Brevet FR2702903A1 — publié le 19940923

RECEPTEUR DE SIGNAUX RADIOFREQUENCES La présente invention concerne un récepteur de signaux de télécommunications destiné, en particulier, à être embarqué à bord d'un satellite. La fonction d'un récepteur de signaux à bord d'un satellite avec antenne multifaisceaux et traitement de signaux à bord (OBP) consiste à délivrer à chaque démodulateur de groupe embarqué, l'image dans la bande de base du groupe de signaux reçus en radiofréquence dans chaque faisceau. Un récepteur radiofréquences RF classique comprend au moins autant de chaînes d'entrée qu'il y a de faisceaux et chaque chaîne d'entrée comprend un amplificateur à faible bruit, un contrôleur automaique de gain, un filtre d'entrée, une première unité de transposition en fréquence intermédiaire avec un amplificateur à fréquence intermédiaire, puis au moins un filtre de groupe pour filtrer les groupes de signaux entrants, une seconde unité de transposition pour transposer le groupe de signaux sélectionné dans une seconde bande de fréquence intermédiaire, un second amplificateur à fréquence intermédiaire et un convertisseur analogique/numérique. Le récepteur comprend éventuellement encore une matrice de commutation pour assurer la commutation entre les différents canaux parallèles. Le circuit d'un tel récepteur de signaux est complexe et lourd car les fonctions requises d'amplification et de transposition de signaux en bande de base sont compliquées pour les raisons suivantes (i) la transposition des signaux en fréquence doit être effectuée pour chaque groupe de signaux dans chaque faisceau et il est nécessaire de prévoir plusieurs fréquences de référence pour la transposition afin d'assurer une grande souplesse d'affectation en fonction des besoins du trafic et éviter les interférences avec des systèmes adjacents; (ii) il est nécessaire de prévoir un schéma de transposition de fréquence complexe, en particulier pour satisfaire aux exigences concernant le bruit de phase lorsque plusieurs fréquences de référence sont utilisées comme indiqué plus haut;; (iii) il est nécessaire de doter les étages d'amplifi- cation, de contrôleurs automatiques de gain (AGC) so- phistiqués par suite de la complexité et du grand nombre de dispositifs imposés par les exigences (i) et (ii) ci-avant. La présente invention a pour but de simplifier le circuit de réception de signaux de manière à rendre le récepteur moins encombrant et moins lourds, et particulièrement intéressant pour être embarqué à bord d'un satellite de communications avec traitement des signaux à bord. Pour atteindre ce but, l'invention propose un récepteur de signaux radiofréquences agencé de manière que, après transposition du signal entrant dans une bande de fréquences intermédiaire prédéterminée, chaque groupe de signaux à fréquence intermédiaire se trouve échantillonné à une même fréquence d'échantillonnage afin de produire, pour chaque groupe de signaux, un signal qui occupe la bande de base. Grâce à l'invention, la bande de base est obtenue directement à partir du spectre à fréquence intermédiaire sans nécessiter un second processus de transposition de fréquences à l'aide de fréquences de référence variables, ce qui peut être obtenu au moyen d'un convertisseur analogique/numérique rapide pour chaque chaîne de réception. De plus, un harmonique de la fréquence de référence peut alors être utilisé comme fréquence locale pour la transposition en fréquence intermédiaire si la fréquence centrale du spectre radio fréquences répond à une relation simple. Dans ce cas, la génération de fréquence dans le récepteur tout entier peut être effectuée à l'aide d'un générateur à fréquence fixe unique associé à un diviseur de fréquence. Un tel circuit de génération de fréquence permet d'obtenir un bruit de phase réduit. D'autre part, ce schéma de génération de fréquence peut être réalisé entièrement en technique numérique à partir d'une horloge numérique qui est normalement disponible dans les charges utiles de satellites avec traitement de signaux à bord. La simplification des circuits du récepteur qui résulte de l'invention rend possible la réalisation de récepteurs intégrés compacts, ce qui à son tour conduit à une réduction de la masse et du volume des équipements embarqués. Comme dit plus haut, ce résultat est particulièrement appréciable dans le cas de récepteurs pour un très grand nombre de faisceaux, ce qui sera utile à bord de futurs satellites de communications destinés à assurer une couverture étendue. L'invention est exposée plus en détails dans ce qui suit à l'aide des dessins joints, dans lesquels la figure 1 est un schéma par blocs d'un récepteur de signaux selon l'invention; la figure 2 est un diagramme illustrant ltéchantillon- nage de signaux dans le domaine des fréquences réalisé dans un récepteur de signaux selon l'invention. Dans le récepteur selon l'invention, le signal entrant à large bande de chaque faisceau se trouve transposé à une fréquence intermédiaire IF comme dans un récepteur classique. Sur la figure 1, on retrouve le filtre passe-bande 11, le mélangeur 12 et un amplificateur à fréquence intermédiaire 13. Un filtre de groupe 14 assure la discrimination entre les différents groupes de signaux. Le filtre de groupe est suivi d'un amplificateur 15. A partir de ce point, le schéma de chaque chaîne de réception, selon l'invention, diffère du schéma classique. Alors qu'unie chaîne de réception classique comprend des moyens pour transposer chaque groupe de signaux à une seconde fréquence intermédiaire avant d'attaquer un convertisseur analogique/numérique, 1' in- vention prévoit d'échantillonner directement chaque groupe de signaux à fréquence intermédiaire reçu du filtre de groupe par un processus de sous-échantillonnage à l'aide d'un convertisseur analogique/numérique rapide. La technique de sous-échantillonnage est une technique connue en soi, qui consiste à échantillonner un signal à largeur de bande limitée à une cadence d'échantillonnage élevée relativement proche de la fréquence supérieure présente dans le signal. Ce procédé de numérisa tion permet de reconstruire efficacement des signaux haute fréquence ayant une largeur de bande limitée pourvu que la fréquence d'échantillonnage satisfasse au critère de stabilité de Nyquist, bien connu de l'homme du métier. Conformément à l'invention, le convertisseur analogique/numérique 16 de chaque chaîne de réception reçoit un même spectre à fréquence intermédiaire IF, c'est-àdire que les mélangeurs 12 de toutes les chaînes travaillent à la même fréquence locale fxt et tous les convertisseurs 16 sont prévus pour travailler à une même fréquence d'échantillonnage fs Dans ce cas, il a été observé que l'un des spectres de fréquences déplacés se trouve toujours dans la bande de base, c'est-àdire une bande de fréquences comprise entre 0 et fs/2. Le diagramme de la figure 2 montre les spectres de fréquences dans une bande de fréquences de 14 GHz par exemple. Chaque signal a une largeur de bande égale à f avec une fréquence d'échantillonnage f de 40 MHz environ et des bandes de fréquences continues pour tous les groupes de signaux, ce qui conduit à une bande de fréquences totale de 4 fse Les spectres de fréquences sont centrés autour de la fréquence fi = 14.1 GHz à l'entrée du récepteur. Dans les huit chaînes de réception, les signaux sont tranposés dans la bande à fréquence intermédiaire à l'aide de la même fréquence locale fx = fi - 2,5 fs Tous les spectres à fréquence intermédiaire sont égaux mais dans chaque chaîne, ils contiennent des groupes de signaux utiles à extraire différents (spectres hâchurés 101 sur la figure 2). Les signaux sont échantillonnés dans les convertisseurs 16 de toutes les chaînes à la même fréquence d'échantillonnage fsw Les spectres 102 représentent les spectres de fréquences obtenus à la sortie des huit convertisseurs. On observe que les spectres de fréquences représentés avec un contour gras dans chaque groupe occupent tous la bande de base. Ces spectres peuvent donc être appliqués directement à un démodulateur numérique. Grâce à l'invention, il est possible d'utiliser des convertisseurs analogiques/numériques rapides pour produire directement les signaux en bande de base destinés aux démodulateurs. De plus, un harmonique de la fréquence de référence 0,5 fs peut être utilisé comme fréquence locale fx pour la transposition en fréquence intermédiaire si la fréquence centrale fi du spectre radiofréquences est telle que fi = n fs + 0,5 f9 (n étant un entier). Dans ce cas, la génération de fréquence dans le récepteur tout entier peut être effectuée à l'aide d'un générateur à fréquence fixe unique associé à un diviseur pour générer la fréquence 0,5 fs. Un tel circuit de génération de fréquence permet d'obtenir un bruit de phase réduit. D'autre part, ce schéma de génération de fréquence peut être réalisé entièrement en technique numérique à partir d'une horloge numérique qui est normalement disponible dans les charges utiles de satellites avec traitement de signaux à bord. La simplification des circuits du récepteur, qui résulte de l'invention rend possible la réalisation de récepteurs intégrés compacts, ce qui à son tour conduit à une réduction de la masse et du volume des équipements embarqués. Comme dit plus haut, ce résultat est particulièrement appréciable dans le cas de récepteurs pour un très grand nombre de faisceaux, ce qui sera utile à bord de futurs satellites de communications destinés à assurer une couverture étendue. REVENDICATIONS 1. Récepteur de signaux radiofréquences dans lequel sont prévus des moyens pour transposer la bande de fréquences entrante dans une bande de fréquences intermédiaire (IF), caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (16) pour échantillonner le signal occupant la bande de fréquences intermédiaire à une fréquence d'échantillonnage (fus) élevée relativement proche de la fréquence supérieure présente dans le signal de manière à produire directement un signal en bande de base. 2. Récepteur selon la revendication 1, comprenant plusieurs chaînes de réception destinées à recevoir chacune les signaux d'un faisceau radiofréquences distinct, caractérisé en ce que les moyens (16) pour échantillonner le signal occupant la bande de fréquences intermédiaire dans toutes les chaines de réception sont agencés pour travailler tous avec une même fréquence d'échantillonnage (fus) 3. Récepteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de transposition de fréquence en fréquence intermédiaire (IF) prévus dans toutes les chaînes de réception sont agencés pour travailler avec une même fréquence locale (fx) 4. Récepteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d'échantillon- nage (16) sont constitués par un convertisseur analogi quejnumérique.