Brevet FR2828350A1 — publié le 20030207

d'appui latéral (14). La présente invention, concerne un dispositif de circuit doubleur de fréquence. I1 est maintenant courant, pour les téléphones cellulaires, d' avoir la cap acité de fonctionner dans des bandes de fréquences multi s ples, l'une de ces bandes se situant typiquement autour de 900 MHz et une autre bande se situant autour de 1800-1900 MHz. I1 est courant de munir ces télophones d'un circuit doubleur de fréquence pour réduire le nombre de modules d'oscillateurs commandés en tension (VCO) nécessai res (une source à 900 MHz est doublée à 1800 MHz). to Un circuit doubleur de fréquence connu comprend un ctr cuit à diodes non linéaire qui génère des harmoniques d'un signal d'en trée, l'un d es h armoniqu es étant à la fré qu ence double de celle du sign al d'entrée Cependant, ces circuits n'ont pas un bon rendement de puis sance et nécessitent des quantités importantes de filtrage pour isoler s l'harmonique requis. Un autre ctrcuit connu est représenté schématiquement dans la figure 1. En se référant à la figure 1, le circuit doubleur de fré quence 10 comprend une borne d'entrée 11 à laquelle on applique un si gnal radiofréquence, un circuit déphaseur 12, un mélangeur 13, un filtre o passe-bande 14, et une borne de sortie 15. Le circuit déphaseur 12 pro duit des versions en phase et en quadrature du signal d'entrée, qui sont appliquées à deux entrées de signaux différentes du mélangeur 13. La sortie du mélangeur contient un signal à la fréquence double de celle du signal d'entrée, que le filtre 14 laisse alors passer, tandis que les signaux 2s aux autres fréquences sont bloqués par le filtre. Le besoin d'un circuit dé phaseur est considéré comme un inconvénient, et la plupart des réalisa tions nécessitent également des amplificateurs limiteurs pour générer les signaux de commande en quadrature. Un troisième circuit doubleur de fréquence connu est repré senté schématiquement dans la figure 2. En se référant à la figure 2, le circuit 20 comprend une paire de transistors bipolaires 21, 22 dont les électrodes d'émetteur sont connectées à la masse 23 par l'intermédiaire d'une résistance 24. Les électrodes de collecteur des transistors 21, 22 sont connectées l'une à l'autre ainsi qu'à une borne d'alimentation positive 3s 28 par l'intermédiaire d'une charge de filtre passif comprenant une in ductance 25, un condensateur 26 et une résistance 27. IJn signal d'entrée différentiel est appliqué aux bornes d'entrée 29, 30 qui sont connectées respectivement aux électrodes de base des transistors 21, 22, et une sortie à une seule extrémité est prévue comme borne de sortie 31 qui se trouve connectée aux collecteurs des transistors. Les transistors 21, 22 effec- tuent un redressement à double alternance du signal d'entrée, et le signal de signal de sortie obtenu est filtré par la charge de filtre 25, 26, 27. De s méme, bien que cela ne donne pas un bon rendement de conversion de puissance, on prévoit une sortie à une seule extrémité, tandis que des sorties différentielles sont habituellement préférables. La présente invention a pour but de créer un dispositif de circuit doubleur de fréquence qui comporte une sortie différentielle et qui lO présente une bonne réjection de la fréquence d'un signal d'entrée. A cet effet, la présente invention concerne un Dispositif de ctrcuit doubleur de fréquence, caractérisé en ce qu'il comprend: un circuit redresseur à double alternance comportant une entrée et une première borne, la première borne étant connectée à une première borne d'alimen s tation par l'intermédiaire d'une première source de courant, et l'entrée formant une entrée du dispositif de ctrcuit doubleur de fréquence; un cir- cuit de transistor polarisé comportant une première borne connectée à la première borne d'alimentation par l'intermédiaire d'une seconde source à courant constant, en étant connecté à la première borne du circuit de re dressement; les bornes de sortie du circuit de redressement et du circuit de transistor polarisé formant des bornes de sortie différentielles du dis- positif de circuit doubleur de fréquence. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention, la première borne du circuit de transistor polarisé est connectée à la première borne s du circuit de redressement par un condensateur. Les sorties du circuit de redressement et du circuit de transistor polarisé sont connectées à une seconde borne d'alimentation par l'intermédiaire d'une charge de filtre. La charge de filtre est un filtre à inductance-capacité-résistance. Une induc- tance du filtre comporte une prise centrale connectée à la seconde borne d'alimentation. Il comprend en outre un filtre actif connecté aux bornes de sortie différentielles. Les sources de courant sont des sources à courant essentiellement constant. Les sources de courant sont formoes de circuits miroirs de courant à base de transistors. La présente invention concerne également un radiotélé phone incluant un circuit doubleur de fréquence tel que ci-dessus. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l' aide de modes de réalisation représentés sur les dessins an- nexés dans lesquels: - les figures 1 et 2 représentent des dispositifs de circuits doubleurs de fréquence selon l'art antérieur; et - les figures 3 à 5 représentent respectivement des dispositifs de circuits doubleurs de fréquence selon un premier mode de réalisation, un se s cond mode de réalisation et un troisième mode de réalisation de l'in vention. En se référant à la figure 3, celle-ci représente un circuit doubleur de fréquence 40 comprenant un circuit redresseur double alter nance constitué d'un premier transistor bipolaire npn 41 et d'un second to transistor bipolaire npn 42 dont les électrodes de collecteur sont connec tées l'une à l'autre et dont les électrodes de base sont connectées aux bor nes respectives 43, 44 d'une entrée différentielle. Les électrodes d'émetteur des transistors 41, 42 sont connectées l'une à l'autre et au potentiel de la masse par l'intermédiaire d'une première source à courant constant 45. s Un transistor polarisé 46 comporte une électrode de base connectée à une source de polarisation et une électrode d'émetteur connectée au potentiel de la masse par l'intermédiaire d'une seconde source à courant constant 47. Les sources de courant 45, 47 sont des circuits miroirs de courant à base de transistors. Les électrodes d'émetteur des transistors de redres o seur 41, 42 sont connectées à l'électrode d'émetteur du transistor polarisé 46 par l'intermédiaire d'un premier condensateur 48. Des bornes de sortie différentielles 50, 49 sont connectees respectivement à l'électrode de col lecteur du transistor polarisé 46 et aux électrodes de collecteur branchées en commun des transistors redresseurs 41, 42. Une première résistance 51 connecte les électrodes de col lecteur branchées en commun des transistors de redresseur 41, 42, à une borne d'alimentation positive Vcc. Une seconde résistance 52 connecte à Vcc l'électrode de collecteur du transistor polarisé 46. Les bornes de sortie 49, 50 sont connectées l'une à l'autre par un second condensateur 53 et une inductance 54 qui sont branchés en parallèle. Les résistances 51, 52, le condensateur 53 et l'inductance 54 constituent ensemble une charge connectant le reste du circuit doubleur de fréquence 40 à Vcc, et consti - tuent également un filtre. Le fonctionnement du circuit doubleur de fréquence 40 est le suivant: un signal d'entrée différent reçu aux bornes d'entrée 43, 42 est redressé à double alternance par les transistors de redressement 41 42. Cela produit des variations de courant à la fois aux collecteurs des tran sistors de redressement 41, 42 et à leurs émetteurs. Le signal fourni aux électrodes d'émetteur branchées en commun des transistors de redresse ment 41, 42 contient un grand signal d'harmonique du second ordre du signal d'entrée, en plus de quelques harmoniques pairs d'ordres plus éle vés. Si le signal drentrée est complètement symétrique, c'est à dire si les deux moitiés sont de même amplitude et de phases opposées, des niveaux minimum de la fréquence d'entrée fondamentale et des harmoniques im pairs quelconques sont générés aux électrodes d'émetteur branchées en commun des transistors de redressement 41, 42. Le transistor polarisé 46, du fait que son électrode d'émet o teur est connectée aux électrodes d'émetteur des transistors de redresse ment 41, 42, est forcé de conduire un courant qui est en concordance mais en opposition de phase avec le signal de courant fourni par la com binaison des transistors de redressement. Par suite, un signal de courant est fourni à l'électrode de collecteur du transistor polarisé 46, et donc à la borne de sortie 50, ce signal de courant présentant une composante alter native de même amplitude mais en opposition de phase avec le signal de courant fourni à l'autre borne de sortie 49. Le premier condensateur 48 assure l'isolation en courant continu du transistor polarisé 46 par rapport au transistor de redressement 41, 42. Le branchement du premier con o densateur 48 signifie également que la tension de la source de polarisation connectée à l'électrode de base du transistor polarisé 46, n'est pas critique à condition que le transistor polarisé soit maintenu dans un état de fonc tionnement normal. Le branchement du premier condensateur 48 a pour résultat que l'état de polarisation à courant continu des bornes de sortie 49, 50, est déterminé uniquement par les sources de courant 45, 47 et par les résistances 51, 52, ce qui permet d'obtenir un bon équilibrage du si gnal de sortie différentiel. Comme le signal différentiel fourni par le transistor polarisé 46 et les transistors de redressement 41, 42, contient un niveau élevé de signal de second harmonique, il suffit de relativement peu de filtrage. Le filtre de charge peut donc prendre la forme d'un circuit résonnant à faible Q (facteur de qualité), qui est constitué par les résistances 51, 52, le se cond condensateur 53 et l'inductance 54. Comme il suffit d'un faible Q. le filtre de charge se fabrique facilement sur du silicium, ce qui permet au 3s circuit doubleur de fréquence 40 d'être réalisé facilement sous la forme d'un circuit intégré (IC) radiofréquence (RF). Un second mode de réalisation d'un dispositif de circuit doubleur de fréquence selon la présente invention est représenté dans la figure 4. En se rétérant à la figure 4, le circuit doubleur de fréquence 60 est le même que celui de la figure 3, sauf qu'il utilise un filtre de charge différent. Les mêmes références numériques que celles de la figure 3 sont conservées pour les éléments identiques. Une inductance 61 comporte une prise centrale connectée à Vcc, et ses bornes d'extrémité sont connectées respectivement aux bornes de sortie 49, 50. Un condensateur 62 et une résistance 63 sont branchés en parallèle aux bornes de l'inductance 61. Un autre dispositif de filtre de charge est représenté dans le l0 circuit doubleur de fréquence 70 de la figure 5. Ici, une première résis tance 71 et une seconde résistance 72 connectent respectivement à Vcc les électrodes de collecteur branchées en commun du redresseur 41, 42 et l' électro de de collecteur du transistor polaris é 46. D es condensateurs de même valeur 74, 75 sont branchées én série entre les bornes de sortie 49, , en parallèle sur une inductance 73. Une borne 76 est connectée au point milieu des condensateurs 74, 75. La borne 76 est une borne de masse virtuelle qui peut être connectée à Vcc ou à la masse. Dans une variante de réalisation (non représentée), les électrodes de base des transistors de redressement 41, 42 sont branchées aux bornes d'entrée 43, 44 par des condensateurs de couplage respectifs, et les transistors de redressement sont polarisés par branchement à une source de tension par l'intermédiaire de résistances de polarisation res pectives de valeur élevée. Pour les applications basse fréquence un ctrcuit de filtre actif peut être utilisé à la place des filtres passifs représentés dans les fi gures 3 à 5. Au lieu de circuits miroirs de courant à base de transistors, les sources de courant 45, 47 peuvent être des résistances, et la polarisa tion peut être effectuée aux bornes d'entrée 43, 44. On remarquera que les circuits doubleurs de fréquence dé crits ci-dessus sont capables de fonctionner à des tensions d'alimentation basses avec un bon rendement de conversion de puissance et à un coût relativement faible. On remarquera également qu'on peut obtenir les mê mes propriétés lorsqu'on réalise l'un quelconque des circuits avec des s transistors à effet de champ à la place de transistors bipolaires. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Dispositif de circuit doubleur de fréquence (40), caractérisé en ce qu'il comprend: un circuit redresseur à double alternance (41,42) comportant une entrée s et une première borne, la première borne étant connectée à une première borne d'alimentation par l'intermédiaire d'une première source de courant (45), et l'entrée formant une entrée du dispositif de circuit doubleur de fréquence (40), un ctrcuit de transistor polarisé (46) comportant une première borne con o nectée à la première borne d'alimentation par l'intermédiaire d'une se- conde source à courant constant (47), en étant connecté à la première borne du circuit de redressement; les bornes de sortie du circuit de redressement (41, 42) et du ctrcuit de transistor polarisé (46) formant des bornes de sortie différentielles (49,50) is du dispositif de circuit doubleur de fréquence (40). 2 ) Dispositif de circuit doubleur de fréquence (40) selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la première borne du ctrcuit de transistor polarisé (46) est connectée à la première borne du circuit de redressement (41,42) par un condensateur. 3 ) Dispositif de ctrcuit doubleur de fréquence (40) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les sorties du circuit de redressement (41, 42) et du circuit de transistor polarisé (46) sont connectées à une seconde borne d'alimentation par l'in termédiaire d'une charge de filtre. 4 ) Dispositif de circuit doubleur de fréquence (40) selon la revendica tion 3, caractérisé en ce que la charge de filtre est un filtre à inductance-capacité-résistance. ss 5 ) Dispositif de ctrcuit doubleur de fréquence (40) selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce qu' une inductance (61) du filtre comporte une prise centrale connectée à la seconde borne d'alimentation. 6 ) Dispositif de ctrcuit doubleur de fréquence (40) selon l'une quelconque s des revendications précédentes, caractérisé en ce qu' il comprend en outre un filtre actif connecté aux bornes de sortie différen- tielles (49, 50). o 7 ) Dispositif de ctrcuit doubleur de fréquence (40) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les sources de courant (45, 47) sont des sources à courant essentiellement constant. 8 ) Dispositif de circuit doubleur de fréquence (40) selon la revendica tion 7, caractérisé en ce que les sources de courant (45, 47) sont formées de circuits miroirs de courant à base de transistors. 9 ) Radiotéléphone, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit doubleur de fréquence (40) selon l'une quelconque des revendi