Brevet FR2704700A1 — publié le 19941104

La présente invention concerne un amplificateur transistorisé à haute fréquence pouvant faire passer sélectivement son mode de fonctionnement entre les états actif et inactif. Plus particulièrement, elle concerne un amplificateur transistorisé à haute fréquence pour emploi dans un système de communication par radio en duplex en temps partagé, l'amplificateur comportant un moyen pour sélectivement amplifier et multiplier amplifier ou couper un signal à fréquence de référence utilisé comme base d'un signal de porteuse de transmission, o la quantité du signal à fréquence de référence acheminé jusqu'à la section d'un circuit de réception lors du mode de fonctionnement à coupure est atténuée jusqu'à un niveau suffisamment faible. Dans un système de communication par radio à accès multiple en partage des fréquences (FDMA)/duplex en temps partagé (TDD), on utilise largement un circuit ayant la configuration qu'on décrit ci-après. Dans les dessins, la figure 1 est un schéma sous forme de blocs d'un exemple d'une configuration connue des sections de transmission et de réception dans un système de communication par radio FDMA ou TDMA (accès multiple en partage du temps)/TDD. Elle représente une section de transmission 20, une section de réception 21, un générateur 22 de fréquence de référence, un amplificateur à haute fréquence 23, un premier mélangeur de fréquence 24, un premier filtre passe-bande 25, un amplificateur de puissance 26, un amplificateur linéaire à haute fréquence 27, un second mélangeur de fréquence 28, un second filtre passe-bande 29, un détecteur 30, un circuit de formation d'onde 31, un oscillateur local 32, un circuit à verrouillage de phase 33, un filtre de limitation de bande 34, un circulateur 35, une antenne 36, un inverseur 37, une borne 38 de commutation transmission/réception, une borne 39 d'entrée d'un signal de donnée, une borne 40 de sortie de donnée. 2 2704700 La section 20 du circuit de transmission comprend le générateur de fréquence de référence 22, l'amplificateur à haute fréquence 23, le premier mélangeur de fréquence 24, le premier filtre passe-bande 25, et l'amplificateur de puissance 26. La section 21 du circuit de réception comprend l'amplificateur linéaire à haute fréquence 27, le second mélangeur de fréquence 28, le second filtre passe-bande 29, le détecteur 30, et le circuit de formation d'onde 31. Le générateur de fréquence de référence 22 de la section 20 produit un signal à fréquence de référence stabilisé fc, dans lequel un signal de transmission à fréquence intermédiaire, fit, est généré sur la base de ce signal à fréquence de référence fc. Un oscillateur à quartz, par exemple, est utilisé comme générateur 22. L'amplificateur à haute fréquence 23 amplifie et multiplie en fréquence ou amplifie simplement le signal à fréquence de référence fc pour produire le signal à fréquence intermédiaire fit. Le premier mélangeur de fréquence 24 mélange le signal fit et un signal modulé fm fourni par l'oscillateur local 32. Dans ce fonctionnement, l'amplificateur à haute fréquence 23 agit en modulateur de fréquence. Le premier filtre passe-bande 25 extrait sélectivement un signal de transmission modulé ft d'un signal mélangé produit par le premier mélangeur de fréquence 24. L'amplificateur de puissance 26 amplifie la puissance du signal de transmission modulé ft au nivau nécessaire à la transmission. Dans la section 21 du circuit de réception, l'amplificateur linéaire à haute fréquence 27 exécute une amplification linéaire sur un signal reçu à haute fréquence fr, et le second mélangeur de fréquence 28 mélange le signal linéaire à haute fréquence amplifié, fr et le signal d'oscillation local fo. Le second filtre passe-bande 29 extrait sélectivement un signal à fréquence intermédiaire de réception fir d'un signal mélangé produit par le second mélangeur de fréquence 28. Le détecteur 30 détecte le signal fir afin 3 2704700 d'extraire un signal de donnée, et le signal de donnée extrait est mis en forme par le circuit de formation d'onde 31. Le filtre 34 à limitation de bande exécute une limitation de bande sur le signal de donnée qui est entré via la borne 39 d'entrée des signaux de donnée dans le fonctionnement en transmission, et fournit alors le signal de donnée limité en bande comme signal de modulation à l'oscillateur local 32. Le circulateur 35 fournit le signal de transmission modulé ft provenant de la section 20 du circuit de transmission pour l'appliquer à l'antenne 36, et fournit aussi le signal à haute fréquence fr reçu à l'antenne 36 à la section 21 du circuit de réception. Un signal de commande de la commutation transmission/réception est appliqué à la borne 38 de commutation transmission/réception. Ce signal de commande est fourni directement à l'amplificateur à haute fréquence 23, au premier mélangeur de fréquence 24, et via l'inverseur 37 à l'amplificateur linéaire à haute fréquence 27 et au second mélangeur de fréquence 28. On décrira ci-dessous le fonctionnement du système de communication par radio ayant la configuration ci-dessus. Dans le fonctionnement en transmission, un signal de commutation de transmission Tx est appliqué à la borne 38 de commutation transmission/réception, d'o il résulte que les blocs des circuits de la section de transmission 20 comprenant l'amplificateur à haute fréquence 23, le premier mélangeur de fréquence 24 et l'amplificateur 26 sont tous rendus actifs, et les blocs de la section de réception 21 comportant l'amplificateur linéaire à haute fréquence 27 et le second mélangeur de fréquence sont tous deux rendus inactifs. Dans ce mode de fonctionnement, le signal à fréquence de référence fc produit par le générateur 22 est amplifié et multiplié, ou sinon amplifié simplement, par l'amplificateur à haute fréquence 23. Alors, l'amplificateur 23 sort le 4 2704700 signal de transmission à fréquence intermédiaire fit pour l'appliquer au premier mélangeur de fréquence 24. D'autre part, le signal de donnée qui est entré via la borne 39 est soumis à une limitation de bande par le filtre 34, et est alors fourni comme le signal de modulation à l'oscillateur local 32, d'o il résulte que le signal d'oscillation local fo est modulé par le signal de modulation, d'o la production d'un signal modulé fm. Le premier mélangeur de fréquence 24 mélange le signal fit et le signal fm, et fournit une sortie mélangée au premier filtre passe-bande 25. Le filtre 25 extrait sélectivement le signal de transmission modulé ft de la sortie mélangée, et le fournit à l'amplificateur de puissance 26. L'amplificateur 26 amplifie la puissance du signal ft jusqu'au niveau de transmission, et le fournit alors à l'antenne 36 via le circulateur 35. Le signal ft est rayonné par l'antenne 36. Pendant l'opération de transmission, les blocs de circuits de la section 21 comprenant l'amplificateur linéaire à haute fréquence 27 et le second mélangeur de fréquence 28 sont à l'état inactif, comme on l'a décrit ci-dessus. Par conséquent, même si le signal de transmission modulé ft ou le signal de transmission à fréquence intermédiaire fit passent à la section 21 des circuits de réception, ces signaux ne peuvent gêner la section 21. D'autre part, dans l'opération de réception, un signal de commutation de réception Rx est appliqué à la borne 38 de commutation transmission/réception, d'o il résulte que les blocs des circuits de la section 20 de transmission comprenant l'amplificateur à haute fréquence 23, le premier mélangeur de fréquence 24 et l'amplificateur de puissance 26 sont tous rendus inactifs, et les blocs de circuits de la section 21 comportant l'amplificateur linéaire à haute fréquence 27 et le second mélangeur de fréquence 28 sont rendus actifs. Dans cette opération de réception, le signal à 2704700 haute fréquence fr reçu à l'antenne 36 est appliqué à l'amplificateur 27 via le circulateur 35. L'amplificateur 27 amplifie linéairement le signal fr et le fournit alors au second mélangeur de fréquence 28. Le mélangeur 28 mélange le signal à haute fréquence fr et le signal d'oscillation local fo produit par l'oscillateur local 32, et fournit alors la sortie mélangée au second filtre passe-bande 29. Le filtre 29 extrait sélectivement le signal de réception à fréquence intermédiaire fir, et le fournit au détecteur 30. Le détecteur 30 démodule le signal fir pour reproduire la donnée, et la fournit alors au circuit 31 de formation d'onde. Le circuit 31 forme l'onde de la donnée et fournit la donnée à une section de traitement de données (non représentée) via la borne 40 de sortie de données. Le générateur de fréquence de référence 22 ne joue aucun rôle dans l'opération de réception. Cependant, il reste en fonctionnement pendant l'opération de réception, car s'il est rendu inactif, il se produira alors une instabilité dans la fréquence de sortie pendant un laps de temps suivant le redémarrage de l'oscillation. La figure 3 est un schéma de circuits représentant un exemple d'une configuration connue de circuits qu'on emploie pour l'amplificateur à haute fréquence 23 de la section 20 des circuits de transmission. En figure 3, on a représenté un transistor amplificateur 51, un transistor de commutation 52, une borne 53 pour signaux d'entrée, une borne 54 pour signaux de sortie, une inductance 55, un condensateur 56, un circuit résonant 57, une résistance d'émetteur 58, un condensateur de shuntage 59, des résistances 60, 61 de polarisation de base, une borne 62 d'alimentation, un condensateur de shuntage 63, et une borne 64 de commutation transmission/réception. Dans cette configuration des circuits, la base du transistor amplificateur 51 est connectée à la borne 53 des signaux d'entrée et au collecteur du transistor de commutation 52. L'émetteur du transistor 51 est mis à la masse via le circuit en parallèle de la résistance 58 de l'émetteur et le condensateur 59. Le collecteur du transistor 51 est relié à la borne 54 des signaux de sortie et au circuit résonant 57 via le circuit résonant comprenant l'inductance 55 et le condensateur 56. La base du transistor 52 est connectée à la borne 64 de commutation transmission/réception, et l'émetteur du transistor 52 est mis directement à la masse. L'autre extrémité de l'inductance 55 est reliée à la borne d'alimentation 62, et l'autre extrémité du condensateur 56 est mise à la masse. Puisque l'inductance 55 et le condensateur 56 sont reliés en parallèle à la borne 54 pour signaux de sortie, le circuit résonant 57 constitue un circuit résonant parallèle comme montré sur la Fig. 3. L'amplificateur à haute fréquence ayant la configuration venant d'être décrite fonctionne de la façon suivante. Dans l'opération de transmission, un signal de commutation de transmission ayant une tension approximativement égale au potentiel de la masse est appliqué à la borne 64 de commutation transmission/réception. Ce signal rend non passant le transistor de commutation 52. I1 en résulte que la tension de polarisation de la base, définie par les résistances 60 et 61, est appliquée à la base du transistor amplificateur 51, et donc ce transistor 51 est amené à se trouver dans l'état de fonctionnement normal. Ainsi, le signal à fréquence de référence fourni via la borne 53 est amplifié par le transistor 51, d'o il résulte que le signal amplifié est produit au collecteur du transistor 51. Le collecteur du transistor 51 est connecté au circuit résonant 57 accordé sur le second harmonique du signal à fréquence de référence, d'o il résulte que seul ce signal du second harmonique est extrait sélectivement du signal amplifié. Le signal extrait est fourni comme signal de transmission à fréquence intermédiaire au premier mélangeur de fréquence (non représenté) par l'intermédiaire de la borne 54. 7 2704700 Dans l'opération de réception, un signal de commutation de réception ayant une tension positive est appliqué à la borne 64. Il en résulte que le transistor de commutation 52 est rendu passant, d'o il résulte que la base du transistor amplificateur 51 est mise à la masse via le transistor 52. Par conséquent, le transistor 51 est placé dans un état inactif (état non passant) dans lequel il ne peut exécuter l'opération d'amplification. Dans ce mode de fonctionnement, même si le signal à fréquence de référence est appliqué à la base du transistor 51, ce signal ne peut apparaître au collecteur du transistor 51. En outre, le signal de transmission à fréquence intermédiaire n'est pas appliqué au premier mélangeur de fréquence suivant (non représenté) via la borne 54. On traitera maintenant des problèmes résolus par la présente invention. Même dans l'état inactif (état non passant), le transistor a encore la capacitance de la jonction base-collecteur ainsi que la capacitance de la jonction base-émetteur. En outre, dans l'état actif (état passant), le transistor a une impédance résiduelle entre son émetteur et son collecteur. Par conséquent, lorsque le transistor de commutation 52 se trouve à l'état passant et qu'en même temps le transistor amplificateur 51 est à l'état inactif (état non passant), le signal à fréquence de référence fc ayant une fréquence relativement élevée n'est jamais parfaitement shunté par le transistor 52 à cause de la présence de l'impédance résiduelle du transistor 52, ni parfaitement coupé par le transistor amplificateur 51 à cause de la présence de la capacitance de la jonction base-collecteur du transistor 51. Ainsi, une partie du signal à fréquence de référence est transmise au côté collecteur du transistor amplificateur 51. Le second harmonique du signal à fréquence de référence est extrait sélectivement du circuit résonant 57 et sort vers l'extérieur de l'amplificateur 8 2704700 à haute fréquence via la borne 54. Ainsi, une interférence se produit avec la section 21 des circuits de réception qui se trouve en cours de réception. La présente invention a pour objet de résoudre le problème venant d'être exposé. Plus spécialement, la présente invention a pour objet de fournir un amplificateur à haute fréquence comportant un transistor amplificateur qui est capable d'effectuer sélectivement la commutation du mode de fonctionnement entre un état actif et un état inactif, o la composante du signal de sortie qui chemine lorsque le transistor amplificateur se trouve dans l'état inactif est réduite à un niveau suffisamment bas. Selon la présente invention, dans le but d'atteindre l'objet ci-dessus, on fournit un amplificateur à haute fréquence comprenant: un transistor monté dans la configuration à émetteur commun pour une amplification à haute fréquence, un transistor de commutation (moyen de commutation) pour mettre sélectivement à la masse la base du transistor à des fins d'amplification; un circuit résonant connecté au collecteur du transistor pour amplification; o l'amplificateur à haute fréquence est caractérisé en ce qu'il comporte un moyen comprenant une diode disposée dans le circuit résonant de façon que le courant du collecteur soit fourni via la diode au transistor à des fins d'amplification. L'amplificateur à haute fréquence de la présente invention fonctionne de la façon suivante. Dans l'opération de réception, un signal de commutation est appliqué à la base du transistor de commutation de sorte que le transistor est rendu passant, d'o il résulte que la base du transistor est mise à la masse, rendant le transistor non passant. Dans cet état, la diode connectée au collecteur du transistor amplificateur est non passante, et ainsi agit comme un condensateur ayant une faible capacité. Il en résulte que la fréquence de résonance du circuit résonant comprenant la diode k i 9 devient sensiblement supérieure à celle rencontrée dans l'état de fonctionnement oppose. On décrira en détail ci-dessous des modes de réalisation de la présente invention en liaison avec les figures, dans lesquelles: La figure 2 est une configuration de circuits d'un mode de réalisation d'un amplificateur à haute fréquence selon la présente invention, qui peut s'appliquer à l'amplificateur à haute fréquence 23 de la figure 1. Dans cette figure, on a représenté un transistor amplificateur 1, un transistor de commutation (moyen de commutation) 2, une borne 3 d'entrée de signal, une borne 4 de sortie de signal, une inductance 5, un condensateur 6, une diode 7, un circuit résonant 8, une résistance d'émetteur 9, un condensateur de shuntage 10, des résistances 11, 12 de polarisation de base, une borne d'alimentation 13, un condensateur de shuntage 14, et une borne 15 de commutation transmission/réception. Dans cette configuration, le circuit résonant 8 comporte l'inductance 5, le condensateur 6, et la diode 7, o l'inductance 5 et la diode 7 sont connectées en série entre la borne 4 de sortie de signal et la borne d'alimentation 13, et le condensateur 6 est monté entre la borne 4 et la masse. Puisque l'inductance 5, la diode 7 et le condensateur 6 sont reliés en parallèle à la borne 4 pour signaux de sortie, le circuit résonant 8 constitue un circuit résonant parallèle comme montré sur la Fig. 2. La base du transistor amplificateur 1 est reliée à la borne 3 et au collecteur du transistor de commutation 2. L'émetteur du transistor 1 est mis à la masse via le circuit parallèle de la résistance 9 de l'émetteur et du condensateur de shuntage 10. Le collecteur du transistor 1 est relié à la borne 4 et au circuit résonant 8. La base du transistor 2 est reliée à la borne 15, et l'émetteur du transistor 2 est mis directement à la masse. La borne 3 reçoit le signal à fréquence de référence fc provenant du générateur 22 de fréquence de référence (se reporter à la figure 1). Lorsque la diode 7 est passante, le circuit résonant 8 présente une fréquence de résonance 2704700 égale à la fréquence du second harmonique 2fc du signal fc à fréquence de référence de sorte que le signal 2fc peut être sorti comme le signal de transmission fit à fréquence intermédiaire via la borne 4. L'amplificateur à haute fréquence du présent mode de réalisation fonctionne de la façon suivante. Dans l'opération de transmission, un signal de commutation de transmission Tx ayant une tension approximativement égale au potentiel de la masse est appliqué à la borne 15. Ce signal Tx rend non passant le transistor de commutation 2. Il en résulte que la tension de polarisation de la base, définie par les résistances 11 et 12, est appliquée à la base du transistor amplificateur 1, et ainsi le transistor amplificateur 1 est amené à l'état de fonctionnement normal. Ainsi, le signal à fréquence de référence fourni via la borne 3 est amplifié par le transistor 1 ayant la configuration à émetteur commun, d'o il résulte que le signal amplifié est produit au collecteur du transistor amplificateur 1. Dans ce mode de fonctionnement, le courant du collecteur du transistor 1 traverse la diode 7, et par conséquent, la diode 7 se trouve à l'état passant, d'o il résulte que la fréquence de résonance du circuit 8 devient égale à la fréquence du second harmonique 2fc du signal à fréquence de référence fc. Il en résulte que seul le second harmonique 2fc du signal amplifié fc est sélectivement extrait par le circuit résonant 8, et le signal extrait est sorti comme le signal fit de transmission à fréquence intermédiaire pour application au premier mélangeur de fréquence 24 (se reporter à la figure 1) via la borne 4. Dans l'opération de réception, un signal de commutation de réception Rx ayant une valeur positive est appliqué à la borne 15 de commutation transmission/réception. Il en résulte que le transistor de commutation 2 est rendu passant, et que la base du transistor amplificateur 1 est mise à la masse via le transistor de commutation 2 se trouvant à l'état l 2704700 conducteur. Ainsi le transistor 1 est placé à l'état inactif (état non passant) dans lequel l'opération d'amplification n'est pas exécutée. Dans cet état de fonctionnement, le signal à fréquence de référence fc n'est pas parfaitement shunté avec le transistor de commutation 2 à cause de la présence de l'impédance résiduelle du transistor 2, et n'est pas parfaitement coupé par le transistor amplificateur 1 à cause de la présence de la capacitance de la jonction base- collecteur de ce transistor 1. Ainsi, une partie du signal à fréquence de référence est transmise au côté collecteur du transistor 1. Cependant, lorsque le transistor amplificateur 1 se trouve à l'état inactif (état non passant), il n'y a aucun courant du collecteur qui traverse la diode 7 du circuit résonant 8, et par conséquent, la diode se trouve à l'état non passant et agit en condensateur ayant une petite capacitance. Cela signifie que le condensateur ayant la petite capacitance est connecté en série à l'inductance 5 du circuit résonant 8, et par conséquent, la fréquence de résonance devient beaucoup plus élevée que la fréquence prédéterminée égale à la fréquence du second harmonique 2fc. Dans cet état, le signal 2fc et tout signal ayant une fréquence proche de la fréquence 2fc apparaissant au collecteur du transistor amplificateur 1, c'est-à-dire le signal de réception à fréquence intermédiaire fir et tout signal ayant une fréquence proche de cette dernière, sont atténués et éliminés par le circuit résonant 8. En comparant l'amplificateur à haute fréquence du présent mode de réalisation et l'amplificateur classique, en ce qui concerne le signal du second harmonique 2fc réellement mesuré lorsque le transistor de commutation 2 ou 52 est passant, celui du présent mode de réalisation est d'environ -78 dbm, alors que celui de la technique antérieure est d'environ -60 dbm. En outre, le rapport de suppression réellement 12 2704700 mesuré du signal du second harmonique 2fc entre les étapes passant et non passant du transistor de commutation 2 ou 52 est d'environ 60 db pour le présent mode de réalisation et environ 39 db pour la technique antérieure. Ces résultats montrent que le mode de réalisation de la présente invention peut fournir des caractéristiques sensiblement améliorées. Dans ce mode de réalisation, la fréquence de résonance du circuit 8 dans le mode de fonctionnement actif est établie au double du signal à fréquence de référence fc. Cependant, la présente invention n'est pas ainsi limitée. La fréquence de résonance du circuit 8 peut aussi être égale au signal à fréquence de référence fc, ou peut être réglée à un nombre entier de fois, supérieur à deux, le signal à fréquence de référence fc. Dans la présente invention qu'on vient de décrire, lors du mode de fonctionnement inactif du transistor amplificateur 1 dans lequel un signal de commutation est appliqué à la base du transistor de commutation 2 de façon que celui-ci soit rendu passant, d'o la mise à la masse de la base du transistor amplificateur 1 pour que le courant du collecteur de ce transistor soit nul, la diode 7 du circuit résonant 8, dans lequel elle est reliée au collecteur du transistor amplificateur 1, se trouve à l'état non passant et agit de façon équivalente en condensateur ayant une petite capacitance, d'o il résulte que la fréquence de résonance du circuit 8 comportant la diode 7 devient sensiblement supérieure à la fréquence de résonance dans le mode de fonctionnement actif. I1 en résulte que la composante du signal fuyant vers le collecteur du transistor amplificateur 1 par l'intermédiaire de la capacitance de la jonction ou analogue du transistor 1 dans l'état inactif, dans lequel la composante du signal de fuite a une fréquence égale à la fréquence de résonance dans le mode actif, est atténuée à une valeur suffisamment basse par le circuit 8 incluant la diode 7. 13 2704700 Par conséquent, l'amplificateur à haute fréquence de la présente invention peut être avantageusement appliqué à l'amplificateur à haute fréquence 23 pour emploi dans la section 20 des circuits de transmission d'un système de communication par radio, de sorte que, pendant le fonctionnement en réception dans lequel l'amplificateur 23 se trouve à l'état inactif, le signal à fréquence de référence fc produit par le générateur 22 peut être atténué à un niveau suffisamment bas par l'amplificateur à haute fréquence 23, ce qui empêche que le signal de transmission fit à fréquence intermédiaire, produit à partir du signal à fréquence de référence fc, n'entre dans la section 21 des circuits de réception et donc ne gêne l'opération de réception de cette section. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Amplificateur à haute fréquence comprenant un transistor amplificateur à haute fréquence (1), un moyen de commutation (2) pour sélectivement mettre à la masse la base du transistor, et un circuit résonant (8) connecté au collecteur du transistor, caractérisé en ce qu'une diode (7) est reliée au circuit résonant de sorte que le courant du collecteur du transistor est fourni par l'intermédiaire de la diode. 2 - Amplificateur à haute fréquence selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est utilisé dans la section (20) des circuits de transmission d'un système de communication par radio duplex en temps partagé, l'amplificateur à haute fréquence amplifie ou multiplie un signal à fréquence de référence, ce signal étant appliqué à la base du transistor, la fréquence de résonance du circuit résonant étant établie à une valeur égale au signal à fréquence de référence ou à un des harmoniques de ce signal lorsque la diode se trouve à l'état conducteur. 3 - Amplificateur à haute fréquence selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de commutation comprend un transistor de commutation (2), dont le collecteur est relié à la base du transistor amplificateur à haute fréquence (1), l'émetteur du transistor de commutation étant mis à la masse, o ce transistor de commutation est rendu passant ou non passant en réponse à l'opération de réception ou de transmission du système de communication par radio. 4 - Amplificateur à haute fréquence selon la revendication 2, caractérisé en ce que la diode (7) est reliée en série à une bobine du circuit résonant (8). 5 - Amplificateur à haute fréquence selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit résonant est un circuit résonant parallèle. 6 - Amplificateur à haute fréquence selon la revendication 4, caractérisé en ce que la bobine et la diode sont montées entre le collecteur du transistor et une borne d'alimentation (13), et un condensateur du circuit résonant est monté entre le collecteur du transistor et la masse.