KR100313919B1 - Predistortion Power Amplifier having gain and phase compens ation function - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전력증폭기에 관한 것으로, 종래의 문제점이었던 동작조건의 변화에 따른 신호의 왜곡을 보상할 수 있는 이득 및 위상 보상 기능을 갖는 선왜곡 전력증폭기에 관한 것이다. 본 발명에 의한 전력증폭기는 입력신호를 두 개의 제 1 신호와 제 2 신호로 분리하는 제 1 방향성 결합기, 제 1 방향성 결합기에서 분리된 제 1 신호에 의한 전력증폭기 출력에서 발생하는 이득보상을 가변감쇠기, 위상을 보상하는 가변위상변위기, 전력증폭기 출력에서 발생하는 왜곡성분을 감소시키기 위한 선형화기, 선형화기에서 출력된 신호를 증폭하는 전력증폭기, 전력증폭기에서 출력된 신호를 두 개의 출력신호로 분리하는 제 2 방향성 결합기, 제 1 방향성 결합기에서 분리된 제 2 신호와 제 2 방향성 결합기에서 출력된 출력신호를 비교하여 증폭이득과 위상의 변화를 검출하는 오차신호검출부를 포함하여 구성된 것이 특징이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power amplifier, and more particularly, to a line distortion power amplifier having a gain and phase compensation function capable of compensating for distortion of a signal due to a change in operating conditions, which has been a conventional problem. The power amplifier according to the present invention includes a first directional coupler for splitting an input signal into two first signals and a second signal, and a variable attenuator for gain compensation generated at the power amplifier output by the first signal separated from the first directional coupler. A variable phase shifter to compensate for phase, a linearizer to reduce the distortion component in the power amplifier output, a power amplifier to amplify the signal output from the linearizer, and a signal output from the power amplifier into two output signals And an error signal detection unit for comparing the second signal separated from the first directional coupler and the output signal output from the second directional coupler to detect amplification gain and phase change.

Description

이득 및 위상 보상 기능을 갖는 선왜곡 전력증폭기{Predistortion Power Amplifier having gain and phase compens ation function}Predistortion Power Amplifier having gain and phase compensation function

본 발명은 전력증폭기에 관한 것으로, 특히 선왜곡(predistortion) 전력증폭기에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to power amplifiers and, more particularly, to predistortion power amplifiers.

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 선왜곡(predistortion)과 피드포워드(feed-forward) 방법이 사용된다. 특히, 선왜곡(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 linear distortion amplifier of the predistortion method is widely used in mobile communication base stations due to the advantage of improving the linear characteristics of the amplifier without much deterioration of the power amplifier efficiency.

선왜곡(predistortion)을 이용한 선형화 증폭기은 동작원리는 다음과 같다.The operation principle of a linearization amplifier using predistortion is as follows.

대부분의 전력증폭기는 입력신호의 증가에 따라 이득이 감소하고 위상이 지연되는 비선형 특성을 갖는다. 선왜곡(predistortion)을 이용한 선형화기는 이 비선형 전력증폭기 전단에 위치한다. 선왜곡(predistortion)을 이용한 선형화기는 증폭기의 전체 이득특성과 위상변화 특성을 선형화시킬 수 있는 장점이 있다. 뿐만아니라 선왜곡(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 that the configuration is simple and that the efficiency decrease due to the linearizer connection is hardly generated.

그러나, 선왜곡(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 선왜곡방식은 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 line distortion method shown in FIG. 1, a small transistor is used to generate an error signal, and the error signal is input to the power amplifier in addition to the input signal as a reference signal.

도 1에 도시된 선왜곡(predistortion) 방식의 선형화 장치는 선왜곡(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 linearization apparatus of the predistortion method 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 선왜곡(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 that 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 위상차를나타내므로, 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.

그러나, 종래의 전력증폭기는 부품의 특성에 따라 선형특성이 좌우되므로, 사용시간이 길어질수록 신호의 오차가 커지고, 전력증폭기의 동작온도에 따라 소자와 전력증폭기의 특성이 변하여 선형특성이 저하되는 문제점이 있다.However, the conventional power amplifier has a linear characteristic depending on the characteristics of the components, so the longer the use time, the greater the error of the signal, the characteristics of the device and the power amplifier changes according to the operating temperature of the power amplifier, the linear characteristics are deteriorated There is this.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전력증폭기의 동작온도와 이득변화, 그리고 신호의 위상변화를 보상할 수 있는 전력증폭기 제어회로를 제공하는 데에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a power amplifier control circuit capable of compensating an operating temperature and a gain change of a power amplifier and a phase change of a signal.

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 이득 및 위상 보상 회로가 구현된 본 발명의 전력증폭기를 개략적으로 도시한 블록도.2 is a block diagram schematically illustrating a power amplifier of the present invention in which a gain and phase compensation circuit is implemented.

도 3은 상기 도 2의 전력증폭기에서 오차신호검출부를 도시한 블록도.3 is a block diagram illustrating an error signal detector in the power amplifier of FIG.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

1000 : 선형화기 1101, 1114, 1106, 1115 : 증폭기1000: Linearizer 1101, 1114, 1106, 1115: Amplifier

1102 : 가변감쇠기 1103 : 디바이더1102 variable attenuator 1103 divider

1105, 1113, 1116 : 신호감쇠기 1106 : 종단증폭기1105, 1113, 1116: signal attenuator 1106: termination amplifier

1109, 1110 : 하이브리드 결합기 1117 : 가변신호감쇠기1109, 1110: hybrid combiner 1117: variable signal attenuator

1118 : 가변위상변위기 1119 : 지연선로1118: variable phase displacement 1119: delay line

2000 : 오차신호검출부 2100, 2300, 2400 : 저역통과여파기2000: Error signal detector 2100, 2300, 2400: Low pass filter

2200 : OP앰프 2500, 2600 : 리미터2200: Op amp 2500, 2600: Limiter

3000 : 전력증폭부3000: power amplifier

본 발명은 도 2에 도시된 것과 같이 RF 신호가 입력되는 입력포트와, 입력된 신호를 두 개의 경로로 분리하는 방향성 결합기와 방향성 결합기에서 분리된 신호중 1 개는 전력증폭기(3000)의 동작조건 변화에 따른 이득 보상을 위한 가변감쇠기(1102)와, 위상변화 보상을 위한 가변위상변위기(1118)와, 전력증폭기(3000)에서 발생되는 왜곡성분을 감소시키기 위한 선형화기(1000)와, 선형화기에서 출력된 신호를 증폭하는 전력증폭기(3000)와 전력증폭기(3000)에서 출력된 신호를 샘플링하기 위한 방향성 결합기와, 입력신호와 출력신호 사이의 시간지연을 보상하기 위한 지연선로와 입력신호와 출력신호를 비교하여 이득 및 위상 변화를 검출하기 위한 오차신호검출부로 구성된 것이 특징이다.According to the present invention, as shown in FIG. 2, one of an input port into which an RF signal is input and a signal separated from the directional coupler and the directional coupler separating the input signal into two paths is changed in the operating condition of the power amplifier 3000. Variable attenuator 1102 for gain compensation, variable phase shifter 1118 for phase shift compensation, linearizer 1000 for reducing distortion generated in power amplifier 3000, and linearizer Directional coupler for sampling the signal output from the power amplifier 3000 and the power amplifier 3000, and a delay line, input signal and output to compensate the time delay between the input signal and the output signal Characterized in that it consists of an error signal detection unit for comparing the signal to detect the gain and phase change.

제 1 방향성 결합기는 입력포트를 통해 입력된 입력신호를 두 개의 경로로 나누어 제 1 신호와 제 2 신호로 분리한다. 그리고, 가변감쇠기(1102)는 제 1 방향성 결합기에서 분리된 신호 중, 제 1 신호의 이득보상을 변경하고, 가변위상변위기(1118)는 가변감쇠기(1102)에서 출력된 신호의 위상을 보상한다.The first directional coupler divides the input signal input through the input port into two paths and separates the first signal and the second signal. The variable attenuator 1102 changes the gain compensation of the first signal among the signals separated by the first directional coupler, and the variable phase shifter 1118 compensates the phase of the signal output from the variable attenuator 1102. .

선형화기(1000)는 가변위상변위기(1118)에서 출력된 신호의 왜곡성분을 감소시키는 것이다. 이러한 선형화기(1000)는 입력된 신호를 증폭시키기 위한 초단증폭기(1101)와, 증폭된 신호의 세기를 조절할 수 있는 가변신호감쇠기(1117)와, 감쇠된 신호를 두 개의 경로로 나누는 디바이더(1103), 증폭기의 오차신호를 검출하는 오차신호 검출부의 구성요소들(1109, 1113, 1114, 1115, 1116, 1110), 입력신호가 선형적으로 변화하는 신호지연회로부(1119), 오차신호검출부의 각 구성요소들에서 출력된 신호와 신호지연회로부(1119)에서 출력된 신호를 합치는 콤바이너, 콤바이너에서 출력되는 신호의 크기를 변화시키는 신호감쇠기(1105), 그리고 신호감쇠기에서 출력된 신호를 증폭시키는 종단증폭기(1106)로 구성되어 종래의 선형화기(도1의 100)와 동일하므로, 상세한 설명을 생략하도록 한다.The linearizer 1000 reduces the distortion component of the signal output from the variable phase transformer 1118. The linearizer 1000 includes an ultra short amplifier 1101 for amplifying an input signal, a variable signal attenuator 1117 for adjusting the strength of the amplified signal, and a divider 1103 for dividing the attenuated signal into two paths. ), The components 1109, 1113, 1114, 1115, 1116, and 1110 of the error signal detection unit for detecting an error signal of the amplifier, the signal delay circuit unit 1119 in which the input signal changes linearly, and the error signal detection unit, respectively. Combiner that combines the signal output from the components and the signal output from the signal delay circuit unit 1119, the signal attenuator 1105 for changing the magnitude of the signal output from the combiner, and the signal output from the signal attenuator Since it is composed of a terminal amplifier 1106 for amplifying the same as the conventional linearizer (100 of FIG. 1), a detailed description thereof will be omitted.

그리고, 전력증폭기(3000)는 선형화기(1000)에서 왜곡성분이 감소된 신호를 증폭하고, 제 2 방향성 결합기는 전력증폭기(3000)에서 출력된 신호를 두 개의 출력신호로 분리한다.The power amplifier 3000 amplifies the signal having the reduced distortion component in the linearizer 1000, and the second directional coupler separates the signal output from the power amplifier 3000 into two output signals.

본 발명의 핵심적인 구성요소인 오차신호검출부(2000)는 제 1 방향성 결합기에서 분리된 제 2 신호와 상기 제 2 방향성 결합기에서 출력된 출력신호를 비교하여 증폭이득과 위상의 변화를 검출한다. 이러한 오차신호검출부는 도 3에 도시된 것과 같이 제 2 신호의 크기를 정규화하는 제 1 리미터(2500)와, 제 2 방향성 결합기에서 출력된 출력신호의 크기를 정규화하는 제 2 리미터(2600)와, 제 1 리미터(2500)에서 정규화된 신호와 제 2 신호의 이득오차를 검출하는 제 1 믹서와, 제 2 리미터(2600)에서 정규화된 신호와 출력신호의 이득오차를 검출하는 제 2 믹서와, 제 1 믹서에서 출력된 신호와 제 2 믹서에서 출력된 신호의 위상오차를 검출하는 제 3 믹서를 포함하여 구성되어 있다.The error signal detector 2000, which is a key component of the present invention, detects a change in amplification gain and phase by comparing a second signal separated from the first directional coupler with an output signal output from the second directional coupler. As shown in FIG. 3, the error signal detector includes a first limiter 2500 for normalizing the magnitude of the second signal, a second limiter 2600 for normalizing the magnitude of the output signal output from the second directional coupler; A first mixer detecting a gain error of the normalized signal and the second signal at the first limiter 2500, a second mixer detecting a gain error of the signal and the output signal normalized at the second limiter 2600; And a third mixer for detecting a phase error between the signal output from the first mixer and the signal output from the second mixer.

또한, 본 발명의 전력증폭기는 도 2에 도시된 것과 같이 제 2 방향성결합기에서 출력된 출력신호의 증폭이득을 감쇠시켜 증폭이득이 감쇠된 출력신호를 오차신호검출기(2000)에 인가하는 감쇠기를 부가적으로 포함하여 구성될 수도 있다.In addition, the power amplifier of the present invention attenuates the amplification gain of the output signal output from the second directional coupler as shown in FIG. 2 and adds an attenuator for applying the amplified gain attenuated output signal to the error signal detector 2000. It may also be configured to include.

이하, 본 발명의 전력증폭기의 동작원리에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, the operation principle of the power amplifier of the present invention will be described.

먼저, 입력포트를 통해 입력된 신호가 제 1 방향성 결합기에 의해 분리된다. 그리고, 제 1 방향성 결합기에 의해 분리된 신호 중, 하나인 제 1 신호가 가변감쇠기(1102)와 가변위상변위기(1118)를 거쳐 선형화기(1000)에 입력되어 증폭된다. 또한, 제 1 방향성 결합기에 의해 분리된 신호 중, 제 2 신호는 오차신호검출기(2000)에 입력된다.First, the signal input through the input port is separated by the first directional coupler. The first signal, which is one of the signals separated by the first directional coupler, is input to the linearizer 1000 through the variable attenuator 1102 and the variable phase transformer 1118 and amplified. Also, of the signals separated by the first directional coupler, the second signal is input to the error signal detector 2000.

이 때, 선형화기(1000)에서 증폭된 신호는 전력증폭기(3000)의 동작조건 변화에 따라 이득 및 위상오차가 발생된다. 이러한 위상오차를 검출하는 방법은 다음과 같다.At this time, the signal amplified by the linearizer 1000 generates a gain and a phase error according to a change in operating conditions of the power amplifier 3000. The method of detecting such a phase error is as follows.

먼저, 선형화기(1000)에서 증폭된 신호가 제 2 방향성 결합기에 의해 분리되어 오차신호검출기(2000)에 입력되어 제 2 리미터(2600)에 의해 정규화된다. 또, 제 1 방향성 결합기에 의해 분리되어 기입력된 제 2 신호는 제 1 리미터(2500)에 의해 정규화된다. 이 때, 제 1 리미터(2500)에 의해 정규화된 신호와 기입력된 제 2 신호가 제 1 믹서에 입력되어 제 2 신호보다 크기와 주파수가 두 배인 DC성분의 신호가 출력되고, 제 2 리미터(2600)에 의해 정규화된 신호와 선형화기(1000)에서 증폭된 신호가 제 2 믹서에 입력되어 선형화기(1000)에서 증폭된 신호보다 크기와 주파수가 두 배인 DC성분의 신호가 출력된다.First, the signal amplified by the linearizer 1000 is separated by the second directional coupler, input to the error signal detector 2000, and normalized by the second limiter 2600. In addition, the second signal inputted separately by the first directional coupler is normalized by the first limiter 2500. At this time, the signal normalized by the first limiter 2500 and the second inputted signal are input to the first mixer to output a signal having a DC component having a magnitude and frequency twice that of the second signal, and outputting a second limiter ( The signal normalized by 2600 and the signal amplified by the linearizer 1000 are input to the second mixer, and a signal having a DC component having a magnitude and frequency twice that of the signal amplified by the linearizer 1000 is output.

그리고, 제 1 믹서 및 제 2 믹서에 의해 출력된 DC성분의 신호는 각각 OP앰프(2200)에 의해 이득오차가 검출되어 가변감쇠기(1102)에 입력된다. 그 결과, 가변감쇠기(1102)를 제어하기 위한 제어전압, 이득조절전압이 출력된다.The signal of the DC component output by the first mixer and the second mixer is respectively detected by the OP amplifier 2200 and input to the variable attenuator 1102. As a result, a control voltage and a gain control voltage for controlling the variable attenuator 1102 are output.

또, 제 1 리미터(2500)와 제 2 리미터(2600)에 의해 출력된 신호는 각각 제 3 믹서에 입력되어 위상오차성분과 제 2 신호 주파수의 두 배의 신호로 출력되고, 제 3 믹서에서 출력된 신호는 저역통과여파기(2100)를 거쳐 가변위상변위기(1118)에 입력된다. 그 결과, 가변위상변위기(1118)를 제어하기 위한 제어신호가 출력된다.In addition, the signals output by the first limiter 2500 and the second limiter 2600 are respectively input to the third mixer and output as signals of twice the phase error component and the second signal frequency, and are output from the third mixer. The received signal is input to the variable phase transformer 1118 via the low pass filter 2100. As a result, a control signal for controlling the variable phase displacement transformer 1118 is output.

결국, 가변감쇠기(1102)는 오차신호검출기(2000)의 제 1 믹서와 저역통과여파기(2400)를 거쳐 OP앰프(2200)에 입력된 신호와 제 2 믹서와 저역통과여파기(2300)를 거쳐 OP앰프(2200)에 입력된 신호의 출력신호 즉, 이득조절전압을 입력받아 제 1 신호의 왜곡을 보상하고, 가변위상변위기(1118)는 오차신호검출기(2000)의 저역통과여파기(2100)에서 출력된 제어신호를 입력받아 제 1 신호의 위상을 보상한다.As a result, the variable attenuator 1102 passes through the first mixer and the low pass filter 2400 of the error signal detector 2000 and the signal input to the OP amplifier 2200 and the second mixer and the low pass filter 2300. The output signal of the signal input to the amplifier 2200, that is, the gain control voltage is input to compensate for the distortion of the first signal, and the variable phase transformer 1118 is a low pass filter 2100 of the error signal detector 2000 The phase of the first signal is compensated by receiving the output control signal.

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.

Claims (3)

입력 신호를 두 개의 제 1 신호와 제 2 신호로 분리하는 제 1 방향성 결합기,A first directional coupler that separates an input signal into two first signals and a second signal, 상기 제 1 방향성 결합기에서 분리된 제 1 신호에 의한 전력의 이득보상을 위한 가변감쇠기,A variable attenuator for gain compensation of power by the first signal separated from the first directional coupler, 위상을 보상하는 가변위상변위기,Variable phase displacement compensation, 전력증폭기 출력에서 발생하는 왜곡성분을 감소시키기 위한 선형화기,A linearizer for reducing distortion caused at the output of the power amplifier, 상기 선형화기에서 출력된 신호를 증폭하는 전력증폭기,A power amplifier for amplifying the signal output from the linearizer, 상기 전력증폭기에서 출력된 신호를 두 개의 출력신호로 분리하는 제 2 방향 성 결합기,A second directional coupler for separating the signal output from the power amplifier into two output signals, 상기 제 1 방향성 결합기에서 분리된 제 2 신호와 상기 제 2 방향성 결합기에서 출력된 출력신호를 각각 정규화 하는 제 1,2 리미터를 포함하고 정규화된 신호들과 정규화되기 이전의 신호들을 이용하여 이득 오차 및 위상 오차를 검출하는 오차신호검출부를 포함하여 구성된 전력증폭기.A first and second limiters for normalizing the second signal separated from the first directional coupler and the output signal output from the second directional coupler, respectively, and using the normalized signals and the signals before normalization, A power amplifier comprising an error signal detector for detecting a phase error. 제 1 항에 있어서, 상기 오차신호검출부는The method of claim 1, wherein the error signal detection unit 상기 제 2 신호의 크기를 정규화하는 제 1 리미터,A first limiter for normalizing the magnitude of the second signal, 상기 제 2 방향성 결합기에서 출력된 출력신호의 크기를 정규화하는 제 2 리미터,A second limiter for normalizing the magnitude of the output signal output from the second directional coupler; 상기 제 1 리미터에서 정규화된 신호와 상기 제 2 신호의 이득오차를 검출하는 데 1 믹서,A first mixer for detecting a gain error between the normalized signal at the first limiter and the second signal; 상기 제 2 리미터에서 정규화된 신호와 상기 출력신호의 이득오차를 검출하는 제 2 믹서,A second mixer for detecting a gain error between the normalized signal at the second limiter and the output signal; 상기 제 1 믹서에서 출력된 신호와 제 2 믹서에서 출력된 신호의 위상오차를 검출하는 제 3 믹서를 포함하여 구성된 전력증폭기.And a third mixer detecting a phase error between the signal output from the first mixer and the signal output from the second mixer. 제 1 항에 있어서, 상기 전력증폭기는The power amplifier of claim 1, wherein the power amplifier 상기 제 2 방향성결합기에서 출력된 출력신호의 증폭이득을 감쇠시켜 상기 증폭이득이 감쇠된 출력신호를 상기 오차신호검출기에 인가하는 감쇠기를 부가적으로 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전력증폭기.And an attenuator for attenuating the amplification gain of the output signal output from the second directional coupler to apply the amplified gain attenuated output signal to the error signal detector.
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