KR101049649B1 - Multipath Doherty Amplifier and its Control Method - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 경로 도허티 증폭기 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것으로, 복수개의 입력 신호를 받아 스위칭하는 다중 입력 스위치와; 상기 다중 입력 스위치의 신호를 받아 캐리어 증폭하는 캐리어 증폭부와; 상기 캐리어 증폭부의 출력을 90도 위상 천이시키는 제 1 90도 위상 천이부와; 상기 다중 입력 스위치의 신호를 각각 90도 위상 천이시키는 제 2 내지 제 N 90도 위상 천이부와; 상기 제 2 내지 제 N 90도 위상 천이부의 출력을 입력받아 각각 피크 증폭시키는 제 1 내지 제 N-1 피크 증폭부와; 상기 제 1 90도 위상 천이부와 상기 제 1 내지 제 N-1 피크 증폭부의 출력을 입력받아 스위칭하여 안테나로 출력시키는 다중 출력 스위치와; 상기 제 1 내지 제 N-1 피크 증폭부의 출력이 상기 캐리어 증폭부의 게이트 바이어스와 같게 되도록 상기 제 2 내지 제 N 90도 위상 천이부를 제어하는 게이트 바이어스 제어부를 포함하여 구성함으로써, 스위치 제어를 통해 단일 경로와 다중 경로에서의 도허티 증폭을 동시에 지원할 수 있게 되는 것이다.The present invention provides a multipath Doherty amplifier and a control method thereof, comprising: a multiple input switch configured to receive and switch a plurality of input signals; A carrier amplifier for carrier amplifying the signal of the multiple input switch; A first 90 degree phase shifter for shifting the output of the carrier amplifier 90 degrees; Second to N-th 90 degree phase shifters which respectively phase shift the signals of the multiple input switch; First to N-th peak amplifying units configured to receive the outputs of the second to N-th 90 degree phase shifters and to respectively amplify the peaks; A multiple output switch configured to receive and switch outputs of the first 90 degree phase shifter and the first through N-th peak amplification parts to an antenna; And a gate bias control unit configured to control the second to Nth 90 degree phase shifters such that the outputs of the first to Nth peak amplifiers are equal to the gate biases of the carrier amplifier. And Doherty amplification in multiple paths.

Description

다중 경로 도허티 증폭기 및 그 제어 방법{Apparatus and control method for multi path doherty amplifier}Multipath doherty amplifier and its control method {Apparatus and control method for multi path doherty amplifier}

도 1은 종래 도허티 증폭기의 블록구성도이고,1 is a block diagram of a conventional Doherty amplifier,

도 2는 종래 다중 입력 도허티 증폭기의 블록구성도이며,2 is a block diagram of a conventional multi-input Doherty amplifier,

도 3은 종래 다중 입력 및 다중 출력 도허티 증폭기의 블록구성도이고,3 is a block diagram of a conventional multiple input and multiple output Doherty amplifier,

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 다중 경로 도허티 증폭기의 블록구성도이며,4 is a block diagram of a multi-path Doherty amplifier according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 다중 경로 도허티 증폭기의 블록구성도이고,5 is a block diagram of a multi-path Doherty amplifier according to another embodiment of the present invention,

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 다중 경로 도허티 증폭기의 제어 방법을 보인 흐름도이며,6 is a flowchart illustrating a control method of a multipath Doherty amplifier according to an embodiment of the present invention.

도 7은 도 5에서 3개 섹터를 지원할 경우 본 발명의 적용례를 보인 개념도이고,FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating an application example of the present invention when supporting three sectors in FIG. 5;

도 8은 도 5에서 4 경로 스마트 안테나를 지원할 경우 본 발명의 적용례를 보인 개념도이다.FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating an application example of the present invention when supporting the 4-path smart antenna in FIG. 5.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 캐리어 증폭부 210 ~ 240 : 90도 위상천이부 100: carrier amplification unit 210 ~ 240: 90 degree phase shift unit                 

310 ~ 330 : 피크 증폭부 400 ~ 430 : 다중 입력 스위치310 to 330: peak amplifier 400 to 430: multiple input switch

500 ~ 530 : 다중 출력 스위치 600 : 게이트 바이어스 제어부500 to 530: Multiple output switch 600: Gate bias control

700 ~ 740 : 안테나700 to 740: antenna

본 발명은 다중 경로 도허티 증폭기 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 특히 스위치 제어를 통해 단일 경로와 다중 경로에서의 도허티 증폭을 동시에 지원하기에 적당하도록 한 다중 경로 도허티 증폭기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a multipath Doherty amplifier and a control method thereof, and more particularly, to a multipath Doherty amplifier and a control method thereof, which are suitable for simultaneously supporting Doherty amplification in a single path and a multipath through switch control.

일반적으로 CDMA(Code Division Multiple Access)에 기반을 둔 이동통신 시스템과 이동통신 단말기에서 사용하는 전력 증폭기는 고선형성과 고효율을 요구하고 있다. 그리고 고효율의 특성은 단말기에서 배터리의 사용 시간을 늘리며 사용자에게 상당한 불편을 주는 발열의 문제를 해결하는데 중요한 위치를 차지한다.In general, power amplifiers used in mobile communication systems and mobile communication terminals based on code division multiple access (CDMA) require high linearity and high efficiency. In addition, the high efficiency of the battery occupies an important position in solving the problem of heat generation, which increases the use time of the battery in the terminal and causes considerable inconvenience to the user.

또한 이동통신 단말기는 사용시 대부분 낮은 출력 전력을 이용하는데, 이를 효율적으로 관리하고 그 효율을 높이는데 중요성이 더해가고 있다.In addition, mobile communication terminals use low output power in most cases, and are increasingly important in efficiently managing and increasing the efficiency thereof.

이러한 고효율을 갖는 증폭기 중에서 도허티 증폭기는 이동통신 시스템에 가장 적합한 전력 증폭기로 인식된다.Among the amplifiers having such high efficiency, the Doherty amplifier is recognized as the most suitable power amplifier for the mobile communication system.

도허티 증폭기는 대전력 송신기의 고능률 변조방식에 사용되는 증폭기의 하나로서, B급(class B) 증폭기, C급 증폭기, 임피던스 반전 회로의 조합에 의해서 효율을 향상시키는 것이다. 이와 같은 도허티 증폭기는 쿼터 웨이브 트랜스포머 (quarter wave transformer)(λ/4 라인)를 사용해서 캐리어(carrier) 증폭기와 피크(peak 또는 peaking) 증폭기를 병렬로 연결하는 방식을 취한다.The Doherty amplifier is one of the amplifiers used in the high efficiency modulation scheme of a high power transmitter. The Doherty amplifier improves efficiency by a combination of a class B amplifier, a class C amplifier, and an impedance inversion circuit. Such Doherty amplifiers use a quarter wave transformer (λ / 4 line) to connect a carrier amplifier and a peak or peaking amplifier in parallel.

도허티 증폭기의 피크 증폭기(또는 피킹 증폭기)는 전력 레벨에 따라 부하(load)에 공급하는 전류의 양을 달리함으로써 캐리어 증폭기의 부하 라인 임피던스를 조절하여 효율을 높인다.The peak amplifier (or peaking amplifier) of the Doherty amplifier increases the efficiency by adjusting the load line impedance of the carrier amplifier by varying the amount of current supplied to the load according to the power level.

초고주파 도허티 증폭기는 1936년에 더블유. 에이치. 도허티(W. H. Doherty)에 의해서 제안되었는데, 초기의 초고주파 도허티 증폭기는 고출력 장파(LF; Long Frequency) 진공관 또는 고출력 중파(MF; Medium Frequency) 진공관을 이용한 방송장치의 진폭변조(AM; Amplitude Modulation) 전송기(transmitter)로 사용되었다.Ultra-high frequency Doherty amplifier was W. in 1936. H. Proposed by WH Doherty, the early ultra-high frequency Doherty amplifiers are known as Amplitude Modulation (AM) transmitters for broadcast equipment using high-output long-frequency (LF) tubes or high-output medium-frequency (MF) tubes. transmitter).

초고주파 도허티 증폭기가 진폭변조 전송기에 적용되어 사용된 이후에 초고주파 도허티 증폭기를 고체(solid-state) 고출력 전송기에 사용하기 위한 여러 가지 제안들이 있었고, 실질적 구현을 위한 여러 방식들이 제안되었다.Since the high frequency Doherty amplifier has been applied to an amplitude modulation transmitter, there have been various proposals for using the high frequency Doherty amplifier in a solid-state high power transmitter, and several schemes have been proposed for practical implementation.

도 1은 종래 도허티 증폭기의 블록구성도이다.1 is a block diagram of a conventional Doherty amplifier.

여기서 참조번호 10은 캐리어(carrier) 증폭부이고, 21 및 22는 90도 복수개의 위상 천이부이며, 31은 피크(peak) 증폭부이다.Here, reference numeral 10 is a carrier amplifier, 21 and 22 are a plurality of phase shifts of 90 degrees, 31 is a peak amplifier.

그래서 도허티 증폭기는 전송선로를 사용해서 캐리어 증폭부(10)와 피크 증폭부(31)를 병렬로 연결하는 방식이다.Thus, the Doherty amplifier uses a transmission line to connect the carrier amplifier 10 and the peak amplifier 31 in parallel.

그리고 전력 레벨에 따라 피크 증폭부(31)로부터 부하로 출력되는 전류의 양을 달리한다.The amount of current output from the peak amplifier 31 to the load is changed according to the power level.

이에 따라 캐리어 증폭부(10)의 부하 임피던스를 조절하여 효율을 높이게 된 다. 그러나 도허티 증폭기는 비교적 선형성이 불량하며, 그 선형성은 증폭기의 효율에 역비례한다.Accordingly, the load impedance of the carrier amplifier 10 is adjusted to increase the efficiency. However, Doherty amplifiers are relatively poor in linearity, and their linearity is inversely proportional to the amplifier's efficiency.

이러한 종래 도허티 증폭기의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the conventional Doherty amplifier as follows.

먼저 입력 신호는 도허티 증폭기에 입력되는데, 두 개의 신호 중에서 하나의 신호는 캐리어 증폭부(10)에 입력되고 다른 하나의 신호는 전송선로인 제 2 90도 위상 천이부(22)를 통해 피크 증폭부(31)에 입력된다.First, the input signal is input to the Doherty amplifier, one of two signals is input to the carrier amplifier 10 and the other signal is a peak amplifier through a second 90 degree phase shifter 22, which is a transmission line. It is input to (31).

이때 전송선로인 제 2 90도 위상 천이부(22)는 피크 증폭부(31)에 입력되는 신호를 90도 지연시켜 캐리어 증폭부(10)에 입력되는 신호와의 지연시간 차이를 보상시킨다.At this time, the second 90 degree phase shifter 22, which is a transmission line, compensates the delay time difference with the signal input to the carrier amplifier 10 by delaying the signal input to the peak amplifier 31 by 90 degrees.

그리고 제 1 90도 위상 천이부(21)는 캐리어 증폭부(10)에서 출력되는 신호를 90도 지연시켜 피크 증폭부(31)에 입력되는 신호와 지연시간 차이를 보상시킨다.The first 90 degree phase shifter 21 delays the signal output from the carrier amplifier 10 by 90 degrees to compensate for the difference between the signal input to the peak amplifier 31 and the delay time.

이에 따라 캐리어 증폭부(10)와 피크 증폭부(31)로부터의 출력 신호들은 공통 노드에서 결합되어 출력된다.Accordingly, the output signals from the carrier amplifier 10 and the peak amplifier 31 are combined and output at the common node.

도 2는 종래 다중 입력 도허티 증폭기의 블록구성도이다.2 is a block diagram of a conventional multiple input Doherty amplifier.

여기서 참조번호 10은 캐리어(carrier) 증폭부이고, 21 내지 24는 90도 복수개의 위상 천이부이며, 31 내지 33은 복수개의 피크(peak) 증폭부이다.Here, reference numeral 10 is a carrier amplification unit, 21 to 24 are a plurality of 90 degrees phase shift unit, 31 to 33 are a plurality of peak amplification unit.

그래서 입력 신호는 캐리어 증폭부(10), 제 2 내지 제 N 90도 위상 천이부(22 ~ 24)로 입력된다.Thus, the input signal is input to the carrier amplifier 10 and the second to Nth 90 degree phase shifters 22 to 24.

그리고 캐리어 증폭부(10)의 출력은 제 1 90도 위상 천이부(21)로 입력되어 시간 지연된다. 제 2 내지 제 N 90도 위상 천이부(22 ~ 24)의 출력은 각각 제 1 내지 제 N-1 피크 증폭부(31 ~ 33)로 입력된다.The output of the carrier amplifier 10 is input to the first 90 degree phase shifter 21 and time delayed. The outputs of the second to Nth 90 degree phase shifters 22 to 24 are input to the first to N-1th peak amplifiers 31 to 33, respectively.

제 1 90도 위상 천이부(21), 제 1 내지 제 N-1 피크 증폭부(33)의 출력은 하나로 합쳐져 출력된다.The outputs of the first 90-degree phase shifter 21 and the first through N-th peak amplification units 33 are combined and output as one.

도 3은 종래 다중 입력 및 다중 출력 도허티 증폭기의 블록구성도이다.3 is a block diagram of a conventional multiple input and multiple output Doherty amplifier.

이는 도 2의 다중 입력 도허티 증폭기가 복수개 연결된 상태를 보인 것이다.This shows that a plurality of multiple input Doherty amplifiers of FIG. 2 are connected.

따라서 다중 입력 및 다중 출력을 위해서는 도 3에서와 같이 도 2의 다중 입력 도허티 증폭기를 필요한 만큼 설치하게 된다.Accordingly, as shown in FIG. 3, the multi-input Doherty amplifier of FIG. 2 is installed as necessary for multiple input and multiple output.

그러나 이러한 종래 기술은 다음과 같은 문제점이 있었다.However, this conventional technology has the following problems.

종래의 도허티 증폭기가 그 내부를 복수개의 피크 증폭부와 90도 위상 천이부로 구성할 수 있으나, 하나의 입력과 하나의 출력을 가지기 때문에 다중 경로를 지원하기 위해서는 또 다른 도허티 증폭기를 구매해야만 하여, 비용이 증가하게 되는 문제점이 있었다.A conventional Doherty amplifier can be configured with a plurality of peak amplification units and a 90 degree phase shifter, but since it has one input and one output, it is necessary to purchase another Doherty amplifier to support multiple paths. There was a problem to be increased.

특히 이동통신 시스템의 기지국이 송신 다이버시티 또는 스마트 안테나로 구조를 업그레이드 하는 경우 안테나 수만큼 증폭기를 구매하여야 하기 때문에 비용이 선형적으로 증가하는 단점이 있었다.In particular, when the base station of the mobile communication system upgrades the structure to transmit diversity or smart antenna, the cost increases linearly because an amplifier must be purchased for the number of antennas.

스마트 안테나의 경우 안테나가 4개 이상이 되어야 제 성능을 발휘할 수 있는데, 종래기술을 사용할 경우 필요한 도허티 증폭기가 4개 이상이 되어 업그레이드 비용 역시 4배 이상 증가하게 되는 문제점이 있었다.In the case of a smart antenna, at least four antennas can exhibit proper performance. In the case of using the prior art, four or more Doherty amplifiers are required, and the upgrade cost is also increased by four times or more.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 스위치 제어를 통해 단일 경로와 다중 경로에서의 도허티 증폭을 동시에 지원할 수 있는 다중 경로 도허티 증폭기 및 그 제어 방법을 제공하는데 있다. Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above-mentioned general problems, and an object of the present invention is to provide a multipath Doherty amplifier capable of simultaneously supporting Doherty amplification in a single path and a multipath through a switch control, and a control method thereof. To provide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 다중 경로 도허티 증폭기는,In order to achieve the above object, the multipath Doherty amplifier according to an embodiment of the present invention,

복수개의 입력 신호를 받아 스위칭하는 다중 입력 스위치와; 상기 다중 입력 스위치의 신호를 받아 캐리어 증폭하는 캐리어 증폭부와; 상기 캐리어 증폭부의 출력을 90도 위상 천이시키는 제 1 90도 위상 천이부와; 상기 다중 입력 스위치의 신호를 각각 90도 위상 천이시키는 제 2 내지 제 N 90도 위상 천이부와; 상기 제 2 내지 제 N 90도 위상 천이부의 출력을 입력받아 각각 피크 증폭시키는 제 1 내지 제 N-1 피크 증폭부와; 상기 제 1 90도 위상 천이부와 상기 제 1 내지 제 N-1 피크 증폭부의 출력을 입력받아 스위칭하여 복수의 안테나로 스위칭한 신호를 각각 출력시키는 다중 출력 스위치와; 상기 제 1 내지 제 N-1 피크 증폭부의 출력이 상기 캐리어 증폭부의 게이트 바이어스와 같게 되도록 상기 제 2 내지 제 N 90도 위상 천이부를 제어하는 게이트 바이어스 제어부를 포함하여 이루어짐을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.A multiple input switch configured to receive and switch a plurality of input signals; A carrier amplifier for carrier amplifying the signal of the multiple input switch; A first 90 degree phase shifter for shifting the output of the carrier amplifier 90 degrees; Second to N-th 90 degree phase shifters which respectively phase shift the signals of the multiple input switch; First to N-th peak amplifying units configured to receive the outputs of the second to N-th 90 degree phase shifters and to respectively amplify the peaks; A multiple output switch configured to receive and switch the outputs of the first 90 degree phase shifter and the first through N-th peak amplification units to output signals switched by a plurality of antennas; And a gate bias control unit configured to control the second to N-th 90 degree phase shifters such that the outputs of the first to N-1 peak amplifiers are equal to the gate biases of the carrier amplifiers. .

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 다중 경로 도허티 증폭기의 제어 방법은,In order to achieve the above object, the control method of the multi-path Doherty amplifier according to an embodiment of the present invention,

다중 경로로 입력된 입력 신호를 선택하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계 후 선택된 입력 신호에 대해 캐리어 증폭과 피크 증폭을 수행하고 위상을 맞추는 제 2 단계와; 상기 제 2 단계 후 증폭된 전력을 다중 경로로 스위칭하여 복수의 안테나로 스위칭한 신호를 각각 출력시키는 제 3 단계를 포함하여 수행함을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.Selecting a multi-path input signal; A second step of performing carrier amplification and peak amplification and phase-aligning the selected input signal after the first step; And a third step of outputting the signals switched by the plurality of antennas by switching the amplified power in the multipath after the second step.

이하, 상기와 같은 본 발명, 다중 경로 도허티 증폭기 및 그 제어 방법의 기술적 사상에 따른 일실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention, a multipath Doherty amplifier, and a control method thereof will be described with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 다중 경로 도허티 증폭기의 블록구성도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 다중 경로 도허티 증폭기의 블록구성도이다.4 is a block diagram of a multipath Doherty amplifier according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a block diagram of a multipath Doherty amplifier according to another embodiment of the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 복수개의 입력 신호를 받아 스위칭하는 다중 입력 스위치(400)와; 상기 다중 입력 스위치(400)의 신호를 받아 캐리어 증폭하는 캐리어 증폭부(100)와; 상기 캐리어 증폭부(100)의 출력을 90도 위상 천이시키는 제 1 90도 위상 천이부(210)와; 상기 다중 입력 스위치(400)의 신호를 각각 90도 위상 천이시키는 제 2 내지 제 N 90도 위상 천이부(220 ~ 240)와; 상기 제 2 내지 제 N 90도 위상 천이부(220 ~ 240)의 출력을 입력받아 각각 피크 증폭시키는 제 1 내지 제 N-1 피크 증폭부(310 ~ 330)와; 상기 제 1 90도 위상 천이부(210)와 상기 제 1 내지 제 N-1 피크 증폭부(310 ~ 330)의 출력을 입력받아 스위칭하여 안테나로 출력시키는 다중 출력 스위치(500)와; 상기 제 1 내지 제 N-1 피크 증폭부(310 ~ 330)의 출력이 상기 캐리어 증폭부(100)의 게이트 바이어스와 같게 되도록 상기 제 2 내지 제 N 90도 위상 천이부(220 ~ 240)를 제어하는 게이트 바이어스 제어부(600)를 포함하여 구성된다. As shown therein, a multiple input switch 400 for receiving and switching a plurality of input signals; A carrier amplifying unit (100) for receiving carrier signals from the multiple input switch (400) and amplifying carriers; A first 90 degree phase shifter (210) for shifting the output of the carrier amplifier (100) by 90 degrees; Second to Nth 90 degree phase shifters 220 to 240 for phase shifting the signal of the multiple input switch 400 by 90 degrees, respectively; First to N-th peak amplifying units (310 to 330) receiving peaks of the second to N 90 degree phase shifters (220 to 240) and amplifying the peaks; A multiple output switch 500 for receiving and switching the outputs of the first 90 degree phase shifter 210 and the first to N-th peak amplification units 310 to 330 to output an antenna; The second to N th 90 degree phase shifters 220 to 240 are controlled so that the outputs of the first to N-1 peak amplifiers 310 to 330 are equal to the gate bias of the carrier amplifier 100. It is configured to include a gate bias control unit 600.                     

상기에서 다중 출력 스위치(500)는, 복수개의 스마트 안테나로 스위칭한 신호를 각각 출력하는 것을 특징으로 한다.The multiple output switch 500 is characterized in that for outputting a signal switched to a plurality of smart antenna, respectively.

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 다중 경로 도허티 증폭기의 제어 방법을 보인 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a control method of a multipath Doherty amplifier according to an embodiment of the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 다중 경로로 입력된 입력 신호를 선택하는 제 1 단계(ST10)와; 상기 제 1 단계 후 선택된 입력 신호에 대해 캐리어 증폭과 피크 증폭을 수행하고 위상을 맞추는 제 2 단계(ST20)와; 상기 제 2 단계 후 증폭된 전력을 다중 경로로 스위칭하여 출력시키는 제 3 단계(ST30)를 포함하여 수행한다.As shown therein, a first step ST10 of selecting an input signal input through a multipath; A second step (ST20) of performing carrier amplification and peak amplification and phase-aligning the selected input signal after the first step; And a third step (ST30) of switching and outputting the amplified power in the multi-path after the second step.

상기에서 제 3 단계는, 증폭된 전력을 다중 경로로 스위칭하여 복수개의 스마트 안테나로 각각 출력시킨다.In the third step, the amplified power is switched to multiple paths and output to the plurality of smart antennas, respectively.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 다중 경로 도허티 증폭기 및 그 제어 방법의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.The operation of the multi-path Doherty amplifier and its control method according to the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저 본 발명은 스위치 제어를 통해 단일 경로와 다중 경로에서의 도허티 증폭을 동시에 지원하고자 한 것이다.First, the present invention intends to simultaneously support Doherty amplification in a single path and multiple paths through switch control.

그래서 서로 다른 입력 전력 레벨에서 포화되는 2개의 전력 증폭기인 캐리어 증폭부(100)와 피크 증폭부(310 ~ 330)를 사용한다.Therefore, the carrier amplifier 100 and the peak amplifiers 310 to 330 which are two power amplifiers saturated at different input power levels are used.

이는 다른 증폭기가 도달하기 전에 한 증폭기를 포화 및 피크 효율에 도달하게 한다.This allows one amplifier to reach saturation and peak efficiency before the other amplifier arrives.

보다 높은 출력 부하 임피던스를 지닌 전력 증폭기가 보다 낮은 출력 전력 레벨에서 포화되기 때문에 하나의 증폭기에 의한 다른 전력 증폭기의 동적인 로딩 은 전력 출력 레벨을 변경시킬 수 있는데, 전력 출력 레벨에서 로딩은 포화되어 피크 효율에 도달한다. 이 특성이 출력 전력의 범위에 걸쳐서 포화된 모드로 증폭기를 동작시키는데, 그 이유는 부하 임피던스가 감소함에 따라서 출력 전력이 증가하기 때문이다.Because a power amplifier with a higher output load impedance saturates at a lower output power level, dynamic loading of another power amplifier by one amplifier can change the power output level, at which the loading is saturated and peaked. Efficiency is reached. This characteristic operates the amplifier in saturated mode over the range of output power because the output power increases as the load impedance decreases.

캐리어 증폭부(100)에 제공된 보다 높은 임피던스는 도허티 증폭기를 최적의 부하 임피던스로 보다 일찍 포화시킨다.The higher impedance provided to the carrier amplification unit 100 saturates the Doherty amplifier earlier with an optimal load impedance.

피크 증폭부(310 ~ 330)가 활성화되면, 증폭기의 유한 출력 임피던스는 캐리어 및 피크 증폭부(100)(310 ~ 330)가 자신들 각각의 국부 부하 임피던스(local load impedances)와 동일한 전력을 전달할 때까지 캐리어 증폭부(100)의 부하 임피던스를 감소시킨다.When the peak amplification sections 310 to 330 are activated, the finite output impedance of the amplifier is maintained until the carrier and peak amplification sections 100 to 310 to 330 deliver the same power as their respective local load impedances. The load impedance of the carrier amplifier 100 is reduced.

동일하게 전달하는 캐리어 증폭부(100)와 피크 증폭부(310 ~ 330)의 효과는 이들 증폭기가 단지 하나의 증폭기 보다 일정 데시벨(dB) 보다 많은 출력 전력을 제공하여, 캐리어 증폭부(100)가 일정 데시벨(dB) 보다 일찍 포화되도록 하는 것인데, 일정 범위의 전력 범위에서 걸쳐서 효율이 거의 피크 포화된 효율로 유지되도록 한다.The effects of the carrier amplification unit 100 and the peak amplification unit 310 to 330 delivering the same is that these amplifiers provide more than a decibel (dB) output power than a single amplifier, so that the carrier amplification unit 100 It is intended to saturate earlier than a decibel (dB), so that the efficiency remains at nearly peak saturated efficiency over a range of power ranges.

한편 다중 입력 스위치(400)는 복수개의 입력 신호를 받아 스위칭하게 된다.Meanwhile, the multiple input switch 400 receives and switches a plurality of input signals.

또한 다중 출력 스위치(500)는 제 1 90도 위상 천이부(210)와 제 1 내지 제 N-1 피크 증폭부(310 ~ 330)의 출력을 입력받아 스위칭하여 안테나로 출력시킨다. 이때 안테나(700 ~ 740)는 스마트 안테나를 사용할 수 있다.In addition, the multiple output switch 500 receives and outputs the outputs of the first 90 degree phase shifter 210 and the first to N-th peak amplification units 310 to 330 to output them to the antenna. In this case, the antennas 700 to 740 may use a smart antenna.

게이트 바이어스 제어부(600)는 제 1 내지 제 N-1 피크 증폭부(310 ~ 330)의 출력이 캐리어 증폭부(100)의 게이트 바이어스와 같게 되도록 제 2 내지 제 N 90도 위상 천이부(220 ~ 240)를 제어한다.The gate bias control unit 600 includes the second through N-th 90 degree phase shifters 220 through 330 such that the outputs of the first through N-1 peak amplifiers 310 through 330 are equal to the gate bias of the carrier amplifier 100. 240).

도 7은 도 5에서 3개 섹터를 지원할 경우 본 발명의 적용례를 보인 개념도이며, 도 8은 도 5에서 4 경로 스마트 안테나를 지원할 경우 본 발명의 적용례를 보인 개념도이다.7 is a conceptual diagram illustrating an application example of the present invention when supporting three sectors in FIG. 5, and FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating an application example of the present invention when supporting a four-path smart antenna in FIG. 5.

이러한 본 발명의 동작을 시간의 흐름순으로 설명하면 다음과 같다.The operation of the present invention will be described in the order of time as follows.

먼저 다중 입력 스위치(400)는 다중 경로로 입력된 입력 신호 중에서 필요한 신호를 선택한다.First, the multi-input switch 400 selects a required signal from input signals input through multi-paths.

그리고 캐리어 증폭부(100)에서는 다중 입력 스위치(400)에서 입력된 전력 신호를 캐리어 증폭시킨다.In addition, the carrier amplifying unit 100 amplifies the power signal input from the multiple input switch 400.

제 1 90도 위상 천이부(210)는 캐리어 증폭부(100)의 출력이 제 1 내지 제 N-1 피크 증폭부(310 ~ 330)의 출력과 위상이 맞도록 한다.The first 90 degree phase shifter 210 allows the output of the carrier amplification unit 100 to be in phase with the outputs of the first to N-th peak amplification units 310 to 330.

제 2 내지 제 N 90도 위상 천이부(220 ~ 240)는 다중 입력 스위치(400)에서 선택되어 출력된 각각의 신호를 입력받아 게이트 바이어스 제어부(600)의 제어를 받아 제 1 내지 제 N-1 피크 증폭부(310 ~ 330)의 출력이 캐리어 증폭부(100)의 출력과 위상이 맞도록 위상 천이를 수행한다.The second to Nth 90 degree phase shifters 220 to 240 receive the respective signals selected and output from the multiple input switch 400 and are controlled by the gate bias controller 600 to control the first to N-1th. The phase shift is performed so that the outputs of the peak amplifiers 310 to 330 are in phase with the outputs of the carrier amplifier 100.

이때 게이트 바이어스 제어부(600)는 피크 증폭부(310 ~ 330)의 게이트 바이어스와 캐리어 증폭부(100)의 게이트 바이어스가 같도록 제어한다.In this case, the gate bias control unit 600 controls the gate bias of the peak amplifiers 310 to 330 to be the same as the gate bias of the carrier amplifier 100.

그런 다음 제 1 내지 제 N-1 피크 증폭부(310 ~ 330)는 제 2 내지 제 N 90도 위상 천이부(220 ~ 240)의 신호를 입력받아 피크 증폭을 수행하여 출력한다. Then, the first to N-th peak amplification units 310 to 330 receive signals from the second to N-th 90 degree phase shifters 220 to 240, and perform peak amplification.                     

이렇게 도허티 전력 증폭이 수행되면, 다중 출력 스위치(500)에서는 증폭된 전력을 다중 경로로 스위칭하여 출력시키게 된다. 이때 출력신호를 받는 안테나는 스마트 안테나를 사용할 수 있고, 본 발명에 의한 하나의 다중 경로 도허티 증폭기만으로도 스마트 안테나와 연결할 수 있게 된다.When Doherty power amplification is performed, the multiple output switch 500 outputs the amplified power by switching to the multipath. At this time, the antenna that receives the output signal may use a smart antenna, it can be connected to the smart antenna with only one multi-path Doherty amplifier according to the present invention.

이처럼 본 발명은 스위치 제어를 통해 단일 경로와 다중 경로에서의 도허티 증폭을 동시에 지원하게 되는 것이다.As such, the present invention is to simultaneously support Doherty amplification in single-path and multi-path through switch control.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention may use various changes, modifications, and equivalents. It is clear that the present invention can be applied in the same manner by appropriately modifying the above embodiments. Accordingly, the above description does not limit the scope of the invention as defined by the limitations of the following claims.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 다중 경로 도허티 증폭기 및 그 제어 방법은 기지국이 단일 경로를 지원할 때 높은 출력을 효율을 동시에 가지는 전력 증폭기로 사용하는 것이 가능하며, 다중 경로로 기지국을 업그레이드 할 때에는 스위치 제어만으로 스마트 안테나 또는 다이버시티 구조를 지원할 수 있는 효과가 있게 된다.As described above, the multi-path Doherty amplifier and its control method according to the present invention can be used as a power amplifier having a high output at the same time when the base station supports a single path, and when upgrading the base station to multi-path Switch control alone can support the smart antenna or diversity scheme.

또한 다중 경로 지원시에는 각각의 전력 증폭기의 출력이 단일 경로를 지원할 때의 출력 보다 경로의 수만큼 감소될 수 있으며, 스마트 안테나를 사용할 경우에는 경로수의 제곱에 비례하여 출력이 감소될 수 있으므로, 종래의 도허티 증폭기가 다중 경로 지원시 필연적으로 가지는 출력 오버스펙(Overspec)의 단점을 극복할 수 있는 장점도 있다.In addition, when the multi-path support, the output of each power amplifier can be reduced by the number of paths than the output when supporting a single path, and when using a smart antenna, the output can be reduced in proportion to the square of the number of paths, There is also an advantage that the conventional Doherty amplifier can overcome the disadvantages of output overspec inevitably in multipath support.

더불어 본 발명에 의한 기술로 도허티 증폭기를 제작할 경우 추가되는 비용은 단지 스위치 비용만이 들게 되므로, 비용 역시 종래의 구조로 다중 경로를 지원하는 경우 보다 매우 저렴해지는 효과도 있게 된다.In addition, since the additional cost of manufacturing a Doherty amplifier using the technique according to the present invention only costs a switch, the cost may also be much lower than that of supporting a multipath with a conventional structure.

Claims (4)

복수개의 입력 신호를 받아 필요한 신호를 선택하여 단일 또는 다중 경로로 선택적으로 스위칭하는 다중 입력 스위치와;A multi-input switch configured to receive a plurality of input signals and selectively switch signals in a single or multi-path by selecting necessary signals; 상기 다중 입력 스위치의 신호를 받아 캐리어 증폭하는 캐리어 증폭부와;A carrier amplifier for carrier amplifying the signal of the multiple input switch; 상기 캐리어 증폭부의 출력을 90도 위상 천이시키는 제 1 90도 위상 천이부와;A first 90 degree phase shifter for shifting the output of the carrier amplifier 90 degrees; 상기 다중 입력 스위치의 신호를 각각 90도 위상 천이시키는 제 2 내지 제 N 90도 위상 천이부와;Second to N-th 90 degree phase shifters which respectively phase shift the signals of the multiple input switch; 상기 제 2 내지 제 N 90도 위상 천이부의 출력을 입력받아 각각 피크 증폭시키는 제 1 내지 제 N-1 피크 증폭부와;First to N-th peak amplifying units configured to receive the outputs of the second to N-th 90 degree phase shifters and to respectively amplify the peaks; 상기 제 1 90도 위상 천이부와 상기 제 1 내지 제 N-1 피크 증폭부의 출력을 입력받아 선택적으로 스위칭하여 단일 또는 복수의 안테나로 스위칭한 신호를 각각 출력시키는 다중 출력 스위치와;A multiple output switch configured to receive the outputs of the first 90 degree phase shifter and the first to N-th peak amplification sections, selectively switch the output signals switched by a single or a plurality of antennas; 상기 제 1 내지 제 N-1 피크 증폭부의 출력이 상기 캐리어 증폭부의 게이트 바이어스와 같게 되도록 상기 제 2 내지 제 N 90도 위상 천이부를 제어하는 게이트 바이어스 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다중 경로 도허티 증폭기.And a gate bias control unit configured to control the second to N-th 90 degree phase shifters such that the outputs of the first to N-1 peak amplifiers are equal to the gate biases of the carrier amplifiers. . 제 1 항에 있어서, 상기 다중 출력 스위치는,The method of claim 1, wherein the multiple output switch, 복수개의 스마트 안테나로 스위칭한 신호를 각각 출력하는 것을 특징으로 하는 다중 경로 도허티 증폭기.A multi-path Doherty amplifier, characterized in that for outputting a signal switched by a plurality of smart antenna, respectively. 다중 경로로 신호를 입력 받아 필요한 신호를 선택하여 단일 또는 다중경로로 스위칭하는 제 1 단계와;A first step of receiving a signal through a multipath and selecting a required signal and switching to a single or multipath; 상기 제 1 단계 후 선택된 입력 스위칭된 신호에 대해 캐리어 증폭과 피크 증폭을 수행하고 위상을 맞추는 제 2 단계와;A second step of performing carrier amplification and peak amplification and phase-aligning the selected input switched signal after the first step; 상기 제 2 단계 후 증폭된 전력을 단일 또는 다중경로로 선택적으로 스위칭하여 단일 또는 복수의 안테나로 스위칭한 신호를 각각 출력시키는 제 3 단계를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 다중 경로 도허티 증폭기의 제어 방법.And a third step of selectively switching the amplified power after the second step into a single or multipath and outputting a signal switched by a single or a plurality of antennas, respectively. . 제 3 항에 있어서, 상기 제 3 단계는,The method of claim 3, wherein the third step, 증폭된 전력을 다중 경로로 스위칭하여 복수개의 스마트 안테나로 각각 출력시키는 것을 특징으로 하는 다중 경로 도허티 증폭기의 제어 방법.The control method of the multi-path Doherty amplifier, characterized in that for switching the amplified power in a multi-path to output to each of a plurality of smart antenna.

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