KR20010076827A - 무선단말기의 증폭기 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코드분할다중접속 방식 무선단말기의 송수신부에 있어 적용되는 증폭기 제어 장치에 관한 것으로, 특히, 소모 전류의 감소와 동시에 선형성을 향상시키는 송수신부의 증폭기 제어 장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 신호에 따라서 증폭기를 스위칭하여 소모전류도 줄이면서 선형성을 개선하는 증폭기 제어장치를 특징으로 한다. 특히, 수신부에 있어서 제안되는 본 발명의 실시는, 수신부에 큰 신호가 입력되어 그 신호를 감쇄함에 있어서 증폭기를 거치지 않고 신호를 그냥 통과시켜서 증폭기의 뒷쪽에 큰신호가 전달되지 않도록 하여 선형성을 개선함과 동시에 증폭기가 오프상태로 되어 소모전류를 줄이도록 하는 증폭기 제어장치를 특징으로 하며; 다음으로, 송신부에 있어서 제안되는 실시로서는, 송신부에 있어서 송신전력이 임의의 값 미만일 경우 증폭기를 스위칭하여 신호를 증폭하지 않고 소모전류를 줄이도록 하는 증폭기 제어장치를 특징으로 한다.

Description

무선단말기의 증폭기 제어장치{APPARATUS FOR CONTROLING A POWER AMPLIFIER OF RADIO PORTABLE TERMINAL EQUIPMENT}

본 발명은 무선단말기의 송수신부에 있어 적용되는 증폭기 제어 장치에 관한 것으로, 특히, 소모 전류의 감소와 동시에 선형성을 향상시키는 송수신부의 증폭기 제어 장치에 관한 것이다.

통상 무선단말기에 있어 안테나를 통해 신호의 수신이 이루어지고, 수신된 신호를 복원하는 과정이 신호 수신장치를 통해 이루어진다. 그러나, 수신된 신호의 세기가 너무 클 경우, 자기 신호를 복원함에 있어 내 신호의 왜곡 현상이 나타난다.

따라서, 이의 문제를 해소하기 위해 종래에 있어 여러 방법의 제안이 이루어졌으며, 특히, 선형성의 개선과 소모 전류를 절약을 이루는 것은 그러한 제안에 있어 더욱더 요구되는 사항이 되었다.

한편, 앞서 언급한 문제의 해소를 위해 종래에 있어 제안된 무선단말기의 신호 송수신 장치와, 그에 있어 적용되는 증폭기 제어장치의 구성은 첨부된 도 1에 있어 도시된 바와 같다. 참고로, 상기 도 1에 있어 도시된 도면은 특히 수신부의 부분을 보다 특징적으로 개시한 도면이다.

이의 참조를 통해 종래 기술의 특징과 그에 있어 발생된 문제를 살펴보면, 먼저, 수신된 신호의 경로는 안테나(110)로 수신되어, 이는 다시 듀플렉서(109)를 통해 송신부와 수신부로 나뉘어 지도록 되어 있다. 저잡음증폭기(LNA)(108)는 입력과 출력의 정합회로로 구성되어, 수신부 전 경로에 있어 영향을 주는 잡음비율을 낮추고 원하는 수신 대역만을 선택하여 수신감도를 증대시킨다. BJT 트랜지스터(B1)는 V_control신호가 ON (3V)일 때 동작하며, 이는 R1과 R2의 저항을 통해 전압다이오드(D)에 인가된다. 이때 상기 다이오드(D)는 ON 상태가 되고. 상기 수신된 신호는 상기 온 상태의 다이오드(D) 및 저항 R1, R2를 통해서 일정 정도 손실된 상태로 감쇄 된다.

그러나, 상기 전압다이오드(D)의 ON상태는 그 후단의 임피던스를 매우 낮도록 하게 된다. 이는 입력과 출력 정합회로가 서로 맞지 않도록 하는 원인이 되며, 그러한 원인에 의해 필터특성의 저하와 발진현상의 발생이 나타난다. 또한 주파수에 대해서 신호의 차(Ripple)가 크게되는데, 이에 정상적으로 신호를 복원할 수가 없는 문제를 야기하기도 한다.

결국, 종래 기술에 따른 무선단말기의 송수신 장치에 있어, 상기에서 설명하였듯이 입력에 들어온 큰 신호를 감쇄함에 있어 입력단의 임피던스가 낮은 임피던스로 바뀌게 되고, 이는 결국 신호의 리플(Ripple)을 크게 하여 신호 복원에 따른 디지탈 신호처리를 원활하지 못하도록 하는 주 원인이 된다. 또한 무선단말기에 있어 에러의 발생을 크게 하여 정상적으로 통화할 수 없는 문제 또한 야기한다.

따라서 본 발명의 목적은 CDMA (Code Division Method Access) 방식 무선단말기의 송수신부에 있어서 적용되며, 앞서 언급된 문제점들을 해소할 수 있도록 하는 무선단말기의 증폭기 제어장치를 구현함에 있다.

또한 본 발명의 목적은, 소모 전류의 감소와 동시에 선형성을 향상시키는 무선단말기의 송수신부에 있어 적용되는 증폭기 제어장치를 구현함에 있다.

이러한 본 발명은, 신호에 따라서 증폭기를 스위칭하여 소모전류도 줄이면서 선형성을 개선하는 증폭기 제어장치를 특징으로 한다.

특히, 수신부에 있어서 제안되는 본 발명의 실시는, 수신부에 큰 신호가 입력되어 그 신호를 감쇄함에 있어서 증폭기를 거치지 않고 신호를 그냥 통과시켜서 증폭기의 뒷쪽에 큰신호가 전달되지 않도록 하여 선형성을 개선함과 동시에 증폭기가 오프상태로 되어 소모전류를 줄이도록 하는 증폭기 제어장치를 특징으로 하며,

다음으로, 송신부에 있어서 제안되는 실시로서는, 송신부에 있어서 송신전력이 임의의 값 미만일 경우 증폭기를 스위칭하여 신호를 증폭하지 않고 소모전류를 줄이도록 하는 증폭기 제어장치를 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 증폭기 제어장치가 적용된 무선단말기의 송수신부의 구성을 보여주는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 무선단말기 송수신부의 증폭기 제어장치의 블록 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 증폭기 제어장치의 적용이 이루어지는, 무선단말기 송수신부의 구성을 보여주는 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자 등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명에 따른 무선단말기의 신호송수신 장치에 있어 적용되는 증폭기 제어장치의 구성도이다. 이를 통해 전력 소모의 절약 및 선형성의 확보를 이룰수 있다.

이하 상기 도 2를 참조하면, 본 발명에 있어 적용되는 증폭기 제어장치는 증폭기(102), 스위치(101), 제어부(103)로 구성된다. 상기 증폭기(102)는 상기 제어부(103)의 제어신호에 의해 동작한다. 상기 증폭기(102)는 상기 스위치(101)가 OFF 상태가 된 경우에 있어 일반적인 증폭기와 같은 신호의 증폭 동작을 행한다. 그러나, 상기 제어부(103)의 제어신호 인가에 따라 스위치(101)의 상태가 온 상태가 되는 경우, 상기 증폭기(102)는 동작을 행하지 않으며, 이는 인가되는 신호를 증폭하지 않는 것이다. 그리고 이 경우에 있어서 인가되는 신호는 스위치(101)의 경로를 통해 출력으로 바로 전달된다.

상기와 같은 증폭기 제어장치의 동작 상태에 따라 본 발명의 실시가 이루어진다.

첨부된 도 3은 바로 본 발명에 따른 무선단말기 송수신 장치의 내부 구성도가 된다.

이를 참조하면, 본 발명에 따른 송수신 장치는 능동소자로서 M1, M2, M3을 구비하고 있으며, 상기 M2는 증폭기 소자로서 사용된다. 상기 M1, M2, M3 소자는 FET( Field Effect Transistor), MESFET(Metal Semiconductor Field Effect Transistor), HEMT(High Electron Mobility Transistor), BJT(Bipolar Juction Transistor)로 구현되는 능동소자이다. 여기서 FET 계열인 JFET, MESFET, HEMT는 그 특성이 각기 다르지만, 동작원리는 동일하다.

상기 M1의 능동소자는 스위치로 동작하는 역할을 한다. 이는 앞서 도 2에 잇어서의 스위치(101) 역할을 하는 것이다. 상기 M3는 Bipolar 나 NMOSFET 계열로 구현될 수가 있다. 상기 M3 소자는 제어 전압의 안가 상태에 따라 ON/OFF 상태가 되며, 이의 상태로서 상기 M2의 FET나 Bipolar도 ON/OFF 하게 된다.

이의 동작 원리는 하기와 같이 이루어진다.

먼저, 바이어스 회로에 대해서 설명하면, Vcc는 M2의 FET 드레인에 전압이 걸리게 되고, M1의 스위치 FET는 드레인 쪽에 Vdd가 인가되고, 소오스에는 DC Block 커패시터(C1)에 의해서 저항 R2를 통해서 드레인과 같은 전압이 소오스에 인가된다. FET의 게이트는 저항 R1을 통해 0V가 인가된다. M1의 게이트 전압은 저항 R5와 M3의 능동소자에 인가된 전압이 걸리게 된다.

다음으로, V_control 전압이 High 상태이면, M3의 능동소자는 ON 상태가 되어 M2의 소자는 증폭기로 동작하게 된다. 이때 Vs전압은 Self-Bias 전압이 되어 M2의 FET는 정상적으로 동작하게 된다.

상기 FET의 M1에 대한 게이트 소오스전압은 Vgs = Vs - Vdd < - Vp (핀치오프 전압) 이 되어 OFF 상태가 된다.

입력정합회로는 증폭기의 입력을 정합하는 회로니며, 출력정합회로는 출력을 정합하는 회로로 구현된다.

그리고, V_control 전압이 Low 상태이면, M3의 능동소자는 OFF 상태가 되어 M2의 소자는 증폭기로 동작하지 않게 된다. 이때 Vs전압은 저항 R6를 통해서 Vdd 전압이 인가되어 상기 M1의 FET 게이트와 소오스 전압이 0V가 되어 ON상태가 된다.

이때 상기 M1의 FET 는 드레인 소오스 사이의 저항이 매우 작아 입력된 신호는 캐패시터 C1을 거처 FET인 M1과 출력 정합회로를 거치게 된다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시는, 무선 단말기의 수신부에 있어서 아이들 모드에 있어서 전류를 절약하기 위해서 존재하는 슬롯 모드와 같이, 수신대기 상태에서 수신부를 ON/OFF 시 V_control 단자로서 슬롯 모드를 사용할 수도 있는 것이다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시는, 디지탈 신호처리부의 제어 신호를 받아서 들어오는 입력과 방해파 신호에 따라서 증폭기를 스위칭함으로서 무선단말기에 수신부의 선형성을 개선하는 이점과 아울러, 시스템의 효율을 개선하는 이점이 있다.

또한, 통상 선형성을 개선함에 있어 전류나 전압을 증가시키는 경우가 많은데, 본 발명의 경우 선형성 특성이 우수한 증폭기에 적용함으로서 시스템의 효율이보다 더 개선되고, 다이나믹을 넓혀 줄수가 있으며, 소모전류를 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 증폭기 제어 장치를 송신부로 적용하는 경우에 있어 AGC(Automatic Gain Control)부에 부담을 덜 주며 다이나믹 범위를 넓혀주고 소모 전류을 줄일수 있는 이점이 있다.

Claims (8)

1. 무선단말기 수신부의 증폭기 제어장치에 있어서,

   입력되는 신호를 인가되는 제어전압의 상태에 따라 증폭하여 출력하는 증폭기와,

   수신되는 신호의 크기에 따라 상기 제어전압의 출력 및 스위칭 제어 신호를 선택하여 출력하는 제어부와,

   상기 스위칭 제어 신호의 입력에 따라, 상기 증폭기의 구동 여부 및 상기 구동기의 입출력 신호의 신호 경로를 변경하는 스위치를 구비하고 있음을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,

   수신되는 신호가 일정 크기 이상의 신호인 경우에 있어 상기 스위칭 제어 신호를 출력함을 특징으로 하는 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 스위치는,

   상기 스위칭 제어 신호의 입력에 따라, 상기 증폭기의 입력단과 출력단을 직접 연결하는 신호 경로로 변경함을 특징으로 하는 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 스위치는,

   스위칭 능동소자로 구현되며, 스위칭 제어신호로서 인가되는 소오스 전압을 통해 온/오프를 수행함을 특징으로 하는 장치.
5. 무선단말기 송신부의 증폭기 제어장치에 있어서,

   입력되는 신호를 인가되는 제어전압의 상태에 따라 증폭하여 출력하는 증폭기와,

   송신전력의 크기에 따라 상기 제어전압의 출력 및 스위칭 제어 신호를 선택하여 출력하는 제어부와,

   상기 스위칭 제어 신호의 입력에 따라, 상기 증폭기의 구동 여부 및 상기 구동기의 입출력 신호의 신호 경로를 변경하는 스위치를 구비하고 있음을 특징으로 하는 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 제어부는,

   송신전력이 임의의 값 미만인 경우에 있어 상기 스위칭 제어 신호를 출력함을 특징으로 하는 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 스위치는,

   상기 스위칭 제어 신호의 입력에 따라, 상기 증폭기의 입력단과 출력단을 직접 연결하는 신호 경로로 변경함을 특징으로 하는 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 스위치는,

   스위칭 능동소자로 구현되며, 스위칭 제어신호로서 인가되는 소오스 전압을 통해 온/오프를 수행함을 특징으로 하는 장치.