KR100328755B1

KR100328755B1 - 저잡음증폭기

Info

Publication number: KR100328755B1
Application number: KR1019990017409A
Authority: KR
Inventors: 박종경
Original assignee: 서평원; 엘지정보통신주식회사
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2002-03-14
Also published as: KR20000073851A

Abstract

본 발명은 RF신호를 증폭시키는 저잡음증폭기에서, 상기 저잡음증폭기에 직류전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 전원공급부로부터 공급된 직류전원과 수신된 RF신호를 하나의 신호로 합성하여 출력하는 제1 바이어스티와, 상기 제1 바이어스티로부터 출력된 직류전원과 RF신호의 합성출력신호를 스위칭하는 제1 스위치와, 상기 제1 스위치로부터 출력된 직류전원과 RF신호의 합성출력신호를 다시 직류전원과 RF신호로 분리하는 제2 바이어스티와, 상기 제2 바이어스티로부터 각각 분리되어 입력되는 RF신호와 직류전원을 각각 입력받아 RF신호를 일정레벨로 증폭시키는 메인증폭기와, 상기 메인증폭기의 전원 입력단으로 입력되는 직류전원과 상기 전원공급부의 전원전압을 비교하여 증폭기의 이상여부를 검출하고 그 검출결과신호를 제1 스위치와 증폭기들의 출력신호를 스위칭하는 제2 스위치로 인가하는 비교기와, 상기 제1 스위치와 제2 스위치의 스위칭작용에 따라 동작되어 RF신호를 증폭하는 서브증폭기를 포함하는 저잡음증폭기를 제공한다.

Description

저잡음증폭기{The high efficiency LNA}

본 발명은 이동통신 기지국 수신단에서 사용되는 저잡음증폭기의 전력이득 및 잡음지수를 개선시키는 저잡음증폭기에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신에 있어서 이동통신단말기에서 송신된 RF고주파신호는기지국 수신단을 통하여 수신되고 일정량 증폭된 후에 검파 및 복조과정을 거쳐서 연결하고자 하는 사용자에게 무선 또는 유선으로 송신된다.

상기 기지국 수신단에서 사용되는 증폭기를 LNA(Low Noise Amplifier)라고 하며 안테나를 통하여 수신된 RF고주파신호를 저잡음을 유지하면서 증폭하는 역할을 하는 저잡음증폭기이다.

도 1은 종래의 저잡음증폭기의 회로도이다.

도 2를 참조하여 설명하면, 안테나로 수신된 RF고주파신호가 입력되며 상기 입력된 고주파신호를 90°의 위상차로 분배시키는 제1커플러(Quadrature hybrid coupler)(10)와, 상기 제1커플러(10)에서 분배된 두 개의 RF고주파신호 중 하나의 RF고주파신호를 증폭시키는 제1증폭기(20)와, 상기 제1커플러(10)에서 분배된 두 개의 제1증폭기(20)에서 증폭된 RF신호와 제2증폭기(30)에서 증폭된 RF신호를 하나의 RF신호로 합치는 제2커플러(40)와, 상기 제1증폭기(20), 제2증폭기(30)에 각각 직류전원을 공급하는 전원공급부(45)로 구성된다.

상기 저잡음증폭기는 밸런스드 타입(Balanced Type)으로서 정재파비 및 외부간섭에 대한 분리도가 양호하다.

상기의 구성으로 이루어진 종래의 저잡음증폭기의 작용에 관하여 설명하면 다음과 같다.

안테나를 통하여 수신된 RF고주파신호가 제1커플러(10)로 인가된다. 상기 제1커플러(10)로 인가된 R F고주파신호는 90_°의 위상차를 가지고 두 개의 R F고주파시호로 분배되어 하나는 제1증폭기(20)로 나머지 하나는 제2증폭기(30)로 인가된다. 상기 제2커플러(10)에서 두 개로 분배되어 제1증폭기(20), 제2증폭기(30)로 인가된 R F고주파신호는 일정량 증폭된다. 상기 제1증폭기(20), 제2증폭기(30)에서 증폭된 R F고주파신호는 제2커플러(40)에서 하나의 신호로 합성되어 외부로 방출된다. 또한, 전원공급부(45)는 상기 제1증폭기(20) 및 제2증폭기(30)에 전원을 공급한다.

상기와 같은 종래의 저잡음증폭기는 두 개의 증폭기를 사용하기 때문에 많은 전력이 소모되고 그 소모로 인한 열량 때문에 소자에 문제가 발생할 수 있으며, 두 개의 증폭기중 하나의 증폭기에 이상이 생기게 되면 작동은 하게되나 전력이득 및 잡음지수가 악화되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제시된 것으로서, 본 발명의 목적은 저잡음증폭기의 전력이득 및 잡음지수를 향상시키는 저잡음증폭기를 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 RF신호를 증폭시키는 저잡음증폭기에서, 상기 저잡음증폭기에 직류전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 전원공급부로부터 공급된 직류전원과 수신된 RF신호를 하나의 신호로 합성하여 출력하는 제1 바이어스티와, 상기 제1 바이어스티로부터 출력된 직류전원과 RF신호의 합성출력신호를 스위칭하는 제1 스위치와, 상기 제1 스위치로부터 출력된 직류전원과 RF신호의 합성출력신호를 다시 직류전원과 RF신호로 분리하는 제2 바이어스티와, 상기 제2 바이어스티로부터 각각 분리되어 입력되는 RF신호와 직류전원을 각각 입력받아 RF신호를 일정레벨로 증폭시키는 메인증폭기와, 상기 메인증폭기의 전원입력단으로 입력되는 직류전원과 상기 전원공급부의 전원전압을 비교하여 증폭기의 이상여부를 검출하고 그 검출결과신호를 제1 스위치와 증폭기들의 출력신호를 스위칭하는 제2 스위치로 인가하는 비교기와, 상기 제1 스위치와 제2 스위치의 스위칭 작용에 따라 동작되어 RF신호를 증폭하는 서브증폭기를 포함하는 저잡음증폭기를 제공한다.

도 1은 종래의 저잡음증폭기의 회로도,

도 2는 본 발명인 저잡음증폭기의 회로도,

도 3은 본 발명인 저잡음증폭기의 동작의 흐름도,

＜ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＞

10 : 제1커플러 15 A,15B: 제1 및 제2 바이어스티

15a : 인덕터 15b : 커패시터

20 : 제1증폭기, 메인증폭기 25 : 비교기

30 : 제2증폭기, 서브증폭기 40 : 제2커플러

45 : 전원공급부 50 : 제1스위치

60 : 제2스위치

이하에서는 본 발명의 실시예의 구성 및 작용에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도2는 본 발명인 저잡음증폭기의 회로도이다.

도2를 참조하여 설명하면, 본 발명은 안테나로 수신된 R F고주파신호는 커패시터(1 5 b)를 거치고 전원공급부(45)로부터 인가되는 직류전류는 인덕터(15a)를 거쳐서 하나의 신호로 합쳐지는 인덕터(15a)와 커패시터(15b)로 구성된 제1 및 제2 바이어스티(B i a s t e e) (1 5A, 15B) 와, 상기 제1 바이어스티(15A)를 통하여 처리된 하나의 신호가 입력되고 두 개의 단중 어느하나에 후술되는 비교기(25)의 제어에 따라 스위칭시키는 제1스위치(S P D T S / W : S i n g l e - P o l e D o u b l e - T h r o w s w i t c h) (5 0)와, 상기 제1스위치(50)에서 스위칭되어 혼합된 R F고주파신호 및 직류전류 중 R F 고주파신호는 커패시터(1 5 b)를 거치고 직류전류는 인덕터(15a)를 거쳐서 각각 분리시키는 제1 및 제2 바이어스티(15A,15B)와, 상기 제1 및 제2 바이어스티(15A,15B)를 통하여 출력된 RF고주파신호와 직류전류 중 R F고주파신호를 일정량 증폭시키고 인가전류에 의해 동작하는 메인증폭기(20)와, 상기 메인증폭기(20)의 고장시 스위칭되며 제1 및 제2 바이어스티(15A,15B)를 거쳐서 인가된 R F고주파신호와 직류전류 중 R F고주파신호를 일정량 증폭시키고 인가전류에 의해 동작하는 서브증폭기(20)와, 상기 메인증폭기(20) 및 서브증폭기(30)에서 일정량 증폭된 R F고주파신호를 외부와 스위칭시키는 제2스위칭(60)와, 상기 전원공급부(45)에서 공급되는 전압과 상기 메인증폭기(20)에서 출력되는 전압을 비교하여 상기 비교한 결과에서 두 전압에 차이가 생길 경우 그 차이에 해당하는 전압을 T T L신호로 변환하여 상기 제1스위치(50), 제2스위치(60)에 인가함으로써 서브증폭기(30)와 스위칭되도록 하는 비교기(25)로 구성된다.

상기의 구성으로 이루어진 본 발명의 작용에 관하여 설명하면 다음과 같다.

첫 번째 메인증폭기(20)만 동작하는 경우에 대해 살펴보면, 안테나로 수신된 R F고주파신호는 제1 바이어스티(15A)의 커패시터(15b)를 거치고 전원공급부(45)에서 공급되는 직류전류는 제1 바이어스티(15A)의 인덕터(15a)를 거쳐서 하나의 신호로 합쳐지고 제1스위치(50)로 인가된다. 상기 제1스위치(50)는 안테나 및 전원공급부(45)에서 공급된 R F 고주파신호 및 직류전류를 메인증폭기(20)로 인가시킨다. 상기 인가된 신호는 메인증폭기(20) 앞에 위치한 제2 바이어스티(15B)의 커패시터(15b)에서 RF고주파신호가 인덕터(15a)에서 직류전류가 분리되고 상기 신호 중 직류전류는 메인 증폭기(20)를 작동시키고 상기에 의해 작동된 메인증폭기(20)는 상기 RF고주파신호를 일정량 증폭시킨다. 상기 메인증폭기(20)에서 일정량 증폭된 RF고주파신호는 제2스위치(60)를 통하여 외부로 출력된다. 또한, 상기 비교하여 차이가 있는가를 판단하다.

두 번째 서브증폭기(30)가 동작하는 경우에 대해 살펴보면, 상기 비교기(25)에서 비교하는 결과에서 상기 전원공급부(45)의 전압과 메인증폭기(20)의 전압에 차이가 생기게 되면, 즉 메인증폭기(20)에 이상이 발생하게 되면 상기 비교기(25)는 제1스위치(50) 및 제2스위치(60)에 전압차이에 해당하는 TTL신호를 출력한다. 상기비교기(25)에서 출력된 TTL신호에 의해서 상기 제1스위치(50) 및 제2스위치(60)는 서브증폭기(30)로 인가된다. 상기 서브증폭기(30)로 인가되는 전원공급부(45)의 혼합된 직류전류 및 RF고주파신호는 서브증폭기(30) 앞의 제2 바이어스티(15B)의 커패시터(15b)에서 RF고주파신호로 인덕터(15a)에서 직류전류로 분리되고 상기 신호 중 직류전류는 서브증폭기(30)를 작동시키고 RF고주파신호는 상기 서브증폭기(30)의 작동에 의해 일정량 증폭된다. 상기에 의해 증폭된 RF고주파신호는 상기 비교기(25)에 의해 반대로 스위칭된 제2스위치(60)를 통하여 외부로 출력된다.

상기의 저잡음증폭기의 동작의 흐름을 도 3의 흐름도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명인 저잡음증폭기의 동작의 흐름도이다.

도 3을 참조하여 설명하면, 안테나를 통하여 RF고주파신호를 수신한다(S100).

상기 과정 S100에서 RF고주파신호를 수신하면 전원공급부(45)는 저잡음증폭기에 전원을 공급한다(S200).

상기 과정 S200에서 전원이 공급되면, 상기 RF고주파신호 및 직류전류는 제1스위치(50)를 통하여 메인증폭기(20)로 스위칭된다 (S300).

상기과정 S300에서 메인증폭기(20)로 스위칭되면, 메인증폭기(20)는 상기 RF고주파신호를 증폭시킨다(S400).

상기 과정 S400에서 RF고주파신호가 증폭되면, 비교기(25)는 상기 전원공급부(45)의 전압과 메인증폭기(20)의 전압을 비교하여 일치하는가를 판단한다(S500).

상기 과정 S500에서 판단한 결과에 따라서, 전압이 일치하면 상기 과정 (S500)으로부터 반복수행하고, 전압이 일치하지 않으면 비교기(25)는 TTL 신호를 제1스위치(50) 및 제2스위치(60)로 출력하여 서브증폭기(30)로 스위칭시킨다 (S600).

상기 과정 S600에서 서브증폭기(30)로 스위칭되면, 서브증폭기(30)는 제1스위치(50)로 통하여 인가되는 RF고주파신호를 증폭한다(S700).

상기의 모든 과정을 거쳐서 본 발명이 의도하는 대로 저잡음증폭기가 구현된다.

이상에서 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 저잡음증폭기의 전압이득 및 잡음지수를 향상시키기 위해 종래의 저잡음증폭기에서 두 개의 증폭기를 동시에 사용하는 방법을 하나의 메인증폭기만 사용하게 하고 상기 메인증폭기에 고장이 발생하면 나머지 서브증폭기로 스위칭시켜 동작하도록 하여 기존의 두 개의 증폭기를 동시에 사용하는 것보다 소모전류가 적어서 전압이득이 높아지고 종래의 두 개의 증폭기 중 하나의 증폭기 고장시 나머지 하나의 증폭기로 동작하는 경우에 발생하는 잡음지수 및 전압이득의 악화를 방지하는 효과가 있다.

Claims

수신한 RF신호를 증폭시키는 저잡음증폭기에 있어서,

상기 저잡음증폭기에 직류전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 전원공급부로부터 공급된 직류전원과 수신된 RF신호를 하나의 신호로 합성하여 출력하는 제1 바이어스티와, 상기 제1 바이어스티로부터 출력된 직류전원과 RF신호의 합성출력신호를 스위칭하는 제1 스위치와, 상기 제1 스위치로부터 출력된 직류전원과 RF신호의 합성출력신호를 다시 직류전원과 RF신호로 분리하는 제2 바이어스티와, 상기 제2 바이어스티로부터 각각 분리되어 입력되는 RF신호와 직류전원을 각각 입력받아 RF신호를 일정레벨로 증폭시키는 메인증폭기와, 상기 메인증폭기의 전원 입력단으로 입력되는 직류전원과 상기 전원공급부의 전원전압을 비교하여 증폭기의 이상여부를 검출하고 그 검출결과신호를 제1 스위치와 증폭기들의 출력신호를 스위칭하는 제2 스위치로 인가하는 비교기와, 상기 제1 스위치와 제2 스위치의 스위칭작용에 따라 동작되어 RF신호를 증폭하는 서브증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 저잡음증폭기.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 바이어스티는 병렬 연결된 커패시터와 인덕터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저잡음증폭기.