Brevet FR2913151A1 — publié le 20080829

L'invention concerne un procédé de limitation des perturbations dues à la microphonie dans les dispositifs d'émission réception radio fréquence. L'invention concerne également un circuit permettant d'implémenter un tel procédé. La plupart des dispositifs d'émission et de réception radiofréquences (RF) actuels mettent en oeuvre des synthétiseurs de fréquence PLO (Phase Locked Oscillator) précis synchronisés sur un oscillateur de référence basse fréquence (typiquement de 1 à 20MHz). Ces oscillateurs de référence sont souvent des XO (Chrystal Oscillator) ou TCXO (Temperature Compensated Crystal Oscillator) construits autour d'un crystal piezo malheureusement très sensible aux vibrations et aux chocs avec pour conséquences un écart intempestif de fréquence instantanée de l'oscillateur local PLO du dispositif. La fréquence centrale du signal émis ou reçu s'en trouve sensiblement modifiée. En conséquence, la qualité de la transmission est dégradée et le dispositif est perturbé. La figure 1 illustre un exemple d'un module de réception RF selon l'état de la technique. Le synthétiseur (PLO) 1 est usuellement constitué d'un oscillateur VCO (Voltage Control Oscillator) 2 asservi en phase par un circuit PLL (phase locked loop) 3 sur un signal de référence externe Sref issu d'un oscillateur de référence 4. Le VCO est stabilisé par une boucle à verrouillage de phase et par un filtre de boucle 5. Le synthétiseur 1 délivre ainsi un signal de référence Splo sur une entrée d'un mélangeur 12. Le signal d'entrée Sin amplifié par un amplificateur 10 puis filtré par un filtre passe bande 11 est appliqué sur l'autre entrée de mélangeur 12. Le signal Sin est ainsi transposé par le signal de référence Splo en un signal de sortie Sout en fréquence intermédiaire IF amplifié par l'amplificateur 13. Un récepteur, tel représenté par la figure 2, est constitué par exemple de deux modules RF physiquement distincts et reliés par exemple par un câble coaxial ou par une liaison sans fil. Le premier est un module de réception agile placé dans boîtier tuner qui permet de sélectionner le canal utile dans le multiplex fréquentiel reçu. Le deuxième module est un module de conversion Down Converter placé dans un boîtier Down Converter par exemple sur un mat qui convertit en bloc la bande de fréquence RF reçue en Fréquence Intermédiaire (IF), le câble coaxial véhicule l'alimentation continue DC du boîtier tuner vers le boîtier Down Converter et le signal en fréquence intermédiaire IF du boîtier Down Converter vers le boîtier tuner . Le module de réception agile, dans un boîtier tuner , est insensible à la microphonie. Par contre le boiter du module Down converter est quant à lui très léger et fixé par exemple en haut d'un mat. Il est donc sujet aux chocs et vibrations mécaniques. En exploitation, sous l'action de chocs aléatoires, ou du vent en extérieur, il peut donc se produire des décrochages de signaux ou pertes d'information visibles, dans le cas de la retransmission d'images sur écran. En fait, la fréquence du signal en fréquence intermédiaire IF varie à la suite d'un choc sur l'oscillateur TCXO. Un changement instantané sensible de la fréquence IF va se traduire par des erreurs en réception qui peuvent produire un blocage de l'image dans le cas d'une transmission vidéo. Une des techniques connues pour palier à ce phénomène est de déporter l'oscillateur de référence dans le boîtier du module tuner , par exemple, et de véhiculer le signal de référence à travers un câble coaxial vers l'élément du système d'émission réception sensible aux chocs mécaniques. La est un graphe illustrant un signal avec un changement de fréquence instantané du à un choc sur le récepteur situé dans le boiter du second module Down Converter . Ce choc engendre des parasites qui correspondent ici à une variation instantanée du signal IF qui peut également être gênante et dégrader la qualité de la transmission. Le brevet Européen EP 0449319 (NOKIA MOBIL PHONES LTD) propose une méthode pour réduire les effets de la microphonie dans les circuits de réception des téléphones portables. Il est proposé un arrangement du filtre de boucle qui consiste à transformer le potentiel de masse du filtre de boucle en masse flottante pour éliminer les interférences qui se développent dans les condensateurs (C Plusieurs idées de montages avec des composants actifs sont proposées. Les améliorations apportées permettent de réduire de 20 à 40dB les interférences produites par les chocs mécaniques sur condensateurs céramiques. Mais cette technique n'élimine pas la microphonie engendrée par l'oscillateur VCO lui-même. Cette microphonie est typiquement due aux selfs bobinées et aux capacités céramiques. Pour remédier à ces inconvénients l'invention propose une méthode de limitation de la microphonie dans un système récepteur formé par un premier module insensible à la microphonie et un second module sensible à la microphonie, physiquement distincts, reliés l'un à l'autre par une liaison, le système récepteur comprenant un premier oscillateur de référence et un deuxième oscillateur VCO La méthode consiste à placer l'oscillateur de référence dans le premier module, et à transmettre le signal de référence par la liaison du premier module vers le second module comportant un synthétiseur principal puis à utiliser un synthétiseur auxiliaire à filtre de boucle large pour doubler le synthétiseur principal à filtre de boucle ajusté et ensuite à comparer des signaux issus du synthétiseur principal et du synthétiseur auxiliaire pour former une contre réaction avec un signal de sortie représentatif des variations de phase/ fréquence responsable des phénomènes de microphonie. Préférentiellement, les synthétiseurs sont situés tous deux dans le second module. Selon une variante de l'invention, associé au synthétiseur principal du second module le synthétiseur auxiliaire est situé dans le premier module. L'invention consiste également en un système récepteur formé par un premier module et un second module sensible à la microphonie, physiquement distincts et reliés l'un à l'autre par une liaison par laquelle un signal de référence est transmis du premier module vers le second module. Au second module comportant un synthétiseur principal PLO1 formé par un circuit PLL PLL1 et un filtre F1 pour un filtrage de boucle optimisé à la bande de fréquence de réception des signaux, il est associé un synthétiseur auxiliaire PLO2 formé par un circuit PLL PLL2 et un filtre F2 pour un filtrage de boucle large et un comparateur phase/fréquence C émettant un signal de comparaison des signaux de sortie du synthétiseur principal PLO1 et du synthétiseur auxiliaire PLO2, ce signal formant une boucle de contre réaction sur le synthétiseur principal. Préférentiellement, le synthétiseur principal PLO1 et le synthétiseur auxiliaire PLO2 sont asservit en phase sur un signal de référence externe Sref en provenance du premier module. Selon une variante de l'invention, le synthétiseur auxiliaire PLO2 est un élément du deuxième module et le synthétiseur auxiliaire PLO2 est un élément du premier module et le signal de sortie du synthétiseur est transmis par le câble au second module. Selon une variante de l'invention le synthétiseur auxiliaire PLO2 fonctionne à un sous multiple de la fréquence du synthétiseur principal PLO1. L'invention a l'avantage de permettre de simplifier le maintien mécanique de l'élément potentiellement sensible à la microphonie. L'invention a également l'avantage d'éviter les blocages d'images rédhibitoires dans le cas d'une transmission vidéo L'invention est facilement mise en oeuvre. Les caractéristiques et avantages de l'invention mentionnée ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, faite en relation avec les dessins joints, dans lesquels : la figure 1 déjà décrite, représente une architecture simplifiée d'un 25 module de réception RF selon l'état de la technique ; la figure 2 est un schéma d'un récepteur formé par un premier et un deuxième module relié par un câble coaxial ; la figure 3 est un graphe illustrant un signal avec un changement de fréquence instantané du à un choc sur le récepteur ; 30 - la figure 4 représente l'architecture d'un module synthétiseur selon l'invention. La figure 4 représente l'architecture du module synthétiseur selon l'invention. Il est constitué par un synthétiseur principal PLO1, un synthétiseur auxiliaire PLO2 et un comparateur de phase / fréquence Cl. Le module synthétiseur principal PLO1 ainsi que le synthétiseur auxiliaire PLO2 sont situés dans le boîtier down converter . Un signal de référence Sref est transmis aux synthétiseurs par le câble coaxial. Ce signal de référence transmis extérieurement est considéré comme insensible aux chocs mécaniques. Il est issu d'un oscillateur de référence (non représenté) qui se trouve associé au module tuner représenté sur la figure 2. Le synthétiseur de fréquence principal PLO1 est composé classiquement comme décrit pour la figure 1, par un circuit PLL1 asservit en fréquence et en phase sur le signal de référence externe Sref, un oscillateur VCO1 (Voltage Control Oscillator) et un filtre de boucle optimisé FI pour minimiser le bruit de phase de la PLL1 sont intercalés dans la boucle de phase. Un second synthétiseur de fréquence PLO2 auxiliaire comporte également un circuit PLL2 asservit en fréquence et en phase sur le signal de référence externe Sref, un oscillateur VCO2 et un filtre large bande F2 sont intercalés dans la boucle de phase. Le filtre F2 de boucle large est capable de compenser les variations de phase/ fréquence générées par les chocs mécaniques portés à la structure. Ce filtre de boucle large qui n'est pas optimisé en bruit de phase ne peut donc pas être utilisé dans la voie principale. Les comparateurs de phase utilisés dans ces circuits PLL sont également majoritairement suivis d'une pompe à charge assurant la conversion nécessaire pour le filtre fixant la dynamique de boucle et pour l'oscillateur contrôlé en tension (VCO) générant la fréquence finale. Des signaux de commande Sc sont également appliqués parallèlement sur les circuits PLL1 et PLL2 pour programmer leurs fréquences mais aussi le courant de pompe à charge nominal Ip du circuit PLL1. Associé à ces 2 synthétiseurs, un élément comparateur Cl compare les signaux issus du synthétiseur de fréquence principal PLO1 à filtre optimisé et du synthétiseur de fréquence secondaire PLO2 à filtre de boucle large. Il en résulte, à la sortie du comparateur, un signal représentatif des effets engendrés par le choc et non compensée par le synthétiseur principal PLOldu fait de sa largeur de boucle réduite optimisée pour des performances en bruit de phase. Le signal issu du comparateur de phase est ensuite injecté dans la boucle du synthétiseur principal PLO1 générant un courant de pompe à charge Ip optimisé pour réduire l'effet de la micro phonie. Le gain de boucle ouverte du circuit PLL1 est proportionnel au courant Ip. Si le courant Ip augmente le gain de boucle en boucle ouverte augmente, la fréquence de coupure en boucle fermée augmente et la sensibilité aux chocs s'en trouve donc réduite. Un exemple d'implémentation consiste à utiliser un circuit PLL du type Analog Devices (ADF4112). Par ce biais, le gain de boucle et donc la bande passante va augmenter diminuant la sensibilité du dispositif aux chocs mécaniques mais bien sûr au détriment des performances globale du système en termes de sensibilité. Mais dans le cas d'une transmission sans fil d'un signal vidéo ou le blocage d'image n'est pas permis, il permet une transmission confortable , ce qui est primordial. Les composants PLL actuels intègrent souvent deux PLL distincts dans un même boîtier. Afin de limiter le nombre de composants à mettre en oeuvre, le PLO auxiliaire peut être construit autour d'une PLL fonctionnant à un sous multiple de la fréquence du PLO principal et suivi d'un multiplicateur de fréquence. Un comparateur de phase sous harmonique peut également être utilisé. Une variante de l'invention consiste à déplacer le second synthétiseur de fréquence PLO2 dans le boîtier tuner à l'abri des chocs (voir figure 2) et d'envoyer par le câble le signal issu de ce synthétiseur vers le comparateur phase fréquence situé dans le boîtier Down Converter . Dans ce cas, les bandes de boucle des deux PLO sont identiques, le signal issu du comparateur de phase est injecté dans la boucle du PLO1 principal pour combattre les variations de courant de charge Ip dues à la microphonie. REVENDICATIONS 1. Méthode de limitation de la microphonie dans un système récepteur formé par un premier module insensible à la microphonie et un second module sensible à la microphonie, physiquement distincts, reliés l'un à l'autre par une liaison, le système récepteur comprenant un premier oscillateur de référence et un deuxième oscillateur VCO, caracterisée en ce que la méthode consiste : à placer l'oscillateur de référence dans le premier module, et à transmettre le signal de référence par la liaison du premier module vers le second module comportant un synthétiseur principal ; à utiliser un synthétiseur auxiliaire à filtre de boucle large pour doubler le synthétiseur principal à filtre de boucle ajusté; puis à comparer des signaux issus du synthétiseur principal et du synthétiseur auxiliaire pour former une contre réaction avec un signal de sortie représentatif des variations de phase/ fréquence responsable des phénomènes de microphonie. 2. Méthode de limitation de microphonie selon la revendication 1 20 caractérisée en ce les synthétiseurs sont situés tous deux dans le second module. 3. Méthode de limitation de microphonie selon la revendication 1 caractérisée en ce que associé au synthétiseur principal du second module 25 le synthétiseur auxiliaire est situé dans le premier module. 4. Système récepteur formé par un premier module et un second module sensible à la microphonie, physiquement distincts et reliés l'un à l'autre par une liaison par laquelle un signal de référence est transmis du premier 30 module vers le second module, caractérisé en ce que le second module comportant un synthétiseur principal (PLO1) formé par un circuit PLL (PLL1) et un filtre (F1) pour un filtrage de boucle optimisé à la bande de fréquence de réception dessignaux, il lui est associé un synthétiseur auxiliaire (PLO2) formé par un circuit PLL (PLL2) et un filtre F2 pour un filtrage de boucle large et, un comparateur phase/fréquence C émettant un signal de comparaison des signaux de sortie du synthétiseur principal (PLOT) et du synthétiseur auxiliaire (PLO2), ce signal formant une boucle de contre réaction sur le synthétiseur principal. 5. Système récepteur selon la revendication 4 caractérisé en ce que le synthétiseur principal (PLO1) et le synthétiseur auxiliaire (PLO2) sont asservit en phase sur un signal de référence externe Sref en provenance du premier module. 6. Système récepteur selon la revendication 5 caractérisé en ce que le synthétiseur auxiliaire (PLO2) est un élément du deuxième module. 7. Système récepteur selon la revendication 6 caractérisé en ce que le synthétiseur auxiliaire (PLO2) est un élément du premier module et le signal de sortie du synthétiseur est transmis par le câble au second module. 20 8. Système récepteur selon la revendication 6 caractérisé en ce que le synthétiseur auxiliaire (PLO2) fonctionne à un sous multiple de la fréquence du synthétiseur principal (PLO1).15