WO2019078529A1 - 전력 증폭기 성능 보정 방법 및 그를 위한 장치 - Google Patents

전력 증폭기 성능 보정 방법 및 그를 위한 장치 Download PDF

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정배묵
김혜련
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Definitions

  • This embodiment relates to a power amplifier performance correction method and apparatus therefor. More particularly, to an adaptive power amplifier performance correction method according to a carrier frequency combination of an input signal and to an apparatus therefor.
  • a power amplifier outputs a radio frequency (RF) output signal having a constant power level.
  • RF radio frequency
  • Such a power amplifier can be operated by receiving a gate bias to receive a specific voltage and a specific current.
  • the gate bias provided to the power amplifier is changed, the characteristic of the output of the power amplifier, for example, the ACLR characteristics, is changed.
  • the modulated signal source is a single combination, that is, a single carrier or a combination of multiple carriers
  • the output characteristics of the power amplifier exhibit different characteristics depending on the respective signal sources, There is a problem that all of them can not be satisfied.
  • a method of calibrating the average value of the combination characteristics of all the signal sources has been used.
  • the degree of change of the output characteristic of the power amplifier according to the temperature change may vary depending on the temperature interval. That is, the temperature range from the low temperature to the normal temperature and the temperature range from the room temperature to the high temperature may be different from each other in the degree of the output characteristic change of the power amplifier according to the temperature change. Accordingly, the temperature compensation range of the power amplifier can be limited. To compensate for this, the power amplifier is provided with a temperature-insensitive voltage or current so that the output characteristic of the power amplifier becomes insensitive to temperature.
  • one signal source case may be effective, but when the combination of the input signal sources is different in the combination of multiple signal sources, the temperature There is a problem that the compensation range is limited and the characteristic of the ACLR is also limited because the compensation applies the compensation average compensation slope according to the signal source.
  • This embodiment allows for the compensation of the output characteristics of the power amplifier to be maximized by making it possible to individually compensate for the characteristics of the output at room temperature and temperature change in any combination of the input signal sources, And to be able to do so.
  • the present embodiment includes: a power amplifier for amplifying an input signal inputted from the outside; A collector for collecting combination information on carrier frequencies of the input signal; And a lookup table storing compensation information corresponding to a plurality of signal sources having different combinations of carrier frequencies, wherein the lookup table and the combination information of the input signal are used to determine a gate terminal and a drain And a controller for adaptively controlling a voltage with respect to a bias provided to at least one of the terminals of the power amplifier.
  • a method of correcting performance of a power amplifier comprising: collecting combination information on carrier frequencies of an input signal input from the outside; Extracting compensation information corresponding to the combination information of the input signal using a look-up table storing compensation information corresponding to a plurality of signal sources having different combinations of carrier frequencies; And a step of adaptively controlling a voltage for a bias provided to at least one of a gate terminal and a drain terminal connected to the power amplifier according to the compensation information extracted in the extracting step. And a method for correcting the performance of the apparatus.
  • the present embodiment it is possible to individually compensate the characteristics of the output at the room temperature and the temperature change in any combination of the input signal sources, so that the output characteristics of the power amplifier can be corrected to the maximum, So that an improvement can be achieved.
  • the present embodiment it is possible to set individual compensation values for each signal source, and based on this, it is possible to reduce or use the power amplifiers used in the design of the power amplifier, And the power consumption can be reduced, and the performance and the miniaturization of the system using the same can be reduced.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a power amplifier performance correcting apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a circuit for collecting combination information of input signals according to the present embodiment.
  • FIGS. 3 to 4 are diagrams for explaining a lookup table according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is an exemplary diagram illustrating a gate bias supply circuit and a circuit of a power amplifier according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining a performance correction method of the power amplifier according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is an exemplary diagram illustrating output characteristics of a power amplifier according to the combination of input signals according to the present embodiment.
  • FIG 8 to 9 are illustrations for explaining the effect of the performance compensation method of the power amplifier according to the present embodiment.
  • the present invention relates to an apparatus for improving the performance of a power amplifier. More specifically, any combination of input signal sources can be individually compensated for the characteristics of the output at room temperature and temperature, thereby maximizing the output characteristics of the power amplifier, thereby improving the performance of the power amplifier And more particularly, to a performance correction apparatus for a power amplifier.
  • the apparatus for correcting the performance of the power amplifier according to the present embodiment (hereinafter referred to as a performance correcting apparatus) is applicable to various types of power amplifiers.
  • the performance compensator can be used in a structure in which a linearizer is used for a power amplifier, and can be used even when the configuration of the power amplifier is Back Off, Doherty, and the like.
  • it can be used for power amplifiers having various operation classes such as Class A, Class AB, Class C, and Class F.
  • the form of the power amplifier to which the performance compensating apparatus is applied is not limited to a specific form.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a power amplifier performance correcting apparatus according to the present embodiment.
  • the performance correcting apparatus 100 includes a collecting unit 110, a control unit 120, a power supply unit 130, and a power amplifier 140.
  • the components included in the performance correcting apparatus 100 according to the present embodiment are not limited thereto. That is, in the case of FIG. 1, only the components for performance compensation of the power amplifier are exemplarily shown, and the performance compensation apparatus 100 has more or fewer components or configurations of different components than those shown in the drawing. It should be recognized.
  • the collecting unit 110 collects combination information on carrier frequencies of an input signal input from the outside.
  • each carrier frequency can be combined into various forms within an available frequency range. For example, if the signal source has a combination of five carrier frequencies, each carrier frequency may have a combination of all filled, or a combination of the form that the middle carrier frequency is empty. This means that the output characteristics of the power amplifier 140 have different characteristics depending on how the carrier frequencies of the signal source are combined.
  • the collecting unit 110 collects combination information (hereinafter, referred to as combination information of input signals) for the carrier frequencies of the input signal, and outputs it to the power amplifier 140 To the control unit 120 as reference data for correcting the error.
  • combination information of input signals hereinafter, referred to as combination information of input signals
  • the collecting unit 110 may collect the combination information of the input signals through various methods.
  • the collecting unit 110 may collect the combination information of the input signals through a method of receiving the signal source information previously recognized from the upper end of the system.
  • the collecting unit 110 includes a separate circuit for determining the combination information of the input signal, and may directly calculate the combination information using the provided circuit.
  • FIG. 2 illustrates a case where the collecting unit 110 according to the present embodiment includes a separate circuit for collecting combination information of input signals.
  • FIG. 2 (a) illustrates a configuration diagram of a circuit for detecting combination information of input signals at a digital stage
  • FIG. 2 (b) illustrates a circuit for detecting combination information of input signals at an analog stage
  • a configuration diagram is exemplified.
  • each circuit performs a modulation process on an input signal to detect a carrier frequency of an input signal, and based on this, combinatorial information on carrier frequencies Can be confirmed.
  • Each of these circuits can be implemented in a line that can receive an input signal in the form of RF or IF and does not cause a time delay of the main signal.
  • the circuit for detecting the combination information of the input signal is not limited to a specific form.
  • the control unit 120 refers to a device that performs adaptive performance correction on the power amplifier 140 in real time based on the combination information of input signals. That is, the control unit 120 according to the present embodiment performs a function of maximizing the output characteristic of the power amplifier 140 to any combination of the input signals.
  • the controller 120 may be a CPU.
  • the control unit 120 includes a look-up table storing compensation information corresponding to a plurality of signal sources having different combinations of carrier frequencies.
  • the look-up table stores compensation information for making the output of the power amplifier 140 have a predefined optimal output characteristic for each of the plurality of signal sources.
  • the predefined optimal output characteristic means that the output of the power amplifier 140 does not increase the component of the distortion within the ACLR operating frequency beyond a certain level.
  • the power amplifier 140 For example, a change in the operating current is minimized.
  • the predetermined optimal output characteristics are not limited to specific characteristics.
  • the look-up table according to the present embodiment may store compensation information corresponding to each operating temperature for each of a plurality of signal sources according to the optimal output characteristics defined above. That is, the look-up table stores compensation information for compensating a change in output characteristics of the power amplifier 140 according to a temperature change in a temperature range from low temperature to room temperature and a temperature range from room temperature to high temperature.
  • the look-up table according to the present embodiment stores compensation information corresponding to each of a plurality of signal sources, and the compensation information is provided differently according to the operating temperature .
  • the compensation information stored in the lookup table according to the present embodiment is preferably a compensation offset for a bias provided to at least one of a gate terminal and a drain terminal connected to the power amplifier 140.
  • a compensation offset for a bias provided to at least one of a gate terminal and a drain terminal connected to the power amplifier 140.
  • the control unit 120 extracts compensation information corresponding to the combination information of the input signal using the lookup table.
  • the control unit 120 calculates a signal source having the same combination information as the combination information of the input signals among a plurality of signal sources stored in the lookup table, based on the combination information of the input signals.
  • the performance compensating apparatus 100 may additionally include a temperature sensor (not shown) as a component.
  • the control unit 120 adaptively controls a voltage for a bias provided to at least one of a gate terminal and a drain terminal connected to the power amplifier 140 based on the calculated compensation information.
  • the control unit 120 may generate a control signal indicating a voltage value for a bias provided to at least one of a gate terminal and a drain terminal connected to the power amplifier 140 based on the calculated compensation information.
  • the control unit 120 provides a gate bias having a specific voltage value to the gate terminal based on the generated control signal.
  • the performance correcting apparatus 100 may include a circuit (not shown) for providing the gate bias corresponding to the control signal of the controller 120 to the gate terminal of the power amplifier 140.
  • FIG. 5A is an exemplary diagram illustrating a gate bias supply circuit according to the present embodiment.
  • a gate bias supply circuit can be preferably implemented as a switching transistor circuit.
  • the gate bias corresponding to the control signal of the controller 120 is transferred to the gate terminal of the power amplifier 140 through the switching transistor circuit.
  • the controller 120 can not generate a large current in the controller 120 itself. Therefore, the controller 120 provides the generated control signal to the power supply unit 130.
  • the power supply unit 130 generates a DC voltage corresponding to the control signal and provides the generated DC voltage to the drain terminal.
  • the power amplifier 140 means a device for amplifying and outputting an input signal inputted from the outside.
  • the power amplifier 140 according to the present embodiment controls the voltage applied to at least one of the gate terminal and the drain terminal connected to the power amplifier 140 under the control of the controller 120, This can improve the performance of the device.
  • the voltage of the bias provided to at least one of the gate terminal and the drain terminal connected to the power amplifier 140 may be adjusted differently according to the combination information of the input signal.
  • This power amplifier 140 can be insensitive to temperature changes while its output characteristics can be corrected to the maximum in any combination of input signal sources.
  • FIG. 5B illustrates the circuit of the power amplifier 140 according to the present embodiment.
  • the bias values determined through the controller 120 according to the present embodiment are transferred to the respective bias lines of the main transistor.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining a performance correction method of the power amplifier according to the present embodiment.
  • the performance correcting apparatus 100 acquires combination information on carrier frequencies of the input signal (S602).
  • the performance correction apparatus 100 may receive the above combination information from the upper end of the system.
  • the performance correction apparatus 100 may calculate the above combination information by itself through a circuit provided in the apparatus.
  • the performance correcting apparatus 100 extracts compensation information corresponding to the combination information of the input signals collected in step S602 using the lookup table provided in the apparatus (S604).
  • the performance correction apparatus 100 searches for a signal source having the same combination information as the combination information of the input signals among the plurality of signal sources stored in the lookup table, based on the combination information of the input signals collected in step S602. Then, the performance correction apparatus 100 calculates compensation information matched to the searched signal source as compensation information corresponding to the input signal.
  • the performance correcting apparatus 100 confirms the current temperature information (S606), and calculates compensation information corresponding to the current temperature information among the compensation signals calculated in the step S604 according to the confirmation result as final compensation information (S608).
  • the performance correcting apparatus 100 corrects the voltage value of the bias supplied to at least one of the gate terminal and the drain terminal connected to the power amplifier 140 based on the compensation information calculated in operation S608.
  • steps S602 to S610 correspond to the operations of the respective components of the performance correction apparatus 100 described above, so that detailed description will be omitted.
  • FIG. 6 it is described that each process is sequentially executed, but it is not limited thereto. In other words, it is applicable that the process described in FIG. 6 is changed or executed or one or more processes are executed in parallel, so that FIG. 6 is not limited to the time series order.
  • the performance compensation method of the power amplifier described in FIG. 6 may be implemented by a program, a recording medium (CD-ROM, RAM, ROM, memory card, hard disk, magneto- Device, etc.).
  • a recording medium CD-ROM, RAM, ROM, memory card, hard disk, magneto- Device, etc.
  • FIG. 7 is an exemplary diagram illustrating output characteristics of a power amplifier according to the combination of input signals according to the present embodiment.
  • the demodulated signal source when the demodulated signal source is a combination of multiple carriers, the respective carrier frequencies can be combined in various forms within an available frequency range. This means that the output characteristics of the power amplifier 140 have different characteristics depending on how the carrier frequencies of the signal source are combined.
  • the performance compensation method of the performance compensator according to the present embodiment can set the compensation value for each signal source in any combination of the signal sources, Can be used with less or lower use. Accordingly, it is possible to reduce the cost and power consumption of the power amplifier 140 design, and it is possible to improve the performance and miniaturize the system using the same
  • FIG 8 to 9 are illustrations for explaining the effect of the performance compensation method of the power amplifier according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a graph showing compensation values set for each of the signal sources having 5FA (Frequency Assignment) and 6FA source combinations according to the performance compensation method of the power amplifier according to the present embodiment.
  • Figs. 9A and 9B are diagrams showing examples of output characteristics of the power amplifier before and after applying the compensation value of Fig. 8 to each signal source.
  • the signal source having the 6FA source combination in the case where the FA is full and the intermediate FA is empty, the case where the FA is mode-filled and the intermediate FA is empty for the signal source having the 5FA source combination
  • the performance correction method according to the present embodiment is applied.
  • the signal source with 6FA source combination improved the performance by 3.6dB from 46.4dBc to 51dBc, and the performance improvement of 3.9dB for the signal source with 5FA source combination .
  • Power amplifier performance correction device 110 is a Power amplifier performance correction device
  • control unit 130 power supply unit

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Abstract

본 실시예는 입력 신호원의 어떤 조합에서도 상온 및 온도 변화 시 출력의 특성에 대해 개별적인 보상이 가능토록 함으로써 전력 증폭기의 출력 특성이 최대로 보정될 수 있도록 하며, 이를 통해 전력 증폭기에 대한 성능 향상이 이루어질 수 있도록 하는 전력 증폭기 성능 보정 방법 및 그를 위한 장치에 관한 것이다.

Description

전력 증폭기 성능 보정 방법 및 그를 위한 장치
본 실시예는 전력 증폭기 성능 보정 방법 및 그를 위한 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 입력신호의 캐리어 주파수 조합에 따른 적응적 전력 증폭기 성능 보정 방법 및 그를 위한 장치에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
이동통신 장비의 규격 중 ACLR(Adjacent Channel Leakage Ratio) 동작 주파수 내에서 왜곡의 성분이 일정 수준 이상으로 커지지 않도록 규제하는 규격이 존재하며, 이는 통신장비의 규격 중 가장 중요한 규격이기도 하다.
일반적으로 이동통신 시스템에서 전력 증폭기는 일정한 전력 세기(power level)의 라디오 주파수(Radio Frequency, 이하 'RF'라 한다) 출력 신호를 출력한다. 이러한, 전력 증폭기는 특정 전압과 특정 전류를 제공받기 위해 게이트 바이어스(gate bias)를 제공받아 동작할 수 있다. 한편, 전력 증폭기로 제공되는 게이트 바이어스가 변경될 경우 전력 증폭기의 출력의 특성 예컨대, ACLR의 특성이 변화게 된다.
종래의 경우 변조된 신호원이 한 개의 조합 즉, 단일 캐리어일 경우와 다중 캐리어의 조합일 경우 전력 증폭기의 출력 특성이 각각의 신호원에 따라 다른 특성을 보이게 되어 동일한 바이어스에서 신호원의 조합 특성을 모두 만족할 수 없다는 문제점이 존재한다. 이를 해결하기 위해 모든 신호원들의 조합 특성의 평균값으로 보정하는 방법이 사용되어 왔다.
또한, 온도 변화에 따른 전력 증폭기의 출력 특성 변화 정도는 온도 구간에 따라 달라질 수 있다. 즉, 온도 변화에 따른 전력 증폭기의 출력 특성 변화 정도에 있어서, 저온에서 상온까지의 온도 구간과 상온에서 고온까지의 온도 구간은 서로 다를 수 있다. 이에 따라 전력 증폭기의 온도 보상 범위가 제한될 수 있다는 문제점이 있다. 이를 보상하기 위해 전력 증폭기가 온도에 둔감한 전압 또는 전류를 제공함으로서 전력 증폭기의 출력 특성이 온도에 둔감해질 수 있도록 하였다.
하지만, 상기와 같은 종래의 출력 특성 보상 방식의 경우 한가지의 신호원일 경우는 유효할 수 있으나, 다중 신호원의 조합에서 입력 신호원의 조합이 다른 경우 각 신호원의 온도에 따른 출력 특성에 대한 온도 보상은 신호원에 따른 보상 평균보상 기울기를 적용하게 되어 보상 범위가 제한되고 ACLR의 특성 또한 제한된다는 문제점이 존재한다.
따라서, 입력 신호원의 어떤 조합에서도 적응적으로 전력 증폭기의 출력 특성이 최대로 보정될 수 있도록 하면서도, 상온 및 온도 변화 시의 출력 특성의 변화에 대해서도 개별적인 보상이 가능토록 하는 새로운 기술을 필요로 한다.
본 실시예는 입력 신호원의 어떤 조합에서도 상온 및 온도 변화 시 출력의 특성에 대해 개별적인 보상이 가능토록 함으로써 전력 증폭기의 출력 특성이 최대로 보정될 수 있도록 하며, 이를 통해 전력 증폭기에 대한 성능 향상이 이루어질 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
본 실시예는, 외부로부터 입력되는 입력신호를 전력 증폭하기 위한 전력 증폭기; 상기 입력신호의 캐리어 주파수들에 대한 조합 정보를 수집하는 수집부; 및 서로 상이한 캐리어 주파수의 조합을 갖는 복수 개의 신호원별로 대응되는 보상 정보를 저장한 룩업 테이블을 구비하며, 상기 룩업 테이블 및 상기 입력신호의 상기 조합 정보에 기초하여 상기 전력 증폭기와 연결된 게이트 단자 및 드레인 단자 중 적어도 하나의 단자로 제공되는 바이어스에 대한 전압을 적응적으로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력증폭기 성능보정 장치를 제공한다.
또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 전력증폭기의 성능보정 방법에 있어서, 외부로부터 입력되는 입력신호의 캐리어 주파수들에 대한 조합 정보를 수집하는 과정; 서로 상이한 캐리어 주파수의 조합을 갖는 복수 개의 신호원별로 대응되는 보상 정보를 저장한 룩업 테이블을 활용하여 상기 입력신호의 상기 조합 정보에 대응하는 보상 정보를 추출하는 과정; 및 상기 추출하는 과정에서 추출된 보상 정보에 따라 상기 전력 증폭기와 연결된 게이트 단자 및 드레인 단자 중 적어도 하나의 단자로 제공되는 바이어스에 대한 전압을 적응적으로 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력증폭기의 성능보정 방법을 제공한다.
본 실시예에 따르면, 입력 신호원의 어떤 조합에서도 상온 및 온도 변화 시 출력의 특성에 대해 개별적인 보상이 가능토록 함으로써 전력 증폭기의 출력 특성이 최대로 보정될 수 있도록 하며, 이를 통해 전력 증폭기에 대한 성능 향상이 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 각각의 신호원에 맞는 개별적인 보상치의 설정이 가능하고, 이를 기반으로 전력 증폭기의 설계에 사용되는 전력 증폭 소자를 적게 사용하거나 낮추어 사용 가능함으로써 전력 증폭기의 설계의 가격절감과 소모전력을 줄일 수 있는 한편, 이를 사용하는 시스템의 성능향상과 소형화가 가능토록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 전력증폭기 성능보정 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 입력신호의 조합 정보를 수집하기 위한 회로를 예시한 예시도이다.
도 3 내지 도 4는 본 실시예에 따른 룩업 테이블을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 실시예에 따른 게이트 바이어스 제공 회로 및 전력 증폭기의 회로를 예시한 예시도이다.
도 6은 본 실시예에 따른 전력증폭기의 성능보정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 실시예에 따른 입력신호의 조합에 따른 전력 증폭기의 출력 특성을 예시한 예시도이다.
도 8 내지 도 9는 본 실시예에 따른 전력증폭기의 성능보정 방법에 의한 효과를 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.
본 발명은 전력 증폭기의 성능 향상을 위한 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 입력 신호원의 어떤 조합에서도 상온 및 온도 변화 시 출력의 특성에 대한 개별적인 보상이 가능토록 함으로써 전력 증폭기의 출력 특성이 최대로 보정될 수 있도록 하며, 이를 통해 전력 증폭기에 대한 성능 향상이 이루어질 수 있도록 하는 전력 증폭기의 성능보정 장치에 관한 것이다.
본 실시예에 따른 전력 증폭기의 성능보정 장치(이하, 성능보정 장치로 예시하여 설명하도록 한다.)는 다양한 형태의 전력 증폭기에 적용될 수 있다. 예컨대, 성능보정 장치는 전력 증폭기에 선형화기가 사용되는 구조에서도 사용이 가능하며, 전력 증폭기의 구성이 Back Off, Doherty 등인 경우에도 사용이 가능하다. 또한, Class A, Class AB, Class C, Class F 등과 같이 다양한 동작 클래스를 갖는 전력 증폭기에 대해서도 사용이 가능하다. 본 실시예에서는 성능보정 장치가 적용되는 전력 증폭기의 형태에 대해 특정 형태로 한정하지는 않는다.
도 1은 본 실시예에 따른 전력증폭기 성능보정 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
본 실시예에 따른 성능보정 장치(100)는 수집부(110), 제어부(120), 전원 공급부(130) 및 전력 증폭기(140)를 포함한다. 이때, 본 실시예에 따른 성능보정 장치(100)에 포함되는 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도 1의 경우는 전력 증폭기의 성능 보정을 위한 구성요소만을 예시적으로 도시한 것으로서, 이러한, 성능보정 장치(100)는 도시한 것보다 많거나 적은 구성요소 또는 상이한 구성요소의 구성을 가질 수 있음을 인식하여야 한다.
이하, 도 2 내지 도 5에 도시된 도면을 함께 참조하여, 본 실시예에 따른 성능보정 장치(100)의 각 구성요소의 동작에 대해 설명하도록 한다.
수집부(110)는 외부로부터 입력되는 입력신호의 캐리어 주파수들에 대한 조합 정보를 수집하는 기능을 수행한다.
한편, 복조된 신호원이 다중 캐리어의 조합일 경우 각각의 캐리어 주파수들은 가용한 주파수 범위 내에서 다양한 형태로 조합될 수 있다. 예컨대, 신호원이 5개의 캐리어 주파수의 조합을 갖는 경우 각각의 캐리어 주파수들이 모두 채워진 조합을 갖거나 중간의 캐리어 주파수가 비어 있는 형태의 조합을 가질 수 있다. 이는 곧, 신호원의 캐리어 주파수들이 어떠한 형태로 조합되었는지에 따라 전력 증폭기(140)의 출력 특성이 상이한 특성을 갖게 됨을 의미한다.
이 점에 기인하여, 수집부(110)는 입력신호의 캐리어 주파수들에 대한 조합 정보(이하, 입력신호의 조합 정보로 예시하여 설명하도록 한다.)를 수집하고, 이를 전력 증폭기(140)의 성능을 보정하기 위한 기준 데이터로서 제어부(120)로 전달한다.
본 실시예에 따른 수집부(110)는 입력신호의 조합 정보를 다양한 방식을 통해 수집할 수 있다. 예컨대, 수집부(110)는 시스템의 상위단으로부터 기 파악된 신호원 정보를 수신하는 방식을 통해 입력신호의 조합 정보를 수집할 수 있다. 다른 실시예에서, 수집부(110)는 입력신호의 조합 정보를 판단하기 위한 별도의 회로를 구비하고, 구비된 회로를 이용하여 상기의 조합 정보를 직접 산출할 수도 있다.
이하, 도 2를 함께 참조하여, 수집부(110)가 입력신호의 조합 정보를 수집하는 방법에 대해 예시하도록 한다. 한편, 도 2는 본 실시예에 따른 수집부(110)가 입력신호의 조합 정보를 수집하기 위한 별도의 회로를 구비한 경우에 대하여 예시하였다.
도 2의 (a)는 디지털단에서의 입력신호의 조합 정보를 검출하기 위한 회로의 구성도를 예시하였으며, 도 2의 (b)는 아날로그단에서의 입력신호의 조합 정보를 검출하기 위한 회로의 구성도를 예시하였다.
도 2의 (a) 및 도 2의 (b)를 참조하면, 각각의 회로가 입력신호에 대한 변조 과정을 수행하여 입력신호의 캐리어 주파수를 검출하고, 이를 기반으로 캐리어 주파수들에 대한 조합 정보를 산출하는 것을 확인할 수 있다. 이러한, 각각의 회로는 입력신호를 RF 또는 IF 형태로 제공 받을 수 있으며, 주 신호의 시간 지연을 발생하지 않도록 하는 선에서 구현될 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 입력신호의 조합 정보를 검출하기 위한 회로에 대하여 특정 형태로 한정하지는 않는다.
제어부(120)는 입력신호의 조합정보에 기반하여 전력 증폭기(140)에 대한 적응적 성능보정을 실시간으로 수행하는 장치를 의미한다. 즉, 본 실시예에 따른 제어부(120)는 입력신호의 어떤 조합에도 전력 증폭기(140)의 출력 특성이 최대로 보정될 수 있도록 하는 기능을 수행한다. 이러한, 제어부(120)는 바람직하게는 CPU일 수 있다.
제어부(120)는 서로 상이한 캐리어 주파수들의 조합을 갖는 복수 개의 신호원별로 대응되는 보상 정보를 저장한 룩업 테이블을 구비하고 있다.
이러한, 룩업 테이블은 상기의 복수 개의 신호원별로 전력 증폭기(140)의 출력이 기 정의된 최적의 출력 특성을 갖도록 하는 보상 정보를 저장한다. 이때, 기 정의된 최적의 출력 특성은 전력 증폭기(140)의 출력이 ACLR 동작 주파수 내에서 왜곡의 성분이 일정 수준 이상으로 커지지 않도록 하는 것을 의미하며, 이와 더불어, 온도 변화에 의한 전력 증폭기(140)의 성능 변화 예컨대, 동작 전류의 변화가 최소화되도록 하는 것을 의미한다. 본 실시예에서는 기 정의된 최적의 출력 특성에 대하여 특정 특성으로 한정하지는 않는다.
상기와 같이 정의된 최적의 출력 특성에 따라 본 실시예에 따른 룩업 테이블은 복수 개의 신호원 각각에 대하여 동작 온도별로 대응되는 보상 정보를 저장할 수 있다. 즉, 룩업 테이블은 저온에서 상온까지의 온도 구간과 상온에서 고온까지의 온도 구간에서 온도 변화에 따른 전력 증폭기(140)의 출력 특성 변화를 보상하기 위한 보상 정보를 저장한다.
도 3, 도 4의 (a) 및 (b)를 참조하면, 본 실시예에 따른 룩업 테이블이 복수 개의 신호원 각각에 대응되는 보상 정보를 저장하되, 이러한 보상 정보들이 동작 온도별로 상이하게 제공되는 것을 확인할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 룩업 테이블에 저장되는 보상 정보로는 전력 증폭기(140)와 연결된 게이트 단자 및 드레인 단자 중 적어도 하나의 단자로 제공되는 바이어스에 대한 보상 값(Offset)인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(120)는 구비된 룩업 테이블을 활용하여 입력신호의 조합 정보에 대응하는 보상 정보를 추출한다.
제어부(120)는 입력신호의 조합 정보를 기반으로, 룩업 테이블에 저장된 복수 개의 신호원 중 입력신호의 조합 정보와 동일한 조합 정보를 갖는 신호원을 산출한다.
제어부(120)는 산출한 신호원에 매칭된 보상 정보를 입력신호에 대응되는 보상 정보로서 산출한다. 예컨대, 제어부(120)는 산출한 신호원에 매칭된 보상 정보 중 현재 온도 정보(=전력 증폭기의 동작 온도)에 대응되는 보상 정보를 검색하고, 이를 최종 보상 정보로서 산출할 수 있다. 이를 위해, 본 실시예에 따른 성능보정 장치(100)는 온도 센서(미도시)를 구성요소로서 추가 구비할 수 있다.
제어부(120)는 산출한 보상 정보를 기반으로 전력 증폭기(140)와 연결된 게이트 단자 및 드레인 단자 중 적어도 하나의 단자로 제공되는 바이어스에 대한 전압을 적응적으로 제어한다. 이를 위해, 제어부(120)는 산출한 보상 정보를 기반으로 전력 증폭기(140)와 연결된 게이트 단자 및 드레인 단자 중 적어도 하나의 단자로 제공되는 바이어스에 대한 전압 값을 나타내는 제어신호를 생성할 수 있다.
제어부(120)는 생성한 제어신호를 기반으로 특정 전압 값을 갖는 게이트 바이어스를 게이트 단자로 제공한다. 본 실시예에 따른 성능보정 장치(100)는 제어부(120)의 제어신호에 대응되는 게이트 바이어스를 전력 증폭기(140)의 게이트 단자로 제공하는 회로(미도시)를 구비할 수 있다.
도 5의 (a)는 본 실시예에 따른 게이트 바이어스 제공 회로를 예시한 예시도이다. 이러한, 게이트 바이어스 제공 회로는 바람직하게는 스위칭 트랜지스터 회로로 구현될 수 있다.
도 5의 (a)를 참조하면, 제어부(120)의 제어신호에 대응되는 게이트 바이어스가 스위칭 트랜지스터 회로를 통해 전력 증폭기(140)의 게이트 단자로 전달되는 것을 확인할 수 있다.
한편, 제어부(120)는 드레인 단자로 제공되는 바이어스의 경우에는 제어부(120) 자체에서 큰 전류를 만들지 못하므로, 생성한 제어신호를 전원공급부(130)로 제공한다.
전원공급부(130)는 제어신호에 대응되는 직류 전압을 생성하고, 생성된 직류 전압을 드레인 단자로 제공한다.
전력 증폭기(140)는 외부로부터 입력되는 입력신호를 전력 증폭하여 출력하는 장치를 의미한다. 본 실시예에 따른 전력 증폭기(140)는 제어부(120)의 제어에 의해 전력 증폭기(140)와 연결된 게이트 단자 및 드레인 단자 중 적어도 하나의 단자로 제공되는 바이어스에 대한 전압이 적응적으로 제어되며, 이를 통해 장치에 대한 성능 향상이 이루어질 수 있다.
즉, 본 실시예의 경우 전력 증폭기(140)는 입력신호의 조합 정보에 따라 전력 증폭기(140)와 연결된 게이트 단자 및 드레인 단자 중 적어도 하나의 단자로 제공되는 바이어스의 전압이 상이하게 조정될 수 있다. 이러한, 전력 증폭기(140)는 입력 신호원의 어떤 조합에서도 그 출력 특성이 최대로 보정될 수 있는 한편, 온도 변화에 둔감해질 수 있다.
한편, 도 5의 (b)에서는 본 실시예에 따른 전력 증폭기(140)의 회로를 예시하였다.
도 5의 (b)를 참조하면, 본 실시예에 따른 제어부(120)를 통해 결정된 바이어스 값이 각각 메인 트랜지스터의 각 바이어스 라인으로 전달되는 것을 확인할 수 있다.
도 6은 본 실시예에 따른 전력증폭기의 성능보정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
성능보정 장치(100)는 입력신호의 캐리어 주파수들에 대한 조합 정보를 수집한다(S602). 단계 S602에서 성능보정 장치(100)는 시스템의 상위단으로부터 상기의 조합 정보를 제공받을 수 있다. 다른 실시예에서, 성능보정 장치(100)는 장치 내에 구비된 회로를 통해 자체적으로 상기의 조합 정보를 산출할 수도 있다.
성능보정 장치(100)는 장치 내 구비된 룩업 테이블을 활용하여 단계 S602에서 수집된 입력신호의 조합 정보에 대응되는 보상 정보를 추출한다(S604). 단계 S604에서 성능보정 장치(100)는 단계 S602에서 수집한 입력신호의 조합 정보를 기반으로, 룩업 테이블에 저장된 복수 개의 신호원 중 입력신호의 조합 정보와 동일한 조합 정보를 갖는 신호원을 검색한다. 이후, 성능보정 장치(100)는 검색된 신호원에 매칭된 보상 정보를 입력신호에 대응되는 보상 정보로서 산출한다.
성능보정 장치(100)는 현재 온도 정보를 확인하고(S606), 확인결과에 따라 단계 S604에서 산출된 보상 신호 중 현재 온도 정보에 대응되는 보상 정보를 최종 보상 정보로서 산출한다(S608).
성능보정 장치(100)는 단계 S608에서 산출한 보상 정보를 기반으로 전력 증폭기(140)와 연결된 게이트 단자 및 드레인 단자 중 적어도 하나의 단자로 제공되는 바이어스의 전압 값을 보정한다(S610).
여기서, 단계 S602 내지 S610은 앞서 설명된 성능보정 장치(100)의 각 구성요소의 동작에 대응되므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
도 6에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 6에 기재된 과정을 변경하여 실행하거나 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 6은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이 도 6에 기재된 전력증폭기의 성능보정 방법은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터의 소프트웨어를 이용하여 읽을 수 있는 기록매체(CD-ROM, RAM, ROM, 메모리 카드, 하드 디스크, 광자기 디스크, 스토리지 디바이스 등)에 기록될 수 있다.
도 7은 본 실시예에 따른 입력신호의 조합에 따른 전력 증폭기의 출력 특성을 예시한 예시도이다.
도 7에 도시하듯이, 복조된 신호원이 다중 캐리어의 조합일 경우 각각의 캐리어 주파수들은 가용한 주파수 범위 내에서 다양한 형태로 조합될 수 있다. 이는 곧, 신호원의 캐리어 주파수들이 어떠한 형태로 조합되었는지에 따라 전력 증폭기(140)의 출력 특성이 상이한 특성을 갖게 됨을 의미한다.
본 실시예에 따른 성능보정 장치의 성능보정 방법에 의하는 경우, 신호원의 어떠한 조합에서도 각각의 신호원에 맞는 개별적인 보상치를 설정이 가능하고, 전력 증폭기(140)의 설계에 사용되는 전력 증폭 소자를 적게 사용하거나 낮추어 사용할 수 있게 된다. 이로 인해, 전력 증폭기(140) 설계의 가격절감과 소모전력을 줄일 수 있게 되며, 이를 사용하는 시스템의 성능향상과 소형화가 가능한 효과가 있다
도 8 내지 도 9는 본 실시예에 따른 전력증폭기의 성능보정 방법에 의한 효과를 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 본 실시예에 따른 전력증폭기의 성능보정 방법에 따라 5FA(Frequency Assignment) 및 6FA 소스 조합을 갖는 신호원 각각에 대하여 설정된 보상치를 도시한 그래프이다.
도 9의 (a) 및 (b)는 각각의 신호원에 도 8의 보상치를 적용하기 전, 후의 전력증폭기의 출력 특성을 예시한 예시도이다. 여기서 6FA 소스 조합을 갖는 신호원에 대해서는 FA가 모두 채워져 있는 경우와 중간의 FA가 비어 있는 경우에 대하여, 5FA 소스 조합을 갖는 신호원에 대해서는 FA가 모드 채워져 있는 경우와 중간의 FA가 비워 있는 경우에 대하여 본 실시예에 따른 성능보정 방법을 적용한 경우의 결과를 예시하였다.
도 9의 (a) 및 (b)를 확인하면, 6FA 소스 조합을 갖는 신호원의 경우 46.4dBc에서 51dBc로 3.6dB 성능 향상이 되었고, 5FA 소스 조합을 갖는 신호원의 경우 3.9dB의 성능 향상이 이루어진 것을 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
(부호의 설명)
100: 전력증폭기 성능보정 장치 110: 수집부
120: 제어부 130: 전원 공급부
140: 전력 증폭기
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본 특허출원은 2017년 10월 17일 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2017-0134679 호에 대해 미국 특허법 119(a)조(35 U.S.C § 119(a))에 따라 우선권을 주장하며, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다. 아울러, 본 특허출원은 미국 이외에 국가에 대해서도 위와 동일한 이유로 우선권을 주장하며 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.

Claims (10)

  1. 외부로부터 입력되는 입력신호를 전력 증폭하기 위한 전력 증폭기;
    상기 입력신호의 캐리어 주파수들에 대한 조합 정보를 수집하는 수집부; 및
    서로 상이한 캐리어 주파수의 조합을 갖는 복수 개의 신호원별로 대응되는 보상 정보를 저장한 룩업 테이블을 구비하며, 상기 룩업 테이블 및 상기 입력신호의 상기 조합 정보에 기초하여 상기 전력 증폭기와 연결된 게이트 단자 및 드레인 단자 중 적어도 하나의 단자로 제공되는 바이어스에 대한 전압을 적응적으로 제어하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력증폭기 성능보정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 룩업 테이블은,
    상기 복수 개의 신호원별로 상기 전력 증폭기의 출력이 기 정의된 최적의 출력 특성을 갖도록 하는 상기 보상 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 전력증폭기 성능보정 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 룩업 테이블은, 상기 복수 개의 신호원 각각에 대하여 동작 온도별로 대응되는 상기 보상 정보를 저장하며,
    상기 제어부는 현재 온도 정보를 추가로 고려하여 상기 바이어스에 대한 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 전력증폭기 성능보정 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 보상 정보는,
    상기 전력 증폭기와 연결된 게이트 단자 및 드레인 단자 중 적어도 하나의 단자로 제공되는 바이어스에 대한 보상 값인 것을 특징으로 하는 전력증폭기 성능보정 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부의 제어신호에 대응되는 직류 전압을 생성하고, 생성한 직류 전압을 상기 전력 증폭기와 연결된 드레인 단자로 제공하는 전원공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력증폭기 성능보정 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 수집부는,
    상기 수집부 내 상기 조합 정보를 판단하기 위한 별도의 회로를 구비하고, 구비된 회로를 이용하여 상기 조합 정보를 직접 산출하는 것을 특징으로 하는 전력증폭기 성능보정 장치.
  7. 전력증폭기의 성능보정 방법에 있어서,
    외부로부터 입력되는 입력신호의 캐리어 주파수들에 대한 조합 정보를 수집하는 과정;
    서로 상이한 캐리어 주파수의 조합을 갖는 복수 개의 신호원별로 대응되는 보상 정보를 저장한 룩업 테이블을 활용하여 상기 입력신호의 상기 조합 정보에 대응하는 보상 정보를 추출하는 과정; 및
    상기 추출하는 과정에서 추출된 보상 정보에 따라 상기 전력 증폭기와 연결된 게이트 단자 및 드레인 단자 중 적어도 하나의 단자로 제공되는 바이어스에 대한 전압을 적응적으로 제어하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력증폭기의 성능보정 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 룩업 테이블은,
    상기 복수 개의 신호원별로 상기 전력 증폭기의 출력이 기 정의된 최적의 출력 특성을 갖도록 하는 상기 보상 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 전력증폭기의 성능보정 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 룩업 테이블은, 상기 복수 개의 신호원 각각에 대하여 동작 온도별로 대응되는 상기 보상 정보를 저장하며,
    상기 추출하는 과정은 현재 온도 정보를 추가로 고려하여 상기 입력신호의 상기 조합 정보에 대응하는 보상 정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 전력증폭기의 성능보정 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제어하는 과정은,
    상기 추출하는 과정에서 추출된 보상 정보에 따라 상기 전력 증폭기와 연결된 게이트 단자 및 드레인 단자 중 적어도 하나의 단자로 제공되는 바이어스에 대한 전압 값을 나타내는 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 전력증폭기의 성능보정 방법.
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