Brevet FR2822612A1 — publié le 20020927

Dispositif de multiplexage radiofréquence à commande croisée pour téléphone mobile bi-bande Domaine de l'invention. L'invention concerne un dispositif de multiplexage radiofréquence (RF) à commande croisée pour téléphone mobile bi-bande du type GSM-DCS. Ce dispositif trouve des applications dans le domaine de l'électronique de radiofréquence utilisant des dispositifs de multiplexage pour connecter un ou plusieurs ports RF entre eux. Il trouve, en particulier, des applications dans le domaine de la téléphonie mobile bi-bande utilisant des dispositifs de multiplexage pour émettre et recevoir des messages dans deux bandes de fréquences différentes, telles que les bandes GSM et DCS. Etat de la technique. En téléphonie mobile bi-bande, il est nécessaire que l'antenne du téléphone puisse recevoir ou émettre des messages sur les deux bandes d'émission, par exemple GSM et DCS, sans que les voies d'émission ou de réception d'une bande ne perturbe l'émission ou la réception d'un message sur l'autre bande. Autrement dit, pour assurer une émission et une réception de bonne qualité, il est important que le dispositif de multiplexage présente en permanence une forte isolation entre, d'une part, les deux ports actifs, soit le port antenne et le port RF actif, et d'autre part les trois ports RF inactifs. Pour répondre à ce problème, il existe actuellement un dispositif de multiplexage comportant un premier commutateur à diodes pin pour la bande GSM, un second commutateur à diodes pin pour la bande DCS et un filtre diplexeur GSM-DCS reliant les deux commutateurs à une antenne commune. Dans ce dispositif, représenté sur la figure 1, les deux commutateurs, ou circuits de commutation, 1 et 2 sont indépendants l'un de l'autre ; ils ne sont connectés l'un à l'autre que par l'intermédiaire du filtre diplexeur 3. Chaque circuit de commutation comporte deux ports d'entrée (ou voies d'entrée), à savoir un port d'émission et un port de réception, et un port de sortie (ou voie de sortie) relié au filtre diplexeur 3, lui-même relié à l'antenne 4 du téléphone mobile. Ainsi, le circuit de commutation 1 comporte un port d'entrée d'émission EM1 et un port d'entrée de réception RE1, qui assurent, respectivement, l'émission et la réception dans la bande GSM. Il comporte aussi un port de sortie S1, connecté sur le filtre dixplexeur 3. Le circuit de commutation 2 comporte un port d'émission EM2 et un port de réception RE2, qui assurent, respectivement, l'émission et la réception dans la bande DCS. Il comporte aussi un port de sortie S2, connecté au filtre diplexeur 3. Ce filtre diplexeur 3 est un filtre passe-bas pour la bande GSM, c'est- à-dire pour le circuit de commutation1 et un filtre passe-haut pour la bande DCS, c'est-à-dire pour le circuit de commutation 2. Le circuit de commutation 1 comporte une première commande d'alimentation SW1 qui assure la polarisation d'une première diode D1 connectée en série sur le port d'émission EM1 et une seconde commande d'alimentation SW2 connectée à une seconde diode D2, en parallèle sur le port de réception RE1. La première diode D1, appellée aussi diode série du circuit 1, et la seconde diode D2, appelée aussi diode parallèle du circuit 1, sont reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'un réseau quart d'onde Q1, accordé dans la bande de fréquence considérée, à savoir la bande GSM pour le circuit 1. Ce réseau quart d'onde Q1 se comporte comme un circuit ouvert à l'une de ses extrémités lorsque l'on présente un court-circuit à son autre extrémité et réciproquement. Connecté entre le port EM1 et le port RE1, il est réalisé au moyen d'une inductance L5 connectée entre deux condensateurs C5 et C5' reliés à la masse. Ce dispositif est commandé par une première commande SW1, reliée à la diode série D1 du port d'émission EM1 par l'intermédiaire d'une résistance R1 connectée en série à une inductance de choc L1. Une deuxième commande SW2 est connectée en série à la diode parallèle D2 du port de réception RE1. De façon similaire, le circuit de commutation 2 est strictement identique au circuit de commutation 1, excepté les valeurs des différents composants qui sont adaptés, pour chaque circuit 1 ou 2, à la bande de fréquence sur laquelle on souhaite émettre ou recevoir et, en particulier, adaptés à la bande GSM pour le circuit 1 et à la bande DCS pour le circuit 2. Le fonctionnement en émission dans la bande de fréquence du circuit 1, par exemple la bande GSM, est assuré en polarisant les diodes D1 et D2 par un courant direct circulant de la commande SW1 vers la commande SW2. Si la commande SW1 émet un signal logique à 1, c'est à dire une tension continue de valeur suffisante, alors les diodes D1 et D2 deviennent passantes. Par conséquent, cela crée un court-circuit sur le port de réception RE1 ainsi que sur l'extrémité, coté port de réception, du réseau quart d'onde Q1. Les propriétés du réseau quart d'onde permettent d'obtenir, à l'autre extrémité dudit réseau quart d'onde, une impédance infinie, ce qui permet d'isoler le port de réception RE1. Coté émission, comme la diode D1 est passante, le signal RF traverse la diode D1 et va jusqu'au filtre diplexeur 3 puis jusqu'à l'antenne 4. A l'inverse, le fonctionnement en réception de ce dispositif est assuré en bloquant les diodes D1 et D2 par une polarisation inverse. Dans ce cas le port d'émission EM1 est isolé par la diode D1, qui est bloquée, et le port de réception RE1 est passant puisque la diode D2 est bloquée et que le réseau quart d'onde Q1 fonctionne sur 50 ohms à ses deux extrémités. Le fonctionnement de ce dispositif est tout à fait identique pour la bande de fréquence du circuit 2 et, en particulier, pour la bande DCS. Dans ce cas, la commande SW4 assure la polarisation de la diode série D3 et de la diode parallèle D4, comme SW1 pour les diodes D1 et D2 du circuit 1. Ainsi, pour assurer une émission uniquement sur le port EM1, il faut non seulement bloquer le port de réception RE1, comme expliqué précédemment, mais également bloquer le port d'émission EM2 grâce à la commande SW4. Cependant, pour bloquer le port d'émission EM2 du circuit 2, il faut que la commande SW4 émette un signal logique à 0 afin que la diode D3 soit bloquée. Mais alors la diode D4 est également bloquée, ce qui rend le port de réception RE2 passant. En effet, comme expliqué précédemment, pour obtenir l'émission sur une première voie, il faut bloquer les diodes de la seconde voie (voie non utilisée) par une polarisation inverse. Or, les diodes étant câblées en parallèle sur les ports de réception, l'isolation du port de réception de la seconde voie (voie non utilisée) n'est pas garantie lorsque l'on est en émission sur la première voie. Il en résulte un premier inconvénient qui est un risque d'entrée d'énergie RF par le port de réception du circuit 2 et un second inconvénient qui est la sensibilité des performances à la charge présentée sur le port passant. Ainsi, le dispositif n'est pas protégé des énergies RF qui peuvent entrer par le port réception non-isolé et atteindre l'antenne sans être atténuées, pour peu que leur fréquences soient situées dans la bande passante du filtre diplexeur à traverser. En pratique, on a constaté en sortie antenne d'un tel dispositif de multiplexage, utilisé sur un terminal mobile bi-bandes GSM/DCS en émission dans la bande GSM, un niveau d'harmonique 2 trop élevé. L'analyse du problème a démontré qu'il était du à une entrée d'énergie haute fréquence par le port réception non utilisé, soit dans le cas présent, le port réception DCS. En outre, ce dispositif présente l'inconvénient de nécessiter quatre commandes pour pouvoir inverser les polarisations des diodes, chacune de ces commandes pouvant générer ou absorber du courant Exposé de l'invention. L'invention a justement pour but de résoudre les problèmes de la technique décrite précédemment. A cette fin, elle propose un dispositif de multiplexage radiofréquence dans lequel tous les ports de commutation non utilisés sont bloqués lorsque l'un des ports est utilisé. Autrement dit, l'invention propose un dispositif de multiplexage dans lequel une seule commande au niveau logique"1"polarise toutes les diodes du dispositif en permettant d'isoler tous les ports non utilisés. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de multiplexage comportant un premier et un second circuits commutateurs RF, chacun de ces circuits comprenant un premier port d'entrée connecté à une première diode en série, un second port d'entrée connecté à une seconde diode en parallèle et un port de sortie, caractérisé en ce qu'il comporte une première commande assurant la polarisation de la première diode du premier circuit ainsi que la polarisation de la seconde diode du second circuit. Avantageusement, le dispositif comporte une seconde commande qui assure la polarisation de la seconde diode du premier circuit ainsi que la polarisation de la première diode du second circuit. Brève description des schémas La figure 1, déjà décrite, représente un dispositif de multiplexage radiofréquence de l'art antérieur ; la figure 2 représente le dispositif de multiplexage de l'invention ; et la figure 3 représente une variante du dispositif de multiplexage de l'invention. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention. La figure 2 représente le schéma électrique du dispositif de multiplexage de l'invention. Dans ce dispositif, les éléments qui sont identiques à ceux du dispositif de la figure 1 ont des références identiques. Le dispositif de l'invention comporte un premier circuit commutateur 1 qui assure l'émission et la réception de signaux sur une première bande de fréquence et, en particulier, sur la bande GSM, et un second circuit commutateur 2 qui émet et reçoit des signaux sur une seconde bande de fréquence et, en particulier, sur la bande DCS. Chacun de ces circuits comporte une voie (ou port) d'entrée d'émission EM, une voie d'entrée de réception RE ainsi qu'une voie de sortie S. Les circuits de commutation 1 et 2 sont reliés, via leurs sorties respectives S1 et S2, à un filtre diplexeur 3 puis à l'antenne 4. Plus précisément, le circuit 1 comporte une diode de série D1 connectée en série sur le port d'émission EM1 et une diode parallèle D2 connectée en parallèle sur le port de réception RE1. Les deux diodes D1 et D2 sont connectée l'une à l'autre par l'intermédiaire d'un réseau quart d'onde Q1. Le circuit 2 comporte une diode de série D3 connectée en série sur le port d'émission EM2 et une diode parallèle D4 connectée en parallèle sur le port de réception RE2. Les deux diodes D3 et D4 sont connectée l'une à l'autre par l'intermédiaire d'un réseau quart d'onde Q2. Dans le dispositif de l'invention, seules deux commandes SW1 et SW4 sont nécessaires pour polariser les diodes D1 à D4 et, par conséquent, commander la commutation des quatre ports du dispositif. Pour cela, la commande SW1 est connectée, d'une part, à la diode série D1 du circuit 1 par l'intermédiaire d'une résistance R1 et d'une inductance de choc LI ; elle est connectée, d'autre part, à partir du point de jonction A, à la diode parallèle D4 du circuit 2, par l'intermédiaire d'une résistance ajoutée R3 et d'une inductance de choc ajoutée L3, toutes deux connectées en série. Ainsi, la commande SW1 permet de polariser à la fois la diode série D1, qui est la diode de l'émission GSM, et à la fois la diode parallèle D4, qui est la diode de la réception DCS. Cette double polarisation par la commande SW1 est réalisée grâce à l'ajout de la résistance R3 qui permet de calibrer le courant dans la diode D4 et de l'inductance de choc L3 qui permet d'éviter de perturber l'impédance de 50 sur le port de réception RE2. Ainsi, pour émettre sur la voie GSM, c'est-à-dire sur le port EM1, la commande SW1 émet un signal à 1, ce qui rend la diode D1 passante. Le signal peut alors circuler du port d'émission EM1 jusqu'au filtre diplexeur 3 et l'antenne 4. De plus, D2 est passante, ce qui crée un court-circuit dans le port de réception RE1. En outre, le signal à 1 de la commande SW1 rend la diode D4 passante, ce qui crée un court-circuit dans le port de réception RE2. De plus, la diode D3 recevant sur son anode la commande SW4, soit un"0"logique, et sur sa cathode la commande SW1, soit un"1"logique, se trouve polarisée en inverse et donc bloquée. Ceci permet d'isoler le port EM2. De cette façon, le port d'émission EM1 est bien isolé du port de réception RE1, du port de réception RE2 et du port d'émission EM2. Ainsi, à elle seule, la commande SW1 permet de commander la commutation sur le port EM1, c'est-à-dire l'émission sur la voie GSM. De façon symétrique, la seconde commande SW4 permet de polariser la diode série D3 du circuit 2 et la diode parallèle D2 du circuit 1. Pour cela, la commande SW4 du dispositif de l'invention est connectée, d'une part, à la diode série D3 du circuit 2 par l'intermédiaire d'une résistance R2 en série avec une inductance de choc L2 ; elle est connectée, d'autre part, à partir de la jonction B, à la diode parallèle D2 du circuit 1 par l'intermédiaire d'une résistance ajoutée R4 en série avec une inductance ajoutée L4. Ainsi, si on applique un signal logique à 1 à la commande SW4, la diode D2 devient passante, ce qui rend le port de réception RE1 courtcircuité. La diode D1 recevant sur son anode la commande SW1, soit un"0" logique, et sur sa cathode la commande SW4, soit un"1"logique, se trouve polarisée en inverse et donc bloquée. Le port d'émission EM1 est donc isolé. En outre, la commande SW4 étant à 1, la diode série D3 du circuit de commutation 2 est passante et les signaux émis sur le port d'émission EM2 de la bande DCS peuvent circuler jusqu'au filtre diplexeur 3 et à l'antenne 4. De plus, la diode D4, également passante, crée un court-circuit sur le port de réception RE2 de la bande DCS. Ainsi, lorsque la commande SW4 est à 1, l'émission peut se faire dans la bande DCS, les ports de réception RE2 et RE1 des bandes DCS et GSM étant isolés, ainsi que le port d'émission EM1 de la bande GSM. De cette façon, la commande SW4 peut, à elle seule, commander l'émission sur la voie DCS. Comme on l'a compris à la lecture de ce qui précède, le dispositif de l'invention fonctionne avec, au plus, une commande au niveau logique"1", par exemple SW1, polarisant la diode D1 du circuit 1 et la diode D4 du circuit 2. Dans ce cas, seule l'émission GSM, c'est-à-dire l'émission sur EM1 est autorisée. Par ailleurs, pour recevoir des messages sur la bande GSM ou sur la bande DCS, aucune polarisation n'est appliquée aux diodes. La réception se fait donc simplement en mettant les commandes SW1 et SW4 à zéro logique. On obtient ainsi la table suivante : * lorsque SW1 est à 1 et SW4 est à 0, l'émission GSM est autorisée. * lorsque SW1 est à 0 et SW4 est à 1, l'émission DCS est autorisée. * lorsque SW1 est à 0 et SW4 est à 1, la réception GSM ou DCS est autorisée. A titre d'exemple, on peut préciser que les résistances ajoutées R3 et R4 peuvent avoir une valeur de 390 et les inductances de choc ajoutées L3 et L4 des valeurs de 39 à 100 nH. Un tel circuit permet d'obtenir un gain d'environ 15 dB sur l'harmonique 2 de l'émission GSM, mesurée sur le port de sortie de antenne (4). Il est à noter que la valeur des résistances ajoutées R3 et R4 doit être choisie de façon à tenir compte du compromis suivant : - si la valeur de ces résistances est trop élevée, le courant traversant la diode parallèle du port de réception non utilisé (par exemple RE2) sera insuffisant et le port ne sera pas totalement isolé ; - si la valeur des résistances est trop faible, le courant traversant la diode parallèle du port de réception RE1 de la bande choisie (par exemple GSM) sera trop faible (car il y a division du courant entre la diode et la résistance venant en parallèle puisque commandé par un zéro logique), et le port de réception RE1 ne sera pas totalement isolé du port d'émission EM1 et de l'extérieur. Pour éviter ce risque et faciliter le choix des valeurs des résistances et inductances ajoutées, l'invention propose une variante dans laquelle une diode anti-retour est connectée en série avec la résistance ajoutée. Autrement dit, une diode anti-retour DA est connectée entre le point de jonction B et la résistance ajoutée R4, pour la commande SW4 et entre le point de jonction A et la résistance ajoutée R3 pour la commande SW1. Cette diode anti-retour DA permet de bloquer la fraction de courant total qui pourrait fuir vers la masse par la résistance R3 ou R4, quand celle-ci est commandée par un zéro logique. Par exemple, si la commande SW1 est commandée par un 1 logique et SW4 par un 0 logique (cas de l'émission GSM), alors le courant issu de la commande SW1 traverse la diode série D1 puis se divise entre la diode parallèle D2, reliée à la masse, et l'ensemble constitué de la résistance R4 et de l'inductance L4, relié à la commande SW4. De ce fait, le courant circulant dans la diode parallèle D4 risque de devenir insuffisant pour rendre ladite diode parfaitement passante. La diode anti-retour DA, connectée en série avec la résistance R4 et l'inductance L4, permet d'éviter le courant de fuite vers la commande SW4 à travers la résistance R4. Il en est, bien sûr, de même pour le rôle de la diode anti-retour DA placée en série avec la résistance R3 et l'inductance L3. REVENDICATIONS 1-Dispositif de multiplexage comportant un premier et un second circuits commutateurs radiofréquence (1,2) comprenant chacun un premier port d'entrée (EM1, EM2) connecté à une première diode en série (D1, D3), un second port d'entrée (RE1, RE2) connecté à une seconde diode en parallèle (D2, D4) et un port de sortie (S1, S2), caractérisé en ce qu'il comporte une première commande (SW1) assurant la polarisation de la première diode (D1) du premier circuit ainsi que la polarisation de la seconde diode (D4) du second circuit. 2-Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une seconde commande (SW4) assurant la polarisation de la seconde diode (D2) du premier circuit ainsi que la polarisation de la première diode (D3) du second circuit. 3-Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la commande est connectée à la première diode par l'intermédiaire d'une première résistance et d'une première inductance de choc en série, et à la seconde diode par l'intermédiaire d'une seconde résistance et d'une seconde inductance de choc en série. 4-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première commande est connectée à la seconde diode du second circuit par l'intermédiaire d'une diode anti-retour (DA). 5-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la seconde commande est connectée à la seconde diode du premier circuit par l'intermédiaire d'une diode anti-retour (DA).