 검출 회로(208)의 출력은 전력 보정 모듈(224)의 입력에 연결되고 전력 보정 모듈(224)의 출력은 곱셈 요소(214)의 입력에 연결된다. 전력 보정 모듈(224)은 피크 전압 계산 블록(212)으로부터 V_PK(avg)를, 전력 제어/전류 검출 회로(208)로부터 V_ICC (화살표 230으로 표시)를 수신하고, 보정 인수 (k)로 V_PK(avg)를 조정함으로써 보정된 평균 피크 전압 (V_{PK(avg, corrected)})을 결정하고, V_{PK(avg, corrected)} (화살표 232로 표시)를 출력하도록 구성될 수 있다.

보정 인수 k는 다음 수학식 1로부터 결정될 수 있다:

여기서 "I_CC(ideal)"는 전력 증폭기(206)의 원하는 출력 전력, 즉 P_desired(226)에 대응하는 원하는 평균 피크 전압, 즉 V_PK(avg)에 대한 전력 제어/전류 검출 회로(208)로부터 전력 증폭기(206)가 도출하여야 하는 이상적인 컬렉터 전류이고, "I_CC(measured)"는 전력 증폭기(206)에 의해 도출된 컬렉터 전류, 즉 I_CC (화살표 234로 표시)의 측정 평균값이다. I_CC(measured)는 I_CC, 즉 증폭기(206)에 의해 도출된 실제 컬렉터 전류에 실질적으로 비례하는 피드백 전압인 V_ICC로부터 결정될 수 있다. 따라서, V_ICC를 수신함으로써, 전력 보정 모듈은 I_CC를 샘플링한다. 본 발명의 전력 보정 모듈의 일실시예는 도 3과 관련하여 이하에 더 논의된다.

도 2에 도시된 바와 같이, I/Q 신호(236)는 좌표 변환 블록(210)의 입력에 연결되고 좌표 변환 블록(210)의 각 출력은 곱셈 요소(214)와 합산 요소(222)에 연결된다. I/Q 신호(236)는 위상 및 진폭 변조 정보를 제공하기 위해 이용될 수 있다. 좌표 변환 블록(210)은 I/Q 신호(236)를 수신하고, I/Q 신호(236)를 직각좌표 (I, Q)에서 극좌표 (ρ, Φ) (여기서, "ρ"는 이상적인 진폭 변조 성분이고 "Φ"는 이상적인 위상 변조 성분)로 변환하고 그 결과 신호를 필터링하여 일 출력에서 ρ (화살표 238로 표시)를 제공하고 다른 출력에서 Φ (화살표 240으로 표시)를 출력 하도록 구성될 수 있다. 직각좌표 (I, Q)에서 극좌표 (ρ, Φ)로의 변환은 예컨대 기저대역 모듈(202)에서 기저대역 프로세서 (도 2에 도시되지 않음)에 의해 수행될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 곱셈 요소(214)의 출력은 V_CNTL 룩업 테이블(218)의 입력에 연결되고 V_CNTL 룩업 테이블(218)의 출력은 △Φ 룩업 테이블(220) 및 전력 제어/전류 검출 모듈(208)의 입력에 연결된다. 곱셈 요소(214)는 전력 보정 모듈(224)로부터 V_{PK(avg, corrected)}를, 좌표 변환 블록(210)으로부터 ρ를 수신하고, ρ와 V_{PK(avg, corrected)}의 곱 (ρㆍV_{PK(avg, corrected)})을 형성하고, ρㆍV_{PK(avg, corrected)}을 V_CNTL 룩업 테이블(218)의 입력으로 출력하도록 구성될 수 있다. V_CNTL 룩업 테이블(218)은 곱셈 요소(214)로부터 ρㆍV_{PK(avg, corrected)}을 수신하고, 적절한 룩업 테이블을 이용하여 ρㆍV_{PK(avg, corrected)}에 대응하는 제어 전압 (V_CNTL)을 결정하고, V_CNTL(화살표 242로 표시)을 △Φ 룩업 테이블(220) 및 전력 제어/전류 검출 회로(208)의 입력에 출력하도록 구성될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, △Φ 룩업 테이블(220)의 출력은 합산 요소(222)의 입력에 연결되고 합산 요소(222)의 출력은 위상 변조기(204)의 입력에 연결된다. △Φ 룩업 테이블(220)은 V_CNTL 룩업 테이블(218)로부터 V_CNTL을 수신하고, 적절한 룩업 테이블을 이용하여 V_CNTL에 대응하는 Φ, 즉, 이상적인 위상 성분에 가산할 위상 시프트 (△Φ)의 양을 결정하고, △Φ (화살표 244로 표시)를 합산 요소(222)의 입력에 출력하도록 구성될 수 있다. V_CNTL 룩업 테이블(218) 및 △Φ 룩업 테이블(220)의 룩업 테이블들은 송신기 시스템(200)이 상존하는 이동 전화와 같은 통신 장치에 대한 교정 절차 동안에 형성될 수 있다. 합산 요소(222)는 좌표 변환 블록(210)으로부터 Φ를, △Φ 룩업 테이블(220)로부터 △Φ를 수신하고, Φ', 즉 전치왜곡된 위상 변조 성분을 형성하기 위해 Φ과 △Φ를 가산하고, Φ' (화살표 246으로 표시)를 위상 변조기(204)의 입력으로 출력하도록 구성될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, RF 캐리어(248)는 위상 변조기(204)의 입력에 연결되고 위상 변조기(204)의 출력은 전력 증폭기(206)의 신호 입력에 연결된다. 위상 변조기(204)는 예컨대 EDGE 극 변조기와 같은 극 변조기일 수 있고, 합산 요소(222)로부터 Φ'과 RF 캐리어(248)를 수신하여, RF 캐리어(248)를 Φ'로 위상 변조하고, 위상 변조된 RF 신호 (RF IN(250))를 전력 증폭기(206)의 신호 입력으로 출력하도록 구성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전력 제어/전류 검출 회로(208)의 출력은 전력 증폭기(206)의 공급 전압 입력, 즉 컬렉터 전압 입력에 연결되고 부하(203)는 전력 증폭기(206)의 출력과 접지(252) 사이에 연결된다.

전력 제어/전류 검출 회로(208)는 V_CNTL 룩업 테이블(218)로부터 전치왜곡된 제어 전압인 V_CNTL을 수신하고, 공급 전압 (V_CC) (화살표 254로 표시)과 공급 전류 (I_CC) (화살표 234로 표시)를 전력 증폭기(206)로 제공하고, V_ICC (화살표 230으로 표시)를 전력 보정 모듈(224)로 제공하도록 구성될 수 있다. 전력 제어/전류 검출 회로(208)에서, V_ICC는 I_CC에 비례하고 V_CC는 V_CNTL에 선형 비례한다. 바람직한 전력 제어/전류 검출 회로는 도 4와 관련하여 이하에 더 논의된다.

전력 증폭기(206)는 포화 전력 증폭기일 수 있고, 위상 변조기(204)로부터 위상 변조된 RF 신호인 RF IN(250)를 수신하고, 전력 제어/전류 검출 회로(208)로부터 전치왜곡된 진폭 변조 공급 전압인 V_CC를 수신하고, 전력 증폭기의 컬렉터에서 전치왜곡된 위상 및 진폭 성분을 조합하고, 정확한 위상 및 진폭 변조를 갖는 RF 신호, 즉 RF OUT(256)를 출력하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 안테나일 수 있는 부하(203)는 전력 증폭기(206)의 출력과 접지(252) 사이에 제공된 부하 임피던스를 갖는다. 부하(203)의 부하 임피던스는 예컨대 대략 50.0 오옴이 되도록 설계될 수 있다. 그러나, 부하(203)의 부하 임피던스는 50.0 오옴이 아닌 다른 값으로 설계될 수도 있다.

송신기 시스템(200)의 동작이 이하에서 논의될 것이다. 불리한 VSWR 조건하에서, 부하(203)에 의해 전력 증폭기(206)에 제공되는 부하 임피던스는 예컨대 대략 50.0 오옴일 수 있는 설계된 "이상적인" 부하 임피던스로부터 크게 변할 수 있다. 부하 임피던스가 변할 때, I_CC, 즉 전력 증폭기(206)에 의해 도출된 공급 전류도 변할 것이다. 본 실시예에서, I_CC에 비례하는 V_ICC는 전력 제어/전류 검출 회로(208)에 의해 제공되고 I_CC의 샘플을 제공하기 위해 전력 보정 모듈(224)에 연결된다. 전력 보정 모듈(224)에서, V_ICC는 V_ICC의 적분값을 결정하기 위해 소정 시간 동안 적분될 수 있고, 이것은 I_CC의 평균값, 즉 I_CC(measured)를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 원하는 평균 피크 전압, 즉, V_PK(avg)에 대한 알려진 이상적인 컬렉터 전류를 이용함으로써, 보정 인수 (k)가 부하(203)의 부하 임피던스에 대해 결정되어 V_PK(avg)를 조정하기 위해 이용될 수 있다.

보정된 평균 피크 전압, 즉 V_{PK(avg, corrected)}은 전력 보정 모듈(224)에 의해 출력되어 진폭 변조 성분, 즉 ρ와 조합되어 V_CNTL 룩업 테이블(218)로 입력될 수 있다. V_CNTL 룩업 테이블(218)은 V_CC와 RF 출력 전압 사이의 비선형성을 보정하도록 전치왜곡되어 전력 제어/전류 검출 회로(208)로 입력되는 대응 제어 전압, 즉 V_CNTL을 제공한다. 부하 임피던스에 대해 진폭 변조되고 보정된 V_CNTL은 전력 증폭기(206)에 인가되는 V_CC를 결정하기 위해 이용된다. V_CNTL은 컬렉터 전압을 변조함으로써 도입될 수 있는 과잉 위상을 보정하기 위해 이상적인 위상 변조 성분 (Φ)에 가산할 적절한 양의 위상 (△Φ)을 결정하기 위해 △Φ 룩업 테이블(220)에 입력된다. 이 위상이 전치왜곡된 후, 위상 변조기(204)에서 RF 캐리어(248)로 변조되어 RF IN(250)를 형성하고, 이것은 전력 증폭기(206)의 신호 입력에 인가된다. 전치왜곡된 위상 및 진폭 변조 성분은 전력 증폭기(206)의 컬렉터에서 조합되어 정확한 위상 및 진폭 변조를 갖는 선형 출력 신호인 RF OUT(256)를 생성한다.

부하 임피던스의 변동에 대한 V_CNTL를 보정함으로서, V_CNTL에 의해 결정된 V_CC 는 부하 임피던스 변동에 대해 보정된다. DC 전력 (P_DC)은 V_CCㆍI_CC 와 실질적으로 같고 출력 전력 (P_RF)은 전력 증폭기(206)의 컬렉터 효율인 P_DCㆍη와 실질적으로 같다. 변동하는 부하 임피던스에서 실질적으로 일정한 컬렉터 효율을 제공함으로써, 본 발명은 변동하는 부하 임피던스에서 실질적으로 일정한 전력 증폭기 출력 전력을 제공할 수 있다.

따라서, 전력 제어/전류 검출 회로(208), 전력 보정 모듈(224), 곱셈 요소(214), 및 전치왜곡 모듈(216)을 포함하는 피드백 루프를 이용하고 실질적으로 일정한 컬렉터 효율을 제공함으로써, 본 발명의 일실시예는 실질적으로 일정한 전력 출력을 제공하도록 전력 증폭기(206)의 출력에서 부하 임피던스의 변동에 대해 출력 전력 보정을 제공할 수 있다. 이와 대조적으로, 종래의 송신기 시스템(100)은 부하 임피던스의 변화에 대한 출력 전력 보정을 제공하지 않는다. 그 결과, 종래의 송신기 시스템(100)에서 전력 증폭기(106)에 의해 제공된 출력 전력은 변동하는 부하 임피던스에서 바람직하지 않게 변할 수 있다.

또한, 부하 임피던스 변동은 일반적으로 송신기 시스템(200)의 변조 대역폭에 비해 매우 천천히 발생하므로, 부하 임피던스의 변동에 대한 출력 전력을 보정하는 본 발명에 의해 제공된 피드백 제어 루프는 비교적 느린 제어 루프일 수 있다. 그 결과, 송신기 시스템(200)의 극 변조는 본질적으로 오픈 루프 조건에서 동작할 수 있다. 따라서, 본 발명은 피드백 루프에서 고속 회로에 대한 필요성이 없어서 제조 비용이 감소된다.

추가적으로, 본 발명은 컬렉터 전류 정보를 갖는 기저대역 모듈, 예컨대 기저대역 모듈(202)을 제공하므로, 원한다면 과전류 보호가 소프트웨어로 구현될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 바람직한 전력 보정 모듈의 블록도이다. 도 3에서, 전력 보정 모듈(324)은 도 2에서 송신기 시스템(200)의 전력 보정 모듈(224)에 대응한다. 또한, 도 3에서 V_PK(avg)(328), V_ICC(330), 및 V_{PK(avg, corrected)}(332)는 도 2에서 각각 V_PK(avg)(화살표 228로 표시), V_ICC(화살표 230으로 표시), 및 V_{PK(avg, corrected)}(화살표 232로 표시)에 대응한다. 전력 보정 모듈(324)은 곱셈 요소(338), V_PK(avg) 보정 인수 블록(340) (이하 간단히 "보정 인수 블록(340)"이라 함), I_CC(ideal) 룩업 테이블(342), 및 적분기(344)를 포함한다. 전력 보정 모듈(324)은 도 2에서 전력 증폭기(206)의 출력에서 원하는 평균 피크 전압인 V_PK(avg)(328)와, I_CC에 비례하는 피드백 전압인 V_ICC(330)를 수신하고, 부하(203)의 부하 임피던스의 변화에 응답하여 평균 피크 전압을 조정하는 보정 인수인 k를 결정하고, 보정된 평균 피크 전압인 V_{PK(avg, corrected)}(332)를 출력하도록 구성될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, V_ICC(330)는 적분기(344)의 입력에 연결되고 적분기(344)의 출력은 보정 인수 블록(340)의 입력에 연결된다. 적분기(344)는 전력 증폭기(206)에 의해 도출된 공급 전류 (I_CC)의 샘플에 대응하는 전력 제어/전류 검 출 회로(208)로부터 피드백 전압인 V_ICC(330)를 수신하고, 선택된 시간 동안 V_ICC(330)를 적분하고, V_ICC(330)의 적분값으로부터 I_CC의 평균값, 즉 I_CC(measured)를 결정하고, I_CC(measured) (화살표 350으로 표시)를 출력하도록 구성될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, V_PK(avg)(328)은 I_CC(ideal) 룩업 테이블(342)의 입력에 연결되고, I_CC(ideal) 룩업 테이블(342)의 출력은 보정 인수 블록(340)의 입력에 연결되고, 보정 인수 블록(340)의 출력은 곱셈 요소(338)의 입력에 연결된다.

I_CC(ideal) 룩업 테이블(342)은 이상적인 컬렉터 전류, 즉 V_PK(avg)(328)에 대응하는 50.0 오옴 부하 임피던스와 같은 특정 부하 임피던스에서 전력 증폭기(206)에 의해 도출될 컬렉터 전류를 결정하고, I_CC(ideal) (화살표 348로 표시)를 출력하도록 구성될 수 있다. I_CC(ideal)는 송신기 시스템(200)이 상존하는 이동 전화와 같은 통신 장치에 대한 교정 절차 동안에 생성될 수 있는 룩업 테이블로부터 결정될 수 있다. 보정 인수 블록(340)은 I_CC ₍ _measured ₎ 및 I_CC ₍ _ideal ₎를 수신하고, 상기 수학식 1로부터 보정 인수 k를 결정하고, k (화살표 346으로 표시)를 곱셈 요소(338)로 출력하도록 구성될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, V_PK(avg)(328)는 곱셈 요소(338)의 입력에 연결되고, V_{PK(avg, corrected)}(332)는 곱셈 요소(338)에 의해 출력된다. 곱셈 요소(338)는 V_PK(avg)(328) 및 k를 수신하고, k와 V_PK(avg)(328)의 곱을 결정하고, 보정된 평균 피크 전압, 즉 V_{PK(avg, corrected)}(332)를 출력하도록 구성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 바람직한 전력 증폭기에 연결된 바람직한 전력 제어/전류 검출 회로의 회로도이다. 도 4에서, 전력 증폭기(406), 전력 제어/전류 검출 회로(408), V_ICC(430), I_CC (화살표 434로 표시), V_CNTL(442), RF IN(450), V_CC (화살표 454로 표시) 및 RF OUT(456)은 도 2에서 각각 전력 증폭기(206), 전력 제어/전류 검출 회로(208), V_ICC (화살표 230으로 표시), I_CC (화살표 234로 표시), V_CNTL (화살표 242로 표시), RF IN(250), V_CC (화살표 254로 표시), 및 RF OUT(256)에 대응한다. 전력 제어/전류 검출 회로(408)는 연산 증폭기 (OP Amp)(460, 462 및 464), 피드백 네트워크(466), 트랜지스터(468, 470 및 472), 및 저항(478)을 포함한다. 트랜지스터(468 및 470)는 각각 예컨대 p-채널 전계 효과 트랜지스터 (PFET)일 수 있다. 트랜지스터(472)는 예컨대 n-채널 FET (NFET)일 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 전력 제어/전류 검출 회로(408)는 예컨대 RF 초크(choke)일 수 있는 인덕터(490)에 의해 전력 증폭기(406)에 연결된다. 인덕터(490)는 전력 증폭기(406)의 RF 신호가 전력 제어/전류 검출 회로(408)로 들어가는 것을 막을 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, V_CNTL(442)는 OP Amp(460)의 네거티브 단자에 연결되고, 피드백 네트워크(466)는 OP Amp(460)의 포지티브 단자와 트랜지스터(468)의 드레인 사이에 연결되고, OP Amp(462)의 네거티브 단자와 인덕 터(490)의 제1 단자는 노드(484)에서 연결되고, 인덕터(490)의 제2 단자는 전력 증폭기(406)의 공급 전압 입력에 연결된다. 노드(484)는 "V_CC" (화살표 454로 표시)로 표시된 전압을 갖는다. 피드백 네트워크(466)는 OP Amp(460), 피드백 네트워크(466), 및 트랜지스터(468)에 의해 형성된 선형 조절기의 이득을 결정할 수 있고, 예컨대 저항성 피드백 네트워크일 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, OP Amp(460)의 출력은 트랜지스터(468 및 470)의 게이트에 연결되고, 트랜지스터(468 및 470)의 소스는 배터리와 같은 DC 전원일 수 있는 전원(480)에 연결된다. 도 4에 도시된 바와 같이, OP Amp(462)의 포지티브 단자는 트랜지스터(470 및 472)의 드레인에 연결되고, OP Amp(462)의 출력은 트랜지스터(472)의 게이트에 연결되고, 트랜지스터(472)의 소스는 노드(482)에서 OP Amp(464)의 포지티브 단자와 저항(478)의 제1 단자에 연결된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 저항(478)의 제2 단자는 접지(488)에 연결되고 OP Amp(464)의 네거티브 단자는 노드(492)에서 OP Amp(464)의 출력에 연결되어 V_ICC(430)를 제공한다.

전력 제어/전류 검출 회로(408)의 기능 및 동작에 대해 설명하기로 한다. OP Amp(460), 피드백 네트워크(466) 및 트랜지스터(468)는 V_CNTL(442)를 수신하고 노드(484)에서 전력 증폭기(406)에 대해 공급 전압, 즉 V_CC를 제공하는 선형 조절기를 형성한다. 전력 증폭기(406)는 전력 제어/전류 검출 회로(408)에 의해 제공된 공급 전류인 I_CC (화살표 434로 표시)를 도출한다. 전원(480)으로부터 도출된 I_CC는 트랜지스터(468)를 통해 흐르는 대전류이다. V_CC와 I_CC의 곱은 전력 증폭기(406)로 제공되는 DC 전력을 결정한다. OP Amp(460)에 의해 구동되는 트랜지스터(468 및 470)에 의해 형성된 전류 미러는 트랜지스터(470 및 472)를 통해 흐르는 센스 전류 (I_SENSE) (화살표 486으로 표시)를 제공한다. I_SENSE는 I_CC/N과 실질적으로 같고, 여기서 "N"은 미러 비율로서 트랜지스터(470)의 크기에 대한 트랜지스터(468)의 크기로 결정된다.

OP Amp(462)는 트랜지스터(470)에서의 전압 강하가 트랜지스터(468)에서의 전압 강하와 실질적으로 동일하게 하기 위해 사용된다. OP Amp(462)에서, 트랜지스터(470 및 472)의 드레인에 연결된 포지티브 단자에서의 전압은 OP Amp의 네거티브 단자에서의 전압, 즉 V_CC과 실질적으로 동일하도록 제한된다. 따라서, OP Amp(462)는 트랜지스터(468 및 470)에 의해 형성된 전류 미러의 정확도를 증가시키도록 피드백 루프를 형성한다. I_SENSE는 저항(478)을 통해 접지(488)로 흘러, V_ICC가 노드(482)에서 형성되게 한다. 트랜지스터(468 및 470)에 의해 형성된 전류 미러의 결과로서, V_ICC는 I_CC, 즉 전력 증폭기(406)에 의해 도출된 컬렉터 전류에 비례한다. OP Amp(464)는 전류가 노드(482)로부터 도출되지 않도록 노드(482)에서 높은 임피던스 부하를 제공하도록 단위 이득 버퍼로서 동작하도록 구성되고, 이에 의해 V_ICC와 I_CC 사이의 관계가 변경된다. OP Amp(464)의 네거티브 단자는 OP Amp(464)의 출력에 연결되어, 노드(492)에서 V_ICC(430)가 제공된다.

전력 증폭기(406)의 출력에 연결된 도 2의 부하(232)와 같은 부하의 부하 임피던스의 변화는 전력 증폭기(406)에 의해 도출된 공급 전류인 I_CC에서의 대응하는 변화를 야기할 수 있다. I_CC의 변화는 I_CC에 비례하는 V_ICC(430)에서의 대응하는 변화를 야기할 수 있다. 본 실시예에서, V_ICC(430)는 I_CC를 샘플링하도록 이용될 수 있는 피드백 전압을 형성한다. 도 2의 기저대역 모듈(202)에 있는 전력 보정 모듈(224), 곱셈 요소(214), 및 전치왜곡 모듈(216)을 포함하는 피드백 루프를 이용함으로써, V_CNTL(442)는 부하 임피던스의 변화에 의해 야기된 I_CC에서의 변화를 보상하도록 조정될 수 있다. V_CNTL(442)가 V_CC를 결정하므로, 본 발명은 변동하는 부하 임피던스에서 전력 증폭기(406)의 출력에서 실질적으로 일정한 전력을 제공하도록 V_CC에서의 적절한 변화를 야기할 수 있다.

따라서, 전력 증폭기에 의해 도출된 컬렉터 전류를 샘플링하도록 피드백 루프에서 전력 보정 모듈을 이용함으로써, 본 발명은 변동하는 부하 임피던스에서 전력 증폭기 출력 전력 보정을 제공한다. 그 결과, 본 발명은 변동하는 부하 임피던스에서 실질적으로 일정한 전력 증폭기 출력 전력을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 오픈 루프 극 EDGE 변조와 같은 변조를 이용하는 송신기 시스템에서 필요한 전치왜곡을 수행하면서 실질적으로 일정한 출력 전력을 제공할 수 있다.

본 발명의 상기 설명으로부터, 다양한 기술들이 본 발명의 범위에 벗어남없이 본 발명의 개념을 구현하기 위해 사용될 수 있음은 분명하다. 또한, 본 발명이 일부 실시예를 참조하여 설명되었지만, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위에서 벗어남없이 형태와 세부사항에서 변화가 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 상기 실시예들은 모든 점에서 예시적인 것이며 비제한적인 것으로 간주되어야 한다. 본 발명은 상기 특정 실시예들에 한정되지 않으며 본 발명의 범위에서 벗어남 없이 다양한 재정렬, 수정, 및 대체가 가능함은 물론이다.

따라서, 송신기에서 증폭기에 대한 출력 전력 보정 모듈이 설명되었다.

Claims

송신기 시스템으로서,

전력 제어/전류 검출 회로로부터 공급 전압 및 공급 전류를 수신하고 부하 임피던스를 구동하는 전력 증폭기; 및

상기 공급 전류를 샘플링하고 제어 전압에서의 변화를 일으키도록 구성된 전력 보정 모듈

을 포함하고,

상기 제어 전압은 상기 부하 임피던스의 변화에 응답하여 상기 공급 전압을 보정하는 송신기 시스템.
제1항에 있어서,

상기 공급 전압은 상기 전력 증폭기가 실질적으로 일정한 출력 전력을 갖도록 보정되는 송신기 시스템.
제1항에 있어서,

상기 전력 보정 모듈은 상기 공급 전류의 평균값에 의해 결정된 보정된 피크 전압을 출력하도록 더 구성되는 송신기 시스템.
제3항에 있어서,

상기 보정된 피크 전압과 진폭 변조 성분의 곱으로부터 상기 제어 전압을 결정하고 상기 제어 전압을 상기 전력 제어/전류 검출 회로로 출력하도록 구성된 전치왜곡(predistortion) 모듈을 더 포함하는 송신기 시스템.
제4항에 있어서,

상기 전치왜곡 모듈로부터 전치왜곡된 위상 변조 성분을 수신하고 위상 변조된 RF 입력 신호를 상기 전력 증폭기로 제공하도록 구성된 위상 변조기를 더 포함하는 송신기 시스템.
제4항에 있어서,

상기 보정된 피크 전압 및 상기 진폭 변조 성분을 수신하고 상기 보정된 피크 전압과 상기 진폭 변조 성분의 상기 곱을 출력하도록 구성된 곱셈 요소를 더 포함하는 송신기 시스템.
제1항에 있어서,

상기 전력 보정 모듈은 상기 전력 제어/전류 검출 회로로부터 상기 공급 전류에 비례하는 피드백 전압을 수신하는 송신기 시스템.
제7항에 있어서,

상기 전력 보정 모듈은, 상기 공급 전류의 평균값을 수신하고 상기 부하 임 피던스의 상기 변화에 응답하여 상기 제어 전압에서의 상기 변화를 야기하는 보정 인수를 제공하도록 구성된 보정 인수 블록을 포함하는 송신기 시스템.
제1항에 있어서,

상기 전력 증폭기는 위상 및 진폭 변조된 RF 출력 신호를 생성하는 송신기 시스템.
제8항에 있어서,

상기 송신기 시스템은 전치왜곡된 극(polar) EDGE 변조를 이용하는 송신기 시스템.
제7항에 있어서,

상기 전력 제어/전류 검출 회로는 센스(sense) 전류를 제공하는 전류 미러로서 구성된 제1 및 제2 트랜지스터를 포함하고, 상기 센스 전류는 상기 피드백 전압이 상기 공급 전류에 실질적으로 비례하게 하는 송신기 시스템.
제11항에 있어서,

상기 전력 제어/전류 검출 회로는 상기 제1 트랜지스터의 드레인에 연결된 네거티브 입력 및 상기 제2 트랜지스터의 드레인에 연결된 포지티브 입력을 갖는 연산 증폭기를 더 포함하고, 상기 연산 증폭기는 상기 전류 미러의 정확도를 증가 시키도록 피드백 루프를 형성하는 송신기 시스템.
부하 임피던스를 구동하는 증폭기와 함께 사용하기 위한 전력 보정 모듈에 있어서,

상기 부하 임피던스의 변화에 응답하여 상기 증폭기의 공급 전류의 평균값을 생성하도록 구성된 적분기; 및

상기 공급 전류의 상기 평균값을 수신하고 보정 인수를 제공하도록 구성된 보정 인수 블록

을 포함하고,

상기 보정 인수는 상기 증폭기의 공급 전압을 보정하기 위해 이용되는 전력 보정 모듈.
제13항에 있어서,

상기 공급 전압은 상기 증폭기가 실질적으로 일정한 출력 전력을 갖도록 보정되는 전력 보정 모듈.
제13항에 있어서,

상기 보정 인수 및 피크 전압을 수신하고 보정된 피크 전압을 제공하도록 구성된 곱셈 요소를 더 포함하는 전력 보정 모듈.
제15항에 있어서,

상기 보정된 피크 전압은 상기 증폭기의 상기 공급 전압을 보정하기 위해 이용되는 전력 보정 모듈.
제13항에 있어서,

피크 전압을 수신하고 상기 공급 전류의 이상적인 값을 결정하도록 구성된 룩업 테이블(look-up table)을 더 포함하는 전력 보정 모듈.
제17항에 있어서,

상기 보정 인수는 상기 공급 전류의 상기 평균값에 대한 상기 공급 전류의 상기 이상적인 값의 비율의 제곱근과 실질적으로 같은 전력 보정 모듈.
제13항에 있어서,

상기 적분기는 상기 공급 전류에 비례하는 피드백 전압을 이용하여 상기 공급 전류의 상기 평균값을 생성하는 전력 보정 모듈.
제13항에 있어서,

상기 보정 인수는 제어 전압을 결정하기 위해 이용되고, 상기 제어 전압은 상기 증폭기의 상기 공급 전압을 보정하기 위해 이용되는 전력 보정 모듈.
제20항에 있어서,

상기 증폭기는 송신기 시스템에서 전력 증폭기로서 이용되는 전력 보정 모듈.
제21항에 있어서,

상기 송신기 시스템은 극 EDGE 변조를 이용하는 전력 보정 모듈.