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KR101312877B1 - 전원 제어 루프에 공급되는 진폭 변조 신호를 제어하는 방법, 무선 주파수(ｒｆ) 송신기를 위한 폐쇄 루프 전력 제어 시스템, 및 이를 구비한 휴대형 송수신기 - Google Patents

전원 제어 루프에 공급되는 진폭 변조 신호를 제어하는 방법, 무선 주파수(ｒｆ) 송신기를 위한 폐쇄 루프 전력 제어 시스템, 및 이를 구비한 휴대형 송수신기 Download PDF

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KR101312877B1
KR101312877B1 KR1020087003435A KR20087003435A KR101312877B1 KR 101312877 B1 KR101312877 B1 KR 101312877B1 KR 1020087003435 A KR1020087003435 A KR 1020087003435A KR 20087003435 A KR20087003435 A KR 20087003435A KR 101312877 B1 KR101312877 B1 KR 101312877B1
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power control
variable gain
power
amplifier
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드미트리 로젠블리트
터대드 소래티
모텐 댐가드
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스카이워크스 솔루션즈 인코포레이티드
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Abstract

무선 주파수(RF) 송신기를 위한 폐쇄 루프 전력 제어 시스템은, 전력 제어 루프에 위치하며, 전력 레벨 신호 및 역 표현의 전력 제어 신호를 수신하도록 구성된 제1 가변 이득 소자, 상기 전력 제어 루프에 위치하며, 에러 신호 및 상기 전력 제어 신호를 수신하도록 구성된 제2 가변 이득 소자, 및 진폭 변조(AM) 신호 및 상기 전력 제어 신호를 수신하도록 구성된 제3 가변 이득 소자를 포함하며, 상기 제3 가변 이득 소자는, 상기 전력 제어 신호가 최소 소정값 아래에 있는 경우에 상기 AM 신호에 인가되는 이득을 감소시키고, 상기 AM 신호를 기준 신호로서 제공하도록 구성되는 이득 특성을 갖는다.
Figure R1020087003435
전력 제어, 무선 주파수, 전력 제어, 가변 이득 소자, 진폭 변조, 전력 증폭기

Description

전원 제어 루프에 공급되는 진폭 변조 신호를 제어하는 방법, 무선 주파수(ＲＦ) 송신기를 위한 폐쇄 루프 전력 제어 시스템, 및 이를 구비한 휴대형 송수신기{A METHOD FOR CONTROLLING AN AMPLITUDE MODULATED SIGNAL SUPPLIED TO A POWER CONTROL LOOP, A CLOSED LOOP POWER CONTROL SYSTEM FOR A RADIO FREQUENCY(RF) TRANSMITTER, AND A PORTABLE TRANSCEIVER HAVING THE SAME}
본 발명은 일반적으로 무선 휴대용 통신 디바이스 내의 송수신기 구조에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 증가된 동적 범위 진폭 제어를 갖는 극성 루프 송신기에 관한 것이다.
휴대용 통신 디바이스들(셀룰러 전화기들), PDA(personal digital assistant)들 및 그 밖의 통신 디바이스들과 같은, 많은 단방향 및 양방향 통신 디바이스들에서 무선 주파수(RF) 송신기들을 볼 수 있다. RF 송신기는 그것이 동작하고 있는 특정 통신 시스템에 의해 지시되는 어떠한 통신 방법이라도 이용하여 송신해야만 한다. 예를 들면, 통신 방법들은 통상적으로 진폭 변조, 주파수 변조, 위상 변조, 또는 이들의 조합을 포함한다. 협대역 TDMA 기술을 사용하는 통상의 GSM(global system for mobile communications) 통신 시스템에서, GMSK 변조 스킴은 발진기로부터 직접 비선형 전력 증폭기로 저잡음 위상 변조(PM) 송신 신호를 공급한다.
이러한 구성에서는, 매우 효율적인 비선형 전력 증폭기가 사용될 수 있고, 이로써 위상 변조된 신호의 효율적인 송신이 가능하게 되고, 전원 소비가 최소화된다. 변조된 신호가 발진기로부터 직접 공급되기 때문에, 전력 증폭기 이전이나 이후에 필터링의 필요성이 최소화된다. 그러나, IS-136에서 사용되는 것과 같은 다른 송신 표준들은, 송신되는 신호가 위상 변조(PM) 및 진폭 변조(AM) 모두가 수행되는 변조 스킴을 사용한다. 이와 같은 표준들은 송신되는 신호의 대역폭을 증가시키지 않고 데이터 속도를 증가시킨다. 불행하게도, 기존의 GSM 송신기 하드웨어는 PM 성분과 AM 성분을 모두 포함하는 신호를 송신하도록 쉽게 적응되지 않는다. 이러한 곤란성의 한 가지 이유는 PM 성분과 AM 성분을 포함하는 신호를 송신하기 위해서는 높은 선형성의(highly linear) 전력 증폭기가 요구된다는 점이다. 불행하게도, 높은 선형성의 전력 증폭기들은 매우 비효율적이며, 이것은 비선형 전력 증폭기보다 상당히 많은 전력을 소모하며, 배터리 충전에 대한 휴대용 통신 디바이스의 통화 시간 및 대기 시간을 극도로 감소시킨다.
GSM 송신기들은 버스트로(in burst) 송신하고, 넓은 전력 범위에 걸친 출력 전력 레벨을 통해 높은 제어 정도를 가질 뿐만 아니라 송신 전력의 램프-업(ramp-up)을 제어할 수 있어야 하기 때문에 이러한 상태는 더 복잡하다. GSM에서, 이러한 전력 제어는 통상적으로, 전력 증폭기로부터 출력되는 신호의 일부가 기준 신호와 비교되고, 그 결과로서 생성되는 에러 신호가 전력 증폭기의 제어 포트로 피드백되는 폐쇄 피드백 루프(closed feedback loop)를 사용하여 행해진다.
위상 변조 GSM 타입 변조 시스템에 AM 성분을 포함하도록 시도할 때, 전력 제어 루프는, 일정한 출력 전력을 유지하도록 시도하여, 신호 내에 존재하는 진폭 편차들(amplitude variations)을 감소시킬 것이다. 이러한 구성에서, 전력 제어 루프는 신호의 AM 부분을 제거하는 경향이 있다.
송신 신호들이 PM 성분 및 AM 성분을 모두 포함하는 이러한 시스템에서, 소정의 제어 전압을 전력 증폭기에 인가함으로써 출력 전력이 제어될 수 있다. 불행하게도, 이것은 높은 선형성의 제어 특성과 넓은 동적 제어 범위를 갖는 전력 증폭기의 사용을 요구한다. 일반적으로, GSM 송신기들에 사용되는 고효율 전력 증폭기들은 대개 이러한 특성들을 충분한 정도로 보여주지 않는다. 넌-버스트(non-burst) 송신 시스템에서, 출력 전력은 변조기의 진폭 편차들의 시상수에 비해 매우 낮은 시상수를 갖는 피드백 루프에 의해 제어될 수 있다. 출력 전력을 제어하는 다른 공지된 방법은 변조된 신호를 "전치 왜곡(pre-distort)"하는 것인데, 이것은 전력 제어 루프가 전치 왜곡의 효과를 제거하는 방식이다. 이러한 방법에서, 진폭 정보는 전력 제어 루프 전달 함수의 역함수인 전달 함수를 통과한다. 불행하게도, 이러한 방법들은 비용이 많이 들고 비효율적이다.
또한, 전력 증폭기로 전송된 신호가 PM 성분과 AM 성분을 모두 포함하는 이러한 송신 표준들에서는, 전력 증폭기가 매우 선형이 아니라면, 희망하지 않은 AM-PM 변환을 야기함으로써 혼합된 송신 신호를 왜곡하게 된다. 이러한 변환은 송신 신호에 해로운 것이며, 비용이 많이 들고 비효율적인 선형 전력 증폭기의 사용을 필요로 할 수 있다.
또한, 혼합된 AM 및 PM 신호가 폐쇄 전력 제어 루프에서 사용되는 송신 시스템들에서는, 모든 출력 전력 레벨들을 포함하는 AM 신호 내의 완전(full) 동적 범 위를 획득하기 어렵고, 출력 전력의 램프-업 및 램프-다운을 부드럽게 제어하는데 충분한 동적 범위를 획득하기 어렵다.
본 발명의 실시예들은, 무선 주파수(RF) 송신기를 위한 폐쇄 루프 전력 제어 시스템을 포함하며, 상기 무선 주파수(RF) 송신기를 위한 폐쇄 루프 전력 제어 시스템은, 전력 제어 루프에 위치하며, 전력 레벨 신호 및 역 표현의 전력 제어 신호를 수신하도록 구성된 제1 가변 이득 소자, 전력 제어 루프에 위치하며, 에러 신호 및 전력 제어 신호를 수신하도록 구성된 제2 가변 이득 소자, 및 진폭 변조(AM) 신호 및 전력 제어 신호를 수신하도록 구성된 제3 가변 이득 소자를 포함하고, 제3 가변 이득 소자는, 전력 제어 신호가 최소 소정값 아래에 있는 경우에 상기 AM 신호에 인가되는 이득을 감소시키고, 전력 제어 루프에 대하여 일정 (평균) 레벨을 갖는 기준 신호로서 상기 AM 신호를 제공하도록 구성되는 이득 특성을 갖는다.
관련된 동작 방법들이 또한 제공된다. 본 발명의 다른 시스템들, 방법들, 특징들, 및 장점들은 다음의 도면들 및 상세한 설명을 읽음으로써 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백하거나 명백해질 것이다. 모든 이러한 추가적인 시스템들, 방법들, 특징들, 및 장점들은 본 설명서에 포함되며, 본 발명의 범위 내에 있으며, 첨부된 특허청구범위에 의해 보호되는 것으로 의도된다.
본 발명은 다음의 도면들을 참조하여 잘 이해될 수 있다. 이 도면들 내의 구성요소들은 반드시 비례적으로 도시될 필요는 없으며, 대신에 본 발명의 원리들 을 명확하게 예시하도록 강조된다. 또한, 도면들에서, 동일한 참조 번호들은 상이한 도면들 전반에 걸쳐서 대응하는 부분들을 지정한다.
도 1은 간략화된 휴대형 송수신기를 예시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 증가된 동적 범위 진폭 제어를 갖는 극성 루프 RF 송신기를 예시하는 블록도이다.
도 3은 기준 VGA가 동작하는 전력 범위를 도시하는, 도 2의 전력 증폭기의 평균 전력 출력의 그래프이다.
도 4는 기준 VGA의 "소프트 계단(soft step)" 이득 함수 및 도 2의 가변 이득 증폭기들의 이득 함수의 그래프이다.
도 5는 증가된 동적 범위 진폭 제어를 갖는 극성 루프 RF 송신기의 실시예의 동작을 예시하는 흐름도이다.
휴대형 송수신기를 특정하게 참조하여 설명되어 있지만, 증가된 동적 범위 진폭 제어를 갖는 극성 루프 RF 송신기는, PM 성분 및 AM 성분을 포함하는 혼합 신호를 송신하고, AM 신호에 대해 높은 동적 범위 제어를 유지하는 것이 바람직한 임의의 시스템에서 구현될 수 있다.
증가된 동적 범위 진폭 제어를 갖는 극성 루프 RF 송신기는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어로 구현될 때, 증가된 동적 범위 진폭 제어를 갖는 극성 루프 RF 송신기는 특수화된 하드웨어 소자들 및 로직을 이용하여 구현될 수 있다. 증가된 동적 범위 진폭 제어 를 갖는 극성 루프 RF 송신기가 소프트웨어로 부분적으로 구현될 때, 소프트웨어 부분은 전력 제어 루프에서 AM 신호를 정확하게 제어하는 데 이용될 수 있다. 소프트웨어는 메모리에 저장될 수 있고, 적합한 명령어 실행 시스템(마이크로프로세서)에 의해 실행될 수 있다. 증가된 동적 범위 진폭 제어를 갖는 극성 루프 RF 송신기의 하드웨어 구현은, 모두 이 기술 분야에 잘 알려진, 이산 전자 부품들, 데이터 신호들에 대해 논리 함수들을 구현하기 위한 논리 게이트들을 갖는 이산 논리 회로(들), 적절한 논리 게이트들을 갖는 ASIC(application specific integrated circuit), PGA(programmable gate array), FPGA(field programmable gate array) 등을 포함하는 기술들 중 임의의 것 또는 조합을 포함할 수 있다.
증가된 동적 범위 진폭 제어를 갖는 극성 루프 RF 송신기를 위한 소프트웨어는 논리 함수들을 구현하기 위한 실행가능한 명령어들의 정렬된 목록화(ordered listing)를 포함하며, 컴퓨터 기반 시스템, 프로세서 포함 시스템, 또는 명령어 실행 시스템, 장치, 또는 디바이스로부터 명령어들을 인출하고 그 명령어들을 실행할 수 있는 다른 시스템에 의해 또는 이와 관련하여 사용하기 위한 임의의 컴퓨터 판독가능한 매체에 포함될 수 있다.
본 문서의 문맥에서, "컴퓨터 판독가능한 매체"는 명령어 실행 시스템, 장치, 또는 디바이스에 의해 또는 이와 관련하여 사용하기 위한 프로그램을 포함, 저장, 통신, 전달, 또는 전송할 수 있는 임의의 수단일 수 있다. 컴퓨터 판독가능한 매체는 예를 들어, 전자, 자기, 광, 전자기, 적외선, 또는 반도체 시스템, 장치, 디바이스, 또는 전달 매체일 수 있으며, 이것으로 한정되지 않는다. 컴퓨터 판독 가능한 매체의 더 특정한 예들(총망라적이 아닌 목록)은, 하나 이상의 와이어를 갖는 전기적 커넥션(전자), 휴대형 컴퓨터 디스켓(자기), RAM(random access memory), ROM(read-only memory), EEPROM(erasable programmable read-only memory)(또는 플래시 메모리)(자기), 광 섬유(광), 및 휴대형 CDROM(compact disc read-only memory)(광)을 포함한다. 프로그램은 예를 들어, 종이 또는 다른 매체의 광학적 스캐닝을 통해 전자적으로 캡처되고 나서, 컴파일, 해석, 또는 필요한 경우 적절한 방식으로 달리 처리되고, 그 다음 컴퓨터 메모리에 저장될 수 있기 때문에, 컴퓨터 판독가능한 매체는 심지어 종이 또는 프로그램이 인쇄되는 다른 적절한 매체일 수 있다는 것에 주목한다.
도 1은 간략화된 휴대형 송수신기(100)를 예시하는 블록도이다. 휴대형 송수신기(100)는 스피커(102), 디스플레이(104), 키보드(106), 및 마이크로폰(108)을 포함하며, 이들 모두는 기저대역 서브시스템(110)에 접속되어 있다. 특정 실시예에서, 휴대형 송수신기(100)는 예를 들어, 모바일 셀룰러형 전화기와 같은 휴대형 원격통신 디바이스일 수 있으며, 이것으로 한정되지 않는다. 이 기술분야의 당업자들에게 알려져 있는 바와 같이, 스피커(102) 및 디스플레이(104)는 접속들(112 및 114)을 통해 각각 기저대역 서브시스템(110)으로부터 신호들을 수신한다. 유사하게, 키보드(106) 및 마이크로폰(108)은 접속들(116 및 118)을 통해 각각 기저대역 서브시스템(110)으로 신호들을 공급한다. 기저대역 서브시스템(110)은 버스(128)를 통해 통신하는 마이크로프로세서(μP)(120), 메모리(122), 아날로그 회로(124), 및 디지털 신호 프로세서(DSP)(126)를 포함한다. 버스(128)는 단일 버스 로서 도시되어 있지만, 기저대역 서브시스템(110) 내의 서브시스템들 사이에 필요에 따라 접속되는 다수의 버스를 이용하여 구현될 수 있다. 마이크로프로세서(120) 및 메모리(122)는 휴대형 송수신기(100)에 대하여 신호 타이밍, 처리, 및 저장 기능들을 제공한다. 증가된 동적 범위 진폭 제어를 갖는 극성 루프 RF 송신기의 부분들이 소프트웨어로 구현된다면, 메모리(122)는 또한 마이크로프로세서(120), DSP(126) 또는 다른 프로세서에 의해 실행될 수 있는 극성 루프 RF 송신기 소프트웨어(255)를 포함한다.
아날로그 회로(124)는 기저대역 서브시스템(110) 내에서 신호들에 대한 아날로그 처리 기능들을 제공한다. 기저대역 서브시스템(110)은 커넥션(132)을 통해 무선 주파수(RF) 서브시스템(130)에 제어 신호들을 제공한다. 일 실시예에서, 기저대역 서브시스템(110)은 (아날로그 전압 신호로서 제공되며 VAPC라고 지칭되는) 자동 전력 제어 신호를 RF 서브시스템(130)에 제공한다. 단일 커넥션(132)으로 도시되어 있지만, 제어 신호들은 DSP(126)로부터, 마이크로프로세서(120)로부터, 또는 다른 요소로부터 비롯될 수 있고, RF 서브시스템(130) 내의 다양한 지점으로 공급된다. 간단함으로 위해, 휴대형 송수신기(100)의 기본적인 구성요소들만이 예시되어 있다는 것에 주목해야 한다.
기저대역 서브시스템(110)은 또한 아날로그-디지털 변환기(ADC)(134) 및 디지털-아날로그 변환기(DAC)들(136 및 142)을 포함한다. ADC(134) 및 DAC들(136 및 142)은 또한 버스(128)를 통해 마이크로프로세서(120), 메모리(122), 아날로그 회 로(124) 및 DSP(126)와 통신한다. 2개의 개별 DAC들(136 및 142)로서 도시되어 있지만, 단일 DAC가 구현될 수 있다. DAC(136)는 기저대역 서브시스템(110) 내의 디지털 통신 정보를, 커넥션(140)을 통해 RF 서브시스템(130)에 전송하기 위한 아날로그 신호로 변환한다. 커넥션(140)은, 2개의 지시 화살표들로서 도시되어 있지만, 디지털 도메인으로부터 아날로그 도메인으로 변환 후에 RF 서브시스템(130)에 의해 전송되는 정보를 포함한다. DAC(136)는 커넥션(140)을 통해 변조기(146)로 전송될 정보 신호의 기저대역 동위상(I) 및 직교 위상(Q) 성분들을 공급한다. 이러한 실시예에서, 변조기(146)는 이 기술분야에 알려져 있는 바와 같은 I/O 변조기이다. DAC(142)는 커넥션(132)을 통해 RF 서브시스템(130)을 갖는 다양한 구성요소로 제어 신호들을 공급한다.
변조기(146)는 DAC(136)로부터 수신된 I 및 Q 정보 신호들을 LO 신호로 변조하고 변조된 신호를 커넥션(152)을 통해 상향 변환기(upconverter)(154)로 제공한다. 변조기(146)는 또한 원하는 진폭 변조(AM) 신호 성분만을 포함하는 중간 주파수(IF) 신호를, 커넥션(138)을 통해 전력 제어 소자(300)에 입력하기 위해 커넥션(138)에 공급한다. 본 실시예에서, 또한 하기에서 더 설명되는 바와 같이, 커넥션(138)을 통해 변조기에 의해 공급되는 AM 신호가 먼저 RF 서브시스템(130)과 연관된 기준 가변 이득 소자에 공급된다. 변조기(146)에 의해 공급되는 AM 신호는 하기에서 설명될 기준 가변 이득 소자에 기준 신호로서 공급되는 일정 (평균) 전력 레벨을 갖는 중간 주파수(IF) AM 신호이다. 전력 제어 소자(300)는 또한 송신 신호의 위상 변조(PM) 성분을 포함하는 일정 레벨 IF 신호를 커넥션(144)을 통해 상 향 변환기(154)로 공급한다. 전력 제어 소자(300)의 동작에 대해서는 도 2를 참조하여 하기에서 설명하기로 한다.
상향 변환기(154)는 커넥션(156)을 통해 신시사이저(synthesizer)(148)로부터 주파수 기준 신호("국부 발진기(local oscillator)" 또는 "LO" 신호로 지칭됨)를 수신한다. 신시사이저(148)는 상향 변환기(154)가 커넥션(152) 상의 변조된 신호를 변환(translate)할 적절한 주파수를 결정한다.
상향 변환기(154)는 적절한 송신 주파수에서 위상 변조 신호를 커넥션(158)을 통해 전력 증폭기(160)로 공급한다. 전력 증폭기(160)는 커넥션(158) 상의 위상 변조 신호를 적절한 전력 레벨로 증폭하고, 커넥션(162)을 통해 안테나(164)에 송신하기 위해 진폭 변조를 적용한다. 예시적으로, 스위치(166)는 커넥션(162) 상의 증폭된 신호가 안테나(164)로 전송되는지 여부 또는 안테나(164)로부터의 수신 신호가 필터(168)로 공급되는지 여부를 제어한다. 스위치(166)의 동작은 커넥션(132)을 통한 기저대역 서브시스템(110)으로부터의 제어 신호에 의해 제어된다.
커넥션(162) 상의 증폭된 송신 신호 전력의 일부가 커넥션(170)을 통해 전력 제어 소자(300)에 공급된다. 전력 제어 소자(300)는 연속 폐쇄 전력 제어 피드백 루프를 형성하고, 커넥션(172) 상에 정보 신호를 공급하여 전력 증폭기(160)에 커넥션(158) 상의 신호가 증폭되어야 하는 전력에 대해 지시한다. 전력 제어 소자(300)는 또한 커넥션(198)을 통해 신시사이저(148)로부터 LO 신호를 수신한다. 전력 제어 소자(300)의 동작에 대해서는 도 2를 참조하여 더 상세하게 설명하기로 한다.
안테나(164)에 의해 수신된 신호가, 기저대역 서브시스템(110)에 의해 정해지는 적절한 시간에, 스위치(166)를 통해 수신 필터(168)로 보내질 수 있다. 수신 필터(168)는 수신된 신호를 필터링하고 커넥션(174) 상의 필터링된 신호를 저잡음 증폭기(low noise amplifier; LNA)(176)에 공급한다. 수신 필터(168)는 휴대형 송수신기(100)가 동작하고 있는 특정 셀룰러 시스템의 모든 채널을 통과하는 바이패스 필터일 수 있다. 예로서, 900MHz GSM 시스템의 경우, 수신 필터(168)는 각각 200kHz의 모든 124개의 연속 채널을 커버하는 935.1MHz로부터 959.9MHz까지의 모든 주파수를 통과한다. 수신 필터(168)의 목적은 원하는 영역 밖의 모든 주파수를 거부하기 위한 것이다. LNA(176)는, 커넥션(174) 상의 매우 약한 신호를, 하향 변환기(178)가 신호를 송신된 주파수로부터 기저대역 주파수로 변환할 수 있는 레벨로 증폭한다. 대안적으로, LNA(176) 및 하향 변환기(178)의 기능은, 예를 들어, 이것으로 한정되는 것은 아니지만, 저잡음 블록 하향 변환기(low noise block downconverter; LNB)와 같은 다른 소자들을 이용하여 실현될 수 있다.
하향 변환기(178)는 커넥션(180)을 통해 신시사이저(148)로부터 LO 신호를 수신한다. LO 신호는 커넥션(182)을 통해 LNA(176)로부터 수신된 신호를 하향 변환할 주파수를 결정한다. 하향 변환된 주파수는 중간 주파수(IF)라고 부른다. 하향 변환기(178)는 하향 변환된 신호를 커넥션(184)을 통해 "IF 필터"라고도 부르는 채널 필터(186)로 전송한다. 채널 필터(186)는 하향 변환된 신호를 필터링하고 그것을 커넥션(188)을 통해 증폭기(190)로 공급한다. 채널 필터(186)는 하나의 원하는 채널을 선택하고 다른 모든 채널을 거부한다. 예로서 GSM 시스템을 이용하여, 124개의 연속 채널 중 하나만이 실제로 수신된다. 모든 채널이 수신 필터(168)에 의해 통과되고 하향 변환기(178)에 의해 주파수가 하향 변환된 후, 하나의 원하는 채널만이 채널 필터(186)의 중심 주파수에 정확하게 나타날 것이다. 커넥션(180) 상에서 하향 변환기(178)로 공급된 국부 발진기 주파수를 제어하는 것에 의해 신시사이저(148)는 선택된 채널을 결정한다. 증폭기(190)는 수신된 신호를 증폭하고 증폭된 신호를 커넥션(192)을 통해 복조기(194)로 공급한다. 복조기(194)는 송신된 아날로그 정보를 복구하고 이 정보를 표현하는 신호를 커넥션(196)을 통해 ADC(134)로 공급한다. ADC(134)는 이 아날로그 신호들을 기저대역 주파수에서 디지털 신호로 변환하고 이것을 추가 처리를 위해 버스(128)를 통해 DSP(126)로 전송한다.
도 2는 증가된 동적 범위 진폭 제어를 갖는 극성 루프 RF 송신기의 실시예를 예시하는 블록도(200)이다. 전력 제어 루프(300)의 설명으로 시작하여, 커넥션(162) 상의 전력 증폭기(160)의 출력에 존재하는 출력 전력의 일부가 커넥션(170)을 통해 커플러(coupler)(222)에 의해 전환되고 피드백 경로에서 믹서(226)에 입력된다. 믹서(226)는 또한 커넥션(198)을 통해 신시사이저(148)로부터 국부 발진기(LO) 신호를 수신한다.
믹서(226)는 커넥션(170) 상의 RF 신호를 커넥션(228) 상의 중간 주파수(IF) 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, 믹서(226)는 커넥션(170) 상의 약 2GHz 주파수를 갖는 신호를 가변 이득 소자(232)에 입력하기 위해 커넥션(228) 상의 약 100MHz 주파수로 변환한다. 가변 이득 소자(232)는 예를 들어, 가변 이득 증폭기 또는 감 쇠기일 수 있으며, 이것으로 한정되지 않는다. 이러한 구성에서, 가변 이득 소자(232)는 약 70 데시벨(dB)의 총 가변 이득 범위를 가질 수 있다. 가변 이득 소자(232)는 커넥션(234)을 통해 증폭기(236)의 반전 출력으로부터 제어 신호 입력을 수신한다. 증폭기(236)로의 입력은 도 1의 DAC(142)로부터 커넥션(132)을 통해 공급된다. 커넥션(132) 상의 신호는 송신 전력 레벨을 결정하고 전력 프로파일(profile)을 제공하는 기준 전압 자동 전력 제어 신호 VAPC이다. 커넥션(132) 상의 VAPC 신호는, 저항(240) 및 캐패시터(242)를 포함하는 재구성(reconstruction) 필터로 공급된다. 이러한 방식으로, 송신 전력 레벨 및 전력 프로파일에 대한 기준 전압이 커넥션(234)을 통해 가변 이득 소자(232)의 제어 입력에 공급된다.
커넥션(246) 상의 가변 이득 소자(232)의 출력은 IF에 있고, AM 성분과 PM 성분을 둘다 가지는 변조를 포함하고, "전력 측정 신호"라고 부른다. 이 전력 측정 신호는 전력 증폭기(160)의 절대 출력 전력에 관련되고, 신호에 존재하는 AM 및 PM 성분들에 관련된 매우 작은 에러를 포함한다. 커넥션(246) 상의 가변 이득 소자(232)의 출력은 전력 검출기(262)의 입력에 공급되고, 또한 위상 동기 루프(phase locked loop; PLL)(220) 내의 제한기(limiter)(248)에 공급되며, 제한기(248)는 PLL(220)의 외부에도 상주할 수 있다.
커넥션(246) 상의 IF 신호는 AM 성분과 PM 성분을 둘다 포함한다. 커넥션(246) 상의 IF 신호는 전력 검출기(262)에 공급되며, 전력 검출기(262)는 커넥션(246) 상에 존재하는 IF 전력의 순간 레벨을 표현하는 기저대역 신호를 커넥 션(264) 상에 제공한다. 커넥션(264) 상의 전력 검출기(262)의 출력은 증폭기(268)의 반전 입력에 공급된다.
증폭기(268), 캐패시터(266), 및 캐패시터(270)는 비교기(284)를 형성하며, 비교기(284)는 커넥션(272)을 통해 전력 증폭기(160)를 제어하는 데 이용되는 에러 신호를 제공한다. 증폭기(268)로의 비반전 입력은 커넥션(138)을 통해 기준 전력 검출기(276)로부터 공급된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 커넥션(252) 상의 변조기(146)의 출력은 기준 가변 이득 소자(250)에 공급된다. 본 실시예에서, 기준 가변 이득 소자(250)는, 가변 이득 소자들(232 및 274)과 유사하지만 상이한 이득 특성을 가지는 가변 이득 증폭기(variable gain amplifier; VGA)로서 구현될 수 있다. 커넥션(252) 상에서 기준 VGA에 공급된 신호는 변조된 신호의 진폭 변조(AM) 부분을 포함하는 IF 신호를 포함한다. 기준 VGA(250)는 커넥션(132)을 통해 그의 제어 입력으로 VAPC 신호를 수신한다. 기준 VGA(250)는 비교기(284) 내의 증폭기(268)의 비반전 입력에 기준 전력 검출기(276)를 통해 공급되는 AM 제어 신호의 동적 범위를 확장한다. 증폭기(268)의 비반전 입력에 공급되는 커넥션(138) 상의 신호는 위상 동기 루프(220)의 변조기(146)에 의해 전개된 AM 신호의 복조된 진폭 정보를 포함한다.
전력 제어 루프(300)의 이득은 커넥션(272) 상의 신호를 증폭하고, 증폭기(268)에 입력된 커넥션들(264 및 138) 상의 신호들 사이의 차이가 전력 증폭기(160)의 출력을 제어하는 데 이용되는 커넥션(272) 상의 에러 신호를 제공한다. 커넥션(272) 상의 에러 신호는 가변 이득 소자(232)와 구조가 유사할 수 있는 가변 이득 소자(274)에 공급된다. 그러나, 가변 이득 소자(274)는 가변 이득 소자(232)의 이득 함수의 역인 이득 함수를 가지며, 그 이유는 가변 이득 소자(274)로의 제어 입력이 증폭기(236)의 비반전 출력으로부터 공급되고 가변 이득 소자(232)로의 제어 입력이 증폭기(236)의 반전 출력으로부터 공급되기 때문이다. 이러한 방식으로, 전력 증폭기(160)의 제어 포트에 공급되는 커넥션(172) 상의 전력 증폭기 제어 신호는 전력 증폭기(160)를 구동하여 커넥션(162) 상에 적절한 출력을 제공한다.
커넥션(264) 상의 신호의 레벨과 커넥션(138) 상의 신호의 레벨은, 전력 제어 소자(300)의 네거티브 피드백 루프의 함수에 의해 거의 동일하게 될 것이다. 예를 들어, 가변 이득 소자(232)의 이득이 10의 인수에 의해 증가되면, 전력 증폭기(160)의 출력의 레벨은 그에 따라 감소하여 증폭기(268)의 입력에서 평형(equilibrium)을 유지할 것이다. 전력 증폭기(160)의 출력은 가변 이득 소자(232)의 이득 변화를 제거하도록 변화한다. 이러한 방식으로, 커넥션(264) 상의 피드백 진폭 신호는 커넥션(138) 상의 기준 진폭 신호와 거의 동일하게 유지한다. 이러한 방식으로, AM 및 PM 부분을 포함하는 피드백 신호가 커넥션(246) 상에 존재한다. 커넥션(246) 상의 신호는 전력 검출기(262)에 의해 IF 신호로부터 커넥션(264) 상의 기저대역 신호로 변환된다. 커넥션(264) 상의 신호와 커넥션(138) 상의 신호 사이의 차이는 증폭기(268) 및 증폭기(274)에 의해 증폭되어 커넥션(172) 상의 전력 증폭기 제어 포트를 구동함으로써, 원하는 신호가 커넥션(162) 상의 전력 증폭기(160)의 출력에서 실현된다. 전력 제어 루프(300)는 커넥션(272) 상의 에러 신호가 작게 유지될 수 있도록 충분한 이득을 가진다. 이러한 경우, 가변 이득 소자(232) 및 전력 증폭기(160)의 이득 변화들은 실질적으로 서로의 역(inverse)일 것이다.
증폭기(268)는 커넥션(264) 상의 전력 측정 신호를 커넥션(138) 상의 기준 전력 검출기(276)로부터의 기준 전압 신호와 비교함으로써, 변조기(146)에 의해 공급되는 신호의 AM 부분을 표현한다. 커넥션(272) 상의 증폭기(268)의 출력은 진폭 에러 신호이다. 커넥션(138) 상의 DC 전압 레벨은 AM 변조에 관계없이 전력 증폭기(268)에 대한 원하는 정적 출력 전력에 영향을 미친다. 증폭기(268)는 커넥션(264) 상의 신호 레벨을 커넥션(138) 상의 신호 레벨과 비교하고, 그 다음에 그 차이를 증폭함으로써, 커넥션(272) 상에 에러 신호를 제공한다. 비교기(284)는 로우 패스 필터인 적분기(integrator)로서 기능한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기준 VGA(250)는 진폭 제어 범위를 확장한다. 진폭 제어 루프의 외부에 위치하는 기준 VGA(250)는 전력 제어 소자(300)에 공급되는 기준 신호의 레벨을 제어한다. 기준 VGA(250)의 이득 특성은 가변 이득 소자들(232 및 274)의 이득 특성과 상이하다. 일 실시예에서, 기준 VGA(250)는 최고 출력 진폭 레벨들을 포함하여, 전력 제어 소자(300)의 진폭 범위의 대다수 위로 일정 이득을 유지한다. 그러나, 출력 진폭이 범위(아날로그 전력 제어 신호 VAPC의 범위)의 하단에 있는 경우, 즉, VAPC의 값이 낮은 경우, 기준 VGA(250)의 이득은 감소된다. 이러한 방식으로, 기준 VGA(250)는 특히, 송신 전력 램프-업(ramp-up) 및 송신 전력 램프-다운(ramp-down) 동안, VAPC가 소정 최소값에 있을 때, 최저 출력 전력 레벨들 아래로 폐쇄 루프 진폭 제어를 유지한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 기준 VGA(250)의 이득 범위는 "소프트 계단(soft step)" 함수라고 지칭되는 것으로서 실현되며, 선형이 아니다. 전력 제어 전압 VAPC가, 송신기(예를 들어, 상향 변환기(154) 및 전력 증폭기(160))가 램프-업 또는 램프-다운에 있고, 그리고 일정 출력 전력 레벨에 있지 않다는 것을 나타내기에 충분히 낮은 레벨인 경우, 기준 VGA(250)의 이득은 적절한 양(예를 들어, 15 또는 18 dB)만큼 시프트 다운(shift down)된다. 전력 검출기들(262 및 276)의 동적 범위는 가변 이득 소자(232) 및 가변 이득 소자(274)에 의해 제공되는 진폭 제어를 제한한다. 기준 VGA(250)는 최소 VAPC 신호 레벨과 연관된 최소 전력 출력보다 낮은 전력 출력 레벨들에서 진폭 제어를 제공한다. 예를 들어, 이 "소프트 계단" 함수는, 전력 증폭기(160)의 전력 제어 특성이 항상 VAPC 전압의 이 값에 대해 0 dBm 아래로 출력 전력 레벨들을 발생할 것임이 알려져 있는 경우 약 0.6V의 VAPC 신호 레벨에 대해 구현될 수 있다.
커넥션(172) 상의 전력 제어 신호는 가변 이득 소자(274)에 의해 구동되며, 가변 이득 소자(274)는, 가변 이득 소자(232)가 전력 제어 루프(300)의 전달 함수(transfer function)에 대해 가지는 영향을 보정한다. 가변 이득 소자(232)와 가변 이득 소자(274)의 가변 이득들은 상보적이다. 피드백 전력 측정 신호가 커넥션(264) 상에 존재하고 진폭 기준 신호가 커넥션(138) 상에 존재하기 때문에, 증폭 기(268)는 이중 기능을 제공하는데, 즉, (1) 증폭기(268)는 AM의 보정량을 갖도록 커넥션(172)을 통해 전력 증폭기(160)의 전력 출력을 변조하기 위해 AM 에러 신호(커넥션(138) 상의 신호와 커넥션(264) 상의 신호 사이의 차이)를 증폭하고, (2) 증폭기(268)는 평균 전력 비교를 수행하고, 그 결과를 증폭하여, 전력 증폭기(160)를 보정 평균 전력 출력으로 구동하는 커넥션(172)을 통해 제어 신호를 또한 제공한다. 따라서, 커넥션(172)에서 AM 에러 신호와 전력 제어 에러 신호 둘다가 원하는 AM 신호를 갖는 원하는 평균 전력으로 전력 증폭기(160)를 구동하기에 충분한 레벨로 증폭된다. 이러한 방식으로, 신호의 원하는 AM 부분은 전력 증폭기(160)의 제어 입력(172)으로 공급되고 커넥션(162) 상의 전력 증폭기 출력에 존재하게 된다. 커넥션(138)을 통한 송신 신호의 AM 부분의 도입을 허용하면서, 믹서(226), 가변 이득 소자(232), 전력 검출기(262), 증폭기(268) 및 가변 이득 소자(274)는 전력 증폭기(160)의 전력 출력을 제어하기 위해 연속 폐쇄 루프 전력 제어 피드백 시스템을 제공한다.
항상, 연속 전력 제어 피드백 루프는 전력 증폭기(160)에 의해 생기는 임의의 위상 시프트의 보정을 허용한다. 이러한 방식으로, PLL(220)은 전력 증폭기(160)의 출력을 위상/주파수 검출기(208)의 입력으로 루프 백(loop back)하기 위한 피드백 루프를 포함한다. 전력 증폭기(160)에 의해 생기는 임의의 원하지 않은 위상 시프트는 PLL(220)에 의해 보정될 것이다. 가변 이득 소자(232)의 출력은 PLL(220)에 의한 보정을 위해 커넥션(246)을 통해 제한기(248)에 제공되는 임의의 위상 왜곡을 전달한다. 이와 같이, 전력 증폭기(160)의 출력의 위상은 커넥 션(156) 상의 LO 신호의 위상을 뒤따르도록 된다.
가변 이득 소자(232)의 출력으로부터 AM을 제거하기 위해, 가변 이득 소자(232)는 커넥션(246) 및 커넥션(144)을 통해 제한기(248)의 입력에 접속된다. 제한기(248)는 커넥션(206) 상의 PM 성분만을 포함하는 피드백 신호를 전개한다. 기저대역 I 및 Q 정보 신호들은 커넥션들(278 및 282)을 통해 각각 변조기(146)에 공급된다. I 및 Q 기저대역 정보 신호 인터페이스는 이 기술분야의 당업자에 의해 이해된다. 변조기(146)의 동작 결과로서, 커넥션(252) 상의 출력은 AM 기준 신호를 제공하는 AM 성분 및 PM 기준 신호를 제공하는 PM 성분을 포함하는 중간 주파수 신호이다. 변조기(146)의 출력은 커넥션(252)을 통해 기준 VGA(250)에 공급된다. 기준 VGA(250)의 출력은 기준 전력 검출기(276)에 공급되어 기준 전력 검출기(276)가 일정 평균 전력을 갖는 신호를 수신하는 것을 보증함으로써, 통상적으로 20dB보다 작은, 변조 범위를 커버하는 데 필요한 것만으로, 기준 전력 검출기(276)의 동적 범위 요건을 감소시킨다. 기준 전력 검출기(276)의 출력은 원하는 송신 신호의 진폭을 표현하는 전압 신호이다. 이러한 방식으로, 커넥션(138) 상에 제공된 신호는 완전(full) 출력 전력 범위에 걸쳐 전력 출력 레벨들에서 전력 제어 루프(300)의 진폭 제어를 허용하여, 전력 제어 루프(300)의 폐쇄 루프 전력 제어 범위를 65dB 위로 확장하는 기준 신호이다.
변조기(146)는 또한 커넥션(252) 상에 신호의 PM 성분을 제공한다. 이 PM 신호는 그 다음에 제한기(249)에 공급되고, 제한기(249)는 송신 신호의 위상 기준 성분을 포함하는 신호를 커넥션(256) 상에 출력한다. 위상 동기 루프(220) 내의 구성요소들은 커넥션(256) 상의 PM과 커넥션(206) 상의 위상 피드백 신호의 비교에 대한 이득을 제공함으로써, 커넥션(210) 상에 위상 검출기(208)의 위상 에러 출력을 제공한다. 이러한 방식으로, 커넥션(246) 상의 가변 이득 소자(232)의 출력으로부터 취해진 피드백 신호가 위상 동기 루프(220)에 연속 피드백으로서 공급된다.
전력 증폭기(160)가 동작하고 있지 않을 때에도, 커넥션(162) 상에 전력 증폭기(160)를 통한 어떤 작은 누설이 항상 존재할 것이라는 것에 주목해야 한다. 이 작은 누설은 가변 이득 소자(232)를 통해 그리고 위상 동기 루프(220)로 피드백 신호를 제공하기에 충분하여, 위상 동기 루프(220)가 단지 전력 증폭기(160)의 누설 출력을 이용하여 로크(lock)될 수 있다. 이러한 방식으로, 단일 피드백 루프를 이용하여, 증폭기가 오프(off)인 시간부터 증폭기(160)가 완전 출력 전력을 제공하고 있는 시간까지 전력 증폭기(160)의 출력 전력을 연속적으로 제어할 수 있다.
변조기(146)는 커넥션(156)을 통해 신시사이저(148)로부터 LO 입력 신호를 수신한다. LO 신호는 커넥션(204) 상에 적절한 주파수를 갖는 신호를 제공하기 위해 수 "x"로 주파수 분할된다. 수 "x"는 신시사이저(148)의 설계 복잡도를 최소화하도록 선택되며, 예를 들어, 신시사이저(148)의 출력을 약 100MHz의 주파수로 변환하도록 선택될 수 있으며, 이것으로 한정되지 않는다.
커넥션(210) 상의 위상/주파수 검출기(208)의 출력은 2개의 출력 상태 사이에 매우 작은 천이 시간을 갖는 0 또는 1의 값을 갖는 디지털 신호이다. 커넥션(210) 상의 이 신호는 로우 패스 필터(212)로 공급되고, 로우 패스 필터(212)는 커넥션(210) 상의 신호를 적분하고, 송신 전압 제어 발진기(TX VCO)(216)의 주파수 를 제어하는 DC 신호를 커넥션(214) 상에 배치한다. TX VCO(216)의 출력은 커넥션(158)을 통해 전력 증폭기(160)에 직접 공급된다. 이러한 방식으로, 신시사이저(148), 제한기(248), 변조기(146), 제한기(249), 분할기(260), 분할기(202), 위상/주파수 검출기(208), 로우 패스 필터(212) 및 TX VCO(216)는 위상 동기 루프(PLL)(220)를 형성하고, PLL(220)은 커넥션(158) 상의 송신 주파수를 결정하는 데 이용된다. PLL(220)이 고정되면, 즉, "로크"되면, 커넥션들(256 및 206) 상의 위상/주파수 검출기(208)에 입력되는 2개의 신호는 동일한 위상 및 주파수를 정확하게 가지며, 커넥션(210) 상의 위상/주파수 검출기(208)의 출력이 0으로 된다. 커넥션(214) 상의 적분(integrating) 로우 패스 필터(212)의 출력이 안정화됨으로써, 고정 주파수가 TX VCO(216)로부터 출력된다. 예를 들어, 신시사이저(148) 및 믹서(226)는, 커넥션(158) 상의 TX VCO(216)로부터 출력된 신호의 주파수가 신시사이저(148)에 의해 공급된 국부 발진기 신호의 주파수들과 커넥션(206) 상의 IF 주파수의 합을 추적하는 것을 보증한다.
위상 동기 루프(220)가 로크되면, 커넥션(256) 상의 신호의 위상 및 커넥션(206) 상의 신호의 위상은 동일할 것이다. 위상 동기 루프(220)에서의 이득은 커넥션(206) 상의 에러 신호를 위상/주파수 검출기(208)가 비교를 행할 수 있는 레벨로 증폭하기에 충분히 높아야 한다. 커넥션(204) 상의 신호에 I 및 Q 정보 신호들을 부가하는 데 변조기(146)를 이용함으로써, 그리고 위상 동기 루프(220)가 TX VCO의 위상을 로크된 상태로 유지할 것이기 때문에, 커넥션(158) 상의 TX VCO(216)로부터 출력된 신호의 위상이 변조기(146)에 의해 부가된 위상의 것을 뒤따를 것이 다. 이러한 방식으로, 커넥션(210) 상에 존재하는 PM 에러 신호는 TX VCO(216)의, 볼트 당 많은 MHz 정도(the order of many MHz per volt)의, 매우 높은 민감도에 의해 최소화된다.
전력 제어 루프(300)는 커넥션(138)에서의 AM 신호들에 대한 폐쇄 루프이기 때문에, 비선형이고 이에 따라 매우 효율적인 전력 증폭기(160)를 이용하는 것이 가능하다. 또한, 증폭기의 위상 시프트의 진폭 의존으로 인해 발생하는 원하지 않은 해로운 AM-대-PM 변환은 위상 동기 루프(220) 내에 포함되어 있는 전력 증폭기(160)에 의해 정류된다. AM 및 PM 변조를 분리하는 것에 의해, 그리고 AM 및 PM 변조 둘다에 폐쇄 루프 제어를 제공하는 것에 의해, 비선형이고 이에 따라 매우 효율적인 전력 증폭기가 이용될 수 있다.
일부 응용예에서는, 비선형(및 따라서 매우 효율적인) 전력 증폭기로서 전력 증폭기(160)를 유지하면서, 전력 증폭기(160)가 AM 성분 및 PM 성분을 둘다 포함하는 신호를 출력할 수 있게 하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 변조기(146)의 출력은 AM 및 PM 성분을 둘다 포함할 것이고, 제한기(249)를 사용하여 커넥션(252) 상에 존재하는 AM 성분을 제거함으로써, 위상/주파수 검출기(208)에서의 임의의 AM-대-PM 변환을 방지한다.
도 3은 기준 VGA(250)가 동작하는 전력 범위를 도시하는, 도 2의 전력 증폭기(160)의 전력 출력의 그래프이다. 그래프(350)의 수직축은 전력 증폭기(160)의 전력 출력을 나타내고, 그래프(350)의 수평축은 시간을 나타낸다. "a" 점은 전송 버스트가 시작되는 시점을 나타낸다. 이 때에, 전력 증폭기(160)로부터의 누설을 이용하여 가변 이득 소자(232)(도 2)로부터 위상 동기 루프(220)(도 2)로 피드백을 제공하고 가변 이득 소자(232)는 최대 이득으로 설정된다. 참조번호 352로 표시된 다음의 램프-업 시간 동안, 도 2의 PLL(220)은 램프-업이 시간 진행함에 따라 감소하는 가변 이득 소자(232)의 이득(및 이에 따라 위상 동기 루프(220)에 피드백된 진폭)으로 전력 증폭기(160)의 출력을 추적하고, 이에 따라 PLL(220)이 전력 증폭기(160)의 출력에 존재하는 임의의 위상 왜곡을 보정할 수 있게 된다. 참조번호 352로 표시된 기간 동안, 전력 증폭기(160)의 출력이 충분히 낮고 일정하지 않은 것으로 판단되어, 기준 VGA(250)가 진폭 전력 제어 기능에 대해 증가된 동적 범위 제어를 제공하도록 인에이블된다. 전술한 바와 같이, 전력 증폭기 램프-업 및 램프-다운 동안, 기준 VGA(250)의 이득은, 아날로그 전력 제어 전압 VAPC이 송신기(200)가 램프 업 또는 램프 다운하고 있다는 것을 나타내기에 충분히 낮은 경우 동작 상태들에 적절한 양만큼 감소된다. 전력 램프-업 후에만 변화하는 송신 신호의 AM 부분은 참조번호 354로 표시되어 있다. 도 3의 "c" 점은, 데이터의 전송이 시작되어 기준 VGA(250)의 이득이 일정하게 유지되도록, 전력 증폭기(160)가 충분한 전력을 나타내는 점을 표현한다.
도 4는 기준 VGA(250)의 "소프트 계단" 이득 함수 및 도 2의 가변 이득 증폭기들(232 및 274)의 이득 함수의 그래프 표현이다. 수직축은 이득을 표현하고, 수평축은 아날로그 전력 제어(VAPC) 신호의 값을 표현한다. 트레이스(405)는 기준 VGA(250)의 이득 특성을 예시하고, 트레이스(408)는 가변 이득 증폭기(232)의 이득 특성을 예시하고, 트레이스(407)는 가변 이득 증폭기(274)의 이득 특성을 예시한다. 소정 레벨의 VAPC 신호의 경우, 가변 이득 증폭기(232)의 이득(트레이스(408))은 가변 이득 증폭기(274)의 이득 특성(트레이스(407))의 반대 특성을 가지며, 이것은 전술한 바와 같이 진폭 제어 루프의 순(net) 일정 이득을 가져온다. 그러나, 정상 시스템 최소 아래의 VAPC의 레벨들의 경우, 기준 VGA의 이득 특성(405)은 도시된 바와 같이 대략적으로 경사(slope)를 가진다. 이러한 방식으로, 65dB보다 큰 폐쇄 루프 진폭 이득 제어가 가능하다.
도 5는 증가된 동적 범위 진폭 제어를 갖는 극성 루프 RF 송신기의 실시예의 동작을 예시하는 흐름도(500)이다. 흐름도의 블록들은 도시된 순서로, 또는 도시된 순서를 벗어나서, 또는 실질적으로 병렬로 실행될 수 있다. 블록(502)에서, 전력 증폭기(160)의 출력 전력의 일부 및 제어 신호로서 VAPC 신호의 역이 가변 이득 소자(232)에 공급된다. 블록(504)에서, 에러 신호 및 전력 제어 신호가 가변 이득 소자(274)에 공급된다. 블록(506)에서, AM 기준 신호 및 전력 제어 신호 VAPC가 가변 이득 증폭기(250)에 공급된다. 블록(508)에서, 전력 증폭기(160)의 출력이 램프 업인지 램프 다운인지가 결정된다. 전력 증폭기(160)의 출력이 램프 업 또는 램프 다운이면, 블록(510)에서, 가변 이득 증폭기(250)의 이득은 전력 제어 루프(300)에 대해 증가된 진폭 제어를 제공하도록 감소된다. 블록(508)에서, 전력 증폭기가 어떤 임계 레벨 위에서 동작하고 있는 것으로 결정되면, 프로세스는 블록(502)으로 돌아간다.
본 발명의 다양한 실시예들이 설명되었지만, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 본 발명의 범위 내에 있는 많은 다른 실시예들 및 구현예들이 가능하다는 것이 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구범위 및 그 등가물의 관점 이외로서는 제한되지 않는다.

Claims (20)

  1. 전력 제어 루프에 공급되는 진폭 변조 신호를 제어하는 방법으로서,
    제1 가변 이득 소자에서, 전력 레벨 신호 및 역 표현의 전력 제어 신호를 수신하는 단계;
    제2 가변 이득 소자에서, 에러 신호 및 상기 전력 제어 신호를 수신하는 단계 - 상기 에러 신호는 상기 제1 가변 이득 소자와 상기 제2 가변 이득 소자 사이에 삽입되는 비교기에 의해 생성됨 -; 및
    변조기와 상기 비교기 사이에 결합된 제3 가변 이득 소자에서, 진폭 변조(AM) 신호 및 상기 전력 제어 신호를 수신하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제3 가변 이득 소자는, 상기 전력 제어 신호가 최소 소정값 아래에 있는 경우에 상기 AM 신호에 인가되는 이득을 감소시키도록 구성되는 이득 특성을 갖고, 상기 제3 가변 이득 소자는 상기 전력 제어 루프에 대하여 일정 (평균) 레벨을 갖는 기준 신호로서 상기 AM 신호를 제공하도록 구성되는 진폭 변조 신호 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3 가변 이득 소자의 이득 특성을 소프트 계단 함수(soft step function)로서 제공하는 단계를 더 포함하는 진폭 변조 신호 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    RF 송신기와 연관된 전력 증폭기의 전력 램프-업(ramp-up) 및 전력 램프-다운(ramp-down) 동안 동작하도록 상기 제3 가변 이득 소자의 이득 특성을 제공하는 단계를 더 포함하는 진폭 변조 신호 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 AM 신호를 변조기로부터 직접 상기 제3 가변 이득 소자에 공급하는 단계를 더 포함하는 진폭 변조 신호 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    총 가변 이득 범위는 70 데시벨(dB)인 진폭 변조 신호 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가변 이득 소자는, 상기 전력 제어 신호가 상기 최소 소정값에 있는 경우에 최대 이득을 갖는 가변 이득 증폭기인 진폭 변조 신호 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가변 이득 증폭기의 이득은, 상기 전력 제어 신호가 상기 최소 소정값 아래에 있는 경우에 감소되는 진폭 변조 신호 제어 방법.
  8. 무선 주파수(RF) 송신기를 위한 폐쇄 루프 전력 제어 시스템으로서,
    전력 제어 루프에 위치하며, 전력 레벨 신호 및 역 표현의 전력 제어 신호를 수신하도록 구성된 제1 가변 이득 소자;
    상기 전력 제어 루프에 위치하며, 에러 신호 및 상기 전력 제어 신호를 수신하도록 구성된 제2 가변 이득 소자; 및
    상기 폐쇄 루프 전력 제어 시스템 내의 변조기와 비교기 사이에 결합되며, 진폭 변조(AM) 신호 및 상기 전력 제어 신호를 수신하도록 구성된 제3 가변 이득 소자
    상기 제3 가변 이득 소자는, 상기 전력 제어 신호가 최소 소정값 아래에 있는 경우에 상기 AM 신호에 인가되는 이득을 감소시키도록 구성되는 이득 특성을 갖고, 상기 제3 가변 이득 소자는 상기 전력 제어 루프에 대하여 일정 (평균) 레벨을 갖는 기준 신호로서 상기 AM 신호를 제공하도록 구성되는 폐쇄 루프 전력 제어 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3 가변 이득 소자는 가변 이득 증폭기인 폐쇄 루프 전력 제어 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가변 이득 증폭기의 이득 특성은 소프트 계단 함수인 폐쇄 루프 전력 제어 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가변 이득 증폭기의 이득 특성은 상기 RF 송신기와 연관된 전력 증폭기의 전력 램프-업 및 전력 램프-다운 동안 동작하는 폐쇄 루프 전력 제어 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 AM 신호는 변조기로부터 직접 상기 가변 이득 증폭기에 공급되는 폐쇄 루프 전력 제어 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    총 가변 이득 범위는 70 데시벨(dB)인 폐쇄 루프 전력 제어 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 가변 이득 증폭기는, 상기 전력 제어 신호가 상기 최소 소정값 위에 있는 경우에 최대 이득을 갖는 폐쇄 루프 전력 제어 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 가변 이득 증폭기의 이득은, 상기 전력 제어 신호가 상기 최소 소정값 아래에 있는 경우에 감소되는 폐쇄 루프 전력 제어 시스템.
  16. 무선 주파수(RF) 송신기를 위한 폐쇄 루프 전력 제어 시스템을 갖는 휴대형 송수신기로서,
    송신 및 수신 회로;
    전력 제어 루프에 위치하며, 전력 레벨 신호 및 역 표현의 전력 제어 신호를 수신하도록 구성된 제1 가변 이득 소자;
    상기 전력 제어 루프에 위치하며, 에러 신호 및 상기 전력 제어 신호를 수신하도록 구성된 제2 가변 이득 소자; 및
    상기 폐쇄 루프 전력 제어 시스템 내의 변조기와 비교기 사이에 결합되며, 진폭 변조(AM) 신호 및 상기 전력 제어 신호를 수신하도록 구성된 제3 가변 이득 소자
    를 포함하고,
    상기 제3 가변 이득 소자는, 상기 전력 제어 신호가 최소 소정값 아래에 있는 경우에 상기 AM 신호에 인가되는 이득을 감소시키도록 구성되는 이득 특성을 갖고, 상기 제3 가변 이득 소자는 상기 전력 제어 루프에 대하여 일정 (평균) 레벨을 갖는 기준 신호로서 상기 AM 신호를 제공하도록 구성되는 휴대형 송수신기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제3 가변 이득 소자는 가변 이득 증폭기인 휴대형 송수신기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 가변 이득 증폭기의 이득 특성은, 소프트 계단 함수이고, 상기 RF 송신기와 연관된 전력 증폭기의 전력 램프-업 및 전력 램프-다운 동안 동작하는 휴대형 송수신기.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 가변 이득 증폭기는, 상기 전력 제어 신호가 상기 최소 소정값 위에 있는 경우에 최대 이득을 갖는 휴대형 송수신기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 가변 이득 증폭기의 이득은, 상기 전력 제어 신호가 상기 최소 소정값 아래에 있는 경우에 감소되는 휴대형 송수신기.
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