Brevet FR2748874A1 — publié le 19971121

La présente invention concerne un amplificateur et un téléphone portable l'utilisant. Elle est relative à un amplificateur pour amplifier des signaux d'oscillations et, plus particulièrement, à un amplificateur pour amplifier un signal d'oscillation locale d'une section de réception, ou un signal de porteuse d'une section de transmission, et à un téléphone portable utilisant cet amplificateur. La bande de fréquence de communication utilisée dans un téléphone portable dépend du système de communication employé. Par exemple, le PDC (Cellulaire Numérique Personnel) fonctionne sur l'une des deux bandes de fréquence de 800 MHz et 1600 MHz. Ces bandes de fréquence sont utilisées sélectivement en fonction des régions géographiques. Par conséquent, si l'utilisateur d'un téléphone dans la bande des 800 MHz entre dans la région de la bande des 1600 MHz, par exemple, le téléphone devient inutilisable. Ainsi, on souhaite disposer d'un téléphone portable qui soit compatible avec les deux bandes de fréquence. En figure 3, on a représenté une partie de la constitution d'une section de réception d'un téléphone portable de la technique antérieure. Dans la figure, la référence 1 représente une antenne, la référence 2 un amplificateur de signal de réception, la référence 3 un mélangeur, les références 4 et 5 des oscillateurs locaux (qu'on désignera pour simplifier par oscillateurs) pour produire des signaux d'oscillation locale, et la référence 6 un amplificateur de signal d'oscillation locale. Dans la constitution précédente, un signal de réception reçu par l'antenne est amplifié par l'amplificateur 2. Le signal amplifié est entré dans le mélangeur 3. Dans le mélangeur 3, le signal entrée est mélangé avec un signal d'oscillation locale entré via l'amplificateur 6 pour être converti en fréquence et donner un signal de fréquence intermédiaire. Les oscillateurs 4 et 5 sont des oscillateurs commandés par tension au moyen d'un circuit PLL (Boucle à Verrouillage 2 2748874 de Phase), non représenté, et oscillent à des fréquences différentes, par exemple 800 MHz et 1600 MHz, respec- tivement. L'amplificateur 6 comporte un transistor d'amplification 7 et un circuit résonant parallèle 8. Le transistor d'amplification 7 comporte une base 9 fournissant la borne d'entrée, un collecteur 10 fournis- sant la borne de sortie, et un émetteur 11 fournissant la borne de masse à la manière d'une haute fréquence. Les références 12 et 13 représentent des résistances de polarisation de la base, la référence 14 une résistance de polarisation de l'émetteur, la référence 15 un condensateur en dérivation pour la mise à la masse de l'émetteur 11 à la manière d'une haute fréquence, et la référence 16 un condensateur de couplage pour une ligne d'alimentation 17. Une extrémité de la ligne microbande 18 et une extrémité du condensateur 19 sont reliées au collecteur 10 alors que l'autre extrémité de la ligne 18 et l'autre extrémité du condensateur 19 sont connectées à la ligne d'alimentation 17 et à la masse, respectivement. La ligne microbande 18 et le condensateur 19 constituent le circuit résonant parallèle 8. On remarquera que la ligne microbande 18 fonctionne en inductance. La ligne d'alimentation 17 est soumise à une tension Vcc via la borne d'alimentation 20. La ligne d'alimentation 17 et la masse sont à un potentiel sensiblement identique par rapport au signal à haute fréquence. Les références 21 et 22 représentent des condensateurs de couplage pour l'entrée et la sortie de l'amplificateur 6, respectivement. La référence 23 est un sélecteur pour procéder à une sélection entre les oscillateurs 4 et 5. L'une des fréquences d'oscillation des oscillateurs 4 et 5 est choisie par le commutateur sélecteur 23. La sortie choisie est amplifiée par l'amplificateur 6 de l'étage suivant. Le signal amplifié est mélangé par le mélangeur à un signal de réception transmis à partir de l'amplificateur 2 de manière à être 3 2748874 converti en fréquence. Le signal converti est alors- sorti pour application à un détecteur, etc., de l'étage suivant. L'amplificateur 6 doit amplifier les signaux d'oscillation des deux fréquences de 800 MHz et 1600 MHz. Cependant, il est difficile pour l'amplificateur 6 de procéder à une amplification dans une large bande comprise entre 800 MHz et 1600 MHz, de sorte qu'il est constitué d'un amplificateur de résonance. Par conséquent, la fréquence de résonance du circuit résonant parallèle 8 constituée de la ligne microbande 18 et du condensateur 19 est établie à une valeur située généralement au milieu de ces fréquences, par exemple 1200 MHz. Il en résulte que l'amplificateur 6 fournit le degré d'amplification maximal (gain) pour 1200 MHz mais confère un degré d'amplification plus faible pour 800 MHz ou 1600 MHz. La figure 4 représente un second exemple de la technique antérieure. Dans la figure, les références 24 et 25 représentent des amplificateurs pour amplifier seulement les signaux d'oscillation des oscillateurs 4 et 5, respectivement. La référence 26 représente un commutateur-sélecteur pour procéder à une commutation entre les signaux de sortie des amplificateurs 24 et 25. Dans ce second exemple, l'amplificateur 24 comporte un circuit résonant parallèle qui résone à la fréquence de 800 MHz de l'oscillateur 4 et l'amplificateur 25 un circuit résonant parallèle qui résone à la fréquence de 1600 MHz de l'oscillateur 5, ces circuits résonants parallèles sont fondamentalement identiques à l'amplifi- cateur 6 de la figure 3 quant à leur constitution. Ainsi, il est possible de constituer des amplificateurs qui ont des circuits résonants convenant à ces fréquences. Cependant, les exemples de la technique antérieure mentionnés ci-dessus soulèvent les problèmes suivants. Dans le premier exemple, l'amplificateur 6 est utilisé pour amplifier à la fois les signaux 4 2748874 d'oscillation des oscillateurs 4 et 5 ayant des fréquences différentes, de sorte que la fréquence de résonance du circuit résonant parallèle est établie à 1200 MHz, ce qui correspond approximativement au milieu des fréquences d'oscillation. En conséquence, aux fréquences de 800 MHz et. de 1600 MHz, l'amplificateur 6 est utilisé avec un degré d'amplification (gain) inférieur au niveau maximum de l'amplificateur 6, ce qui ne fournit pas un degré d'amplification suffisant. Le condensateur en dérivation 15 peut être à l'origine un condensateur qui présente une capacité rendant sa réactance relativement petite par rapport à la valeur de la résistance de polarisation 14 à la fréquence inférieure de 800 MHz. Cependant, l'utilisa- tion d'un tel condensateur augmente la réactance à cause de l'inductance d'électrode du condensateur à la fréquence élevée de 1600 MHz, abaissant l'effet de dérivation. Par conséquent, en réalité, le condensateur en dérivation 15 ayant sa fréquence propre à 1200 MHz permet d'obtenir des performances intermédiaires. Pour être plus spécifique, comme cela est représenté dans la caractéristique de la réactance de la figure 5, à cause de l'inductance de son électrode, un condensateur ayant une capacité élevée (Cl) a une fréquence propre relativement basse (par exemple, 800 MHz) et un condensateur ayant une petite capacité (C2) a une fréquence propre relativement haute (par exemple, 1600 MHz). Par conséquent, dans l'exemple mentionné ci- dessus, un condensateur (C3) ayant sa fréquence propre à 1200 MHz est utilisé comme condensateur en dérivation 15 de la même manière qu'avec le circuit résonant parallèle. Cependant, cela rend la réactance due à la capacité ou à l'inductance de l'électrode non négligeable à 800 MHz ou 1600 MHz pour appliquer une rétro-action négative à l'amplificateur, ce qui a pour effet d'abaisser encore le degré d'amplification. Cela ne permet pas à son tour d'envoyer au mélangeur 3, un signal d'oscillation locale ayant un niveau suffisant, d'o l'abaissement du gain de la conversion de fréquence du mélangeur. Dans le second exemple de la technique antérieure mentionné ci-dessus, étant donné que les amplificateurs 24 et 25 sont spécifiques aux oscillateurs 4 et 5, respectivement, le problème du premier exemple n'est pas provoqué, mais les deux amplificateurs sont nécessaires, ce qui est un inconvénient en matière de coût. En outre, l'utilisation de deux amplificateurs ne permet pas de réduire davantage les dimensions et le poids du téléphone portable. En conséquence, la présente invention a pour objet de fournir un amplificateur qui donne un degré d'amplification suffisant. Un autre objet de la présente invention est de fournir un téléphone portable dont les dimensions, le poids et le coût sont réduits. Selon un aspect de la présente invention, on fournit un amplificateur comprenant: un transistor d'amplification; un circuit résonant parallèle connecté par l'une de ses extrémités à une borne de sortie du transistor d'amplification et comportant au moins deux condensateurs montés en série; un condensateur en dérivation connecté au transistor d'amplification monté entre la borne de masse du transistor et la masse; et un moyen de commutation pour procéder à un passage entre état connecté et état déconnecté d'un point de connexion situé entre au moins les deux condensateurs et la masse ou le point de connexion et la borne de masse; caractérisé en ce que l'un au moins des deux condensateurs qui est du côté masse présente une réactance suffisamment petite par rapport à une première fréquence qui est relativement basse et le condensateur en dérivation a une réactance suffisamment petite par rapport à la seconde fréquence qui est relativement élevée. 6 2748874 Selon un autre aspect de la présente invention, on fournit un téléphone portable, dans lequel l'amplificateur mentionné ci-dessus est connecté d'une manière disjonctive à l'un des oscillateurs mentionnés ci- dessus ayant des fréquences différentes en correspondance avec l'action de passage entre états du moyen de commutation ci-dessus. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints, dans lesquels: La figure 1 est un schéma des circuits d'un amplificateur et d'un téléphone portable selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention; La figure 2 est un schéma des circuits d'un amplificateur selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention; La figure 3 est un schéma de circuit représentant une partie de la section de réception d'un téléphone portable de la technique antérieure; La figure 4 est un schéma de circuit représentant la connexion selon la technique antérieure entre les oscillateurs locaux et les amplificateurs; et La figure 5 est un graphique de la caractéristique de réactance de condensateurs. La figure 1 représente le premier mode de réalisation de la présente invention, dans lequel l'amplificateur selon la présente invention est appliqué à un téléphone portable. En figure 1, les composants similaires à ceux décrits en figure 3 sont représentés par les mêmes références et leur description sera omise. En figure 1, la référence 6 représente un amplificateur selon la présente invention. La référence 31 représente une ligne microbande 31. Les références 32 et 33 représentent des condensateurs. La référence 34 représente un condensateur en dérivation d'un émetteur 11 fournissant la borne de masse d'un transistor 7. La référence 35 représente un commutateur. La ligne 7 2748874 microbande 31 est connectée entre un collecteur 10 fournissant la borne de sortie du transistor 7 et une ligne d'alimentation 17. Les condensateurs 32 et 33 sont connectés l'un à l'autre en série et montés entre le collecteur 10 et l'émetteur 11. Le commutateur 35 est monté entre le point de connexion des deux condensateurs 32 et 33 et la masse. Lorsque le commutateur 35 est ouvert, les condensateurs 32 et 33 connectés l'un à l'autre en série sont reliés à la masse via le condensateur en dérivation 34, de sorte que les deux condensateurs 32 et 33 constituent avec la ligne microbande 31 un circuit résonant parallèle 36 qui résone à la fréquence de 1600 MHz, par exemple. Dans ce cas, la capacité du condensateur en dérivation 34 est choisie comme cela est représenté en C2 de la figure 5 de sorte que l'émetteur 11 est connecté à la masse via une réactance suffisamment faible à la fréquence indiquée ci-dessus. Lorsque le commutateur 35 est fermé, le point de connexion des deux condensateurs est relié à la masse, le condensateur 32 constituant avec la ligne microbande 31 un circuit résonant parallèle 37 qui résone à l'autre fréquence, par exemple 800 MHz. A ce moment là, le condensateur 33 est monté entre l'émetteur 11 et la masse. La capacité du condensateur 33 est choisie comme représenté en Cl de la figure 5 de sorte que la réactance est suffisamment faible à 800 MHz. En conséquence, l'émetteur 11 est mis à la masse à 800 MHz à la manière d'une haute fréquence. Plus précisément, dans ce cas, le condensateur 33 sert de condensateur en dérivation. On décrira maintenant un procédé pour établir la ligne microbande 31, les deux condensateurs 32 et 33, et le condensateur en dérivation 34 qui constituent le circuit résonant. Tout d'abord, un condensateur (équivalent à C2 de la figure 5) ayant une fréquence propre à la haute fréquence de 1600 MHz est établi comme condensateur en dérivation 34. Ensuite, un condensateur (équivalent à Cl de la figure 5) ayant une 8 2748874 fréquence propre à la basse fréquence de 800 MHz est établi comme condensateur 33 monté du côté masse des deux condensateurs connectés en série l'un à l'autre. La capacité de l'autre condensateur 32 et l'inductance de la ligne microbande 31 sont obtenues à partir des deux équations suivantes: Fn2 C32 = C33 x ( F2 - 1) L = 47C2F12C32 dans lesquelles, Fn représente la haute fréquence, F1 la basse fréquence, C32 la capacité du condensateur 32, C33 la capacité du condensateur 33, et L l'inductance de la ligne microbande 31. En réalité, on doit déterminer ces valeurs en considérant la longueur des conducteurs de la plaquette à circuits imprimés sur laquelle le présent mode de réalisation est monté. Cependant, selon les équations ci-dessus et en exécutant des corrections de manière empirique, on a obtenu des valeurs de 47 Pf, 18 Pf et 10 Pf pour les condensateurs 32, 33 et 34, respectivement. On remarquera que la présent mode de réalisation utilise des condensateurs feuilletés sans fils qu'on appelle généralement condensateurs sur puce. Cela est dû au fait que les condensateurs de ce type ont les mêmes dimensions extérieures quelles que soient leurs capacités Par conséquent, les dimensions des électrodes sont les mêmes pour tous les condensateurs, fournissant généralement la même inductance des électrodes, ce qui se traduit en général, par une relation uniforme entre capacité et fréquence propre (c'est-à-dire que la capacité augmentant, la fréquence propre diminue). Cela facilite le réglage des valeurs de la capacité lorsqu'on utilise des condensateurs de ce type comme condensateurs en dérivation (C33 et C34) connectés à l'émetteur. La figure 2 est un schéma de circuit représentant l'amplificateur selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention. Ce second mode de réalisation est différent du premier en ce sens que les positions auxquelles le condensateur 33 et le commutateur 35 sont montés sont inversées. Pour être plus spécifique, la ligne microbande 31 est montée entre le collecteur 10 et la ligne d'alimentation 17 et les deux condensateurs 32 et 33 connectés l'un à l'autre en série sont montés entre le collecteur 10 et la masse. Le point de connexion entre les condensateurs 32 et 33 est relié à l'émetteur 11 via le commutateur 35. Dans le second mode de réalisation, lorsque le commutateur 35 est ouvert, les condensateurs 32 et 33 constituent aussi, avec la ligne microbande 31, le circuit résonant 36 de haute fréquence. Lorsque le commutateur 35 est fermé, l'émetteur 11 est relié à la masse via le condensateur 33, seul le condensateur 32 constituant le circuit résonant de basse fréquence 37 avec la ligne microbande 31. Dans chacun des modes de réalisation ci- dessus, l'oscillateur 4 ou l'oscillateur 5 est sélectionné par le commutateur 23 selon que le commutateur 35 et ouvert ou fermé, d'o l'amplification de signaux d'oscillation locale ayant des fréquences différentes avec le degré d'amplification maximum. Dans ce cas, le couplage du commutateur 35 et du commutateur 23 permet d'exécuter simultanément la sélection des oscillateurs, la commutation entre les circuits résonants de l'amplificateur, et la commutation entre les condensateurs en dérivation devant être connecté entre l'émetteur 11 et la masse. Dans les modes de réalisation mentionnés ci-dessus, on utilise la constitution ayant les deux oscillateurs 4 et 5. On remarquera que la commutation de la fréquence des oscillations n'est exécutée que par un oscillateur sous la commande d'un circuit PLL et que cette commutation peut être facilement couplée avec le commutateur 23. Ainsi, selon la présente invention, le point de connexion entre les deux condensateurs connectés l'un à l'autre en série est relié à la masse à la manière d'une haute fréquence si des fréquences différentes sont 2748874 données et, en même temps, parmi les deux condensateurs, le condensateur du côté masse est réglé à une réactance suffisamment petite par le condensateur en dérivation pour l'émetteur du transistor à la fréquence basse, ce qui fournit le degré d'amplification suffisant avec un seul amplificateur même pour des fréquences différentes. Dans les deux modes de réalisation mentionnés ci-dessus, on a décrit l'amplificateur pour le signal d'oscillation locale devant être utilisé pour la conversion de fréquence dans la section de réception. Il -apparaîtra que l'amplificateur selon la présente invention peut être employé pour une autre section du téléphone portable. Par exemple, si cet amplificateur est utilisé dans l'oscillateur de signal de la porteuse, le seul amplificateur peut traiter des signaux de porteuse ayant des fréquences différentes par suite des schémas de transmission différents. Il apparaîtra également que, si cet amplificateur est utilisé pour amplifier les signaux reçus, ce seul amplificateur peut traiter des signaux reçus ayant des fréquences différentes. Comme cela est décrit ci-dessus et selon la présente invention, un amplificateur comprend: un transistor d'amplification; un circuit résonant parallèle connecté par l'une de ses extrémités à une borne de sortie du transistor d'amplification et comportant au moins deux condensateurs connectés en série; un condensateur en dérivation connecté au transistor d'amplification monté entre la borne de masse du transistor d'amplification et la masse; et un moyen de commutation pour le passage entre l'état connecté et l'état déconnecté d'un point de connexion situé entre les deux condensateurs et la masse ou entre le point de connexion et la borne de masse; caractérisé en ce que l'un au moins des deux condensateurs qui est du côté masse présente une réactance suffisamment faible par rapport à une première fréquence qui est relativement basse et le condensateur en dérivation présente une réactance suffisamment petite par rapport à la seconde- fréquence qui est relativement haute. Cette constitution nouvelle permet au seul amplificateur de faire la commutation entre les circuits résonants parallèles devant être connectés à la borne de sortie du transistor d'amplification et aux condensateurs en dérivation d'être reliés à la borne de masse selon les deux fréquences différentes, d'o la fourniture d'un degré d'amplification suffisant à chacune de ces fréquences. En outre, selon la présente invention, l'amplificateur mentionné cidessus, lorsque le point de connexion d'au moins les deux condensateurs et de la masse ou de la borne de masse est connecté par le moyen de commutation, l'amplificateur est relié à un premier oscillateur qui sort un signal ayant la première fréquence, et lorsque le point de connexion d'au moins les deux condensateurs et de la masse ou de la borne de masse est débranché par le moyen de commutation, l'amplificateur est relié à un second oscillateur qui sort un signal ayant la seconde fréquence. Cette constitution nouvelle permet d'amplifier le signal nécessaire parmi les signaux d'oscillation à la manière d'un couplage. De plus, selon la présente invention, dans l'amplificateur mentionné ci-dessus, le condensateur en dérivation et le condensateur du côté masse sont des condensateurs feuilletés sans fils. Cette constitution nouvelle facilite le réglage de la capacité du condensateur en dérivation de l'émetteur. En outre, selon la présente invention, la réalisation du téléphone portable avec l'utilisation de l'amplification mentionné ci-dessus permet d'éliminer la nécessité de fournir un amplificateur pour chacune des fréquences différentes grâce aux schémas de communication différents. Cette constitution nouvelle fournit un degré d'amplification élevé en dépit des fréquences différentes, ce qui se traduit par un 12 2748874 téléphone portable ayant des dimensions, un poids et des- coûts réduits. De plus, selon la présente invention, les circuits internes du téléphone portable ci-dessus peuvent être commutés par le seul amplificateur pour amplifier l'oscillateur local de sorte qu'un degré d'amplification suffisant est fourni pour chacune des fréquences différentes, et la commutation de l'amplificateur et la commutation en fréquence de l'oscillateur local peuvent être effectuées à la manière d'un couplage. Par conséquent, la fréquence du signal reçu change à cause des schémas de communication différents, le signal ayant la fréquence modifiée peut être reçu sans opération additionnelle spéciale et sans perte de caractéristique telle que la conversion de fréquence, d'o la fourniture d'un téléphone portable d'utilisation aisée. 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. 13 2748874 REVENDICATIONS 1 - Amplificateur (6) comprenant: - un transistor d'amplification (7); un circuit résonant parallèle (36) connec- té par l'une de ses extrémités à une borne de sortie du transistor d'amplification et ayant au moins deux condensateurs connectés l'un à l'autre en série (32, 33); - un condensateur en dérivation (34) connecté au transistor d'amplification et monté entre la borne de masse de ce transistor et la masse; et - un moyen de commutation pour le passage entre un état connecté et un état déconnecté d'un point de connexion situé entre les deux condensateurs et la masse ou le point de connexion et la borne de masse; caractérisé en ce que l'un des deux condensateurs qui est du côté masse présente une réactance suffisamment faible par rapport à une première fréquence qui est relativement basse et le condensateur en dérivation présente une réactance suffisamment faible par rapport à une seconde fréquence qui est relativement haute. 2 - Amplificateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le point de connexion des deux condensateurs et la masse ou la borne de masse est connecté par le moyen de commutation, l'amplificateur est connecté à un premier oscillateur (4) qui sort un signal ayant la première fréquence, et lorsque le point de connexion des deux condensateurs et de la masse ou de la borne de masse est déconnecté par le moyen de commutation, l'amplificateur est relié au second oscillateur (5) qui sort un signal ayant la seconde fréquence. 3 Amplificateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le condensateur en dérivation et le condensateur du côté masse sont des condensateurs feuilletés sans fils. 14 2748874 4 - Téléphone portable, caractérisé en ce qu'il comprend un amplificateur selon la revendication 1. - Téléphone portable selon la revendication 4, comprenant: - un oscillateur local (4; 5) pour produire des signaux d'oscillation ayant des fréquences différentes; - un amplificateur (2) pour amplifier les signaux de l'oscillateur; et - un mélangeur (3) pour mélanger un signal sortant de l'amplificateur avec un signal de réception pour exécuter une conversion de fréquence; caractérisé en ce que l'amplificateur amplifie de manière disjonctive l'un des signaux d'oscillation ayant des fréquences différentes. 6 - Téléphone portable, caractérisé en ce qu'il comporte l'amplificateur selon la revendication 2. 7 - Téléphone portable selon la revendication 6, comprenant: - un oscillateur local (4; 5) pour produire des signaux d'oscillation ayant des fréquences différentes; - un amplificateur (2) pour amplifier les signaux de l'oscillateur; et - un mélangeur (3) pour mélanger un signal sortant de l'amplificateur avec un signal de réception afin d'exécuter une conversion en fréquence; caractérisé en ce que l'amplificateur amplifie de manière disjonctive l'un des signaux d'oscillation ayant des fréquences différentes.