Brevet FR2813487A1 — publié le 20020301

- 1 - 2813487 Procédé et dispositif de contrôle de l'amplification du signal émis par un terminal mobile permettant d'augmenter l'autonomie dudit terminal mobile La présente invention concerne les terminaux sans fil, tels que les télépho- nes portables, et plus particulièrement un procédé ainsi qu'un dispositif de contrôle de l'amplification du signal émis par un terminal mobile permet- tant de réduire la consommation d'énergie de la batterie d'alimentation dudit terminal. Les terminaux mobiles du type téléphones portables sont équipés d'un am- plificateur de puissance permettant l'émission d'un signal de puissance suf- fisante lors des communications. On sait que chaque téléphone, pour émettre et recevoir des appels, doit être constamment connecté à une borne. Plus le téléphone est éloigné de la borne, plus la puissance requise doit être importante. D'après les spécifications du réseau GSM (Global System for Mobile com- munications), la puissance maximale que doit pouvoir émettre un terminal fonctionnant sur ce réseau doit être de 33 dBm. Cette puissance maximale peut être abaissée à 30.5 dBm en cas de conditions extrêmes, c'est-à-dire si la tension de la batterie est faible. Ainsi, si le téléphone se trouve très éloigné de la borne à laquelle il est rat- taché, celle-ci ci va réclamer au téléphone sa puissance maximale pour assurer un fonctionnement correct. Cependant, plus la puissance émise doit être forte, plus l'amplification au niveau du terminal doit être importante et donc plus la batterie du terminal - 2- 2813487 est sollicitée. Il s'ensuit une grande consommation d'énergie au niveau de la batterie et donc une importante réduction de l'autonomie du téléphone. Dans ce contexte, la présente invention a pour objet de pallier cet inconvé- nient en proposant un procédé ainsi qu'un dispositif permettant d'amplifier un signal de terminal mobile tout en réduisant la consommation d'énergie de la batterie dudit terminal. A cette fin, selon l'invention, le procédé de contrôle de l'amplification du signal émis par un terminal de radiocommunication comportant un ampli- ficateur de puissance (1) et une batterie d'alimentation (10) de tension (Vbat), ledit procédé comprenant les étapes de: - détection (3) de la puissance de sortie (Pout) de l'amplificateur (1) et conversion de cette puissance (Pout) en tension détectée (Vdet), - comparaison (4) de ladite tension détectée (Vdet) avec une tension de consigne (Vref), - adaptation(9) de la tension d'entrée (Vc) de l'amplificateur de puis- sance (1) selon le résultat de la comparaison, est caractérisé en ce qu'au moins une des deux tensions détectée (Vdet) ou de consigne (Vref) est rendue dépendante de la tension (Vbat) de la batterie d'alimentation (10) et ceci avant l'étape de comparaison de la tension dé- tectée (Vdet) avec la tension de consigne (Vref). Selon une première forme de réalisation, la tension détectée est augmentée d'une valeur corrective dépendant de la tension de la batterie d'alimentation. Selon une seconde forme de réalisation, la tension de consigne est dimi- nuée d'une valeur corrective dépendant de la tension de la batterie d'alimentation. -3- 2813487 Avantageusement, la valeur corrective est un multiple de (Vbat - Vnom), o (Vbat) est la tension de la batterie d'alimentation et (Vnom) sa tension no- minale. De préférence, au moins une des deux tensions détectée (Vdet) ou de consigne (Vref) n'est rendue dépendante de la tension (Vbat) de la batterie d'alimentation (10) que dans le domaine des puissances de sortie (Pout) de l'amplificateur (1) proches de 30 dBm. L'invention concerne également un dispositif de contrôle de l'amplification du signal émis par un terminal comportant un amplificateur de puissance, des moyens de détection de la puissance à la sortie dudit amplificateur et de conversion de cette puissance en tension détectée, des moyens de com- paraison de la tension détectée avec une tension de consigne, des moyens de contrôle de la tension d'entrée de l'amplificateur ainsi qu'une batterie d'alimentation de tension, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour rendre une des deux tensions détectée (Vdet) ou de consigne (Vref) dépendante de la tension (Vbat) de la batterie d'alimentation (10) et ce, avant l'étape de comparaison de la tension détectée (Vdet) avec la tension de consigne (Vref). Selon une première forme de réalisation, les moyens de prise en compte de la tension de la batterie d'alimentation comprennent un soustracteur dispo- sé entre les moyens de détection et de conversion de la puissance de I'amplificateur et les moyens de comparaison. Avantageusement, le dispositif comporte en outre des moyens de blocage permettant de rendre une des deux tensions détectée (Vdet) ou de consigne (Vref) dépendante de la tension (Vbat) de la batterie d'alimentation (10) uniquement dans le domaine des puissances (Pout) de sortie de - 4- 2813487 l'amplificateur proches de 30 dBm, lesdits moyens de blocage comprenant de préférence un transistor à effet de champ. Selon une seconde forme de réalisation, les moyens pour rendre une des deux tensions détectée (Vdet) ou de consigne (Vref) dépendante de la ten- sion (Vbat) de la batterie d'alimentation (10) comprennent des moyens lo- giciels uniquement dans le domaine des puissances (Pout) de sortie de l'amplificateur proches de 30 dBm. L'invention porte, en outre, sur un terminal de radiocommunication com- portant un dispositif de contrôle de l'amplification selon l'invention. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit se rapportant à un exemple de réalisation illustratif mais en aucun cas limita- tif, en référence aux dessins annexés dans lequel: La figure 1 est un schéma synoptique d'un dispositif permettant la mise en ceuvre d'un procédé de contrôle de l'amplification du signal émis par un terminal mobile selon l'art antérieur; - La figure 2 est un schéma synoptique d'une première forme de réali- sation d'un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; - La figure 3 est un schéma synoptique d'une seconde forme de réali- sation d'un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La figure 1 représente schématiquement un dispositif permettant la mise en oeuvre d'un procédé de contrôle de l'amplification du signal émis par un terminal mobile, tel qu'un téléphone portable, selon l'art antérieur. - 5- 2813487 L'amplification du signal se fait à travers un amplificateur de puissance 1 alimenté par une puissance d'entrée constante (Pin), provenant d'un pré- amplificateur (non représenté), et émettant une puissance de sortie (Pout) à travers l'antenne 2 du terminal mobile. Le dispositif comporte également des moyens 3 de détection et de conver- sion de la puissance à la sortie de l'amplificateur de puissance 1. Les moyens 3 de détection détectent la puissance de sortie (Pout) de l'amplificateur de puissance 1 puis la convertissent en une tension (Vdet) correspondant à la tension détectée à la sortie des moyens 3 de détection et de conversion. Ladite tension de sortie détectée (Vdet) est ensuite acheminée jusqu'à un comparateur 4, de type connu. Ledit comparateur 4 comporte deux résistances variables 5a, 5b, dont les résistances respectives peuvent être identiques, un condensateur variable 6, ainsi qu'un amplificateur opérationnel 7 dont l'une des entrées 7a est reliée à la masse. Les deux entrées du comparateur 4 sont donc constituées de la tension dé- tectée (Vdet), image de la puissance (Pout) à la sortie de l'amplificateur de puissance 1, et d'une tension de consigne ou de référence, (Vref) issue de manière connue d'un convertisseur digital / analogique 8. Selon le résultat de la comparaison entre (Vdet) et (Vref) effectuée par le comparateur 4, celui-ci délivre une tension de sortie (Vs) qui est acheminée jusqu'à des moyens de contrôle 9. - 6- 2813487 Lesdits moyens de contrôle 9 sont constitués d'un circuit de contrôle destiné à régler la tension contrôlée (Vc) à I 'entrée de l'amplificateur de puissance 1 à partir de la tension de sortie (Vs) issue du comparateur 4. Afin d'assurer son fonctionnement, I'amplificateur de puissance 1 est également alimenté par une batterie d'alimentation 10 délivrant une tension (Vbat). Ainsi, selon l'amplification du signal à réaliser, I'amplificateur 1 sollicite plus ou moins la batterie d'alimentation 10. Dans le cas notamment o le terminal mobile se trouve éloigné de la borne fixe à laquelle il est rattaché, la puissance émise (Pout) doit être maximale, c'est-à-dire à 33 dBm selon les recommandations de la norme GSM. Cette puissance maximale réclamée par la borne fixe entraîne une consommation importante d'énergie au niveau de la batterie d'alimentation 10 conduisant à une importante baisse de l'autonomie du terminal mobile. La figure 2 est une représentation schématique d'une première forme de réalisation d'un dispositif de contrôle de l'amplification du signal émis par un terminal mobile permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. Les éléments de la figure 2 identiques à ceux de la figure 1 conservent les mêmes références. On retrouve ainsi l'amplificateur de puissance 1, les moyens 3 de détection et de conversion, le comparateur 4, le circuit de contrôle 9, ainsi que la batterie d'alimentation 10. -7- 2813487 La différence essentielle avec les dispositifs de l'art antérieur se situe au niveau de la détection / conversion de la puissance de sortie (Pout) de l'amplificateur de puissance 1. En effet, le dispositif selon l'invention comporte des moyens 11 aptes à prendre en compte la tension (Vbat) de la batterie d'alimentation 10 lors de la détection / conversion de la puissance de sortie de l'amplificateur de puissance 1. Lesdits moyens 1 1 comportent un module de soustraction 12 ainsi que des moyens de blocage constitué, par exemple, d'un transistor à effet de champ 13. On entend par blocage le fait que, en dessous d'un certain seuil de puissance Pout, le transistor à effet de champ ne soit pas passant et bloque l'effet du soustracteur. Le module de soustraction 12 ainsi que le transistor à effet de champ 13 sont tous deux reliés au circuit entre les moyens de détection 3 de la tension de sortie de l'amplificateur de puissance 1 et l'entrée du comparateur 4. Le module de soustraction 12 est configuré de manière à délivrer une ten- sion de sortie (V'det) telle que: (V'det) = (Vdet) - K (Vbat - Vnom) o: (Vdet) est la tension détectée immédiatement à la sortie des moyens de détection 3; 30. K est un coefficient multiplicateur positif; - 8- 2813487 (Vnom) est la tension nominale de la batterie d'alimentation 1 0. Ainsi, plus la tension (Vbat) de la batterie d'alimentation est faible, plus la différence (Vbat) - (Vnom) est importante. La prise en compte de la tension (Vbat) de la batterie d'alimentation permet ainsi d'atténuer la différence entre la tension détectée à la sortie des moyens 3 de détection et de conversion et la tension de consigne (Vref). Ainsi, les tensions (V'det) et (Vref) étant plus proches, I'amplification de puissance entre (Pin) et (Pout) est plus faible et la batterie d'alimentation 10 est moins sollicitée. La batterie 10 étant moins sollicitée, son autonomie s'en trouve d'autant augmentée. D'après les recommandations de la norme GSM, I'émission d'une puis- sance maximale inférieure à celle requise (33 dBm) est possible sous cer- taines conditions, notamment lorsque la tension de la batterie (Vbat) est faible. Le transistor à effet de champ 13 permet de rendre le dispositif opération- nel uniquement pour une certaine gamme de puissance de sortie (Pout). En effet, le transistor à effet de champ 13 n'est conducteur (et donc ne permet la prise en compte de la tension de la batterie (Vbat)) que pour des valeurs élevées de la puissance de sortie (Pout), telles que, par exemple, à partir de 30 dBm. Grâce à cette configuration, la puissance de sortie (Pout) de l'amplificateur 1 dépend de la tension (Vbat) de la batterie 10 dès que le transistor 13 est -9 - 2813487 rendu conducteur, c'est-à-dire dès que la puissance de sortie nécessaire (Pout) atteint un certain niveau. Ainsi, pour des puissances de sortie (Pout) inférieures, le transistor 13 ne conduit pas: la tension (Vbat) de la batterie d'alimentation 10 n'est alors pas prise en compte et le dispositif fonctionne selon le procédé de l'art an- térieur. La figure 3 est une représentation schématique d'une seconde forme de réalisation d'un dispositif de contrôle de l'amplification du signal émis par un terminal mobile permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. A nouveau, les éléments identiques à ceux des figures 1 et 2 conservent les mêmes références. Dans le cas de la figure 3, la prise en compte de la tension de la batterie d'alimentation (Vbat) se fait lors de l'établissement de la tension de consi- gne (Vref). Ladite tension de la batterie d'alimentation (Vbat) passe par un convertis- seur digital / analogique 14 puis des moyens logiciels 15, connus en eux- mêmes, vont établir une tension de consigne (Vref) à l'aide d'un algo- rithme, en fonction du niveau de la puissance de sortie (Pout) de I'amplificateur 1 et de la tension de la batterie d'alimentation (Vbat). La tension détectée (Vdet) reste, dans cette forme de réalisation, inchangée. De façon simplifiée, I'algorithme des moyens logiciels 15 peut, par exem- pie, être du type: - 1 0 - 2813487 Si (Pout) > (Plim), Alors (Vref)' = (Vref) + K' (Vbat - Vnom) O: 5. (Plim) est une valeur limite de la puissance de sortie (Pout) de l'amplificateur 1, choisi par le constructeur, (Vref) est la tension de consigne lorsque la tension de la batterie (Vbat) n'est pas prise en compte (donc lorsque (Pout) (Vnom) est la tension nominale de la batterie d'alimentation 10. Un autre convertisseur digital / analogique 16, à la sortie des moyens logi- ciels 15, afin d'obtenir la tension (Vref) ou (Vref)', lesdits moyens logiciels n'opérant pas réellement sur des tensions mais permettant de les com- mander. Ainsi, à partir d'une valeur limite (Plim) de la puissance de sortie (Pout) de l'amplificateur 1, la tension de consigne (Vref) prend une valeur (Vref)' dé- pendant de la tension de la batterie (Vbat). Le coefficient K' étant choisi positif, la tension modifiée (Vref)' est inférieure à (Vref), ce qui permet, comme dans le cas de la première forme de réali- sation, de réduire l'écart entre la tension détectée (Vdet) et la tension de consigne (Vref)'. Cet écart étant réduit, I'amplification entre la puissance d'entrée (Pin) et la puissance de sortie (Pout) est plus faible. - 11 - 2813487 La batterie d'alimentation 10 est donc moins sollicitée, augmentant son autonomie. Ainsi, pour des fortes puissances (à partir par exemple de 30 dBm), le dis- positif prend en compte la tension (Vbat) de la batterie d'alimentation 10 afin de limiter l'amplification de la puissance permettant une économie d'énergie de la batterie d'alimentation 10. Un autre avantage du dispositif et du procédé selon l'invention, est qu'ils permettent d'éviter la saturation de l'amplificateur de puissance 1 lorsque le terminal mobile se trouve, par exemple, relativement proche de la borne fixe à laquelle il est rattaché. - 12- 2813487 REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle de l'amplification du signal émis par un terminal de radiocommunication comportant un amplificateur de puissance (1) et une batterie d'alimentation (10) de tension (Vbat), ledit procédé com- prenant les étapes de: - détection (3) de la puissance de sortie (Pout) de l'amplificateur (1) et conversion de cette puissance (Pout) en tension détectée (Vdet), - comparaison (4) de ladite tension détectée (Vdet) avec une tension de consigne (Vref), - adaptation(9) de la tension d'entrée (Vc) de l'amplificateur de puis- sance (1) selon le résultat de la comparaison, caractérisé en ce qu'au moins une des deux tensions détectée (Vdet) ou de consigne (Vref) est rendue dépendante de la tension (Vbat) de la batterie d'alimentation (10) et ceci avant l'étape de comparaison de la tension dé- tectée (Vdet) avec la tension de consigne (Vref). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tension (Vdet) est augmentée d'une valeur corrective dépendant de la tension (Vbat) de la batterie d'alimentation (10). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tension (Vref) est diminuée d'une valeur corrective dépendant de la tension (Vbat) de la batterie d'alimentation (10). 4. Procédé selon l'une des revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la valeur corrective est un multiple de (Vbat - Vnom), o (Vnom) est la ten- sion nominale de la batterie d'alimentation (10). - 13- 2813487 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une des deux tensions détectée (Vdet) ou de consigne (Vref) n'est rendue dépendante de la tension (Vbat) de la batterie d'alimentation (10) que dans un domaine limité de puissance de sortie (Pout) de l'amplificateur (1). 6. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'au moins une des deux tensions détectée (Vdet) ou de consigne (Vref) n'est rendue dépendante de la tension (Vbat) de la batterie d'alimentation (10) que dans le domaine des puissances de sortie (Pout) de l'amplificateur (1) proches de 30 dBm. 7. Dispositif de contrôle de l'amplification du signal émis par un terminal comportant un amplificateur de puissance (1), des moyens (3) de détec- tion de la puissance (Pout) à la sortie dudit amplificateur (1) et de conversion de cette puissance (Pout) en tension détectée (Vdet), des moyens de comparaison (4) de la tension détectée (Vdet) avec une ten- sion de consigne (Vref), des moyens de contrôle (9) de la tension d'entrée (Vc) de l'amplificateur (1) ainsi qu'une batterie d'alimentation (10) de tension (Vbat), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (1 1) de rendre une des deux tensions détectée (Vdet) ou de consigne (Vref) dépendante de la tension (Vbat) de la batterie d'alimentation (10) et ce, avant l'étape de comparai- son de la tension détectée (Vdet) avec la tension de consigne (Vref). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens (11) pour rendre une des deux tensions détectée (Vdet) ou de consigne (Vref) dépendante de la tension (Vbat) de la batterie d'alimentation (10) comprennent un soustracteur (12) disposé entre les moyens (3) de dé- tection et de conversion de la puissance (Pout) et les moyens de com- paraison (4). -14 - 2813487 9. Dispositif selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de blocage (13) permettant de rendre une des deux tensions détectée (Vdet) ou de consigne (Vref) dépendante de la tension (Vbat) de la batterie d'alimentation (10) uniquement dans le domaine des puissances de sortie (Pout) de l'amplificateur (1)proches de 30 dBm. 1O.Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de blocage comprennent un transistor à effet de champ (13). 1 1.Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens (11) pour rendre une des deux tensions détectée (Vdet) ou de consigne (Vref) dépendante de la tension (Vbat) de la batterie d'alimentation (10) comprennent des moyens logiciels (15). 12.Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens logiciels (15) permettent de rendre une des deux tensions dé- tectée (Vdet) ou de consigne (Vref) dépendante de la tension (Vbat) de la batterie d'alimentation (10) uniquement dans le domaine des puis- sances (Pout) proches de 30 dBm. 13.Terminal de radiocommunication caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif selon l'une des revendications 7 à 12.