Brevet FR2734972A1 — publié le 19961206

DISPOSITIF D'EMISSION RADIO A MODULATION DE FREQUENCE La présente invention concerne un dispositif d'émission ou d'émission-réception radio à modulation de fréquence. Elle trouve une application particulière, mais non exclusive, dans les liaisons base/combiné pour des postes téléphoniques sans cordon. Habituellement, les émetteurs/récepteurs en radio- fréquence comportent deux boucles à phase asservie (PLL) indépendantes: l'une pour l'émission, l'autre pour la réception. Chacune de ces boucles comporte un oscillateur commandé en tension (OCT), un comparateur de phase, un diviseur et un filtre de boucle. Les filtres de boucle sont réalisés à partir de composants discrets, car les fréquences de coupure des boucles sont relativement basses, de l'ordre de 100 Hz dans le cas de la bande passante téléphonique (de 300 à 3400 Hz). Les OCT sont réalisés au moyen d'une inductance réglable et d'une capacité commandée en tension (varicap). Il est connu de réaliser des oscillateurs commandés en tension à transistors (multivibrateurs astables) intégrables sur silicium. Mais ces OCT intégrés ont l'inconvénient de présenter un bruit de phase important, surtout s'ils doivent opérer à fréquence relativement élevée (par exemple quelques dizaines de MHz). La boucle peut compenser ce bruit de phase si son filtre passe-bas présente une fréquence de coupure suffisamment élevée (quelques dizaines de kHz typiquement), mais un tel filtre de boucle aurait pour effet d'éliminer la modulation souhaitée en même temps que le bruit de phase indésirable. La présente invention a pour but de permettre d'intégrer dans une large mesure les éléments constituant un dispositif d'émission radio à modulation de fréquence. L'invention propose ainsi un dispositif d'émission radio à modulat:i. de fréquence, cprenrnt une source de signal de référence de fréquence fixe, une première boucle à phase asservie comportant un premier oscillateur commandé en tension dont le signal de sortie a une fréquence modulée par un signal d'entrée autour d'un multiple de la fréquence du signal de référence, et une seconde boucle à phase asservie comportant un second oscillateur commandé en tension et des moyens de transposition de fréquence. Les moyens de transposition reçoivent d'une part le signal de sortie du second OCT et d'autre part un signal de transposition de fréquence non modulée. La seconde boucle fournit au second OCT un signal de commande propre à aligner la fréquence du signal de sortie des moyens de transposition sur la fréquence du signal de sortie du premier OCT. Le signal de sortie du second OCT constitue le signal d'émission à modulation de fréquence produit par le dispositif. La modulation peut alors être effectuée par la première boucle à fréquence relativement basse, de sorte que le premier OCT peut être intégré sans générer un bruit de phase excessif dans la bande passante du signal d'entrée. Le filtre passe-bas de la première boucle peut avoir une fréquence de coupure basse, de l'ordre de 100 Hz par exemple. La transposition à haute fréquence est assurée par la seconde boucle dont le filtre passe-bas peut avoir une fréquence de coupure nettement plus élevée (par exemple quelques dizaines de kHz) pour éliminer le bruit de phase généré par le second OCT fonctionnant à fréquence plus élevée. Les deux boucles peuvent alors être réalisées entièrement sous forme intégrée sur silicium, à l'exception toutefois du filtre de la première boucle dont la fréquence de coupure est basse. Le signal de transposition est de préférence produit par un troisième oscillateur commandé en tension inclus dans une troisième boucle à phase asservie, également réalisable sous forme intégrée, la troisième boucle fournissant au troisième OCT un signal de commande réglant la fréquence du signal de transposition sur un multiple de la fréquence du signal de référence. P ur le cas d'un écetteur,'récepteur, le troisième OCT peut servir d'oscillateur local pour le premier étage de démodulation en réception. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après d'un exemple de réalisation préféré mais non limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel la figure unique est un schéma d'un dispositif d'émission/réception radio à modulation de fréquence. Le dispositif représenté sur la figure 1 comporte trois boucles à phase asservie (PLL) 4, 5, 6. Chaque boucle 4, 5, 6 comporte un oscillateur commandé en tension (OCT) à multivibrateur astable 14, 15, 16, un filtre passe-bas 24, , 26 et un comparateur de phase 34, 35, 36. Chaque filtre 24, 25, 26 intègre le signal de comparaison fourni par le comparateur correspondant 34, 35, 36 pour fournir un signal d'asservissement en fréquence à l'oscillateur correspondant 14, 15, 16. Le filtre 24 de la boucle 4 a une fréquence de coupure basse, par exemple de 100 Hz. Les filtres 25, 26 des boucles 5, 6 ont une fréquence de coupure relativement haute, par exemple de 30 kHz. Le dispositif comprend en outre une source 8 fournissant un signal de référence SREF de fréquence fixe. La source 8 peut être constituée par un oscillateur à cristal associé à un diviseur de fréquence. La fréquence de référence fREF du signal SREF est de valeur relativement élevée, par exemple une fréquence de 557,5 kHz obtenue en divisant par la fréquence fournie par un quartz oscillant à 11,15 MHz. Cette valeur de la fréquence de référence permet d'adopter la fréquence de coupure relativement élevée du filtre passe- bas 26, et donc de réaliser l'OCT 16 sous une forme intégrée. L'OCT 14 de la première boucle 4 comporte une entrée de modulation recevant le signal d'entrée SM du dispositif, qui est typiquement un signal audio analogique dans la bande passante téléphonique (de 300 à 3400 Hz). Le signal de sortie SI de l'OCT 14 est appliqué à un diviseur de fréquence 44 dont lasortie est reliée à une des entrées du comparateur de phase 34. L'autre entrée du comparateur 34 reçoit le signal de référence SREF. La fréquence du signal SI est ainsi modulée par le signal d'entrée SM autour d'une fréquence fI qui est un multiple, entier ou fractionnaire, de la fréquence fREF du signal de référence: fI = x.fREF, x désignant le facteur de division de fréquence appliqué par le diviseur 44. Le signal de commande appliqué à l'OCT 14 par le filtre de boucle 24 tend en permanence à ramener sa fréquence d'oscillation vers fi. Du fait de sa fréquence de coupure située en dessous de la bande passante téléphonique, le filtre 24 ne supprime pas la modulation de fréquence par le signal d'entrée SM. La fréquence fI est choisie suffisamment basse (par exemple 4,3 MHz), pour que l'oscillateur intégré 14 à multivibrateur astable ne génère pas un bruit de phase excessif dans la bande passante téléphonique. Le signal de référence SREF est également appliqué à une entrée du comparateur de phase 36 de la troisième boucle 6. L'autre entrée de ce comparateur 36 est reliée à un diviseur de fréquence 46 recevant le signal de sortie ST de l'OCT 16. L'oscillateur 16 délivre un signal de transposition ST de fréquence fT proportionnelle à la fréquence de référence: fT=Y.fREF, y désignant le facteur de division de fréquence appliqué par le diviseur 46. L'oscillateur 16 sert d'oscillateur local pour le premier étage de démodulation du signal radio SR reçu par le dispositif. Le signal de transposition ST est ainsi appliqué au mélangeur 9 du premier étage de démodulation qui assure une transposition de fréquence vers une première fréquence intermédiaire f'I. Si le signal reçu SR est modulé autour d'une fréquence fR' la fréquence fT du signal de transposition est de préférence égale à la somme de la fréquence intermédiaire f1I et de la fréquence fR' Des valeurs numériques typiques sont fR=26,4 MHz, f'I=10,7 MHz (norme française CT0 pour les liaisons de la base vers le combiné), et donc fT=37,1 MHz. La seconde boucie à phase asservie 5 c rporte des moyens de transposition de fréquence 55 recevant d'une part le signal de sortie SE de l'oscillateur 15, et d'autre part le signal de transposition ST fourni par l'oscillateur 16. Ces moyens de transposition 55 comprennent deux mélangeurs 57, 58, deux déphaseurs de 1/2 59, 60, et un additionneur 61. Le mélangeur 57 a deux entrées recevant respectivement les signaux SE et ST, et une sortie reliée à une entrée de l'additionneur 61. Le mélangeur 58 a deux entrées recevant respectivement les signaux SE et ST déphasés de x/2 par les déphaseurs 59, 60, et une sortie reliée à l'autre entrée de l'additionneur 61. L'additionneur 61 fournit le signal de sortie SU des moyens de transposition 55. La combinaison appliquée par les moyens 55 élimine du spectre du signal SU les composantes fréquentielles correspondant aux sommes des fréquences contenues dans les signaux SE et ST. La boucle 5 asservit la fréquence d'oscillation de l'OCT 15 de manière à faire coincider la fréquence du signal de sortie SU des moyens de transposition 55 avec la fréquence du signal de sortie SI de l'OCT 14 de la première boucle 4. Selon les caractéristiques du comparateur de phase 35, il peut être utile de diviser les fréquences des signaux SU et SI avant de les lui appliquer. On peut ainsi prévoir que la seconde boucle 5 comporte deux diviseurs de fréquence de même rapport, l'un 45 recevant le signal SU et relié à une entrée du comparateur 35, et l'autre 47 recevant le signal SI et relié à l'autre entrée du comparateur 35. Le facteur de division de fréquence appliqué par les diviseurs 45, 47 est par exemple de 4 pour que le comparateur de phase 35 fonctionne à une fréquence de l'ordre de 1 MHz. Le signal de sortie SE de l'OCT 15 constitue le signal d'émission à modulation de fréquence produit par le dispositif. La fréquence de ce signal SE est modulée conformément au signal d'entrée SM autour de la fréquence fE=fT+fi. Les moyens de transposition 55, tels qu'ils sont agencés dans la boucle 5, permettent d'éliminer du spectre de l'oscillateur 15 les com.posanrtes de fréquence fT-fi. Le bruit de phase que peut introduire l'oscillateur 15 à multivibrateur astable est compensé par le filtre 25 dont la fréquence de coupure est relativement haute, sans affecter la modulation incluse dans la référence SI appliquée au comparateur de phase 35. Dans le cas particulier des liaisons combiné vers base de la norme française CT0, o le signal d'émission SE doit être modulé autour d'une fréquence fE=41,4 MHz, on est donc amené à choisir une fréquence intermédiaire fI=fE-fT=fE-fR-fi'=4,3 MHz. Le dispositif représenté sur la figure peut également convenir pour supporter plusieurs canaux d'émission et de réception, notamment lorsque l'écart duplex (écart entre les fréquences d'émission et de réception) est constant. Dans ce cas, un changement de canal en émission et en réception est simplement effectué en modifiant le facteur de division appliqué par le diviseur 46 de la troisième boucle 6. Ce diviseur 46 est donc de préférence réglable et à rapport fractionnaire. On observe que la première boucle 4 assurant la modulation par le signal d'entrée SM n'apporte pas de retard sur l'établissement des fréquences lors d'un changement de canal. Grâce aux fréquences de coupure élevées des filtres et 26, il est également possible de les réaliser sous forme intégrée. Ainsi, dans une application pratique de l'invention, les trois boucles 4, 5, 6 peuvent être intégrées sur la même puce de silicium, à l'exception du filtre 24 de la première boucle dont la fréquence de coupure est relativement basse. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'émission radio à modulation de fréquence, comprenant une source (8) de signal de référence de fréquence fixe, et une première boucle à phase asservie (4) comportant un premier oscillateur commandé en tension (14) dont le signal de sortie (SI) a une fréquence modulée par un signal d'entrée (SM) du dispositif autour d'un multiple (fi) de la fréquence du signal de référence (SREF), caractérisé en ce qu'il comprend une seconde boucle à phase asservie (5) comportant un second oscillateur commandé en tension (15) et des moyens de transposition de fréquence (55), les moyens de transposition recevant d'une part le signal de sortie (SE) du second oscillateur commandé en tension et d'autre part un signal de transposition (ST) de fréquence non modulée (fT), la seconde boucle à phase asservie fournissant au second oscillateur commandé en tension un signal de commande propre à aligner la fréquence du signal de sortie (SU) des moyens de transposition sur la fréquence du signal de sortie (SI) du premier oscillateur commandé en tension (4), le signal de sortie (SE) du second oscillateur commandé en tension constituant le signal d'émission à modulation de fréquence produit par le dispositif. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de transposition (ST) est produit par un troisième oscillateur commandé en tension (16) inclus dans une troisième boucle à phase asservie (6), la troisième boucle à phase asservie fournissant au troisième oscillateur commandé en tension un signal de commande réglant la fréquence (fT) du signal de transposition sur un multiple de la fréquence (fREF) du signal de référence. 3. Dispositif selon la revendication 2, convenant en outre pour la réception d'un signal radio à modulation de fréquence (SR), caractérisé en ce que le signal de transposition (ST) est en outre appliqué à un mélangeur (9) $ d'un premier étage de dm.odulation radio, assurant;une transposition du signal radio reçu vers une fréquence intermédiaire (fI) 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fréquence (fT) du signal de transposition (ST) est égale à la somme de ladite fréquence intermédiaire (fI) et de la fréquence (fR) autour de laquelle est modulé le signal radio reçu, et en ce que la fréquence (fi) autour de laquelle est modulé le signal de sortie du premier oscillateur commandé en tension (14) est égale à la différence entre la fréquence (fE) autour de laquelle le signal d'émission (SE) est à moduler et la fréquence de transposition (fT). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de transposition (55) comprennent un premier mélangeur (57) recevant le signal de sortie (SE) du second oscillateur commandé en tension (15) et le signal de transposition (ST), deux déphaseurs de i/2 (59,60) recevant l'un le signal de sortie du second oscillateur commandé en tension et lautre le signal de transposition, un second mélangeur (58) recevant les signaux de sortie respectifs des deux déphaseurs, et un additionneur (61) recevant les signaux de sortie respectifs des premier et second mélangeurs et délivrant le signal de sortie (SU) des moyens de transposition. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les oscillateurs commandés en tension (14, 15, 16) sont réalisés sous la forme de multivibrateurs astables intégrés. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les boucles à phase asservie (4, 5, 6) sont entièrement intégrées dans une seule puce à l'exception d'un filtre passe-bas (24) appartenant à la première boucle à phase asservie.