Brevet FR2816472A1 — publié le 20020510

Téléphone mobile avec dispositif d'émission multibande. La présente invention a pour objet un téléphone mobile avec un dispositif d'émission multibande. Plus particulièrement, l'invention concerne un téléphone mobile multibande qui comporte un dispositif d'émission de signaux dans différentes bandes de fréquence, et qui est équipé notamment de plusieurs chaînes d'amplifications de puissance, certaines de ces chaînes pouvant d'être utilisées en émission pour la transmission de signaux selon des normes de radiotéléphonie cellulaire différentes. D'une façon générale, le domaine de l'invention est donc celui de la téléphonie mobile. Elle peut être mise en oeuvre dans l'ensemble des téléphones mobiles susceptibles de transmettre des signaux selon des normes de radiotéléphonie cellulaire particulières. Le domaine de la radiotéléphonie cellulaire a considérablement et rapidement évolué. Dans ce domaine, des normes de télécommunication déterminent un ensemble de principes techniques à respecter. Parmi ces normes, on trouve notamment la norme GSM, les normes DCS-PCS, la norme UMTS ou encore la norme EDGE. Ces normes sont différentes dans la mesure où elles utilisent notamment des modulations de signal différentes, des fréquences de transmission différentes ou encore des moyens de codage de l'information différents. Certaines de ces normes de télécommunication ont coexisté ou coexistent pendant une même période. C'est le cas par exemple des normes GSM et DCS-PCS, qui fonctionnent respectivement à des fréquences voisines de 900 MHz (mégahertz) et 1800/1900 MHz, les normes DCS-PCS étant essentiellement destinées aux zones à forte concentration de population. D'autres normes succèdent, pour leur part, à des normes précédemment mises en place. C'est par exemple le cas de la norme UMTS, dont les fréquences de transmission sont voisines de 2100 MHz, qui est amenée à succéder notamment à la norme GSM. Dans le cas d'une norme coexistant avec une autre norme, comme dans le cas d'une norme succédant à une autre norme, il faut prévoir de réaliser des téléphones mobiles multibande, c'est à dire susceptibles de fonctionner dans des bandes de fréquences différentes et/ou selon des systèmes de transmission d'informations différents. Le fonctionnement du téléphone mobile est ainsi assuré dans une grande partie d'un territoire, et pendant les périodes de transition entre deux normes. De façon connue, on trouve dans un téléphone mobile multibande autant de chaînes d'amplification de puissance qu'il y a de normes différentes qui sont susceptibles d'être utilisées avec ce téléphone. Chacune de ces chaînes d'amplifications de puissance est utilisée pour l'émission de signaux qui sont spécifiques à une norme, et selon un fonctionnement qui est propre à cette chaîne pour respecter la norme. La figure 1 montre le fonctionnement d'une chaîne d'amplification dans le cas où la norme de télécommunication utilisée est la norme GSM. Sur cette figure, un premier étage 100, un deuxième étage 101 et un troisième étage 102 d'amplification sont représentés. Le fait de multiplier les étages d'amplification dans une chaîne d'amplification permet d'obtenir le gain désiré et suffisant pour l'émission, tout en s'affranchissant d'éventuels problèmes de bruit, d'oscillation ou encore de densité de courant. Les étages d'amplification sont disposés en série avec un circuit d'adaptation 103, lui-même relié à une antenne 105. Les étages d'amplification 100, 101 et 102 possèdent notamment deux liaison dites de polarisation, respectivement référencées 106 et 107,108 et 109, et 110 et 11. Ces liaisons de polarisation sont toutes reliées à un circuit de polarisation 112. Dans le cas du GSM, les différents étages d'amplification fonctionnent dans un mode saturé. Ainsi, le circuit de polarisation 112 permet de générer les tensions appropriées pour que chacun des étages d'amplification 100, 101 et 102 fonctionne en mode saturé. D'une façon générale, le circuit de polarisation 112 permet d'appliquer des tensions de polarisation fixes, qui n'évoluent pas dans le temps, une chaîne de réception étant, dans l'état de la technique, destinée à traiter des signaux qui sont toujours émis selon une même norme. Le fonctionnement en mode saturé est utilisé notamment pour limiter l'influence de raies d'intermodulation. En effet, si on considère un spectre de fréquence, des raies correspondant à des signaux parasites de fréquence f1, par exemple générés par un modulateur, donnent naissance en sortie d'un amplificateur à des raies images correspondant à des signaux parasites images de fréquence f2. Ces raies parasites sont centrées sur la raie correspondant au signal à transmettre de fréquence fO, en respectant la relation f2=2*fO-f1. Les signaux correspondant aux raies parasites ont une puissance atténuée grâce à l'utilisation de l'amplificateur dans un mode saturé. Ils sont ainsi rendus moins gênants lors de l'émission de signaux. L'utilisation d'un mode saturé en émission pour la norme GSM est autorisée du fait de la modulation utilisée dans cette norme. Le circuit d'adaptation 103 comporte des composants électroniques, par exemple de type capacité 104, qui permettent de réaliser un filtre centré sur les fréquences d'émission des signaux dans la norme considérée. Le choix des valeurs des composants permet de déterminer et d'affiner la bande de fréquence qui sera utilisée pour l'émission. Dans le téléphone mobile multibande, une chaîne d'amplification de puissance telle que celle décrite à la figure 1 est nécessaire pour chaque norme susceptible d'être utilisée avec le téléphone mobile. Par exemple, dans le téléphone mobile GSM/DCS-PCS, on trouve deux chaînes d'amplification de puissance distinctes, chacun des amplificateurs fonctionnant en mode saturé, et le circuit d'adaptation de chacune de ces chaînes étant différent pour obtenir une puissance optimale et un rendement optimal pour la norme considérée. Pour obtenir un téléphone tribande GSM, DCS-PCS et UMTS, il apparaît nécessaire de disposer de plusieurs chaînes d'amplification de puissance dans le dispositif d'émission. Cependant, la réalisation d'une troisième chaîne d'amplification de puissance au sein d'un téléphone mobile est contraignante et coûteuse. Elle entre en contradiction avec les efforts qui sont faits par les constructeurs pour toujours réduire la taille et les coûts de fabrication des téléphones. Le téléphone mobile selon l'invention permet de pallier ce problème. En effet, dans le téléphone mobile selon l'invention, on utilise une chaîne d'amplification de puissance déjà présente dans un téléphone mobile, cette chaîne étant adaptée à une première norme de télécommunication afin de transmettre des premiers signaux, pour transmettre des deuxièmes signaux selon une deuxième norme de télécommunication. De façon préférée, dans l'invention, les premiers signaux sont modulés selon une modulation de phase et non une modulation d'amplitude. Ainsi, les différents étages d'amplification de la chaîne d'amplification peuvent fonctionner en mode saturé. Dans l'invention, les deuxièmes signaux peuvent être modulés selon une modulation faisant intervenir l'amplitude des signaux. Ils nécessitent alors un fonctionnement des étages d'amplification dans un mode linéaire ; c'est par exemple le cas des signaux UMTS qui utilisent une modulation de type HQPSK, qui est une modulation de phase induisant cependant une modulation d'amplitude. Le téléphone mobile selon l'invention permet de s'adapter à ce type de situation. A cet effet, on propose d'effectuer une commutation des différents étages de puissance pour passer d'un mode de fonctionnement saturé à un mode de fonctionnement linaire et vice et versa. Le circuit d'adaptation propre à la chaîne d'amplification en question subit également une adaptation pour pouvoir être centré sur la bande de fréquence appropriée à chacun des modes de fonctionnement. L'invention concerne donc un téléphone mobile multibande comprenant un dispositif d'émission de signaux dans différentes bandes de fréquence, ledit dispositif comportant notamment une première chaîne d'amplification de puissance munie d'étages d'amplification disposés en série caractérisée en ce qu'il comprend des moyens pour assurer la commutation entre un mode de fonctionnement en régime saturé et un mode de fonctionnement en régime linéaire de chacun des étages d'amplification. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le mode de fonctionnement en régime saturé et le mode de fonctionnement en régime linaire sont, dans la première chaîne d'amplification de puissance, respectivement dédiés à une première norme de télécommunication utilisant une première bande de fréquence d'émission et à une deuxième norme de télécommunication utilisant une deuxième bande de fréquence d'émission. De préférence, un circuit d'adaptation à impédance variable est utilisé dans la première chaîne d'amplification de puissance. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le circuit d'adaptation dispose d'un circuit de commutation pour commuter entre une première valeur d'impédance correspondant à un fonctionnement optimal dans la première norme de télécommunication, et une deuxième valeur d'impédance correspondant à un fonctionnement optimal dans la deuxième norme de télécommunication. L'invention peut aujourd'hui être mise en oeuvre notamment lorsque la première norme de télécommunication est l'une des normes DCS-PCS, et la deuxième norme de télécommunication est la norme UMTS. Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, la deuxième norme de télécommunication est la norme EDGE, la première bande de fréquence d'émission et la deuxième bande de fréquence d'émission étant dans ce cas confondues. Dans un perfectionnement de l'invention, le dispositif d'émission de signaux comporte une deuxième chaîne d'amplification de puissance munie d'étages d'amplification disposés en série avec des moyens pour assurer la commutation entre un mode de fonctionnement en régime saturé et un mode de fonctionnement en régime linéaire de chacun des étages d'amplification. Dans ce cas, le mode de fonctionnement en régime saturé et le mode de fonctionnement en régime linéaire sont, dans la deuxième chaîne d'amplification de puissance, respectivement dédiés à une troisième norme de télécommunication utilisant une troisième bande de fréquence d'émission et à une quatrième norme de télécommunication utilisant la troisième bande de fréquence d'émission. Dans ce cas, la présente invention peut être utilisée avec la norme GSM comme troisième norme de télécommunication, et la norme EDGE comme quatrième norme de télécommunication. L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qu'il accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : - à la figure 1, déjà décrite, une représentation d'une chaîne d'amplification classique dans l'exemple du GSM ; - à la figure 2, un dispositif d'émission dans un téléphone mobile multibande selon l'invention. La figure 2 montre un dispositif d'émission comportant une première chaîne d'amplification 200 et une deuxième chaîne d'amplification 300. Chacune de ces chaînes comprend un premier étage d'amplification, respectivement 301 et 201, un deuxième étage d'amplification, respectivement 302 et 202 et un troisième étage d'amplification, respectivement 303 et 203. Chacun des étages d'amplification 201,202, 203,301, 302 et 303 comporte deux liaisons de polarisation référencées respectivement 206 et 207,208 et 209,210 et 211,306 et 307, 308 et 309, et 310 et 311. L'ensemble des liaisons de polarisation sont connectées à un circuit de polarisation 402. Dans d'autres modes de réalisation de l'invention, un circuit de polarisation spécifique pourrait être associé à chacune des chaînes d'amplification de puissance. Dans la première et la deuxième chaîne d'amplification, les étages d'amplification sont disposés en série avec respectivement un premier et un deuxième circuit d'adaptation, référencés respectivement 304 et 204, eux-mêmes reliés à une antenne 212. Les circuits d'adaptation comportent notamment des composants du type capacité, référencés respectivement 305 et 205, et disposées de telles sorte qu'elles constituent un filtre en pi. Une diode 312 est disposée dans le premier circuit d'adaptation 304 entre une des capacités et la liaison issue du troisième étage d'amplification. Un circuit de commande 403 permet de contrôler l'alimentation de la diode 312. Ce circuit dit de commutation, ou de commande, 403 est connecté à un bus de communication 404, qui est par ailleurs relié à un microprocesseur 400 et un circuit de commutation 401. Le bus de communication 404 permet au microprocesseur de transmettre des commandes aux différents éléments auxquels il est connecté. Ces différents éléments sont, dans l'exemple décrit, des circuits électroniques, mais ils pourraient être remplacés par des applications contenues dans une mémoire de programmes dont le fonctionnement serait régi par le microprocesseur 400. Le circuit de communication 401 est susceptible de transmettre des instructions de commande au circuit de polarisation 402 via une liaison 405. Ainsi, il peut commander le passage des étages d'amplification de chacune des chaînes d'amplification 200 et/ou 300 d'un premier mode de polarisation à un deuxième mode de polarisation. Par exemple, si la première chaîne d'amplification 300 émet des signaux selon la norme DCS-PCS, les différents étages d'amplification fonctionnent en mode saturé. Pour pouvoir émettre des signaux selon la norme UMTS, dans une première phase, le circuit de commutation 201 devra commander le circuit de polarisation afin qu'il applique les tensions appropriés aux différents étages d'amplification 301, 302 et 303 afin que ceux-ci fonctionnent en mode linéaire, condition obligatoire pour respecter la bonne transmission des signaux selon la norme UMTS ; dans une deuxième phase, le circuit de commande 403 contrôlera le circuit d'adaptation 304 afin que celui-ci décale la bande passante du circuit, passant ainsi d'une bande passante centrée sur 1750 MHz dans le cas du DCS-PCS, à une bande passante centrée sur 1950 MHz dans le cas de l'UMTS, et ceci de telle sorte que l'adaptation d'impédance soit optimale sur une bande de fréquence relativement étroite. A cet effet, le circuit de commande 403 alimente ou non la diode 312. Dans le cas où elle est alimentée, elle se comporte en court-circuit, l'impédance de la capacité 305 à laquelle elle est connectée intervenant alors ; dans le cas où elle n'est pas alimentée, elle se comporte en coupe-circuit, l'impédance de la capacité 305 à laquelle elle est connectée n'étant alors pas prise en compte. Pour cette raison, le circuit d'adaptation 304 est dit à impédance variable. L'invention est avantageusement mise en oeuvre dans le cas où ce sont les normes DCS-PCS et UMTS qui sont utilisées pour l'émission de signaux au moyen d'une unique chaîne de transmission. En effet, les bandes de fréquence qu'utilisent en émission ces deux normes sont proches. La présence de la deuxième chaîne d'amplification de puissance 200 illustre le fait que l'invention peut être mise en oeuvre directement dans les téléphones mobiles bibande GSM/DCS-PCS. Par ailleurs, l'invention peut également être mise en oeuvre avec d'autres normes de télécommunication telles que la norme EDGE. Cette norme présente la particularité d'autoriser l'émission de signaux dans deux bandes de fréquence distinctes, une première étant située autour de 900 MHz, comme la norme GSM, et une deuxième étant située autour de 1800 MHz, comme la norme DCS-PCS. Du fait de la modulation utilisée pour la norme EDGE, les différents étages d'amplification doivent fonctionner en mode linéaire. Dans l'exemple décrit, la première chaîne d'amplification 300 peut donc fonctionner avec des signaux émis selon les normes DCS-PCS, EDGE 1800 ou UMTS, en effectuant le cas échéant les opérations de commutation de polarisation nécessaires et fou les adaptations d'impédance nécessaire. La deuxième chaîne d'amplification 200 peut pour sa part fonctionner avec des signaux émis selon les normes GSM ou EDGE 900, après avoir effectuer l'opération de commutation de polarisation nécessaire ; aucune opération d'adaptation d'impédance n'est ici nécessaire, les bandes de fréquence d'émission étant utilisées pour ces deux normes étant sensiblement les mêmes. Le microprocesseur 400 contrôle le circuit de commutation suite à une commande de l'utilisateur qui a manifesté le souhait d'émettre selon une fréquence particulière, ou en fonction de la norme qui a été utilisée pour transmettre les derniers signaux qui ont été reçus par le téléphone mobile. REVENDICATIONS 1-Téléphone mobile multibande comprenant un dispositif d'émission de signaux dans différentes bandes de fréquence, ledit dispositif comportant notamment une première chaîne d'amplification (300) de puissance munie d'étages d'amplification (301 ; 302 ; 303) disposés en série caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (401 ; 402) pour assurer la commutation entre un mode de fonctionnement en régime saturé et un mode de fonctionnement en régime linéaire de chacun des étages d'amplification (301 ; 302 ; 303). 2-Téléphone mobile multibande selon la revendication précédente caractérisé en ce que, dans la première chaîne d'amplification de puissance (300), le mode de fonctionnement en régime saturé et le mode de fonctionnement en régime linéaire sont respectivement dédiés à une première norme de télécommunication utilisant une première bande de fréquence d'émission et à une deuxième norme de télécommunication utilisant une deuxième bande de fréquence d'émission. 3-Téléphone mobile multibande selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un circuit d'adaptation à impédance variable (304). 4-Téléphone mobile multibande selon la revendication précédente caractérisé en ce que le circuit d'adaptation (304) dispose d'un circuit de commutation (403) pour commuter entre une première valeur d'impédance correspondant à un fonctionnement optimal dans la première norme de télécommunication, et une deuxième valeur d'impédance correspondant à un fonctionnement optimal dans la deuxième norme de télécommunication. 5-Téléphone mobile multibande selon l'une des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que la première norme de télécommunication est l'une des normes DCS/PCS et la deuxième norme de télécommunication est la norme UMTS. 6-Téléphone mobile multibande selon l'une des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que la première norme de télécommunication est l'une des normes DCS/PCS et la deuxième norme de télécommunication est la norme EDGE, la première bande de fréquence d'émission et la deuxième bande de fréquence d'émission étant alors confondues. 7-Téléphone mobile multibande selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le dispositif d'émission de signaux comporte une deuxième chaîne d'amplification de puissance (200) munie d'étages d'amplification (201 ; 202 ; 203) disposés en série avec des moyens (401 ; 402) pour assurer la commutation entre un mode de fonctionnement en régime saturé et un mode de fonctionnement en régime linéaire de chacun des étages d'amplification (201 ; 202 ; 203). 8-Téléphone mobile multibande selon la revendication précédente caractérisé en ce que, dans la deuxième chaîne d'amplification de puissance (200), le mode de fonctionnement en régime saturé et le mode de fonctionnement en régime linéaire sont respectivement dédiés à une troisième norme de télécommunication utilisant une troisième bande de fréquence d'émission et à une quatrième norme de télécommunication utilisant la troisième bande de fréquence d'émission. 9-Téléphone mobile multibande selon la revendication précédente caractérisé en ce que la troisième norme de télécommunication est la norme GSM, et la quatrième norme de télécommunication est la norme EDGE.