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KR100553252B1 - 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치 - Google Patents

휴대용 단말기의 전력 증폭 장치 Download PDF

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KR100553252B1
KR100553252B1 KR1020020005924A KR20020005924A KR100553252B1 KR 100553252 B1 KR100553252 B1 KR 100553252B1 KR 1020020005924 A KR1020020005924 A KR 1020020005924A KR 20020005924 A KR20020005924 A KR 20020005924A KR 100553252 B1 KR100553252 B1 KR 100553252B1
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Abstract

본 발명은 효율과 선형성을 향상시킬 수 있도록 하는 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치에 관한 것이다.
종래 도허티 모드 전력 증폭 장치는 선형성을 예측하기 힘들며, 보조 증폭기를 -B급 또는 -C급과 같은 낮은 직류 전류 영역에서 동작시키므로, 향상된 선형성을 기대할 수 없게 되고, 바이패스 스위칭 전력 증폭 장치는 많은 스위치를 사용해서 출력 전력의 모드를 나누어 동작시키므로, 전력단 전후의 정합부에서 사용된 스위치 손실에 의해 출력 전력이 감소되고, 이득과 효율이 감소되는 문제점이 있다.
본 발명은, 출력단으로 출력되는 출력 전력의 크기에 따라 낮은 출력 전력 모드에서 전력 증폭 장치가 도허티 모드로 동작되도록 보조 증폭기의 입력 전압을 제어하고, 높은 출력 전력 모드에서는 전력 증폭 장치의 비선형 특성을 만족하는 지점까지 보조 증폭기의 입력 전압을 끌어올리도록 제어함으로써, 효율과 선형성을 향상시킬 수 있게 된다. 그리고, 보조 증폭기의 입력 전압만을 제어하기 때문에 전력 증폭 장치를 간단히 구현할 수 있게 되고, 전력 증폭 장치의 크기를 소형화시키며, 가격을 낮출 수 있게 된다.

Description

휴대용 단말기의 전력 증폭 장치{Power Amplification Apparatus of Portable Terminal}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치의 구성을 보인 도.
도 2는 본 발명에 적용되는 3dB 하이브리드 결합기의 등가 회로를 보인 도.
도 3은 도 1에서 출력 정합부의 구성을 보인 도.
도 4는 등가화된 럼프트 소자들로 구현된 출력 정합부의 구성을 보인 도.
도 5는 보조 증폭기로 인가되는 입력 전압에 따른 효율 특성을 보인 그래프.
도 6은 보조 증폭기로 인가되는 입력 전압에 따른 비선형 특성을 보인 그래프.
도 7은 본 발명에 따른 전력 증폭 장치의 각 모드별 효율 특성을 보인 그래프.
도 8은 본 발명에 따른 전력 증폭 장치의 각 모드별 비선형 특성을 보인 그래프.
도 9는 본 발명에 따른 전력 증폭 장치의 각 모드별 이득 특성을 보인 그래프.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치의 구성을 보인 도.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
110. 3dB 하이브리드 결합기, 120. 주 증폭기,
130. 보조 증폭기, 140. 출력 정합부,
150. 포락선 검출부, 160. 디지털 회로부
170. 전압 제어부, 180. 위상차 보상부
본 발명은 무선 통신 서비스에 이용되는 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치에 관한 것으로서, 특히 효율과 선형성을 향상시킬 수 있도록 하는 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치에 관한 것이다.
최근 무선 통신 서비스에 사용되고 있는 휴대용 단말기가 소형·경량화되면서 소형 배터리로 긴 통화 시간을 가질 수 있도록 하는 데 많은 연구가 이루어지고 있다.
휴대용 단말기를 구성하는 전체 시스템이 소모하는 전체 전력 중에서 대부분의 전력이 소비되는 곳은 RF(Radio Frequency) 전력 증폭 장치로, RF 전력 증폭 장 치의 낮은 효율 특성은 전체 시스템의 효율 특성을 크게 떨어뜨리게 되고, 통화 시간을 제한하는 역할을 하게 된다.
이러한 이유로, RF 전력 증폭 장치의 효율을 증대시키는 것에 초점을 맞춰 대부분의 연구가 진행되고 있는 데, RF 전력 증폭 장치의 효율을 증가시키기 위해 최근 연구되는 대표적인 방법으로 도허티(Doherty) 모드 전력 증폭 장치를 들 수 있다.
전술한, 도허티 모드 전력 증폭 장치는 낮은 출력 전력 영역에서 효율이 급격히 감소하는 기존의 전력 증폭 장치와는 달리 폭 넓은 출력 전력 영역에서 최적의 효율을 유지하도록 설계된 전력 증폭 장치로, 비교적 작은 크기의 트랜지스터로 구성된 주(carrier) 증폭기가 어느 정도 낮은 출력까지 효율의 최적화를 형성하며 동작하며, 이후부터는 전체 전력 증폭 장치가 최대의 출력 전력을 형성할 때까지 고효율을 유지하며 보조(peak) 증폭기가 주 증폭기와 유기적인 관계로 동작하게 된다. 여기서, 주 증폭기가 어느 정도 낮은 출력까지 효율의 최적화를 형성하며 동작할 때, -B급(class -B) 또는 -C급(class -C)에 입력 전압이 인가된 보조(peak) 증폭기는 동작하지 않는다.
전술한 바와 같은 도허티 모드 전력 증폭 장치는, 이론적으로 고효율을 유지하는 전 출력 전력 영역에서 선형적으로 동작하도록 되어 있다.
그러나, 도허티 모드 전력 증폭 장치는 앞서 설명한 바와 같이, 주 증폭기와 보조 증폭기로 구성되어, 두 증폭기가 유기적으로 작용하여 동작하므로, 실제로는 고효율을 유지하는 전 출력 전력 영역에서 위상 및 이득 특성이 선형적으로 구현되 지 않게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같은, 종래 도허티 모드 전력 증폭 장치는 선형성을 예측하기 힘들며, 보조 증폭기를 -B급 또는 -C급과 같은 낮은 직류 전류 영역에서 동작시키므로, 향상된 선형성을 기대할 수 없게 되는 문제점이 있다.
한편, RF 전력 증폭 장치의 효율을 증가시키기 위해 최근 연구되는 또 하나의 대표적인 방법으로 스위치 모드 전력 증폭 장치를 들 수 있다.
전술한, 스위치 모드 전력 증폭 장치는 전력 증폭 장치의 출력 전력 크기에 따라 여러 모드로 나누어 동작시킴으로써, 최대 통화 시간(Maximum Talk-Time)을 결정하는 전력 증폭 장치의 효율(Efficiency)과 통화 품질을 결정하는 증폭기 모듈의 선형성(Linearity)을 동시에 향상시키도록 설계된 전력 증폭 장치로, 스위치를 사용하여 낮은 출력 전력이 필요한 경우에는 전력단을 거치지 않고서 전력단을 바이패스(By-pass)하여 출력을 내도록 경로를 조정하고, 높은 출력 전력이 필요한 경우에는 전력단을 거쳐 출력을 내도록 경로를 조정한다.
앞서 설명한 바와 같이, 스위치 모드 전력 증폭 장치는 필요로 하는 출력 전력에 따라 전력단을 바이패스시킨다 하여 바이패스 스위칭 전력 증폭 장치라고도 불리우는 데, 이러한, 바이패스 스위칭 전력 증폭 장치는 각각의 모드로 분리되는 지점에서 대부분 2개의 스위치, 즉, SPDT(Single Pole Double Through) 스위치를 사용하여 각각의 경로를 지정하게 된다. 또한, 각각의 모드 경로가 합쳐지는 지점에서도 대부분 2개의 스위치, 즉, SPDT 스위치를 사용하여 각각의 경로를 지정하게 된다.
전술한 바와 같이, 바이패스 스위칭 전력 증폭 장치에서 각각의 모드로 분리되는 지점에서 SPDT 스위치를 사용하는 이유는 각 모드 간의 격리도를 향상시켜서 각 모드에서의 동작을 최적화하기 위함이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 종래 바이패스 스위칭 전력 증폭 장치는 많은 스위치를 사용해서 출력 전력의 모드를 나누어 동작시키므로, 전력단 전후의 정합부에서 사용된 스위치 손실에 의해 출력 전력이 감소되고, 이득과 효율이 감소되며, 같은 출력 전력 값 상에서 ACPR(Adjacent Channel Power Rejection)의 증가를 초래하게 되는 문제점이 있다.
전술한, 전력 증폭기에서 ACPR 조건은 전력 증폭기의 P1dB(1dB Compression Output Power) 출력 전력보다 낮은 출력 부분에서 동작시키는 백오프(Back-Off)를 통해서 만족시키는 것으로, 바이패스 스위칭 전력 증폭 장치에서도 일반적인 전력 증폭기에서처럼 스위치에 의한 손실과 ACPR을 위한 백오프 등으로 인해서 이용할 수 있는 출력 전력이 어느 정도 제한되며, 이는 효율을 일부 감소시켜 전체 배터리 용량에 제한을 두게 되는 문제점이 있다.
그리고, 불가피하게 사용되는 다수개의 스위치로 인해 바이패스 스위칭 전력 증폭 장치 자체의 크기가 커질 뿐만 아니라 그에 따라 가격도 상승하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 출력 전력에 따라 낮은 출력 전력 모드에서 전력 증폭 장치가 도허티 모드로 동작되도록 보조 증폭기의 입력 전압을 제어하고, 높은 출력 전력 모드에서는 전력 증폭 장치의 비선형 특성을 만족하는 지점까지 보조 증폭기의 입력 전압을 끌어올리도록 제어함으로써, 효율과 선형성을 향상시킬 수 있도록 하는 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치는, 주 증폭기와 보조 증폭기의 앞단에 구현되어 출력단에서 출력되는 주 증폭기의 출력 전력과 보조 증폭기의 출력 전력의 위상이 서로 일치되도록 위상차를 보상해주는 위상차 보상 수단과; 상기 주 증폭기와 보조 증폭기로부터 인가받은 출력 전력을 출력단으로 전송하는 출력 정합부와; 상기 출력단으로 전송되는 출력 전력의 크기를 검출하고, 상기 검출된 출력 전력의 크기에 따라 상기 보조 증폭기로 인가되는 입력 전압을 제어하는 전압 제어 수단을 구비하여 이루어진다.
여기서, 상기 위상차 보상 수단은, 상기 주 증폭기와 보조 증폭기에 일정한 입력 전력을 분배해주고, 서로의 간섭을 최소화시켜주며, 상기 보조 증폭기의 입력 전력이 상기 주 증폭기의 입력 전력보다 90˚지연되도록 신호를 전달하는 3dB 하이브리드 결합기로 구현되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 위상차 보상 수단은, 입력단과 상기 보조 증폭기 사이에 연결되어 상기 보조 증폭기로 인가되는 신호를 상기 주 증폭기로 인가되는 신호보다 90˚지연되도록 하는 위상차 보상부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 전압 제어 수단은, 상기 출력 정합부에서 상기 출력단으로 전송되어지는 출력 전력의 크기를 검출하는 포락선 검출부와; 상기 포락선 검출부로부터 인가받은 출력 전력의 크기가 낮은 출력 전력 영역을 벗어나는 지를 비교 판단하는 비교 판단부와; 상기 비교 판단부의 비교 판단결과에 따라 상기 보조 증폭기로 인가되는 입력 전압을 제어하는 전압 제어부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 전압 제어 수단은, 상기 출력 정합부에서 상기 출력단으로 전송되어지는 출력 전력의 크기가 낮은 출력 전력 영역을 벗어나지 않는 경우에는 전력 증폭 장치가 도허티 모드로 동작하도록 상기 보조 증폭기의 입력 전압을 제어하고, 상기 출력 정합부에서 상기 출력단으로 전송되어지는 출력 전력의 크기가 낮은 출력 전력 영역을 벗어나는 경우에는 전력 증폭 장치의 비선형 특성을 만족하는 지점까지 상기 보조 증폭기의 입력 전압을 끌어올리도록 상기 보조 증폭기의 입력 전압을 제어하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치의 구성을 보인 도로, 3dB 하이브리드 결합기(3dB Hybrid Coupler)(110)와, 주 증폭기(120)와, 보조 증폭기(130)와, 출력 정합부(140)와, 포락선 검출부(150)와, 디지털 회로부(160)와, 전압 제어부(170)를 구비하여 이루어진다.
이와 같은 구성에 있어서, 3dB 하이브리드 결합기(110)는 주 증폭기(120)와 보조 증폭기(130)에 일정한 입력 전력을 분배해 주고, 서로의 간섭을 최소화시켜주며, 보조 증폭기(130)의 입력 전력이 주 증폭기(120)의 입력 전력보다 90˚(λ/4) 지연되도록 신호를 전달하여 출력 정합부(140)에서 발생하는 주 증폭기(120)의 출력 전력과 보조 증폭기(130)의 출력 전력 사이의 90˚(λ/4) 위상차(phase delay)를 보상함으로써, 최종 출력단에서 출력되는 출력 전력의 위상을 서로 일치시킨다.
전술한 바와 같이, 3dB 하이브리드 결합기(110)가 주 증폭기(120)의 출력 전력과 보조 증폭기(130)의 출력 전력 사이의 위상차를 보상해주는 이유는, 최종 출력단에서 출력 전력의 위상을 서로 일치시켜 최적의 출력 전력을 얻기 위함이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 3dB 하이브리드 결합기의 등가 회로를 보인 도로, 3dB 이상의 신호 결합도를 갖는 3dB 하이브리드 결합기(110)의 입력단(10)으로 신호인 전력이 입력되면, 주 증폭기 출력단(50)과 보조 증폭기 출력단(60)으로 신호가 전달되는 데, 주 증폭기 출력단(50)으로 출력되는 신호와 보조 증폭기 출력단(60)으로 출력되는 신호는 90˚(λ/4)의 위상차를 갖는다.
전술한 바와 같은 3dB 하이브리드 결합기(110)는 결합선 결합기(Coupled Line Coupler), Lange 결합기, 분기선 결합기(Branch Line Coupler) 등과 같은 전송 라인(Transmission Line)으로 구현될 수 있으며, MMIC(Microwave Monolithic Integrated Circuits) 칩으로도 구현될 수 있다. 또한, 3dB 하이브리드 결합기(110)는 도 2에 도시하는 바와 같이 럼프트(lumped) 소자들(111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118)로 구현될 수 있으며, LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic) 기법으로 구현될 수도 있다.
한편, 주 증폭기(120)는 3dB 하이브리드 결합기(110)로부터 인가받은 신호를 증폭하여 출력하는 증폭기로, 보조 증폭기(130)에 비해 트랜지스터의 크기가 작다. 여기서, 트랜지스터 크기의 비는 전력 증폭 장치(100)가 최대 전력을 내는 출력 전력으로부터 얼마나 떨어진 낮은 출력 전력까지 효율의 극대화를 가져오느냐를 결정하는 중요한 요소가 되는 데, 트랜지스터 크기의 비가 크면 클수록 효율을 극대화시킬 수 있는 출력 전력 영역은 넓어지게 된다.
보조 증폭기(130)는 3dB 하이브리드 결합기(110)로부터 인가받은 신호를 증폭하여 출력하는 증폭기로, 낮은 입력 신호가 주 증폭기(120)에 인가되는 동안에는 동작하지 않는다. 이는, 보조 증폭기(130)를 직류 전류가 거의 흐르지 않는 -B급 또는 -C급에서 동작하도록 보조 증폭기(130)에 인가되는 입력 전압을 조절함으로써 가능해진다. 전술한 바와 같이, 보조 증폭기(130)는 동작하지 않는 낮은 출력 전력 영역에서는 주 증폭기(120)의 출력 임피던스가 큰 값에 고정되어 있어, 주 증폭기(120)는 자체가 낼 수 있는 최대 출력 전력보다 낮은 출력 전력에서 최대의 효율을 얻을 수 있게 된다.
출력 정합부(140)는 주 증폭기(120)로부터 인가받은 출력 전력의 임피던스를 정합하여 출력단(70)으로 전송하는 제 1 λ/4 변환기(143)와, 제 1 λ/4 변환기(143)와 보조 증폭기(130)로부터 인가받은 출력 전력의 임피던스를 정합하여 출력단(70)으로 전송하는 제 2 λ/4 변환기(145)로 이루어진다.
도 3은 도 1에서 출력 정합부(140)의 구성을 보인 도로, 출력 정합부(140)에서 제 1 λ/4 변환기(143)와 제 2 λ/4 변환기(145)의 α와 β값을 조절함으로써, 보조 증폭기(130)가 동작하지 않는 낮은 출력 전력 영역에서 주 증폭기(120)가 주 증폭기(120) 자체가 낼 수 있는 최대 출력 전력보다 작은 출력 전력 영역에서 최대의 효율을 얻을 수 있도록 한다.
전술한, 제 1 λ/4 변환기(143) 및 제 2 λ/4 변환기(145)는 도 3에 도시하는 바와 같이 λ/4 전송 라인(Transmission Line;T-Line)으로 구현될 수도 있고, 도 4에 도시하는 바와 같이 럼프트 소자들(143a, 143b, 143c, 143d, …, 145a, 145b, 145c, 145d, …)로 구현될 수도 있으며, LTCC 기법으로 구현될 수도 있다.
한편, 포락선 검출부(150)는 출력 정합부(140)에서 출력단(70)으로 전송되어 지는 출력 전력의 크기를 검출한다.
디지털 회로부(160)는 포락선 검출부(150)로부터 인가받은 출력 전력의 크기가 낮은 출력 전력 영역(Q)을 벗어나는 지를 비교 판단하고, 판단결과에 따라 전압 제어부(170)로 제어 신호를 인가한다.
전압 제어부(170)는 디지털 회로부(160)로부터 인가받은 제어 신호에 의거하여 보조 증폭기(130)으로 인가되는 입력 전압의 크기를 제어한다.
도 5는 보조 증폭기(130)로 인가되는 입력 전압에 따른 효율 특성을 보인 그래프로, 보조 증폭기(130)가 동작하기 시작함에 따라 보조 증폭기(130)에서 흐르기 시작하는 전류는 주 증폭기(120)의 출력 임피던스를 변화시켜 도 5의 D와 같이 전 체 전력 증폭 장치(100)의 효율을 일정하게 최적화시킬 수 있게 된다. 따라서, 도 5의 D에 도시되어 있는 바와 같이, 보조 증폭기(130)가 동작하는 시점(P)부터 전체 전력 증폭 장치(100)가 최대 출력 전력을 내는 시점까지 전체 효율(PAE)은 최대값을 가지게 되어, 도 5의 A에 도시되어 있는 일반적인 전력 증폭 장치의 효율 특성에 비해 뛰어난 효율 특성을 보인 다는 것을 알 수 있게 된다. 이는 앞서 설명한 바와 같이, 보조 증폭기(130)를 -B급 또는 -C급에서 동작시킴으로서 가능하다.
그러나, 도 6에 도시하는 보조 증폭기(130)로 인가되는 입력 전압에 따른 비선형(ACPR) 특성을 보인 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 전체 비선형 특성(도 6의 D)은 예측하기 힘든 값을 가지게 되어, 전체 전력 증폭 장치의 비선형 왜곡이 심해지고, 시스템에서 요구하는 비선형 특성(R)을 원하는 출력 전력(S)까지 유지할 수 없게 된다.
도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 전력 증폭 장치(100)의 보조 증폭기(130) 동작 영역을 -B급 또는 -C급으로 둔 경우(전형적인 도허티 모드로 동작시킬 경우), 일반적인 전력 증폭 장치에 비해 뛰어난 효율 특성을 갖지만, 선형성 특성면에서는 높은 출력 전력 영역에서 예측하기 힘든 값을 갖는다는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 시스템에서 요구하는 비선형 특성(R)을 만족하는 낮은 출력 전력 영역(Q)까지는 보조 증폭기(130)를 직류 전류가 거의 흐르지 않는 -B급 또는 -C급에서 동작하도록 보조 증폭기(130)에 인가되는 입력 전력을 조절하여 전력 증폭 장치(100)를 도허티 모드로 동작시켜서 뛰어난 효율 특성 및 선형성 특 성을 얻고, 높은 출력 영역에서는 전체 전력 증폭 장치(100)의 비선형 특성을 만족하는 지점(R)까지 보조 증폭기(130)의 입력 전압을 끌어올린 동작 영역(B 또는 A)에서 전력 증폭 장치(100)가 동작되도록 보조 증폭기(130)에 인가되는 입력 전력을 조절하여 뛰어난 선형성 특성을 얻게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 전력 증폭 장치의 각 모드별 효율 특성을 보인 그래프이고, 도 8은 본 발명에 따른 전력 증폭 장치의 각 모드별 비선형 특성을 보인 그래프이고, 도 9는 본 발명에 따른 전력 증폭 장치의 각 모드별 이득 특성을 보인 그래프로, 주 증폭기(120)와 보조 증폭기(130)의 이득 특성을 모드에 상관없이 일정하게 맞추면서 동작시킬 수도 있지만, 서로 다르게 구현하여도 전체 시스템 구현에 있어서는 상관없다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치의 구성을 보인 도로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치는 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치(100)와 그 구성 및 동작이 유사하므로 동일 부분에 대한 도면의 부호를 동일화하고 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치는, 본 발명의 일실시예에서 제시한 3dB 하이브리드 결합기(110)를 제거하고, 대신에 입력단(10)과 보조 증폭기(130) 사이에 연결되어 보조 증폭기(130)로 인가되는 신호가 주 증폭기(120)로 인가되는 신호와 90˚(λ/4)의 위상차를 갖도록 하는 위상차 보상부(180)를 구비하여 이루어진다.
전술한 바와 같이, 위상차 보상부(180)가 보조 증폭기(130)로 인가되는 신호와 주 증폭기(120)로 인가되는 신호가 90˚(λ/4)의 위상차를 갖도록 함으로써, 출력 정합부(140)에서 주 증폭기(120)와 보조 증폭기(130)의 출력 전력이 서로 합해질 때, 이들간의 위상차가 없어지게 되어 최적의 출력 전력을 얻을 수 있게 된다.
전술한 본 발명의 다른 실시예에서와 같이, 3dB 하이브리드 결합기(110)를 제거하고 위상차 보상부(180)를 사용하는 경우에는, 위상차 보상부(180)를 간단한 하나의 전송 라인(Transmission Line)으로 구현할 수 있게 되는 데, 이는 인덕턴스 값으로 근사화되어 럼프트 소자로 구현될 수도 있다. 이러한 이유로 인해, 증폭기 외부에 복잡한 3dB 하이브리드 결합기(110)나 큰 크기의 전송 라인을 없앨 수 있게 될 뿐만 아니라, 하나의 단일 칩내에 위상차를 보상하는 장치를 집적화할 수 있게 되어 전력 증폭 장치(100)의 크기를 소형화하고, 가격을 낮출 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치의 동작에 대해서 설명하기로 한다.
우선, 포락선 검출부(150)는 출력단(70)으로 출력되는 출력 전력의 크기를 검출하여 디지털 회로부(160)로 인가하고, 포락선 검출부(150)로부터 출력 전력의 크기를 인가받은 디지털 회로부(160)는 인가받은 출력 전력의 크기가 낮은 출력 전력 영역(Q)을 벗어나는 지를 판단하여 전압 제어부(170)로 제어 신호를 인가하는 데, 디지털 회로부(160)로부터 제어 신호를 인가받은 전압 제어부(170)는 출력단(70)으로 출력되는 출력 전력의 크기가 낮은 출력 전력 영역(Q)을 벗어나지 않는 경우(모드 0)에는, 전력 증폭 장치(100)가 도허티 모드로 동작하도록(보조 증 폭기(130)가 -B급 또는 -C급에서 동작하도록) 보조 증폭기(130)의 입력 전압을 제어하고, 출력단(70)으로 출력되는 출력 전력의 크기가 낮은 출력 전력 영역(Q)을 벗어나는 경우, 즉, 높은 출력 전력 영역(모드 1)에서는 전력 증폭 장치(100)의 비선형 특성을 만족하는 지점(R)까지 보조 증폭기(130)의 입력 전압을 끌어올리도록 보조 증폭기(130)의 입력 전압을 제어한다.
본 발명의 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치에 따르면, 출력단으로 출력되는 출력 전력의 크기에 따라 낮은 출력 전력 모드에서 전력 증폭 장치가 도허티 모드로 동작되도록 보조 증폭기의 입력 전압을 제어하고, 높은 출력 전력 모드에서는 전력 증폭 장치의 비선형 특성을 만족하는 지점까지 보조 증폭기의 입력 전압을 끌어올리도록 제어함으로써, 효율과 선형성을 향상시킬 수 있게 된다.
그리고, 보조 증폭기의 입력 전압만을 제어하기 때문에 전력 증폭 장치를 간단히 구현할 수 있게 되고, 전력 증폭 장치의 크기를 소형화시키며, 가격을 낮출 수 있게 된다.

Claims (12)

  1. 주 증폭기와 보조 증폭기의 입력단에 구현되어 주 증폭기의 출력 전력과 보조 증폭기의 출력 전력의 위상이 서로 일치되도록 위상차를 보상해주는 위상차 보상 수단과;
    상기 주 증폭기의 출력전력과 상기 보조 증폭기의 출력전력을 인가받아 출력단으로 전송하는 출력 정합부와;
    상기 출력단의 줄력전력의 크기를 검출하고, 상기 검출된 출력 전력의 크기에 따라 상기 보조 증폭기로 인가되는 입력 전압을 제어하되, 상기 출력단과 상기 보조 증폭기 사이에 피드백 루프를 이루도록 하는 전압 제어 수단을 구비하여 이루어지는 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 위상차 보상 수단은,
    상기 주 증폭기와 보조 증폭기에 일정한 입력 전력을 분배해주고, 서로의 간섭을 최소화시켜주며, 상기 보조 증폭기의 입력 전력이 상기 주 증폭기의 입력 전력보다 90˚지연되도록 신호를 전달하는 3dB 하이브리드 결합기로 구현되는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 3dB 하이브리드 결합기는,
    럼프트 소자들로 구현되는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 3dB 하이브리드 결합기는,
    LTCC 기법으로 구현되는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 상기 위상차 보상수단은,
    하나의 전송 라인으로 구현되는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 위상차 보상수단은,
    럼프트 소자로 구현되는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 출력 정합부는,
    럼프트 소자들로 구현되는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 출력 정합부는,
    LTCC 기법으로 구현되는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 전압 제어 수단은,
    상기 출력 정합부에서 상기 출력단으로 전송되어지는 출력 전력의 크기를 검출하는 포락선 검출부와;
    상기 포락선 검출부로부터 인가받은 출력 전력의 크기가 낮은 출력 전력 영역을 벗어나는 지를 비교 판단하는 비교 판단부와;
    상기 비교 판단부의 비교 판단결과에 따라 상기 보조 증폭기로 인가되는 입력 전압을 제어하는 전압 제어부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 전압 제어 수단은,
    상기 출력 정합부에서 상기 출력단으로 전송되어지는 출력 전력의 크기를 검출하여 낮은 출력 전력 영역을 벗어나지 않는 경우에는 전력 증폭 장치가 도허티 모드로 동작하도록 상기 보조 증폭기의 입력 전압을 제어하고,
    상기 출력 정합부에서 상기 출력단으로 전송되어지는 출력 전력의 크기가 낮은 출력 전력 영역을 벗어나는 경우에는 전력 증폭 장치의 비선형 특성을 만족하는 지점까지 상기 보조 증폭기의 입력 전압을 끌어올리도록 상기 보조 증폭기의 입력 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 전력 증폭 장치.
  12. 삭제
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