KR100480735B1

KR100480735B1 - 이동통신용 다단 전력증폭기의 단간 정합회로

Info

Publication number: KR100480735B1
Application number: KR10-2003-0000041A
Authority: KR
Inventors: 류기현
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-01-02
Filing date: 2003-01-02
Publication date: 2005-04-07
Also published as: KR20040062252A

Abstract

본 발명은 다단 전력증폭기의 단간(Inter-Stage) 정합회로를 모듈에서 정확하게 튜닝할 수 있도록 하고, 이러한 정합회로를 칩으로 만드는 경우 효과적인 정합회로의 구조를 제안할 수 있도록 한 이동통신용 다단 전력증폭기의 단간 정합회로를 제공하기 위한 것으로, 이동통신용 다단 전력증폭기의 단간(Inter-Stage)에 연결되는 정합회로에 있어서, 임피던스 영역을 변환하기 위한 람다(λ)/4-라인과 연결된 션트 인덕터(Shunt Inductor)와 시리즈 캐패시터(Series Capacitor)로 구성되고, 인덕터와 캐패시터의 값이 모듈 상에 구현하기에 용이한 값으로 변환되어 지기 때문에 더욱 정확한 튜닝을 할 수 있다.

Description

이동통신용 다단 전력증폭기의 단간 정합회로{Inter-Stage Matching Circuit of Multi-Stage Power Amplifier for Mobile Communication}

본 발명은 이동통신용 다단 전력증폭기에 관한 것으로, 특히 이동통신용 다단 전력증폭기의 단간(inter-stage) 정합회로에 관한 것이다.

최근, 이동통신시장의 폭발적인 성장에 힘입어 핵심 부품에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히, 무선통신시장에 있어서는 송수신에 해당하는 단위 회로들을 소형화하기 위한 노력의 일환으로 전체 송수신 단을 하나의 단일 칩으로 만들고 있다.

그러나, 전력증폭기의 경우는 고효율과 고선형성을 요구하기 때문에 별개의 모듈로 만들어진다.

여기서, 전력증폭기의 구성은 능동소자를 포함하는 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit) 칩과 입출력의 정합을 포함하는 모듈로 나눌 수가 있다.

현재 CDMA(Code Division Multiple Access)용 상용전력증폭기 모듈의 크기는 4x4 [mm2]의 크기로 출시가 되고 있다.

이렇게 작은 모듈을 만들기 위해서는 가능한 많은 정합회로 부분을 MMIC에 내장할 필요가 있다. 그래서 입력과 단간(inter-stage)의 정합회로는 MMIC에 내장되고 있는 상황이고 출력의 정합회로만 모듈 상에 구현되어지고 있다.

도 1을 참조하여, 종래 기술에 따른 이동통신용 다단 전력증폭기의 단간 정합회로를 설명하면 다음과 같다.

종래 기술에 따른 이동통신용 다단 전력증폭기의 단간(Inter-Stage) 정합회로(1)는 다단 전력 증폭기의 단간에 작은 션트(Shunt) 인덕터(L1)와, 큰 시리즈(Series) 캐패시터(C1)로 구성된다.

이때, 상기 정합회로(1)는 고주파수(High Frequency)를 통과시키는 하이 패스 타입(High Pass Type) 구조로 구성된다.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이 상기 인덕터(L1)와 캐패시터(C1)를 이용하여 영역 A(Low Impedance)에서 상기 정합회로(1)를 구현한다.

그러나 이상에서 설명한 종래 기술에 따른 이동통신용 다단 전력증폭기의 단간(Inter-Stage) 정합회로는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 상술한 정합회로(1)를 MMIC에 내장하는 경우, 이미 만들어진 칩을 모듈에서 튜닝(Tunig)을 할 수가 없게 되어 내장하기 전에 정확한 정합회로의 값을 결정해야 한다는 문제점이 있었다.

둘째, 종래의 단간(inter-stage) 정합회로의 경우는 낮은 임피던스(Low impedance)(A 영역)에서 만들어지기 때문에 작은 임피던스의 변화에 대해서도 아주 민감할 뿐 아니라, 주파수가 높아지면 더더욱 정확한 값을 결정하기가 힘들어지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 다단 전력증폭기의 단간(Inter-Stage) 정합회로를 모듈에서 정확하게 튜닝할 수 있도록 하고, 이러한 정합회로를 칩으로 만드는 경우 효과적인 정합회로의 구조를 제안할 수 있도록 한 이동통신용 다단 전력증폭기의 단간 정합회로를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동통신용 다단 전력증폭기의 단간 정합회로의 특징은 이동통신용 다단 전력증폭기의 단간(Inter-Stage)에 연결되는 정합회로에 있어서, 임피던스 영역을 변환하기 위한 람다(λ)/4-라인과 연결된 션트 인덕터(Shunt Inductor)와 시리즈 캐패시터(Series Capacitor)로 구성되는데 있다.

이때, 상기 션트 인덕터와 시리즈 캐패시터로 구성된 정합회로는 로우 패스 타입(Low Pass Type)으로 구성되는데 다른 특징이 있다.

본 발명의 특징에 따른 작용은 임피던스 영역을 변환하기 위한 람다(λ)/4-라인과 연결된 션트 인덕터(Shunt Inductor)와 시리즈 캐패시터(Series Capacitor)로 구성된 정합회로를 제공함에 따라 람다/4-라인을 사용하여 정합회로를 하이 임피던스(High Impedance) 상에 구현하기 때문에 보다 정확한 튜닝을 할 수 있다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 이동통신용 다단 전력증폭기의 단간 정합회로의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 이동통신용 다단 전력증폭기의 단간 정합회로를 나타낸 회로도이고, 도 4는 본 발명의 단간 정합회로를 구현하고자 하는 임피던스 영역을 나타내는 스미스 차트이다.

본 발명에 따른 이동통신용 다단 전력증폭기의 단간 정합회로(10)는 도 3에 도시한 바와 같이, 이동통신용 다단 전력증폭기의 단간(Inter-Stage)에 연결되는 정합회로에 있어서, 임피던스 영역을 변환하기 위한 람다(λ)/4-라인(11)과 연결된 션트 인덕터(Shunt Inductor)(L11)와 시리즈 캐패시터(Series Capacitor)(C11)로 구성된다.

이때, 상기 션트 인덕터(L11)와 시리즈 캐패시터(C11)로 구성된 정합회로(10)는 저주파수(Low Frequency)를 통과시키는 로우 패스 타입(Low Pass Type) 구조로 구성된다.

또한, 본 발명은 단간(Inter-stage) 정합회로(10)를 로우 임피던스(low impedance)가 아닌 하이 임피던스(high impedance)로 옮겨와서 보다 정확하게 모듈상에 구현하기 위하여, 두 개의 람다/4-라인(11)(TL11, TL12)을 이용한다.

상세히 설명하면, 이동통신용 전력증폭기의 단간(Inter-Stage) 정합회로는 10[ohm]보다 작은 A 영역(도 4)에서 만들어진다. 이를 MMIC 칩이 아닌 모듈상에서 구현하기 위해서는 상당히 큰 캐패시터와 상당히 작은 인덕터가 필요하게 된다. 특히, PCS 대역(1.8㎓)의 경우 단간 정합을 위해서 필요한 인덕터는 0.5 nH 근처가 되어 이를 모듈에서 구현하는 것은 거의 불가능하다. 왜냐하면, MMIC 칩에서 패드(Pad)를 만들었다면 이 패드를 모듈로 연결하기 위해서 본딩(Bonding)하게 되는데 이때 본딩 와이어(Bonding Wire)의 인덕턴스만 하더라도 0.5 nH 근처가 되기 때문이다.

즉, 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해서 람다/4-라인(11)(TL11, TL12)을 이용하여 단간 정합회로를 로우 임피던스 영역인 A 영역에서 구현하는 것보다 상대적으로 하이 임피던스 영역인 B로 옮겨와서 구현하고자 한 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 이동통신용 다단 전력증폭기의 단간 정합회로의 동작을 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 람다/4-라인(TL11, TL12)은 임피던스 매칭과정에 이용되는 전송선로(Transmission Line)로서, 상기 람다/4-라인(TL11, TL12)의 폭은 임피던스 값으로 찾아지고, 길이는 해당 매칭 주파수의 파장에 대비한 상대 파장 길이로 찾을 수 있다.

본 발명은, 상기 람다/4-라인(TL11)을 통해 영역 B(High Impedance)로 변환하여 상기 인덕터(L11)와 캐패시터(C11)를 이용하여 정합회로를 구현하고, 다시 람다/4-라인(TL12)을 이용하여 영역 A(Low Impedance)로 되돌리는 방식을 취하고 있다.

상술한 동작을 통해 영역 B에서의 인덕터(L11)와 캐패시터(C11)의 값은 구현하기에 용이한 값으로 변환되어진다.

또한, 상기 람다/4-라인(11)(TL11, TL12)을 사용하기 때문에 칩과 멀리 떨어진 위치에서 상기 인덕터(L11)와 캐패시터(C11)가 만들어져 튜닝이 유리하다.

그리고, 상기 인덕터(L11)와 캐패시터(C11)의 경우 모듈에서 사용 가능한 값이 제한적이다는 점을 감안할 때, 영역 A에 비해서 영역 B에서 사용 가능한 값의 범위가 넓기 때문에 모듈상에서 보다 정확한 튜닝을 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 이동통신용 다단 전력증폭기의 단간 정합회로는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 인덕터와 캐패시터의 값이 모듈 상에 구현하기에 용이한 값으로 변환되어 지기 때문에 더욱 정확한 튜닝을 할 수 있다.

둘째, 모듈에서 결정된 인덕터와 캐패시터의 값을 MMIC 칩으로 옮겨감으로서 보다 용이하게 최적의 MMIC 칩 구현이 가능하다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 이동통신용 다단 전력증폭기의 단간 정합회로를 나타낸 회로도

도 2는 종래 기술의 단간 정합회로를 구현하고자 하는 임피던스 영역을 나타내는 스미스 차트

도 3은 본 발명에 따른 이동통신용 다단 전력증폭기의 단간 정합회로를 나타낸 회로도

도 4는 본 발명의 단간 정합회로를 구현하고자 하는 임피던스 영역을 나타내는 스미스 차트

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 정합 회로

11: 람다/4-라인

Claims

이동통신용 다단 전력증폭기의 단간(Inter-Stage)에 연결되는 정합회로에 있어서,

임피던스 영역을 로우 임피던스 영역에서 하이 임피던스 영역으로 변환하기 위한 람다(λ)/4-라인과 연결된 션트 인덕터(Shunt Inductor)와 시리즈 캐패시터(Series Capacitor)로 구성됨을 특징으로 하는 이동통신용 다단 전력증폭기의 단간 정합회로.
제 1 항에 있어서,

상기 션트 인덕터와 시리즈 캐패시터는

로우 패스 타입(Low Pass Type)으로 구성됨을 특징으로 하는 이동통신용 다단 전력증폭기의 단간 정합회로.