Brevet FR2843661A1 — publié le 20040220

La présente invention concerne le domaine de la téléphonie mobile, et plus particulièrement celui des téléphones mobiles bi-bandes. Dans ce domaine, les radiocommunications sont réglementées par les normes GSM, DCS et PCS, respectivement dans les bandes 900, 1800 et 199 MHz, auxquelles il faut ajouter maintenant la norme UMTS. Toutes ces normes ont donné ou donneront lieu à des gammes de produits très largement diffusées et à la disponibilité en grande quantité et à faible ) cot des circuits électroniques intégrés pour les radiotransmissions correspondantes. Parallèlement, il existe la norme GSMR ou GSM 400 MHz, beaucoup moins fréquemment utilisées qui concerne les réseaux de radiocommunications mobiles des compagnies européennes de chemins de fer. La norme GSM 400 diffère par exemple de la norme GSM essentiellement par le choix des bandes de fréquences, 921-960 MHz pour le GSM 900 ou 0) plus simplement GSM et 450, 4-496 MHz pour le GSM-R, et par la classe d'utilisation, correspondante à la nature du réseau notamment à sa densité, et qui détermine les niveaux de puissance d'émission/réception, notamment la norme GSM impose des transmissions de classe IV (puissance 2 watts), et la norme GSM-R, des transmissions de classe II de puissance 8 watts. Les circuits intégrés de radiocommunication du type GSM disponibles dans le commerce, ne conviennent donc pas. Or, il n'existe pas, pour le GSM-R, de circuits intégrés équivalents du 3( commerce. On pourrait concevoir d'étudier et de fabriquer un tel circuit intégré, mais son cot industriel serait trop élevé et une telle opération ne serait pas rentable. A cause du volume nécessaire, une réalisation en composants 35 discrets n'est pas non plus envisageable. Confronté à ce problème, la demanderesse propose une solution de compromis qui consiste à insérer un dispositif d'adaptation de circuit intégré de GSM 900/1800/1900 à une utilisation en GSM 400. A cet effet, l'invention concerne un dispositif hétérodyne et d'adaptation d'un signal de réception sur une antenne dans une première bande de fréquence, correspondant à un premier réseau de télécommunication mobile, à un circuit de réception de signaux radio dans une seconde bande de fréquence, correspondant à un second réseau de télécommunication mobile, pour effectuer une transposition de fréquences de réception de la première bande dans la seconde bande, caractérisé par le fait qu'il comporte un premier mélangeur amont, un filtre de canal et un second mélangeur aval montés entre l'antenne et le circuit. I() Ainsi, un téléphone mobile GSM-R, travaillant dans la bande 450 MHz, peut être équipé d'un circuit intégré RF de GSM dans la bande 900 MHz, ce qui évite le surcot de fabrication du téléphone sans en accroître le volume. I De préférence, le dispositif d'adaptation comporte, en amont du filtre au moins une tête d'antenne agencée pour adapter les caractéristiques du signal de réception à celles attendues par le circuit de réception, conformes aux caractéristiques du second réseau de télécommunication mobile. If) Les caractéristiques dont il est question ici sont la classe, ordinairement II pour le GSM-R ou IV pour le GSM, le point d'interception et les niveaux de réfection des brouilleurs. Ainsi, le téléphone mobile peut être utilisé dans de bonnes conditions. 25 Avantageusement, le dispositif comporte un diplexeur, au moins deux têtes d'antenne reliées au diplexeur, un commutateur de têtes relié aux têtes d'antenne, permettant de connecter l'une ou l'autre de ces têtes selon les caractéristiques du premier réseau de radio communication choisi, qu'il soit 3o de classe II, IV ou autre... On dispose ainsi, en réception, d'un téléphone mobile bi-bande. De préférence, le filtre de canal est relié à un mélangeur amont, à un mélangeur aval tous deux reliés au moins à un oscillateur local indépendant 35 en entrée des mélangeurs. L'utilisation d'oscillateurs indépendants permettent le réglage pour couvrir les deux bandes de fréquence GSM et GSM-R. L'utilisation de deux mélangeurs permet de s'affranchir plus complètement des brouilleurs éventuels. Pour une adaptation d'un circuit intégré RF de GSM à une utilisation en GSM-R, un seul oscillateur local peut suffire. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante et du dessin l'accompagnant sur lequel - la figure 1 montre un schéma par blocs fonctionnels d'une version bibande du téléphone mobile selon l'invention, - la figure 2 montre une version bande unique du téléphone mobile selon l'invention et - la figure 3 montre la transposition de fréquence de la bande de fréquence du GSM-R dans la bande de fréquence du GSM. En référence à la figure 2, dans une première version selon l'invention, le téléphone mobile 100 comporte une antenne 1 recevant un signal de réception d'un premier réseau de télécommunication 11, un duplexeur 2 pour séparer ce signal de réception d'un signal d'émission, un circuit RF de réception 90 de signaux radio non représenté, ici dans la bande 900 MHz, de classe IV, prévu pour convertir la fréquence de réception RRXGSM du signal d'entrée dudit circuit en fréquence de base à traiter par un microprocesseur 95. Ici, le signal de réception étant de classe II et dans la bande de fréquence Fe, on insère un dispositif hétérodyne et d'adaptation 80 entre le duplexeur 2 et le circuit 90, pour le rendre compatbile audit circuit. Le dispositif 80 est composé d'une tête d'antenne 10 comportant principalement une électronique pour effectuer une rejection des brouilleurs du signal de réception en dehors de la bande utile, une amplification faible bruit dudit signal dans cette bande utile, et son adaptation à une dynamique 30 correspondant à la classe IV, c'est-à-dire, notamment, définie par le facteur de bruit de la tête d'antenne, par son point d'interception à l'entrée et par son point de compression, suivant la bande à recevoir d'un premier mélangeur 50 pour mixer le signal de réception à un signal fourni par un premier oscillateur local 41 de fréquence Fola indépendant du circuit 90 35 pour donner un signal de fréquence intermédiaire Fj, d'un filtre 70 de canal pour filtrer les signaux parasites et éliminer les brouilleurs résiduels, et d'un second mélangeur 60 pour mixer le signal de fréquence intermédiaire FI filtré à un signal fourni par un second oscillateur local 42 de fréquence Folb indépendant du circuit 90 pour donner un signal de fréquence FRXOSM 4) conforme aux spécifications d'entrée du circuit 90, GSM, de classe IV. Comme dans les communications GSM-R, les signaux à recevoir sont de classe II, la tête d'antenne 10 comporte une électronique d'adaptation qui permet de transformer le signal de réception de classe II, puissance 8 watts sur la bande 450 en un signal de réception de classe IV puissance 2 watts, c'est-à-dire essentiellement rejecter les brouilleurs possibles de la bande de réception GSM-R en-deçà d'un niveau qui permette d'obtenir un point d'interception à -18dBm, conformément à la norme GSM 0505 et aux signaux de classe IV, ces paramètres ayant en classe II pour valeurs respectives: -9 dBm et -23dBm. Pour cela, la tête d'antenne 10 comporte des circuits réjecteurs des bandes d'émission GSM-R, plus précisément les bandes 450,4 - 457,6 et 478,8 - 486 MHz à des niveaux conformes à ladite norme GSM 0505. Ces circuits rejecteurs sont facilement concevables et réalisables par l'homme du métier. Mais la tête d'antenne 10 doit comporter aussi des circuits rejecteurs des bandes GSM 900 pour donner des niveaux résiduels ou signaux parasites 10 conformes à cette même normne, afin d'éviter des "réponses" parasites dans la bande GSM 900 qui ne sont pas, à cause de la conception de la transposition de fréquence expliquée ci-après, affectées par ladite transposition obtenue par les circuits 50, 70 et 60. La conception de ces derniers rejecteurs sont, eux aussi, à la portée de l'homme du métier.:5 Dans cette transposition de fréquence, en référence à la figure 3, la fréquence FI et les fréquences Fola et Folb sont réglées pour permettre une réception de fréquence de réception F'e dans la bande de réception 460,4/496 MHz du GSM-R et une transposition dans la bande de réception 3o 921/960 MHz du GSM. On choisit ici un mélangeur amont suporadyne et un mélangeur aval infradyne. d'o FI = Foa - F'e (1) FI + Folb= FRXGSM (2) Pour minimiser le nombre des composants, on choisit un seul oscillateur local 40. Par suite Fola = Folb = Fol et des relations ci-dessus, on tire 40 F02 = FRXGSM + F'e FI = FRXGSM -F'e (3) (4) On propose de plus de fixer FI, ce qui permet l'emploi d'un filter 70 discret et de choisir comme valeur de fréquence intermédiaire, une fréquence Fio telle qu'elle transpose la bande de fréquence GSM-R utile en réception au milieu de la bande de fréquence GSM. Cette propriété peut se traduire par la transposition montrée en figure 3 o la bande GSM-R (F1, F2) de largeur AFe = 35,6 MHz se retrouve transposée dans la bande (FI,, F21) de même I) largeur et incluse dans la bande (FIGsM, F2GSM) utile en réception GSM de largeur (960 - 921) MHz soit 39 MHz. Ainsi, par exemple, l'écart en fréquence des fréquences FIT et FIGsM est de: FIT- FIGSM =Af= 39 - 35,6 = 1,7 MHz. (f) On choisit donc Fio pour que, selon la formule (4) is 3 o (F1GosM + Af) - Fl 921 + 1,7 - 460,4 soit Fh, = Fo = 231,15 MH 4-) Les relations (1) et (2) s'écrivent alors (1) FoL =FIo + F'e (2) - FOL = FrpXGSM-FIO Evidemment, suivant la reception, FoL s'établit entre deux fréquences F'oLl et F'oL2 en fonction de F'ó, et, puisque FIo est fixe: 1 fréquence de réception F'e par le microprocesseur 95 du téléphone 100. Dans une seconde version selon l'invention, en référence à la figure 1, le téléphone mobile 100 comporte tous les éléments de la première forme de réalisation, mais on a ici inséré une seconde tête d'antenne 20 en parallèle sur la tête 10 et accordée pour répondre aux spécifications GSM d'un signal de réception de fréquence F"e. Il faut noter que la tête d'antenne 20 comporte des circuits réjecteurs classiques de classe IV pour rejecter les brouilleurs de la bande d'émission GSM, mais aussi, à l'instar de la tête d'antenne 10, des circuits réjecteurs des brouilleurs dans la bande d'émission GSM-R (bandes 450-480) pour réjecter du signal de réception, les signaux parasites en-dessous d'un niveau 30 suffisant conformément à la norme GSM 0505. Les têtes d'antenne 10 et 20 sont alténativement utilisables grâce à un diplexeur 3 ajouté en amont pour séparer les bandes GSM et GSM-R et un module commutateur 30 en aval pour attaquer le mélangeur amont. On a donc ici un fonctionnement bi-bande conforme au fonctionnement en bande GSM-R déjà vu lorsque la tête 10 est connectée et au fonctionnement en bande GSM qui va être exposé ci-après quand la tête 20 est à son tour connectée. Dans ce dernier fonctionnement, on choisit cette fois les mélangeurs amont et aval 60 tous deux infradynes, d'o: FI = F"e =Foi (5) FI + FOL = FRXGSM (6) cette dernière équation étant redondante à l'équation (2), ce qui entraîne les relations (7) et (8) suivantes I{) FRXGSM + F"e (7) FoL = F FRXGSM F"e (8) Ici, la fréquence FoL varie entre deux fréquences F"o11 et F"o12 en fonction de F"e, fréquence du signal de réception, et F"oln = 921 -281,15 = 689,85 MHz F"012 = 960 - 231,15 = 728,85 MHz. On constate que ces variations de fréquence de l'oscillateur local en utilisation GSM-R ou en utilisation GSM sont presque les mêmes, ce qui permet de réaliser le dispositif 80 avec un oscillateur local unique 40. 30 Dans cette seconde version, le mélangeur amont 50 est utilisé en infradyne (position 1 du mélanger) ou en supradyne (position 2 du mélangeur) selon la commande du microprocesseur 95 grâce à un interrupteur 31 qui fonctionne parallèlement à l'interrupteur 30, commandé aussi par le 35 microprocesseur, qui commute respectivement la tête 20 (position 1 de l'interrupteur) ou la tête 10 (position 2 de l'interrupteur). Ainsi, en fonctionnement GSM-R/GSM, choisi par l'utilisateur grâce au microprocesseur 95, les interrupteurs 30 et 31 sont calés en position 2 pour ce premier hétérodynage, tandis qu'en fonctionnement GSM/GSM, ces 4) interrupteurs sont calés sur les positions 1 pour ce second hétérodynage. Au choix ci-dessus de l'utilisateur peut éventuellement être substituée une sélection automatique sur appel entrant, par exemple en effectuant une commutation périodique des premiers réseaux accessibles, sur les commutateurs 30 et 31, avec une période inférieure à une sonnerie d'appel. Les deux versions décrites ci-dessus peuvent facilement être transposées à d'autres normes que les normes GSM-R et GSM des premier et second réseaux. L'invention s'applique aussi entre toute norme d'application limitée et toute norme d'application générale telle que DCS, PCS ou UMTS. Notamment, l'invention s'applique chaque fois que l'on aura à concevoir un téléphone pour recevoir des signaux d'un premier type de réseau de télécommunication radio et à les traiter au moyen d'un circuit intégré de radiocommunication prévu pour un second type de réseau de télécommunication radio. Il faut noter qu'en émission, il n'y a-aucune difficulté à concevoir deux circuits d'émission montés parallèles pour) émettre sur ces deux types de réseaux, suivant le réseau accroché, cette conception étant actuellement couramment mise en pratique. REVENDICATIONS 1.- Dispositif (80) hétérodyne et d'adaptation d'un signal de réception sur une antenne (1) dans une première bande de fréquence (Fe), correspondant à un premier réseau de télécommunication mobile ( 11), à un circuit (90) de réception de signaux radio dans une seconde bande de fréquence (FRSGSM), correspondant à un second réseau de télécommunication mobile, pour effectuer une transposition de fréquences de réception de la première bande dans la seconde bande, caractérisé par le fait qu'il comporte un premier mélangeur (50) amont, un filtre (70) de canal et un second mélangeur (60) aval montés entre l'antenne (1) et le circuit (90). 2.- Dispositif selon la revendication 1, comportant en amont du filtre au moins une tête (10) d'antenne agencée pour adapter les caractéristiques du signal de réception à celles attendues par le circuit (90) de réception. 3.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel la ou les têtes d'antenne comportent des circuits réjecteurs des bandes d'émission GSM et SGM-R. 4.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, comportant un diplexeur (3), au moins deux têtes (10, 20) d'antenne reliées au diplexeur, un commutateur (30) de têtes relié aux têtes d'antenne, permettant de connecter l'une ou l'autre de ces têtes selon les caractéristiques du premier 25 réseau de radiocommunication. 5.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le filtre (70) de canal est relié à un mélangeur amont (50), à un mélangeur aval (60) tous deux reliés au moins à un oscillateur local (40) indépendant. 30.. 6.- Dispositif selon les revendications 1 à 5, dans lequel le mélangeur amont est sypradyne et le mélangeur aval est infradyne. 7.- Dispositif selon la revendication 5, dans lequel les mélangeurs amont (50) et aval (60) sont tous deux infradynes. 8.- Dispositif selon les revendications 5 à 7, dans lequel l'oscillateur local est unique.