KR100713215B1

KR100713215B1 - 이동통신 단말기의 전력증폭기 구동전압 가변장치 및 방법

Info

Publication number: KR100713215B1
Application number: KR1020050039879A
Authority: KR
Inventors: 박진수
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2007-05-02
Anticipated expiration: 2025-05-12
Also published as: KR20060117106A

Abstract

본 발명은 전력증폭기의 구동 전압원으로 DC/DC 컨버터를 구비하여 주제어부로부터 출력되는 자동이득 제어신호의 펄스밀도 변조 신호값에 따라 전력증폭기로 인가되는 구동전압을 가변함으로써, 전력증폭기의 효율을 증가시키고 소모 전력을 줄일 수 있도록 된 이동통신 단말기의 전력증폭기 구동전압 가변장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 배터리의 구동전압을 가용 구동전압으로 가변하여 출력하는 DC/DC 컨버터와, 송신 신호의 이득을 조정하여 출력하는 무선주파수 송신부와, 상기 가용 구동전압에 따라 송신 신호를 증폭시켜 출력하는 전력증폭기와, 상기 전력증폭기로부터 출력되는 신호를 안테나를 통해 송출하는 듀플렉서, 및 상기 DC/DC 컨버터에 자동이득 제어신호의 펄스밀도 변조 신호값을 인가하고 배터리의 구동전압을 펄스밀도 변조 신호값에 따라 단계별로 가변하여 가용 구동전압으로 출력하도록 제어하는 주제어부로 구성된 것을 특징으로 한다.

전력증폭기, 이동통신 단말기, 구동전압, 효율, 소모 전력, 배터리, 가변

Description

이동통신 단말기의 전력증폭기 구동전압 가변장치 및 방법{Apparatus and Method for Controlling Driving Voltage Power Amplifier of Mobile Communication Terminal}

도 1은 종래의 일반적인 이동통신 단말기의 내부 블록구성도.

도 2는 본 발명에 따른 이동통신 단말기의 내부 블록구성도.

도 3은 본 발명에 따른 이동통신 단말기의 전력증폭기 구동전압 가변방법을 나타낸 흐름도.

도 4는 본 발명에 따른 이동통신 단말기의 소모전력 개선율 분석표.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10, 100 : 이동통신 단말기 11, 110 : 배터리

12, 121 : 로드 스위치 13, 130 : 주제어부

14, 140 : 무선주파수 송신부 15, 150 : 전력증폭기

16, 160 : 듀플렉서 120 : DC/DC 컨버터

122 : 펄스폭 변조부

본 발명은 이동통신 단말기의 전력증폭기 구동전압 가변장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력증폭기의 구동 전압원으로 DC/DC 컨버터를 구비하여 주제어부로부터 출력되는 자동이득 제어신호(TX_AGC_ADJ)의 펄스밀도 변조(PDM : Pulse Density Modulation)신호값에 따라 전력증폭기로 인가되는 구동전압을 가변함으로써, 전력증폭기의 효율을 증가시키고 소모 전력을 최소화하여 배터리 사용시간을 연장시킬 수 있도록 된 이동통신 단말기의 전력증폭기 구동전압 가변장치에 관한 것이다.

현재, 통신기술이 급속도로 발전되면서 개인이 임의의 장소에서 또는 한 장소에서 다른 장소로 이동하면서 다른 사람과 통신을 행할 수 있도록 된 이동통신 시스템이 개발되어 활용되고 있다.

이러한, 이동통신 시스템에서 사용되는 이동통신 단말기는 종래에 제공되는 단순한 통화기능에서 벗어나 다양한 부가 기능이 구비되고 있다.

도 1은 종래의 일반적인 이동통신 단말기의 내부 블록구성도로서, 장치 전반에 구동전압(Vcc)을 공급하는 구동 전압원인 배터리(10)와, 배터리(10)로부터 공급되는 구동전압(Vcc)을 이네이블(Enable) 제어신호에 따라 스위칭하여 출력하는 로드 스위치(Load Switch, 12)와, 단말기 내부의 각 구성에 구동전압을 공급하고 각종 제어신호를 출력하는 주제어부(13)와, 상기 주제어부(13)로부터 자동이득 제어신호(TX_AGC_ADJ)를 인가받아 송신 신호의 이득을 조정하여 출력하는 무선주파수 송신부(RFT : Radio Frequency Transmitter, 14)와, 상기 무선주파수 송신부(14)로부터 출력되는 송신 신호를 전력모드 제어신호(PA_R0)에 따라 전력 증폭시켜 출력 하는 전력증폭기(15), 및 전력증폭기(15)로부터 출력되는 송신 신호를 안테나를 통해 송출하는 듀플렉서(16)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 이동통신 단말기(10)는 전력증폭기(15)를 구동하기 위하여 배터리(10)로부터 공급되는 구동전압(4.2V ~ 3.0V)을 로드 스위치(12)의 스위칭 제어에 따라 전력증폭기(15)의 구동전압(Vcc)으로 인가함으로써, 전력증폭기(15)는 무선주파수 송신부(14)로부터 인가되는 송신 신호를 전력 증폭하여 출력하게 된다.

이때, 상기 주제어부(13)는 전력모드 제어신호(PA_R0)를 전력증폭기(15)로 인가하여 전력증폭기(15)의 동작 모드를 하이(High) 전력모드 또는 로우(Low) 전력모드로 동작되도록 제어하게 된다.

그러나, 상기 로드 스위치(12)를 통하여 배터리(10)로부터 방전되는 구동전압을 전력증폭기(15)의 구동전압(Vcc)으로 공급하는 종래의 기술은 전력증폭기(15)의 전력모드를 하이 또는 로우로 제어할 수 있을 뿐, 송신 전력을 단계별로 세분화하여 전력증폭기의 최적 구동전압을 구현하는데 한계가 있었다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전력증폭기의 구동 전압원으로 DC/DC 컨버터를 구비하여 주제어부로부터 출력되는 자동이득 제어신호의 펄스밀도 변조 신호값에 따라 DC/DC 컨버터를 통해서 전력증폭기로 공급되는 구동전압을 단계별로 가변함으로써, 전력증폭기의 효율을 증가시키고 소모 전력을 최소화하여 배터리 사용시간을 연장시킬 수 있는 이동통신 단말기의 전력증폭기 구동전압 가변장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 배터리의 구동전압을 가용 구동전압으로 가변하여 출력하는 DC/DC 컨버터와, 송신 신호의 이득을 조정하여 출력하는 무선주파수 송신부와, 상기 가용 구동전압에 따라 송신 신호를 증폭시켜 출력하는 전력증폭기와, 상기 전력증폭기로부터 출력되는 신호를 안테나를 통해 송출하는 듀플렉서, 및 상기 DC/DC 컨버터에 자동이득 제어신호의 펄스밀도 변조 신호값을 인가하고 배터리의 구동전압을 펄스밀도 변조 신호값에 따라 단계별로 가변하여 가용 구동전압으로 출력하도록 제어하는 주제어부로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 DC/DC 컨버터는 배터리의 구동전압을 스위칭 제어하여 가용 구동전압으로 출력하는 로드 스위치와, 상기 자동이득 제어신호의 펄스밀도 변조 신호값에 따라 해당 신호의 듀티비를 산출하는 펄스폭 변조부로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 전력증폭기는 DC/DC 컨버터를 통해서 인가되는 가용 구동전압의 변화에 따라 증폭도가 조절되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 관점은 배터리의 구동전압을 DC/DC 컨버터로 인가하는 단계와, 자동이득 제어신호의 펄스밀도 변조 신호값을 펄스폭 변조부로 인가하는 단계와, 상기 펄스폭 변조부를 통해 펄스밀도 변조 신호값에 따른 듀티비를 산출하는 단계와, 상기 산출된 듀티비에 해당하는 가용 구동전압을 전력증폭기로 인가하는 단계, 및 상기 전력증폭기는 인가되는 가용 구동전압에 따라 송신 신호를 증폭시켜 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 송신 신호를 증폭시켜 출력하는 단계에서 전력증폭기는 가용 구동전압의 변화에 따라 송신 신호의 증폭도가 조절되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 이동통신 단말기의 내부 블록구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이동통신 단말기(100)는 장치 전반에 구동전압(Vcc)을 공급하는 배터리(110)와, 배터리(110)로부터 공급되는 구동전압(Vcc)을 단계별로 가변하여 출력하는 DC/DC 컨버터(120)와, 자동이득 제어신호와 전력모드 제어신호를 출력하여 단말기의 송신 전력을 단계별로 조절하고 단말기 내부의 각 구성을 제어하는 제어부(130)와, 자동이득 제어신호에 따라 송신 신호의 이득을 조정하여 출력하는 무선주파수 송신부(RFT : Radio Frequency Transmitter, 140)와, 상기 무선주파수 송신부(140)로부터 출력되는 송신 신호를 전력모드 제어신호에 따라 전력 증폭시켜 출력하는 전력증폭기(150), 및 전력증폭기(150)로부터 출력되는 송신 신호를 안테나를 통해 송출하는 듀플렉서(160)로 구성된다.

상기 DC/DC 컨버터(120)는 제어신호에 따라 스위칭 제어하는 로드 스위치(121)와, 주제어부(130)로부터 인가되는 자동이득 제어신호(TX_AGC_ADJ)의 펄스밀도 변조(PDM) 신호값에 따라 해당 신호의 듀티비(Duty Ratio)를 산출하는 펄스폭 변조부(PWM : Pulse width modulation, 122)로 구성된다.

즉, 상기 DC/DC 컨버터(120)는 배터리(10)로부터 공급되는 구동전압(Vcc)을 자동이득 제어신호의 펄스밀도 변조 신호값에 따라 단계별 가용 구동전압(VCC)으로 가변하고, 로드 스위치(121)를 스위칭 제어하여 전력증폭기(150)로 인가하게 된다.

상기 주제어부(130)는 기지국(도시되지 않음)으로부터 수신되는 수신 전력레벨(Rx Power Level)에 따라 송신 전력을 제어하는 자동이득 제어신호의 펄스밀도 변조 신호값을 단계별로 조절하여 무선주파수 송신부(140)와 DC/DC 컨버터(120)의 신호 입력단(Ref. In)에 인가하게 된다.

또한, 상기 주제어부(130)는 전력증폭기(150)의 동작모드를 하이 전력(28dBm ~ 16dBm) 또는 로우 전력(16dBm ~ -55dBm)모드로 구동하기 위한 전력모드 제어신호(PA_R0)를 전력증폭기(150)로 인가하게 된다.

상기 전력증폭기(150)는 무선주파수 송신부(140)로부터 출력되는 송신 신호를 주제어부(130)에서 출력되는 전력모드 제어신호에 따라 하이 또는 로우 모드로 구동된다.

또한, 상기 전력증폭기(150)는 DC/DC 컨버터(120)로부터 자동이득 제어신호의 펄스밀도 변조 신호값에 따라 단계별 가용 구동전압(VCC)이 인가되면, 인가된 가용 구동전압(VCC)에 따라 송신 신호를 전력 증폭하여 출력하게 된다.

상기 전력 증폭된 송신 신호는 듀플렉서(160)와 연결된 안테나를 통해서 송출된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 도 3과 도 4를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 이동통신 단말기의 전력증폭기 구동전압 가변방법을 나타낸 흐름도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이동통신 단말기(100)의 주제어부(130)는 기지국으로부터 수신되는 수신 전력레벨(Rx Power Level)에 따라 송신 전력레벨을 제어하는 자동이득 제어신호의 펄스밀도 변조 신호값을 출력하여 상기 무선주파수 송신부(140)로 인가함과 동시에 병렬로 연결된 상기 DC/DC 컨버터(120)의 신호 입력단(Ref. In)에 인가하게 된다.

여기서, 주제어부(130)로부터 출력되는 상기 자동이득 제어신호의 펄스밀도 변조 신호값은 무선주파수 송신부(140)로 인가되어 무선주파수 송신부(140) 내부에 자동이득제어 증폭기(Tx AGC Amplifier)의 감쇠율을 제어하게 된다.

또한, 상기 주제어부(130)는 전력증폭기(150)의 전력모드 상태에 따라 출력되는 예컨대, 28dBm ~ -50dBm 전력레벨을 선형적으로 세분화하고 각각 세분화된 단계별 선형차(Linearity Margin), ACPR(Adjacent Channel Power Ratio)을 고려하여 DC/DC 컨버터(120)를 통해서 출력되는 전력증폭기(150)의 가용 구동전압(VCC)을 단계별(4.2V ~ 3.0V)로 미리 설정하게 된다.

한편, 이동통신 단말기(100)의 주제어부(130)는 전력증폭기(150)를 구동시키기 위하여 배터리(10)로부터 공급되는 예컨대, 4.2V ~ 3.0V의 구동전압(Vcc)을 DC/DC 컨버터(120)로 인가하게 된다(S101).

이때, 상기 DC/DC 컨버터(120)의 펄스폭 변조부(122)는 신호 입력단(Ref. In)으로 인가되는 자동이득 제어신호의 펄스밀도 변조 신호값에 따른 듀티비를 산출하게 된다(S102).

상기 주제어부(130)는 DC/DC 컨버터(120)의 펄스폭 변조부(122)를 통해 산출 된 듀티비에 해당하는 단계별 전력증폭기(150)의 가용 구동전압(VCC)으로 로드 스위치(121)를 스위칭 제어하여 전력증폭기(150)로 인가하게 된다(S103).

즉, 배터리(10)로부터 공급되는 구동전압(Vcc)은 주제어부(130)로부터 인가되는 자동이득 제어신호의 펄스밀도 변조 신호값에 따라 미리 설정된 가용 구동전압(VCC)으로 가변되어 DC/DC 컨버터(120)의 로드 스위치(121)를 통해서 전력증폭기(150)로 인가된다.

상기 전력증폭기(150)는 DC/DC 컨버터(120)의 로드 스위치(121)를 통해서 인가되는 최적의 가용 구동전압(VCC)으로 무선주파수 송신부(140)로부터 인가되는 송신 신호의 전력 증폭도를 조절하여 출력하게 된다(S104).

상기 듀플렉서(160)는 전력증폭기(150)로부터 단계별로 전력 증폭된 송신 신호를 안테나로 송출하게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 이동통신 단말기의 소모 전력 개선율 분석표로서, 상기 배터리(110)의 구동전압(Vcc)이 예컨대, 4.2V ~ 3.0V로 방전함에 따라 DC/DC 컨버터(120)를 통해서 전력증폭기(150)의 가용 구동전압(VCC)으로 구동하기 전과 이후에 이동통신 단말기(100)의 송신 전력(Tx Power)별 소모전력 차이를 나타낸 것이다.

종래의 로드 스위치를 이용하여 배터리의 구동전압(Vcc)을 사용할 때 보다 본 발명의 DC/DC 컨버터를 사용할 때, 대략 10 ~ 20% 소모 전력이 개선되는 효과를 얻을 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명은 전력증폭기의 구동 전압원으로 DC/DC 컨버터를 구비하여 주제어부로부터 자동이득 제어신호의 펄스밀도 변조 신호값에 따라 전력증폭기의 구동전압을 가변함으로써, 전력증폭기의 효율을 증가시켜 발열 감소 및 소모 전력을 적게 하여 배터리 사용시간을 증가 시킬 수 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상 설명에서와 같이 본 발명은 DC/DC 컨버터를 전력증폭기 구동 전압원으로 구비하여 주제어부로부터 자동이득 제어신호의 펄스밀도 변조 신호값에 따라 전력증폭기의 구동전압을 가변함으로써, 전력증폭기의 효율을 증가시켜 증가된 효율만큼 열로 발생하는 에너지를 최소화하여 발열을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전력증폭기의 소모 전력을 적게 하여 배터리 사용시간을 증가 시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims

삭제
삭제
배터리의 구동전압을 가용 구동전압으로 가변하여 출력하는 DC/DC 컨버터와;

송신 신호의 이득을 조정하여 출력하는 무선주파수 송신부와;

상기 DC/DC 컨버터를 통해서 인가되는 상기 가용 구동전압의 변화에 따라 증폭도가 조절되어 송신 신호를 증폭시켜 출력하는 전력증폭기와;

상기 전력증폭기로부터 출력되는 신호를 안테나를 통해 송출하는 듀플렉서; 및

기지국으로부터 수신되는 수신 전력레벨에 따라 송신 전력레벨을 제어하는 자동이득 제어신호의 펄스밀도 변조 신호값을 상기 DC/DC 컨버터에 인가하여 배터리의 구동전압을 상기 펄스밀도 변조 신호값에 따라 단계별로 가변하여 가용 구동전압으로 출력하도록 제어함과 동시에, 병렬로 연결된 상기 무선주파수 송신부에도 자동이득 제어신호의 펄스밀도 변조 신호값을 인가하여 무선주파수 송신부 내부에 구비된 자동이득제어 증폭기의 감쇠율을 제어하는 주제어부로 구성되며,

상기 DC/DC 컨버터는 상기 주제어부의 자동이득 제어신호의 펄스밀도 변조 신호를 인가받아 상기 변조 신호값에 따라 해당 신호의 듀티비를 산출하는 펄스폭 변조부와, 상기 펄스폭 변조부에서 산출된 듀티비에 의하여 배터리의 구동전압을 상기 전력증폭기를 구동하는 가용 구동전압으로 단계별로 가변하여 출력하는 로드 스위치로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 전력증폭기 구동전압 가변장치.
삭제
배터리의 구동전압을 DC/DC 컨버터로 인가하여 가용 구동전압으로 가변하여 출력하는 단계와;

자동이득 제어신호의 펄스밀도 변조 신호값을 펄스폭 변조부로 인가하는 단계와;

상기 펄스폭 변조부를 통해 펄스밀도 변조 신호값에 따른 듀티비를 산출하는 단계와;

상기 산출된 듀티비에 해당하는 가용 구동전압을 전력증폭기로 인가하는 단계; 및

상기 전력증폭기는 인가되는 가용 구동전압에 따라 송신 신호의 증폭도를 조절하여 상기 조절된 증폭도에 의한 증폭된 송신 신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 전력증폭기 구동전압 가변방법.