KR20010028084A - Predistorter of power amplifier - Google Patents
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Abstract
전력증폭기의 전치보상기에 관한 것으로, 전력증폭기의 동작 조건에 따른 이득과 위상 변화 정도를 검출하여 이를 보상하는 것을 그 목적으로 한다. 종래의 전치보상기는 전력증폭기의 동작 조건에 따라 변화되는 비선형적 특성을 보상할 수 없는 문제점이 있었으나, 본 발명의 전치보상기는 외부에서 입력되는 제 1 제어신호를 참조하여 소정의 입력신호를 보상하여 감쇠하는 신호감쇠부, 외부에서 입력되는 제 2 제어신호를 참조하여 신호감쇠부에서 출력된 신호의 위상을 변위하는 위상변위부, 입력신호의 세기에 따라 입력신호를 왜곡시키는 소정의 제어신호를 출력하는 신호보상부, 제어신호를 입력받아 위상변위부에서 출력된 위상의 신호를 생성하는 벡터변조부, 그리고 벡터변조부에서 출력된 신호의 증폭신호 즉 최종출력신호와 입력신호를 비교하여 오류를 검출하고 보정하는 제 1 제어신호와 제 2 제어신호를 출력하는 오류검출보정부를 포함하여 구성된 것이 특징으로서, 증폭신호의 왜곡이 감소하는 효과가 있다.The present invention relates to a predistorter of a power amplifier, and aims to detect and compensate for a degree of change in gain and phase according to operating conditions of the power amplifier. Conventional predistorter has a problem that it is not possible to compensate for the non-linear characteristics that change depending on the operating conditions of the power amplifier, the predistorter of the present invention by compensating a predetermined input signal with reference to the first control signal input from the outside Attenuating signal attenuator, a phase shifter for shifting the phase of the signal output from the signal attenuator with reference to the second control signal input from the outside, and outputting a predetermined control signal that distorts the input signal according to the strength of the input signal A signal compensator to receive a control signal, a vector modulator for generating a phase signal output from the phase shifter, and an amplification signal of the signal output from the vector modulator, that is, a final output signal and an input signal are detected to detect an error. And an error detection correction unit for outputting a first control signal and a second control signal to be corrected. This has the effect of reducing.
Description
본 발명은 전력증폭기 선형화 방법에 관한 것으로, 특히 폴라 엔벌로프 전치보상기(Polar Envelope Predistorter)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power amplifier linearization method, and more particularly, to a polar envelope predistorter.
일반적으로, 증폭기는 증폭기에 입력된 전기적 신호의 전력을 증가시킨다. 이상적인 증폭기는 입력된 신호를 전혀 왜곡시키지 않고 선형적으로 신호의 크기(level or amplitude)만을 증가시키는 것이다.In general, an amplifier increases the power of an electrical signal input to the amplifier. An ideal amplifier would only linearly increase the level or amplitude of the input signal without any distortion.
그러나, 모든 증폭기는 능동소자의 비선형적인 특성 때문에 필연적으로 출력신호에 왜곡이 발생한다. 증폭기에서 발생하는 왜곡은 입력신호증가에 따른 이득감소와 입력신호의 증가에 따른 위상변화의 두 가지 원인에 의해 발생한다.However, all amplifiers inevitably cause distortion in the output signal due to the nonlinear nature of the active elements. Distortion in the amplifier is caused by two factors: the gain decrease as the input signal increases and the phase change as the input signal increases.
그래서, 전력증폭기의 선형적인 특성을 향상시키기 위하여 일반적으로 전치왜곡(predistortion)과 피드포워드(feed-forward) 방법이 사용된다. 특히, 전치왜곡(predistortion) 방식의 선형화 증폭기는 전력증폭기의 효율이 많이 저하되지 않으면서도 증폭기의 선형적인 특성을 향상시킬 수 있는 장점 때문에 이동통신 기지국 등에 널리 사용된다.Thus, predistortion and feed-forward methods are generally used to improve the linear characteristics of power amplifiers. In particular, the predistortion linearization amplifier is widely used in a mobile communication base station due to the advantage of improving the linear characteristics of the amplifier without significantly reducing the efficiency of the power amplifier.
전치왜곡(predistortion)을 이용한 선형화 증폭기의 동작원리는 다음과 같다.The operation principle of linearization amplifier using predistortion is as follows.
대부분의 전력증폭기는 입력신호의 증가에 따라 이득이 감소하고 위상이 지연되는 비선형 특성을 갖는다. 전치왜곡(predistortion)을 이용한 선형화기는 이 비선형 전력증폭기 전단에 위치한다. 전치왜곡(predistortion)을 이용한 선형화기는 증폭기의 전체 이득특성과 위상변화 특성을 선형화시킬 수 있는 장점이 있다. 뿐만 아니라 전치왜곡(predistortion)을 이용한 선형화기는 구성이 단순하고, 선형화기 연결에 따른 효율 저하가 거의 발생하지 않는 장점이 있다.Most power amplifiers have a nonlinear characteristic in which the gain decreases and the phase is delayed as the input signal increases. A linearizer using predistortion is placed in front of this nonlinear power amplifier. The linearizer using predistortion has the advantage of linearizing the overall gain and phase change characteristics of the amplifier. In addition, the linearizer using predistortion has an advantage in that the configuration is simple and the efficiency decrease due to the linearizer connection is hardly generated.
그러나, 전치왜곡(predistortion)을 이용한 선형화기는 전력증폭기의 동작온도, 입력전원, 그리고 시간 등의 변화에 따른 보상 기능이 없다는 문제점이 있다. 따라서, 동작조건 변화에 따라 전력증폭기에서 발생된 이득 및 위상변화를 검출하여 보상하는 것이 필요하다.However, the linearizer using predistortion has a problem that there is no compensation function according to changes in operating temperature, input power, and time of the power amplifier. Therefore, it is necessary to detect and compensate for the gain and phase change generated in the power amplifier according to the change of operating conditions.
이동통신 또는, 개인휴대통신용 무선 기지국 장비에 사용되는 전력증폭기의 왜곡특성을 개선시키기 위하여 여러 가지의 선형화 장치가 개발되었다. 도 1은 그러한 선형화 장치 중에 피드포워드(feed-forward) 방식을 응용하여 구성한 선형화 장치를 도시한 것이다.Various linearization devices have been developed to improve the distortion characteristics of power amplifiers used in wireless base station equipment for mobile communication or personal mobile communication. FIG. 1 illustrates a linearization apparatus configured by applying a feed-forward method among such linearization apparatuses.
일반적인 피드포워드 방식의 선형화 장치(100)는 주증폭기에서 발생된 왜곡신호와 전력증폭기의 입력신호를 비교하여 오차신호를 생성하고 이 오차신호를 주증폭기의 출력에 역위상으로 더하여 전력증폭기의 왜곡특성을 개선시킨다. 도 1에 도시된 전치왜곡방식은 오차신호를 생성하기 위하여 소용량의 트랜지스터를 사용했으며, 이 오차신호를 기준신호인 입력신호에 더하여 전력증폭기에 입력시킨다.The general feedforward linearization apparatus 100 generates an error signal by comparing the distortion signal generated from the main amplifier with the input signal of the power amplifier, and adds the error signal to the output of the main amplifier in reverse phase to distort the power amplifier. Improves. In the predistortion method shown in FIG. 1, a small transistor is used to generate an error signal, and the error signal is input to a power amplifier in addition to an input signal as a reference signal.
도 1에 도시된 전치왜곡(predistortion) 방식의 선형화 장치는 전치왜곡(predistortion)될 신호가 입력되는 입력포트와, 입력된 신호를 증폭시키기 위한 초단증폭기(101)와, 증폭된 신호의 세기를 조절할 수 있는 가변신호감쇠기(102)와, 감쇠된 신호를 두 개의 경로로 나누는 디바이더(103), 증폭기의 오차신호를 검출하는 오차신호생성부(108), 입력신호가 선형적으로 변화하는 신호지연회로부(107), 오차신호생성부(108)에서 출력된 신호와 신호지연회로부(107)에서 출력된 신호를 합치는 콤바이너(104), 콤바이너(104)에서 출력되는 신호의 크기를 변화시키는 신호감쇠기(105), 그리고 신호감쇠기(105)에서 출력된 신호를 증폭시키는 종단증폭기(106)로 구성되어 있다.The predistortion linearization apparatus shown in FIG. 1 adjusts an input port into which a signal to be predistorted is input, an ultra-short amplifier 101 for amplifying the input signal, and an intensity of the amplified signal. Variable signal attenuator 102, a divider 103 for dividing the attenuated signal into two paths, an error signal generator 108 for detecting an error signal of the amplifier, and a signal delay circuit unit for linearly changing the input signal. 107, the magnitude of the signal output from the combiner 104 and the combiner 104 which combines the signal output from the error signal generation unit 108 and the signal output from the signal delay circuit unit 107. The signal attenuator 105, and the termination amplifier 106 for amplifying the signal output from the signal attenuator 105.
오차신호생성부(108)는 두 개의 출력신호가 90 도의 위상차를 갖는 하이브리드 결합기(109)와, 하이브리드 결합기(109)에서 출력된 신호가 선형적으로 변화하는 선형회로부(111), 하이브리드 결합기(109)에서 출력된 신호가 비선형적으로 변화하는 비선형회로부(112), 또 하이브리드 결합기(109)에서 출력된 신호의 크기와 위상을 변화시키는 가변신호감쇠기, 그리고 가변위상변위기(118)로 구성된다. 또한 신호지연회로부(107)는 입력신호가 시간지연특성을 갖도록 지연선로로 구성된다.The error signal generator 108 includes a hybrid combiner 109 having two output signals having a phase difference of 90 degrees, a linear circuit unit 111 and a hybrid combiner 109 in which a signal output from the hybrid combiner 109 changes linearly. The non-linear circuit section 112 in which the signal output from the non-linearly varies, and the variable signal attenuator for changing the magnitude and phase of the signal output from the hybrid coupler 109, and the variable phase shifter 118. In addition, the signal delay circuit unit 107 is composed of a delay line so that the input signal has a time delay characteristic.
선형화 장치를 이용한 전력증폭기는 도 1에 도시된 것과 같다. 도 1에 도시된 전력증폭기의 동작원리는 다음과 같다.The power amplifier using the linearizer is as shown in FIG. The operating principle of the power amplifier shown in FIG. 1 is as follows.
입력포트를 통해 입력된 RF 대역의 신호는 선형 특성이 우수한 초단증폭기(101)에 의해 증폭된다. 초단증폭기(101)에서 증폭된 신호는 신호감쇠기(102)와 디바이더(103)를 거쳐 오차신호 생성부(108)와 신호지연회로(107)로 나뉘어진다. 오차신호검출부(108)는 전력증폭기에서 발생되는 오차신호와 동일한 크기의 보정신호를 생성하고, 그 보정신호의 크기 및 위상을 조절한다.The RF band signal input through the input port is amplified by the ultra short amplifier 101 having excellent linear characteristics. The signal amplified by the ultra-short amplifier 101 is divided into an error signal generator 108 and a signal delay circuit 107 through a signal attenuator 102 and a divider 103. The error signal detector 108 generates a correction signal having the same magnitude as the error signal generated by the power amplifier, and adjusts the magnitude and phase of the correction signal.
그리고, 신호지연회로(107)에서 전력증폭기에 입력된 기준신호는 전치왜곡(predistortion)되지 않는 본래의 입력신호이다. 오차신호생성부(108)와 신호지연회로(107)에서 출력된 각각의 신호는 콤바이너(104)에 의해 합해진 후, 신호감쇠기(105)와 종단증폭기(106)를 거쳐 전력증폭기(200)에 입력된다.The reference signal input to the power amplifier in the signal delay circuit 107 is an original input signal which is not predistorted. The respective signals output from the error signal generator 108 and the signal delay circuit 107 are combined by the combiner 104 and then passed through the signal attenuator 105 and the termination amplifier 106 to the power amplifier 200. Is entered.
초단증폭기(101)에 의해 증폭된 신호의 세기를 조절하기 위한 가변신호 감쇠기(102)는 하이브리드 결합기와 핀 다이오드(PIN Diode)로 구성되며, 핀 다이오드의 바이어스 전압을 적절히 조절하여 감쇠 정도를 결정한다. 이 신호감쇠기(102)의 역할은 선형화 회로의 전체적인 이득을 일정하게 유지하는 데에 사용된다.The variable signal attenuator 102 for controlling the strength of the signal amplified by the ultra-short amplifier 101 is composed of a hybrid coupler and a pin diode, and determines the degree of attenuation by appropriately adjusting the bias voltage of the pin diode. . The role of this signal attenuator 102 is used to keep the overall gain of the linearization circuit constant.
디바이더(103)에 의해 두 개의 경로로 나뉘어진 입력신호 가운데 오차신호생성부(108)에 입력된 신호는 하이브리드 결합기(109)에 의해 또다시 두 개의 경로로 나뉘어진다. 하이브리드 결합기에 의해 나뉘어진 신호는 각각 선형회로부(111)와 비선형회로부(112)에 입력된다. 이 때, 하이브리드 결합기의 입력신호와 동일한 위상의 신호는 선형회로부(111)에 입력되고, 하이브리드 결합기의 입력신호와 90 도의 위상차를 갖는 신호는 비선형회로부(112)에 입력된다.The signal input to the error signal generator 108 among the input signals divided into two paths by the divider 103 is divided into two paths by the hybrid combiner 109 again. The signals divided by the hybrid coupler are input to the linear circuit unit 111 and the nonlinear circuit unit 112, respectively. At this time, the signal having the same phase as the input signal of the hybrid coupler is input to the linear circuit section 111, and the signal having a phase difference of 90 degrees with the input signal of the hybrid coupler is input to the nonlinear circuit section 112.
선형회로부(111)에 입력된 신호는 PI형 감쇠기 구조를 갖는 고정형 신호감쇠기(113)에 의해 신호의 세기가 감쇠된 후, 증폭기(114)에 의해 선형적으로 신호의 크기가 증폭되고, 비선형회로부(112)에 입력된 신호는 직접 증폭기(115)에 입력되어 신호의 크기가 증폭된다. 선형회로부에서 출력된 신호와 비선형회로부에서 출력된 신호는 모두 하이브리드 결합기(110)의 입력포트에 각각 입력된다. 이 때, 비선형회로부(112)에 입력된 신호를 증폭하는 증폭기는 선형회로부(111)의 증폭기와 동일하고, 전력증폭기의 왜곡특성과 유사한 왜곡특성을 갖도록 조절된 것이다.The signal input to the linear circuit section 111 is attenuated by the fixed signal attenuator 113 having a PI type attenuator structure, the intensity of the signal is amplified linearly by the amplifier 114, the non-linear circuit section The signal input to 112 is directly input to the amplifier 115 and the magnitude of the signal is amplified. The signal output from the linear circuit unit and the signal output from the nonlinear circuit unit are both input to the input port of the hybrid coupler 110, respectively. At this time, the amplifier for amplifying the signal input to the nonlinear circuit section 112 is the same as the amplifier of the linear circuit section 111, it is adjusted to have a distortion characteristic similar to the distortion characteristic of the power amplifier.
선형회로부(111)의 신호와 비선형회로부(112)의 신호가 180 도의 위상차를 나타내므로, 결국 하이브리드 결합기(110)에서 출력된 신호는 선형회로부(111)에서 출력된 신호와 비선형회로부(112)에서 출력된 신호의 차이가 된다. 바로 이 하이브리드 결합기(110)에서 출력된 신호가 전력증폭기의 오차를 보정하는 보정신호이다. 이러한 보정신호는 가변신호감쇠기와 가변위상변위기(118)에 의해 크기와 위상이 바뀌어진 후, 콤바이너(104)에 입력된다.Since the signal of the linear circuit unit 111 and the signal of the nonlinear circuit unit 112 exhibit a 180 degree phase difference, the signal output from the hybrid coupler 110 is eventually output from the signal output from the linear circuit unit 111 and the nonlinear circuit unit 112. It is the difference of the output signal. The signal output from the hybrid coupler 110 is a correction signal for correcting the error of the power amplifier. The correction signal is input to the combiner 104 after the size and phase are changed by the variable signal attenuator and the variable phase transformer 118.
신호지연회로부(107)는 오차신호생성부(108)에서 발생되는 시간지연을 보상하기 위한 지연선로로 구성되며, 콤바이너(104)의 입력포트로 신호를 인가한다. 그리고, 콤바이너(104)에 의해 합해진 신호는 신호감쇠기(105)에 의해 크기가 조절된 후, 선형특성이 우수한 종단증폭기(106)에 의해 증폭되어 전력증폭기(200)에 입력된다.The signal delay circuit unit 107 is composed of a delay line for compensating for the time delay generated in the error signal generation unit 108 and applies a signal to the input port of the combiner 104. Then, the signal summed by the combiner 104 is adjusted by the signal attenuator 105 and then amplified by the terminal amplifier 106 having excellent linear characteristics and input to the power amplifier 200.
그런데, 종래의 증폭기에서 전치왜곡을 구성하기 위하여 사용된 MMIC 는 주 전력증폭기의 이득 및 위상변화와 정확히 반대되는 전달 특성을 가져야 전력증폭기의 비선형 특성을 최대로 개선할 수 있다. 하지만, 이와 같은 특성을 갖는 소자를 선정하는 것과 비선형 소자의 전달특성이 전력증폭기의 모든 동작 영역에서 정확히 반대가 되도록 구성하는 것은 매우 어려운 일이다.However, the MMIC used to construct the predistortion in the conventional amplifier should have the propagation characteristics exactly opposite to the gain and phase change of the main power amplifier to maximize the nonlinear characteristics of the power amplifier. However, it is very difficult to select a device having such characteristics and to configure the transfer characteristics of the nonlinear device to be exactly opposite in all operating regions of the power amplifier.
또한, 도 1과 같은 구성에서는 주 전력증폭기의 전달특성이 전력증폭기의 동작 조건에 따라 변화하게 되며 이와 같은 변화를 보상할 수 있는 방법이 제시되지 않았다.In addition, in the configuration as shown in FIG. 1, the transfer characteristic of the main power amplifier is changed according to the operating conditions of the power amplifier, and a method for compensating for such a change has not been proposed.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전력증폭기의 동작 조건에 따른 이득과 위상 변화 정도를 검출하여 이를 보상하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to detect and compensate for a degree of change in gain and phase according to an operating condition of a power amplifier.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 엔벌로프 전치보상을 이용하여 주전력 증폭기가 갖는 이득 및 위상의 비선형 특성을 개선하는 것이 특징이다.In order to achieve this object, the present invention is characterized by improving the nonlinear characteristics of gain and phase of the main power amplifier using envelope predistortion.
도 1은 선형화장치가 설치된 종래의 전력증폭기를 개략적으로 도시한 블록도.1 is a block diagram schematically showing a conventional power amplifier equipped with a linearization device.
도 2는 본 발명의 전치보상기가 설치된 전력증폭기를 개략적으로 도시한 블록도.2 is a block diagram schematically illustrating a power amplifier provided with a predistorter of the present invention;
도 3은 전력증폭기의 특성곡선을 도시한 그래프.3 is a graph showing a characteristic curve of a power amplifier.
도 4는 본 발명의 엔벌로프 보상기를 개략적으로 도시한 블록도.4 is a block diagram schematically showing an envelope compensator of the present invention;
도 5는 신호발생부를 개략적으로 도시한 블록도.5 is a block diagram schematically illustrating a signal generator;
도 6은 오류검출보정부를 개략적으로 도시한 블록도.6 is a block diagram schematically showing an error detection correction unit.
* 도면의 주요부분에 대한 기호설명 ** Explanation of Symbols on Major Parts of Drawings *
1000 : 신호감쇠부 2000 : 위상변위부1000: signal attenuation part 2000: phase shift part
3000 : 벡터변조부 6120, 6130, 6210, 6220 :위상변위기3000: vector modulator 6120, 6130, 6210, 6220: phase displacement
4000 : 증폭부 5000 : 오류검출보정부4000: amplifier 5000: error detection and correction
5100 : 오류검출보정기 5110, 5120, 5130 : 하이브리드 결합기5100: error detection corrector 5110, 5120, 5130: hybrid coupler
5140, 5150 : 비교기 6000 : 신호보상부5140, 5150: comparator 6000: signal compensator
6100 : 엔벌로프 보상기 6200 : 신호발생부6100: envelope compensator 6200: signal generator
6110 : 포락선 검출부 6140, 6150, 6160, 6170, 6180 : 승산기6110: envelope detection unit 6140, 6150, 6160, 6170, 6180: multiplier
본 발명의 전치보상기는 외부에서 입력되는 제 1 제어신호를 참조하여 입력신호를 보상하여 감쇠하는 신호감쇠부(1000)와, 제 2 제어신호를 참조하여 신호의 위상을 변위하는 위상변위부(2000)와, 입력신호를 왜곡시키기위한 제어신호를 출력하는 신호보상부(6000)와, 제어신호를 입력받아 왜곡된 신호를 생성하는 벡터변조부(3000), 그리고 벡터변조부에(3000)서 출력된 신호의 증폭신호와 입력신호를 비교하여 제 1 제어신호와 제 2 제어신호를 출력하는 오류검출보정부(5000)를 포함하여 구성되어 있다.The predistorter of the present invention includes a signal attenuator 1000 for compensating and attenuating an input signal with reference to a first control signal input from the outside, and a phase shifter 2000 for displacing a phase of the signal with reference to a second control signal. And a signal compensator 6000 for outputting a control signal for distorting the input signal, a vector modulator 3000 for receiving a control signal and generating a distorted signal, and a vector modulator 3000 for outputting the control signal. And an error detection correction unit 5000 for comparing the amplified signal and the input signal of the received signal and outputting the first control signal and the second control signal.
신호감쇠부(1000)는 외부에서 입력된 제 1 제어신호를 참조하여 소정의 입력신호를 보상하여 감쇠시킨다.The signal attenuation unit 1000 compensates and attenuates a predetermined input signal with reference to the first control signal input from the outside.
위상변위부(2000)는 외부에서 입력된 제 2 제어신호를 참조하여 신호감쇠부(1000)에서 출력된 신호의 위상을 변위시킨다.The phase shifter 2000 displaces the phase of the signal output from the signal attenuation unit 1000 with reference to the second control signal input from the outside.
신호보상부(6000)는 입력신호의 세기에 따라 입력신호를 왜곡시키는 소정의 제어신호를 출력한다. 이러한 신호보상부(6000)는 입력신호의 포락선(envelope)을 검출하여 포락선의 크기에 따라 변화되는 소정의 제어전압을 출력하는 엔벌로프 보상기(6100)와, 엔벌로프 보상기(6100)에서 출력된 제어전압을 인가받아 전력증폭기의 출력특성을 상쇄시키도록 벡터변조부(3000)를 제어하는 제어신호를 출력하는 신호발생부(6200)를 포함하여 구성되어 있다.The signal compensator 6000 outputs a predetermined control signal that distorts the input signal according to the strength of the input signal. The signal compensator 6000 detects an envelope of the input signal and outputs a predetermined control voltage that varies according to the size of the envelope, and the control output from the envelope compensator 6100. And a signal generator 6200 for outputting a control signal for controlling the vector modulator 3000 to cancel the output characteristic of the power amplifier by receiving a voltage.
또한, 엔벌로프 보상기(6100)는 포락선(envelope)를 검출하는 포락선검출부(6110)와, 포락선검출부(6110)에서 검출된 포락선을 이용하여 벡터변조부(3000)에서 출력된 신호의 위상을 결정하는 왜곡제어부를 포함하여 구성되어 있다. 이 때, 왜곡제어부는 포락선의 값을 이용하여 제 1 제어전압(VA)과 제 2 제어전압(VP)을 생성한다.In addition, the envelope compensator 6100 determines the phase of the signal output from the vector modulator 3000 using the envelope detector 6110 and the envelope detected by the envelope detector 6110. It comprises a distortion control unit. At this time, the distortion control unit generates the first control voltage V A and the second control voltage V P using the value of the envelope.
왜곡제어부에서 생성되는 제 1 제어전압(VA)은 포락선의 값을 4제곱한 값에 소정의 제 1 왜곡계수(a3)를 승산한 값과, 상기 포락선의 값을 2제곱한 값에 소정의 제 2 왜곡계수(a2)를 승산한 값, 그리고 소정의 제 3 왜곡계수(a1)를 모두 가산한 값으로 결정된다. 이러한 제 1 제어전압(VA)은 벡터변조부(3000)에서 출력될 신호의 진폭을 결정한다.The first control voltage V A generated by the distortion control unit is predetermined by a value obtained by multiplying a value of an envelope by a fourth power and multiplying a predetermined first distortion coefficient a 3 by a value obtained by multiplying the envelope value by a power of two. It is determined by multiplying the second distortion coefficient a 2 by and adding the predetermined third distortion coefficient a 1 . The first control voltage V A determines the amplitude of the signal to be output from the vector modulator 3000.
왜곡제어부에서 생성되는 제 2 제어전압(VP)은 포락선의 값을 4제곱한 값에 소정의 제 4 왜곡계수(p3)를 승산한 값과, 상기 포락선의 값을 2제곱한 값에 소정의 제 5 왜곡계수(p2)를 승산한 값, 그리고 소정의 제 6 왜곡계수(p1)를 모두 가산한 값으로 결정된다. 이러한 제 1 제어전압(VA)은 벡터변조부(3000)에서 출력될 신호의 위상을 결정한다.The second control voltage V P generated by the distortion control unit is predetermined by a value obtained by multiplying a value of an envelope by a fourth power and multiplying a predetermined fourth distortion coefficient p 3 by a value obtained by multiplying the value of the envelope by a power of two. It is determined by multiplying the fifth distortion coefficient p 2 by and adding the predetermined sixth distortion coefficient p 1 . The first control voltage V A determines a phase of a signal to be output from the vector modulator 3000.
벡터변조부(3000)는 신호보상부(6000)에서 출력된 제어신호들을 입력받아 위상변위부(2000)에서 출력된 위상의 신호를 생성한다. 즉, 벡터변조부(3000)를 통해 출력된 신호는 신호감쇠부(1000)에 입력된 최초의 신호를 왜곡한 신호이다.The vector modulator 3000 receives the control signals output from the signal compensator 6000 and generates a signal having a phase output from the phase shifter 2000. That is, the signal output through the vector modulator 3000 is a signal distorting the first signal input to the signal attenuation unit 1000.
오류검출보정부(5000)는 벡터변조부(3000)에서 출력된 신호의 증폭신호와 신호감쇠부(1000)에 입력된 입력신호를 비교하여 오류를 검출하고, 그 오류를 보정하여 제 1 제어신호(VA')와 제 2 제어신호(VP')를 출력한다. 이 때, 벡터변조부(3000)에서 출력된 신호의 증폭신호와 최초의 입력신호가 오류검출보정부(5000)에 입력되는 시점을 동기시키기 위하여 오류검출보정부(5000)는 별도의 신호지연부(delay)(5200)를 포함하도록 구성될 수도 있다. 이 때, 신호지연부(5200)는 신호감쇠부(1000)에 입력된 신호가 위상변위부(2000)와 벡터변조부(3000)를 통해 변조된 신호가 증폭되어 오류검출보정부(5000)에 입력될 때까지 최초의 입력신호를 지연시키도록 동작한다. 그 결과, 신호감쇠부(1000)와 위상변위부(2000), 벡터변조부(3000)를 통해 변조된 신호가 최초의 입력신호와 동일한 시점에 오류검출보정부(5000)로 입력되는 것이다.The error detection correction unit 5000 detects an error by comparing the amplified signal of the signal output from the vector modulator 3000 and the input signal input to the signal attenuation unit 1000, and corrects the error to correct the first control signal. (V A ') and the second control signal (V P ') are output. At this time, in order to synchronize the amplification signal of the signal output from the vector modulator 3000 and the time when the first input signal is input to the error detection correction unit 5000, the error detection correction unit 5000 is a separate signal delay unit. (delay) 5200 may be configured. At this time, the signal delay unit 5200 is amplified by the signal input to the signal attenuation unit 1000 through the phase shift unit 2000 and the vector modulator 3000 is amplified to the error detection correction unit (5000) The first input signal is delayed until input. As a result, the signal modulated by the signal attenuator 1000, the phase shifter 2000, and the vector modulator 3000 is input to the error detection correction unit 5000 at the same time as the first input signal.
이하, 본 발명의 전치보상기의 동작원리는 다음과 같다.Hereinafter, the operation principle of the predistorter of the present invention is as follows.
본 발명은 RF 대역의 입력신호에 적용되며, 입력신호의 포락선(envelope)을 입력신호의 세기에 따라 변화시킨다. 이 때, 입력신호는 신호감쇠기(1000)를 통해 신호의 세기가 변화되고, 위상변위기(2000)를 통해 신호의 위상이 변화되며, 벡터변조기(3000)에서 최종적으로 세기와 위상이 변조되어 출력된다.The present invention is applied to an input signal of the RF band, and changes the envelope of the input signal according to the strength of the input signal. At this time, the input signal is the intensity of the signal is changed through the signal attenuator 1000, the phase of the signal is changed through the phase shifter 2000, the strength and phase is finally modulated and output by the vector modulator 3000 do.
일반적으로 전력증폭기의 비선형 전달특성은 도 3에 도시된 것과 같다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 전력증폭기의 이득과 위상은 입력신호의 크기에 따라 일정하지 않고 변화된다. 이와 같은 변화에 의해 전력증폭기의 출력신호는 왜곡된다.In general, the nonlinear transmission characteristics of the power amplifier are as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 3, the gain and phase of the power amplifier are not constant and change according to the magnitude of the input signal. This change causes the output signal of the power amplifier to be distorted.
이 때, 본 발명은 입력신호의 세기에 따라 변화하는 특성을 벡터변조기(3000)로 보상하고, 전력증폭기의 동작조건에 따라 변화된 이득 및 위상을 신호감쇠기(1000)와 위상변위기(2000)로 보상한다.In this case, the present invention compensates the characteristics that change according to the strength of the input signal with the vector modulator 3000, and the gain and phase changed according to the operating conditions of the power amplifier to the signal attenuator 1000 and the phase shifter 2000. To compensate.
도면에는 도시되지 않았지만, 입력신호는 별도로 설치된 디바이더(divider)에 의해 두 개의 신호로 분리된다. 그래서, 하나의 신호는 신호감쇠기(1000)에 입력되어 신호의 왜곡이 실시되며, 나머지 하나의 신호는 다시 두 개로 분리되어 하나는 포락선을 검출하는 신호보상부(6000)에 입력되고, 나머지는 오류검출보정부(5000)로 입력된다.Although not shown in the drawing, the input signal is divided into two signals by a divider installed separately. Thus, one signal is input to the signal attenuator 1000 and the signal is distorted. The other signal is divided into two again, one is input to the signal compensator 6000 for detecting an envelope, and the other is an error. The detection correction unit 5000 is input.
신호보상부(6000)의 엔벌로프 보상기(6100)는 입력신호(Vi)의 엔벌로프 검출전압 세기에 따라 전력증폭기의 입력신호를 변화시키기 위한 제 1 제어전압(VA)과 제 2 제어전압(VP)을 생성한다. 제 1 제어전압(VA)과 제 2 제어전압(VP)은 벡터변조기(3000)를 통해 출력된 신호의 크기와 위상이 도 3에 도시된 전치보상(predistortion)된 것과 같이 되도록 벡터변조기(3000)를 제어한다. 도 3의 전치보상 함수는 주전력증폭기의 특성을 모델링한 결과로부터 산출된다. 이 때, 벡터변조기(3000)를 통해 출력된 신호의 크기는 다음의 수학식 1과 같은 방법으로 산출되어지고, 벡터변조기(3000)를 통해 출력된 신호의 위상은 다음의 수학식 2와 같은 방법으로 산출되어진다.Envelope compensator 6100 in the signal compensation unit (6000) is input a first control voltage (V A) and a second control voltage for changing the input signal of the power amplifier according to the envelope detection voltage intensity of the (V i) Create (V P ). The first control voltage V A and the second control voltage V P may be a vector modulator such that the magnitude and phase of the signal output through the vector modulator 3000 are predistorted as shown in FIG. 3. 3000). The predistortion function of FIG. 3 is calculated from the results of modeling the characteristics of the main power amplifier. In this case, the magnitude of the signal output through the vector modulator 3000 is calculated by the following equation 1, and the phase of the signal output through the vector modulator 3000 is shown by the following equation 2 Is calculated.
상기 수학식 1과 수학식 2에서 괄호 안의 다항식이 바로 엔벌로프 보상기(6100)의 왜곡제어부에서 출력된 제어전압이다. 도 4는 이러한 왜곡제어부를 구성하는 회로의 일례를 도시한 것이다.In Equations 1 and 2, polynomials in parentheses are control voltages output from the distortion control unit of the envelope compensator 6100. 4 shows an example of a circuit constituting such a distortion control unit.
왜곡제어부에서 출력된 제어전압은 신호보상부(6000)의 신호발생부(polar to rectangular converter)(6200)를 통하여 벡터변조기(3000)를 제어하기 위한 제어신호(VI, VQ)로 변환된다. 이러한 제어신호(VI, VQ)에 의해 전력증폭기의 출력특성과 반대되도록 전치보상 함수에 매핑된다.The control voltage output from the distortion control unit is converted into a control signal (V I , V Q ) for controlling the vector modulator 3000 through a polar to rectangular converter 6200 of the signal compensator 6000. . The control signals V I and V Q are mapped to the predistortion function so as to be opposite to the output characteristics of the power amplifier.
도면에는 도시되지 않았지만, 벡터변조기(3000)는 위상변위기 두 개로 구성되며, 동위상 성분과 직교위상성분의 위상차이를 줄여 신호의 크기를 증가시킨다. 그리고, 동위상 성분과 직교위상성분의 위상을 동일한 방향으로 위치시킴으로써, 신호의 위상을 증가시킨다. 즉, 신호발생부에 설치된 위상변위기(6210, 6220)에 의해 도 5에 도시된 것과 같이 동위상 및 직교위상 제어전압은 상호간에 크기의 부호가 반대이며, 위상의 부호는 동일하다.Although not shown in the figure, the vector modulator 3000 is composed of two phase shifters, and increases the signal size by reducing the phase difference between the in-phase component and the quadrature component. The phase of the signal is increased by placing the phases of the in-phase component and the quadrature component in the same direction. That is, as shown in Fig. 5 by the phase shifters 6210 and 6220 provided in the signal generator, the in-phase and quadrature-phase control voltages have opposite signs of magnitude and the signs of phases are the same.
도 6은 전력증폭기의 동작조건에 따라 변화되는 전력증폭기의 크기 및 위상 오차를 검출한 후에 이를 보상하는 방법을 도시한 것이다. 전력증폭기의 이득 오차는 두 개의 다이오드에 의해 비교된 두 신호 간의 차이를 얻을 수 있으며, 이 정보를 이용하여 신호감쇠기의 감쇠량을 변화시킨다. 위상 오차보상도 동일한 방법으로 얻을 수 있으며, 이는 위상변위기(2000)를 통해 보상될 수 있다. 단, 크기 오차와 달리 위상오차 성분을 얻기 위하여 90°하이브리드 결합기(5110, 5120, 5130)를 다이오드 입력에 구성하고, 비교기(5140, 5150)를 통해 두 신호 사이의 오차를 얻을 수 있게 하였다.6 illustrates a method of compensating for the size and phase error of a power amplifier that is changed according to operating conditions of the power amplifier. The gain error of the power amplifier can obtain the difference between the two signals compared by the two diodes and use this information to change the attenuation of the signal attenuator. Phase error compensation can also be obtained in the same way, which can be compensated through the phase shifter 2000. However, unlike the magnitude error, in order to obtain a phase error component, the 90 ° hybrid couplers 5110, 5120, and 5130 were configured at the diode input, and the comparators 5140 and 5150 provided an error between the two signals.
본 발명의 전력증폭기는 외부의 환경변화 또는, 동작조건의 변화에 의해 달라지는 전력증폭기의 이득 및 신호 위상의 변화를 보상할 수 있어 증폭신호의 왜곡이 줄어드는 효과가 있다.The power amplifier of the present invention can compensate for a change in gain and signal phase of a power amplifier which is changed by external environmental changes or changes in operating conditions, thereby reducing the distortion of the amplified signal.
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| KR1019990040150A KR20010028084A (en) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | Predistorter of power amplifier |
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| KR1019990040150A KR20010028084A (en) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | Predistorter of power amplifier |
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| KR (1) | KR20010028084A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR101699755B1 (en) * | 2015-12-30 | 2017-01-25 | 한국산업기술대학교산학협력단 | Signal processing apparatus for amplitude modulation |
-
1999
- 1999-09-17 KR KR1019990040150A patent/KR20010028084A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 19990917 |
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| PG1501 | Laying open of application | ||
| PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |