KR950003277B1 - Feedback linearizating circuit for power amplifier - Google Patents

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Abstract

To eliminate the high frequency mutual modulation noise in digital wireless system, power amplifier is linearized using the baseband signal. The circuit includes: (a) a compensator(1) which converts the phase-modulated wave of the baseband signal into the frequency-modulated wave; (b) an oscillator(2) which generates electrical vibration; (c) a modulator(3) which modulates the generated wave according to the modulated baseband signal; (d) a power amplifier(4) which amplifies the modulated signal; (e) a coupler(5) which feedback the amplified signal of the power amplifier; (f) a phase shifter(6) which controls the generated oscillation wave.

Description

전력증폭기의 피드백 선형화 회로Feedback Linearization Circuit of Power Amplifier

제1도는 종래의 전력증폭기 회로도.1 is a conventional power amplifier circuit diagram.

제2도는 본 발명 전력증폭기의 피드백 선형화 회로도이다.2 is a feedback linearization circuit diagram of the power amplifier of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 전치보상기 2 : 발진기1: Precompensator 2: Oscillator

3 : 변조기 4 : 전력증폭기3: modulator 4: power amplifier

5 : 결합기 6 : 위상천이기5: combiner 6: phase shifter

7 : 복조기 8 : 비교기7: demodulator 8: comparator

9 : 제어기9: controller

본 발명은 전력증폭기에 관한 것으로, 특히 전력증폭기가 보다 높은 출력 전력에서 동작할 수 있도록 변조신호를 이용하여 전력증폭기를 선형화 하는 전력증폭기의 피드백 선형화 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a power amplifier, and more particularly, to a feedback linearization circuit of a power amplifier that linearizes a power amplifier by using a modulated signal so that the power amplifier can operate at a higher output power.

종래의 아날로그 통신 시스템에서 사용되는 전력증폭기 회로는 제1도에 도시된 바와 같이, 전기적 진동을 발생시키는 발진기(10)와 ; 그 발진기(10)에서 발생된 진동을 베이스밴드 신호에 의해 변조시키는 변조기(20)와 ; 그 변조기(20)에서 변조된 고주파 신호의 원하는 최대 전력전달을 얻기위한 임피던스 매칭부(30)와 ; 그 임피던스 매칭부(30)에서 전달된 최대 전력을 증폭하는 전력증폭부(40)와 ; 그 전력증폭부(40)에서 증폭된 출력의 최대 전력전달을 얻기위한 임피던스 매칭부(50)로 구성되어 있으며, 상기 전력증폭부(40)는 증폭기(40A~40C)와 결합용 콘덴서(Ca~Cd)로 구성되어 있다. 미설명 부호 C1~C6는 전원단의 고주파 바이패스용 콘덴서이다.The power amplifier circuit used in the conventional analog communication system includes an oscillator 10 for generating electrical vibration, as shown in FIG. A modulator 20 for modulating the vibration generated by the oscillator 10 by a baseband signal; An impedance matching section 30 for obtaining a desired maximum power transfer of the high frequency signal modulated by the modulator 20; A power amplifier 40 for amplifying the maximum power transmitted from the impedance matching unit 30; It is composed of an impedance matching section 50 for obtaining the maximum power transfer of the output amplified by the power amplifier 40, the power amplifier 40 is the amplifier (40A ~ 40C) and the coupling capacitor (C a) It consists of ~ C d ). Reference numerals C1 to C6 denote high-frequency bypass capacitors at the power supply stage.

이와 같이 구성된 종래의 전력증폭기 회로는, 베이스밴드 신호에 의해 발진기(10)의 발진파형이 변조기(20)에서 변조되어 그 변조출력이 전력증폭부(40)로 입력된다. 고주파 입력(RF IN) 단자로 들어가는 변조된 고주파 신호는 전력증폭부(40)의 증폭기(40A~40C)를 통해 증폭되어, 그 출력이 고주파출력(RF OUT)단자로 출력된다. 여기서, 원하는 최대 전력전달을 위해 전력증폭부(40)의 전·후단에 임피던스 매칭부(30)(50)를 접속하여 전력 증폭부(40)의 입·출력 임피던스를 매칭시킨다. 한편, 고주파 입력단자를 통해서 들어가는 고주파 입력신호(RF IN)의 출력레벨을 조정하기 위해 전원 전압(VCC)을 제어하기 위해 콘트롤전압(Vcon)을 통해 전원전압(VCC)을 조정하고 있다.In the conventional power amplifier circuit configured as described above, the oscillation waveform of the oscillator 10 is modulated by the modulator 20 by the baseband signal, and the modulation output thereof is input to the power amplifier 40. The modulated high frequency signal entering the high frequency input (RF IN) terminal is amplified by the amplifiers 40A to 40C of the power amplifier 40, and its output is output to the high frequency output (RF OUT) terminal. Here, the impedance matching unit 30, 50 is connected to the front and rear ends of the power amplifier 40 to match the input and output impedance of the power amplifier 40 to the desired maximum power transfer. Meanwhile, the power supply voltage V CC is adjusted through the control voltage Vcon to control the power supply voltage V CC to adjust the output level of the high frequency input signal RF IN input through the high frequency input terminal.

그러나, 이와 같은 종래의 전력증폭기 회로는 출력레벨만을 다루면 되었기 때문에 디지탈 셀룰라나 개인통신망과 같은 디지탈 무선통신에서 사용하기에 부적합하다. 왜냐하면, 주파수를 확산시키거나 다수 캐리어를 동시에 증폭시키는 경우, 전력증폭기의 상호 변조잡음 특성이 중요한 파라메터로 되어, 전력증폭기의 비선형성에 의한 상호 변조잡음을 대폭 감소시키거나 제거해야 하는데 종래의 전력증폭기 회로는 이를 적용할 방법이 없는 문제점이 있었다.However, such conventional power amplifier circuits are not suitable for use in digital wireless communications such as digital cellular or personal communication networks because they only have to deal with the output level. When spreading frequencies or amplifying multiple carriers at the same time, the intermodulation noise characteristics of the power amplifier become an important parameter, and the intermodulation noise caused by the nonlinearity of the power amplifier should be greatly reduced or eliminated. There is a problem that there is no way to apply this.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 감안하여, 디지탈 무선통신에서 중요한 변수인 고주파 상호 변조잡음을 경감시키기 위해, 전력증폭기 출력단에서 출력을 궤환시켜서 구한 베이스 밴드신호를 이용하여 전력증폭기를 선형화시킴을 특징으로 한다.In order to reduce the high frequency intermodulation noise, which is an important variable in digital wireless communication, the present invention linearizes a power amplifier using a baseband signal obtained by feedback of an output at a power amplifier output stage. It is done.

즉, 전력증폭기의 출력을 샘플링하여 복조베이스 밴드신호를 얻는 것으로, 변복조에 같은 발진기를 사용하여 결합도를 높이며, 콘트롤 경로에는 위상천이기를 사용하여 정확도를 높이고, 변조기로 들어가는 베이스 밴드신호를 콘트롤하고 변형시키기 위해 복조 베이스밴드 신호를 사용한 것이다.In other words, the output of the power amplifier is sampled to obtain a demodulated baseband signal.The same oscillator is used for modulation and demodulation to increase the coupling, the phase shifter is used for the control path to increase the accuracy, and to control the baseband signal entering the modulator. The demodulation baseband signal is used to transform it.

이하 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail with reference to the drawings as follows.

본 발명 전력증폭기의 피드백 선형화 회로는 제2도에 도시한 바와 같이, 고주파 입력단자(RF IN)를 통해 입력된 베이스밴드 신호의 위상변조파를 주파수 변조파로 변환하는 전치보상기(1)와 ; 전기적 진동을 발생시키는 발진기(2)와 ; 이 발진기(2)에서 발생된 발진파형을 상기 전치보상기(1)에서 변환된 베이스밴드 신호에 의해 변조하는 변조기(3)와 ; 변조기(3)에서 변조된 신호를 증폭하는 전력증폭기(4)와 ; 이 전력증포기(4)에서 증폭된 출력신호를 궤환시키는 결합기(5)와 ; 상기 발진기(2)에서 발생된 발진파형의 위상을 조정하는 위상천이기(6)와 ; 이 위상천이기(6)에서 미조정된 발진신호를 이용하여 상기 결합기(5)에서 궤환된 출력신호를 복조하는 복조기(7)와 ; 이 복조기(7)에서 복조된 신호 및 상기 전치보상기(1)에서 변환된 베이스밴드 신호를 비교하는 비교기(8)와 ; 이 비교기(8)에서 비교출력된 신호에 의해 상기 전치보상기(1)를 제어하는 제어기(9)로 구성한다.As shown in FIG. 2, the feedback linearization circuit of the power amplifier of the present invention includes a predistorter 1 for converting a phase modulated wave of a baseband signal input through a high frequency input terminal RF IN into a frequency modulated wave; An oscillator 2 for generating electrical vibrations; A modulator (3) for modulating the oscillation waveform generated by the oscillator (2) by the baseband signal converted by the predistorter (1); A power amplifier 4 for amplifying the signal modulated by the modulator 3; A combiner 5 for feeding back the output signal amplified by the power amplifier 4; A phase shifter 6 for adjusting the phase of the oscillation waveform generated by the oscillator 2; A demodulator (7) for demodulating the output signal fed back from the combiner (5) using the oscillation signal fine-adjusted by the phase shifter (6); A comparator (8) for comparing the demodulated signal in the demodulator (7) and the baseband signal converted in the predistorter (1); The comparator 8 comprises a controller 9 for controlling the predistorter 1 by means of a signal output from the comparator 8.

이와 같이 구성한 본 발명의 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effects of the present invention configured as described above in detail.

베이스밴드 신호는 고주파 입력단자(RF IN)를 통해 전치보상기(1)에 입력된다. 이 전치보상기(1)는 위상변조파(phase-modulated wave)를 주파수 변조파(frequency-modulated wave)로 변환하기 위한 회로로써, 주파수에 역비례하는 출력을 갖는다. 전치보상기(1)를 신호는 변조기(3)에서 발진기(2)의 발진파형을 변조시켜, 그 출력이 전력증폭기(4)를 통해 증폭되어 출력된다. 한편, 전력증폭기(4)를 가진 신호는 결합기(5)를 통해 출력신호를 궤환(feed-back)시켜 발진기(2)의 발진신호와 합쳐져 복조기(7)에서 복조된 베이스밴드 신호를 출력하는데, 여기서 위상천이기(phase shifter)(6)를 사용하는 것은 정확도를 높이기 위해 발진기(2)의 위상을 미조정하기 위한 것이다. 즉, 결합도(coherency)를 증가시키기 위한 것이다.The baseband signal is input to the predistorter 1 through a high frequency input terminal RF IN. This predistorter 1 is a circuit for converting a phase-modulated wave into a frequency-modulated wave and has an output inversely proportional to frequency. The signal of the predistorter 1 modulates the oscillation waveform of the oscillator 2 in the modulator 3, and its output is amplified and output through the power amplifier 4. On the other hand, the signal with the power amplifier 4 is fed back to the output signal through the combiner (5) and combined with the oscillation signal of the oscillator (2) to output a demodulated baseband signal in the demodulator (7), The use of a phase shifter 6 here is to fine tune the phase of the oscillator 2 to increase accuracy. That is, to increase the coherency.

상기 전치보상기(1)에서 출력된 베이스밴드 신호와 보조기(7)에서 복조된 베이스밴드 신호는 비교기(8)에서 비교되어, 만일 비교출력신호에 원신호(desired signal)가 아닌 출력신호가 있을 경우 즉, 전력증폭기(4)의 출력에 상호 변조성분(Intermodulation Products)이 존재한다면 그 신호가 복조기(7)를 통해 복조되므로, 비교기(8)에서 그 차이성분이 검출되고, 이를 제어기(9)를 통해 전치보상기(1)에 인가하게 된다. 따라서, 위상 변조파를 주파수 변조파로 바꾸는 전치보상기(1)에서는 전력증폭기(4)에서 나타날 수 있는 상호변조성분 신호를 미리 제거하거나 또는 역위상으로 변조기(3)에 인가하게 되므로, 전력증폭기(4)의 출력에 나타날 수 있는 상호 변조잡음 성분을 제거할 수 있게된다.The baseband signal output from the predistorter 1 and the baseband signal demodulated by the auxiliary device 7 are compared in the comparator 8, so that if the comparison output signal has an output signal other than the desired signal. In other words, if there is an intermodulation product at the output of the power amplifier 4, the signal is demodulated through the demodulator 7, so that the difference component is detected in the comparator 8, and the controller 9 It is applied to the predistorter 1 through. Therefore, in the predistorter 1 for converting the phase modulated wave into a frequency modulated wave, the intermodulation component signal which may appear in the power amplifier 4 is removed in advance or applied to the modulator 3 in the reverse phase. It is possible to eliminate the intermodulation noise components that may appear in the output.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 베이스밴드 신호를 궤환 루프를 통해 복조하여 전력증폭기를 선형화 함으로써, 디지탈 통신 시스템에서 중요한 고주파 변조성분을 제거할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention can demodulate the baseband signal through a feedback loop to linearize the power amplifier, thereby removing an important high frequency modulation component in a digital communication system.

Claims (1)

고주파 입력(RF IN) 단자를 통해 입력된 베이스밴드 신호의 위상변조파를 주파수 변조파로 변환하는 전치보상기(1)와 ; 전기적 진동을 발생시키는 발진기(2)와 ; 이 발진기(2)에서 발생된 발진파형을 상기 전치보상기(1)에서 변화된 베이스밴드 신호에 의해 변조하는 변조기(3)와 ; 이 변조기(3)에서 변조된 신호를 증폭하는 전력증폭기(4)와 ; 이 전력증폭기(4)에서 증폭된 출력신호를 궤환시키는 결합기(5)와 ; 상기 발진기(2)에서 발생된 발진파형의 위상을 조정하는 위상천이기(6)와 ; 이 위상천이기(6)에서 미조정된 발진신호 및 상기 결합기(5)에서 궤환된 출력신호를 복조하는 복조기(7)와 ; 이 복조기(7)에서 복조된 신호 및 상기 전치보상기(1)에서 변환된 베이스밴드 신호를 비교하는 비교기(8)와 ; 이 비교기(8)에서 비교출력된 신호에 의해 상기 전치보상기(1)를 제어하는 제어기(9)로 구성함을 특징으로 하는 전력증폭기의 피드백 선형화 회로.A predistorter 1 for converting a phase modulated wave of a baseband signal input through a high frequency input (RF IN) terminal into a frequency modulated wave; An oscillator 2 for generating electrical vibrations; A modulator (3) for modulating the oscillation waveform generated by the oscillator (2) by the baseband signal changed in the predistorter (1); A power amplifier 4 for amplifying the signal modulated by the modulator 3; A combiner 5 for feeding back the output signal amplified by the power amplifier 4; A phase shifter 6 for adjusting the phase of the oscillation waveform generated by the oscillator 2; A demodulator (7) for demodulating the unregulated oscillation signal in the phase shifter (6) and the output signal fed back from the combiner (5); A comparator (8) for comparing the demodulated signal in the demodulator (7) and the baseband signal converted in the predistorter (1); And a controller (9) for controlling the predistorter (1) by a signal output from the comparator (8).
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