KR20020056744A - 이동통신 단말기용 전력증폭 바이어스 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 이동통신 단말기의 증폭장치에 사용되는 바이어스 회로에 관한 것으로서, 이동통신 단말기에서 전력증폭을 위한 바이어스 전원을 공급하는 전원부와, 상기 전원부에서 전원을 공급받아 이동통신 단말기에서 사용되는 증폭기의 베이스단에 바이어스를 인가하는 바이어스 인가부와, 상기 바이어스 인가부의 베이스단에 연결되어 바이어스의 변동을 억제하는 바이어스 고정부와, 상기 바이어스 고정부에 연결되고 외부신호의 전력레벨에 따라 온/오프되어 증폭기의 베이스단의 전류를 조절하는 전류원으로 구성되어,

무선 인터페이스에서 단말기의 신호를 전송하는데 중요한 역할을 하는 전력증폭기의 저전력 출력 상태에서 효율을 개선하고 이동통신 단말기의 배터리 사용시간을 늘릴 수 있다.

Description

이동통신 단말기용 전력증폭 바이어스 회로{The bias circuit of power amplifier in used mobile communication terminals}

본 발명은 이동통신용 단말기의 전력증폭장치에 관한 것으로서, 특히 무선 인터페이스에서 단말기의 신호를 전송하는데 중요한 역할을 하는 전력증폭기의 저전력 출력 상태의 효율을 개선하기 위한 이동통신 단말기용 전력증폭 바이어스 회로에 관한 것이다.

이동통신 시장이 점차 확대됨에 따라, 그에 따른 기술도 점차 발전하고 있는 추세에 있으며, 이동통신 단말기도 소형 경량이면서도 성능이 뛰어난 것이 요구되고 있다. 특히, 이동통신 단말기에 있어서 제한된 배터리의 크기에서 총 배터리 사용시간를 늘리기 위한 기술적 노력이 계속되고 있다. 이에 이동통신 단말기에서 사용되는 전력의 효율을 높이기 위한 기술들도 점차 발전하고 있다.

이동통신 단말기의 배터리의 사용시간은 전력증폭기의 효율에 따라 결정된다. 기존의 전력증폭기의 효율은 최대출력을 기준으로 하고 있다. 하지만 실제 단말기는 최대출력에서의 사용빈도 보다는 저 출력에서의 효율개선이 중요하다.

도 1은 종래의 이동통신 단말기용 전력증폭장치에 사용되는 바이어스 회로를 도시한 회로도로서 이를 참고하면, 전원이 인가되면 전력증폭기의 베이스단(1)에 바이어스를 위해 턴-온 전압을 유지하는 제1 트랜지스터(Q1)와, 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스에 연결되어 바이어스를 유지하는 바이어스 고정부(2)와, 바이어스 전원을 인가하는 바이어스 전원부(3)로 구성된다.

상기 바이어스 고정부는 베이스와 컬렉터가 전기적으로 연결된 다이오드로 형성되는 제2 트랜지스터(Q2) 및 제3 트랜지스터(Q3)와, 상기 제2 트랜지스터(Q2)와 제3 트랜지스터(Q3)로 전류를 공급하는 전원(Vr1) 및 저항(R1)으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래 이동통신 단말기용 전력증폭장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

제 1 트랜지스터(Q1)는 전력증폭기의 바이어스 전류 전원(Vb1)에 의해 베이스 단에 전류를 인가할 때, R2,제2 트랜지스터(Q2) 및 제3 트랜지스터(Q3)는 일반적인 다이오드 바이어스 회로로서 전류 거울(current mirror)처럼 동작한다. 제2 트랜지스터 (Q2)와 제3 트랜지스터(Q3)는 제1 트랜지스터(Q1)와 전력증폭기의 베이스-이미터 사이의 전압을 유지시키고 R1은 전류의 양을 조정한다. 전력증폭기의 입력 신호레벨이 커지면서 드라이브/전력용 트랜지스터의 베이스 턴-온 전압이 낮아지는 현상을 보상하여 전력증폭기 전체의 선형성을 향상시키는 기능과 열적인 보상기능을 함께한다. 이에 상기 바이어스 고정부(1)의 저항(R1)과 직렬로 구성된 2개의 트랜지스터(Q12, Q13)는 바이어스 전원(Vr1)을 공급받아 다이오드 바이어스 회로로 동작함으로써 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스 전압을 일정하게 고정시킨다.

그러나, 종래의 전력증폭장치는 외부신호 레벨의 고전력 상태나 저전력 상태에 있어서도 전력증폭기의 베이스 전압이 일정하게 고정되어 항상 외부신호가 저전력 상태일 경우에도 동일한 전력이 소모되어 전력의 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 전력증폭기의 저전력 출력 상태에서 효율을 개선하기 위하여 외부신호에 따라 바이어스 전류의 양이 조절되는 이동통신 단말기용 바이어스 회로를 제공하는데 있다.

도 1은 종래기술에 따른 이동통신 단말기용 바이어스 회로의 구성을 나타내는 회로도,

도 2는 본 발명에 따른 이동통신 단말기용 바이어스 회로의 구성을 나타내는 회로도.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

11 : 증폭기의 베이스단 12 : 바이어스 인가부

13 : 전원부 14 : 바이어스 고정부

15 : 바이어스 조절 전류원

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 이동통신 단말기용 바이어스 회로의 특징에 따르면, 이동통신 단말기에서 전력증폭을 위한 바이어스 전원을 공급하는 전원부와, 상기 전원부에서 전원을 공급받아 이동통신 단말기에서 사용되는 증폭기의 베이스단에 바이어스를 인가하는 바이어스 인가부와, 상기 바이어스 인가부의 베이스단에 연결되어 바이어스의 변동을 억제하는 바이어스 고정부와, 상기 바이어스 고정부에 연결되고 외부신호의 전력레벨에 따라 온/오프되어 증폭기의 베이스단의 전류를 조절하는 전류원으로 구성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 이동통신 단말기용 전력증폭 바이어스 회로의 구성을 나타낸 회로도로서, 이동통신 단말기에서 사용되는 증폭기의 베이스단(11)에 바이어스를 인가하는 제1 트랜지스터(Q11)가 포함되는 바이어스 인가부(12)와, 상기 바이어스 인가부(12)에 전원을 공급하는 전원부(13)와, 상기 바이어스 인가부(12)의 바이어스를 일정하게 유지시키는 바이어스 고정부(14)와, 상기 바이어스 고정부(14)에 연결되어 바이어스를 조절하는 바이어스 조절 전류원(15)로 구성된다.

상기 바이어스 인가부(12)는 드라이버/전력 증폭기의 베이스-이미터 사이의 턴-온 전압을 유지하는 제1 트랜지스터(Q11)와, 드라이버/전력 증폭기의 바이어스 전압 튜닝용 저항(R13)으로 구성된다.

상기 바이어스 고정부(14)는 바이어스용 다이오드 어레이로 동작하는 제2 트랜지스터(Q12) 및 제3 트랜지스터(Q13)와, 상기 제2 트랜지스터(Q12)와 제3 트랜지스터(Q13)의 베이스단에 전압을 공급하는 전원(Vr2)과, 상기 트랜지스터들(Q12,Q13)에 공급되는 전압을 조절하는 저항(R12)로 구성된다.

상기 바이어스 조절 전류원은(15)는 외부신호에 따라 ON/OFF되어 바이어스 전류를 조절하는 전원(Vc)과, 이에 따라 드라이버/전력 증폭기의 베이스 전류를 조절하는 저항(R11)으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 이동통신 단말기용 바이어스 회로의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

외부신호의 전력레벨을 감지하고 그 레벨에 따라 저항(R11)에 공급되는 전압을 전원(Vc)에서 ON/OFF 한다. 전원(Vc)의 전압을 ON(high)하면 R11에 의해 발생한 전류가 기존의 전류 조절 저항 R12에 의해 발생되는 전류원이 추가되므로 기존의 R12에 의한 전원보다 많은 전류가 제1 트랜지스터(Q11)의 베이스에 공급되어 결국 이동통신 단말기에 사용되는 증폭기의 베이스단(11)으로 많은 전류가 공급된다.

또한 Vc의 전압을 OFF(low)하면 R12에 의한 전류원 만이 존재하므로 Vc의 전압이 ON(high)된 경우 R11에 의한 전류원이 없으므로 제1 트랜지스터(Q11)의 베이스로 공급되는 전류가 작아진다. 결국 이동통신 단말기에서 사용되는 증폭기의 베이스단(11)으로 공급되는 전류를 감소시킨다.

이와 같이 이동통신 단말기가 외부신호가 고전력인 경우에는 높은 출력을 가지고 저전력인 경우에는 낮은 출력을 가지도록 구성하여, 신호에 따른 단말기의 전력 효율을 높일 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 이동통신 단말기용 전력증폭 바이어스 회로는 외부신호의 전력레벨에 따라 바이어스를 조정할 수 있는 회로를 부가시켜 증폭기의 베이스단으로 공급되는 전류를 조정할 수 있으므로, 저전력의 신호레벨에서 저출력으로 신호를 증폭하여 이동통신 단말기에서 사용되는 전력의 효율을 개선하고 단말기의 사용시간을 늘릴 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 이동통신 단말기에서 전력증폭을 위한 바이어스 전원을 공급하는 전원부와; 상기 전원부에서 전원을 공급받아 이동통신 단말기에서 사용되는 증폭기의 베이스단에 바이어스를 인가하는 바이어스 인가부와; 상기 바이어스 인가부의 베이스단에 연결되어 바이어스의 변동을 억제하는 바이어스 고정부와; 상기 바이어스 고정부에 연결되고 외부신호의 전력레벨에 따라 온/오프되어 증폭기의 베이스단의 전류를 조절하는 전류원으로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 전력증폭 바이어스 회로.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전류원은 외부신호에 따라 온/오프되어 바이어스 전류를 조절하는 전원과, 상기 전원에 따라 드라이버 및 전력증폭기의 베이스 전류를 조절하는 저항으로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 전력증폭 바이어스 회로.