KR20020056753A - A power amplifier for mobile communication terminal - Google Patents

Abstract

PURPOSE: A power amplification apparatus is provided to improve a power efficiency by controlling a bias voltage supplied to the power amplification apparatus in a low power state of a power level of an outer signal through an additional circuit. CONSTITUTION: A power amplification apparatus comprises a source supply part(11) supplying a DC(Direct Current) source, a power amplifying part(12) supplying a signal supplied from an input port(I2) to the outer after amplifying and matching the signal according to a source supply of the source supply part(11), a bias part(13) supplying a bias voltage so as to amplify a signal in the power amplifying part(12), a bias fixing part(14) preventing a variation of the bias voltage supplied from the bias part(13) to the power amplifying part(12), and a bias controlling part(15) controlling the bias voltage supplied to the power amplifying part(12). At this point, the bias controlling part(15) improves a power efficiency.

Description

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

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 전력증폭회로에 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 circuit for improving the efficiency of a low power output state of a power amplifier that plays an important role in transmitting a signal of a terminal in a wireless interface. .

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.As the mobile communication market gradually expands, the corresponding technology is also gradually developing, and the mobile communication terminal is also required to have small size, light weight, and excellent performance. In particular, technical efforts have been made to increase total battery life in limited battery sizes in mobile communication terminals. Accordingly, technologies for increasing the efficiency of power used in a mobile communication terminal are also gradually developed.

이동통신 단말기의 배터리의 사용시간은 전력증폭기의 효율에 따라 결정된다. 기존의 전력증폭기의 효율은 최대출력을 기준으로 하고 있다. 하지만 실제 단말기는 최대출력보다 사용빈도가 많은 저 출력에서의 효율개선이 중요하다.The battery life of the mobile communication terminal is determined by the efficiency of the power amplifier. The efficiency of the existing power amplifier is based on the maximum output. However, it is important to improve efficiency at low output, which is more frequently used than actual output.

도 1은 종래의 이동통신 단말기용 전력증폭장치를 도시한 회로도로서 이를 참고하여 설명하면, 외부에서 공급되는 직류전원(Vc1)을 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, a DC power supply Vc1 supplied from the outside is supplied to a power supply unit 1 and a power supply Vc1 to the power supply unit 1. ) Is applied, the power amplifier (2) and amplified and matched (RF) radio frequency signal supplied through the input terminal (I1) is output to the outside (O1) and the bias of the power amplifier (2) It is composed of a bias unit (3) for operating at the same time to generate a bias current.

상기 바이어스부(3)는 전원이 인가되면 상기 전력증폭기(2)의 바이어스를 위해 턴-온 전압을 유지하는 제 1 트랜지스터(Q11)와, 상기 제 1 트랜지스터(Q11)의 베이스에 연결되어 바이어스를 유지하는 바이어스 고정부(4)로 구성된다.The bias unit 3 is connected to a first transistor Q11 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 Q11 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 직류전류가 전력증폭기(Q11)의 컬렉터 전류로 인가되고, 상기 전력증폭기(Q11)의 베이스에 연결된 제 2 트랜지스터(Q12)는 켈렉터에 인가되는 전원(Vt1)에 의해 상기 전력증폭기(Q11)의 베이스단에 전류를 인가한다.DC power supply Vc1 is applied to the collector current of the power amplifier Q11 through the inductance element L1 of the power supply unit 1, and the second transistor Q12 connected to the base of the power amplifier Q11. ) Applies a current to the base end of the power amplifier Q11 by the power supply Vt1 applied to the collector.

이때, 상기 바이어스 고정부(4)의 저항(R1)과 직렬로 구성된 2개의 트랜지스터(Q12, Q13)는 바이어스 전원(Vr1)을 공급받아 다이오드 바이어스 어레이로 동작함으로써 상기 제 1 트랜지스터(Q11)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 array, thereby providing a base of the first transistor Q11. Fix the voltage constant.

그러나, 종래의 전력증폭장치는 외부신호 레벨의 고전력 상태나 저전력 상태에 있어서도 전력증폭기의 베이스 전압이 일정하게 고정되어 항상 외부신호가 저전력 상태일 경우에도 동일한 전력이 소모되므로 전력의 효율이 떨어지는 문제점이 있다.However, the conventional power amplifier has a problem that power efficiency is lowered because the base voltage of the power amplifier is fixed even in the high power state or the low power state of the external signal level, and the same power is always consumed even when the external signal is in the low power state. have.

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 전력증폭장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, an object of the power amplifier for mobile communication terminal in which the amount of bias current is adjusted according to the external signal to improve the efficiency in the low power output state of the power amplifier To provide.

도 1은 종래 기술에 의한 이동통신 단말기용 전력증폭장치의 회로도,1 is a circuit diagram of a power amplifier for a mobile communication terminal according to the prior art;

도 2는 본 발명에 의한 이동통신 단말기용 전력증폭장치의 회로도.2 is a circuit diagram of 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 : 전원공급부 12 : 전력증폭부11 power supply unit 12 power amplification unit

13 : 바이어스부 14 : 바이어스 고정부13: bias part 14: bias fixing part

15 : 바이어스 조정부15: bias adjustment unit

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 이동통신 단말기용 전력증폭 바이어스 회로의 특징에 따르면, 외부에서 인가되는 직류전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 전원공급부의 전원인가에 따라 입력단을 통해 공급되는 신호가 증폭 및 정합되어 외부로 출력되는 전력증폭부와, 상기 전력증폭부에서 신호를 증폭하기 위한 바이어스 전압을 인가하는 바이어스부와, 상기 바이어스부에서 외부신호의 전력이나 열에 의한 바이어스 전압의 변동을 억제하는 바이어스 고정부와, 상기 바이어스 고정부와 연결되고 외부신호의 전력레벨을 판단하여 상기 전력증폭부로 인가되는 바이어스 전압을 조정하는 바이어스 조정부로 구성된다.According to a feature of the power amplification bias circuit for a mobile communication terminal according to the present invention for solving the above problems, a power supply for supplying a DC power applied from the outside, and is supplied through the input terminal in accordance with the power supply of the power supply unit A power amplifier which amplifies and matches a signal and outputs it to the outside, a bias unit for applying a bias voltage for amplifying the signal in the power amplifier, and a bias voltage variation caused by power or heat of an external signal in the bias unit. And a bias adjusting unit connected to the bias fixing unit and determining a power level of an external signal to adjust a bias voltage applied to the power amplifier.

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.

도 2는 본 발명에 의한 이동통신 단말기용 전력증폭장치를 나타낸 회로도로서, 직류전원을 공급하는 전원공급부(11)와, 상기 전원공급부의 전원인가에 따라 입력단(I2)을 통해 공급되는 신호가 증폭 및 정합되어 외부로 출력되는 전력증폭부(12)와, 상기 전력증폭부(12)에서 신호를 증폭하기 위한 바이어스 전압을 인가하는 바이어스부(13)와, 상기 바이어스부(13)에서 전력증폭부(12)로 인가되는 바이어스 전압의 변동을 억제하기 위한 바이어스 고정부(14)와, 외부신호의 전력레벨을 판단하여 상기 전력증폭부(12)로 인가되는 바이어스 전압을 조정하는 바이어스 조정부(15)로 구성된다.2 is a circuit diagram illustrating a power amplifier for a mobile communication terminal according to the present invention, in which a signal supplied through an input terminal I2 is amplified by the power supply unit 11 for supplying DC power and the power supply of the power supply unit. And a power amplifier 12 that is matched and output to the outside, a bias unit 13 for applying a bias voltage for amplifying a signal in the power amplifier 12, and a power amplifier in the bias unit 13. A bias fixing unit 14 for suppressing the variation of the bias voltage applied to the 12 and a bias adjusting unit 15 for adjusting the bias voltage applied to the power amplifier 12 by determining the power level of the external signal; It consists of.

상기 전력증폭부(12)는 신호가 입력되는 입력단(I2)과, 신호를 증폭시키는 제1 트랜지스터(Q21)와, 회로의 임피던스를 정합시키는 임피던스 정합단(M2)과, 증폭된 신호를 출력하는 출력단(O2)으로 구성된다.The power amplifier 12 outputs an input terminal I2 to which a signal is input, a first transistor Q21 for amplifying a signal, an impedance matching terminal M2 for matching impedance of a circuit, and an amplified signal. It consists of an output stage O2.

상기 바이어스부(13)는 전원이 인가되면 상기 전력증폭기(12)의 바이어스를 위해 턴-온 전압을 유지하는 제2 트랜지스터(Q22)와, 상기 제2 트랜지스터(Q22)의 베이스에 연결되어 바이어스를 유지하는 바이어스 고정부(14)로 구성된다.The bias unit 13 is connected to a second transistor Q22 that maintains a turn-on voltage for biasing the power amplifier 12 when a power is applied, and is connected to a base of the second transistor Q22 to bias the bias. It consists of the bias fixing part 14 which hold | maintains.

상기 바이어스 고정부(14)는 바이어스용 다이오드 어레이로 동작하는 제3 트랜지스터(Q23) 및 제4 트랜지스터(Q24)와, 상기 제3 트랜지스터(Q23)와 제4 트랜지스터(Q24)에 전압을 공급하는 전원(Vr2)과, 상기 트랜지스터들(Q23,Q24)에 공급되는 전압을 조절하는 저항(R2)로 구성된다.The bias fixing unit 14 is a power supply for supplying a voltage to the third transistor (Q23) and the fourth transistor (Q24) and the third transistor (Q23) and the fourth transistor (Q24) to operate as a bias diode array. (Vr2) and a resistor (R2) for regulating the voltage supplied to the transistors (Q23, Q24).

상기 바이어스 조정부(15)는 외부신호에 따라 전압이 ON/OFF되는 컨트롤전원(Vcon)에 다이오드와 제5 트랜지스터(Q5)가 서로 직렬 연결되고, 제5 트랜지스터(Q5)가 상기 바이어스 고정부의 제3 트랜지스터(Q3)와 제4 트랜지스터(Q4)에 연결되어 구성된다.The bias adjuster 15 has a diode and a fifth transistor Q5 connected in series to a control power supply Vcon whose voltage is turned on / off according to an external signal, and the fifth transistor Q5 is connected to the bias fixing part. It is connected to the third transistor Q3 and the fourth transistor Q4.

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

먼저, 외부신호가 입력될 경우에 바이어스 조정부(15)의 컨트롤전원(Vcon)에서 입력신호의 레벨이 고전력이면 전원을 OFF 하고, 저전력이면 전원을 ON하게 된다.First, when an external signal is input, the control power supply Vcon of the bias adjustment unit 15 turns off the power when the level of the input signal is high power, and turns on the power when the power is low.

전원이 ON되어 다이오드(D)로 전원이 인가되면 제5 트랜지스터(Q5)가 동작되고, 상기 바이어스 고정부(14)의 전원(Vr2)와 저항(R2)에 의한 전류는 제3 트랜지스터(Q3)와 제5 트랜지스터(Q5)쪽으로 흐르게 되어 상대적으로 제2 트랜지스터의 베이스로 공급되는 전류량이 감소하게 된다. 따라서 제2 트랜지스터에서 상기 전력증폭부의 제1 트랜지스터(Q21)의 베이스로 공급되는 전류도 감소하게 되어 저출력으로 입력신호를 증폭한다. 상기 증폭된 신호는 임피던스 정합단에 의해 정합이 이루어져 최대전력으로 출력단(O2)에서 출력된다.When the power is turned on and the power is applied to the diode D, the fifth transistor Q5 is operated, and the current by the power supply Vr2 and the resistor R2 of the bias fixture 14 is controlled by the third transistor Q3. And flow toward the fifth transistor Q5 to reduce the amount of current supplied to the base of the second transistor. Therefore, the current supplied from the second transistor to the base of the first transistor Q21 of the power amplifier is also reduced, thereby amplifying the input signal with low output. The amplified signal is matched by an impedance matching terminal and output from the output terminal O2 at maximum power.

전원이 OFF되면 바이어스 조정부의 다이오드(D)가 도통되지 않고 제5 트랜지스터로 전류가 흐르지 않게 되므로, 이에 바이어스 조정부(15)가 없을 경우와 동일한 전류가 제2 트랜지스터(Q22)의 베이스로 공급된다. 이에 컨트롤전원이 ON 상태일 경우보다 큰 전류가 상기 전력증폭부(12)로 공급되어, 고출력으로 입력신호를 증폭한다.When the power is turned off, the diode D of the bias adjustment unit does not conduct and no current flows to the fifth transistor. Thus, the same current is supplied to the base of the second transistor Q22 without the bias adjustment unit 15. Accordingly, a larger current is supplied to the power amplifier 12 than when the control power is in the ON state, thereby amplifying the input signal with a high output.

상기의 이동통신 단말기용 전력증폭장치는 외부입력신호에 따라 증폭기에 인가되는 바이어스에 변화를 주는 상기와 상이한 회로로도 구성이 가능하다.The power amplifier for the mobile communication terminal may be configured with a circuit different from the above to change the bias applied to the amplifier according to the external input signal.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 이동통신 단말기용 전력증폭장치는 외부신호의 전력레벨에 따라 바이어스를 조정할 수 있는 회로를 부가시켜 이동통신 단말기의 증폭기로 공급되는 전류를 조정할 수 있으므로, 저전력의 신호레벨에서 증폭기를 사용하는 경우 저출력으로 신호를 증폭함으로써 전력효율을 개선하고 단말기의 사용시간을 늘릴 수 있는 효과가 있다.The power amplifier for mobile communication terminal according to the present invention configured as described above can adjust the current supplied to the amplifier of the mobile communication terminal by adding a circuit for adjusting the bias according to the power level of the external signal, so that the signal of low power When the amplifier is used at the level, the signal is amplified at low power, thereby improving power efficiency and extending the usage time of the terminal.

Claims (2)

외부에서 인가되는 직류전원을 공급하는 전원공급부와; 상기 전원공급부의 전원인가에 따라 입력단을 통해 공급되는 신호가 증폭 및 정합되어 외부로 출력되는 전력증폭부와; 상기 전력증폭부에서 신호를 증폭하기 위한 바이어스 전압을 인가하는 바이어스부와; 상기 바이어스부에서 외부신호의 전력이나 열에 의한 바이어스 전압의 변동을 억제하는 바이어스 고정부와; 상기 바이어스 고정부와 연결되고 외부신호의 전력레벨을 판단하여 상기 전력증폭부로 인가되는 바이어스 전압을 조정하는 바이어스 조정부로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 전력증폭장치.A power supply unit supplying a DC power applied from the outside; A power amplifier configured to amplify and match a signal supplied through an input terminal according to application of power to the power supply unit and output the external signal; A bias unit for applying a bias voltage for amplifying a signal in the power amplifier; A bias fixing unit for suppressing a change in bias voltage due to power or heat of an external signal in the bias unit; And a bias adjusting unit connected to the bias fixing unit and configured to adjust a bias voltage applied to the power amplifier by determining a power level of an external signal. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 바이어스 조정부는 외부신호의 전력레벨이 저전력인 경우 동작되는 전원과, 상기 전원에 연결되는 다이오드 및 트랜지스터와, 상기 트랜지스터가 바이어스 고정부에 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 전력증폭장치.And the bias adjustment unit is configured to be operated when the power level of the external signal is low power, a diode and a transistor connected to the power supply, and the transistor is connected to a bias fixing unit.