KR20000033110A - Linear high power amplifier using feedback - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고출력 증폭기(High Power Amplifier: HPA)에 관한 것으로서, 특히 전치보상(Predistortion) 방식을 사용하는 선형 고출력 증폭기(Linear HPA)의 최종 출력을 피드백(Feedback)하여 전치보상에 이용하는, 피드백을 이용한 선형 고출력 증폭기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high power amplifier (HPA), and in particular, to feed back the final output of a linear HPA using a predistortion scheme to use the predistortion. A linear high power amplifier.
무선통신 시스템(Radio Telecommunication System)은 일정한 레벨의 무선 주파수 신호(Radio Frequency Signal)를 발생시키기 위하여, 여러 가지의 고출력 증폭기를 사용하는데, 고출력 증폭기는 신호의 증폭과정에서 증폭된 신호와 함께 혼변조 왜곡신호(Inter-modulation Distortion: IMD) 등의 고조파(Harmonic signal)를 출력한다. 이러한 혼변조 왜곡신호 성분은 본래의 신호를 왜곡시키기 때문에, 통상적인 무선통신 시스템은, 보조 증폭기를 사용하여 혼변조 왜곡신호와 크기가 같고 위상이 반대인 신호를 생성하여 고출력 증폭기의 출력신호와 결합시킴으로써, 혼변조 왜곡신호를 상쇄시킨다. 도 1 은 종래 기술에 의한 고출력 증폭기 구성도의 일 실시예를 나타낸 것으로서, 이에 도시된 바와 같이, 입력신호를 지연시키는 지연기(120)와, 입력신호를 증폭하는 보조 증폭기(130), 입력신호의 위상을 반대로 만드는 위상 천이기(140), 보조 증폭기(130)의 출력과 위상 천이기(140)의 출력을 결합하는 제 1 결합기(150), 제 1 결합기의 출력신호의 이득과 위상을 조절하는 이득/위상 조절기(160), 지연기(120)의 출력과 이득/위상 조절기(160)의 출력을 결합하는 제 2 결합기(170) 및 제 2 결합기의 출력을 증폭하는 고출력 증폭기(110)로 구성된 것으로, 이의 작용을 설명하면 다음과 같다.In order to generate a radio frequency signal of a certain level, a radio telecommunication system uses various high power amplifiers, which are intermodulated with the amplified signal during the amplification process. Harmonic signals such as inter-modulation distortion (IMD) are output. Since the intermodulation distortion signal component distorts the original signal, a conventional wireless communication system uses an auxiliary amplifier to generate a signal having the same magnitude and opposite phase as the intermodulation distortion signal and combining it with the output signal of the high output amplifier. This cancels the intermodulation distortion signal. 1 is a view illustrating a configuration of a high output amplifier according to the prior art, and as shown therein, a delay unit 120 for delaying an input signal, an auxiliary amplifier 130 for amplifying an input signal, and an input signal. Adjusts the gain and phase of the output signal of the first combiner 150, the first combiner 150, which combines the output of the phase shifter 140 with the output of the phase amplifier 140, the phase shifter 140 to reverse the phase of the The gain / phase regulator 160, the output of the delay unit 120 and the output of the gain / phase regulator 160, the second combiner 170, and the high output amplifier 110 amplifies the output of the second combiner. It is configured as follows, the operation of which is as follows.
상기 보조 증폭기(120)는 상기 고출력 증폭기(170)에서 생성될 혼변조 왜곡신호와 유사한 다른 혼변조 왜곡신호와 증폭된 입력신호로 구성된 출력신호를 생성하고, 위상 천이기(130)는 입력신호를 반대 위상으로 천이한다. 제 1 결합기(140)는 상기 위상 천이된 입력신호와 상기 보조 증폭기의 출력 신호를 결합하여 다른 혼변조 왜곡신호만을 남기며, 이득/위상 조절기(150)는 다른 혼변조 왜곡신호가 고출력 증폭기에서 생성될 혼변조 왜곡신호와 크기가 같고 반대의 위상을 가지도록, 이득과 위상을 조절한다. 제 2 결합기(160)는 이득과 위상이 조절된 다른 혼변조 왜곡신호를, 지연기(110)를 통해 입력된 입력신호와 결합하여, 고출력 증폭기(170)로 입력한다. 상기 이득과 위상이 조절된 다른 혼변조 왜곡신호는 고출력 증폭기에서 생성되는 혼변조 왜곡신호를 상쇄시키게 되므로, 결국 고출력 증폭기는 순수한 증폭신호만을 출력한다.The auxiliary amplifier 120 generates an output signal composed of another intermodulation distortion signal similar to the intermodulation distortion signal to be generated by the high output amplifier 170 and the amplified input signal, and the phase shifter 130 outputs the input signal. Transition to opposite phase. The first combiner 140 combines the phase shifted input signal and the output signal of the auxiliary amplifier to leave only another intermodulation distortion signal, and the gain / phase controller 150 generates another intermodulation distortion signal from the high output amplifier. The gain and phase are adjusted so that they are the same size as the intermodulation distortion signal and have opposite phases. The second combiner 160 combines another intermodulation distortion signal whose gain and phase are adjusted with the input signal input through the delay unit 110 and inputs the mixed signal to the high output amplifier 170. The other intermodulation distortion signal whose gain and phase is adjusted cancels the intermodulation distortion signal generated by the high output amplifier, so that the high output amplifier outputs only the pure amplification signal.
고출력 증폭기(170)에서 생성되는 혼변조 왜곡신호를 완전히 제거하기 위해서, 상기 보조 증폭기(120)는, 고출력 증폭기에서 생성되는 출력신호와 완전히 동일한 신호를 생성하여야 한다. 그러나, 증폭기를 구성하는 증폭 소자들은 소자마다 각각의 특성들이 매우 다르고, 여러 가지 변수들에 의해 그 특성이 변화될 소지가 많으므로, 상기 보조 증폭기가, 고출력 증폭기에서 생성될 혼변조 왜곡신호와 유사한 신호를 생성하기는 매우 어렵다.In order to completely remove the intermodulation distortion signal generated by the high output amplifier 170, the auxiliary amplifier 120 should generate a signal that is exactly the same as the output signal generated by the high output amplifier. However, the amplifying elements constituting the amplifier have very different characteristics from element to element, and their characteristics are likely to be changed by various variables. Thus, the auxiliary amplifier is similar to the intermodulation distortion signal generated in the high output amplifier. It is very difficult to generate a signal.
결국, 상기된 바와 같이 동작하는 종래 기술에 의한 선형 고출력 증폭기에 있어서는, 고출력 증폭기에서 최종적으로 출력되는 출력신호와 완전히 똑같은 혼변조 왜곡신호를 생성할 수 없으므로, 고출력 증폭기에서 생성되는 왜곡신호를 완전히 보상할 수 없다는 문제점이 있었다.As a result, in the linear high-power amplifier according to the prior art operating as described above, it is not possible to generate an intermodulation distortion signal that is exactly the same as the output signal finally output from the high-power amplifier, thereby completely compensating for the distortion signal generated in the high-power amplifier. There was a problem that can not be done.
따라서 본 발명의 목적은, 고출력 증폭기에서 최종적으로 출력되는 출력신호와 가장 유사한 혼변조 왜곡신호를 생성하기 위해, 상기 출력신호를 피드백하여 제 1 혼변조 왜곡신호를 보상하기 위한 제 2 혼변조 왜곡신호를 생성하는, 피드백을 이용한 선형 고출력 증폭기를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a second modulated distortion signal for compensating a first intermodulation distortion signal by feeding back the output signal in order to generate the intermodulation distortion signal most similar to the output signal finally output from the high output amplifier. It is to provide a linear high power amplifier using a feedback, which generates a.
도 1 은 종래 기술에 의한 고출력 증폭기 구성도의 일 실시예.1 is an embodiment of a high power amplifier configuration according to the prior art.
도 2 는 본 발명에 의한 선형 고출력 증폭기 구성도의 일 실시예.Figure 2 is an embodiment of a linear high power amplifier configuration according to the present invention.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
110,210 : 고출력 증폭기 120,220,270 : 지연기110,210: high power amplifier 120,220,270: delay
130 : 보조 증폭기 140,230 : 위상 천이기130: auxiliary amplifier 140, 230: phase shifter
150,170,240,260,280 : 결합기 160,250 : 이득/위상 조절기150,170,240,260,280: Combiner 160,250: Gain / Phase Regulator
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명에 따른 피드백을 이용한 선형 고출력 증폭기의 실시예는,An embodiment of a linear high power amplifier using feedback according to the present invention devised to achieve the object as described above,
입력신호를 지연시키는 제 1 지연기와;A first delay unit for delaying an input signal;
제 1 지연기의 출력을 증폭하여 증폭신호와 제 1 혼변조 왜곡신호를 포함하는 출력신호를 생성하는 고출력 증폭기;A high output amplifier amplifying the output of the first delayer to produce an output signal comprising an amplified signal and a first intermodulation distortion signal;
입력신호의 위상을 반대로 천이하는 위상 천이기;A phase shifter which reversely shifts the phase of the input signal;
상기 고출력 증폭기의 출력신호를 지연시키는 제 2 지연기;A second delayer for delaying the output signal of the high output amplifier;
상기 고출력 증폭기의 출력신호와 상기 제 2 지연기의 출력신호를 결합하는 제 3 결합기;A third combiner for coupling the output signal of the high output amplifier and the output signal of the second delay unit;
상기 위상 천이된 신호에 상기 제 3 결합기의 출력신호를 결합하여 혼변조 왜곡신호를 생성하는 제 1 결합기;A first combiner for generating an intermodulation distortion signal by combining the output signal of the third combiner with the phase shifted signal;
상기 제 1 결합기의 출력신호의 이득과 위상을 조절하여 제 1 혼변조 왜곡신호와 크기는 같고 위상은 반대인 제 2 혼변조 왜곡신호를 생성하는 이득/위상 조절기 및A gain / phase adjuster for adjusting a gain and a phase of an output signal of the first combiner to generate a second intermodulation distortion signal having the same magnitude and an opposite phase as the first intermodulation distortion signal;
상기 제 1 지연기의 출력신호와 상기 이득/위상 조절기의 출력신호를 결합하여 상기 고출력 증폭기로 입력하는 제 2 결합기로 구성함으로써 달성된다.And a second combiner for combining the output signal of the first retarder and the output signal of the gain / phase regulator and inputting the input signal to the high output amplifier.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operating principle of the preferred embodiment of the present invention.
도 2 는 본 발명에 의한 선형 고출력 증폭기 구성도의 일 실시예를 나타낸 것으로서, 이에 도시한 바와 같이, 입력신호를 지연시키는 제 1 지연기(220)와, 제 1 지연기의 출력을 증폭하는 고출력 증폭기(210), 입력신호의 위상을 천이하는 위상 천이기(230), 상기 고출력 증폭기의 출력신호를 지연시키는 제 2 지연기(270), 상기 고출력 증폭기의 출력신호와 상기 제 2 지연기의 출력신호를 결합하는 제 3 결합기(280), 상기 위상 천이된 신호에 상기 제 3 결합기의 출력신호를 결합하는 제 1 결합기(240), 상기 제 1 결합기의 출력신호의 이득과 위상을 조절하는 이득/위상 조절기(250) 및 상기 제 1 지연기의 출력신호와 상기 이득/위상 조절기의 출력신호를 결합하여 상기 고출력 증폭기로 입력하는 제 2 결합기(260)로 구성된 것으로, 이의 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.2 illustrates an embodiment of a configuration of a linear high output amplifier according to the present invention. As shown in FIG. 2, a first delay 220 for delaying an input signal and a high output for amplifying the output of the first delay are shown in FIG. An amplifier 210, a phase shifter 230 for shifting the phase of the input signal, a second delayer 270 for delaying the output signal of the high output amplifier, an output signal of the high output amplifier and an output of the second delayer A third combiner 280 for combining the signal, a first combiner 240 for coupling the output signal of the third combiner to the phase shifted signal, and a gain / adjustment for the gain and phase of the output signal of the first combiner / A phase combiner 250 and a second combiner 260 which combines the output signal of the first delayer and the output signal of the gain / phase adjuster and inputs them to the high output amplifier. The operation and effects thereof will be described in detail. As follows.
고출력 증폭기(210)가 제 1 지연기(220)를 통해 입력된 입력신호를 증폭하여 증폭신호와 제 1 혼변조 왜곡신호로 구성된 출력신호를 출력하며, 위상 천이기(230)는 입력신호를 반대위상으로 천이한다.The high output amplifier 210 amplifies the input signal input through the first delayer 220 to output an output signal composed of the amplified signal and the first intermodulation distortion signal, and the phase shifter 230 reverses the input signal. Transition to phase
고출력 증폭기가 최초 동작한 경우, 제 1 결합기(240)가 상기 위상 천이기(230)의 출력과 상기 고출력 증폭기(210)의 출력신호를 결합하면, 위상 천이기에서 반대위상으로 천이된 신호는 고출력 증폭기의 출력신호 중 증폭신호를 제거하게 되므로, 제 1 결합기는 혼변조 왜곡신호만을 출력한다. 그러면, 가변 감쇠기(Variable Attenuator)와 위상 천이기(Phase Shifter)로 구성된 이득/위상 조절기(250)는, 상기 제 1 결합기에서 결합된 신호, 즉 혼변조 왜곡신호의 이득과 위상을 조절하여, 제 1 결합기에서 출력된 혼변조 왜곡신호가 고출력 증폭기에서 출력된 제 1 혼변조 왜곡신호와, 크기는 같고 위상이 반대인 제 2 혼변조 왜곡신호가 되도록 한다.When the high output amplifier is operated for the first time, when the first combiner 240 combines the output of the phase shifter 230 and the output signal of the high output amplifier 210, the signal shifted out of phase from the phase shifter is high output. Since the amplified signal is removed from the output signal of the amplifier, the first combiner outputs only the intermodulation distortion signal. Then, the gain / phase controller 250 including a variable attenuator and a phase shifter adjusts the gain and phase of the signal coupled from the first combiner, that is, the intermodulation distortion signal. The intermodulation distortion signal output from the first combiner is a second intermodulation distortion signal of the same magnitude and opposite in phase to the first intermodulation distortion signal output from the high output amplifier.
제 1 지연기(220)는 위상 천이기(230)와 제 1 결합기(240) 및 이득/위상 조절기(250)가 동작하는 동안 입력신호를 지연시켜, 결과적으로 입력신호가 제 2 혼변조 왜곡신호와 동일한 시간에 제 2 결합기(260)로 입력될 수 있도록 한다. 제 2 결합기는 제 1 지연기를 통해 입력된 입력신호와 제 2 혼변조 왜곡신호를 결합하여 고출력 증폭기(210)로 전달하게 되고, 고출력 증폭기는 입력신호와 제 2 혼변조 왜곡신호를 증폭하게 되는데, 이 단계에서 입력신호를 증폭하면서 발생된 제 1 혼변조 왜곡신호는 크기는 같고 위상이 반대인 제 2 혼변조 왜곡신호에 의해 상쇄/제거된다.The first delayer 220 delays the input signal during the operation of the phase shifter 230, the first combiner 240, and the gain / phase adjuster 250, resulting in the second intermodulation distortion signal. To be input to the second combiner 260 at the same time as. The second combiner combines the input signal inputted through the first retarder and the second intermodulation distortion signal and transmits it to the high output amplifier 210. The high output amplifier amplifies the input signal and the second intermodulation distortion signal. In this step, the first intermodulation distortion signal generated while amplifying the input signal is canceled / removed by the second intermodulation distortion signal having the same magnitude and opposite phase.
그러나 고출력 증폭기가 최초동작한 이후, 상기와 같은 과정을 통해 고출력 증폭기의 출력신호로부터 혼변조 왜곡신호가 제거되면, 제 1 결합기와 이득/위상 조절기는 정상적인 제 2 혼변조 왜곡신호를 생성할 수 없으므로, 고출력 증폭기는 혼변조 왜곡신호가 상쇄되지 않은 출력을 내보낸다. 이러한 상황을 방지하기 위하여 제 2 지연기(270)는 고출력 증폭기가 처음에 출력한, 혼변조 왜곡신호가 상쇄되기 이전의 출력을 유지하였다가, 제 3 결합기(280)가 혼변조 왜곡신호가 제거된 고출력 증폭기의 출력과 혼변조 왜곡신호가 포함된 고출력 증폭기의 출력을 결합하여 제 1 결합기로 전달할 수 있도록 한다. 즉, 제 3 결합기는, 고출력 증폭기가 혼변조 왜곡신호를 생성하는 경우에는 지연되지 않은 신호로부터, 고출력 증폭기가 혼변조 왜곡신호를 생성하지 않는 경우에는 지연된 신호로부터 혼변조 왜곡신호가 포함된 신호를 얻어 제 1 결합기로 제공한다. 그러므로 제 1 결합기는 언제나 혼변조 왜곡신호를 출력할 수 있게 된다.However, if the intermodulation distortion signal is removed from the output signal of the high power amplifier through the above process after the initial operation of the high power amplifier, the first combiner and the gain / phase controller cannot generate a normal second intermodulation distortion signal. In addition, the high-power amplifier produces an output that does not cancel the intermodulation distortion signal. In order to prevent such a situation, the second delay unit 270 maintains the output before the intermodulation distortion signal first outputted by the high output amplifier is canceled, and the third combiner 280 removes the intermodulation distortion signal. The output of the high output amplifier and the output of the high output amplifier including the intermodulation distortion signal are combined to be delivered to the first combiner. That is, the third combiner receives a signal including the intermodulation distortion signal from the non-delayed signal when the high output amplifier generates the intermodulation distortion signal and from the delayed signal when the high power amplifier does not generate the intermodulation distortion signal. Obtained and provided to a 1st combiner. Therefore, the first combiner can always output the intermodulation distortion signal.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 고출력 증폭기에서 최종적으로 출력되는 출력신호를 피드백하여 보상을 위한 혼변조 왜곡신호를 생성함으로써 최종적으로 출력된 출력신호와 가장 유사한 혼변조 왜곡신호를 생성할 수 있으며, 고출력 증폭기의 출력신호를 직접 이용하거나 또는 지연시켜 이용함으로써 언제나 보상을 위한 혼변조 왜곡신호를 얻을 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention may generate a intermodulation distortion signal that is most similar to the output signal finally output by generating a intermodulation distortion signal for compensation by feeding back the output signal finally output from the high output amplifier. For example, by directly or delaying the output signal of the high output amplifier, an intermodulation distortion signal for compensation can be obtained.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100420394B1 (en) * | 2002-01-29 | 2004-02-26 | 주식회사 씨원테크놀로지 | A linear power amplification method for a pre-distortion type linear rf power amplifier using a characteristics of non-linearity of rf amplifier |
-
1998
- 1998-11-19 KR KR1019980049793A patent/KR20000033110A/en not_active Application Discontinuation
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|---|---|---|---|---|
| KR100420394B1 (en) * | 2002-01-29 | 2004-02-26 | 주식회사 씨원테크놀로지 | A linear power amplification method for a pre-distortion type linear rf power amplifier using a characteristics of non-linearity of rf amplifier |
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