Brevet FR2614158A1 — publié le 19881021

Radiotéléphone notamment portable. La présente invention concerne un radiotéléphone notamment portable. I1 est connu des radiotéléphones non potables que l'on peut installer dans une voiture, s'alimentant sur la batterie de la voiture et le circuit d'énergie de celle-ci. Si l'on veut rendre un radiotéléphone portable,il est necessaire de lui adjoindre une alimentation en énergie qui lui permette une certaine autonomie. Toutefois, pour avoir une autonomie suffisante on est obliaé d'accrortre de façon considérable la taille et la capacité de la batterie du radiotéléphone portable et par conséquent le poids du dispositif. Pour rester dans une gamme de poids qui rende le dispositif réellement portable,on est oblige de limiter la taille de la batterie et l'autoncmie du radiotéléphone. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients ci-dessus en proposant un radiotéléphone portable de poids raisonnable et d'autonomie importante. Ce premier but est atteint par le fait que le radiotéléphone portable comporte un circuit de mesure du niveau de puissance du champ radioélectri- que reçu et un circuit de modulation de la puissance d'émission pour réguler la puissance d'émission du radiotéléphone à des niveaux différents en fonction du niveau du champ radioélectrique reçu. Selon une autre caractéristique le nombre de niveaux de mesure de la puissance du champ radioélectrique reçu est plus important que le nombre de niveaux de la puissance d'émission. Selon une autre caractéristique le circuit de mesure du niveau de puissance du champ radioélectrique reçu détecte 256 niveaux de puissance différents. Selon une autre caractéristique le circuit de modulation de la puissance d'émission module la puissance selon 16 niveaux différents. Selon une autre caractéristique les 16 niveaux de puissance se répartissent entre 0,3 et 18 watts. Un autre but de l'invention est de proposer un radiotéléphone du type ci-dessus dans lequel les changements de niveaux de puissance ne suivent pas les transitions rapides de changement de niveau de la puissance du champ radioélectrique reçu. Ce but est atteint par le fait que le radiotéléphone portable comporte des moyens de stockage des niveaux de puissance reçus,du type pile d'information première entrée - première sortie (FIF0), des in formations de niveau mesurées lors des échantillonnages précédents et des moyens de calculer une valeur moyenne de ces informations de niveau mémorisées. Selon une autre caractéristique cette valeur moyenne sert de valeur de référence pour déterminer le niveau de régulation de la puissance d'émission. Selon une autre caractéristique de l'invention le circuit de mesure de la puissance reçue comporte un circuit intégré dblivrant une tension continue proportionnelle à la puissance du champ radio électrique reçu relié à un convertisseur analogiquenumérique. Selon une autre caractéristique le circuit de modulation comporte un circuit intégré modulant la puissance de sortie du pré-amplificateur, sur plusieurs niveaux différents et un circuit de couplage relié à un comparateur pour comparer la valeur de référence transmise par un circuit convertisseur numérique-analogique à la valeur représentative de la tension de sortie. Selon une autre caractéristique les moyens de stockage sont constitués par une mémoire d'une unité de traitement comprenant un microprocesseur relié par un bus au circuit convertisseur analogiquenumérique et numérique-analogique et aux mémoires. Un autre but de l'invention est de proposer un radiotéléphone portable dans lequel on a pris toutes les mesures pour réduire au maximum la consommation d'énergie de façon à accroître son autonomie pour une capacité de batterie ou accumulateur déterminée. Ce dernier but est atteint par le fait qu'un circuit régulateur de tension est commandé par l'information porteuse et alimente les circuits constituant l'émetteur et le synthetiseur emission, ce qui permet lors de l'arrêt de l'information porteuse de bloquer ces circuits Ge façon à diminuer la consommation. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaltront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente une vue schématique des éléments principaux d'un radiotéléphone portable selon l'invention la figure 2 représente un schéma fonctionnel des fonctions mises en oeuvre dans le circuit de réception de la figure 1 ; la figure 3 constituée des figures 3a et 3b représente un schima fonctionnei du circuit permuttant la modulation de la puissance d'émission ;; la figure 4 représente un signal de sortie du circuit de détection de la puissance radioélectrique reçue et un signal correspondant de sortie du circuit de modulation de la puissance d'émission du radiotéléphone. La figure 1 représente le schéma de principe du radiotéléphone portable selon l'invention. Une antenne A délivre son signal ou reçoit son signal à travers un duplexeur haute fréquence 1, lequel transmet son signal au circuit de réception 2 (RX) ou reçoit son signal du circuit de transmission 3 (TX). Le circuit de réception 2 comporte un circuit 25 de détection du niveau du champ radioélectrique reçu. Ce circuit 25 envoie son signal de sortie constitué par une tension continue analogique vers un convertisseur analogique-numérique 4 lequel transmet par un bus 90 à 8 bits le signal numérique vers un bus 9 qui communique par l'intermédiaire d'un bus 91 avec un microprocesseur 6 associé par un bus 92 avec des mémoires mortes et vives 7.Le bus 9 communique également avec un bus 93 à 4 bits et par l'intermédiaire de ce bus 93 avec un convertisseur numérique-analogique 5 dont la sortie analogique délivre un signal NIPU(niveau de puissance) qui constitue la valeur de référence pour un circuit 30 à 38 de régulation du niveau de puissance à l'émission. Ce circuit incorporé dans le circuit 3 de transmission émet son signal en direction de l'entrée 11 du duplexeur haute fréquence 1. La figure 2 représente la partie du circuit de réception du radiotéléphone portable permettant de mettre en oeuvre l'invention. Ce circuit comporte un circuit 20 qui constitue un circuit de tête haute fréquence composé de filtres passe-bande réglables et d'un amplificateur. Ce circuit 20 reçoit sur son entrée le signal provenant de la sortie 10 constituée par la sortie de réception du duplexeur 1. Le signal de sortie du circuit 20 est envoyé sur un mélangeur 21 qui reçoit, sur son entrée 210, le signal provenant d'un oscillateur local (non représenté). La sortie de ce circuit mélangeur 21 est reliée d un circuit amplificateur 22 ayant un gain en puissance de 14 décibels. La sortie de cet amplificateur 22 est reliée à l'entrée d'un filtre à quartz 23 à bandes passantes minimales de + 3,75 kHz et qui assure une atténuation minimale de 60 dB à + 12,5 kHz.La sortie du filtre à quartz 23 est envoyée sur un deuxième amplificateur 24 dont le gain en puissance est de l'ordre de 25 dB. Ces circuits 20 à 24 sont bien connus de l'homme de métier dans la radiotéléphonie et ne seront pas décrits plus en détail. La sortie de l'amplificateur 24 est envoyée sur l'entrée 7 d'un circuit intégré 250 constitué par un circuit vendu par la Firme Plessey, sous la référence SL 6652. Ce circuit intégré 250 regroupe les fonctions mélangeur, deuxième oscillateur local, amplificateur limiteur, discriminateur et mesure du champ radioélectrique reçu. Le signal permettant de déterminer le niveau du champ radioélectrique reçu est délivré par la patte 11 de ce circuit intégré 250. Cette sortie 11 constitue un générateur de courant proportionnel au niveau du champ raaioelectrique reçu et de pente 1,2 A/b. La sortie 11 de ce circuit intégré est reliée par une capacité 252 de 1C nanofarads à la masse et par une résistance 253 de 1 Kohm à l'entrée positive d'un amplificateur différentiel 251. La sortie de cet amplificateur 251 délivre un signal continu de tension proportionnelle au niveau du champ radioélectrique reçu. La sortie de la résistance 254 de 82 Kohms ou KQen série avec une résistance 255 à coefficient de température négatif . Cette résistance 255 permet une compensation en température.Entre la résistance 253 et l'entrée positive de l'amplificateur 251 se trouvent également hranchés en parallele une résistance 256 de 39 Kohms reliée à la masse et un condensateur 257 de 100 nanofarads. La sortie de l'amplificateur différentiel 251 est rebouclée sur son entrée négative par une résistance 2510 de 33 KR . L'entrée négative de l'amplificateur différentiel 251 est reliée à la masse.d'une part par une résistance 2511 de 22 Kohms en série avec un potentiomètre 2514 et, d'autre nart, par une résistance 2512 de 82 Kohms en série avec un potentianètre 2513 dont une extrémité reçoit une tension d'alimentation de +8 volts.Le potentiomètre 2513 permet de régler la position de la tension continue et de compenser le courant résiduel du circuit 250,tandis que le potentiomètre 2514 permet de régler la pente du signal. La sortie de l'amplificateur différentiel 251 est reliée à l'entrée analogique du circuit 4 constitué par un convertisseur analogique-numérique délivrant sur ses huit sorties un signal numérique. Ce signal numérique est représentatif de la tension analogique reçue et traduit sur 256 niveaux la valeur du champ radioélectrique reçu. Ce signal est Par par l'intermédiaire des bus 90, 9 et 92 vers le micrqmxxeEseur 6,puis après traitement, dans une zone de stockage constituée par une pile FIFD permettant de mémoriser dans une mémoire vive de la mémoire 7 plusieurs valeurs des niveaux reçus. A titre d'exemple, on pourra mémoriser une centaine de mesures du champ radioélectrique. Le microprocesseur 6, aidé d'un logiciel stocké dans la partie mémoire morte de la mémoire 7, calcule une valeur en moyenne de la centaine d'échantillons mémorisés et fait correspondre à cette valeur moyenne une puissance d'émission choisie entre 16 niveaux possibles.Ce niveau de puissance d'émission, correspondant à la valeur moyenne de champ de réception calculée ,est transmis par l'intermédiaire du bus 93 à 4 bits au convertisseur numérique-analogique 5, lequel délivre sur sa sortie NIPU une tension continue représentative d'un des 16 niveaux de puissance d'émission. Ce signal est traité par les circuits 30 à 38 du circuit 3 de transmission représenté aux figures 3a et 3b. Le circuit émetteur des figures 3a, 3b est bâti autour d'un circuit 31 constitué d'un circuit hybride de puissance commercialisé en outre par la Firme Motorola sous la référence MHW 720A-1. La puissance du signal de sortie délivré sur la sortie OUT du circuit 31 varie de 0,3 à 18 watts en fonction de la tension appliquée à l'entrée Vccl de son premier étage. Comme on peut le voir sur cette figure 3a, l'étage de sortie de ce circuit 31 doit être alimenté par la tension de 12 volts fournie par la batterie sur l'entrée Vcc2 de ce circuit. La sortie OUT de ce circuit 31 est reliée à un filtre passe-bas 32 organisé autour des inductances L4, L5, L6, came représenté à la figure 3. Ce filtre d'hamonques a une fréquence de coupure qui se situe au-del de 470MHz. Entre la sortie ll du circuit émetteur et ce filtre 32 se trouve un coupleur constitué par les bouts de lignes haute fréquence 331, 332. Ce coupleur amène une partie de la puissance d & vrée sur la sortie 11 vers une diode détectrice 330 délivrant à sa sortie une tension redressée qui est amplifiée par le circuit 34 incorporant un préamplificateur 340. La sortie de l'amplificateur 340 est envoyée, par-l'intermediaire d'une résistance R19 de 22 Kohms, vers l'entrée négative d'un amplificateur différentiel 350 monté en circuit comparateur Ce circuit comparateur 35 reçoit, sur l'entrée positive de l'amplificateur 350, le signal NIPU provenant de la sortie du convertisseur numérique-analogique 5. Ce signal est une tension continue proportionnelle au niveau de puissance souhaité.La sortie du circuit 340 délivre un signal MEPU qui est une tension continue proportionnelle à la puissance de sortie délivrée au duplexeur 1. Ce signal peut être utilise dans d'autres circuits pour des traitements qui ne font pas l'objet de l'invention. A titre d'exemple, l'information MEPU est traitée par la logique comme une alarme.Un potentiomètre P1, incorporé au circuit 34 de pré-amplification, permet d'ajuster la puissance MEPU délivrée en sortie pour un niveau de puissance détermine NIEZ. I.a sortie du comparateur 35 est envoyée sur un filtre 37, puis de ce filtre 37, vers un circuitballast 36 constitué par des transistors Q2 et Q3 montes en ballast pour assurer la réaulation en puissance du circuit 31, par l'inten.lédiaire des circuits 361, 362 constituant des filtres HF de modulations parasites.Ainsi, lorsqu'un niveau de puissance NIPU supérieur à celui du niveau MEPU de la sortie est demandé, la sortie du comparateur 350 augmente, les tensions collecteur-émetteur de Q2 et Q3 diminuent pour provoquer l'augmentation du niveau de sortie. La tension détectée croit et l'équilibre est atteint lorsque le niveau de MEPU est égal au niveau de NIPU. Ce circuit permet donc de réguler le niveau de puissance du signal d'émission, suivant 16 niveaux de puissance se répartissant entre 0,3 et 18. Le signal a émettre est fourni sur l'entrée 39 par un oscillateur local, non représenté. Ce signal est en voye sur un circuit 30 constituant un préamplificateur dont la sortie est reliée a l'entrée 7 du circuit 31 sur le premier amplificateur.Les constitutions des circuits de préamplificateurs 30, de filtres 32, d'amplificateurs 34, de coupleurs 33, de comparateurs 35 et de commande 36 étant classiques et bien connues de l'homme de métier, ne feront pas l'objet d'une description plus détaillée. Toutefois, pour une mise en pratique plus facile de l'invention, on se référera aux valeurs des capacités et des résistances représentées sur la figure 3. Le circuit préamplificateur 30 et le circuit comparateur 35 présentent une particularité intéressante pour l'invention. En effet , dans le circuit comparateur 35, l'amplificateur différentiel 350 monté en comparateur est alimenté par une tension de +8 volts qui est fournie par la sortie 380 du circuit 38 de régulation de tension d'alimentation. De même, le circuit de préamplificateurs 30 comporte un transistor Q1 dont le collecteur est relié par une inductance L1 en série avec une résistance R3, à la tension d'alimentation de +8 volts délivrée par la sortie 380 d'un circuit 38 de régulation de tension. Cette particularité d'alimentation des circuits 30 et 35 permet, en coupant l'alimentation de la sortie 380, de supprimer la transmission des signaux au circuit 31 et l'alimentation en tension de ces circuits, et par conséquent d'éliminer toute consommation d'énergie de l'accumulateur. Ce circuit 38 de régulation de tension est constitué par un circuit intégré 381 vendu à titre indicatif par la Firme National Semiconductor soushréférence LM 317 LZ. Ce circuit 381 est commandé sur son entrée de régulation par un transistor 04, lui-même commandé par un transistor Q5 qui reçoit sur sa base un signal logique PORT indiquant la présence d'une information porteuse. Lorsque l'information porteuse est absente, le transistor Q5 est bloqué et provoque le blocage du transistor Q4 qui empêche le fonctionnement du circuit 381. La régulation en tension est donc supprimée et la sortie 380 du circuit 38 ne délivre plus la tension de +8 volts qui permettait d'alimenter le circuit préamplificateur 30 et le circuit 35 de couparaison. Par conséquent, ces circuits n'étant plus alimentés ne peuvent plus faire fonctionner le circuit 31.Ce dispositif simple permet de supprimer la consommation de la tension fournie par la batterie de 12 volts en l'absence d'une information porteuse PORT délivrée par la logique constituée par le microprocesseur 6 à travers le bus de commande 91, 9, 93 lorsque le radiotéléphone n'est pas en émission. Lorsque le radiotéléphone est en émission l'information PoRr valide en émission les circuits 30, 35. La figure 4 permet, par la représentation du signal PRR, champ radioélectrique reçue délivrée en sortie du circuit 25, et par la représentation du signal NIPU, niveau de puissance à émettre délivré en sortie du circuit 5, de comprendre l'intérêt de l'unité de traitement 6, 7 associée à un programme qui permet de stocker, dans la mémoire vive de l'unité de traitement, sous une forme de piS d'information première entrée, première sortie (FIFO), la succession de valeurs de niveau représentant les évolutions du signal PRR dans le temps.En effet, cette pile FIFO permet de stocker par exemple une centaine de valeurs de niveau et d'effectuer au moyen du microprocesseur un calcul de valeurs moyennes qui permettra d'éviter de prendre en ccmçte des évolutions du signal PRR telles que celles représentées par la référence 40 sur la figure 4. En effet, au cours de l'utilisation du radiotéléphone portable, on est assujetti au phénomène du "fading" qui provoque des chutes brutales du champ radioélectrique reçu, ce qui sans la mesure et le calcul de la valeur moyenne serait pris instantanément en compte par la boucle de régulation. Cette valeur moyenne du signal reçu calculée est ensuite convertie par une table de corresponance en un niveau parmi les 16 niveaux de puissance d'émission souhaitée.Par suite, lors de variations de puissances reçues significatives et de durées suffisantes correspondant aux parties 41, 42 et 43 de la figure 4, le signal NIPU aéterminant le niveau de puissance d'émission variera par paliers, comme représenté dans les portions 44 et 45 du si- gnal NIPU. De plus, les paliers auront une durée minimale de quelques centaines de millisecondes pour permettre à la boucle de régulation d'avoir le temps suffisant pour s'asservir. On comprend donc aisément que le dispositif décrit précédemment permet d'économiser l'énergie consommée par le circuit à l'emission,en fonction du champ radioélectrique reçu, et par conse- quent de la proximité d'un relais radiotéléphonique. Ce dispositif permet donc à capacité d'alimentation égale, d'augmenter l'autonomie du radiotéléphone portable ou de diminuer la capacité des accumulateurs, et donc le poids du radiotéléphone portable à autonomie égale. Toutes variantes et modifications à la portée de l'homme de métier font également partie de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Radiotéléphone notamment portable,caractérisX en ce qu'il comporte un circuit (25) de mesure du niveau de puissance du champ radioélectrique reçu et un circuit (30 à 38) de modulation de la puissance d'émission pour réguler la puissance d'émis- sion du radiotéléphone à des niveaux différents, en fonction de la puissance du champ radioélectrique reçu. 2. Radiotéléphone selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre de niveaux de mesure de la puissance du champ radioélectrique reçu est plus important que le nombre de niveaux de puissance d'émission du radiotéléphone. 3. Radiotéléphone selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit (25, 4) de mesure du niveau de puissance du champ radioélectrique détecte 256 niveaux de puissance différents. 4. Radiotéléphone selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le circuit (3, 5) de modulation de la puissance d'émission module la puissance sur 16 niveaux différents. 5. Radiotéléphone selon. la revendication 4, caractérisé en ce que les 16 niveaux de puissance se répartissent entre 0,3 et 18. 6. Radiotéléphone selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de stockage du type pile FIFO des niveaux de puissance reçus mesuré lors des échantillonnages précédents, et des moyens de calculer une valeur moyenne de ces niveaux mémorisés. 7. Radiotéléphone selon la revendication 6, caracterisé en ce que cette valeur moyenne et calculée sert de valeur de référence pour déterminer le niveau de régulation de la puissance d'émission. 8. Radiotéléphone selon les revendications 1 à 6, caractérisé en-ce que le circuit de mesure de la puissance reçue comporte un circuit intégré (250) délivrant une tension en continu proportionnelle à la puissance du champ radioélectrique reçu et relié à un convertisseur analogique-numérique (4). 9. Radiotéléphone selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le circuit de modulation comporte un circuit intégré (31) modulant la tension de sortie du signal d'émission transmis par un préamplificateur (30) sur plusieurs niveaux différents, un circuit de couplage (33) relié à un comparateur (35) pour comparer à une valeur de référence NIPU transmise par un circuit convertisseur numérique-analogique (5), la valeur MEPU représentative de la tension de sortie. 10. Radiotéléphone selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les moyens de stockage sont constitués par une mémoire vive (7) d'une unité de traitement constituée par un microprocesseur (6) relié par un bus (91, 9) au circuit convertisseur analogie-numérique (4) et numérique-analogique (5) et aux mémoires (7). 11. Radiotéléphone selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'un circuit (38) régulateur de tension est commandé par l'information porteuse et alimente les circuits constituant le comparateur (35) et le préamplificateur (30) de façon A permettre, lors de l'arrêt de l'information porteuse PORT, de bloquer le circuit d'émission (31) pour diminuer la consommation d'energie.