Brevet FR2767430A1 — publié le 19990219

CIRCUIT RADIO-FREQUENCE SELECTIF A FILTRES PASSE-BANDE COMMUTES ET ACCORD PAR VARACTOR L'invention concerne de façon générale les $ circuits d'entrée radio-fréquence et, plus particulièrement, un circuit d'entrée à radio-fréquence destiné à un syntoniseur à double conversion pour des signaux de télévision numérique, comme celui du système de télévision numérique à haute définition et compatibilité de spectre, dit DSC/HDTV, Zenith/AT&T. Le brevet US No. 4,435,841 cherche à réduire la distorsion par intermodulation du second et du troisième ordre dans un système d'accord à double conversion. Essentiellement une série de condensateurs et d'inductances est commutée sélectivement pour avoir des caractéristiques de bande haute et de bande basse sur la bande d'accord, de façon à contrôler la distorsion d' intermodulation en réduisant la largeur de bande des signaux entrants lorsque les différents canaux sont accordés. Le brevet US 4,571,560 décrit une disposition de filtres passe-bande à commutation pour un syntoniseur à double conversion. Chaque section de filtrage passe bande comporte une diode de commutation qui rend la section de filtrage active pour transmettre la bande de fréquence sur laquelle elle est accordée, ou inactive pour la supprimer. Des portions des sections de filtrage passe-bande inactive contribuent à développer des réponses en fréquence comportant des encoches à des fréquences placées en dehors de la bande passante de la section de filtrage active. Ainsi, quelques éléments des sections de filtrage passe-bande inactives sont utilisés avec les sections de filtrage actives pour améliorer les pentes de réjection de bande. Le brevet US ,311,318 décrit un syntoniseur à double conversion dans lequel le premier oscillateur local est commandé par une boucle à verrouillage de phase à faible bruit, alimentée par un premier nombre numérique et le second oscillateur local est commandé par un second nombre numérique qui compense la fréquence du second oscillateur local pour tout écart de la première fréquence intermédiaire FI par rapport à une valeur prédéterminée. Ces brevets représentent l'état de l'art antérieur à la présente invention. Avec l'avènement des systèmes de transmission numérique pour les signaux de télévision et de la télévision à haute définition (TVHD) est apparue la nécessité d'améliorer les syntoniseurs de télévision au- delà de ce qui est actuellement acceptable pour la transmission NTSC. En particulier, il faut s'attacher à la sélectivité du syntoniseur. Il est souhaitable d'élargir et d'améliorer la réponse en fréquence dans un canal de télévision de 6 MHz et de réduire les variations de la réponse fréquentielle de canal à canal. On s'attend aussi à ce que la transmission TVHD soit capable d'initialiser les canaux dits "tabou". Avec des syntoniseurs TV standards accordés par varactor et à simple conversion, les exigences ci-dessus s'opposent. Un syntoniseur à double conversion (utilisé depuis,des années par l'industrie de la TV à câble) peut apporter quelques améliorations souhaitables, mais présente d'autres problèmes dus à son entrée RF à large bande. Contrairement à un syntoniseur à simple conversion qui a une fréquence intermédiaire basse permettant, à un certain degré, la poursuite RF et de l'oscillateur local, un syntoniseur à double conversion actuel présente une première fréquence intermédiaire FI relativement élevée (environ 1 GHz). Des développements récents des microprocesseurs dédiés, des convertisseurs N/A, des circuits de commutation électronique et de l'intégration des circuits rendent possible la réalisation d'un syntoniseur à double conversion ayant une entrée commandée par microprocesseur pour assurer la sélectivité RF, ce qui est l'objet de l'invention. L'invention vise notamment à fournir un nouveau circuit RF sélectif. Notamment, un but est de fournir un circuit sélectif pour un système d'accord à double conversion et à bande passante doublement accordée utilisable dans un système de transmission numérique. Enfin, suivant un autre aspect, l'invention vise à fournir un système d'accord RF sélectif contrôlé numériquement. Dans ce but, l'invention propose notamment un circuit RF sélectif pour un syntoniseur capable de fonctionner dans une bande d'accord, comprenant: plusieurs sections passe bande à double accord ayant chacune une entrée et une sortie et chacune accordable sur une portion respective de la bande d'accord des moyens de commutation à diode reliés à l'entrée et à la sortie de chacune desdites sections passe-bande; des moyens pour commander les moyens de commutation à diode de façon à coupler sélectivement l'entrée et la sortie de chacune des sections passe-bandes à double accord de façon à réaliser un accord sur un signal sélectionné parmi les signaux de canal; et des moyens d'accord par tension pour accorder les sections passe-bande à double accord de façon à poursuivre celui des signaux de canal qui est sélectionné. L'invention propose également un circuit RF sélectif pour un syntoniseur capable de fonctionner dans une bande d'accord, comprenant: plusieurs sections passe bande accordables à double accord ayant chacune une diode varactor, une entrée et une sortie et chacune accordable sur une portion respective de la bande d'accord; des moyens de commutation à diode reliés à l'entrée et à la sortie de chacune desdites sections passe-bande; des moyens d'amplification opérationnelle pour commander les moyens de commutation à diode de façon à coupler sélectivement l'entrée et la sortie de chacune des sections passe-bande à double accord de façon à réaliser un accord sélectif sur des signaux de canal, ces moyens constituant source et puits de courant pour les diodes de commutation et fournissant une polarisation inverse élevée lorsque les diodes sont bloquées et une dissipation minimale lorsque les diodes sont passantes; et des moyens d'accord par tension pour changer la capacité de la diode varactor et accorder les sections passe-bande à double accord de façon à poursuivre les signaux de canal. D'autres caractéristiques apparaîtront encore dans la description qui suit et se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels: - la figure 1 est un synoptique partiel d'un syntoniseur à double conversion suivant un mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est un schéma des circuits passe- bande à commutation sélective et à accord par varactor du syntoniseur de la figure 1; et - la figure 3 montre, à titre d'exemple, une disposition pour commander les varactors et les diodes de commutation et pour fournir les moyens destinés à assurer la retenue de données dans les circuits de la figure 2. La figure 1 montre un module syntoniseur 22 commandé par un microprocesseur 12 pour fournir un signal de sortie à un circuit de traitement de signal 29. Un signal d'entrée RF, qui peut provenir d'une source de signal sur câble ou être un signal hertzien de télévision numérique ou à haute définition, à une fréquence de 54 MHz-806MHz, est appliqué par l'intermédiaire d'un atténuateur à diode PIN 21 à un bloc 10 de filtrage passe- bande sélectif. La sortie RF du bloc 10 est appliquée à un amplificateur 11 et de là à un premier mélangeur 14 qui reçoit un signal provenant d'un premier oscillateur local 26 dans un premier synthétiseur à boucle de verrouillage de phase 16. La sortie du premier mélangeur 14 est par exemple un signal FI à 920 MHz qui est appliqué à un premier ensemble filtre-amplificateur 18. Le signal provenant de l'amplificateur IF 18 est appliqué à un second mélangeur 20 qui reçoit également un signal provenant d'un second oscillateur local 26' (dans une seconde boucle à verrouillage de phase 16') pour fournir un signal à la seconde FI à une fréquence de 44 MHz. Le signal à la seconde FI est appliqué à un second amplificateur FI 28 dont la sortie est appliquée au circuit de traitement de signal 29, qui incorpore des montages supplémentaires non représentés qui traitent les signaux de télévision. Le microprocesseur 12 commande le bloc 10, par l'intermédiaire d'un contrôleur 12a, et les synthétiseurs 16 et 16' et il récupère toutes les données d'accord nécessaires dans une mémoire morte à écriture et effacement électrique ou EEPROM, non représenté, dans le contrôleur 12a. Le synthétiseur 16 comporte une boucle à verrouillage de phase à faible bruit de phase pour commander le premier oscillateur local 26. Dans ce but il a un quartz de référence 17, un détecteur de phase 15 et un filtre 13a. Le microprocesseur 12 fournit un premier nombre, sous forme numérique, à un diviseur programmable 19. La sortie du premier oscillateur local 26 est couplée au diviseur programmable 19 qui fournit une entrée au détecteur de phase 15. Du fait que les incréments d'accord du signal du premier oscillateur local sont grossiers, la fréquence du premier signal FI peut s'écarter d'une fraction de MHz de la valeur désirée. Le microprocesseur 12 fournit également un second nombre, sous forme numérique, à un diviseur programmable 19' dans le second synthétiseur 16'. Le second synthétiseur 16' est similaire au premier et comporte une boucle à verrouillage de phase et à faible bruit de phase pour commander le second oscillateur local 26'. Les signaux de la référence à quartz 17 et du diviseur programmable 19' sont appliqués au détecteur de phase 15' qui commande le second oscillateur local 26' par l'intermédiaire d'un filtre 13'. La sortie du second oscillateur local 26' est couplée au diviseur programmable 19'. On notera qu'on peut utiliser n'importe type de syntoniseur, bien qu'on ait représenté un syntoniseur à double conversion pour mieux expliquer l'invention. La figure 2 montre le bloc 10 de la figure 1. Trois circuits passe-bande à double accord et à accord par varactor (bande basse, bande médiane et bande haute) sont montés entre l'entrée RF et la sortie RF. Une répartition de fréquence représentative pour les trois filtres passe- bande est: - bande basse: environ 54-133 MHz; - bande médiane: environ 133-327 MHz; et - bande haute: environ 327-806 MHz. Chaque circuit à double accord a une tension commune variable d'accord de section d'entrée Tl, une tension commune variable d'accord de section de sortie T2, une tension commune variable d'ajustage du facteur de couplage T3, et une tension de commutation séparée. Les tensions d'accord T1 et T2, si on les commande indépendamment, fournissent un arrangement approprié pour un processus automatique d'alignement par calcul. La troisième tension indépendante T3 constitue les moyens pour maintenir une réponse en bande passante optimale. Les tensions de commutation individuelles sont générées par un nombre correspondant d'amplificateurs opérationnels ou d'autres dispositifs capables de constituer source et puits de courant. L'action est commandée par un microprocesseur 12 par l'intermédiaire du contrôleur 12a, via un bus de commande 13 (figure 3). Sur le circuit passe-bande à bande basse, la tension d'accord T1 est amenée du contrôleur 12a à la jonction d'une paire de diodes varactors d'accord 33, 34 par une résistance de découplage RF 38. De même, la tension d'accord T2 est amenée du contrôleur 12a à la jonction d'une paire de diodes varactor d'accord 36, 37 par une résistance de découplage RF 39. Une faible capacité en série 35 est montée entre les anodes des diodes varactor 33 et 36. Les anodes des diodes varactor 34 et 37 sont reliées, en continu et en alternatif, à la masse par le montage en parallèle d'une résistance 43 et d'un condensateur 44. La tension commune d'accord de facteur de couplage T3 est amenée du contrôleur 12 à la jonction d'un condensateur 66 et d'une diode varactor 67, montée en parallèle avec la résistance 43 et le condensateur 44, par une résistance de découplage en RF 65. La borne d'entrée 80 du circuit de bande basse est reliée par un condensateur 30 et une inductance 41 à la jonction du condensateur 35 et de la diode varactor 33. La borne de sortie 90 du circuit de bande basse est relié de même à la jonction du condensateur 35 et de la diode varactor 36 par un condensateur 31 et une inductance 48. La jonction du condensateur 30 et de l'inductance 41 est mise à la masse par une inductance 42 et la jonction du condensateur 31 et de l'inductance 48 est mise à la masse par une inductance 49. Le fonctionnement du circuit passe-bande de bande basse est tel que, dans l'idéal, une bande de fréquence dépassant 6 MHz serait poursuivie sur toute la largeur de bande de 54 à 133 MHz du circuit de bande basse en réponse aux variations des tensions d'accord et de couplage T1, T2 et T3. On verra qu'il y a des commutateurs à diodes pour activer un des circuit passe-bande en bandes basse, médiane et haute et pour désactiver les deux autres, de sorte que chaque circuit passe-bande n'est utilisé que sur une plage de fréquence réduite. Il est important pour les circuits de commutation que les diodes soient rendues conductrices et bloquées complètement pour éviter la diaphonie, sans nécessité d'une alimentation en double polarité ou sans dissipation de puissance inutile. Les circuits de commutation à diodes commutent les entrées et sorties de chacun des circuits passe-bandes. Les diodes de commutation sont pilotées par des amplificateurs opérationnels ou d'autres dispositifs qui constituent à la fois une source et un puits de courant de diodes de commutation. Le circuit de commutation pour la bande passante basse comporte une source de tension positive reliée à la jonction d'une paire de résistances 54 et 55. La résistance 54 est reliée par une inductance 56 à l'anode d'une diode de commutation montée en série 58 dont la cathode est reliée à la borne d'entrée 80 de bande basse. La résistance 55 est reliée à l'anode d'une diode de commutation montée en série 60 dont la cathode est reliée à la borne de sortie de bande basse 90. L'anode d'une diode de commutation 59 montée en shunt est reliée à la borne d'entrée de bande basse 80 et sa cathode est reliée en alternatif à la masse par un condensateur 62 du côté entrée. L'anode d'une diode de commutation montée en shunt 61 est reliée à la borne de sortie 90 et sa cathode est reliée en alternatif à la masse par un condensateur 64 côté sortie. Les bornes non mises à la masse des condensateurs 62 et 64 sont reliées ensemble par un couple de résistances de faible valeur 45 et 46. La jonction entre elles est reliée à la masse par une résistance 47, commune à tous les circuits de commutation pour les filtres passe-bande et de valeur beaucoup plus élevée que les résistances 45 et 46. Le contrôleur 12a fournit, sur la borne A, une tension logique haute (source) ou basse (puits). La tension est transmise par une inductance 51 à la borne d'entrée de bande basse 80 et par une inductance 52 à la borne de sortie de bande basse 90. Lors du fonctionnement, une tension logique haute sur la borne A, dans le sens direct, polarise les diodes connectées en shunt 59 et 61, les rend passantes, et génère une tension aux bornes de la résistance 47 proche de la tension d'alimentation positive. A son tour cette tension augmente la polarisation inverse des diodes reliées en shunt des autres filtres et polarise en inverse les diodes 58 et 68 montées en série, ce qui les bloque. En conséquence la section passe-bande de bande basse est rendue inactive. En revanche, une tension logique basse sur la borne A polarise en direct les diodes montées en série 58 et 60, ce qui les rend conductrices. En même temps la chute de tension à travers les résistances 54 et Il augmente, ce qui renforce la polarisation inverse de toutes les diodes de filtre montées en série et inactives et qui polarise en inverse les diodes 59 et 61 montées en shunt, ce qui les bloque. Dans ces conditions, la section passe-bande de bande basse est rendue active. Le signal d'entrée RF est appliqué sur l'anode de la diode montée en série 58 (et sur les anodes des diodes montées en série 58' et 58") par l'intermédiaire d'un condensateur 65. Le signal de sortie RF est prélevé sur l'anode de la diode connectée en série 60 (et les anodes connectées en commun des diodes en série 60' et 60") par l'intermédiaire d'un condensateur 70. Les sections passe-bandes des bandes médiane et haute ont sensiblement la même constitution schématique. Les valeurs de leurs composants diffèrent, puisque le circuit de bande médiane est accordé entre 133 et 327 MHz et le circuit de bande haute est accordé entre 327 et 806 MHz. Les inductances d'entrée et de sortie diffèrent également dans leurs connexions. Dans le circuit de bande basse, les inductances 42 et 49 sont en shunt sur les extrémités d'entrée et de sortie des inductances 41 et 48, respectivement. Dans les circuits de bandes médiane et haute, les inductances d'entrée correspondante 42' et 42" sont en shunt sur les extrémités opposées des inductances 41' et 41", respectivement. De façon similaire, les inductances de sortie correspondante 49' et 49" sont en shunt sur les extrémités opposées des inductances 48' et 48", respectivement. Les circuits de commutation à diodes pour les circuits de bandes médiane et haute sont identiques à celui du circuit de bande basse, avec des diodes d'entrée en série 58' et 58" correspondant à la diode 58, des diodes d'entrée connectées en shunt 59' et 59" correspondant à la diode 59, des diodes de sortie connectées en série 60' et 60" correspondant à la diode , et des diodes de sortie connectées en shunt 61' et 61" correspondant à la diode 61. De façon similaire, les résistances 45' et 46' sont reliées aux jonctions des diodes 59' et 61' et de leurs condensateurs respectifs 62' et 64'. A leur tour, leurs jonctions respectives sont reliées à la résistance commune 47. Il en est de même pour le circuit de bande haute qui a des résistances 45" et 46" et des condensateurs 62" et 64" et des capacités 62" et 64". Les bornes B et C sont reliées au contrôleur 12a qui fournit le courant de source/puits par des inductances 51' et 51" et des inductances 52' et 52" aux bornes 80',80" et ', 90", respectivement. On voit que lorsque l'une quelconque des sorties A, B, C du contrôleur 12a est à un niveau bas (puits de courant) les autres sorties sont à un niveau haut (source de courant) de sorte qu'un seul des filtres passe- bande est actif, tous les autres étant rendus inactifs. Le signal RF appliqué à la jonction des anodes des diodes de commutation en série 58, 58' et 58" est traité par celui des filtres passe-bande qui est actif et il est prélevé sur l'anode de celle des diodes de commutation en série , 60' et 60" qui est active. Le contrôleur 12a fournit des signaux de commande de leur fonctionnement tels que les divers circuits passe-bande sont rendus actifs dans les bandes de fréquence appropriées et inactifs pour toutes les autres bandes de fréquence. Le contrôleur fournit également les tensions d'accord T1, T2 et T3, qui provoquent la poursuite effective du signal RF entrant par les filtres passe-bande dans leurs domaines respectifs. Le système n'est pas limité à trois filtres passe- bande. Il peut en avoir un plus grand nombre, ou être réduit à deux seulement dans des cas appropriés. Puisqu'une seule bande passante est active à tout moment, chacune des résistances 54 et 55 est fixée par la demande en courant de diode de la seule diode de commutation active qu'elle alimente. Mais la valeur de la résistance 47 est choisie en fonction de la demande en courant de diode et du nombre de diodes connectées en shunt qui sont amenées à l'état conducteur dans les circuits passe-bande inactifs. Donc la valeur de la résistance 47 est fonction du nombre de circuits passe-bandes séparés employé. La figure 3 montre un exemple de réalisation du contrôleur 12a de la figure 1. Le contrôleur fournit les tensions d'accord nécessaires T1, T2 et T3 et les courants de source/puits de commutation de bandes fournis sur les bornes A, B et C. Le contrôleur 12a effectue également la mémorisation des données d'accord à l'aide d'un circuit à mémoire EEPROM. Dans cette disposition, tous les blocs fonctionnels du contrôleur 12a sont des circuits intégrés individuels. Trois circuits intégrés de conversion numérique/analogique 72, 74 et 76 génèrent les tensions d'accord T1 et T2 et la tension de couplage analogique T3. Le CNA 72 fournit la tension d'accord T1 pour le circuit d'entrée actif, le CNA 74 fournit la tension d'accord T2 pour le circuit de sortie actif et le CNA 76 fournit la tension de réglage T3 entre l'entrée active et les circuits de sortie. Trois circuits intégrés 82, 84 et 86 constituant source/puits de courant commandent l'action de commutation de bandes et la mémoire EEPROM retient, sous forme numérique, les données codées nécessaires pour accorder et commuter tous les circuits en réponse au numéro de canal choisi. Différents niveaux d'intégration sont possibles, le niveau le plus élevé étant un circuit intégré unique ayant trois broches de sortie analogique pour T1, T2 et T3, trois broches de sortie de source/puits et un nombre de broches fonction des communications sur le bus d'interconnexion 13. De nombreuses autres modifications sont encore possible sans sortir du cadre de l'invention et en particulier on pourrait utiliser, au lieu de trois bandes correspondant chacune à environ un tiers de la bande totale, un nombre différent. REVENDICATIONS 1. Circuit RF sélectif pour un syntoniseur, capable de fonctionner dans une bande d'accord, comprenant: plusieurs sections passe bande à double accord ayant chacune une entrée et une sortie et chacune accordable sur une portion respective de la bande d'accord; des moyens de commutation à diode (58-61) reliés à l'entrée et à la sortie de chacune desdites sections passe-bande; des moyens (12, 12a) pour commander les moyens de commutation à diode de façon à coupler sélectivement l'entrée et la sortie de chacune des sections passe-bande à double accord de façon à réaliser un accord sur un signal sélectionné parmi les signaux de canal. 2. Circuit RF sélectif pour un syntoniseur, capable de fonctionner dans une bande d'accord, comprenant: plusieurs sections passe bande accordables à double accord ayant chacune une diode varactor, une entrée et une sortie et chacune accordable sur une portion respective de la bande d'accord; des moyens de commutation à diode reliés à l'entrée et à la sortie de chacune desdites sections passe-bande; des moyens d'amplification opérationnelle pour commander les moyens de commutation à diode de façon à coupler sélectivement l'entrée et la sortie de chacune des sections passe-bande à double accord de façon à réaliser un accord sélectif sur un des signaux de canal, ces moyens constituant source et puits de courant pour les diodes de commutation, fournissant une polarisation inverse élevée lorsque les diodes sont bloquées et une dissipation minimale lorsque les diodes sont passantes; et des moyens d'accord par tension pour changer la capacité de la diode varactor et ainsi accorder les sections passe-bande à double accord de façon à poursuivre les signaux de canal sélectionné. 3. Circuit RF sélectif pour un syntoniseur, capable de fonctionner dans une bande d'accord, comprenant: trois sections passe bande accordables à double accord ayant chacune une entrée et une sortie et chacune accordable sur environ un tiers de la bande d'accord; des moyens de commutation à diode reliés à l'entrée et à la sortie de chacune desdites sections passe-bande; des moyens de commande des moyens de commutation à diode de façon à coupler sélectivement l'entrée et la sortie de chacune des trois sections passe-bande à double accord de façon à réaliser un accord sur un signal sélectionné parmi les signaux de canal; et des moyens d'accord par tension pour accorder les sections passe-bande à double accord de façon à poursuivre celui des signaux de canal qui est sélectionné. 4. Circuit selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que chacune des sections passe bande accordables comporte une diode varactor d'accord (33, 34, 36, 37, 67), les dits moyens d'accord par tension étant prévus pour modifier la capacité de la diode varactor d'accord. 5. Circuit selon la revendication 1, 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens de commande constituent une source et un puits de courant pour les diodes de commutation (58-61; 58'-61'; 58"-61") de façon à fournir une polarisation inverse élevée lorsque les diodes de commutation sont bloquées et une dissipation de puissance minimale lorsque les diodes de commutation sont passantes. 6. Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de commande comportent des amplificateurs opérationnels. 7. Circuit RF sélectif pour un syntoniseur à double conversion, comprenant: trois sections passe bande accordables à double accord ayant chacune une diode varactor, une entrée et une sortie et chacune accordable sur environ un tiers de la bande d'accord; des moyens de commutation à diode reliés à l'entrée et à la sortie de chacune desdites sections passe-bande; des moyens à amplificateur opérationnel de commande des moyens de commutation à diode de façon à coupler sélectivement l'entrée et la sortie de chacune des trois sections passe-bande à double accord et à réaliser un accord sur un des signaux de canal, lesdits moyens à amplificateur opérationnel constituant une source et un puits de courant pour les diodes de commutation de façon à fournir une polarisation inverse élevée lorsque les diodes de commutation sont bloquées et une dissipation de puissance minimale lorsque les diodes de commutation sont passantes; et des moyens d'accord par tension pour modifier la capacité de la diode varactor afin d'accorder les sections passe-bande à double accord de façon à poursuivre les signaux du canal sélectionné.