KR100602703B1 - 전압 가변 감쇠기를 이용한 송신 전력 제어 장치 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은, 전압 가변 감쇠기를 이용한 송신 전력 제어 장치에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은, 전력 검파기에서 송신 전력을 커플링하여 출력한 전압 레벨을 차동 증폭한 후에 그 값에 따라 전압 가변 감쇠기를 조정하여 루프 백으로 송신 전력을 제어하는, 전압 가변 감쇠기를 이용한 송신 전력 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있음.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은, 전압 가변 감쇠기를 이용한 송신 전력 제어 장치에 있어서, 전력 증폭기에 의해 증폭된 송신 출력을 커플링하여 전압 레벨 신호를 검출하기 위한 전력 검파기; 상기 전력 검파기로부터 출력된 전압 레벨 신호와 임의의 기준 전압을 비교하는 차동 증폭기; 및 상기 차동 증폭기로부터의 출력 신호에 따라 송신 전력을 감쇠시켜 상기 전력 증폭기로 출력하는 전압 가변 감쇠기를 포함하되, 상기 차동 증폭기는, 최대 송신 전력 이하의 영역에서는 최대 전압을 출력하도록 하여, 상기 전압 가변 감쇠기에서 감쇠가 일어나지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 무선통신 단말기 등에 이용됨.

전압 가변 감쇠기, 송신 전력 제어, 전력 검파기, 차동 증폭기, 전자파 흡수율(SAR)

Description

전압 가변 감쇠기를 이용한 송신 전력 제어 장치{Apparatus of Transmitting Power Control using Voltage Variable Attenuator}

도 1 은 종래의 전력 검파기를 이용한 송신 전력 제어 장치의 일실시예 구성도.

도 2 는 본 발명에 따른 전압 가변 감쇠기를 이용한 송신 전력 제어 장치의 일실시예 구성도.

도 3 은 본 발명에 따른 송신 전력과 전력 검파기의 출력 전압 레벨에 대한 일실시예 설명도.

도 4 는 본 발명에 따른 송신 전력과 차동 증폭기의 출력 전압 레벨에 대한 일실시예 설명도.

도 5 는 본 발명에 따른 입력 제어 전압 레벨과 전압 가변 감쇠기의 감쇠도에 대한 일실시예 설명도.

도 6 은 본 발명에 따른 전압 가변 감쇠기를 이용한 송신 전력 제어 방법에 대한 일실시예 흐름도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

201 : MSM(Mobile Station Modem) 202 : 디지털/아날로그 변환기

203 : 제 1 주파수 혼합기 204 : 이득 증폭기

205 : 제 1 대역 통과 필터 206 : 제 2 주파수 혼합기

207 : 제 2 대역 통과 필터 208 : 전압 가변 감쇠기

209 : 차동 증폭기 210 : 전력 증폭기

211 : 전력 검파기 212 : 안테나

본 발명은 전압 가변 감쇠기를 이용한 송신 전력 제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력 검파기에서 송신 전력을 커플링하여 출력한 전압 레벨을 차동 증폭한 후에 그 값에 따라 전압 가변 감쇠기를 조정하여 송신 전력을 제어하는, 전압 가변 감쇠기를 이용한 송신 전력 제어 장치에 관한 것이다.

본 발명에서 무선통신 단말기란, 이동통신 단말기, 개인 휴대통신 단말기(PCS), 개인용 디지털 단말기(PDA), 차세대 무선통신 단말기(IMT2000), 무선랜 단말기, 스마트폰 등과 같은 개인이 휴대하면서 무선통신이 가능한 단말기를 말한다.

일반적으로 CDMA 시스템에서 용량을 최대화하기 위해서는 각 단말기의 신호가 기지국에 최소한의 신호대 잡음비를 가지고 수신되어야 한다.

먼저, 무선통신 시스템에 있어서 전력 제어를 간단히 살펴보면, CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템은 모든 무선통신 단말기로부터 전송되는 신호가 같은 주파수를 공유하기 대문에 간섭에 의해 성능과 용량이 결정된다. 즉, CDMA 시스템내에서 발생한 내부 간섭이 용량과 음성 품질을 결정하는 중요한 요소이다.

그리고, 무선통신 단말기의 송신 전력이 낮으면 통화품질이 낮아지고, 높으면 무선통신 단말기의 통화품질이 좋아지나, 이 때에 같은 채널을 사용하는 다른 무선통신 단말기에 큰 간섭을 미치기 때문에 다른 가입자의 통화품질이 낮아지게 된다. 따라서, 모든 가입자가 양호한 통화품질을 유지하며 용량을 최대로 하기 위해서는 기지국에 수신되는 각 무선통신 단말기의 수신 전력이 같고, 그 크기가 최소한의 신호대 간섭비를 가지도록 각각의 무선통신 단말기의 송신 전력을 제어하여야 한다.

이처럼, 각 무선통신 단말기로부터 전송되는 전력은 간섭의 양을 제한하기 위하여 조정되어야 하는데, 이 때의 전력 레벨은 만족할 만한 음성 품질을 위하여 적절한 수준으로 유지되어야 한다.

그리고, 송신 전력 제어는 무선통신 등의 발전으로 크게 이슈화되어지는 SAR(Specific Absorption Rate : 전자파 흡수율)에 직접적인 영향을 미친다. SAR은 단말기에서 방출되는 전자파가 인체에 얼마나 흡수되는지를 나타내는 수치를 말한다. 즉, SAR은 무선통신 단말기를 사용할때 인체 두부에 흡수되는 단위 질량당 전자파 흡수 전력으로, 측정치가 크면 인체에 나쁜 영향을 줄 수 있으므로 각국에서는 인체에 대한 SAR이 기준치를 넘지 못하도록 규제하고 있다. 한국의 SAR 허용기 준은 미국과 동일한 1.6 W/㎏이고, 유럽과 일본은 이보다 높은 2.0 W/㎏을 기준으로 삼고 있다.

또한, 정보통신부는 전자파의 인체 유해 여부에 대한 관심이 증폭됨에 따라 무선통신 단말기의 SAR을 각 제조업체가 자율적으로 표기하도록 권고하고 있다. 따라서, 각 제조업체들은 무선통신 단말기의 제품설명서에 SAR의 의미 및 인체에 미치는 영향, 수치 등을 명시하여야 한다. 따라서, 최근 논란이 되고 있는 전자파의 인체 유해성이 입증될 경우 SAR이 단말기 선택의 기준이 될 수 있다는 점에서 단말기 제조업계에 영향을 미칠 것으로 보인다.

한편, 현재 개발되어 이용되고 있는 송신 전력 제어 기술로는, 수신부의 수신 전력 대비 송신부의 출력 전력을 규정하여 송신단의 자동 이득 제어 증폭기(AGC)의 증폭율을 변화시켜 송신 전력을 제어하는 방식이 있었다. 그러나, 이러한 종래의 송신 전력 제어 방식은 온도에 민감한 출력 전력 특성 때문에 온도 특성을 고려해야하고, 수많은 테스트가 필요하며, 무선통신 단말기별 성능 편차가 심하다는 문제점이 있다.

다른 송신 전력 제어 방식으로는, 전력 검파기를 이용하여 자동 이득 제어 증폭기(AGC)를 제어하는 송신 전력 제어 방식이 있다.

도 1 은 종래의 전력 검파기를 이용한 송신 전력 제어 장치의 일실시예 구성도이다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 종래의 전력 검파기를 이용한 송신 전력 제어 장치는 MSM(Mobile Station Modem)(101), 디지털/아날로그 변환기(102), 제 1 주파수 혼합기(103), 자동 이득 제어 증폭기(104), 제 1 대역 통과 필터(105), 제 2 주파수 혼합기(106), 제 2 대역 통과 필터(107), 전력 증폭기(108), 전력 검파기(109) 및 안테나(110)를 포함한다.

먼저, 상기 전력 검파기(109)는 전력 증폭기(108)에서 증폭한 송신 출력을 커플링하여 전력의 전압 레벨 신호를 MSM(101)으로 출력한다. 그러면, 상기 MSM(101)은 상기 전력 검파기(109)로부터 전압 레벨 신호를 입력받아 이득 제어 신호를 생성하여 자동 이득 제어 증폭기(104)로 출력하며, 기저대역의 디지털 신호를 처리한다.

한편, 디지털/아날로그 변환기(102)는 상기 MSM(101)에서 처리한 기저대역의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한다. 그리고, 제 1 주파수 혼합기(103)는 상기 디지털/아날로그 변환기(102)에서 변환한 기저대역의 아날로그 신호를 로컬 주파수와 혼합하여 중간주파수(IF : Intermediate Frequency) 신호로 변환하며, 자동 이득 제어 증폭기(104)는 상기 MSM(101)에서 출력한 이득 제어 신호에 따라 상기 제 1 주파수 혼합기(103)로부터의 중간주파수 신호를 증폭하여 출력 전력이 일정하게 유지되도록 이득을 제어한다.

그리고, 제 1 대역 통과 필터(105)는 상기 자동 이득 제어 증폭기(104)에서 증폭한 신호에서 채널을 선택하는 필터링을 수행하고, 제 2 주파수 혼합기(106)는 상기 제 1 대역 통과 필터(105)의 출력 신호를 로컬 주파수와 혼합하여 무선주파수(RF : Radio Frequency) 신호로 변환한다. 그리고, 제 2 대역 통과 필터(107)는 상기 제 2 주파수 혼합기(106)에서 변환한 무선주파수 신호에서 이미 지 주파수를 제거하는 필터링을 수행한다. 그리고, 전력 증폭기(108)는 상기 제 2 대역 통과 필터(107)로부터의 무선주파수 신호를 증폭하여 안테나(110)를 통하여 기지국으로 송신한다.

상기와 같은 종래의 전력 검파기를 이용한 송신 전력 제어 장치는 많은 테스트에 의하여 데이터 값을 산출하여야 하며, 무선통신 단말기별 성능 편차를 극복할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 전력 검파기에서 송신 전력을 커플링하여 출력한 전압 레벨을 차동 증폭한 후에 그 값에 따라 전압 가변 감쇠기를 조정하여 루프 백으로 송신 전력을 제어하는, 전압 가변 감쇠기를 이용한 송신 전력 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 전압 가변 감쇠기를 이용한 송신 전력 제어 장치에 있어서, 전력 증폭기에 의해 증폭된 송신 출력을 커플링하여 전압 레벨 신호를 검출하기 위한 전력 검파기; 상기 전력 검파기로부터 출력된 전압 레벨 신호와 임의의 기준 전압을 비교하는 차동 증폭기; 및 상기 차동 증폭기로부터의 출력 신호에 따라 송신 전력을 감쇠시켜 상기 전력 증폭기로 출력하는 전압 가변 감쇠기를 포함하되, 상기 차동 증폭기는, 최대 송신 전력 이하의 영역에서는 최대 전압을 출력하도록 하여, 상기 전압 가변 감쇠기에서 감쇠가 일어나지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 2 는 본 발명에 따른 전압 가변 감쇠기를 이용한 송신 전력 제어 장치의 일실시예 구성도이다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전압 가변 감쇠기를 이용한 송신 전력 제어 장치는, 전력 증폭기(210)에서 증폭한 송신 전력을 커플링하여 전압 레벨 신호로 변환하여 차동 증폭기(209)로 출력하기 위한 전력 검파기(211), 상기 전력 검파기(211)에서 출력한 전압 레벨 신호를 차동 증폭하기 위한 차동 증폭기(209), 상기 차동 증폭기(209)에서 출력한 전압 레벨 신호에 따라, 제 2 대역 통과 필터(207)에서 출력한 무선주파수 신호의 송신 전력을 감쇠시키기 위한 전압 가변 감쇠기(208) 및 상기 전압 가변 감쇠기(208)에서 출력한 무선주파수 신호를 증폭시키기 위한 상기 전력 증폭기(210)를 포함하며, 그 외에 무선통신을 수행하기 위하여 기저대역의 디지털 신호를 처리하기 위한 MSM(201), 상기 MSM(201)에서 처리한 기저대역의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 디지털/아날로그 변환기(202), 상기 디지털/아날로그 변환기(202)에서 변환한 기저대역의 아날로그 신호를 로컬 주파수와 혼합하여 중간주파수(IF) 신호로 변환하기 위한 제 1 주파수 혼합기(203), 최종 송신 전력의 이득을 보장하기 위해 상기 제 1 주파수 혼합기(203)에서 변환한 중간주파수 신호를 증폭하기 위한 이득 증폭기(204), 상기 이득 증폭기(204)에서 출력한 신호에서 채널을 선택하기 위한 제 1 대역 통과 필터(205), 상기 제 1 대역 통과 필터(205)의 출력 신호를 로컬 주파수와 혼합하여 무선주파수(RF) 신호로 변환하기 위한 제 2 주파수 혼합기(206) 및 상기 제 2 혼합기(206)에서 변환한 무선주파수 신호에서 이미지 주파수를 제거하기 위한 제 2 대역 통과 필터(207)를 포함한다.

먼저, MSM(201)은 기저대역의 디지털 신호를 처리하고, 디지털/아날로그 변환기(202)는 상기 MSM(201)에서 처리한 기저대역의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한다. 그리고, 제 1 주파수 혼합기(203)는 상기 디지털/아날로그 변환기(202)에서 변환한 기저대역의 아날로그 신호를 로컬 주파수와 혼합하여 중간주파수(IF) 신호로 변환하며, 이득 증폭기(204)는 최종 송신 전력의 이득을 보장하기 위하여 상기 제 1 주파수 혼합기(203)에서 변환한 중간주파수 신호를 증폭한다.

그리고, 제 1 대역 통과 필터(205)는 상기 이득 증폭기(204)에서 출력한 신호에서 채널을 선택하는 필터링을 수행하고, 제 2 주파수 혼합기(206)는 상기 제 1 대역 통과 필터(205)의 출력 신호를 로컬 주파수와 혼합하여 무선주파수(RF) 신호로 변환한다. 그리고, 제 2 대역 통과 필터(207)는 상기 제 2 주파수 혼합기(206)에서 변환한 무선주파수(RF) 신호에서 이미지 주파수를 제거하는 필터링을 수행한다.

전력 검파기(211)는 전력 증폭기(210)에서 증폭한 송신 출력을 커플링하여 전압 레벨 신호로 변환시켜 차동 증폭기(209)로 출력하며, 상기 차동 증폭기(209)는 상기 전력 검파기(211)에서 출력한 전압 레벨 신호를 차동 증폭한다.

전압 가변 감쇠기(208)는 상기 제 2 대역 통과 필터(207)를 통과한 무선주파수 신호를 상기 차동 증폭기(209)에서 출력한 전압 레벨에 따라 감쇠한다. 상기 전력 증폭기(210)는 전압 가변 감쇠기(208)에서 출력한 무선주파수 신호를 증폭하여 안테나(212)를 통하여 기지국으로 송신한다.

도 3 은 본 발명에 따른 송신 전력과 전력 검파기의 출력 전압 레벨에 대한 일실시예 설명도이다.

도 3 에 도시된 바와 같이, 송신 전력과 전력 검파기(211)의 출력 전압 레벨 사이에는 비례 관계가 있다. 상기 전력 검파기(211)는 송신 전력이 최대 출력 전력 일 때 최대 출력 전압 레벨(31)이 되도록 설계한다.

예를 들어, 송신 전력의 범위가 -50 dBm에서 24 dBm이고, 송신 출력 최대 전력을 24 dBm으로 제한할 때, 전력 검파기(211)의 출력 전압 레벨이 0V에서 1V 라면, 전력 검파기(211)의 출력 전압 레벨이 1V 이상인 경우에 전압 가변 감쇠기(208)가 동작하도록 설계하면 된다.

도 4 는 본 발명에 따른 송신 전력과 차동 증폭기의 출력 전압 레벨에 대한 일실시예 설명도이다.

도 4 에 도시된 바와 같이, 송신 전력과 차동 증폭기(209)의 출력 전압 레벨 사이에는 반비례 관계가 있다. 차동 증폭기(209)는 송신 전력이 최대 출력 전력(예 : 24dBm)일 때 최대 출력 전압 레벨(41)(예 : 3V)이 되도록 설계한다. 또한, 송신 전력이 최대 출력 전력보다 작을 때의 출력 전압 영역(42)은 차동 증폭기(209)의 최대 출력 전압 레벨(예 : 3V)이 되도록 하여, 감쇠가 일어나지 않도록 조정한다.

도 5 는 본 발명에 따른 입력 제어 전압 레벨과 전압 가변 감쇠기의 감쇠도에 대한 일실시예 설명도이다.

도 5 에 도시된 바와 같이, 전압 가변 감쇠기(208)는 차동 증폭기(209)의 제어 전압 레벨에 따라 비선형적인 반비례 관계를 나타낸다. 상기 차동 즉폭기(209)가 최대 전압 레벨(예 : 3V)인 경우에(51), 감쇠시키는 정도를 0 dB에 맞춘다. 따라서, 차동 증폭기(209)의 전압 레벨이 최대값(예 : 3V)보다 작을 경우, 즉 송신 전력이 최대 출력 전력보다 클 경우, 상기 전압 가변 감쇠기(208)는 그에 상응하는 전력만큼 송신 전력을 감쇠시키는 동작을 수행하게 된다.

도 6 은 본 발명에 따른 전압 가변 감쇠기를 이용한 송신 전력 제어 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.

먼저, 전력 검파기(211)가 전력 증폭기(210)로부터의 송신 전력을 커플링하여 이를 전압 레벨 신호로 변화시켜 차동 증폭기(209)로 출력하고(61), 상기 차동 증폭기(209)는 상기 전력 검파기(211)에서 출력한 전압 레벨 신호를 차동 증폭하여 출력한다(62). 상기 전압 가변 감쇠기(208)는 상기 차동 증폭기(209)에서 출력한 전압 레벨에 따라 가변적으로 송신 전력을 감쇠시키고(63), 상기 전력 증폭기(210)는 상기 전압 가변 감쇠기(208)에서 출력한 송신 전력을 증폭한다(64).

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기와 같은 본 발명은, 전력 검파기에서 송신 전력을 커플링하여 출력한 전압 레벨을 차동 증폭한 후에 그 값에 따라 전압 가변 감쇠기를 조정하여 루프 백으로 송신 전력을 제어함으로써, 최대 송신 출력 전력의 엄격한 규제와 전자파 흡수율 조건을 만족시키며, 무선통신 단말기별 성능 편차를 줄여서 양산 효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 전압 가변 감쇠기를 이용한 송신 전력 제어 장치에 있어서,

   전력 증폭기에 의해 증폭된 송신 출력을 커플링하여 전압 레벨 신호를 검출하기 위한 전력 검파기;

   상기 전력 검파기로부터 출력된 전압 레벨 신호와 임의의 기준 전압을 비교하는 차동 증폭기; 및

   상기 차동 증폭기로부터의 출력 신호에 따라 송신 전력을 감쇠시켜 상기 전력 증폭기로 출력하는 전압 가변 감쇠기를 포함하되,

   상기 차동 증폭기는, 최대 송신 전력 이하의 영역에서는 최대 전압을 출력하도록 하여, 상기 전압 가변 감쇠기에서 감쇠가 일어나지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 전압 가변 감쇠기를 이용한 송신 전력 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 차동 증폭기의 출력 전압 레벨 신호는, 상기 전력 증폭기에서 증폭된 송신 출력과 반비례 관계인 것을 특징으로 하는 전압 가변 감쇠기를 이용한 송신 전력 제어 장치.
3. 삭제

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