WO2016064054A1 - 진폭신호의 고주파 성분을 위상변조기의 진폭에 변조시키는 폴러송신기 - Google Patents

진폭신호의 고주파 성분을 위상변조기의 진폭에 변조시키는 폴러송신기 Download PDF

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WO2016064054A1
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signal
modulator
phase
low frequency
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김민수
이건준
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주식회사 엘아이씨티
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems

Definitions

  • the present invention relates to a polar transmitter for inputting a high frequency and a low frequency component of an amplitude output of a polar converter into a power amplifier through different paths.
  • FIG. 1 is a view of the structure of the polar transmitter 100 according to the first embodiment.
  • FIG 2 is a view of the structure of the polar transmitter 200 according to the second embodiment.
  • a general polar transmitter 100 may include a polar converter 110, an amplitude modulator 120, a phase modulator 130, and a power amplifier 140.
  • the polar converter 110 receives a digital I / Q signal and separates the digital I / Q signal into an amplitude signal and a phase signal.
  • the amplitude modulator 120 may be configured to output an amplitude modulated signal by amplitude modulation by receiving the amplitude signal.
  • the amplitude modulated signal may serve to supply power to the power amplifier 140.
  • the phase modulator 130 may receive the phase signal and phase modulate the phase modulator 130 to output a phase modulated signal.
  • the power amplifier 140 receives the amplitude modulation signal and the phase modulation signal and outputs an RF signal.
  • the bandwidth of the amplitude signal has a bandwidth 5 times higher than the bandwidth of the digital I / Q signal.
  • the wideband characteristics of these amplitude signals have been an obstacle to the implementation of the amplitude modulator.
  • the amplitude modulator is mainly similar to the power supply structure, and is implemented as a switching power supply.
  • the amplitude modulator has a disadvantage in that it has a bandwidth limitation for operation due to switching speed.
  • the polar transmitter 200 shown in FIG. The amplitude modulator 120 shown in FIG. 1 is replaced with the hybrid amplitude modulator 150 in the polar transmitter 200 of FIG.
  • the amplitude signal of the polar converter 110 may be divided into a low frequency component and a high frequency component using the low pass filter 11 and the high pass filter 12.
  • the low frequency component may be modulated by the switching mode amplitude modulator 13
  • the high frequency component may be modulated by the linear mode amplitude modulator 14.
  • the output signal of the switching mode amplitude modulator 13 and the output signal of the linear mode amplitude modulator 14 may be combined and used as a power supply for the power amplifier 140.
  • the method as shown in FIG. 2 has a disadvantage in that the amplitude modulator is complicated.
  • the present invention seeks to provide a polar transmitter capable of solving the complexity of the implementation of the existing hybrid amplitude modulator, which is designed to modulate the wideband signal of the amplitude signal output through the polar converter.
  • a polar transmitter includes: a high frequency pass filter configured to receive an amplitude signal output through a polar converter and output a high frequency signal; A low pass filter configured to receive the amplitude signal and output a low frequency signal having a lower band than the high frequency signal; An amplitude / phase modulator for receiving the phase signal and the high frequency signal output through the polar converter and outputting an amplitude / phase modulated signal with amplitude and phase modulated; An amplitude modulator for amplitude modulating the low frequency signal to output a low frequency amplitude modulated signal; And a power amplifier configured to receive the amplitude / phase modulation signal and the low frequency amplitude modulation signal and output an RF signal.
  • the amplitude modulator may further include an analog signal, and may further include a digital analog converter (DAC) configured to convert the low frequency signal into an analog signal and provide the analog signal to the amplitude modulator.
  • DAC digital analog converter
  • the amplitude / phase modulator may be a digital direct synthesizer (DDS).
  • DDS digital direct synthesizer
  • the frequency converter may further include an upconverter provided to the power amplifier by increasing the frequency of the output signal of the digital direct synthesizer.
  • the amplitude modulator may further include a PWM signal generator configured to receive a PWM signal and convert the low frequency signal into a PWM signal and provide the PWM signal to the amplitude modulator.
  • a PWM signal generator configured to receive a PWM signal and convert the low frequency signal into a PWM signal and provide the PWM signal to the amplitude modulator.
  • the present invention can provide a polar transmitter that can easily implement the circuit of the amplitude modulator by lowering the operating range frequency of the amplitude modulator.
  • FIG. 1 is a view of the structure of the polar transmitter according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a view of the structure of the polar transmitter according to the second embodiment.
  • FIG. 3 is a view for explaining a polar transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view for explaining a polar transmitter according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view for explaining a polar transmitter according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view for explaining a polar transmitter 300 according to an embodiment of the present invention.
  • the polar transmitter 300 includes a polar converter 110, a low pass digital filter 160, a high frequency pass digital filter 170, an amplitude modulator 150, Amplitude / phase modulator 180, and power amplifier 140.
  • the digital I / Q signal when the digital I / Q signal passes through the polar converter 110, the digital I / Q signal may be divided into an amplitude signal and a phase signal and output. At this time, the bandwidth of the frequency component of the amplitude signal and the phase signal has a bandwidth wider than the frequency bandwidth of the digital I / Q signal.
  • the amplitude signal is input to the low pass digital filter 160 and the high pass digital filter 170 which are configured in parallel, respectively.
  • the low pass digital filter 160 receives the amplitude signal and outputs only the low frequency components of the amplitude signal.
  • the low frequency component of the amplitude signal may be referred to herein as a “low frequency amplitude signal” or an “amplitude signal low frequency component”.
  • the high frequency pass digital filter 170 receives the amplitude signal and filters only the high frequency components of the amplitude signal.
  • the high frequency component of the amplitude signal may be referred to herein as a “high frequency amplitude signal” or an “amplitude signal high frequency component”.
  • the low frequency amplitude signal output through the low pass digital filter 160 may be input as a modulation input signal of the amplitude modulator 150, thereby allowing the amplitude modulator 150 to operate as an amplitude modulation power supply.
  • the amplitude modulator 150 may output an amplitude modulated signal (that is, an amplitude modulated signal or an amplitude modulated voltage) by amplitude modulating the low frequency amplitude signal.
  • the amplitude modulated amplitude modulated signal may be input through a power supply line of the power amplifier 140.
  • the amplitude modulated signal may be referred to as a "low frequency amplitude modulated signal".
  • the amplitude / phase modulator 180 may be configured to simultaneously perform amplitude modulation and phase modulation by receiving the phase signal output through the polar converter 110 and the high frequency amplitude signal output through the high frequency pass digital filter 170. Can be. As a result, an amplitude / phase modulated signal whose amplitude and phase are modulated is output.
  • the amplitude / phase modulation signal may be input through an input terminal of the power amplifier 140.
  • the power amplifier 140 may generate the high power RF signal (RF output) by combining the amplitude modulated signal and the amplitude / phase modulated signal.
  • a polar transmitter 400 according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4.
  • the polar transmitter 400 may further include a digital analog converter (DAC) 210 and an up-converter 220.
  • DAC digital analog converter
  • the amplitude modulator 150 When the amplitude modulator 150 receives the amplitude signal directly as an analog signal, the low frequency amplitude signal passing through the low pass digital filter 160 is converted into an analog signal through a digital analog converter (DAC) 210 and amplitude. It can be input to the modulator 150.
  • DAC digital analog converter
  • the amplitude / phase modulator 180 may be implemented as a digital direct synthesizer (DDS).
  • DDS digital direct synthesizer
  • the up-converter 220 May be arranged to be used between the digital direct synthesizer (DDS) 180 and the power amplifier 140. That is, the up-converter 220 may be omitted or arranged as shown in FIG. 4. That is, the amplitude / phase modulator 180 of FIG. 3 may be provided by a combination structure of the digital direct synthesizer (DDS) 180 or the digital direct synthesizer (DDS) 180 and the up-converter 220 of FIG. 4. .
  • FIG. 5 is a view for explaining a polar transmitter 500 according to another embodiment of the present invention.
  • the polar transmitter 400 illustrated in FIG. 4 uses an amplitude modulator 150 to directly convert the amplitude signal.
  • the structure corresponding to the case of receiving the signal includes a digital-to-analog converter 210, while the polar transmitter 500 shown in FIG. 5 receives an amplitude modulator 150 to receive the amplitude signal in the form of a pulse modulated signal.
  • the structure corresponding to the case may include a pulse width modulation (PWM) signal generator 230.
  • PWM pulse width modulation
  • the low frequency amplitude signal output through the low pass digital filter 160 may be modulated by the PWM signal generator 230 to modulate the pulse width of the low frequency amplitude signal.
  • the pulse width modulated low frequency pulse width modulated signal (a pulse width modulated signal of the low frequency amplitude signal) may be input to the amplitude modulator 150.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Transmitters (AREA)

Abstract

본 발명은 폴러변환기를 통해 출력되는 진폭신호를 입력받아 고주파신호를 출력하도록 되어 있는 고주파통과필터, 상기 진폭신호를 입력받아 상기 고주파신호보다 낮은 대역의 저주파신호를 출력하도록 되어 있는 저주파통과필터, 상기 폴러변환기를 통해 출력되는 위상신호 및 상기 고주파신호를 입력받아 진폭 및 위상이 변조된 진폭/위상변조신호를 출력하는 진폭/위상변조기, 상기 저주파신호를 진폭변조하여 저주파진폭변조신호를 출력하는 진폭변조기, 상기 진폭/위상변조신호 및 상기 저주파진폭변조신호를 입력받아 RF 신호를 출력하는 전력증폭기를 포함하는, 폴러송신기에 관한 것이다.

Description

진폭신호의 고주파 성분을 위상변조기의 진폭에 변조시키는 폴러송신기
본 발명은 폴러변환기의 진폭출력의 고주파와 저주파 성분을 서로 다른 경로를 통하여 전력증폭기에 입력되도록 하는 폴러송신기에 관한 기술이다.
도 1는 제1 실시예에 따른 폴러송신기(100)의 구조에 관한 도면이다.
도 2는 제2 실시예에 따른 폴러송신기(200)의 구조에 관한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 일반적인 폴러송신기(100)는 폴러변환기(110), 진폭변조기(120), 위상변조기(130), 및 전력증폭기(140)를 포함할 수 있다.
폴러변환기(110)는 디지털 I/Q신호를 입력받아 상기 디지털 I/Q신호를 진폭신호와 위상신호로 분리하여 출력하도록 되어 있다. 이때, 진폭변조기(120)는 상기 진폭신호를 입력받아 진폭변조하여 진폭변조신호를 출력하도록 되어 있을 수 있다. 이때, 상기 진폭변조신호는 전력증폭기(140)에 전원을 공급하는 역할을 수행하도록 되어 있을 수 있다. 그리고 위상변조기(130)는 상기 위상신호를 입력받아 위상변조하여 위상변조신호를 출력하도록 되어 있을 수 있다. 이때, 전력증폭기(140)는 상기 진폭변조신호와 상기 위상변조신호를 입력받아 RF신호를 출력하도록 되어 있다.
이와 같이, 디지털 I/Q신호를 폴러변환하면, 진폭신호의 대역폭은 디지털 I/Q신호의 대역폭보다 5배 이상의 높은 대역폭을 가지게 된다. 이러한 진폭신호의 광대역 특성은 진폭변조기의 구현에 걸림돌이 되어 왔다. 진폭변조기는 주로 파워서플라이(Power Supply) 구조와 비슷한 구조로서 스위칭 파워서플라이(Switching Power Supply)로 구현되는데, 스위칭 속도 등의 문제로 동작에 대한 대역제한을 갖는다는 단점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 도 2에 도시한 폴러송신기(200)가 고안되었다. 도 1에 도시한 진폭변조기(120)를, 도 2의 폴러송신기(200)에서는 하이브리드 진폭변조기(150)로 대체하였다.
도 2에 도시한 바와 같이, 폴러변환기(110)의 진폭신호를 저주파 통과필터(11) 및 고주파 통과필터(12)를 이용하여 저주파성분과 고주파성분으로 구분할 수 있다. 이때, 상기 저주파성분은 스위칭모드 진폭변조기(13)를 통해 변조하고, 상기 고주파성분은 선형모드 진폭변조기(14)를 통해 변조하도록 되어 있을 수 있다. 이때, 스위칭모드 진폭변조기(13)의 출력신호와 선형모드 진폭변조기(14)의 출력신호를 합해서 전력증폭기(140)의 전원공급으로 사용할 수 있다. 그러나 도 2와 같은 방법은, 진폭변조기가 복잡해지는 단점이 있다.
본 발명은 폴러변환기를 통해 출력되는 진폭신호의 광대역 신호를 변조하도록 되어 있는 기존의 하이브리드 진폭변조기가 갖는 구현의 복잡성을 해결할 수 있는 폴러송신기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 관점에 따라 제공되는 폴러송신기는, 폴러변환기를 통해 출력되는 진폭신호를 입력받아 고주파신호를 출력하도록 되어 있는 고주파통과필터; 상기 진폭신호를 입력받아 상기 고주파신호보다 낮은 대역의 저주파신호를 출력하도록 되어 있는 저주파통과필터; 상기 폴러변환기를 통해 출력되는 위상신호 및 상기 고주파신호를 입력받아 진폭 및 위상이 변조된 진폭/위상변조신호를 출력하는 진폭/위상변조기; 상기 저주파신호를 진폭변조하여 저주파진폭변조신호를 출력하는 진폭변조기; 및 상기 진폭/위상변조신호 및 상기 저주파진폭변조신호를 입력받아 RF 신호를 출력하는 전력증폭기를 포함한다.
이때, 상기 진폭 변조기는 아날로그 신호를 입력받도록 되어 있으며, 상기 저주파신호를 아날로그 신호로 변환하여 상기 진폭변조기에 제공하도록 되어 있는 디지털 아날로그 컨버터(DAC, Digital Analog Converter)를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 진폭/위상변조기는 디지털 다이렉트 신세사이저(DDS, Digital Direct Synthesizer)일 수 있다.
이때, 상기 디지털 다이렉트 신세사이저의 출력신호의 주파수를 높여서 상기 전력증폭기에 제공하는 상향변환기를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 진폭 변조기는 PWM 신호를 입력받도록 되어 있으며, 상기 저주파신호를 PWM 신호로 변환하여 상기 진폭변조기에 제공하도록 되어 있는 PWM 신호 발생부를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 진폭변조기의 동작범위 주파수를 낮게 하여 진폭변조기의 회로를 간단히 구현할 수 있는 폴러송신기를 제공할 수 있다.
도 1는 제1 실시예에 따른 폴러송신기의 구조에 관한 도면이다.
도 2는 제2 실시예에 따른 폴러송신기의 구조에 관한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴러송신기를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴러송신기를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 폴러송신기를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다. 그러나 본 발명은 본 명세서에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 의도된 것이 아니다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴러송신기(300)를 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴러송신기(300)는 폴러변환기(110), 저주파통과 디지털필터(160), 고주파통과 디지털필터(170), 진폭변조기(150), 진폭/위상 변조기(180), 및 전력증폭기(140)를 포함할 수 있다.
이때, 디지털 I/Q신호가 폴러변환기(110)를 통과하면 진폭신호와 위상신호로 구분되어 출력될 수 있다. 이때, 상기 진폭신호와 상기 위상신호의 주파수 성분의 대역폭은 상기 디지털 I/Q신호의 주파수 대역폭보다 넓은 대역폭을 갖는다.
이때, 상기 진폭신호는 병렬로 구성되어 있는 저주파통과 디지털필터(160) 및 고주파통과 디지털필터(170)에 각각 입력되도록 되어 있다. 저주파통과 디지털필터(160)는 상기 진폭신호를 입력받아 상기 진폭신호의 저주파성분만 필터링하여 출력하도록 되어 있다. 상기 진폭신호의 저주파성분은 본 명세서에서 '저주파진폭신호' 또는 '진폭신호 저주파성분'이라고 지칭할 수도 있다. 고주파통과 디지털필터(170)는 상기 진폭신호를 입력받아 상기 진폭신호의 고주파성분만 필터링하여 출력하도록 되어 있다. 상기 진폭신호의 고주파성분은 본 명세서에서 '고주파진폭신호' 또는 '진폭신호 고주파성분'이라고 지칭할 수도 있다.
저주파통과 디지털필터(160)를 통과하여 출력된 상기 저주파진폭신호는 진폭변조기(150)의 변조입력신호로서 입력될 수 있으며, 이에 따라 진폭변조기(150)가 진폭변조전원공급장치로 동작되도록 할 수 있다. 이때, 진폭변조기(150)는 상기 저주파진폭신호를 진폭변조하여 진폭변조신호(즉, 진폭이 변조된 신호 또는 진폭이 변조된 전압)를 출력할 수 있다. 이때, 상기 진폭변조된 진폭변조신호는 전력증폭기(140)의 전원공급라인을 통해 입력될 수 있다. 이때, 본 명세서에서 상기 진폭변조된 진폭변조신호는 '저주파진폭변조신호'라는 용어로 지칭될 수도 있다.
진폭/위상변조기(180)는 폴러변환기(110)를 통해 출력된 상기 위상신호와 고주파통과 디지털필터(170)를 통해 출력된 상기 고주파진폭신호를 입력받아 진폭변조와 위상변조를 동시에 수행하도록 되어 있을 수 있다. 이에 따라, 진폭 및 위상이 변조된 진폭/위상변조신호를 출력하도록 되어 있다.
이때, 상기 진폭/위상변조신호는 전력증폭기(140)의 입력단자를 통해 입력될 수 있다. 이때, 전력증폭기(140)는 상기 진폭변조신호와 상기 진폭/위상변조신호를 합성하여 고출력의 RF신호(RF출력)를 발생시킬 수 있다.
한편, 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴러송신기(400)에 대해 설명한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴러송신기(400)는 디지털 아날로그 컨버터(DAC, Digital Analog Converter)(210) 및 상향변환기(220)를 더 포함할 수 있다.
진폭변조기(150)가 상기 진폭신호를 직접 아날로그신호로 입력받는 경우, 저주파통과 디지털필터(160)를 통과한 상기 저주파진폭신호를 디지털 아날로그 컨버터(DAC)(210)를 통하여 아날로그신호로 변환하여 진폭변조기(150)에 입력할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 진폭/위상변조기(180)는 디지털 다이렉트 신세사이저(DDS, Digital Direct Synthesizer)로 구현될 수 있다.
이때, 디지털 다이렉트 신세사이저(DDS)(180)를 통해 출력되는 상기 진폭/위상변조신호의 출력주파수가 전력증폭기(140)를 통해 출력되는 상기 RF신호의 반송파 주파수를 구현하지 못할 경우, 상향변환기(220)는 디지털 다이렉트 신세사이저(DDS)(180)와 전력증폭기(140) 사이에 배치하여 사용하도록 되어 있을 수 있다. 즉, 상향변환기(220)는 생략될 수도 있고 도 4와 같이 배치될 수도 있다. 즉, 도 3의 진폭/위상 변조기(180)는 도 4의 디지털 다이렉트 신세사이저(DDS)(180) 또는 디지털 다이렉트 신세사이저(DDS)(180)와 상향변환기(220)의 결합구조에 의해 제공될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 폴러송신기(500)를 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시한 폴러송신기(500)를 도 4에 도시한 폴러송신기(400)와 비교하여 설명하면, 도 4에 도시한 폴러송신기(400)는 진폭변조기(150)가 상기 진폭신호를 직접 아날로그신호로 입력받는 경우에 해당하는 구조로서 디지털 아날로그 컨버터(210)를 포함하는 반면, 도 5에 도시한 폴러송신기(500)는 진폭변조기(150)가 상기 진폭신호를 펄스변조신호의 형태로 입력받는 경우에 해당하는 구조로서 PWM(Pulse Width Modulation) 신호 발생부(230)를 포함할 수 있다.
즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 저주파통과 디지털필터(160)를 통과하여 출력된 상기 저주파진폭신호를 PWM 신호 발생부(230)를 통하여 상기 저주파진폭신호의 펄스폭을 변조시키도록 되어 있을 수 있다. 이때, 상기 펄스폭이 변조된 저주파펄스폭변조신호(저주파 진폭신호의 펄스폭변조신호)는 진폭변조기(150)에 입력될 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예들을 이용하여, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 특허청구범위의 각 청구항의 내용은 본 명세서를 통해 이해할 수 있는 범위 내에서 인용관계가 없는 다른 청구항에 결합될 수 있다.

Claims (5)

  1. 폴러변환기를 통해 출력되는 진폭신호를 입력받아 고주파신호를 출력하도록 되어 있는 고주파통과필터;
    상기 진폭신호를 입력받아 상기 고주파신호보다 낮은 대역의 저주파신호를 출력하도록 되어 있는 저주파통과필터;
    상기 폴러변환기를 통해 출력되는 위상신호 및 상기 고주파신호를 입력받아 진폭 및 위상이 변조된 진폭/위상변조신호를 출력하는 진폭/위상변조기;
    상기 저주파신호를 진폭변조하여 저주파진폭변조신호를 출력하는 진폭변조기; 및
    상기 진폭/위상변조신호 및 상기 저주파진폭변조신호를 입력받아 RF 신호를 출력하는 전력증폭기;
    를 포함하는,
    폴러송신기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진폭 변조기는 아날로그 신호를 입력받도록 되어 있으며,
    상기 저주파신호를 아날로그 신호로 변환하여 상기 진폭변조기에 제공하도록 되어 있는 디지털 아날로그 컨버터(DAC, Digital Analog Converter)를 더 포함하는,
    폴러송신기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 진폭/위상변조기는 디지털 다이렉트 신세사이저(DDS, Digital Direct Synthesizer)인 것을 특징으로 하는, 폴러송신기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 디지털 다이렉트 신세사이저의 출력신호의 주파수를 높여서 상기 전력증폭기에 제공하는 상향변환기를 더 포함하는, 폴러송신기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 진폭변조기는 PWM 신호를 입력받도록 되어 있으며,
    상기 저주파신호를 PWM 신호로 변환하여 상기 진폭변조기에 제공하도록 되어 있는 PWM 신호 발생부를 더 포함하는,
    폴러송신기.
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