KR20130082192A - 주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템 - Google Patents
주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명에 따른 주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템은, 입력신호로서 초광대역 신호를 제공하는 신호 입력부; 상기 입력신호와 기준신호를 비교하여 상기 입력신호를 디지털 전치왜곡하는 디지털 전치왜곡부; 상기 디지털 전치왜곡부에 의해 전치왜곡된 신호의 주파수를 고정 로컬 주파수를 이용하여 상향변환하는 제 1 상향변환부; 상기 제 1 상향변환부에 의해 상향변환된 신호를 특정 주파수만 선택하는 제 1 주파수 선택부; 상기 제 1 주파수 선택부에 의해 선택된 신호를 가변 로컬 주파수를 이용하여 사용 주파수로 하향변환하는 제 1 하향변환부; 상기 제 1 하향변환부에서 하향변환된 신호의 특정 주파수 대역을 선택하는 제 2 주파수 선택부; 상기 제 2 주파수 선택부에서 상기 특정 주파수 대역으로 선택된 신호를 광대역 증폭하는 광대역 증폭부; 상기 광대역 증폭부에 의해 증폭된 신호를 푸쉬-풀 증폭하는 푸쉬-풀 증폭부; 상기 푸쉬-풀 증폭부에 의해 증폭된 신호를 출력신호로서 출력하는 신호 출력부; 상기 신호 출력부의 출력신호를 커플링하는 커플링부; 상기 커플링된 출력신호를 처리하여 상기 디지털 전치왜곡부에 기준신호로 제공하는 기준신호 제공부; 및 상기 디지털 전치왜곡부의 전치왜곡된 신호를 입력받아 포락선 신호를 검출하고 상기 포락선 신호를 상기 푸쉬-풀 증폭부의 바이어스 전압으로 제공하는 포락선 신호 검출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 선형 증폭 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는 출력 손실을 최소화할 수 있는 주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템에 관한 것이다.
HF, VHF, UHF의 낮은 주파수 대역에서 수십 또는 수백 옥타브의 넓은 대역폭을 사용하는 무전기 등의 무선 통신장치에 있어서 고출력 증폭기의 선형성을 유지하고, 고조파에 의한 영향을 최소화하는 것이 중요하다.
종래기술에 따른 광대역 고출력 증폭기는 증폭과정에서 발생하는 불필요한 고조파를 제거하기 위해 병렬로 설치되는 복수의 고출력 밴드패스 필터 및 복수의 밴드패스 필터 중 어느 하나를 선택하기 위한 고출력 스위치를 포함하여 구성된다.
그런데 이러한 종래의 고출력 증폭 시스템에 따르면, 고출력 스위치 및 고출력 밴드패스 필터의 사용으로 인해 통신장비의 제조비용이 상승하고, 통신장비의 소형화가 어려워지며, 소비전력이 증가하는 문제가 있다. 또한 광대역 고출력 증폭기는 고출력 스위치에 의한 출력 손실을 보상하기 위해 고출력 증폭기의 출력을 필요출력 보다 5배 내지 10배 이상으로 높여야 하기 때문에 통신장비의 발열 및 전력소모가 심각하게 증가하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템은, 광대역 신호를 고정된 로컬 주파수를 사용하여 상향변환 후 필터링하여 고조파 성분을 제거시키고, 가변 로컬 주파수를 사용하여 사용 주파수 대역으로 하향 변환하여 증폭시켜 증폭된 신호를 커플링하여 디지털 전치 왜곡방법과 포락선 추적 방법을 통해 증폭 시스템의 선형성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템은, 입력신호로서 초광대역 신호를 제공하는 신호 입력부; 상기 입력신호와 기준신호를 비교하여 상기 입력신호를 디지털 전치왜곡하는 디지털 전치왜곡부; 상기 디지털 전치왜곡부에 의해 전치왜곡된 신호의 주파수를 고정 로컬 주파수를 이용하여 상향변환하는 제 1 상향변환부; 상기 제 1 상향변환부에 의해 상향변환된 신호를 특정 주파수만 선택하는 제 1 주파수 선택부; 상기 제 1 주파수 선택부에 의해 선택된 신호를 가변 로컬 주파수를 이용하여 사용 주파수로 하향변환하는 제 1 하향변환부; 상기 제 1 하향변환부에서 하향변환된 신호의 특정 주파수 대역을 선택하는 제 2 주파수 선택부; 상기 제 2 주파수 선택부에서 상기 특정 주파수 대역으로 선택된 신호를 광대역 증폭하는 광대역 증폭부; 상기 광대역 증폭부에 의해 증폭된 신호를 푸쉬-풀 증폭하는 푸쉬-풀 증폭부; 상기 푸쉬-풀 증폭부에 의해 증폭된 신호를 출력신호로서 출력하는 신호 출력부; 상기 신호 출력부의 출력신호를 커플링하는 커플링부; 상기 커플링된 출력신호를 처리하여 상기 디지털 전치왜곡부에 기준신호로 제공하는 기준신호 제공부; 및 상기 디지털 전치왜곡부의 전치왜곡된 신호를 입력받아 포락선 신호를 검출하고 상기 포락선 신호를 상기 푸쉬-풀 증폭부의 바이어스 전압으로 제공하는 포락선 신호 검출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템은, 상기 신호 입력부가 IQ 변조 신호를 상기 입력신호로서 입력받는 것을 특징으로 하는 받는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템은, 상기 제 2 주파수 선택부가 HF, VHF, UHF 대역 중 어느 하나의 대역중 어느 하나의 대역으로 상기 특정 주파수 대역을 선택하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템은, 상기 제 1 주파수 선택부가 SAW 필터 또는 FBAR 필터인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템은, 상기 기준신호 제공부가 상기 출력신호를 증폭하는 저잡음 증폭부; 상기 저잡음 증폭부에 의해 증폭된 신호를 감쇄하는 감쇄부; 상기 감쇄부에 의해 감쇄된 신호에서 상기 특정 주파수 대역을 선택하는 제 3 주파수 선택부; 상기 제 3 주파수 선택부에 의해 선택된 상기 특정 주파수 대역의 신호를 주파수 상향변환하는 제 2 상향변환부; 상기 제 2 주파수 상향변환부에 의해 주파수 상향변환된 신호에서 상기 특정 주파수로 선택하는 제 4 주파수 선택부; 및 상기 제 4 주파수 선택부에 의해 주파수 선택된 신호를 주파수 하향변환하는 제 2 하향변환부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템은, 상기 광대역 증폭부가 GaN 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템은, 상기 2차 주파수 선택부가 가변 로우 패스 필터인 것을 특징으로 한다.
마지막으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템은, 상기 광대역 증폭부 및 상기 푸쉬-풀 증폭부 사이에 상기 특정 주파수 대역을 선택하는 제 5 주파수 선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템은, 광대역 신호를 고정된 로컬 주파수를 사용하여 상향변환 후 필터링하여 고조파 성분을 제거시키고, 가변 로컬 주파수를 사용하여 사용 주파수 대역으로 하향 변환하여 증폭시켜 증폭된 신호를 커플링하여 디지털 전치 왜곡방법과 포락선 추적 방법을 통해 증폭 시스템의 선형성을 향상시키는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템을 도시하는 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템을 도시한다. 본 발명에 따른 증폭 시스템은, 신호 입력부(105), 디지털 전치왜곡부(110), 제 1 상향변환부(120), 제 1 주파수 선택부(130), 제 1 하향변환부(140), 제 2 주파수 선택부(150), 광대역 증폭부(160), 푸쉬-풀 증폭부(170), 신호 출력부(195), 커플링부(175), 기준신호 제공부(180), 포락선 신호 검출부(190)를 포함하여 구성된다.
신호 입력부(105)는 입력신호로서 초광대역 신호를 제공한다. 이때 입력신호는 IQ 변조된 신호일 수 있다. 초광대역 신호(Ultra Wideband)는 매우 넓은 스펙트럼을 가지는 신호로서 수십 내지 수백 옥타브 대역을 가진다.
디지털 전치왜곡부(110)는 후술하는 기준신호 제공부(180)를 통해 입력되는 기준신호와 입력신호를 비교하여 입력신호를 전치왜곡하는 기능을 수행한다.
제 1 상향변환부(120)는 디지털 전치왜곡부(110)에서 전치왜곡된 신호의 주파수를 고정 로컬 주파수를 이용하여 상향변환하는 기능을 수행한다.
제 1 주파수 선택부(130)는 제 1 상향변환부(120)에 의해 상향변환된 신호를 특정 주파수만 선택하는 기능을 수행한다. 제 1 주파수 선택부(130)는 예컨대 대역폭이 10 MHz 미만의 좁은 통과대역을 가지는 SAW 필터 또는 FBAR 필터로 구현하는 것이 바람직하다.
제 1 하향변환부(140)는 제 1 주파수 선택부(130)에 의해 주파수 선택된 신호를 가변 로컬 주파수를 이용하여 사용 주파수로 하향변환하는 기능을 수행한다. 제 1 하향변환부(140)는 예컨대 바랙터 다이오드의 캐패시터 값을 변화시키는 방법으로 사용할 주파수에 따라 로컬 주파수를 가변시키도록 구성한다.
제 2 주파수 선택부(150)는, 제 1 하향변환부(140)에 의해 하향변환된 신호의 특정 주파수 대역을 선택하는 기능을 수행한다. 이를 통해 주파수 변환과정에서 발생한 불필요한 주파수 성분을 제거하고, 필요 대역 주파수만을 선별한다. 제 2 주파수 선택부(150)는 무선 통신에 사용될 주파수 대역 예컨대 군용 무전기의 경우 HF, VHF, UHF 대역(1.6 MHz ~ 960 MHz) 또는 TETRA(TErrestrial Trunked RAdio) 등의 디지털 TRS(Trunked Radio System) 무전기의 경우 100~960 MHz 대역을 선택하도록 구현되며 해당 대역의 주파수를 선택하도록 가변 로우 패스 필터로 구현할 수 있다.
이중 주파수 변환을 예를 들어 설명하면 다음과 같디. 100 MHz 의 IQ 신호가 입력신호로서 신호 입력부(105)에서 인가되면, 제 1 상향변환부(120)는 고정 로컬 주파수 1100 MHz를 공급받아 1100 MHz ㅁ 100 MHz의 신호를 발생시킨다. 제 1 주파수 선택부(130)는 상향변환된 신호 중 1200 MHz의 주파수 신호만 선택한다. 다음으로, 제 1 하향변환부(140)는 가변 로컬 주파수를 이용하여 사용될 주파수 대역으로 주파수 하향 변환을 한다. 사용하고자 하는 주파수 대역을 1.6 MHz ~ 520 MHz 의 무전기 통신 대역인 경우 가변 로컬 주파수는 1200 ㅁ 1.6 ~ 520 MHz를 공급하고, 제 2 주파수 선택부(150)로서 520 MHz 이하만 통과시키는 로우패스 필터를 구성한다.
광대역 증폭부(160)는 제 2 주파수 선택부(150)에 의해 선택된 특정 주파수 대역의 신호를 광대역 증폭하는 기능을 수행한다. 광대역 증폭부(160)는 단일의 칩으로 고출력을 구현할 수 있어 저가격, 소형화가 가능한 GaN 증폭기(질화물 증폭기)로 구현하는 것이 바람직하다.
푸쉬-풀 증폭부(170)는 광대역 증폭부(160)에 의해 증폭된 신호를 푸쉬-풀 증폭하는 기능을 수행한다. 푸쉬-풀 증폭부(170)는 후술하는 포락선 신호 검출부(190)의 포락선 신호에 의해 바이어스 전압이 제어된다.
신호 출력부(195)는 푸쉬-풀 증폭부(160)에 의해 증폭된 신호를 출력신호로서 출력하는 기능을 수행한다.
커플링부(175)는 신호 출력부(195)의 출력신호를 커플링하는 기능을 수행한다.
기준신호 제공부(180)는 커플링된 출력신호를 처리하여 디지털 전치왜곡부(110)에 기준신호로 제공하는 기능을 수행한다. 기준신호 제공부(180)는 증폭과정에서 발생하는 고조파 성분을 디지털 전치왜곡부(110)에 제공함으로써 디지털 전치왜곡부(110)는 해당 고조파 성분을 제거하도록 입력신호를 전치왜곡하게 된다.
기준신호 제공부(180)는, 출력신호를 증폭하는 저잡음 증폭부(181), 저잡음 증폭부(181)에서 증폭된 신호를 감쇄하는 감쇄부(183), 감쇄부(183)에서 감쇄된 신호를 특정 주파수 대역으로 선택하는 제 3 주파수 선택부(184), 제 3 주파수 선택부(184)에서 선택된 특정 주파수 대역의 신호를 주파수 상향변환하는 제2 주파수 상향변환부(185), 제 2 주파수 상향변환부(185)에서 주파수 상향변환된 신호를 특정 주파수로 선택하는 제 4 주파수 선택부(186), 제 4 주파수 선택부(186)에서 주파수 선택된 신호를 주파수 하향변환하는 제 2 주파수 하향변환부(187)를 포함하여 구성될 수 있다.
포락선 신호 검출부(190)는 디지털 전치왜곡부(110)의 전치왜곡된 신호를 입력받아 포락선 신호를 검출하고 포락선 신호를 푸쉬-풀 증폭부(170)의 바이어스 전압으로 제공하는 기능을 수행한다. 이러한 포락선 신호 검출부(190)를 이용하는 포락선 트랙킹(ET : Envelope Tracking) 기법을 통해 고출력 증폭기의 효율을 보다 제고할 수 있다.
105 : 신호 입력부 110 : 디지털 전치왜곡부
120 : 제 1 상향변환부 130 : 제 1 주파수 선택부
140 : 제 1 하향변환부 150 : 제 2 주파수 선택부
160 : 광대역 증폭부 170 : 푸쉬-풀 증폭부
180 : 기준신호 제공부 190 : 포락선 신호 검출부
120 : 제 1 상향변환부 130 : 제 1 주파수 선택부
140 : 제 1 하향변환부 150 : 제 2 주파수 선택부
160 : 광대역 증폭부 170 : 푸쉬-풀 증폭부
180 : 기준신호 제공부 190 : 포락선 신호 검출부
Claims (8)
- 입력신호로서 초광대역 신호를 제공하는 신호 입력부;
상기 입력신호와 기준신호를 비교하여 상기 입력신호를 디지털 전치왜곡하는 디지털 전치왜곡부;
상기 디지털 전치왜곡부에 의해 전치왜곡된 신호의 주파수를 고정 로컬 주파수를 이용하여 상향변환하는 제 1 상향변환부;
상기 제 1 상향변환부에 의해 상향변환된 신호를 특정 주파수만 선택하는 제 1 주파수 선택부;
상기 제 1 주파수 선택부에 의해 선택된 신호를 가변 로컬 주파수를 이용하여 사용 주파수로 하향변환하는 제 1 하향변환부;
상기 제 1 하향변환부에서 하향변환된 신호의 특정 주파수 대역을 선택하는 제 2 주파수 선택부;
상기 제 2 주파수 선택부에서 상기 특정 주파수 대역으로 선택된 신호를 광대역 증폭하는 광대역 증폭부;
상기 광대역 증폭부에 의해 증폭된 신호를 푸쉬-풀 증폭하는 푸쉬-풀 증폭부;
상기 푸쉬-풀 증폭부에 의해 증폭된 신호를 출력신호로서 출력하는 신호 출력부;
상기 신호 출력부의 출력신호를 커플링하는 커플링부;
상기 커플링된 출력신호를 처리하여 상기 디지털 전치왜곡부에 기준신호로 제공하는 기준신호 제공부; 및
상기 디지털 전치왜곡부의 전치왜곡된 신호를 입력받아 포락선 신호를 검출하고 상기 포락선 신호를 상기 푸쉬-풀 증폭부의 바이어스 전압으로 제공하는 포락선 신호 검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 신호 입력부는,
IQ 변조 신호를 상기 입력신호로서 입력받는 것을 특징으로 하는 받는 것을 특징으로 하는 주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 주파수 선택부는,
HF, VHF, UHF 대역 중 어느 하나의 대역중 어느 하나의 대역으로 상기 특정 주파수 대역을 선택하는 것을 특징으로 하는 주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 주파수 선택부는,
SAW 필터 또는 FBAR 필터인 것을 특징으로 하는 주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기준신호 제공부는,
상기 출력신호를 증폭하는 저잡음 증폭부;
상기 저잡음 증폭부에 의해 증폭된 신호를 감쇄하는 감쇄부;
상기 감쇄부에 의해 감쇄된 신호에서 상기 특정 주파수 대역을 선택하는 제 3 주파수 선택부;
상기 제 3 주파수 선택부에 의해 선택된 상기 특정 주파수 대역의 신호를 주파수 상향변환하는 제 2 상향변환부;
상기 제 2 주파수 상향변환부에 의해 주파수 상향변환된 신호에서 상기 특정 주파수로 선택하는 제 4 주파수 선택부; 및
상기 제 4 주파수 선택부에 의해 주파수 선택된 신호를 주파수 하향변환하는 제 2 하향변환부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광대역 증폭부는,
GaN 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 2차 주파수 선택부는,
가변 로우 패스 필터인 것을 특징으로 하는 주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템은,
상기 광대역 증폭부 및 상기 푸쉬-풀 증폭부 사이에 상기 특정 주파수 대역을 선택하는 제 5 주파수 선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 이중변환을 이용한 전치보상 선형 증폭 시스템.
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