Brevet FR2689344A1 — publié le 19931001

Procédé amélioré de commande automatique de aain dans un récepteur superhétérodyne de signaux radioélectriques et circuits pour la mise en oeuvre de ce procédé. L'invention concerne un procédé pour commande automatique de gain (CAG) dans un récepteur superhétérodyne de signaux radioélectriques et des circuits pour la mise en oeuvre de ce procédé Le procédé sera avantageux pour des applications en télécommunications utilisant l'Accès Multiple à Répartition Temporelle (AMRT) Selon cette10 méthode AMRT les signaux de télécommunications sont répartis en paquets séparés temporellement pour la transmission par voie hertzienne La commande de gain améliorée selon l'invention sera particulièrement avantageuse pour _des signaux présentant des variations d'intensité ayant une ou15 plusieurs des caractéristiques suivantes: les variations sont i) rapides, par rapport à la durée d'un paquet; ii) fortes, par rapport à la dynamique de la chaîne amplificatrice du récepteur; et/ou iii) imprévisibles, donc exigeant une réaction du circuit de réception20 pratiquement en temps réel. Le récepteur intéressé par la présente demande est destiné à recevoir des signaux RF (radiofréquence) De façon générale, les signaux reçus sont de faible intensité, et sont amplifiés avant l'utilisation Ils peuvent être25 amplifiés soit après démodulation directe en hyperfréquence, en utilisant des amplificateurs bande de base, par exemple, soit à une fréquence intermédiaire (FI) bien inférieure à la fréquence des signaux reçus, de l'ordre de 10 M Hz à 200 M Hz en règle générale Le procédé selon l'invention ne30 s'applique que dans ce deuxième cas d'utilisation d'une fréquence intermédiaire FI, c'est-à-dire dans un récepteur superhétérodyne. Un tel récepteur bien connu de l'homme de l'art comprend, en aval de l'antenne de réception, un oscillateur local qui génère un signal à la fréquence ajustable FLO égale à la fréquence de réception FR +/ la fréquence intermédiaire FI (FI = FR +/ FLO), ainsi qu'un mélangeur qui effectue la conversion du signal hyperfréquence reçu sur l'antenne (à la fréquence FR), en signal en fréquence intermédiaire FI, qui sera traité par la suite dans les 5 différents circuits du récepteur selon l'application envisagée Préalablement à ces différents traitements, visant à extraire l'information utile des signaux reçus, une amplification du signal FI est effectuée, de préférence avec un minimum de dégradation du signal.10 En effet, le choix de l'amplificateur résulte en général d'un compromis tenant compte de plusieurs paramètres à optimiser, parmi lesquels figurent, par exemple, les performances: gain, linéarité, bande passante, dynamique, facteur de bruit, distorsions provenant de saturation ou15 d'intermodulation, bruit de phase, conversions amplitude/amplitude et amplitude/phase etc; le coût de l'amplificateur; et, pour certaines applications: la consommation, la dissipation thermique, l'encombrement, le poids De façon générale, un amplificateur présentant des20 meilleures performances coûte plus cher C'est pour cette raison que de nombreuses inventions de ces dernières années ont pour but d'abaisser le coût, sans sacrifier les performances, des circuits d'amplification pour récepteurs. L'application envisagée pour le récepteur impose ses propres contraintes sur les caractéristiques de la chaîne amplificatrice Pour des signaux transmis par une liaison hertzienne terrestre fixe, des variations aléatoires d'intensité reçue peuvent être générées par la propagation atmosphérique La dynamique de la chaîne amplificatrice de30 réception doit être suffisamment grande pour compenser la dynamique des signaux à l'émission, combinée avec la dynamique des variations aléatoires dues aux conditions de propagation Pour des liaisons entre mobiles et une station fixe, des fortes variations d'intensité de signaux reçus35 peuvent résulter des différences de longueur du chemin de propagation parcouru (l'intensité reçue varie, selon une première approximation, inversement comme le carré de la distance parcourue). Il est connu dans l'art antérieur l'utilisation d'un circuit de commande automatique de gain dans un récepteur, pour pallier les variations d'intensité de signal reçu qui peuvent, dans certaines conditions, être plus fortes que la dynamique de la chaîne amplificatrice du récepteur. Il a été proposé par la demanderesse, dans une demande de brevet déposée le même jour que la présente demande, un système de contrôle automatique de gain en boucle ouverte pour récepteur hétérodyne Dans le récepteur selon cette demande, l'intensité du signal reçu est mesurée pendant une certaine durée, avant l'application du signal à l'entrée de la chaîne amplificatrice Ainsi, pendant toute cette durée15 de la mesure de l'intensité reçue, il est nécessaire de retarder le signal avant son application à l'entrée de la chaîne amplificatrice, pour permettre au circuit CAG d'ajuster le gain qui sera appliqué pour l'amplification du signal Le problème se pose alors, comment obtenir le20 retard nécessaire pour pouvoir réaliser la boucle ouverte de CAG et laisser le temps nécessaire pour effectuer la mesure et pour commander le gain avant l'arrivée du signal sur l'entrée de l'amplificateur. En particulier, dans le cas d'une transmission de signaux par paquets temporels, il est connu d'effectuer la mesure de l'intensité d'un paquet après son application à l'entrée de la chaîne amplificatrice, pour permettre la commande automatique de gain de l'amplificateur en boucle fermée Le gain ainsi commandé sera appliqué donc aux30 prochains signaux reçus Dans le cadre de la présente invention, par contre, la mesure de l'intensité du signal est utilisée pour commander le gain qui sera utilisé pour l'amplification de ce même signal Ceci implique nécessairement un moyen pour retarder le signal pendant35 toute la durée de mesure Dans l'état de la technique, l'on connaît dans un domaine technique proche de celui de la demande, les radars, l'utilisation d'une ligne à retard à ondes acoustiques de surface (OAS) Dans ce cas, la durée maximale de mesure est limitée par le retard maximal que l'on sait obtenir avec une ligne de retard OAS. 5 L'utilisation d'une ligne à retard à ondes acoustiques de surface est courant dans certains circuits récepteurs fonctionnant en fréquence intermédiaire et même classique dans des applications vénérables telles que les radars et les sonars Cependant il subsiste plusieurs inconvénients à10 leur utilisation, dont on se passerait bien, particulièrement dans des applications destinées à une plus grande diffusion, tels les récepteurs de radiotéléphonie. En effet, ces composants OAS sont chers, encombran ts, fragiles, et de plus, n'ont que des performances limitées.15 Le délai maximal obtenu par ces composants OAS est de l'ordre de 25 gs, et leurs pertes d'insertion sont au minimum de l'ordre de 25 d B Dans les cas o l'on peut s'attendre à des fortes variations d'intensité reçue sur une échelle de temps inférieure à la durée d'un paquet de transmission, la fiabilité de la mesure de l'intensité devient aléatoire, la mesure pouvant être effectuée pendant la durée du paquet mais en dehors d'une période de variation forte et rapide Les fortes pertes d'insertion de ces composants prohibent leur utilisation en séries pour obtenir25 un retard plus important dans la voie principale empruntée par le signal avant son amplification et son traitement. Le procédé selon l'invention permet de pallier à ces inconvénients. L'invention propose donc, un procédé de commande automatique de gain dans un récepteur superhétérodyne de signaux radioélectriques, ce procédé comprenant en outre les étapes suivantes: division du signal FI en deux voies, une voie principale et une voie secondaire; retard d'un délai tau (r) du signal FI dans la voie principale; mesure de puissance du signal dans la voie secondaire pendant une durée inférieure ou égale à tau (r); commande de gain d'un amplificateur FI en fonction de la puissance mesurée; amplification du signal FI retardé de r; caractérisée en ce que: la fréquence intermédiaire FI est choisie parmi des fréquences utilisées couramment pour des signaux vidéo dans des appareils grand public.10 En effet, une sélection de fréquence intermédiaire FI en dehors des plages de fréquences habituellement utilisées dans l'art antérieur pour des circuits récepteurs de signaux hyperfréquence (dans des radars par exemple); autorise l'utilisation des composants qui ont été développés et15 commercialisés pour des applications grand public, dans des circuits de signaux de chrominance pour des téléviseurs couleurs, par exemple, ou encore dans des magnétoscopes. Selon une caractéristique de l'invention, la fréquence intermédiaire FI sera avantageusement choisie dans une gamme de fréquences supérieures à 1 M Hz et inférieures à 10 M Hz, soit un ordre de grandeur de moins que les fréquences FI habituellement utilisées par les radaristes pour des circuits récepteurs de signaux hyperfréquence de radar. Selon d'autres caractéristiques préférées de l'invention, le délai de retard tau (r) est inférieur à une milliseconde, supérieur à une microseconde ( 1 ls), égal à 64 gs, ou égal à 128 gs Ces délais sont d'environ 2 à 5 fois plus grands que ceux obtenus couramment par des lignes OAS. En effet, il existe actuellement sur le marché des composants lignes à retard sur verre et filtres "peigne", destinés aux applications vidéo grand public, fonctionnant par exemple à des fréquences nominales de 3,58 ou de 4,43 M Hz, capables de fournir un retard nominal de 64 ou de 128 Is Les volumes de production très importants de ces35 composants autorisent leur commercialisation à des prix inférieurs de quelques ordres de grandeur à ceux pratiqués pour les lignes OAS De plus, les pertes d'insertion de ces composants vidéo sont couramment inférieures à 10 d B, soit plus de deux ordres de grandeur de différence par rapport aux composants OAS. 5 Ainsi, l'invention propose également un récepteur dans lequel est mis en oeuvre le procédé de l'invention Le récepteur selon l'invention, comme d'autres récepteurs connus, comprend en outre:.un diviseur du signal en deux voies; une voie principale; une ligne à retard sur la voie principale; un amplificateur FI fonctionnant en fréquence intermédiaire FI et dont l'entrée est raccordée à la sortie de la ligne à retard, (la fréquence FI étant choisie selon15 le procédé de l'invention); une voie secondaire; un détecteur de niveau de puissance de signal connecté sur la voie secondaire; un dispositif de commande de gain, situé en aval du détecteur de puissance sur la voie secondaire, et dont la sortie est raccordée à l'amplificateur FI pour en commander le gain; le récepteur de l'invention étant caractérisé en ce que: ladite ligne à retard est une ligne à retard vidéo. Selon une caractéristique préférentielle du système de l'invention, la ligne à retard vidéo est un composant courant des équipements de télévision grand public Selon30 une autre caractéristique préférentielle, la ligne à retard vidéo est conforme à celles utilisées dans les circuits de chrominance de téléviseurs couleurs (pour les systèmes NTSC, PAL, ou PAL/SECAM) Selon une caractéristique alternative, la ligne à retard vidéo est conforme à celles utilisées dans35 les magnétoscopes. D'autres caractéristiques et avantages de 1 ' invention ressortiront de la description détaillée qui suit de la figure unique annexée, qui montre de façon schématique un exemple nonlimitatif d'un dispositif de circuit récepteur 5 pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Sur la figure unique, l'on voit d'abord l'entrée d'un signal à la fréquence intermédiaire FI Ensuite un diviseur de puissance ( 5) sépare une partie de la puissance du signal FI sur une voie secondaire ( 4) de mesure de10 puissance et commande de gain Cette voie secondaire ( 4) est une boucle avant (aussi appelé boucle ouverte) pour Commande Automatique de Gain (CAG). Sur la voie principale ( 3), la sortie du diviseur_( 5) est raccordée à l'entrée d'une ligne à retard ( 6), ou le signal FI sera retardé d'un délai tau (r) avant son application à l'entrée de l'amplificateur FI à gain variable ( 9). Pendant le délai de retard tau (r) du signal sur la voie principale ( 3), un détecteur de puissance effectue la mesure de puissance de la partie du signal FI acheminée dans la voie secondaire ( 4), ce qui permet de connaître la puissance de signal reçue Le résultat de cette mesure de puissance est ensuite communiqué vers des moyens ( 8) de commande de gain Les moyens de commande de gain ( 8)25 agissent sur l'amplificateur FI à gain variable ( 9) avant l'arrivée du signal FI retardé, par la voie principale ( 3), sur l'entrée de l'amplificateur ( 9). Le procédé selon l'invention est caractérisé par un choix particulier de la fréquence FI, parmi les fréquences utilisées couramment pour des signaux vidéo dans des appareils grand public Ce choix de fréquence FI autorise l'utilisation d'une ligne à retard vidéo ( 6) pour obtenir le retard du signal sur la voie principale ( 3) par un délai de tau (r) L'un des avantages du procédé selon l'invention35 est que le délai tau (r) ainsi obtenu est suffisamment long pour permettre une meilleure précision et une meilleure fiabilité des mesures effectuées dans la boucle avant de CAG, donc une meilleure commande de gain permettant d'obtenir une meilleure information du signal à la sortie de l'amplificateur FI ( 9) L'encombrement de ces composants5 vidéo est moindre que celui des lignes à retard OAS, et ces composants vidéo sont aussi moins fragiles Leur pertes d'insertion plus faibles autorisent l'utilisation d'une chaîne amplificatrice d'un gain plus faible, économisant de la consommation d'alimentation électrique et diminuant la10 dissipation thermique dans le circuit récepteur. En plus des avantages techniques obtenus par l'invention, il y a un avantage majeur sur le plan industriel, à savoir que le coût des composants ligne à retard vidéo est inférieur de quelques ordres de grandeur au15 coût des lignes à retard OAS. REVENDICATIONS 1 Procédé de commande automatique de gain dans un récepteur superhétérodyne de signaux radioélectriques, ce procédé comprenant en outre les étapes suivantes:.division du signal FI en deux voies, une voie principale et une voie secondaire; retard d'un délai tau (r) du signal FI dans la voie principale; mesure de puissance du signal dans la voie secondaire pendant une durée inférieure ou égale à Tau (r); _ commande de gain d'un amplificateur FI en fonction de la puissance mesurée; amplification du signal FI retardé de r; caractérisée en ce que: la fréquence intermédiaire FI est choisie parmi des fréquences utilisées couramment pour des signaux vidéo dans des appareils grand public. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence intermédiaire FI est entre 1 M Hz et 10 M Hz. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fréquence intermédiaire FI est entre 3,5 M Hz et 6,5 M Hz 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fréquence intermédiaire FI est de 4,43 M Hz +/ 2 M Hz. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fréquence intermédiaire FI est de 3,58 M Hz +/ 2 M Hz. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le délai de retard tau (r) est inférieur à une milliseconde ( 10-3 s). 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le délai de retard tau (r) est supérieure à 30 microsecondes ( 30 x 10-6 s). 8 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le délai de retard tau (r) est de 64 microseconde ( 64 x 10-6 s). 9 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le délai de retard tau (r) est de 128 microseconde ( 128 x 10-6 s). Récepteur pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant en outre:10 un diviseur du signal en deux voies ( 5); une voie principale ( 3); une ligne de retard ( 6) sur la voie principale ( 3); un amplificateur FI ( 9) à gain variable fonctionnant en fréquence intermédiaire FI et dont l'entrée est raccordée à la sortie de la ligne à retard ( 6); une voie secondaire ( 4); un détecteur ( 7) de niveau de puissance de signal connecté sur la voie secondaire ( 4); un dispositif ( 8) de commande de gain, situé en aval du détecteur de puissance ( 7) sur la voie secondaire ( 4), et dont la sortie est raccordée à l'amplificateur FI ( 9) à gain variable pour en commander le gain; caractérisée en ce que: ladite ligne de retard ( 6) est une ligne à retard vidéo. 11 Système selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite ligne de retard vidéo ( 6) est un composant -courant des équipements de télévision grand public. 12 Système selon l'une quelconque des revendications 10 à il caractérisé en ce que ladite ligne de retard vidéo ( 6) est conforme à celles utilisées dans les circuits de chrominance de téléviseurs couleurs (pour les systèmes NTSC, PAL, ou PAL/SECAM) (r = 64 gs). 13 Système selon l'une quelconque des revendications 10 à 11, caractérisé en ce que ladite ligne de retard vidéo il ( 6) est conforme à celles utilisées dans les magnétoscopes (r = 128 gs).