Brevet FR2664766A1 — publié le 19920117

La présente invention concerne le domaine de raaio-teiephonie. Elle concerne plus précisément un filtre duplexeur faisant partie d'un radio-téléphone fonctionnant en "duplex". Ce type de radio-téléphone possède un émetteur et un récepteur émettant et recevant à la fois à travers une antenne unique. Entre l'émetteur et la dite antenne, il y a un filtre-émission laissant passer uniquement les fréquences d'émission (issues de l'émetteur) et entre le récepteur et la dite antenne, il y a un filtre-réception laissant passer uniquement les fréquences de réception (à recevoir par le récepteur). Les mots émission et réception sont à considérer, dans la présente description, par rapport au radio-téléphone. Le filtre-émission couvre une gamme de canaux d'émission KE1, KE2,..., KEi,..., K En et le filtre réception couvre une gamme de canaux de réception KR1, KR2,..., KRi,..., KRn. Le radio-téléphone émet et reçoit suivant un des couples canaux émission-réception KE1-KR1,..., KEi KEn - KRn. Les deux gammes de canaux d'émission et de réception correspondent à des bandes de fréquences distinctes. Vu le besoin accru des canaux d'émission et de réception, leur nombre augmente de plus en plus, ceci conduit à diminuer l'écart en fréquences entre ces deux gammes (bandes de fréquences). Un filtre-duplexeur de radio-téléphone doit pouvoir assurer la séparation entre le canal d'émission et le canal de réception correspondant pour un couple de canaux émission-réception donné, ceci pour toute la gamme de couples des canaux émissionréception. Dans le domaine de la radio-téléphonie, les filtres-duplexeurs courants existant à l'heure actuelle possèdent, un filtre-émission dont la bande passante contient toute la gamme de canaux d'émission et un filtre-réception dont la bande passante contient toute la gamme de canaux de réception. Pour assurer, à la fois, une séparation (filtrage) efficace couvrant toute la gamme de canaux d'émission et de réception, ces filtres-duplexeurs deviennent compliqués, volumineux et onéreux, ceci dû au nombre de résonateurs et à leurs dimensions. On connait certains filtres-duplexeurs perfectionnés dont la bande passante du filtre-émission et du filtre-réception couvre uniquement une partie de la gamme de canaux correspondante. La bande passante est translatée pour couvrir le couple des canaux émission-réception opérant. Cette translation est effectuée en agissant sur au moins l'un des éléments résonateurs du filtre en question. Ceci peut être effectué en créant un effet capacitif parasite à proximité d'une bobine en agissant mécaniquement sur un corps conducteur ou diélectrique s'approchant ou s'éloignant de la dite conductance. Ce type de filtre assure un filtrage efficace, mais il est trop cher pour être généralisé pour les radio-téléphones destinés au grand public. La translation d'une bande passante d'un filtre dont les résonateurs sont du type LC peut être effectuée par l'usage de diodes à capacité variable, mais ceci pose un problème de distorsion dû à la non-linéarité du comportement de la diode notamment pour un émetteur. Le but de la présente invention est de proposer un filtre-duplexeur simple et donc moins onéreux tout en assurant un filtrage efficace de 1 'émission et/ou de la réception. Un autre but de la présente invention est de proposer un filtre duplexeur dont le nombre de résonateurs et leur volume sont inférieurs à ceux d'un filtre classique courant ou d'un filtre perfectionné. A cet effet, le filtre-duplexeur selon la présente invention se caractérise essentiellement en ce que l'un au moins des résonateurs du filtre-émission et/ou du filtre-réception est associé à un réseau de translation mis en ou hors circuit, c'est-a-dire, couplé ou non au résonateur correspondant à l'aide d'une diode PIN elle-même rendue, respectivement, passante ou bloquée, faisant translater ainsi la bande passante du filtre correspondant. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée ci-après et accompagnée par des dessins dans lesquels - la figure 1 représente une courbe de gain d'un filtre-émission ou d'un filtre-réception, constituant un filtre-duplexeur classique courant, - les figures 2A et 2B représentent une courbe de gain d'un filtre-émission ou d'un filtre-réception dont la bande passante est translatante, - les figures 3A, 3B et 3C représentent, à titre d'exemple, trois modes d'association d'un réseau de translation à un résonateur LC selon l'invention, - la figure 4 représente un mode d'association d'un réseau de translation à un résonateur diélectrique cylindrique selon 1' invention, - les figures 5A et 5B représentent un résonateur diélectrique TEM associé à deux types de réseau de translation, - la figure 6 représente un exemple de réalisation pour l'asso ciation d'une série de résonateurs, chacun, à un réseau de translation. Sur la figure 1, la courbe de gain, d'un filtre classique courant (filtre-émission ou filtre-réception faisant partie d'un filtre-duplexeur) a une bande F1-F2 et une bande rejetée F3-F4. Cette bande rejetée pour un filtre-émission, par exemple, correspond à la bande passante du filtre-reception et vice-versa. Pour un filtre à translation autorisant les fréquences correspondantes à la même bande passante F1-F2 et interdisant le passage de celles correspondantes à la même bande rejetée F3-F4, cette bande passante et cette bande rejetée sont divisées, chacune, en sous-bandes passantes et en sous bandes rejetées. Ces sous-bandes passantes et rejetées sont translatées, en fonction du couple de canaux d'émission et de réception opérant, couvrant ainsi toute la bande passante F1-F2 et toute la bande rejetée F3-F4. Sur les figures 2A et 2B, sont présentées, à titre d'exemple, la sous-bande passante et la sous-bande rejetée d'un filtre à translation. Dans cet exemple, chaque sous-bande représente la moitié de la bande correspondante. Sur la figure 2A, chaque sous-bande occupe la première moitié de la bande passante correspondante et sur la figure 2B, ces sousbandes sont translatées pour occuper la deuxième moitié de la bande correspondante. Comme il a été dit, ci-avant, la translation d'une sous-bande est, à l'heure actuelle, réalisée pour des filtres-duplexeurs perfectionnés, à l'aide d'un organe moteur agissant sur le noyau plongeant de la bobine d'une inductance faisant partie d'un résonateur. Selon la présente invention, cette translation est effectuée par l'association au dit résonateur d'un réseau de translation muni d'une diode PIN. Cette diode est rendue passante ou bloquée mettant ainsi ce réseau de translation en ou hors circuit, autrement dit, couplant ou non ce réseau au dit résonateur. L'association du réseau de translation à un résonateur est effectuée, selon l'invention, soit directement, c'est-à-dire, selon une liaison galvanique soit indirectement, c'est-à-dire, que ce réseau est isolé galvaniquement du dit résonateur, ceci bien évidemment selon la nature du dit résonateur. Sur les figures, 3A, 3B, 3C sont présentés, à titre d'exemple, trois modes d'association d'un réseau de translation à un résonateur du type LC. Cette association est soit directe (fig. 3B et 3C) soit indirecte (fig.3A). Sur la figure 3A, le réseau de translation 1 est lié magnétiquement au résonateur LC par une inductance mutuelle LT prise sur la bobine L du dit résonateur. Le réseau de translation est constitué, dans ce cas, par une bobine L1 et une diode PIN D. Lors d'une polarisation directe de la diode D, le réseau de translation agit sur les fréquences de résonnance du résonateur LC faisant translater ainsi la bande passante du filtre comportant ce dit résonateur. Sur la figure 3B, le réseau de translation comporte une bobine LI et une diode PIN D, la dite bobine L1 est connectée galvaniquement à la bobine L du résonateur LC. Le principe de fonctionnement de l'exemple illustré sur la figure 3B est identique à celui illustré sur la figure 3A. Sur la figure 3C, le réseau de translation 1 comporte deux capacités C1 et C2 connectées en parallèle à la capacité C du résonateur LC. Dans le cas d'une polarisation directe de la diode D, ces deux capacités C1 et C2 entrent dans le circuit de résonnance du résonateur et changent de ce fait les fréquences de résonnance du résonateur LC. Sur la figure 4, le résonateur 2 est du type diélectrique cylindrique. De la même façon, dans le cas d'une polarisation directe "diode conductrice" de la diode PIN D, les fréquences de résonnance du résonateur 2 peuvent être modifiées grâce à la modification du champ magnétique H. Sur les figures 5A et 5B est présenté un résonateur du type diélectrique TEM (transverse électromagnétique) associé respectivement d'abord à un réseau de translation identique à celui de la figure 3C puis à un réseau de translation identique à celui de la figure 3B. Sur la figure 6, est présenté un exemple de séries de résonateurs couplés associés chacun à un réseau de translation. Le type d'association du réseau de translation est identique à celui de la figure 3A. Les diodes PIN sont connectées entre-elles en séries, pour l'alimentation en courant continu, il est donc possible que leur polarisation P1 et P2 soit effectuée, à la fois, par un même courant de polarisation. Chaque résonateur 5 est constitué d'un condensateur C, de deux bobines L et L2 entourés par une protection électro-magnétique (blindage) 6 reliée à la masse. Chaque réseau de translation est constitué par une diode PIN D, une bobine L1. Chaque résonateur est lié magnétiquement au réseau de translation par une inductance mutuelle LT. Le conducteur d'alimentation des diodes PIN pénètre et quitte la protection électro-magnétique 6 par un condensateur de découplage de traversée CD (by-pass). I1 est à noter que l'exemple donné sur la figure 6 peut etre répété soit pour d'autres types de résonateurs, comme ceux représentés sur les figures 4, 5A et 5B soit pour d'autres types de réseaux de translation comme ceux représentés par les figures 3B et 3C. I1 est bien évident que d'autres types de résonateurs peuvent être associés à d'autres types de réseaux de translation, à condition que la mise en ou hors circuit du réseau de translation soit effectuée toujours à l'aide d'une diode PIN elle-même rendue respectivement conductrice ou bloquée. Dans la présente description, les exemples donnés sont à titre indicatif et non limitatif. I1 est à noter que l'intérêt de la présente invention réside dans l'usage d'une diode PIN dans un réseau de translation à coupler à un résonateur, ceci car la diode PIN peut avoir une conduction linéaire en haute fréquence et, par conséquent, peut éviter le problème dtintermodulation connu en radio-téléphonie. Pour ce faire, la durée de vie des porteurs dans la région I de la diode PIN et son courant doivent être choisis en fonction de la fréquence et de la puissance à faire passer à travers le filtre. Pour un seul résonateur associé à un réseau de translation comme dans la figure 6, afin de l'utiliser avec un émetteur d'une puissance de 10 watts pour un écart duplex de 4,4 MHz, les paramètres à retenir sont L = 300 nH, L2 = 15 nH, LT = 20 nH, L1 = 30 nH Résistance diode passante = 0,8 Ohms pour 40 mA. Résistance diode bloquée = 4000 Ohms. Capacité diode à polarisation nulle = 1 PF. Durée de vie des porteurs dans la zone I de la diode = 1 uS La commutation de la diode provoque un saut en fréquence du filtre de 2,2 MHz, dans la bande VHF des 160 MHz. La perte de transmission est de 0,2 dB, environ pour la fréquence passante et la rejection pour la fréquence rejetée est de 36 dB. Les produits d'intermodulation entre l'émetteur de niveau 40 dBm et un signal pertubateur de niveau, - 43 dBm sont d'un niveau inférieur à - 120 dBm. Il est à noter qu'une forme quelconque d'un réseau de translation comme l'un de ceux présentés ci-avant ou d'autres commandés par une diode PIN associés aux résonateurs adéquats peut être aisément réalisés sans sortir du cadre de la présente invention. I1 est à noter également qu'une configuration quelconque des résonateurs appartenant à un filtre-émission et/ou à un filtreréception peut être également réalisée à partir des enseignements de la présente invention. La commande de diodes PIN faisant partie de réseaux de translation associés à l'un ou à l'autre des résonateurs peut être effectuée en série ou par une manière quelconque, ceci n'est pas critique. REVENDICATIONS 1. Filtre-duplexeur faisant partie d'un radio-téléphone, constitué d'un filtre-émission et d'un filtre-réception connectés, en amont, tous les deux à une seule antenne et en aval, respectivement, à un émetteur et à un récepteur, l'émetteur couvrant une gamme de canaux d'émission et le récepteur couvrant une gamme de canaux de réception, filtre-duplexeur du type de ceux dont la bande passante du filtre-émission et/ou du filtre-réception contenant seulement une partie de la gamme de canaux correspondante, la dite bande passante étant translatée pour couvrir le canal correspondant opérant, le filtre-émission étant constitué de résonateurs couplés et le filtre-reception étant constitué de résonateurs couplés, le filtre-duplexeur étant caractérisé en ce que l'un au moins des résonateurs du filtre-émission et/ou du filtreréception est associé à un réseau de translation mis en ou hors circuit, c'est-à-dire, couplé ou non au résonateur correspondant à l'aide d'une diode PIN elle-même rendue, respectivement, passante ou bloquée, faisant translater ainsi la bande passante du filtre correspondant. 2. Filtre-duplexeur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dit réseau de translation est isolé galvaniquement du résonateur auquel ce réseau de translation est associé. 3. Filtre-duplexeur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dit réseau de translation est connecté galvaniquement au résonateur auquel ce réseau de translation est associé. 4. Filtre-duplexeur selon l'une quelconque des revendications 1-3 caractérisé en ce que le dit réseau de translation comporte un condensateur et/ou une inductance (dont la valeur peut être nulle) connecté(s) en série avec la dite diode PIN. 5. Filtre-duplexeur selon la revendication 2 et la revendication 4 caractérisé en ce que le résonateur concerné est du type LC ou diélectrique cylindrique. 6. Filtre duplexeur selon la revendication 3 et la revendication 4 caractérisé en ce que le résonateur concerné est du type LC ou diélectrique TEM (transverse-électromagnétique). 7. Filtre-duplexeur selon l'une quelconque des revendications 1-6 caractérisé en ce que. l'un au moins des résonateurs du filtre-émission et l'un au moins des résonateurs du filtreréception sont associés, chacun, à un réseau de translation et en ce que que ces réseaux sont connectés entre eux en série.