KR20030085900A - 이중 변환을 이용한 무선 통신기기의 다채널 선형 증폭기 - Google Patents

이중 변환을 이용한 무선 통신기기의 다채널 선형 증폭기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이중 변환을 이용한 무선 통신기기의 다채널 선형 증폭기에 관한 것으로, 특히 본 발명의 다채널 선형 증폭기는 입력 고주파 신호를 채널수에 따라 분리하고 분리된 고주파 신호를 하향 변환부로 낮은 주파수로 변환하고 쏘우대역통과필터를 통해 변환된 주파수 중에서 필요 주파수의 1개 채널 대역폭만을 통과시키고 이를 다시 상향 변환부를 통해 원래의 입력 고주파로 변환하고 1개 채널 대역폭의 상향된 주파수를 고출력 증폭한 후에 채널수에 따라 다시 다른 채널 주파수와 결합하여 출력함으로써 고출력 증폭기가 1개 채널의 주파수만 증폭함을 통해 다채널시 문제점이 되는 혼변조(intermodulation)의 발생을 제거함으로써 종래 입력된 신호를 증폭하는 과정에서 발생된 고조파 혼변조의 왜곡을 방지하여 높은 효율과 주변 온도, 환경, 부품 등의 변화에 따른 영향을 받지 않고 증폭기 최대 성능을 달성할 수 있다.

Description

이중 변환을 이용한 무선 통신기기의 다채널 선형 증폭기{MULTI-CHANNEL LINEAR AMPLIFIER FOR WIRELESS TELECOMMUNICATION DEVICE BY USING DOUBLE CONVERTING}
본 발명은 무선 통신기기의 다채널 선형 증폭기에 관한 것으로서, 특히 고주파 입력신호를 필요한 채널수별로 나누어 하향변환, 필터링, 상향 변환, 및 증폭한 후에 이를 고주파 결합부로 채널별 주파수를 결합하여 고출력 증폭시 1개 채널의 주파수만 증폭하기 때문에 고주파의 혼변조 성분없이 증폭기의 최대 출력을 얻도록 하는 이중 변환을 이용한 무선 통신기기의 다채널 선형 증폭기에 관한 것이다.
일반적으로 무선 통신기기에 사용되는 고주파 다채널 선형 증폭기는 케이블 텔레비전, 디지털 텔레비전, 셀롤러, 유럽이동통신, 개인휴대통신, IMT-2000, 위성방송통신의 기지국 및 중계기의 송신 출력단에 사용하는 48MHz∼40GHz 등의 대역 고주파 신호 다채널을 왜곡이 적게 선형적으로 증폭하기 위한 장치로서 다채널 선형 증폭기(Linear Power Amplifier)라고 일컫는다.
선형 증폭기를 설계하는데 사용되는 방식 중에서 피드포워드(feed-forward)방식이 널리 알려져 있다. 피드 포워드방식의 선형 증폭기는 2루프 설계를 기초로하는데, 제1루프는 증폭기에서의 혼변조 왜곡에 의해 생긴 에러 신호를 분리하고, 제2루프는 증폭기 출력으로부터 에러 신호를 차감하는 역할을 한다.
도 1은 종래 기술에 의한 피드포워드 방식의 선형 증폭기를 간략하게 나타낸 회로 구성도이다. 도 1을 참조하면, 종래 기술의 선형 증폭기는 입력단(10)과, 고주파 2방향 분배부(12)와, 제 1가변 감쇄 및 위상 변환부(14)와, 고출력 증폭부(16)와, 제 1결합부(18)와, 지연선(44)과, 감산부(38)로 구성되는 제 1루프를 포함한다. 상기 선형 증폭기는 지연선(20)과, 제 2결합부(22)와, 제 2가변 감쇄 및 위상부(34)와, 에러 증폭부(36)로 구성되는 제 2루프를 포함한다. 그리고 선형 증폭기는 위상 및 레벨 검출부(40)와, 아날로 컨트롤부(42)를 더 구비하여 제 1루프의 제 1가변 감쇄 및 위상 변환부(14)를 컨트롤한다. 또한 제 3결합부(24)와, 하향 변환부(28)와, 중간주파수 검출부(30)와, 디지털 컨트롤부(32)를 더 구비하여 제 2루프의 제 2가변 감쇄 및 위상 변환부(34)를 컨트롤한다.
도 2a 내지 도 2d는 도 1의 A, B, C, D 노드에 해당하는 신호의 파형도들이다. 즉 도 2a는 입력단 A에서의 신호이고, 도 2b는 고출력 증폭부를 통과한 신호이고, 도 2c는 제 1결합부를 통과한 신호이고, 도 2d는 제 2결합부를 통과한 신호를 나타낸 것이다.
도 2a 내지 도 2d를 참조하여 상기와 같이 구성된 종래 기술의 선형 증폭기에 대한 작동을 설명하면 다음과 같다. 입력단(10)을 통해 무선 고주파 신호가 도 2a와 같이 입력되어 고주파 2방향 분배부(12)를 통해 입력 신호가 2개로 분배된다. 어느 한 고주파 신호는 아날로그 방식으로 컨트롤되는 제 1가변 감쇄 및 위상 변환부(14)를 통해서 제 1루프의 신호의 위상과 증폭 신호의 크기를 조절한다. 그리고 고출력 증폭부(16)를 통해서 다채널 고주파 신호가 증폭된다. 이때, 고출력 증폭부(16)는 3단∼5단의 증폭기가 연결된 구조로 30dB∼50dB 고주파 신호를 다채널로 증폭하게 된다. 증폭으로 인하여 발생되는 왜곡은 도 2b와 같다. 고출력 증폭부(16)에서는 여러 채널의 주파수 대역을 높은 출력으로 증폭에 의한 비선형 특성때문에 많은 고조파로 인한 왜곡이 발생하게 된다. 이는 테일러 급수의 비선형 전달함수 특성에 따른 수학식 1과 같다.
여기서 So는 출력신호, Si는 입력신호이고 an은 고출력 증폭기의 증폭 계수(n=0,1,2,3,4…)이다. 단, 선형 시스템은 an= 0 (n>1)이다.
예를 들어, 입력단(10)에 무선 고주파 신호가 3개가 입력된다면,
∑1는 피크 증폭을 나타내며 ω1, ω2, ω3는 라디안 주파수이다.
수학식 2에서 입력 신호의 3차 혼변조 성분을 나타내면, 수학식 3으로 표현된다.
수학식 3에서 보듯이, 입력 고주파 신호중에서 비선형적인 부분은 2ω1-ω2, 2ω2-ω1인 혼변조 성분으로 채널 간격에 매우 밀접하기 때문에 이를 제거하기가 어렵다. ω1, ω2는 2πf1, 2πf2이므로 입력 주파수 f1, f2가 입력되면 혼변조는 2f1-f2, 2f2-f1이 나타나게 된다. 예를 들면, f1=900MHz, f2=905MHz, f3=910MHz …로 채널 간격이 5MHz로 입력 주파수가 입력되면 혼변조 성분 f1M=895MHz, f2M=910MHz, f3M=915MHz …로 나타난다. 입력 주파수와 혼변조 주파수가 거의 같아 채널내에 존재하게 됨으로 이를 인위적으로 제거하기가 불가피하게 된다.
제 1결합부(18)에서는 고출력 증폭부(16)의 신호 출력 중 일부를 결합(coupling)한다. 그리고 고주파 2방향 분배부(12)를 통해 분배된 다른 신호는 지연선(44)을 통해 고출력 증폭부(16)의 증폭동안 지연된 신호가 감산부(38)를 통해서 고출력 증폭부(16)의 일부 신호와 제 1결합부(18)의 신호가 감산된다. 감산으로 인하여 입력 신호와 고출력 증폭부(16)로 증폭된 신호가 서로 상쇄되고 혼변조 신호가 좀더 크게 나타난다. 이에 대한 신호는 도 2c와 같다.
감산부(38)를 통해서 출력된 신호는 제 2가변 감쇄 및 위상부(34)를 통해 에러 증폭부(36)에서 도 2c와 같은 신호가 증폭되어 제 2결합부(22)로 입력된다. 제 2결합부(22)에는 제 1결합부(18)의 출력이 지연선(20)을 통해 에러 증폭부(36)의 지연만큼 지연된 신호가 입력되어 에러 증폭부(36)의 신호와 결합된다. 결합부는 90°의 위상차를 갖게 하는 바, 제 1 및 제 2결합부(18, 22)를 통과함에 따라 180°위상차를 갖는 2개 신호가 결합되므로 위상이 상반된 신호는 서로 상쇄된다. 제 2결합부(22)의 출력 신호는 도 2d와 같다.
상기와 같은 종래 기술의 선형 증폭기에서는 제 2결합부(22)의 출력을 제 3결합부(24)에서 검출하여 이를 출력단(26)에 출력하되, 출력 주파수 위상의 정확도를 높이기 위하여 제 3결합부(24)의 출력을 하향 변환부(28)를 통해 낮은 주파수로 변환하고 중간주파수 검출부(30)를 통해 낮은 주파수에서 중간주파수를 검출하여 디지털 컨트롤부(32)에서 입력한다. 디지털 컨트롤부(32)에서는 중간주파수의 아날로그 신호를 디지털로 변환하고 제 2가변 감쇄 및 위상 변형부(34)를 제어하여 제 2루프의 신호의 위상과 증폭 신호의 크기를 조절한다.
한편, 종래 기술에 의한 피드포워드 방식의 선형 증폭기는 온도, 습도, 형태, 입력 신호 크기, 전원 공급 조건, 시간, 많은 부품들과 주변 환경에 의존한다. 그런데 혼변조 왜곡 성분을 제거하기 위하여 종래 선형 증폭기에서는 역위상의 증폭, 이득 컨트롤, 위상 컨트롤, 시간 컨트롤 등을 주변의 온도 변화, 습도 변화, 형태 입력 신호의 크기 변화 직류 전원의 전력 변화, 시간 변화, 주변 부품들의 변화를 정확하게 검출하며 이를 예측 보상하는 아날로그 컨트롤부(42) 또는 디지털 컨트롤부(32)에 의해 제 1 및 제 2가변 감쇄 및 위상 변환부(14, 34)를 미세 조정하게 된다. 하지만, 선형 증폭기의 제작 환경이 복잡하고 왜곡된 신호를 찾아 이를 상쇄시키는 것이 어렵고 시간이 오래될수록 많은 부품의 신뢰성이 떨어지고 큰 출력에 견딜 수 있는 용량이 매우 큰 부품을 사용하므로 가격이 매우 비싼 것과 제품을 모두 튜닝해야 하므로 생산성이 떨어지고 혼변조 왜곡의 개선이 크게 개선되지 않는 것이 문제점이 있었다.
또한 종래 기술에 의한 선형 증폭기는 고출력 증폭부(16)에서 수백 W되는 고출력 트랜지스터를 여러개를 이용해서 직진성을 갖는 낮은 부분에서만 동작시키므로 2W에서 10Ｗ이내를 사용하기 때문에 높은 전류를 요구하고 효율이 매우 낮고 가격이 비싸며 열의 발생이 높고 자주 고장나는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 입력 고주파 신호를 하향 변환부를 통해 낮은 주파수로 변환하고 저주파 쏘우대역통과필터를 통해 변환된 주파수 중에서 필요 주파수의 1개 채널 대역폭을 통과시키고 이를 다시 상향 변환부를 통해 원래의 입력 고주파수 1개 신호만을 변환한 후에 1개 채널 대역폭의 주파수만을 고출력 증폭함으로써 입력된 신호를 증폭하는 과정에서 발생된 고조파 혼변조의 왜곡을 방지하고 높은 효율과 주변 온도, 환경, 부품 등의변화에 따른 영향을 받지 않고 고출력 증폭기 최대 성능을 달성할 수 있는 이중 변환을 이용한 무선 통신기기의 다채널 선형 증폭기를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 무선 채널 고주파를 저잡음으로 증폭하는 저잡음 증폭부와, 저잡음 증폭부에서 증폭된 신호를 적어도 두 개 이상의 채널에 따라 분배하는 고주파 분배부와, 고주파 분배부에서 분배된 고주파 신호를 낮은 주파수 대역으로 하향 변환시키고 변환된 주파수 중에서 중간주파수 대역을 필터링하고 중간주파수 중에서 설정된 채널 주파수의 한 대역을 통과시키고 통과된 어느 한 대역의 채널 주파수를 무선 채널 고주파와 동일한 1개 채널 주파수로 상향 변환시켜 출력하는 다수개의 채널 이중 변환용 증폭부와, 다수개의 채널 이중 변환용 증폭부에서 각각 출력된 채널의 주파수를 하나로 결합하여 출력하는 고주파 결합부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 채널 이중 변환용 증폭부는 각각 고주파 분배부에서 분배된 고주파 신호를 낮은 주파수 대역으로 하향 변환시키는 하향 변환부와, 하향 변환부를 통해 변환된 주파수 중에서 중간주파수 대역을 필터링하는 저역통과필터와, 저역통과필터의 중간주파수 중에서 설정된 1개 채널 주파수의 한 대역을 통과시키는 저주파 쏘우대역통과필터와, 저주파 쏘우대역통과필터에서 통과된 어느 한 대역의 채널 주파수를 무선 채널 고주파와 동일한 주파수로 상향 변환시켜 출력하는 상향 변환부로 이루어진다.
도 1은 종래 기술에 의한 피드포워드 방식의 선형 증폭기를 간략하게 나타낸 회로 구성도,
도 2a 내지 도 2d는 도 1의 A, B, C, D 노드에 해당하는 신호의 파형도들,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 변환을 이용한 무선 통신기기의 다채널 선형 증폭기를 간략하게 나타낸 회로 구성도,
도 4a 내지 도 4i는 도 3의 a, b, c, d, e, g1, g2, g3, h에 해당하는 신호의 파형도들.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
100 : 제 1채널 이중 변환용 증폭부 102 : 하향 변환부
104 : 저역통과필터 106 : 중간주파수 증폭부
108 : 저주파 쏘우대역통과필터 110 : 상향 변환부
112 : 제 1대역통과필터 114 : 제 1증폭부
116 : 제 2대역통과필터 118 : 제 2증폭부
120 : 아이솔레이터 130 : 발진부
140 : 입력단 150 : 저잡음 증폭부
160 : 고주파 분배부 170 : 고주파 결합부
180 : 출력단 200 : 제 2채널 이중 변환용 증폭부
300 : 제 3채널 이중 변환용 증폭부
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 변환을 이용한 무선 통신기기의 다채널 선형 증폭기를 간략하게 나타낸 회로 구성도이다. 도 3을 참조하면, 본 실시예의 다채널 선형 증폭기는 입력단(140)과, 저잡음 증폭부(150)와, 고주파 분배부(160)와, 제 1채널 이중 변환용 증폭부(100), 제 2채널 이중 변환용 증폭부(200), 제 3채널 이중 변환용 증폭부(300) 등의 다수개의 채널 이중 변환용 증폭부(1)와, 고주파 결합부(170) 및 출력단(180)으로 구성된다. 여기서 선형 증폭기는 다채널을 위해서 고주파 분배부(160)를 통해 채널 주파수를 분리하고 각 채널의 이중 변환용 증폭부(1)를 통해 각 채널 주파수를 하향 변환 및 상향 변환하여 하나의 채널 주파수로 증폭한 후에 고주파 결합부(170)를 통해 각 채널 주파수를 하나로 결합하여 출력하는 다채널 선형 증폭기로 구성된다.
본 발명의 다수개의 채널 이중 변환용 증폭부(1)는 예를 들어, 제 1채널 이중 변환용 증폭부(100)는 하향 변환부(102)와, 저역통과필터(Low Pass Filter, LPF)(104)와, 중간주파수 증폭부(106)와, 저주파 쏘우대역통과필터(108)와, 상향 변환부(110)와, 제 1대역통과필터(112)와, 제 1증폭부(114)와, 제 2대역통과필터(116)와, 제 2증폭부(118)를 포함한다. 이때, 각 채널 이중 변환용 증폭부(100, 200, 300 …)와 고주파 결합부(170) 사이에는 출력된 신호의 역류를 막고 채널과 채널 사이의 결합을 용이하게 하기 위하여 아이소레이터(120)를 더 포함할 수 있다. 이러한 아이소레이터(120)의 사용으로 출력단(180)의 오픈시 신호의 역류를 막아서 선형 증폭기를 보호할 수 있다.
그리고 본 발명의 다수개의 채널 이중 변환용 증폭부(1)는 각각 발진부(130)를 더 포함하여 저주파 쏘우대역통과필터(108)를 통과를 위해 이중 변환용 발진 주파수의 생성과 채널 주파수를 일정하게 조절하도록 한다. 여기서 발진부(130)는 전압제어발진부(132)와, PLL(Phase Locked Loop)(134)와, 온도보상 크리스탈 발진기(136)와, 주파수조정 제어부(138)로 구성된다.
도 4a 내지 도 4i는 도 3의 a, b, c, d, e, g1, g2, g3, h에 해당하는 신호의 파형도들이다. 즉 도 4a는 입력단 a에서의 입력 신호이고, 도 4b는 고주파 분배부를 통과한 신호이고, 도 4c는 중간주파수 증폭부를 통과한 신호이고, 도 4d는 저주파 대역통과필터를 통과한 신호이고, 도 4e는 상향 변환부를 통과한 신호를 나타낸 것이다. 도 4f, 도 4g, 도 4h는 제 1채널 이중 변환용 증폭부(100), 제 2채널 이중 변환용 증폭부(200), 제 3채널 이중 변환용 증폭부(300)에서 각각 출력된 g1, g2, g3신호이다. 도 4i는 고주파 결합부를 통해 g1, g2, g3신호가 결합된 최종 출력 신호h를 나타낸 것이다.
도 4a 내지 도 4e를 참조하여 상기와 같이 구성된 본 실시예에 따른 다채널 선형 증폭기에 대한 작동을 설명한다.
저잡음 증폭부(150)는 입력단(140)에 입력된 무선 다채널 고주파 신호(예를 들어 fA, fB, fC…)를 0.9dB의 저잡음으로 10배∼100배 증폭한다. 고주파 분배부(160)는 저잡음 증폭부(150)에서 증폭된 신호를 적어도 두 개 이상의 채널로 분배한다.
예를 들어, 도 4a와 같이 입력단(140)을 통해 -20dBm 정도의 고주파 신호( fA, fB, fC…)가 사용 주파수 대역에 따라 다채널로 입력되면, 통신기기의 사용 주파수 대역에 따라 저잡음 증폭부(150)를 통해 -10dBm∼0dBm의 고주파 신호로 증폭된다. 고주파 증폭된 신호는 AfA, AfB, AfC…로 나타낼 수 있는데, 여기서 A는 증폭 계수이나 설명의 용의성을 위해 1로 가정한다. 고주파 증폭된 신호는 고주파 분배부(160)를 통해서 선형 증폭기의 필요 채널 수에 따라 2, 4, 6, 8, 10, 12… 등으로 신호로 나누어진다. 도 4b와 같이 분배된 신호는 고주파 분배부(160)의 손실과 신호의 나눔을 통해 신호 크기가 2방향으로 나뉠 때마다 3dBm 낮아진다. 이때 1분배가 fA, fB, fC…, 제 2분배가 fA, fB, fC…로 각각의 분배 신호는 입력된 주파수와 동일하다.
고주파 분배부(160)에서 분배된 신호는 다수개의 채널 이중 변환용 증폭부(1)로 입력된다. 설명의 용이성을 위해 다수개의 채널 이중 변환용 증폭부(1)는 제 1채널 이중 변환용 증폭부(100)를 예로 든다. 이에 따라 제 2, 제 3 등의 채널 이중 변환용 증폭부(200, 300, …)는 상기 제 1채널 이중 변환용 증폭부(100)와 동일하게 작동한다.
고주파 분배부(160)에서 분배된 고주파 신호중에서 fA, 예를 들어 fA=800MHz가 하향 변환부(102)에 공급되면, 70MHz 대역의 낮은 주파수 대역으로 하향 변환한다. 이때, 발진부(130)는 하향 변환부(102)에 주파수 변환을 하도록 발진 주파수fLOA를 자체로 만들어낸다. 발진부(130)는 하향 변환부(102)내에 중간주파수인 fIF=70MHz을 만들기 위해 발진 주파수 fLOA를 고주파 신호 fA(800MHz) ± fIF(70MHz)= 870 또는 730MHz로 발진한다. 여기서 다수개의 채널이 사용될 때에는 발진 주파수는 제 1채널 이중변환용 증폭부(100)는 fLOA, 제 2채널 이중변환용 증폭부(200)는 fLOB, 제 3채널 이중변환용 증폭부(300)는 fLOC로 다르게 된다. 그리고, 고주파 신호 fB=805MHz이고 발진 주파수 fLOA=870MHz일 경우 중간주파수 fIFB는 fB(805MHz)± fLOA(870MHz)= 75MHz이다. 또한 고주파 신호 fC=810MHz이고 발진 주파수 fLOA=870MHz일 경우 중간주파수 fIFC는 fC(810MHz) ± fLOA(870MHz)= 80MHz이다.
발진부(130)는 채널 주파수(fA, fB, fC…)와 중간주파수(fIF, fIFB, fIFC…)가 정해지면 발진 주파수 fLOA가 고정되고, 발진 주파수의 주변 환경에 따른 주파수 변환을 최소화하기 위하여 기준 주파수를 4MHz∼20MHz의 온도 보상 크리스탈 발진기(136)를 통해 공급된 주파수와 PLL(134)의 발진 주파수를 받아 전압제어발진부(132)에서 이를 기준 주파수와 비교하며 이의 비교 차만큼 발진 주파수를 변화시켜 일정하게 보상한다. 따라서 발진부(130)는 발진 주파수 fLOA, fLOB, fLOC…를 하향 변환부(102)와 상향 변환부(110)에도 공급하여 원래 입력된 고주파 신호인 fA, fB, fC…를 환원시킨다. 즉, 하향 변환부(102)의 발진 주파수와 상향 변환부(110)의 발진 주파수가 동일해야만 입력된 주파수와 출력 주파수가 동일하게 된다.
도 4c에 도시된 바와 같이, fA±fLOA= fIF70MHz에 채널 대역폭이 설정되어도 이의 앞과 뒤에 많은 다양한 주파수 스펙트럼이 있다. 그러므로 저역통과필터(104)에서는 불필요한 주파수를 제거하고 중간주파수 대역 fIF만을 통과하게 한다. 그리고 저역통과필터(104)에서 필터링된 중간주파수 대역을 중간주파수 증폭부(106)를 통해서 5dBm∼15dBm 사이의 크기로 증폭하여 저주파 쏘우대역통과 필터(108)의 -22dB∼27dB 손실을 보상한다.
하향 변환부(102)부터 중간주파수 증폭부(106)까지 통과한 신호는 70MHz의 저주파 쏘우대역통과필터(108)를 통해 도 4d와 같이 중간주파수 대역(fIF, fIFB, fIFC…)에서 설정된 채널 주파수의 한 대역을 통과시킨다. 예를 들어, 설정된 채널 대역폭은 1.25MHz인 CDMA, 5MHz인 W-CDMA, 200KHz인 GSM, 6MHz인 TV등 필요 특성에 알맞은 대역폭, 손실, 제거비를 사용 시스템에 따라 알맞게 저주파 쏘우대역통과필터(108)를 선택하는 것이 바람직하다. 상기 중간주파수 대역은 제 1채널, 제 2채널, 제 3채널, … 등 다채널 이중 변환용 증폭부(1)에서 각각의 fA, fB, fC…±fLOA= fIF,fIFB, fIFC…/ fA, fB, fC…±fLOB= fIF,fIFB, fIFC… / fA, fB, fC…±fLOC= fIF,fIFB, fIFC… 로 다르게 된다. 또한 각 채널 이중 변환용 증폭부(100, 200, 300 …)에서는 저주파 쏘우대역통과필터(108)를 통과한 1채널 주파수가 다른 채널의 신호 레벨과 일정한 크기가 되도록 감쇄부(109)를 통해 이득을 조절한다.
그리고 상향 변환부(110)는 도 4e와 같이 저주파 쏘우대역통과필터(108)에서 통과된 중간주파수 대역(fIF)의 채널 주파수 70MHz를 발진 주파수(fLOA)로 상향하게 되면(fIF± fLOA= fA), 입력된 무선 채널 고주파와 동일한 주파수로 상향 변환되어 출력함으로써 원래의 입력 고주파 신호중 fA가 다시 만들어진다. 이때, 발진부(130)는 하향 변환부(102)와 마찬가지로 상향 변환부(110)에도 주파수 변환용 발진 주파수 fLOA를 자체로 만들어 공급한다. 즉 제 1채널 이중변환용 증폭부(100)의 발진부(130)는 상향 변환부(110)내에 입력 고주파 신호 fA=800MHz를 만들기 위해 발진 주파수 fLOA를 870MHz로 발진한다. 아울러 제 2채널 이중 변환용 증폭부(200)는 fLOB, 제 3채널 이중변환용 증폭부(300)는 fLOC등으로 각 채널의 발진 주파수가 각 상향 변환부에 공급되어 상향 변환부를 통해서 fIFB± fLOB= fB, fIFC± fLOC= fC등으로 상향 변환하므로 각 채널의 주파수 신호 fB, fC등이 만들어진다.
도 4f에 도시된 바와 같이, 제 1대역통과필터(112)는 상향 변환부(110)의 출력 신호 fA에 있는 발진 주파수 fLOA를 제거하고, 제 1증폭부(114)는 제 1대역통과필터(112)에서 출력된 한 개의 채널 주파수 대역(fA)만을 24dBm∼30dBm으로 증폭한다. 다시 증폭으로 인한 주변 고조파를 제거하기 위하여 다시 제 2대역통과필터(116)를 통해 제 1증폭부(114)의 출력 신호(fA)에서 발생되는 고조파를 제거한다. 제 2증폭부(118)는 제 2대역통과필터(116)의 출력 신호(fA)를 37dBm∼42dBm으로 고출력 증폭한다. 이때 제 2증폭부(118)의 고출력 신호는 아이소레이터(120)에 의해 역류되지 않는다.
도 4g에 도시된 바와 같이, 제 2채널 이중 변환용 증폭부(200)에서도 상향 변환부의 출력 신호 fB에 있는 발진 주파수 fLOB를 제거하고 fB를 증폭, 고조파 제거 및 고출력 증폭한다. 또한 도 4h에 도시된 바와 같이, 제 3채널 이중 변환용 증폭부(300)에서도 상향 변환부의 출력 신호 fC에 있는 발진 주파수 fLOC를 제거하고 fC를 증폭, 고조파 제거 및 고출력 증폭한다.
제 1채널 이중 변환용 증폭부(100), 제 2채널 이중 변환용 증폭부(200), 제 3채널 이중 변환용 증폭부(300) 등의 다수개 채널 이중 변환용 증폭부(1)를 통해 각각 출력된 g1(fA), g2(fB), g3(fC) …등의 신호는 도 4i와 같이 고주파 결합부(170)를 통해 결합하여 출력단(180)을 통해 최종 출력 신호(h)( fA, fB, fC…)가 출력된다. 이로써 본 발명의 다채널 선형 증폭기는 입력단(140)으로부터 출력단(180)까지 50dB∼60dB로 다채널 신호를 증폭하게 되는 것이다.
그러므로 본 발명의 다채널 선형 증폭기는 고주파 입력신호를 채널별로 나누어 하향변환하며 쏘우대역통과필터를 통해 1개 채널만을 선택 필터링한 후에 다시 상향 변환해서 입력 주파수중에서 어느 하나의 주파수만을 선택하고 이를 고출력 증폭한 후에 채널별 주파수를 결합하는 것이다. 이때 고출력 증폭기는 1개 채널주파수만을 증폭하기 때문에 혼변조(2fA-fB, 2fB-fA)가 발생하지 않게 된다. 예를 들어, fA=800MHz, fB=805MHz, f3=810MHz …로 채널 간격이 5MHz로 입력 주파수가 입력되면 이를 함께 증폭하게 되면 혼변조 성분이 fAM=795MHz, fBM=800MHz, f3M=805MHz …로 나타난다. 입력 주파수와 혼변조 주파수가 거의 같아 채널내에 존재하게 됨으로 이를 인위적으로 제거하기가 불가피한데, 본원 발명은 각 채널 fA, fB, fC로 구분해서 증폭하기 때문에 fAM, fBM, fCM등과 같은 혼변조 성분이 없게 된다.
따라서 본 발명은 입력 고주파 신호를 하향 및 상향의 이중 변환을 통해 1개 채널의 주파수만을 구분해서 고출력 증폭하므로 다채널 증폭시 발생하는 비선형적인 혼변조 성분이 발생하지 않으므로 제 1 및 제 2증폭부(114, 118)의 적은 출력 트랜지스터를 여러개 이용하며 그 출력 트랜지스터의 출력을 최대로 이용할 수가 있어 가격이 싸고, 열의 발생이 적어 고장율이 적고, 효율을 높일 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 입력 고주파 신호를 채널별로 분리하고 하향 변환부를 통해 낮은 주파수로 변환하고 쏘우대역통과필터를 통해 변환된 주파수 중에서 필요 주파수의 채널 대역폭만을 통과시키고 이를 다시 상향 변환부를 통해 원래의 입력 고주파로 변환하고 1개 채널 대역폭을 고출력 증폭한 후에 다시 다른 채널 주파수와 결합하여 출력함으로써 종래 입력된 신호를 증폭하는 과정에서 발생된 고조파 혼변조의 왜곡을 방지하여 높은 효율과 주변 온도, 환경, 부품 등의변화에 따른 영향을 받지 않고 증폭기 최대 성능을 달성할 수 있다.
따라서 본 발명의 다채널 선형 증폭기는 CDMA, W-CDMA용 IMT-2000, 케이블 TV, 디지털 TV, 위성 방송 등의 다채널 송신 기지국 및 중계용 선형 증폭기에 매우 적합하다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (6)

  1. 무선 채널 고주파를 저잡음으로 증폭하는 저잡음 증폭부;
    상기 저잡음 증폭부에서 증폭된 신호를 적어도 두 개 이상의 채널에 따라 분배하는 고주파 분배부;
    상기 고주파 분배부에서 분배된 고주파 신호를 낮은 주파수 대역으로 하향 변환시키고 상기 변환된 주파수 중에서 중간주파수 대역을 필터링하고 상기 중간주파수 중에서 설정된 채널 주파수의 한 대역을 통과시키고 상기 통과된 어느 한 대역의 채널 주파수를 상기 무선 채널 고주파와 동일한 1개 채널 주파수로 상향 변환시켜 출력하는 다수개의 채널 이중 변환용 증폭부; 및
    상기 다수개의 채널 이중 변환용 증폭부에서 각각 출력된 채널의 주파수를 하나로 결합하여 출력하는 고주파 결합부를 구비한 것을 특징으로 하는 이중 변환을 이용한 무선 통신기기의 다채널 선형 증폭기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 각 채널 이중 변환용 증폭부는 상기 고주파 분배부에서 분배된 고주파 신호를 낮은 주파수 대역으로 하향 변환시키는 하향 변환부와, 상기 하향 변환부를 통해 변환된 주파수 중에서 중간주파수 대역을 필터링하는 저역통과필터와, 상기 저역통과필터의 중간주파수 중에서 설정된 1개 채널 주파수의 한 대역을 통과시키는 저주파 쏘우대역통과필터와, 상기 저주파 쏘우대역통과필터에서 통과된 어느 한 대역의 채널 주파수를 무선 채널 고주파와 동일한 주파수로상향 변환시켜 출력하는 상향 변환부를 구비한 것을 특징으로 하는 이중 변환을 이용한 무선 통신기기의 다채널 선형 증폭기.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 각 채널 이중 변환용 증폭부는 상기 저역통과필터에서 필터링된 중간주파수를 증폭하는 중간주파수 증폭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 변환을 이용한 무선 통신기기의 다채널 선형 증폭기.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 각 채널 이중 변환용 증폭부는 상기 쏘우대역통과필터를 통과한 어느 한 대역의 채널 주파수를 다른 채널의 신호 크기와 일정하게 조절하는 발진부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 변환을 이용한 무선 통신기기의 다채널 선형 증폭기.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 각 채널 이중 변환용 증폭부는 상기 상향 변환부의 출력 신호에서 발진 주파수와 고조파를 제거시키는 제 1대역통과필터와, 상기 제 1대역통과필터에서 출력된 한 개의 채널 주파수 대역만을 증폭하는 제 1증폭부와, 상기 증폭부의 출력 신호에서 발생되는 고조파를 제거하는 제 2대역통과필터와, 상기 제 2대역통과필터의 출력 신호를 증폭하는 제 2증폭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 변환을 이용한 무선 통신기기의 다채널 선형 증폭기.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 각 채널 선형 증폭부와 상기 고주파 결합부 사이에출력 신호의 역률과 회로 보호를 위한 아이소레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 변환을 이용한 무선 통신기기의 다채널 선형 증폭기.
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