KR200212866Y1 - 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로 - Google Patents

선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로 Download PDF

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Abstract

본 고안은 동작조건의 변화에도 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로의 출력에 입력신호 성분이 나타나지 않도록 왜곡신호 성분의 크기 및 위상 오차를 보상하는데 적당한 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로를 제공하기 위한 것으로, 입력신호를 그대로 유지시키기 위한 선형경로와, 왜곡신호를 발생하기 위한 비선형경로로 분리하는 디바이더, 상기 선형경로와 비선형경로간의 신호 크기 및 위상오차를 구하기 위해 상기 두 입력신호를 합산하는 브랜치-라인 결합기, 브랜치-라인 결합기의 출력단에 구성되어 선형경로의 신호와 비선형경로의 신호를 더해주는 콤바이너, 상기 브랜치-라인 결합기의 두 입력신호와 상기 콤바이너의 출력신호로부터 선형경로와 비선형경로간의 크기오차를 검출하고, 상기 브랜치-라인 결합기의 두 입력신호와 그 출력신호로부터 선형경로와 비선형경로간의 위상오차를 검출하여 비선형경로에 따른 신호의 크기 및 위상을 변화시키기 위한 제어신호를 출력하는 제어신호 생성부, 상기 제어신호 생성부의 제어신호를 받아 상기 선형경로의 신호와 비선형 경로의 신호의 크기를 동일하게, 위상은 180°차가 생기도록 조절하는 가변감쇠기 및 가변위상 변위기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로
본 고안은 전력증폭기의 출력성분에 나타나는 왜곡성분을 보상하기 위한 것으로 특히, 입력신호에 대한 크기 오차 및 위상오차를 보상하여 전력증폭기의 출력성분에 나타나는 왜곡신호를 제거하기 위한 왜곡신호를 발생하는 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로에 관한 것이다.
일반적으로 피드-포워드(Feed-Forward)를 응용한 선왜곡 방식 선형화기는 전력증폭기의 출력에 나타나는 왜곡성분을 제거하기 위해 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로를 갖는다.
도 1에 피드-포워드를 응용한 선왜곡 선형화기에 사용되는 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로를 나타내었다.
도 1에 도시된 바와 같이, 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로는 선형부분과 비선형부분으로 나뉘어지는데, 선형부분은 제 1 신호감쇠기(2)와 제 1 증폭기(3)로 구성되어 입력신호와 동위상의 신호를 증폭하여 출력하고, 비선형부분은 입력신호에 대해 90°의 위상차를 갖는 신호를 증폭하여 출력하게 된다.
이때, 상기 입력신호에 대해 동위상의 신호와 90°위상차를 갖는 신호로 분리하는 것은 제 1 하이브리드 결합기(1)에서 이루어진다.
그리고 비선형 부분은 제 1 하이브리드 결합기(1)에서 출력되는 신호를 증폭하는 제 2 증폭기(4)와, 제 2 증폭기(4)의 출력단에 연결되는 제 2 신호감쇠기(5)로 구성되며 전력증폭기(도시되지 않음)의 출력에서 발생된 왜곡신호와 유사한 특성의 왜곡신호를 발생한다.
상기 제 2 신호감쇠기(5)에서 출력되는 신호는 제 2 하이브리드 결합기(6)에 의해 제 1 증폭기(3)의 출력신호와 결합되어 최종적으로 전력증폭기(도시되지 않음)의 입력으로 인가된다.
이상적인 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로의 경우, 그 출력에는 입력신호의 성분은 나타나지 않고 비선형부분에서 나타나는 왜곡신호만이 출력된다.
또한, 하이브리드 결합기는 정확하게 90°의 위상차를 갖도록 신호를 분리하여야 하고, 선형부분과 비선형 부분에서의 동작경로는 동일한 시간지연을 가져야 한다.
하지만 실제적으로는 정확하게 90°의 위상차를 갖지 않을뿐더러 시간지연도 정확하게 일치하지 않게 된다.
이하, 종래 기술을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 종래 기술에 따른 피드-포워드(feed-forware)를 응용한 프리디스토션(predistortion)선형화기를 도시한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 선형화기(21)의 출력신호는 전력증폭기(22)의 입력으로 사용된다.
선형화기(21)는 디바이더(21a)에 의해 입력신호를 그대로 유지하기 위한 경로와, 전력증폭기(22)에서 발생되는 왜곡성분을 제거하기 위한 왜곡신호를 발생시키기 위한 경로로 구분된다.
여기서, 상기 왜곡신호를 발생시키기 위한 경로에는 도 1과 같이 구성되는 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로(21b)와, 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로(21b)에서 출력된 신호의 크기 및 위상을 변화시켜 주기 위한 가변감쇠기 및 가변위상 변위기(21c)로 구성된다.
그리고 입력신호를 그대로 유지시키기 위한 경로에는 상기 입력신호와 상기 가변감쇠기 및 가변위상 변위기(21c)의 출력신호간의 시간오차를 보상하기 위한 지연선로(21d)로 구성된다.
또한, 종래 선형화기는 입력신호를 그대로 유지하기 위한 경로와, 왜곡신호를 발생하기 위한 경로, 그리고 상기 입력신호를 유지하는 경로와 왜곡신호를 발생시키기 위한 경로로 구분하는 디바이더(21a)와, 상기 입력신호와 왜곡신호를 더해서 전력증폭기(22)로 출력하는 콤바이너(21e)가 구성된다.
이와 같이 구성된 종래 기술의 동작을 설명하면 다음과 같다.
선형화기(21)에 입력된 신호는 디바이더(21a)에 의해 입력신호의 특성을 그대로 유지하기 위한 선형경로와, 전력증폭기(22)에서 발생되는 왜곡성분을 제어하기 위한 비선형경로로 나뉘어진다.
지연선로(21d)를 통과한 신호는 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로의 출력신호와 더해지는 콤바이너(21e)의 한 단자(port)로 입력된다.
상기 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로(21b)는 전술한 바와 같이, 상기 전력증폭기(22)의 왜곡특성과 유사한 신호를 생성하기 위해 입력신호가 선형부분과 비선형부분으로 구분된 후, 180°의 위상차를 갖고 더해져서 그 출력에는 비선형신호만이 나타나고 원래의 신호는 나타나지 않게 된다.
이때, 상기 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로(21b)의 출력신호는 가변감쇠기 및 가변위상 변위기(21c)에 의해 전력증폭기(22)의 출력신호 특성과 유사하도록 조정된다.
한편, 가변감쇠기 및 가변위상 변위기가 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로(21b)의 출력단에 별도로 구성되지 않고 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로(21b)내에 구성될 수도 있다.
이때 가변감쇠기 및 가변위상 변위기(21c)는 선형부분과 비선형부분의 크기 및 위상오차를 조절하여 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로(21b)의 출력에는 입력신호 성분이 나타나지 않도록 조절한다.
한편, 도 3a 내지 3d는 종래 기술에 따른 각 부분별 신호를 도시하였다.
먼저, 도 3a는 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로의 선형부분에서 나타나는 신호이고, 도 3b는 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로의 비선형부분에서 나타나는 신호이다.
그리고 도 3c는 선형부분과 비선형부분에서 크기 및 위상 오차가 존재하는 경우의 신호이고, 도 3d는 크기 및 위상 오차가 존재하는 않는 신호이다.
그러나 상기와 같은 종래 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로를 구비한 선형화기는 다음과 같은 문제점이 있었다.
즉, 가변감쇠기와 가변위상 변위기를 사용할지라도 부품 또는 회로의 동작조건에 따라 선형부분과 비선형부분에서 신호의 크기 및 위상 오차가 발생할 경우, 도 3c에서도 도시된 바와 같이, 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로의 출력신호에는 입력신호의 성분이 나타나게 된다.
입력신호가 포함된 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로의 출력신호가 다음단에 연결되는 전력증폭기의 입력으로 인가될 경우, 전력증폭기의 성능을 저하시키는 요인으로 작용한다.
본 고안은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 동작조건이 변화함에도 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로의 출력에 입력신호 성분이 나타나지 않도록 왜곡신호 성분의 크기 및 위상 오차를 보상하는데 적당한 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로는 입력신호를 그대로 유지시키기 위한 선형경로와, 왜곡신호를 발생하기 위한 비선형경로로 분리하는 디바이더, 상기 선형경로와 비선형경로간의 신호 크기 및 위상오차를 구하기 위해 상기 두 입력신호를 합산하는 브랜치-라인 결합기, 브랜치-라인 결합기의 출력단에 구성되어 선형경로의 신호와 비선형경로의 신호를 더해주는 콤바이너, 상기 브랜치-라인 결합기의 두 입력신호와 상기 콤바이너의 출력신호로부터 선형경로와 비선형경로간의 크기오차를 검출하고, 상기 브랜치-라인 결합기의 두 입력신호와 그 출력신호로부터 선형경로와 비선형경로간의 위상오차를 검출하여 비선형경로에 따른 신호의 크기 및 위상을 변화시키기 위한 제어신호를 출력하는 제어신호 생성부, 상기 제어신호 생성부의 제어신호를 받아 상기 선형경로의 신호와 비선형 경로의 신호의 크기를 동일하게, 위상은 180°차가 생기도록 조절하는 가변감쇠기 및 가변위상 변위기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 일반적인 피드-포워드형 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로의 구성도
도 2는 종래 기술에 따른 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로의 구성도
도 3a 내지 3d는 종래 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로의 각 부분별 신호의 형태를 도시한 도면
도 4는 본 고안에 따른 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로의 구성도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
41 : 디바이더 42 : 선형경로
42a : 제 1 신호감쇠기 42b : 선형증폭기
43 : 비선형경로 43a : 비선형 증폭기
43b : 제 2 신호감쇠기 44 : 브랜치-라인 결합기
45 : 콤바이너 46 : 제어신호 생성부
47 : 가변감쇠기 및 가변위상 변위기
이하, 본 고안에 따른 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 고안에 따른 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로의 구성도이다.
먼저, 본 고안에서는 선형경로의 신호와 비선형경로의 신호가 동일한 크기를 갖고, 위상이 정확하게 180°차가 나도록 가변감쇠기와 가변위상 변위기를 구성함과 동시에 상기 가변감쇠기 및 가변위상 변위기가 비선형경로의 크기 및 위상을 조절할 수 있도록 제어신호를 출력하는 제어신호 생성부를 구성한 것이다.
즉, 도 4에 도시한 바와 같이, 입력신호를 그대로 유지시키기 위한 제 1 신호 감쇠기(42a)와 선형증폭기(42b)로 이루어진 선형경로(42)와 왜곡신호를 발생하기 위한 비선형 증폭기(43a) 및 제 2 신호 감쇠기(43b)로 이루어진 비선형경로(43)로 분리하는 디바이더(41), 선형경로(42)의 신호와 비선형경로(43)의 신호로부터 크기 오차 및 위상 오차를 구하기 위해 상기 두 신호를 합산하는 브랜치-라인 결합기(branch-line coupler)(44), 브랜치-라인 결합기(44)의 출력단에 구성되어 선형경로(42)의 신호와 비선형경로(43)의 신호를 더해주는 콤바이너(45), 상기 선형경로(42)의 신호 및 비선형경로(43)의 신호, 그리고 콤바이너(45)의 출력신호로부터 비선형경로(43)의 신호의 크기 및 위상을 변화시키기 위한 제어신호를 출력하는 제어신호 생성부(46)와, 상기 제어신호 생성부(46)의 제어신호를 받아 상기 디바이더(41)에서 분리된 선형경로(42)의 신호와 비선형 경로(43)의 신호의 크기가 동일하게, 그리고 위상은 180°차가 생기도록 조절하고 비선형 경로(43) 신호의 크기 및 위상을 조절하는 가변감쇠기 및 가변위상 변위기(47)를 포함하여 구성된다.
여기서, 제어신호 생성부(47)는 RF신호의 전력 검출을 위한 전력검출기와 제어전압을 생성하기 위한 오피 앰프(OP-AMP)로 구성된다.
이와 같이 구성된 본 고안의 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 4에 도시한 바와 같이, 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로에 입력되는 입력신호는 디바이더(41)에 의해서 선형경로(42)와 비선형경로(43)로 나뉘어진다.
선형경로(42)는 제 1 신호감쇠기(42a)와 선형증폭기(42b)로 이루어져 있으므로 입력된 신호의 크기 및 위상을 왜곡됨이 없이 증폭한다.
비선형경로(43)는 비선형 증폭기(43a)와 제 2 신호감쇠기(43b)로 구성되어 콤바이너(45)의 출력단에 연결된 전력증폭기(도시되지 않음)의 출력신호와 크기 및 위상이 유사한 신호특성을 갖는 왜곡신호를 생성한다.
이에 비선형경로(43)의 출력단에 구성되는 가변감쇠기 및 가변위상 변위기(47)는 상기 제어신호 생성부(46)의 제어신호를 받아 디바이더(41)에서 분리된 선형경로(42)의 신호와 비선형경로(43)의 신호가 동일한 크기가 되도록 조절하고, 위상은 정확하게 180°차가 나도록 조절한다.
상기 브랜치-라인 결합기(44)는 선형경로(42)의 신호와 상기 가변감쇠기 및 가변위상 변위기(47)를 거쳐 나오는 비선형경로(43)의 신호로부터 두 신호의 크기 오차 및 위상 오차를 검출하기 위해 구성한다.
즉, 브랜치-라인 결합기는 입력되는 두 신호인 선형경로(42)의 신호와 비선형경로(43)의 신호를 합산한 후 이를 상기 제어신호 생성부(46)로 출력한다.
상기 콤바이너(45)는 브랜치-라인 결합기(44)의 두 출력신호를 더해주는 역할을 하므로 결과적으로는 상기 브랜치-라인 결합기(44)의 두 입력신호에 대한 벡터의 합으로 나타낼 수 있다.
따라서, 제어신호 생성부(46)로 입력된 브랜치-라인 결합기(44)의 두 입력신호와 상기 콤바이너(45)의 출력신호를 비교하여 그 차를 검출하면 그 차가 곧 크기오차 성분이 되는 것이다.
그리고 위상오차는 상기 제어신호 생성부(46)에서 상기 브랜치-라인 결합기(44)의 두 입력신호와 그 출력신호중 임의의 한 신호를 비교하여 그 차를 검출하면 그 차가 곧 위상오차 성분이 되는 것이다.
이와 같이, 제어신호 생성부(46)는 상기 브랜치-라인 결합기(44) 및 콤바이너(45)를 이용하여 선형경로(42)의 신호와 비선형 경로(43)간의 크기 오차 및 위상오차를 검출한 후, 그 결과값을 토대로 상기 가변감쇠기 및 가변위상 변위기(47)를 제어하기 위한 제어신호를 생성한다.
이에 가변감쇠기 및 가변위상 변위기(47)는 제어신호 생성부(46)로부터 제어신호를 받아 비선형경로(43)에 따른 신호의 크기가 선형경로(42)에 따른 신호의 크기와 동일하도록 조절하고 위상은 정확하게 180°차가 나도록 조절한다.
이와 같이 신호의 크기오차 및 위상오차를 보상하는 것에 의해 최종적으로 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로의 출력신호에는 입력신호 성분이 나타나지 않게 된다.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 고안의 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로는 다음과 같은 효과가 있다.
동작조건이 변화함에 따라 발생하는 선형경로와 비선형 경로간의 크기 오차 및 위상 오차를 보상하여 전력증폭기로 입력되는 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로의 출력신호에 입력신호의 성분이 나타나지 않도록하므로써, 상기 전력증폭기의 성능저하를 방지할 수가 있다.

Claims (5)

  1. 입력신호를 그대로 유지시키기 위한 선형경로와, 왜곡신호를 발생하기 위한 비선형경로로 분리하는 디바이더,
    상기 선형경로와 비선형경로간의 신호 크기 및 위상오차를 구하기 위해 상기 두 입력신호를 합산하는 브랜치-라인 결합기,
    브랜치-라인 결합기의 출력단에 구성되어 선형경로의 신호와 비선형경로의 신호를 더해주는 콤바이너,
    상기 브랜치-라인 결합기의 두 입력신호와 상기 콤바이너의 출력신호로부터 선형경로와 비선형경로간의 크기오차를 검출하고, 상기 브랜치-라인 결합기의 두 입력신호와 그 출력신호로부터 선형경로와 비선형경로간의 위상오차를 검출하여 비선형경로에 따른 신호의 크기 및 위상을 변화시키기 위한 제어신호를 출력하는 제어신호 생성부,
    상기 제어신호 생성부의 제어신호를 받아 상기 선형경로의 신호와 비선형 경로의 신호의 크기를 동일하게, 위상은 180°차가 생기도록 조절하는 가변감쇠기 및 가변위상 변위기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어신호 생성부는 RF신호의 전력 검출을 위한 전력검출기와 제어전압을 생성하기 위한 오피 앰프(OP-AMP)로 구성되는 것을 특징으로 하는 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 디바이더에 의해 분리된 선형경로의 신호는 제 1 신호감쇠기와 선형증폭기를 거쳐 상기 브랜차 라인 결합기로 입력되는 것을 특징으로 하는 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 다바이더에 의해 분리된 비선형경로의 신호는 비선형증폭기와 제 2 신호감쇠기와 상기 가변감쇠기 및 가변위상 변위기를 통해 상기 브랜치-라인 결합기로 입력되는 것을 특징으로 하는 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제어신호 발생부는 상기 브랜치-라인 결합기의 두 입력신호와 상기 콤바이너의 출력신호를 비교하여 그 차에 상응하는 크기오차를 검출하고, 상기 브랜치-라인 결합기의 두 입력신호와 그 출력신호중 임의의 한 신호를 비교하여 그 차에 상응하는 위상오차를 검출하는 것을 특징으로 하는 선왜곡 방식 전력증폭기용 능동 왜곡신호 발생회로.
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