Brevet FR2833429A1 — publié le 20030613

Procédé de contrôle du gain d'un synthonisateur de fréquences, et synthonisateur correspondant, en particulier pour la réception de signaux de télévision numérique terrestre. L'invention concerne le décodage d'un canal de transmission radiofréquence véhiculant des informations numériques codées. Elle s'applique avantageusement mais non limitativement à la télévision numérique terrestre. L'invention concerne ainsi plus particulièrement les synthonisateurs ( tuner en langue anglaise), en particulier ceux du type à double conversion, tels que par exemple ceux incorporés dans les dispositifs de modulation/démodulation (modem) destinés à recevoir les signaux numériques terrestres, c'est-à-dire véhiculés par câble. Dans le cas d'une réception câble, les fréquences d'entrée du signal s'étalent dans une plage allant de 47 MHz à 864 MHz par pas de 6 ou 8 MHz. Ceci représente 135 canaux. Il est par ailleurs envisagé dans le futur une extension à 1 GHz. Actuellement, les modems sont équipés d'un filtre de tête. Et pour des raisons d'économie, on envisage de supprimer ce filtre de tête. Ceci implique par conséquent que 135 canaux peuvent entrer dans le tuner, ce qui représente une dynamique d'entrée considérable. Il est par conséquent nécessaire de contrôler le gain de l'étage amplificateur d'entrée afin d'éviter des non-linéarités qui seraient provoquées par un phénomène de saturation, et ce, sans pour autant dégrader de façon trop importante le rapport signal/bruit. Actuellement, on mesure la puissance du signal après conversion analogique/numérique et on contrôle le gain du tuner à partir de cette mesure de puissance selon une loi de contrôle prédéterminée. Cependant, le réglage des gains ne dépend pas du tout de la puissance du signal entrant dans le tuner, mais uniquement de la puissance du signal voulu. L'invention vise à apporter une autre solution au contrôle du gain d'un synthonisateur. Un but de l'invention est de limiter la dynamique requise, notamment sur l'étage amplificateur d'entrée et le premier étage de transposition de fréquence (mélangeur). L'invention propose donc un procédé de contrôle du gain d'un synthonisateur de fréquences, en particulier du type à double conversion, dans lequel on mesure la puissance du signal après une conversion analogique/numérique, et on contrôle le gain à partir de cette mesure de puissance selon une loi de contrôle prédéterminée. Selon une caractéristique générale de l'invention, on mesure la puissance du signal analogique prélevé entre un étage amplificateur d'entrée et un premier étage de transposition de fréquence, ou bien immédiatement après le premier étage de transposition de fréquence. On compare la puissance mesurée à un seuil de puissance prédéterminé de façon à obtenir des premières informations binaires, et on ajuste la loi de contrôle du gain à partir des valeurs d'informations de contrôle binaires obtenues, par exemple par filtrage, à partir desdites premières informations binaires. Ainsi, selon un mode de mise en #uvre, si la puissance mesurée est supérieure au seuil, on modifie ladite loi de contrôle, tandis qu'on la laisse inchangée dans le cas contraire. L'information de puissance du signal reçu peut être extraite, soit à la sortie de l'étage amplificateur d'entrée, soit à la sortie du mélangeur. L'homme du métier saura choisir le point de prélèvement optimal en fonction de l'application envisagée et des performances souhaitées et requises. En effet, d'un côté la détection de puissance à la sortie de l'étage amplificateur d'entrée présente une charge non négligeable qui peut pénaliser cet étage amplificateur d'entrée, surtout à haute fréquence. Mais d'un autre côté, dans le cas d'un tuner du type à double conversion, un filtre passe-bande est généralement intégré à la sortie du mélangeur, ce qui présente le risque, dans certains cas, de ne plus observer les brouilleurs en bout de bande. Aussi en général, si l'étage amplificateur d'entrée n'est pas trop pénalisé, il vaut mieux mettre la détection de puissance à sa sortie. Si la puissance reçue se situe relativement proche du seuil de référence que l'on s'est fixé, on risque d'être sensible à des petites variations. Aussi, dans ce cas, il est préférable de prévoir une comparaison dans un comparateur à hystérésis. Bien que l'invention s'applique à tous types de tuners, comme par exemple des tuners à fréquence intermédiaire nulle, tels que ceux utilisés pour la réception GSM, l'invention s'applique avantageusement à des tuners à double conversion, tels que ceux implémentés dans les modems connectés sur les câbles de transmission des signaux numériques terrestres. Un synthonisateur du type à double conversion comporte en outre un deuxième étage de transposition connecté en aval du premier étage de transposition, et un deuxième étage d'amplification connecté en aval du deuxième étage de transposition. La loi de contrôle comporte alors un premier réglage du gain de l'étage amplificateur d'entrée et un deuxième réglage du gain du deuxième étage d'amplification. Selon un mode de mise en #uvre de l'invention, la modification de la loi de contrôle, qui se produit lorsque la puissance mesurée est supérieure au seuil, comporte alors par exemple une diminution supplémentaire du gain de l'étage amplificateur d'entrée et une augmentation du gain du deuxième étage d'amplification. L'invention a également pour objet un synthonisateur de fréquences, par exemple réalisé au moins partiellement de façon intégré sur un substrat semiconducteur, comprenant un bloc analogique comportant des moyens d'amplification à gain commandable incluant au moins un étage amplificateur d'entrée, et au moins un premier étage de transposition de fréquences connecté en aval de l'étage amplificateur d'entrée, ainsi qu'un bloc numérique connecté au bloc analogique par un étage de conversion analogique/numérique et comportant des premiers moyens de mesure aptes à mesurer la puissance du signal après l'étage de conversion, et des moyens de commande de gain aptes à commander le gain des moyens d'amplification à partir de ladite mesure de puissance et d'une loi de contrôle. Selon une caractéristique générale de l'invention, ce synthonisateur comporte en outre - des deuxièmes moyens de mesure, connectés entre l'étage amplificateur d'entrée et le premier étage de transposition de fréquences, ou immédiatement après le premier étage de transposition de fréquences, et aptes à mesurer la puissance du signal analogique ainsi prélevé, - des moyens de comparaison, avantageusement à hystérésis, aptes à comparer la puissance ainsi mesurée avec un seuil prédéterminé, et à délivrer des premières informations binaires, - des moyens de contrôle connectés entre les moyens de comparaison et les moyens de commande de gain, et aptes à ajuster la loi de contrôle à partir des valeurs d'informations de contrôle binaires obtenues à partir desdites premières informations binaires. Selon un mode de réalisation de l'invention, le synthonisateur comporte en outre des moyens de prise en compte et de mémorisation des premières informations binaires, par exemple une bascule D, connectés à la sortie du comparateur, et des moyens de filtrage, connectés entre la sortie de la bascule D et les moyens de contrôle, et aptes à effectuer un filtrage des informations issues de la bascule D, de façon à délivrer lesdites informations de contrôle binaires. Si la puissance mesurée est supérieure au seuil, les moyens de contrôle sont par exemple aptes à modifier ladite loi de contrôle, tandis qu'ils la laissent inchangée dans le cas contraire. Dans le cas par exemple où le synthonisateur est du type à double conversion, les moyens de contrôle sont par exemple aptes à modifier la loi de contrôle par une diminution supplémentaire du gain de l'étage amplificateur d'entrée et par une augmentation du gain du deuxième étage d'amplification. L'invention a également pour objet un récepteur de signaux numériques terrestres, comportant un synthonisateur tel que défini ciavant. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de réalisation et de mises en #uvre, nullement limitatifs, et des dessins annexés, sur lesquels : -la figure 1 illustre schématiquement un mode de réalisation d'un synthonisateur selon l'invention ; et -la figure 2 est un organigramme simplifié d'un mode de mise en #uvre du procédé selon l'invention. Sur la figure 1, la référence RCP désigne un récepteur de signaux de télévision numérique terrestre connecté à un câble véhiculant lesdits signaux, ce récepteur étant destiné à recevoir et à décoder ces signaux. Le récepteur RCP comporte en tête un dispositif de synthonisation ou tuner , TN, destiné à sélectionner le canal désiré parmi l'ensemble des canaux présents dans le signal reçu à l'entrée du signal de ce tuner. Le tuner ou synthonisateur TN est ici du type à double conversion, c'est-à-dire qu'il comporte deux étages de transposition de fréquence ou mélangeurs, MX1, MX2. Ainsi, alors que les fréquences d'entrée du signal s'étalent de 47 MHz à 864 MHz, par pas de 6 ou 8 MHz, le premier mélangeur effectue une transposition à une fréquence par exemple de l'ordre de 1220 MHz. Le deuxième mélangeur MX2 ramène la fréquence à 44 MHz par exemple. En amont du premier mélangeur MX1, se situe un étage amplificateur d'entrée AGC1, à gain commandé. Le mélangeur MX1 est par ailleurs suivi d'un filtre passebande externe filtrant par exemple dans la bande 1090 MHz-1220 MHz. Un deuxième étage d'amplification à gain commandé AGC2 est disposé entre le deuxième mélangeur MX2 et un deuxième filtre passebande externe SF2 centré par exemple autour de 44 MHz. L'ensemble de ces moyens fait partie d'un bloc analogique BAN, qui est relié à un bloc numérique BNM par l'intermédiaire d'un étage de conversion analogique/numérique CAN. Ce bloc numérique comporte de façon classique des moyens de traitement destinés à effectuer notamment des traitements classiques de démodulation et de décodage des symboles véhiculés par le signal. Par ailleurs, le bloc numérique comporte des premiers moyens de mesure MM1 aptes à calculer la puissance des échantillons numériques prélevés après l'étage de conversion CAN. Des moyens de commande de gain ACTL, de structure et de fonctionnement connus, commandent alors le gain Gl de l'amplificateur AGC1 et la gain G2 de l'amplificateur AGC2 à partir de la puissance numérique ainsi calculée, et d'une loi de contrôle prédéfinie. A titre indicatif, les gains Gl et G2 peuvent alors varier par pas de 8 dB par exemple. Selon l'invention, le bloc analogique BAN comporte, en outre, des deuxièmes moyens de mesure MM2 formés ici d'un multiplieur dont les deux entrées sont reliées à la sortie de l'étage amplificateur d'entrée AGC1. La sortie du multiplieur fournit donc, en multipliant le signal par lui-même, une information de puissance du signal analogique prélevé à la sortie de l'amplificateur AGC 1. Cette mesure de puissance est filtrée dans un filtre passe-bas FL3, de façon à ne conserver que la composante continue qui représente exactement le niveau de puissance du signal. A titre d'exemple, on pourra choisir un filtre passe-bas dont la fréquence de coupure est de l'ordre de 50 KHz, ce qui permet d'éliminer la plus petite des fréquences parasite, de l'ordre de 6 MHz. Cette plus petite fréquence parasite est égale à F2-F1 où F2 représente la fréquence d'un brouilleur et FI la fréquence du signal ou d'un brouilleur. Un comparateur CMP permet de comparer la puissance totale en sortie du filtre FL3 à un seuil SSE. Ce seuil peut être programmé par un bus I2C de façon à permettre une plus grande finesse de contrôle du gain ultérieur. Bien entendu, le seuil de référence SSE dépend de l'application envisagée et de la précision requise. A titre indicatif, dans le cas d'une réception câble, on peut fixer ce seuil de référence SSE à-27,75 dBm vu de l'entrée, ce qui correspond à 135 raies à 0 dBm. La sortie du comparateur CMP est donc un signal analogique prenant le niveau, par exemple 0 ou Vdd (par exemple 5 volts), en fonction du résultat de la comparaison. Cette sortie du comparateur CMP fournit donc des premières informations que l'on peut qualifier de binaires et qui peuvent donc être codées par 0 ou par 1. Si la puissance reçue se situe de façon très proche du seuil de référence SSE, on risque d'être sensible à des petites variations. Pour éviter cela, on place avantageusement un hystérésis dans le comparateur CMP. Par ailleurs une bascule D, référencée BSC, est connectée entre la sortie du comparateur CMP et l'entrée d'un filtre numérique FN. Cette bascule permet de prendre en compte et de mémoriser les informations binaires issues du comparateur. Le filtre numérique permet de moyenner les informations binaires délivrées par la bascule BSC et de délivrer des informations filtrées binaires, que l'on nomme informations de contrôle binaires . A titre d'exemple, le filtre numérique FN peut effectuer une moyenne glissante sur quelques durées symbole , par exemple sur une dizaine d'échantillons. Des moyens de contrôle MC vont alors ajuster la loi de contrôle incorporée dans les moyens de commande ACTL en fonction de la valeur des informations de contrôle délivrée par le filtre numérique. Ainsi, si l'on se réfère plus particulièrement à la figure 2, on voit que si la puissance mesurée dans l'étape 20 est supérieure au seuil (étape 21), ce qui est équivalent par exemple à une information de contrôle égale à 1, le gain G1 se voit diminuer de 8 dB supplémentaires (8 db correspondant par exemple au pas retenu pour la commande par pas de l'amplificateur d'entrée AGC1), tandis que le gain G2 de l'amplificateur AGC2 se voit augmenter de 8 dB (étape 23). Si, par contre, la puissance est inférieure au seuil, alors la loi de contrôle est inchangée (étape 22) et les gains Gl et G2 des amplificateurs AGC1 et AGC2 continuent d'être commandés par la loi de contrôle des moyens de commande ACTL. L'invention propose donc un procédé de contrôle du gain qui fonctionne en permanence lors du fonctionnement du récepteur et qui permet ainsi de limiter la dynamique d'entrée requise, notamment sur l'étage amplificateur d'entrée, en tenant compte de la puissance qui entre effectivement dans le tuner, sans pour autant dégrader de trop le rapport signal/bruit. REVENDICATIONS 1-Procédé de contrôle du gain d'un synthonisateur de fréquences, dans lequel on mesure la puissance du signal après une conversion analogique/numérique, et on contrôle le gain à partir de cette mesure de puissance selon une loi de contrôle prédéterminée, caractérisé par le fait qu'on mesure (MM2) la puissance du signal analogique prélevé entre un étage amplificateur d'entrée (AGC1) et un premier étage de transposition de fréquence (MX1), ou immédiatement après le premier étage de transposition de fréquence (MX1), on compare la puissance mesurée à un seuil de puissance prédéterminé (SSE) de façon à obtenir des premières informations binaires, et on ajuste (MC) la loi de contrôle du gain à partir des valeurs d'informations de contrôle binaires obtenues à partir desdites premières informations binaires. 2-Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites informations de contrôle sont obtenues par filtrage (FN) desdites premières informations. 3-Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que si la puissance mesurée est supérieure au seuil (SSE), on modifie ladite loi de contrôle, tandis qu'on la laisse inchangée dans le cas contraire. 4-Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le synthonisateur est du type à double conversion, comportant en outre un deuxième étage de transposition (MX2) connecté en aval du premier étage de transposition (MX1), et un deuxième étage d'amplification (AGC2) connecté en aval du deuxième étage de transposition, et par le fait que ladite loi de contrôle comporte un premier réglage du gain (Gl) de l'étage amplificateur d'entrée et un deuxième réglage du gain (G2) du deuxième étage d'amplification. 5-Procédé selon les revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que la modification de la loi de contrôle comporte une diminution supplémentaire du gain (G1) de l'étage amplificateur d'entrée et une augmentation du gain (G2) du deuxième étage d'amplification. 6-Synthonisateur de fréquences, comprenant un bloc analogique (BAN) comportant des moyens d'amplification à gain commandable incluant au moins un étage amplificateur d'entrée (AGC1), et au moins un premier étage de transposition de fréquence (MX1) connecté en aval de l'étage amplificateur d'entrée, ainsi qu'un bloc numérique (BNM) connecté au bloc analogique par un étage de conversion analogique/numérique et comportant des premiers moyens de mesure (MM1) aptes à mesurer la puissance du signal après l'étage de conversion, et des moyens de commande de gain (ACTL) aptes à commander le gain des moyens d'amplification à partir de ladite mesure de puissance et d'une loi de contrôle, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre - des deuxièmes moyens de mesure (MM2), connectés entre l'étage amplificateur d'entrée et le premier étage de transposition de fréquences, ou immédiatement après le premier étage de transposition de fréquences, et aptes à mesurer la puissance du signal analogique ainsi prélevé, - des moyens de comparaison (CMP) aptes à comparer la puissance ainsi mesurée avec un seuil prédéterminé, et à délivrer des premières informations binaires, - des moyens de contrôle (MC) connectés entre les moyens de comparaison et les moyens de commande de gain, et aptes à ajuster la loi de contrôle à partir des valeurs d'informations de contrôle binaires obtenues à partir desdites premières informations binaires. 7-Synthonisateur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les moyens de comparaison (CMP) sont à hystérésis. 8-Synthonisateur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une bascule (BSC) et des moyens de filtrage (FN) connectés entre les moyens de comparaison et les moyens de contrôle, et aptes à effectuer une prise en compte, une mémorisation et un filtrage desdites premières informations binaires de façon à délivrer lesdites informations de contrôle binaires. 9-Synthonisateur selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait que si la puissance mesurée est supérieure au seuil, les moyens de contrôle (MC) sont aptes à modifier ladite loi de contrôle, tandis qu'ils la laissent inchangée dans le cas contraire. 10-Synthonisateur selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé par le fait qu'il est du type à double conversion, comportant en outre un deuxième étage de transposition (MX2) connecté en aval du premier étage de transposition, et un deuxième étage d'amplification (AGC2) connecté en aval du deuxième étage de transposition, et par le fait que ladite loi de contrôle comporte un premier réglage du gain de l'étage amplificateur d'entrée et un deuxième réglage du gain du deuxième étage d'amplification. 11-Synthonisateur selon les revendications 9 et 10, caractérisé par le fait que les moyens de contrôle sont aptes à modifier la loi de contrôle par une diminution supplémentaire du gain (Gl) de l'étage amplificateur d'entrée (AGC1) et une augmentation du gain (G2) du deuxième étage d'amplification (AGC2). 12-Récepteur de signaux numériques terrestres, caractérisé par le fait qu'il comporte un synthonisateur selon l'une des revendications 6 à 11.