KR20130072558A - 전력 증폭기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 별도의 벡터 변조기를 채용하지 않고 구동 스테이지 내부에 벡터 변조 기능을 채용하여 전체 이득을 희생하지 않고도 선형 출력 전력과 효율을 증가시킬 수 있는 전력 증폭기에 관한 것으로, 입력 RF 신호를 서로 다른 위상을 갖는 I채널 신호와 Q채널 신호로 벡터 변조하고, 상기 I채널 신호와 Q채널 신호를 설정되는 이득으로 각각 증폭시키는 구동 스테이지와, 상기 구동 스테이지로부터의 증폭된 신호의 전력 레벨을 증폭시키는 전력 스테이지를 포함하는 전력 증폭기를 제공한다.

Description

전력 증폭기{POWER AMPLIFIER}
본 발명은 출력 신호의 왜곡을 보상할 수 있는 전력 증폭기에 관한 것이다.
최근 들어, 이동 통신 분야의 각종 장치들이 널리 사용되면서, 이동 통신 장치를 구성하는 블록들에 관한 연구가 진행되고 있으며, 특히 전력 증폭기에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.
상술한 전력 증폭기는 입력 신호의 전력을 증폭시키는 장치인데, 이러한 전력 증폭기는 선형성을 증가시키기 위해서 고주파 전치 왜곡기(RF predistorter)를 사용하여 출력 신호의 왜곡을 보상하는데, 전력 증폭기의 이득 감소에 의해 최대 선형 출력이 증가하더라도 전체 효율이 감소되는 문제점이 있다.
본 발명의 과제는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 별도의 벡터 변조기를 채용하지 않고 구동 스테이지 내부에 벡터 변조 기능을 채용하여 전체 이득을 희생하지 않고도 선형 출력 전력과 효율을 증가시킬 수 있는 전력 증폭기를 제공한다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면은
입력 RF 신호를 서로 다른 위상을 갖는 I채널 신호와 Q채널 신호로 벡터 변조하고, 상기 I채널 신호와 Q채널 신호를 설정되는 이득으로 각각 증폭시키는 구동 스테이지; 및
상기 구동 스테이지로부터의 증폭된 신호의 전력 레벨을 증폭시키는 전력 스테이지를 포함하는 전력 증폭기를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 구동 스테이지는
상기 입력 RF 신호를 벡터 변조하여 상기 I채널 신호와 Q채널 신호를 제공하는 벡터 변조기;
상기 벡터 변조기로부터의 상기 I채널 신호를 설정되는 이득으로 증폭시키는 제1 증폭기와 상기 Q 채널 신호를 사전에 설정되는 이득으로 증폭시키는 제2 증폭기를 갖는 증폭 유닛; 및
상기 증폭기로부터의 증폭된 I채널 신호와 Q채널 신호를 하나의 위상을 갖는 신호로 결합하는 벡터 결합기를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 구동 스테이지의 이득을 설정하는 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호를 제공하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제어부는 상기 입력 RF 신호의 포락선 정보에 따라 상기 구동 스테이지의 이득을 설정하는 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호를 제공할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제어부는 상기 I채널 신호와 Q채널 신호의 위상을 조정하는 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호를 더 제공할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 구동 스테이지와 상기 전력 스테이지 사이에 상기 구동 스테이지로부터의 증폭된 신호를 사전에 설정된 이득으로 재증폭하거나, 사전에 설정된 레벨로 감쇠시켜 상기 전력 스테이지에 전달하는 후단 구동 스테이지를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 입력 RF 신호를 사전에 설정된 이득으로 증폭하거나, 사전에 설정된 레벨로 감쇠시켜 상기 구동 스테이지에 전달하는 전단 구동 스테이지를 더 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면은 입력 RF 신호를 서로 다른 위상을 갖는 I채널 신호와 Q채널 신호로 벡터 변조하고, 상기 I채널 신호와 Q채널 신호를 설정되는 레벨로 각각 감쇠시키는 구동 스테이지; 및
상기 구동 스테이지로부터의 증폭된 신호의 전력 레벨을 증폭시키는 전력 스테이지를 포함하는 전력 증폭기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 구동 스테이지는
상기 입력 RF 신호를 벡터 변조하여 상기 I채널 신호와 Q채널 신호를 제공하는 벡터 변조기;
상기 벡터 변조기로부터의 상기 I채널 신호의 신호 레벨을 설정되는 레벨로 감쇠시키는 제1 감쇠기과 상기 Q 채널 신호의 신호 레벨을 사전에 설정되는 레벨로 감쇠시키는 제2 감쇠기를 갖는 감쇠유닛; 및
상기 증폭기로부터의 증폭된 I채널 신호와 Q채널 신호를 하나의 위상을 갖는 신호로 결합하는 벡터 결합기를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 구동 스테이지의 감쇠 레벨을 설정하는 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호를 제공하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제어부는 상기 입력 RF 신호의 포락선 정보에 따라 상기 구동 스테이지의 감쇠 레벨을 설정하는 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 구동 스테이지와 상기 전력 스테이지 사이에 상기 구동 스테이지로부터의 감쇠된 신호를 사전에 설정된 이득으로 증폭하거나, 사전에 설정된 레벨로 재감쇠시켜 상기 전력 스테이지에 전달하는 후단 구동 스테이지를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 입력 RF 신호를 사전에 설정된 이득으로 증폭하거나, 사전에 설정된 레벨로 감쇠시켜 상기 구동 스테이지에 전달하는 전단 구동 스테이지를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 별도의 벡터 변조기를 채용하지 않고 구동 스테이지 내부에 벡터 변조 기능을 채용하여 전체 이득을 희생하지 않고도 선형 출력 전력과 효율을 증가시킬 수 있으며 회로 크기를 저감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 전력 증폭기의 일 실시형태의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 전력 증폭기의 다른 일 실시형태의 개략적인 구성도.
도 3은 본 발명의 전력 증폭기의 다단 구조의 일 실시형태를 나타내는 개략적인 구성도.
도 4는 본 발명의 전력 증폭기의 다단 구조의 다른 일 실시형태를 나타내는 개략적인 구성도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 전력 증폭기의 AM-AM, AM-PM 보상 그래프.
도 7은 본 발명의 전력 증폭기의 선형성을 나타내는 그래프.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 전력 증폭기의 일 실시형태의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 전력 증폭기의 일 실시형태(100)는 구동 스테이지(110), 전력 스테이지(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.
구동 스테이지(110)는 벡터 변조기(111), 증폭 유닛(112) 및 벡터 결합기(113)를 포함할 수 있다.
벡터 변조기(111)는 직교 진폭 변조(Quadrature Amplitude Modulation, QAM) 방식으로 입력 RF 신호(RFin)을 변조하고, 여기서 직교 진폭 변조 방식은 독립된 2개의 반송파인 동상(in-phase) 반송파와 직각 위상(quadrature) 반송파의 진폭과 위상을 변환 및 조정하여 데이터를 전송하는 변조 방식이다. 이 2개의 반송파(보통은 사인 곡선)는 90°만큼씩 서로 직각 위상(in quadrature)이 될 수 있다.
즉, 벡터 변조기(111)는 입력 RF 신호(RFin)을 벡터 변조하여 위상이 서로 다른 I채널 신호와 Q채널 신호를 증폭 유닛(112)에 제공할 수 있다.
증폭 유닛(112)은 제1 증폭기(112a) 및 제2 증폭기(112b)를 포함할 수 있으며, 제1 및 제2 증폭기(112a,112b) 각각은 설정된 이득에 따라 I채널 신호와 Q채널 신호의 신호 레벨을 증폭시킬 수 있다. 제1 및 제2 증폭기(112a,112b)는 능동소자의 사이즈 등이 동일한 구조 또는 다른 구조로 이루어질 수 있다.
제1 및 제2 증폭기(112a,112b)의 이득은 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호에 따라 설정될 수 있다. 한편, 상기 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호는 제1 증폭기(112a) 및 제2 증폭기(112b)에 의해 증폭되는 상기 I채널 신호와 Q채널 신호의 위상을 조정할 수도 있다.
벡터 결합기(113)는 상기 I채널 신호와 Q채널 신호를 하나의 위상을 갖는 신호로 결합하여 출력할 수 있다. 벡터 결합기(113)는 상기 I채널 신호와 Q채널 신호의 신호 경로를 하나로 연결하는 방법으로 구현될 수도 있다.
전력 스테이지(120)는 벡터 결합기(113)로부터의 신호(RFpd)의 전력 레벨을 사전에 설정된 레벨로 증폭시켜 출력(RFout)할 수 있다.
제어부(130)는 제1 및 제2 증폭기(112a,112b)의 이득을 설정하는 상기 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호를 제공할 수 있다. 상기 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호는 아날로그 신호 또는 디지털 신호일 수 있다. 더하여, 제어부(130)는 상기 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호를 이용하여 제1 및 제2 증폭기(112a,112b)의 상기 I채널 신호와 Q채널 신호의 위상을 조정할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 증폭기(112a,112b)의 이득이 가변되면서 상기 I채널 신호와 Q채널 신호의 위상이 가변될 수 있는데, 상기 I채널 신호와 Q채널 신호의 위상이 일정하도록 유지시킬 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 전력 증폭기의 AM-AM, AM-PM 보상 그래프이다.
도 1과 함께, 도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 및 제2 증폭기(112a,112b)의 이득의 이득 조정에 따라 최종 이득 및 위상 조정 범위가 결정될 수 있다. 이는 전력 스테이지(120)에서의 진폭 왜곡(AM-AM), 위상 왜곡(AM-PM)의 크기에 따라 고려될 수 있다.
따라서, 제어부(130)는 상기 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호를 제1 및 제2 증폭기(112a,112b)에 제공하여 제1 및 제2 증폭기(112a,112b)의 이득 및 제1 및 제2 증폭기(112a,112b)의 상기 I채널 신호와 Q채널 신호의 위상을 조정하여 전력 스테이지(120)에서의 진폭 왜곡(AM-AM), 위상 왜곡(AM-PM)을 보정할 수 있다.
이를 위해, 제어부(130)는 입력 RF 신호(RFin)의 순간 크기에 따라 상기 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호의 전압 값을 갖는 룩업 테이블을 가질 수 있으며, 상기 룩업 테이블에서 입력 RF 신호(RFin)의 순간 크기에 해당하는 전압 값을 갖는 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호를 제1 및 제2 증폭기(112a,112b)에 제공할 수 있다. 입력 RF 신호(RFin)의 순간 크기는 입력 RF 신호(RFin) 포락선(envelope) 정보에 의해 알 수 있다.
도 2는 본 발명의 전력 증폭기의 다른 일 실시형태의 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 전력 증폭기의 다른 일 실시형태(200)는 구동 스테이지(210), 전력 스테이지(220) 및 제어부(230)를 포함할 수 있다.
전력 스테이지(220)는 도 1에 도시된 본 발명의 전력 증폭기의 일 실시형태(100)의 전력 스테이지(120)와 동일할 수 있으므로, 상세한 설명은 생략하도록 한다.
구동 스테이지(210)는 벡터 변조기(211), 감쇠 유닛(212) 및 벡터 결합기(213)를 포함할 수 있다.
여기서, 벡터 변조기(211) 및 벡터 결합기(213)는 도 1에 도시된 본 발명의 전력 증폭기의 일 실시형태(100)의 벡터 변조기(111) 및 벡터 결합기(113)와 동일할 수 있으므로, 상세한 설명은 생략하도록 한다.
감쇠 유닛(212)는 제1 감쇠기(212a) 및 제2 감쇠기(212b)를 포함할 수 있다.
제1 감쇠기(212a) 및 제2 감쇠기(212b) 각각은 제어부(230)로부터의 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호에 따라 설정된 비율로 벡터 변조기(211)로부터의 위상이 서로 다른 I채널 신호와 Q채널 신호의 레벨을 감쇠시킬 수 있다. 상기 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호는 아날로그 신호 또는 디지털 신호일 수 있다.
이때, 제어부(230)는 상기 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호를 이용하여 제1 및 제2 감쇠기(212a,212b)의 상기 I채널 신호와 Q채널 신호의 위상을 조정할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 감쇠기(212a,212b)의 감쇠 비율이 가변되면서 상기 I채널 신호와 Q채널 신호의 위상이 가변될 수 있는데, 상기 I채널 신호와 Q채널 신호의 위상이 일정하도록 유지시킬 수 있다.
또한, 제어부(230)는 상기 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호를 제1 및 제2 감쇠기(212a,212b)에 제공하여 제1 및 제2 감쇠기(212a,212b)의 감쇠 비율 및 제1 및 제2 감쇠기(212a,212b)의 상기 I채널 신호와 Q채널 신호의 위상을 조정하여 전력 스테이지(220)에서의 진폭 왜곡(AM-AM), 위상 왜곡(AM-PM)을 보정할 수 있다.
이를 위해, 제어부(230)는 입력 RF 신호(RFin)의 순간 크기에 따라 상기 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호의 전압 값을 갖는 룩업 테이블을 가질 수 있으며, 상기 룩업 테이블에서 입력 RF 신호(RFin)의 순간 크기에 해당하는 전압 값을 갖는 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호를 제1 및 제2 감쇠기(212a,212b)에 제공할 수 있다. 입력 RF 신호(RFin)의 순간 크기는 입력 RF 신호(RFin) 포락선(envelope) 정보에 의해 알 수 있다.
한편, 제1 및 제2 감쇠기(212a,212b)의 감쇠 비율에 의해 전력 증폭기의 다른 일 실시형태(200)의 이득 또한 감소할 수 있으며, PAE(power aadded efficiency)가 DA(drain efficiency)에 비해 크게 감소하지 않도록 상기 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호에 의해 조정되는 감쇠 비율을 최소값 이상으로 보장할 수 있다.
도 3은 본 발명의 전력 증폭기의 다단 구조의 일 실시형태를 나타내는 개략적인 구성도이고, 도 4는 본 발명의 전력 증폭기의 다단 구조의 다른 일 실시형태를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 전력 증폭기의 다단구조의 일 실시형태(300)는 제1 및 제2 구동 스테이지(310,320)와 전력 스테이지(330)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 구동 스테이지(310)는 도 1 또는 도 2에 도시된 구동 스테이지(110,210)와 동일하며, 전력 스테이지(330) 또한 도 1 또는 도 2에 도시된 전력 스테이지(120,220)와 동일할 수 있다.
제2 구동 스테이지(320)는 제1 구동 스테이지(310)로부터의 신호를 설정되는 이득에 따라 증폭하거나, 또는 설정되는 비율로 신호 레벨을 감쇠시킬 수 있다.
마찬가지로, 도 4를 참조하면 본 발명의 전력 증폭기의 다단구조의 다른 일 실시형태(400)는 제1 및 제2 구동 스테이지(410,420)와 전력 스테이지(430)를 포함할 수 있다.
여기서, 제2 구동 스테이지(420)는 도 1 또는 도 2에 도시된 구동 스테이지(110,210)와 동일하며, 전력 스테이지(430) 또한 도 1 또는 도 2에 도시된 전력 스테이지(120,220)와 동일할 수 있다.
제1 구동 스테이지(320)는 입력 RF 신호(RFin)를 설정되는 이득에 따라 증폭하거나, 또는 설정되는 비율로 신호 레벨을 감쇠시켜 제2 구동 스테이지(420)에 전달할 수 있다.
도 3 및 도 4에는 제어부가 도시되지 않았으나, 제1 구동 스테이지(310) 또는 제2 구동 스테이지(420)가 도 1 또는 도 2에 도시된 구동 스테이지(110,210)와 동일할 수 있음에 기초하여, 도 1 및 도 2에 도시된 제어부는 당연히 도 3 및 도 4의 전력 증폭기의 다단구조에 채용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 전력 증폭기에서 포락선에 따른 조정 신호를 통해 AM-AM 왜곡이 보상되는 과정을 나타내고 있다. 복수개의 평행한 이득 곡선은 채널 제어 신호가 고정된 상태, 즉 전치 왜곡 기능을 수행하지 않는 상태의 전기적인 특성을 나타내고 있으며, w/PD로 표시된 한 개의 이득 곡선은 전치 왜곡 기능을 수행할 때의 이득 곡선의 구현 예를 나타낸다.
각각의 평행한 이득 곡선들은 I 채널제어신호와 Q 채널제어신호가 고정된 상태에서의 이득을 나타낸다. 본 발명의 전력 증폭기(100, 200, 300, 400)는 구동 스테이지(110, 210)에서의 제어를 통하여 전체 이득의 절대값을 변화시킬 수 있다. 한편, 채널 제어 신호의 값과는 상관없이, 최종단인 전력 스테이지(120, 220, 330, 430)는 항상 일정한 바이어스에서 동작을 하기 때문에, P1dB 등의 선형화 특성은 일정하다. 즉, 각각의 평행한 이득 곡선들은 형태는 같은 상태에서 절대값만 평행 이동한 형태를 가지게 된다.
본 발명에 의한 전력 증폭기와 같이 벡터 변조 방식으로 전치 왜곡을 적용하게 되면, 채널 제어 신호가 RF 입력 신호의 크기에 따라 가변하게 되어, 복수 개의 이득 곡선은 채널 제어 신호를 선택하게 된다. 이와 같은 과정을 통하여 도 5에서의 w/PD로 표시된 한 개의 이득 곡선은 채널 제어 신호가 고정된 상태에서의 이득 곡선에 비하여 좀 더 변화가 적은 (왜곡이 줄어든) 형태를 가지게 된다.
본 발명의 전력 증폭기의 채널 제어 신호는 디지털 신호 형태를 가진다. 이는 제어부(130,230)의 룩업 테이블에 의해 출력되는 제어 신호가 디지털 신호일 수 있으며, 추가적인 디지털-아날로그 변환기의 채용을 배제할 수 있다. 그러나, 이러한 디지털 신호 형태의 채널 제어 신호는 채널 제어 신호 내의 최하위비트(LSB)로 조정할 수 있는 이득 크기가 정해져 있기 때문에, 채널 제어 신호 내의 최하위비트(LSB)의 조정을 받는 제1 및 제2 증폭기의(112a, 112b) 가변 특성에 따른 해상도(resolution)의 한계가 존재할 수 있다.
이러한, 해상도(resolution)의 한계 때문에 w/PD 의 이득 곡선은 완벽하게 일정한 값을 가질 수는 없고, 약간의 오차를 동반하게 된다. 이는 본 발명에 의한 구조에서의 전치 왜곡 구현 에러(PD error)로서 도 5에 표시되어 있다. 그러나 이는 전력 증폭기의 선형 특성 개선에 방해가 되지는 않는다.
도 6는 본 발명의 전력 증폭기에서 포락선에 따른 조정 신호를 통해 AM-PM 왜곡이 보상되는 과정을 나타내고 있다. 복수개의 평행한 위상 곡선은 채널 제어 신호가 고정된 상태, 즉 전치 왜곡 기능을 수행하지 않는 상태의 전기적인 특성을 나타내고 있으며, w/PD로 표시된 한 개의 위상 곡선은 전치 왜곡 기능을 수행할 때의 위상 곡선의 구현 예를 나타낸다.
각각의 평행한 위상 곡선들은 I 채널제어신호와 Q 채널제어신호가 고정된 상태에서의 위상을 나타낸다. 본 발명의 전력 증폭기(100, 200)는 구동 스테이지(110, 120)에서의 제어를 통하여 전체 위상의 절대값을 변화시킬 수 있다. 한편, 채널 제어 신호의 값과는 상관없이, 최종단인 전력 스테이지(120, 220, 330, 430)는 항상 일정한 바이어스에서 동작을 하기 때문에, P1dB 등의 선형화 특성은 일정하다. 즉, 각각의 평행한 위상 곡선들은 형태는 같은 상태에서 절대값만 평행 이동한 형태를 가지게 된다.
본 발명에 의한 전력 증폭기와 같이 벡터 변조 방식으로 전치 왜곡을 적용하게 되면, 채널 제어 신호가 RF 입력 신호의 크기에 따라 가변하게 되어, 복수개의 위상 곡선은 채널 제어 신호를 선택하게 된다. 이와 같은 과정을 통하여 도 6에서의 w/PD로 표시된 한 개의 위상 곡선은 채널 제어 신호가 고정된 상태에서의 위상 곡선에 비하여 좀 더 변화가 적은 (왜곡이 줄어든) 형태를 가지게 된다.
본 발명의 전력 증폭기의 채널 제어 신호는 디지털 신호 형태를 가진다. 이는 제어부(130,230)의 룩업 테이블에 의해 출력되는 제어 신호가 디지털 신호일 수 있으며, 추가적인 디지털-아날로그 변환기의 채용을 배제할 수 있다. 그러나, 이러한 디지털 신호 형태의 채널 제어 신호는 채널 제어 신호 내의 최하위비트(LSB)로 조정할 수 있는 이득 크기가 정해져 있기 때문에, 채널 제어 신호 내의 최하위비트(LSB)의 조정을 받는 제1 및 제2 증폭기의(112a, 112b) 가변 특성에 따른 해상도(resolution)의 한계가 존재할 수 있다.
이러한, 해상도(resolution)의 한계 때문에 w/PD 의 이득 곡선은 완벽하게 일정한 값을 가질 수는 없고, 약간의 오차를 동반하게 된다. 이는 본 발명에 의한 구조에서의 전치 왜곡 구현 에러(PD error)로서 도 6에 표시되어 있다. 그러나 이는 전력 증폭기의 선형 특성 개선에 방해가 되지는 않는다.
위와 같이 도 5 및 도 6의 이득 곡선과 위상 곡선을 모두 고려하여 제어부(130,230)에서 I,Q 채널 조정 신호를 생성하여 구동 스테이지(110,210,310,320,410,420)에 인가함으로써 선형 특성을 개선할 수 있다.
도 7은 본 발명의 전력 증폭기의 선형성을 나타내는 그래프이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 전체 이득을 희생하지 않고 별도의 벡터 변조기를 사용하지 않고도, 포락선 정보에 따른 전치 왜곡 기법을 사용할 수 있어 선형 출력 전력과 효율을 동시에 증가시킬 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 전력 스테이지는 클래스-A로 동작하도록 바이어스 전원을 인가받았으며 WCDMA 신호를 이용하여 본 발명의 전력 증폭기의 선형성을 측정하였다. 도 7에 도시된 바와 같이, 전력 증폭기에 본 발명에 의한 전치 왜곡 기능이 적용한 경우(w/ PD), 적용하지 않은 경우(w/o PD)보다 같은 출력 전력에서 ACLR(Adjacent channel leakage ratio) 특성이 향상되었음을 볼 수 있으며, 도시된 바와 같이 DE(drain efficiency)와 PAE(power added efficiency)가 향상된 것을 볼 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 벡터 변조 방식에 따라 전치 왜곡을 수행하여 전력 증폭기의 출력 신호의 선형성이 증가될 수 있으며, 벡터 변조 방식을 구동 스테이지 내부에서 구현하여 벡터 변조기를 별도의 구성요소로 채용하지 않고, 입력 신호의 포락선 정보에 따라 전치 왜곡을 수행하여 선형 출력과 전력 변환 효율을 증가시킬 수 있으며, 전치 왜곡을 위해 고정된 값을 사용하지 않고, 입력 신호의 포락선 정보에 따라 가변되는 채널 조정 신호를 생성함으로써 전치 왜곡의 조정 범위 및 자유도의 한계를 극복하여 최대 선형 전력 지점의 향상을 기대할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100,200,300,400...전력 증폭기
110,210...구동 스테이지
120,220,330,430...전력 스테이지
130,230...제어부
111,211...벡터 변조기
112...증폭 유닛
112a...제1 증폭기
112b...제2 증폭기
212...감쇠 유닛
212a...제1 감쇠기
212b...제2 감쇠기
113,213...벡터 결합기
310,410...제1 구동 스테이지
320,420...제2 구동 스테이지

Claims (14)

  1. 입력 RF 신호를 서로 다른 위상을 갖는 I채널 신호와 Q채널 신호로 벡터 변조하고, 상기 I채널 신호와 Q채널 신호를 설정되는 이득으로 각각 증폭시키는 구동 스테이지; 및
    상기 구동 스테이지로부터의 증폭된 신호의 전력 레벨을 증폭시키는 전력 스테이지
    를 포함하는 전력 증폭기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구동 스테이지는
    상기 입력 RF 신호를 벡터 변조하여 상기 I채널 신호와 Q채널 신호를 제공하는 벡터 변조기;
    상기 벡터 변조기로부터의 상기 I채널 신호를 설정되는 이득으로 증폭시키는 제1 증폭기와 상기 Q 채널 신호를 사전에 설정되는 이득으로 증폭시키는 제2 증폭기를 갖는 증폭 유닛; 및
    상기 증폭기로부터의 증폭된 I채널 신호와 Q채널 신호를 하나의 위상을 갖는 신호로 결합하는 벡터 결합기
    를 포함하는 전력 증폭기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동 스테이지의 이득을 설정하는 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호를 제공하는 제어부를 더 포함하는 전력 증폭기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 입력 RF 신호의 포락선 정보에 따라 상기 구동 스테이지의 이득을 설정하는 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호를 제공하는 전력 증폭기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 I채널 신호와 Q채널 신호의 위상을 조정하는 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호를 더 제공하는 전력 증폭기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구동 스테이지와 상기 전력 스테이지 사이에 상기 구동 스테이지로부터의 증폭된 신호를 사전에 설정된 이득으로 재증폭하거나, 사전에 설정된 레벨로 감쇠시켜 상기 전력 스테이지에 전달하는 후단 구동 스테이지를 더 포함하는 전력 증폭기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 입력 RF 신호를 사전에 설정된 이득으로 증폭하거나, 사전에 설정된 레벨로 감쇠시켜 상기 구동 스테이지에 전달하는 전단 구동 스테이지를 더 포함하는 전력 증폭기.
  8. 입력 RF 신호를 서로 다른 위상을 갖는 I채널 신호와 Q채널 신호로 벡터 변조하고, 상기 I채널 신호와 Q채널 신호를 설정되는 레벨로 각각 감쇠시키는 구동 스테이지; 및
    상기 구동 스테이지로부터의 증폭된 신호의 전력 레벨을 증폭시키는 전력 스테이지
    를 포함하는 전력 증폭기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 구동 스테이지는
    상기 입력 RF 신호를 벡터 변조하여 상기 I채널 신호와 Q채널 신호를 제공하는 벡터 변조기;
    상기 벡터 변조기로부터의 상기 I채널 신호의 신호 레벨을 설정되는 레벨로 감쇠시키는 제1 감쇠기과 상기 Q 채널 신호의 신호 레벨을 사전에 설정되는 레벨로 감쇠시키는 제2 감쇠기를 갖는 감쇠유닛; 및
    상기 증폭기로부터의 증폭된 I채널 신호와 Q채널 신호를 하나의 위상을 갖는 신호로 결합하는 벡터 결합기
    를 포함하는 전력 증폭기.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 구동 스테이지의 감쇠 레벨을 설정하는 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호를 제공하는 제어부를 더 포함하는 전력 증폭기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 입력 RF 신호의 포락선 정보에 따라 상기 구동 스테이지의 감쇠 레벨을 설정하는 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호를 제공하는 전력 증폭기.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 I채널 신호와 Q채널 신호의 위상을 조정하는 I채널 제어 신호와 Q채널 제어 신호를 더 제공하는 전력 증폭기.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 구동 스테이지와 상기 전력 스테이지 사이에 상기 구동 스테이지로부터의 감쇠된 신호를 사전에 설정된 이득으로 증폭하거나, 사전에 설정된 레벨로 재감쇠시켜 상기 전력 스테이지에 전달하는 후단 구동 스테이지를 더 포함하는 전력 증폭기.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 입력 RF 신호를 사전에 설정된 이득으로 증폭하거나, 사전에 설정된 레벨로 감쇠시켜 상기 구동 스테이지에 전달하는 전단 구동 스테이지를 더 포함하는 전력 증폭기.
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