KR20020054130A - A power amplifier for wireless terminal - Google Patents

Abstract

PURPOSE: A device for amplifying power of mobile communication terminal is provided to decrease an unnecessary current and improve an efficiency of a power amplifier by switching a power supplied to a bias circuit on/off and controlling a base current of the power amplifier. CONSTITUTION: A power supply unit(11) supplies a DC(Direct Current) power. A power amplification unit(12) amplifies a signal inputted through an input tap as the power supply unit(11) permits the power. A bias unit(13) maintains a bias of the power amplification unit(12) and generates a bias current. A bias power unit(14) supplies the bias unit(13) with a power through an on/off operation to control the bias current permitted into the power amplification unit(12).

Description

이동통신 단말기용 전력증폭장치{A power amplifier for wireless terminal}Power amplifier for mobile communication terminal {A power amplifier for wireless terminal}

본 발명은 이동통신 단말기용 전력증폭장치에 관한 것으로서, 특히 전원을 온/오프 함으로써 전력증폭기의 베이스 전류를 감소시켜 전력증폭기의 저전력 출력 상태에서의 효율을 개선하기 위한 이동통신 단말기용 전력증폭장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power amplifier for a mobile communication terminal, and more particularly, to a power amplifier for a mobile communication terminal for reducing the base current of a power amplifier by turning on / off power to improve efficiency in a low power output state of the power amplifier. It is about.

통신시장의 확대에 따라, 이동통신 단말기나 통신기기의 수요는 상당량에 이르고 있으며, 성능이 뛰어나고 소형 경량화 통신기기를 필요로 하고 있다. 이에 통신기기의 제한된 면적 내에서 성능을 개선시키기 위한 기술적 노력이 계속되고 있다.With the expansion of the communication market, the demand for mobile communication terminals and communication devices has reached a considerable amount, and there is a need for excellent performance and small size and light weight communication devices. Accordingly, technical efforts to improve performance within a limited area of a communication device continue.

도 1은 종래의 이동통신 단말기용 전력증폭장치를 도시한 회로도로서 이를 참고하면, 직류전원(Vc1)을 공급하는 전원공급부(1)와, 상기 전원공급부(1)에 전원(Vc1)이 인가되면 입력단(I1)을 통해 공급되는 RF(radio frequency) 신호가 증폭 및 정합(M1)되어 외부(O1)로 출력되는 전력증폭부(2)와, 상기 전력증폭부(2)의 바이어스로 동작하는 동시에 바이어스 전류를 생성 출력하는 바이어스부(3)로 구성된다.1 is a circuit diagram illustrating a conventional power amplifier for a mobile communication terminal. Referring to this, if a power supply unit 1 supplies a DC power supply Vc1 and a power supply Vc1 is applied to the power supply unit 1, The RF (radio frequency) signal supplied through the input terminal (I1) is amplified and matched (M1) and is operated by the bias of the power amplifier (2) and the power amplifier (2) output to the outside (O1) And a bias section 3 for generating and outputting a bias current.

상기 바이어스부(3)는 전원이 인가되면 상기 전력증폭기(2)의 바이어스를 위해 턴-온 전압을 유지하는 제 1 트랜지스터(Q14)와, 상기 제 1 트랜지스터(Q14)의 베이스에 연결되어 바이어스를 유지하는 바이어스 고정부(4)로 구성된다.The bias unit 3 is connected to a first transistor Q14 that maintains a turn-on voltage for biasing the power amplifier 2 when the power is applied, and is connected to a base of the first transistor Q14 to bias the bias. It consists of the bias fixing part 4 which hold | maintains.

상기와 같이 구성된 종래 이동통신 단말기용 전력증폭장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the conventional power amplifier for mobile communication terminal configured as described above are as follows.

직류전원(Vc1)이 상기 전원공급부(1)의 인덕턴스 소자(L1)를 통해 교류는 제거된(C1) 직류전류만을 전력증폭기(Q11)의 컬렉터 전류로 인가되고, 상기 전력증폭기(Q11)의 베이스에 연결된 제 1 트랜지스터(Q14)는 베이스 전류 전원(Vt1)에 의해 상기 전력증폭기(Q11)에 베이스 전류를 인가한다.DC power supply (Vc1) is applied to the collector current of the power amplifier (Q11) of the power amplifier (Q11) by applying only the direct current (C1) of the alternating current (C1) through the inductance element (L1) of the power supply unit 1, the base of the power amplifier (Q11) The first transistor Q14 connected to the base transistor applies a base current to the power amplifier Q11 by the base current power supply Vt1.

이때, 상기 바이어스 고정부(4)의 저항(R1)과 직렬로 구성된 2개의 트랜지스터(Q12, Q13)는 바이어스 전원(Vr1)을 공급받아 다이오드 바이어스 회로로 동작함으로써 상기 제 1 트랜지스터(Q14)의 베이스 전압을 일정하게 고정시킨다.At this time, the two transistors Q12 and Q13 configured in series with the resistor R1 of the bias fixing part 4 are supplied with a bias power supply Vr1 to operate as a diode bias circuit to operate the base of the first transistor Q14. Fix the voltage constant.

그러나, 종래의 이동통신 단말기용 전력증폭장치는 전력증폭기의 베이스 전류량에 영향을 미치는 베이스 전류 전원이 고정되어 있음으로 고출력 또는 저출력을 필요로 하는 경우에 따라 베이스 전류를 조절하지 못하므로 불필요한 전류를 낭비할 수 있다는 문제점이 있다.However, the conventional power amplifier for mobile communication terminals wastes unnecessary current because the base current power supply that affects the amount of base current of the power amplifier is fixed, and thus the base current cannot be adjusted when high or low power is required. The problem is that it can be done.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 전원을 온/오프 함으로써 전력증폭기의 베이스 전류를 제어하여 불필요한 전류를 감소시켜 전력증폭기의 효율을 개선하기 위한 이동통신 단말기용 전력증폭장치을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, the object of which is to control the base current of the power amplifier by turning on / off the power to reduce unnecessary current to improve the efficiency of the power amplifier terminal To provide a power amplifier for the power supply.

도 1은 종래 기술에 따른 이동통신 단말기용 전력증폭장치를 도시한 회로도,1 is a circuit diagram showing a power amplifier for a mobile communication terminal according to the prior art;

도 2는 본 발명에 대한 이동통신 단말기용 전력증폭장치를 도시한 회로도2 is a circuit diagram showing a power amplifier for a mobile communication terminal according to the present invention;

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>

11 : 전원공급부12 : 전력증폭부11 power supply unit 12 power amplification unit

13 : 바이어스부14 : 바이어스 전원부13: bias portion 14: bias power supply portion

15 : 보상회로15: compensation circuit

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 이동통신 단말기용 전력증폭장치의 특징에 따르면, 외부에서 공급되는 직류전원을 특정한 주파수의 교류전류로 변환하는 전원공급부와, 상기 전원공급부의 전원 인가에 따라 입력단을 통해 공급되는 신호가 증폭 및 정합되어 외부로 출력되는 전력증폭부와, 상기 전력증폭부의 바이어스가 유지되도록 동작하는 동시에 바이어스 전류를 생성 출력하는 바이어스부와, 상기 바이어스부에 온/오프 동작을 통해 전원을 공급함으로써 상기 전력증폭부에 인가되는 바이어스 전류를 조절하는 바이어스 전원부로 구성된다.According to a characteristic of the power amplifier for a mobile communication terminal according to the present invention for solving the above problems, a power supply for converting a DC power supplied from the outside into an AC current of a specific frequency, according to the power supply of the power supply A power amplifier which amplifies and matches a signal supplied through an input terminal and is output to the outside, a bias unit which generates a bias current while simultaneously maintaining a bias of the power amplifier, and an on / off operation of the bias unit It is composed of a bias power supply for adjusting the bias current applied to the power amplifier by supplying power through.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

통신시장의 확대에 따라, 이동통신 단말기나 통신기기의 수요는 상당량에 이르고 있으며, 성능이 뛰어나고 소형 경량화 통신기기를 개발하기 위한 노력이 계속되고 있다.With the expansion of the communication market, the demand for mobile communication terminals and communication devices has reached a considerable amount, and efforts to develop excellent and small sized communication devices have continued.

그 중 단말기나 통신기기에 큰 비중을 차지하는 배터리의 사용시간은 전력증폭기의 효율에 민감한데, 기존의 전력증폭기의 효율은 28㏈m의 최대출력을 기준으로 하고 있다.Among them, the usage time of the battery, which occupies a large portion of the terminal or communication device, is sensitive to the efficiency of the power amplifier.

그러나 단말기의 실제 사용시 최대출력에서의 사용빈도보다는 약 0㏈m 내지 10㏈m 정도의 저출력에서의 사용이 많으므로 배터리 사용시간을 늘이기 위해서는 저출력에서의 효율개선이 중요하다.However, in the actual use of the terminal, the use of low power of about 0㏈m to 10㏈m is more important than the frequency of use at the maximum output, so it is important to improve the efficiency at low power to extend the battery usage time.

전력증폭기의 효율을 개선하는 방법으로는 전압을 낮추는 방법과 전류를 줄이는 방법이 있는데, 도 2는 전류를 줄이는 방법을 적용한 본 발명에 의한 이동통신 단말기용 전력증폭장치를 도시한 회로도이다.As a method of improving the efficiency of the power amplifier, there is a method of reducing the voltage and a method of reducing the current. FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a power amplifier for a mobile communication terminal according to the present invention to which the method of reducing current is applied.

외부에서 공급되는 직류전원(Vc2)을 교류전류로 변환하는 전원공급부(11)와, 상기 전원공급부(11)에 전원(Vc2)이 인가되면 시스템에 입력되는 신호가 증폭 및 정합되어 외부로 출력되는 전력증폭부(12)와, 상기 전력증폭부(12)의 바이어스로 동작하는 동시에 바이어스 전류를 생성 출력하는 바이어스부(13)로 구성된다.When the power supply unit 11 converts the DC power supply Vc2 supplied from the outside into an AC current, and the power supply Vc2 is applied to the power supply unit 11, a signal input to the system is amplified and matched to be output to the outside. A power amplifier 12 and a bias unit 13 that operates as a bias of the power amplifier 12 and generates and outputs a bias current.

상기 바이어스부(13)에는 온/오프 동작을 통해 전원(Vt2)을 가변하여 공급함으로써 상기 전력증폭부(12)에 인가되는 바이어스 전류를 조절하는 바이어스 전원부(14)가 연결된다.The bias unit 13 is connected to a bias power supply unit 14 for controlling a bias current applied to the power amplifier 12 by supplying a variable power supply Vt2 through an on / off operation.

상기 전원공급부(11)는 공급되는 전원(Vc2)과 접지단 사이에서 교류만을 통과시키는 바이패스 커패시터(C2)와, 상기 바이패스 커패시터(C2)와 병렬로 연결되어 고주파 전류를 제어하고 특정한 주파수의 직류전류만을 통과하는 주파수 초크(coke:L2)로 구성된다.The power supply unit 11 is connected to the bypass capacitor (C2) for passing only alternating current between the supplied power (Vc2) and the ground terminal, and in parallel with the bypass capacitor (C2) to control the high-frequency current of a specific frequency It consists of a frequency choke (L2) passing only a direct current.

상기 전력증폭부(12)에는 RF 신호를 시스템으로 입력하는 입력단(I2)과, 상기 입력단(I2)을 통해 입력된 신호를 상기 전원공급부(11)로부터 인가되는 전류에 따라 여진 및 증폭하여 출력하는 증폭기(Q21)와, 상기 증폭기(Q21)로부터 출력된 신호가 최대 출력이 될 수 있도록 정합하는 출력정합부(M2)와, 상기 출력정합부(M2)에서 정합 출력된 신호를 외부로 줄력하는 출력단(O2)으로 구성된다.The power amplifier 12 has an input terminal I2 for inputting an RF signal to the system and an excitation and amplification of the signal input through the input terminal I2 according to a current applied from the power supply unit 11. An output terminal for outputting the amplifier Q21, an output matching unit M2 for matching the signal output from the amplifier Q21 to be the maximum output, and a signal output from the output matching unit M2 to the outside It consists of (O2).

상기 바이어스부(13)는 바이어스 전압을 유지하고 바이어스 전류를 생성 출력하기 위해 상기 전력증폭부(12)의 증폭기(Q21) 베이스에 연결되어 전원(Vr2)이 인가되면 상기 전력증폭부(12)의 증폭기(Q21) 베이스-에미터에 턴-온 전압을 유지하는 제 1 트랜지스터(Q24)와, 상기 제 1 트랜지스터(Q24)에 연결되어 동작됨으로써 제 1 트랜지스터(Q24)의 전압강하를 보상하기 위한 보상회로(15)로 구성된다.The bias unit 13 is connected to the base of the amplifier Q21 of the power amplifier 12 to maintain a bias voltage and generate and output a bias current. When the power supply Vr2 is applied, the bias unit 13 of the power amplifier 12 Compensation for compensating for the voltage drop of the first transistor Q24 by operating in conjunction with the first transistor Q24 that maintains the turn-on voltage at the base-emitter of the amplifier Q21 and the first transistor Q24. It consists of a circuit 15.

상기 보상회로(15)는 다이오드로 동작시킴으로써 상기 제 1 트랜지스터(Q21)의 베이스-에미터 전압에 의한 전압강하를 보상하는 제 2 및 제 3 트랜지스터(Q22 및 Q23)와, 상기 제 2 트랜지스터(Q22)의 컬렉터에 연결되어 상기 바이어스부(13)에 인가되는 전원을 공급하는 동시에 다이오드 바이어스를 위한 저항(R2)으로 구성된다.The compensation circuit 15 operates as a diode so that the second and third transistors Q22 and Q23 compensate for the voltage drop caused by the base-emitter voltage of the first transistor Q21, and the second transistor Q22. It is connected to the collector of) and supplies the power applied to the bias unit 13 and consists of a resistor (R2) for diode bias.

상기 제 2 트랜지스터(Q22)의 베이스와 컬렉터에서의 전압은 제 1 트랜지스터(Q24)와 및 증폭기(Q21)의 베이스-에미터를 구동시키기에 충분한 전압이 된다.The voltage at the base and collector of the second transistor Q22 becomes a voltage sufficient to drive the base-emitter of the first transistor Q24 and the amplifier Q21.

상기 바이어스 전원부(14)는 상기 바이어스부(13)에 온/오프 동작을 통해 전원(Vt2)을 공급함으로써 상기 전력증폭부(12)에 인가되는 바이어스 전류를 조절할 수 있다.The bias power supply unit 14 may adjust the bias current applied to the power amplifier 12 by supplying the power supply Vt2 to the bias unit 13 through an on / off operation.

상기와 같이 구성된 본 발명 이동통신 단말기용 전력증폭장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the power amplifier for mobile communication terminal of the present invention configured as described above are as follows.

상기 바이어스 전원부(12)의 전원(Vt2)을 온동작 시키면 상기 보상회로(15)는 다이오드 바이어스 동작되어 상기 제 1 트랜지스터(Q24)의 베이스 전압을 일정하게 유지시켜주고 상기 전원(Vt2)은 상기 제 1 트랜지스터(Q24)의 컬렉터 전압으로 인가되어 제 1 트랜지스터(Q24)는 증폭동작을 하여 증가된 베이스 전류를 생성 출력하게 된다.When the power supply Vt2 of the bias power supply unit 12 is turned on, the compensation circuit 15 is diode biased to maintain a constant base voltage of the first transistor Q24 and the power supply Vt2 is controlled to the second power supply. The voltage is applied to the collector voltage of the first transistor Q24 so that the first transistor Q24 performs an amplification operation to generate and output an increased base current.

또한, 상기 바이어스 전원부(12)의 전원(Vt2)을 오프동작 시키면 상기 제 1 트랜지스터(Q24)의 컬렉터에 전압이 인가되지 않아 오픈됨으로 상기 제 1 트랜지스터(Q24)는 단순히 베이스-에미터 다이오드로 동작하여 베이스 전류를 생성 출력하게 된다.In addition, when the power supply Vt2 of the bias power supply unit 12 is turned off, the voltage is not applied to the collector of the first transistor Q24 so that the first transistor Q24 operates as a base-emitter diode. To generate and output a base current.

즉, 본 발명에 의한 이동통신 단말기용 전력증폭장치는 바이어스 전원부를 온/오프 동작을 통해 조절함으로써 고출력을 필요로 하는 경우는 전력증폭기의 베이스 전류를 증가시키고 저출력을 필요할 경우는 전력증폭기의 베이스 전류를 감소시켜 동작 상황에 따라 전류를 제어함으로써 불필요한 전류를 감소시킬 수 있다.That is, the power amplifier for the mobile communication terminal according to the present invention increases the base current of the power amplifier when high power is required by adjusting the bias power supply through on / off operation, and the base current of the power amplifier when low power is required. The unnecessary current can be reduced by controlling the current according to the operating situation by reducing the.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 이동통신 단말기용 전력증폭장치는 바이어스 회로에 공급되는 전원을 온/오프하여 전력증폭기의 베이스 전류를 제어함으로써 불필요한 전류를 감소시켜 전력증폭기의 효율을 개선할 수 있는 효과가 있다.The power amplifier for a mobile communication terminal of the present invention configured as described above can reduce the unnecessary current by controlling the base current of the power amplifier by turning on / off the power supplied to the bias circuit, thereby improving the efficiency of the power amplifier. There is.

Claims (2)

직류전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 전원공급부의 전원 인가에 따라 입력단을 통해 공급되는 신호가 증폭 및 정합되어 외부로 출력되는 전력증폭부와, 상기 전력증폭부의 바이어스가 유지되도록 동작하는 동시에 바이어스 전류를 생성 출력하는 바이어스부와, 상기 바이어스부에 온/오프 동작을 통해 전원을 공급함으로써 상기 전력증폭부에 인가되는 바이어스 전류를 조절하는 바이어스 전원부로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 전력증폭장치.A power supply unit for supplying a DC power supply, a power amplification unit that is amplified and matched through the input terminal according to the power supply of the power supply unit is output to the outside, and the bias current of the power amplification unit is maintained to maintain a bias current And a bias power supply configured to adjust the bias current applied to the power amplification part by supplying power through the on / off operation of the bias part to generate and output the power amplifier for the mobile communication terminal. . 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 바이어스부는 상기 전력증폭부의 바이어스를 위해 턴-온 전압을 유지하는 제 1 트랜지스터와, 제 1 트랜지스터에 연결되어 제 1 트랜지스터의 전압강하를 보상하기 위한 보상회로로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 전력증폭장치.The bias unit comprises a first transistor for maintaining a turn-on voltage for biasing the power amplifier, and a compensation circuit connected to the first transistor to compensate for the voltage drop of the first transistor for a mobile communication terminal Power amplifier.