KR20130040633A - 전력 증폭기의 효율을 개선하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

전력 증폭기의 효율을 개선하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전원 변조 증폭기에서 전체적인 전력 증폭 효율을 높이기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 이때, 전력 증폭 장치는, 도허티 전력 증폭기와 전원 변조 증폭기 중 어느 하나의 전력 증폭기를 선택하는 제어기와, 상기 제어기의 선택에 따라 송신 신호의 전력을 증폭하는 도허티 전력 증폭기와, 상기 제어기의 선택에 따라 송신 신호의 진폭 성분을 고려하여 결정된 공급 전압을 이용하여 상기 송신 신호의 전력을 증폭하는 전원 변조 증폭기를 포함한다.

Description

전력 증폭기의 효율을 개선하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR IMPROVING EFFICIENCY IN POWER AMPLIFIER}
본 발명은 전력 증폭기의 효율을 향상시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 전원 변조 증폭기(supply modulated amplifier)에 도허티 전력 증폭기를 추가하여 전력 증폭 효율을 향상시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 여기서, 전원 변조 증폭기는 입력 신호의 진폭 성분(amplitude)으로 변조된 공급 전압을 이용하여 입력 신호를 증폭하는 전력 증폭기를 칭한다.
무선통신 기술의 발달과 함께 다양한 멀티미디어 신호의 전송에 대한 요구가 급증하고 이동 환경에서도 빠른 전송이 필요함에 따라 4세대 통신시스템에 대한 관심이 급증하고 있다.
4세대 통신시스템은 기존의 통신시스템보다 더 빠른 전송속도, 더 넓은 대역폭 및 더 큰 PAPR(Peak to Average Power Ratio)을 요구한다. 이에 따라, 4세대 통신시스템의 송신 단은 입력 신호의 진폭 성분(amplitude)으로 변조된 공급 전압을 이용하여 입력 신호를 증폭하는 방식을 사용한다. 예를 들어, 입력 신호의 진폭 성분(amplitude)으로 변조된 공급 전압을 이용하여 입력 신호를 증폭하는 송신 단은 EER(Envelope Elimination and Restoration) 증폭 방식, ET(Envelope Tarcking) 증폭 방식 및 극성(polar) 증폭 방식 등을 사용한다.
전원 변조 증폭기는 전력 증폭기의 출력 전력에 따라 전력 증폭기의 공급 전압을 변화시켜 전력 손실을 줄임으로써 높은 효율을 얻을 수 있다.
전원 변조 증폭기에서 ET 증폭 방식을 사용하는 경우, 전원 변조 증폭기는 도 1에 도시된 바와 같이 구성된다.
도 1은 종래 기술에 따른 전원 변조 증폭기의 구성을 도시하고 있다.
도시된 바와 같이 ET 증폭 방식의 전원 변조 증폭기는 기저대역 신호 처리기(100), 포락선 생성기(110), 전원 변조기(120), RF 처리기(130) 및 전력 증폭기(140)를 포함하여 구성된다.
기저대역 신호 처리기(100)는 IQ 데이터를 생성하여 출력한다. RF 처리기(130)는 기저대역 신호 처리기(100)로부터 제공받은 IQ 데이터를 고주파 신호로 변환하여 전력 증폭기(140)의 입력 신호로 제공한다.
포락선 생성기(110)는 기저대역 신호 처리기(100)에서 생성한 IQ 데이터에 대응하는 포락선을 생성한다. 전원 변조기(120)는 포락선 생성기(110)에서 생성한 포락선에 따라 전력 증폭기(140)의 공급 전압을 결정한다.
전력 증폭기(140)는 전원 변조기(120)로부터 제공받은 공급 전압을 이용하여 RF 처리기(130)로부터 제공받은 입력 신호를 증폭하여 출력한다.
상술한 바와 같이 전력 증폭기의 입력 신호에 대응되는 포락선에 따라 전력 증폭기의 공급 전압을 변화시키는 경우, 전원 변조 증폭기는 도 2에 도시된 바와 같이 전력 손실을 줄일 수 있다.
도 2는 종래 기술에 따른 전원 변조 증폭기의 공급 전원을 도시하고 있다.
도 2를 참조하면 도 2의 (a)는 고정된 공급 전압을 인가받는 전력 증폭기에 대한 출력 파형을 나타내고, 도 2의 (b)는 입력 신호의 진폭 성분에 따라 변경된 공급 전압을 인가받는 전원 변조 증폭기에 대한 출력 파형을 나타낸다.
도시된 바와 같이 전원 변조 증폭기는 고정된 공급 전압을 인가받는 전력 증폭기에 의한 전력 손실(200) 보다 전력 손실(210)을 줄일 수 있다.
일반적으로, 전원 변조 증폭기는 출력 전력이 높은 고전력 레벨 영역의 효율을 높이기 위해 고전력 레벨의 신호를 증폭하는 고전력 증폭기에만 송신 신호의 진폭 성분을 고려하여 변조된 공급 전원을 제공한다. 이 경우, 출력 전력이 낮은 저전력 레벨 영역에서는 전력 증폭기의 공급 전압 변조 기술에 따른 이득을 얻을 수 없으므로 저전력 레벨 영역의 전력 증폭 효율을 높이기 위한 방법을 필요로 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 전력 증폭기의 효율을 향상시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 전원 변조 증폭기에 도허티 전력 증폭기를 추가하여 전체적인 전력 증폭 효율을 향상시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전원 변조 증폭기와 도허티 전력 증폭기를 병렬로 결합하여 전체적인 전력 증폭 효율을 향상시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 송신 신호의 출력 전력을 고려하여 전원 변조 증폭기와 도허티 전력 증폭기를 선택적으로 사용하여 상기 송신 신호의 전력을 증폭하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 무선통신시스템에서 송신 신호의 전력을 증폭하기 위한 장치는, 도허티 전력 증폭기와 전원 변조 증폭기 중 어느 하나의 전력 증폭기를 선택하는 제어기와, 상기 제어기의 선택에 따라 송신 신호의 전력을 증폭하는 도허티 전력 증폭기와, 상기 제어기의 선택에 따라 송신 신호의 진폭 성분을 고려하여 결정된 공급 전압을 이용하여 상기 송신 신호의 전력을 증폭하는 전원 변조 증폭기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 견지에 따르면, 병렬로 결합된 도허티 전력 증폭기와 포락선 추적 전력 증폭기를 포함하는 무선통신시스템의 송신 단에서 송신 신호의 전력을 증폭하기 위한 방법은, 상기 도허티 전력 증폭기와 상기 전원 변조 증폭기 중 송신 신호의 전력을 증폭하기 위한 어느 하나의 전력 증폭기를 선택하는 과정과, 상기 선택한 전력 증폭기를 이용하여 상기 송신 신호의 전력을 증폭하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 송신 신호의 출력 전력에 따라 전원 변조 증폭기와 도허티 전력 증폭기를 선택적으로 사용하여 상기 송신 신호를 증폭하여 출력함으로써, 전원 변조 증폭기를 통해 전력 증폭 효율을 향상시킬 수 있는 동작 영역보다 넓은 동작 영역에서 전력 증폭 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 전원 변조 증폭기와 도허티 전력 증폭기로 구성된 하이브리드 전원 변조 증폭기를 통해 전체적인 전력 증폭기의 효율을 향상시킴으로써, 송신 신호의 전력 증폭에 따른 전력 소모를 줄일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전원 변조 증폭기의 구성을 도시하는 도면,
도 2는 종래 기술에 따른 전원 변조 증폭기의 공급 전원을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기의 구성을 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기의 구성을 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기의 구성을 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 신호를 증폭하기 위한 절차를 도시하는 도면, 및
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 성능 변화 그래프를 도시하는 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 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. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 본 발명은 전원 변조 증폭기(supply modulated amplifier)에서 전체적인 전력 증폭 효율을 높이기 위한 기술에 대해 설명한다. 여기서, 전원 변조 증폭기는 입력 신호의 진폭 성분(amplitude)으로 변조된 공급 전압을 이용하여 입력 신호를 증폭하는 전력 증폭기를 칭한다.
이하 설명에서 전원 변조 증폭기는 EER(Envelope Elimination and Restoration) 증폭 방식, ET(Envelope Tarcking) 증폭 방식 및 극성(polar) 증폭 방식 등을 사용한다.
이하 설명은 전원 변조 증폭기에서 ET 증폭 방식을 사용하는 것으로 가정하여 설명한다. 하지만, 전원 변조 증폭기에서 EER 증폭 방식 및 극성 증폭 방식을 사용하는 경우에도 동일하게 송신 신호의 전력을 증폭할 수 있다. 이하 설명에서 ET 증폭 방식을 사용하는 전원 변조 증폭기는 포락선 추적 전력 증폭기라 칭한다.
이하 설명은 포락선 추적 전력 증폭기와 도허티 전력 증폭기가 결합된 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기를 이용하여 전체적인 전력 증폭 효율을 향상시키는 것으로 가정하여 설명한다. 이때, 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 도 3과 같이 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기의 구성을 도시하고 있다.
도시된 바와 같이 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 기저대역 신호 처리기(300), 제어기(310), RF 처리기(320), 도허티 전력 증폭기(330) 및 포락선 추적 전력 증폭기(340)를 포함하여 구성된다.
기저대역 신호 처리기(300)는 출력 전력 결정기(302), 출력 전력 제어기(304), 포락선 생성부(306) 및 IQ 데이터 생성부(308)를 포함하여 구성된다.
출력 전력 결정부(302)는 송신 신호의 입력 전력을 고려하여 해당 송신 신호의 출력 전력 레벨을 결정한다.
출력 전력 제어기(304)는 출력 전력 결정부(302)에서 결정한 송신 신호의 출력 전력 레벨에 따른 RF 이득 제어 신호 및 전력 모드 제어 신호를 생성한다. 예를 들어, 출력 전력 제어기(304)는 출력 전력 결정부(302)에서 결정한 송신 신호의 출력 전력 레벨에 따른 이득 제어 신호를 생성하여 RF 처리기(320)로 제공한다. 다른 예를 들어, 출력 전력 제어기(304)는 출력 전력 결정부(302)에서 결정한 송신 신호의 출력 전력 레벨에 따른 전력 모드 제어 신호를 제어기(310)로 제공한다. 이때, 출력 전력 결정부(302)에서 결정한 송신 신호의 출력 전력 레벨이 고출력 레벨인 경우, 출력 전력 제어기(304)는 포락선 추적 전력 증폭기(340)를 이용하여 송신 신호를 증폭하도록 제어하는 전력 모드 제어 신호를 생성한다. 한편, 출력 전력 결정부(302)에서 결정한 송신 신호의 출력 전력 레벨이 중간 출력 레벨 이하인 경우, 출력 전력 제어기(304)는 도허티 전력 증폭기(330)를 이용하여 송신 신호를 증폭하도록 제어하는 전력 모드 제어 신호를 생성한다.
포락선 생성부(306)는 IQ 데이터 생성부(308)에서 생성한 IQ 데이터에 대응되는 포락선 신호를 생성한다. 이후, 포락선 생성부(306)는 송신 신호의 출력 전력 레벨에 따른 이득을 고려하여 IQ 데이터에 대응하는 포락선 신호를 증폭하여 전원 변조기(342)로 전송한다. 이때, 포락선 생성부(306)는 포락선 추적 전력 증폭기(340)가 동작하는 경우에만 구동될 수 있다.
IQ 데이터 생성부(308)는 통신 규격에 맞는 기저대역의 IQ 데이터를 생성한다.
제어기(310)는 출력 전력 제어기(304)로부터 제공받은 전력 모드 제어 신호에 따라 도허티 전력 증폭기(330) 및 포락선 추적 전력 증폭기(340) 중 RF 처리기(320)로부터 제공받은 고주파 신호의 전력을 증폭하기 위한 전력 증폭기를 선택한다. 예를 들어, 송신 신호의 출력 전력 레벨이 고출력 레벨인 경우, 제어기(310)는 포락선 추적 전력 증폭기(340)에서 RF 처리기(320)로부터 제공받은 고주파 신호의 전력을 증폭하도록 제어한다. 이때, 제어기(310)는 도허티 전력 증폭기(330)의 바이어스 회로를 조정하여 도허티 전력 증폭기(330)의 베이스 단으로 유입되는 전류를 차단하여 도허티 전력 증폭기(330)가 비활성화 되도록 제어한다. 다른 예를 들어, 송신 신호의 출력 전력 레벨이 중간 출력 레벨 이하인 경우, 제어기(310)는 도허티 전력 증폭기(330)에서 RF 처리기(320)로부터 제공받은 고주파 신호의 전력을 증폭하도록 제어한다. 이때, 제어기(310)는 포락선 추적 전력 증폭기(340)의 바이어스 회로를 조정하여 포락선 추적 전력 증폭기(340)의 베이스 단으로 유입되는 전류를 차단하여 포락선 추적 전력 증폭기(340)가 비활성화 되도록 제어한다.
RF 처리기(320)는 출력 전력 제어기(304)로부터 제공받은 RF 이득 제어 신호에 따라 IQ 데이터 생성부(308)로부터 제공받은 IQ 데이터를 고주파 신호로 변환하여 출력한다.
도허티 전력 증폭기(330)는 제어기(310)의 제어에 따라 활성화되는 경우, RF 처리기(320)로부터 제공받은 고주파 신호의 전력을 증폭하여 출력한다. 예를 들어, 도허티 전력 증폭기(330)는 클래스 AB급의 캐리어 증폭기와 클래스 C급의 피킹 증폭기를 포함하여 구성된다. 만일, 도허티 전력 증폭기(330)의 입력 신호의 전력 레벨이 기준 값보다 작은 경우, 도허티 전력 증폭기(330)는 캐리어 증폭기만을 이용하여 입력 신호를 증폭한다. 이때, 피킹 증폭기는 비활성화된다. 한편, 도허티 전력 증폭기(330)의 입력 신호의 전력 레벨이 기준 값보다 큰 경우, 도허티 전력 증폭기(330)는 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기를 이용하여 입력 신호를 증폭한다. 다른 예를 들어, 도허티 전력 증폭기(330)는 클래스 AB급의 캐리어 증폭기와 클래스 AB급의 피킹 증폭기를 포함하여 구성된다. 이때, 피킹 증폭기는 도허티 전력 증폭기(330)의 입력 신호의 전력 레벨을 고려하여 자동으로 온/오프한다. 예를 들어, 피킹 증폭기는 포락선 추적 전력 증폭기(340)와 함께 비활성화된다. 이후, 피킹 증폭기는 캐리어 증폭기가 포화되는 시점에 활성화되어 신호를 증폭한다.
포락선 추적 전력 증폭기(340)는 전원 변조기(342)와 전력 증폭기(344)를 포함하여 구성된다.
전원 변조기(342)는 포락선 생성부(306)로부터 제공받은 포락선 신호에 따라 전력 증폭기(344)의 공급 전압을 결정한다. 예를 들어, 전원 변조기(342)는 선형 증폭기와 스위칭 증폭기를 포함하여 구성된다. 선형 증폭기는 포락선 생성부(306)로부터 제공받은 포락선 신호를 증폭하여 출력한다. 스위칭 증폭기는 선형 증폭기에서 출력 부하로 공급되는 전류의 크기 및 극성을 고려하여 전원 변조기(342)의 출력 부하에 필요한 전류를 공급한다. 이때, 선형 증폭기는 스위칭 증폭기에서 공급하는 전류의 부족량 또는 초과량을 보상한다.
전력 증폭기(344)는 전원 변조기(342)로부터 제공받은 공급 전압을 이용하여 RF 처리기(320)로부터 제공받은 고주파 신호를 증폭하여 출력한다.
상술한 바와 같이 도허티 전력 증폭기(330)는 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기를 포함하여 구성된다. 이때, 도허티 전력 증폭기(330)의 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기는 서로 다른 크기의 파워 셀을 포함한다. 즉, 도허티 전력 증폭기(330)는 낮은 출력 전력 레벨에서 도허티 전력 증폭기(330)의 동작 영역을 확대하여 전력 증폭 효율을 향상시키기 위해 캐리어 증폭기보다 피킹 증폭기의 파워 셀을 크게 설계될 수 있다.
상술한 실시 예에서 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 기저대역 신호 처리기(300)의 포락선 생성부(306)를 통해 IQ 데이터 생성부(308)에서 생성한 IQ 데이터에 대응하는 포락선을 생성한다.
다른 실시 예에서 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 기저대역 신호 처리기(300)에서 RF 처리기(320)로 전송하는 IQ 데이터의 포락선을 검출할 수도 있다.
상술한 실시 예에서 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 송신 신호의 입력 전력을 고려하여 송신 신호의 출력 전력 레벨을 결정한다.
다른 실시 예에서 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 전력 증폭기의 최종 출력 레벨을 고려하여 송신 신호의 출력 전력 레벨을 결정할 수도 있다. 이 경우, 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 도 4와 같이 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기의 구성을 도시하고 있다.
도시된 바와 같이 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 기저대역 신호 처리기(400), 제어기(410), RF 처리기(420), 도허티 전력 증폭기(430), 포락선 추적 전력 증폭기(440) 및 커플러(450)를 포함하여 구성된다.
기저대역 신호 처리기(400)는 출력 전력 결정기(402), 출력 전력 제어기(404), 포락선 생성부(406) 및 IQ 데이터 생성부(408)를 포함하여 구성된다.
출력 전력 결정부(402)는 커플러(450)를 통해 제공받은 최종 출력 전력을 고려하여 송신해야할 송신 신호의 출력 전력 레벨을 결정한다.
출력 전력 제어기(404)는 출력 전력 결정부(402)에서 결정한 송신 신호의 출력 전력 레벨에 따른 RF 이득 제어 신호 및 전력 모드 제어 신호를 생성한다. 예를 들어, 출력 전력 제어기(404)는 출력 전력 결정부(402)에서 결정한 송신 신호의 출력 전력 레벨에 따른 이득 제어 신호를 생성하여 RF 처리기(420)로 제공한다. 다른 예를 들어, 출력 전력 제어기(404)는 출력 전력 결정부(402)에서 결정한 송신 신호의 출력 전력 레벨에 따른 전력 모드 제어 신호를 제어기(410)로 제공한다. 이때, 출력 전력 결정부(402)에서 결정한 송신 신호의 출력 전력 레벨이 고출력 레벨인 경우, 출력 전력 제어기(404)는 포락선 추적 전력 증폭기(440)를 이용하여 송신 신호를 증폭하도록 제어하는 전력 모드 제어 신호를 생성한다. 즉, 출력 전력 제어기(404)는 도허티 전력 증폭기(430)의 피킹 증폭기가 포화되는 시점부터 포락선 추적 전력 증폭기(440)를 이용하여 송신 신호를 증폭하도록 제어하는 전력 모드 제어 신호를 생성한다. 한편, 출력 전력 결정부(402)에서 결정한 송신 신호의 출력 전력 레벨이 중간 출력 레벨 이하인 경우, 출력 전력 제어기(404)는 도허티 전력 증폭기(430)를 이용하여 송신 신호를 증폭하도록 제어하는 전력 모드 제어 신호를 생성한다.
포락선 생성부(406)는 IQ 데이터 생성부(408)에서 생성한 IQ 데이터에 대응되는 포락선 신호를 생성한다. 이후, 포락선 생성부(406)는 송신 신호의 출력 전력 레벨에 따른 이득을 고려하여 IQ 데이터에 대응하는 포락선 신호를 증폭하여 전원 변조기(442)로 전송한다. 이때, 포락선 생성부(406)는 포락선 추적 전력 증폭기(440)가 동작하는 경우에만 구동될 수 있다.
IQ 데이터 생성부(408)는 통신 규격에 맞는 기저대역의 IQ 데이터를 생성한다.
제어기(410)는 출력 전력 제어기(404)로부터 제공받은 전력 모드 제어 신호에 따라 도허티 전력 증폭기(430) 및 포락선 추적 전력 증폭기(440) 중 RF 처리기(420)로부터 제공받은 고주파 신호의 전력을 증폭하기 위한 전력 증폭기를 선택한다. 예를 들어, 송신 신호의 출력 전력 레벨이 고출력 레벨인 경우, 제어기(410)는 포락선 추적 전력 증폭기(440)에서 RF 처리기(420)로부터 제공받은 고주파 신호의 전력을 증폭하도록 제어한다. 이때, 제어기(410)는 도허티 전력 증폭기(430)의 바이어스 회로를 조정하여 도허티 전력 증폭기(430)의 베이스 단으로 유입되는 전류를 차단하여 도허티 전력 증폭기(430)가 비활성화 되도록 제어한다. 다른 예를 들어, 송신 신호의 출력 전력 레벨이 중간 출력 레벨 이하인 경우, 제어기(410)는 도허티 전력 증폭기(430)에서 RF 처리기(420)로부터 제공받은 고주파 신호의 전력을 증폭하도록 제어한다. 이때, 제어기(410)는 포락선 추적 전력 증폭기(440)의 바이어스 회로를 조정하여 포락선 추적 전력 증폭기(440)의 베이스 단으로 유입되는 전류를 차단하여 포락선 추적 전력 증폭기(440)가 비활성화 되도록 제어한다.
RF 처리기(420)는 출력 전력 제어기(404)로부터 제공받은 RF 이득 제어 신호에 따라 IQ 데이터 생성부(408)로부터 제공받은 IQ 데이터를 고주파 신호로 변환하여 출력한다.
도허티 전력 증폭기(430)는 제어기(410)의 제어에 따라 활성화되는 경우, RF 처리기(420)로부터 제공받은 고주파 신호의 전력을 증폭하여 출력한다. 예를 들어, 도허티 전력 증폭기(430)는 클래스 AB급의 캐리어 증폭기와 클래스 C급의 피킹 증폭기를 포함하여 구성된다. 만일, 도허티 전력 증폭기(430)의 입력 신호의 전력 레벨이 기준 값보다 작은 경우, 도허티 전력 증폭기(430)는 캐리어 증폭기만을 이용하여 입력 신호를 증폭한다. 이때, 피킹 증폭기는 비활성화된다. 한편, 도허티 전력 증폭기(430)의 입력 신호의 전력 레벨이 기준 값보다 큰 경우, 도허티 전력 증폭기(430)는 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기를 이용하여 입력 신호를 증폭한다. 다른 예를 들어, 도허티 전력 증폭기(430)는 클래스 AB급의 캐리어 증폭기와 클래스 AB급의 피킹 증폭기를 포함하여 구성된다. 이때, 피킹 증폭기는 도허티 전력 증폭기(430)의 입력 신호의 전력 레벨을 고려하여 자동으로 온/오프한다. 예를 들어, 피킹 증폭기는 포락선 추적 전력 증폭기(440)와 함께 비활성화된다. 이후, 피킹 증폭기는 캐리어 증폭기가 포화되는 시점에 활성화되어 신호를 증폭한다.
포락선 추적 전력 증폭기(440)는 전원 변조기(442)와 전력 증폭기(444)를 포함하여 구성된다.
전원 변조기(442)는 포락선 생성부(406)로부터 제공받은 포락선 신호에 따라 전력 증폭기(444)의 공급 전압을 결정한다. 예를 들어, 전원 변조기(442)는 선형 증폭기와 스위칭 증폭기를 포함하여 구성된다. 선형 증폭기는 포락선 생성부(406)로부터 제공받은 포락선 신호를 증폭하여 출력한다. 스위칭 증폭기는 선형 증폭기에서 출력 부하로 공급되는 전류의 크기 및 극성을 고려하여 전원 변조기(442)의 출력 부하에 필요한 전류를 공급한다. 이때, 선형 증폭기는 스위칭 증폭기에서 공급하는 전류의 부족량 또는 초과량을 보상한다.
전력 증폭기(444)는 전원 변조기(442)로부터 제공받은 공급 전압을 이용하여 RF 처리기(420)로부터 제공받은 고주파 신호를 증폭하여 출력한다.
상술한 바와 같이 도허티 전력 증폭기(430)는 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기를 포함하여 구성된다. 이때, 도허티 전력 증폭기(430)의 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기는 서로 다른 크기의 파워 셀을 포함한다. 즉, 도허티 전력 증폭기(430)는 낮은 출력 전력 레벨에서 도허티 전력 증폭기(430)의 동작 영역을 확대하여 전력 증폭 효율을 향상시키기 위해 캐리어 증폭기보다 피킹 증폭기의 파워 셀을 크게 설계될 수 있다.
상술한 실시 예에서 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 기저대역 신호 처리기(400)의 포락선 생성부(406)를 통해 IQ 데이터 생성부(408)에서 생성한 IQ 데이터에 대응하는 포락선을 생성한다.
다른 실시 예에서 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 기저대역 신호 처리기(400)에서 RF 처리기(420)로 전송하는 IQ 데이터의 포락선을 검출할 수도 있다.
상술한 실시 예에서 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 제어기(310)의 제어에 따라 도허티 전력 증폭기(430)와 포락선 추적 전력 증폭기(440) 중 어느 하나만을 활성화시켜 RF 처리기(420)로부터 제공받은 고주파 신호를 증폭하도록 구성된다.
다른 실시 예에서 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 송신 신호의 출력 전력 레벨에 따라 RF 처리기(420)의 출력 신호를 도허티 전력 증폭기(430) 또는 포락선 추적 전력 증폭기(440)로 선택적으로 입력하도록 구성할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기의 구성을 도시하고 있다.
도시된 바와 같이 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 기저대역 신호 처리기(500), RF 처리기(510), 스위치(520), 도허티 전력 증폭기(530) 및 포락선 추적 전력 증폭기(540)를 포함하여 구성된다.
기저대역 신호 처리기(500)는 출력 전력 결정기(502), 출력 전력 제어기(504), 포락선 생성부(506) 및 IQ 데이터 생성부(508)를 포함하여 구성된다.
출력 전력 결정부(502)는 송신 신호의 입력 전력을 고려하여 해당 송신 신호의 출력 전력 레벨을 결정한다.
출력 전력 제어기(504)는 출력 전력 결정부(502)에서 결정한 송신 신호의 출력 전력 레벨에 따른 RF 이득 제어 신호 및 전력 모드 제어 신호를 생성한다. 예를 들어, 출력 전력 제어기(504)는 출력 전력 결정부(502)에서 결정한 송신 신호의 출력 전력 레벨에 따른 이득 제어 신호를 생성하여 RF 처리기(510)로 제공한다. 다른 예를 들어, 출력 전력 제어기(504)는 출력 전력 결정부(502)에서 결정한 송신 신호의 출력 전력 레벨에 따른 전력 모드 제어 신호를 스위치(520)로 제공한다. 이때, 출력 전력 결정부(502)에서 결정한 송신 신호의 출력 전력 레벨이 고출력 레벨인 경우, 출력 전력 제어기(504)는 포락선 추적 전력 증폭기(540)를 이용하여 송신 신호를 증폭하도록 제어하는 전력 모드 제어 신호를 생성한다. 한편, 출력 전력 결정부(502)에서 결정한 송신 신호의 출력 전력 레벨이 중간 출력 레벨 이하인 경우, 출력 전력 제어기(504)는 도허티 전력 증폭기(530)를 이용하여 송신 신호를 증폭하도록 제어하는 전력 모드 제어 신호를 생성한다.
포락선 생성부(506)는 IQ 데이터 생성부(508)에서 생성한 IQ 데이터에 대응되는 포락선 신호를 생성한다. 이후, 포락선 생성부(506)는 송신 신호의 출력 전력 레벨에 따른 이득을 고려하여 IQ 데이터에 대응하는 포락선 신호를 증폭하여 전원 변조기(542)로 전송한다. 이때, 포락선 생성부(506)는 포락선 추적 전력 증폭기(540)가 동작하는 경우에만 구동될 수 있다.
IQ 데이터 생성부(508)는 통신 규격에 맞는 기저대역의 IQ 데이터를 생성한다.
RF 처리기(510)는 출력 전력 제어기(504)로부터 제공받은 RF 이득 제어 신호에 따라 IQ 데이터 생성부(508)로부터 제공받은 IQ 데이터를 고주파 신호로 변환하여 출력한다.
스위치(520)는 출력 전력 제어기(504)로부터 제공받은 전력 모드 제어 신호에 따라 RF 처리기(510)로부터 제공받은 고주파 신호를 도허티 전력 증폭기(530) 또는 포락선 추적 전력 증폭기(540)로 제공한다. 예를 들어, 송신 신호의 출력 전력 레벨이 고출력 레벨인 경우, 스위치(520)는 출력 전력 제어기(504)로부터 제공받은 전력 모드 제어 신호에 따라 RF 처리기(510)로부터 제공받은 고주파 신호를 포락선 추적 전력 증폭기(540)로 제공한다. 다른 예를 들어, 송신 신호의 출력 전력 레벨이 중간 출력 레벨 이하인 경우, 스위치(520)는 출력 전력 제어기(504)로부터 제공받은 전력 모드 제어 신호에 따라 RF 처리기(510)로부터 제공받은 고주파 신호를 도허티 전력 증폭기(530)로 제공한다.
도허티 전력 증폭기(530)는 스위치(520)를 통해 RF 처리기(510)로부터 제공받는 고주파 신호의 전력을 증폭하여 출력한다. 예를 들어, 도허티 전력 증폭기(530)는 클래스 AB급의 캐리어 증폭기와 클래스 C급의 피킹 증폭기를 포함하여 구성된다. 만일, 도허티 전력 증폭기(530)의 입력 신호의 전력 레벨이 기준 값보다 작은 경우, 도허티 전력 증폭기(530)는 캐리어 증폭기만을 이용하여 입력 신호를 증폭한다. 이때, 피킹 증폭기는 비활성화된다. 한편, 도허티 전력 증폭기(530)의 입력 신호의 전력 레벨이 기준 값보다 큰 경우, 도허티 전력 증폭기(530)는 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기를 이용하여 입력 신호를 증폭한다. 다른 예를 들어, 도허티 전력 증폭기(530)는 클래스 AB급의 캐리어 증폭기와 클래스 AB급의 피킹 증폭기를 포함하여 구성된다. 이때, 피킹 증폭기는 도허티 전력 증폭기(530)의 입력 신호의 전력 레벨을 고려하여 자동으로 온/오프한다. 예를 들어, 피킹 증폭기는 포락선 추적 전력 증폭기(540)와 함께 비활성화된다. 이후, 피킹 증폭기는 캐리어 증폭기가 포화되는 시점에 활성화되어 신호를 증폭한다.
포락선 추적 전력 증폭기(540)는 전원 변조기(542)와 전력 증폭기(544)를 포함하여 구성된다.
전원 변조기(542)는 포락선 생성부(506)로부터 제공받은 포락선 신호에 따라 전원 증폭기(544)의 공급 전압을 결정한다. 예를 들어, 전원 변조기(542)는 선형 증폭기와 스위칭 증폭기를 포함하여 구성된다. 선형 증폭기는 포락선 생성부(506)로부터 제공받은 포락선 신호를 증폭하여 출력한다. 스위칭 증폭기는 선형 증폭기에서 출력 부하로 공급되는 전류의 크기 및 극성을 고려하여 전원 변조기(542)의 출력 부하에 필요한 전류를 공급한다. 이때, 선형 증폭기는 스위칭 증폭기에서 공급하는 전류의 부족량 또는 초과량을 보상한다.
전력 증폭기(544)는 전원 변조기(542)로부터 제공받은 공급 전압을 이용하여 스위치(520)를 통해 RF 처리기(510)로부터 제공받은 고주파 신호를 증폭하여 출력한다.
상술한 바와 같이 도허티 전력 증폭기(530)는 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기를 포함하여 구성된다. 이때, 도허티 전력 증폭기(530)의 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기는 서로 다른 크기의 파워 셀을 포함한다. 즉, 도허티 전력 증폭기(530)는 낮은 출력 전력 레벨에서 도허티 전력 증폭기(530)의 동작 영역을 확대하여 전력 증폭 효율을 향상시키기 위해 캐리어 증폭기보다 피킹 증폭기의 파워 셀을 크게 설계될 수 있다.
상술한 실시 예에서 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 기저대역 신호 처리기(500)의 포락선 생성부(506)를 통해 IQ 데이터 생성부(508)에서 생성한 IQ 데이터에 대응하는 포락선을 생성한다.
다른 실시 예에서 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 기저대역 신호 처리기(500)에서 RF 처리기(510)로 전송하는 IQ 데이터의 포락선을 검출할 수도 있다.
이하 설명은 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기에서 송신 신호의 출력 레벨을 고려하여 송신신호의 전력을 증폭하기 위한 방법에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 신호를 증폭하기 위한 절차를 도시하고 있다.
도 6을 참조하면, 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 601단계에서 송신 신호의 출력 전력 레벨을 확인한다. 예를 들어, 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 송신 신호의 입력 전력을 고려하여 해당 송신 신호의 출력 전력 레벨을 결정한다. 다른 예를 들어, 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 최종 출력 전력을 고려하여 송신해야할 송신 신호의 출력 전력 레벨을 결정할 수도 있다.
이후, 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 603단계로 진행하여 송신 신호의 출력 전력 레벨과 기준 값을 비교한다. 여기서, 송신 신호의 출력 전력 레벨과 비교하는 기준 값은 전력을 증폭하는데 사용할 전력 증폭기를 선택하는 기준을 포함한다. 예를 들어, 고출력 레벨의 출력 전력을 갖는 송신 신호를 포락선 추적 전력 증폭기를 이용하여 증폭하고, 중간 출력 레벨 이하의 출력 레벨을 갖는 송신 신호를 도허티 전력 증폭기를 이용하여 증폭하는 경우, 송신 신호의 출력 전력 레벨과 비교하는 기준 값은 고출력 레벨과 중간 출력 레벨의 경계점을 포함한다.
송신 신호의 출력 전력 레벨이 기준 값보다 큰 경우, 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 포락선 추적 전력 증폭기를 이용하여 송신 신호의 전력을 증폭하는 것으로 인식한다. 이에 따라, 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 605단계로 진행하여 송신 신호의 포락선을 검출한다. 예를 들어, 도 3의 경우, 기저대역 신호 처리기(300)의 포락선 생성부(306)는 IQ 데이터 생성부(308)에서 생성한 IQ 데이터에 대응되는 포락선 신호를 생성한다.
송신 신호에 대한 포락선을 확인한 후, 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 607단계로 진행하여 송신 신호의 출력 전력 레벨을 고려하여 송신 신호의 포락선을 증폭한다.
이후, 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 609단계로 진행하여 607단계에서 증폭한 포락선 신호를 고려하여 포락선 추적 전력 증폭기의 공급 전압을 생성한다.
포락선 추적 전력 증폭기의 공급 전압을 생성한 후, 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 611단계로 진행하여 포락선 추적 전력 증폭기의 공급 전압을 이용하여 송신 신호의 전력을 증폭하여 전송한다. 예를 들어, 도 3의 경우, 전력 증폭기(344)는 전원 변조기(342)로부터 제공받은 공급 전압을 이용하여 RF 처리기(320)로부터 제공받은 고주파 신호의 전력을 증폭하여 출력한다.
한편, 송신 신호의 출력 전력 레벨이 기준 값보다 작거나 같은 경우, 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 도허티 전력 증폭기를 이용하여 송신 신호의 전력을 증폭하는 것으로 인식한다. 이에 따라, 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 613단계로 진행하여 도허티 전력 증폭기를 이용하여 송신 신호의 전력을 증폭하여 전송한다. 예를 들어, 도 3의 경우, 도허티 전력 증폭기(330)는 제어기(310)의 제어에 따라 RF 처리기(320)로부터 제공받은 고주파 신호의 전력을 증폭하여 출력한다.
이후, 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 본 알고리즘을 종료한다.
상술한 바와 같이 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 포락선 추적 전력 증폭기와 도허티 전력 증폭기 중 송신 신호의 출력 전력 레벨에 따라 선택한 어느 하나의 전력 증폭기를 이용하여 송신 신호의 전력을 증폭한다. 이때, 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 도 3과 도 4에 도시된 와 같이 도허티 전력 증폭기와 포락선 추적 전력 증폭기의 바이어스 회로를 제어하여 어느 하나의 전력 증폭기만 활성화시켜 송신 신호의 전력을 증폭한다. 다른 예를 들어, 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 도 5에 도시된 바와 같이 도허티 전력 증폭기와 포락선 추적 전력 증폭기 중 어느 하나의 전력 증폭기로만 전력을 증폭하기 위한 송신 신호를 입력할 수도 있다.
상술한 바와 같이 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 송신 신호의 출력 전력 레벨에 따라 포락선 추적 전력 증폭기와 도허티 전력 증폭기를 선택적으로 사용하여 도 7에 도시된 바와 같이 전체적인 전력 증폭 효율을 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 성능 변화 그래프를 도시하고 있다.
도시된 바와 같이 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기에서 송신 신호의 출력 전력 레벨에 따라 포락선 추적 전력 증폭기와 도허티 전력 증폭기를 선택적으로 사용하는 경우(720), 고정된 공급 전압을 갖는 클래스 AB 전력 증폭기를 사용하여 송신 신호를 증폭하는 경우(700)에 비해 전체적인 전력 증폭 효율을 향상된다.
또한, 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기에서 송신 신호의 출력 전력 레벨에 따라 포락선 추적 전력 증폭기와 도허티 전력 증폭기를 선택적으로 사용하는 경우(720), 도허티 전력 증폭기만을 사용하여 송신 신호를 증폭하는 경우(710)에 비해 전체적인 전력 증폭 효율을 향상된다.
상술한 바와 같이 포락선 추적 전력 증폭기와 도허티 전력 증폭기가 결합된 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 도허티 전력 증폭을 위한 위상 보상 회로 및 λ/4 전송선 등을 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit) 칩 위에 수동소자의 등가모델로 구현된다. 또한, 하이브리드 포락선 추적 전력 증폭기는 효율 감소 요인을 배제하기 위해 도허티 전력 증폭을 위한 회로를 SMD(Surface Mount Devices) 또는 PCB(printed circuit board) 모듈 상에 구현할 수도 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (26)

  1. 무선통신시스템에서 송신 신호의 전력을 증폭하기 위한 장치에 있어서,
    도허티 전력 증폭기와 전원 변조 증폭기 중 어느 하나의 전력 증폭기를 선택하는 제어기와,
    상기 제어기의 선택에 따라 송신 신호의 전력을 증폭하는 도허티 전력 증폭기와,
    상기 제어기의 선택에 따라 송신 신호의 진폭 성분을 고려하여 결정된 공급 전압을 이용하여 상기 송신 신호의 전력을 증폭하는 전원 변조 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 도허티 전력 증폭기와 전원 변조 증폭기는, 병렬로 결합되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어기는, 송신 신호의 출력 전력에 따라 상기 도허티 전력 증폭기와 상기 전원 변조 증폭기 중 상기 송신 신호의 전력을 증폭하기 위한 어느 하나의 전력 증폭기를 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어기는, 송신 신호의 출력 전력이 기준 전력보다 큰 경우, 상기 전원 변조 증폭기에서 상기 송신 신호를 증폭하도록 제어하고,
    송신 신호의 출력 전력이 상기 기준 전력 이하인 경우, 상기 도허티 전력 증폭기에서 상기 송신 신호를 증폭하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전원 변조 증폭기는, EER(Envelope Elimination and Restoration) 전력 증폭기, ET(Envelope Tarcking) 전력 증폭기 및 극성(polar) 전력 증폭기 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 전원 변조 증폭기는,
    송신 신호의 진폭 성분을 고려하여 전력 증폭기의 공급 전압을 생성하는 전원 변조기와,
    상기 전원 변조기에서 생성한 공급 전압에 따라 상기 송신 신호의 전력을 증폭하는 전력 증폭기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 도허티 전력 증폭기는, 캐리어(carrier) 증폭기와 피킹(peaking) 증폭기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 캐리어 증폭기와 상기 피킹 증폭기는, 서로 다른 크기의 파워 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    송신 신호의 출력 전력과 기준 전력을 비교하여 상기 도허티 전력 증폭기와 상기 전원 변조 증폭기 중 어느 하나의 전력 증폭기를 선택하기 위한 전력 모드 제어 신호를 생성하는 출력 전력 제어기를 더 포함하여 구성되며,
    상기 제어기는, 상기 출력 전력 제어기에서 생성한 상기 전력 모드 제어 신호에 따라 상기 도허티 전력 증폭기와 상기 전원 변조 증폭기 중 어느 하나의 전력 증폭기를 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 도허티 전력 증폭기와 상기 전원 변조 증폭기의 바이어스 회로를 제어하여 송신 신호를 증폭하기 위한 전력 증폭기를 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 전원 변조 증폭기에서 송신 신호의 전력을 증폭하는 경우, 상기 전원 변조 증폭기는 활성화되고, 상기 도허티 전력 증폭기는 비활성화되도록 상기 도허티 전력 증폭기와 상기 전원 변조 증폭기의 바이어스 회로를 제어하고,
    상기 도허티 전력 증폭기에서 송신 신호의 전력을 증폭하는 경우, 상기 도허티 전력 증폭기는 활성화되고, 상기 전원 변조 증폭기는 비활성화되도록 상기 도허티 전력 증폭기와 상기 전원 변조 증폭기의 바이어스 회로를 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 제어기는, 송신 신호의 출력 전력에 따라 상기 송신 신호를 상기 도허티 전력 증폭기와 상기 전원 변조 증폭기 중 어느 하나의 전력 증폭기의 입력 신호로 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 전원 변조 증폭기에서 송신 신호의 전력을 증폭하는 경우, 상기 송신 신호를 상기 전원 변조 증폭기의 입력 신호로 제공하여 상기 전원 변조 증폭기에서 상기 송신 신호를 증폭하도록 제어하고,
    상기 도허티 전력 증폭기에서 송신 신호의 전력을 증폭하는 경우, 상기 송신 신호를 상기 도허티 전력 증폭기의 입력 신호로 제공하여 상기 도허티 전력 증폭기에서 상기 송신 신호를 증폭하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 도허티 전력 증폭기와 전원 변조 증폭기를 포함하는 무선통신시스템의 송신 단에서 송신 신호의 전력을 증폭하기 위한 방법에 있어서,
    상기 도허티 전력 증폭기와 상기 전원 변조 증폭기 중 송신 신호의 전력을 증폭하기 위한 어느 하나의 전력 증폭기를 선택하는 과정과,
    상기 선택한 전력 증폭기를 이용하여 상기 송신 신호의 전력을 증폭하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 도허티 전력 증폭기와 전원 변조 증폭기는, 병렬로 결합되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 전력 증폭기를 선택하는 과정은,
    송신 신호의 출력 전력을 확인하는 과정과,
    상기 송신 신호의 출력 전력에 따라 상기 도허티 전력 증폭기와 상기 전원 변조 증폭기 중 상기 송신 신호의 전력을 증폭하기 위한 어느 하나의 전력 증폭기를 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 전력 증폭기를 선택하는 과정은,
    상기 송신 신호의 출력 전력이 기준 전력보다 큰 경우, 상기 전원 변조 증폭기를 선택하는 과정과,
    상기 송신 신호의 출력 전력이 상기 기준 전력 이하인 경우, 상기 도허티 전력 증폭기를 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 전원 변조 증폭기는, EER(Envelope Elimination and Restoration) 전력 증폭기, ET(Envelope Tarcking) 전력 증폭기 및 극성(polar) 전력 증폭기 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 14항에 있어서,
    상기 전원 변조 증폭기는,
    상기 송신 신호의 포락선을 고려하여 전력 증폭기의 공급 전압을 생성하는 전원 변조기와,
    상기 전원 변조기에서 생성한 공급 전압에 따라 상기 송신 신호의 전력을 증폭하는 전력 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 14항에 있어서,
    상기 도허티 전력 증폭기는, 캐리어(carrier) 전력 증폭기와 피킹(peaking) 전력 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 캐리어 증폭기와 상기 피킹 증폭기는, 서로 다른 크기의 파워 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 14항에 있어서,
    상기 송신 신호의 전력을 증폭하는 과정은,
    상기 전원 변조 증폭기가 선택된 경우, 상기 전원 변조 증폭기의 바이어스 회로를 제어하여 상기 전원 변조 증폭기를 활성화시키는 과정과,
    상기 전원 변조 증폭기를 이용하여 상기 송신 신호의 전력을 증폭하는 과정을 포함하며,
    상기 도허티 전력 증폭기의 바이어스 회로를 제어하여 상기 도허티 전력 증폭기를 비활성화시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 14항에 있어서,
    상기 송신 신호의 전력을 증폭하는 과정은,
    상기 도허티 전력 증폭기가 선택된 경우, 상기 도허티 전력 증폭기의 바이어스 회로를 제어하여 상기 도허티 전력 증폭기를 활성화시키는 과정과,
    상기 도허티 전력 증폭기를 이용하여 상기 송신 신호의 전력을 증폭하는 과정을 포함하며,
    상기 전원 변조 증폭기의 바이어스 회로를 제어하여 상기 포락선 추적 전력 증폭기가 비활성화시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 14항에 있어서,
    상기 송신 신호의 전력을 증폭하는 과정은,
    상기 전원 변조 증폭기가 선택된 경우, 상기 전원 변조 증폭기로 상기 송신 신호를 제공하는 과정과,
    상기 전원 변조 증폭기를 이용하여 상기 송신 신호의 전력을 증폭하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 14항에 있어서,
    상기 송신 신호의 전력을 증폭하는 과정은,
    상기 도허티 전력 증폭기가 선택된 경우, 상기 도허티 전력 증폭기로 상기 송신 신호를 제공하는 과정과,
    상기 도허티 추적 전력 증폭기를 이용하여 상기 송신 신호의 전력을 증폭하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 14항에 있어서,
    상기 송신 신호의 전력을 증폭하는 과정은,
    상기 전원 변조 증폭기가 선택된 경우, 상기 송신 신호의 진폭 성분을 확인하는 과정과,
    상기 송신 신호의 진폭 성분에 따라 전력 증폭기의 공급 전압을 생성하는 과정과,
    상기 공급 전압에 따라 상기 송신 신호의 전력을 증폭하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9407476B2 (en) 2013-10-04 2016-08-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for power amplification
KR20190120938A (ko) * 2018-04-17 2019-10-25 알에프코어 주식회사 다중 전력증폭기를 위한 포락선 추적 전원변조장치

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2945285A4 (en) * 2013-02-04 2016-01-27 Huawei Tech Co Ltd POWER AMPLIFIER, TRANSCEIVER AND BASE STATION
US9419561B2 (en) 2014-04-09 2016-08-16 Qualcomm, Incorporated Circuits and methods for biasing a power amplifier
US9391649B2 (en) 2014-11-17 2016-07-12 Microsoft Technology Licensing, Llc Envelope shaping in envelope tracking power amplification
KR102457295B1 (ko) * 2015-01-07 2022-10-21 삼성전자 주식회사 이동 통신 시스템에서 전력 소모 제어 방법 및 장치
US9742360B2 (en) * 2015-03-22 2017-08-22 Dsp Group Ltd. Efficient smart wideband linear hybrid CMOS RF power amplifier
US9806676B2 (en) * 2015-07-28 2017-10-31 Skyworks Solutions, Inc. Power amplification system with programmable load line
US11201595B2 (en) * 2015-11-24 2021-12-14 Skyworks Solutions, Inc. Cascode power amplifier with switchable output matching network
US11581854B2 (en) * 2018-04-26 2023-02-14 Mediatek Inc. Envelope tracking supply modulator topology for wipe-bandwidth radio frequency transmitter

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6853244B2 (en) * 2003-06-24 2005-02-08 Northrop Grumman Corproation Multi-mode multi-amplifier architecture
WO2005027297A2 (en) 2003-09-16 2005-03-24 Nokia Corporation Hybrid switched mode/linear power amplifier power supply for use in polar transmitter
US7382186B2 (en) 2005-01-24 2008-06-03 Triquint Semiconductor, Inc. Amplifiers with high efficiency in multiple power modes
JP2009260658A (ja) * 2008-04-16 2009-11-05 Mitsubishi Electric Corp 電力増幅器
GB2465552B (en) * 2008-11-18 2015-12-09 Nujira Ltd Power supply arrangement for multi-stage amplifier
CN101534093B (zh) * 2009-04-14 2011-08-10 武汉正维电子技术有限公司 用于移动通信基站系统功率放大器的末级三路功率合成放大电路
KR101094050B1 (ko) 2009-07-23 2011-12-19 성균관대학교산학협력단 다중 스위치를 갖는 동적 바이어스 공급장치
US8265572B2 (en) 2009-12-21 2012-09-11 Ubidyne, Inc. Multiple envelope tracking system for an active antenna array
US8509713B2 (en) 2009-12-21 2013-08-13 Ubidyne, Inc. Single envelope tracking system for an active antenna array
US8604881B2 (en) * 2011-05-24 2013-12-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Efficiency improvement of doherty power amplifier using supply switching and digitally controlled gate bias modulation of peaking amplifier

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9407476B2 (en) 2013-10-04 2016-08-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for power amplification
KR20190120938A (ko) * 2018-04-17 2019-10-25 알에프코어 주식회사 다중 전력증폭기를 위한 포락선 추적 전원변조장치

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