Brevet FR2976426A1 — publié le 20121214

Système d'amplification de signaux générés par une unité de génération de signaux d'un satellite La présente invention porte sur un système d'amplification de signaux générés par une unité de génération de signaux d'un satellite. Les systèmes d'amplification de satellites, par exemple de communication ou de navigation, sont utilisés dans leur zone de rendement optimal, induisant, de fait, une réponse en puissance s'avérant non-linéaire. Ces non-linéarités entrainent des remontées de puissance (produits d'inter-modulation) hors bande utile, ou "spurious" en langue anglo-saxonne, devant être filtrées à haute puissance, afin de respecter la réglementation des fréquences. Aussi, la mise en oeuvre de tels traitements augmentent et compliquent la charge utile du satellite, tant en masse qu'en volume. II est connu des techniques de linéarisation de l'amplificateur par pré-distorsion numérique à la génération du signal, tel qu'illustré par exemple par le par le brevet US 6 549 067 B1. De tels modes de réalisation imposent une largeur de bande élevé pour l'étage RF ou étage radiofréquences, ce qui implique un fort impact en terme de charge utile du satellite. Il est également connu des techniques à base de linéarisateurs matériels réalisant une compensation des non-linéarités en entrée d'un dispositif d'amplification par une émulation, en opposition de phase des non-linéarités, en puissance, notamment au moyen de diodes, tel qu'illustré par exemple par la demande de brevet français FR 2 722 350. De tels modes de réalisation sont peu efficaces pour les amplificateurs à transistors communément employés sur les satellites. Un but de l'invention est de pallier les problèmes précédemment cités. Il est proposé, selon un aspect de l'invention, un Système d'amplification de signaux générés par une unité de génération de signaux d'un satellite, comprenant : une première voie comprenant un premier filtre numérique passe-bande à réponse impulsionnelle finie pour filtrer hors de sa bande utile des signaux numériques générés par ladite unité et un premier convertisseur numérique/analogique disposé en sortie dudit premier filtre numérique, des moyens de transposition de fréquence pour convertir un signal en bande de base ou en fréquence intermédiaire en un signal en bande de porteuse, et un dispositif d'amplification comprenant un pré-amplificateur et un amplificateur, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre : une deuxième voie comprenant un deuxième filtre numérique passe-bande à réponse impulsionnelle finie pour filtrer hors de sa bande utile des signaux numériques générés par ladite unité, des moyens de gain disposés en sortie dudit deuxième filtre numérique, un oscillateur à commande numérique asservi en phase disposé en sortie desdits moyens de gain, et un deuxième convertisseur numérique/analogique 15 disposé en sortie dudit oscillateur à commande numérique, et un dispositif recombineur pour sommer les signaux desdites première et deuxième voies. Un tel système permet de concentrer l'efficacité du procédé sur la 20 bande de fréquence impactée par le phénomène de non-linéarités, et non de façon globale comme les proposent les solutions existantes. Ceci permet alors potentiellement une simplification de la chaîne complète par suppression du filtrage de sortie à haute puissance. Selon un mode de réalisation, lesdits moyens de transposition de 25 fréquence sont disposés entre la sortie dudit dispositif recombineur et l'entrée dudit dispositif d'amplification. En ce cas, un seul dispositif de transposition de fréquence et d'amplification sont requis à la fois pour le signal utile et le signal de compensation. 30 Dans un mode de réalisation, lesdits moyens de transposition de fréquence comprennent un oscillateur local, un mélangeur adapté pour additionner en fréquence, par multiplication, le signal d'entrée desdits moyens de transposition de fréquence et le signal de sortie de l'oscillateur local, et un troisième filtre passe-bande analogique pour isoler le résultat de 35 ladite multiplication. Selon un autre mode de réalisation, lesdits moyens de transposition de fréquence comprennent : des premiers sous-moyens de transposition de fréquence disposés sur la première voie entre la sortie dudit premier convertisseur et l'entrée dudit 5 sommateur, et des deuxièmes sous-moyens de transposition de fréquence disposés sur la deuxième voie entre la sortie dudit deuxième convertisseur (CNA2) et l'entrée dudit sommateur. En ce cas, la largeur de bande utile du dispositif de transposition 10 de fréquence dédié au signal utile (première voie) peut être limitée à la bande utile du signal. Dans un mode de réalisation, lesdits premiers et/ou deuxièmes sous-moyens de transposition de fréquence comprennent respectivement un oscillateur local, un mélangeur adapté pour additionner en fréquence, par 15 multiplication, le signal d'entrée desdits sous-moyens de transposition de fréquence et le signal de sortie de l'oscillateur local, et un troisième filtre passe-bande analogique pour isoler le résultat de ladite multiplication. Ainsi, le signal de compensation pourra être amplifié linéairement, ce qui simplifie l'asservissement de cette compensation. 20 Selon un autre aspect de l'invention, il est également proposé un procédé d'amplification de signaux d'un satellite, comprenant les étapes consistant à : sur une première voie, filtrer numériquement les signaux émis pour éliminer les parties hors bande utile et convertir les signaux numériques 25 obtenus en signaux analogiques, sur une deuxième voie, filtrer numériquement les signaux émis pour éliminer les parties hors bande utile, appliquer un gain aux signaux numériques obtenus, synchroniser lesdits signaux en cohérence avec les signaux de ladite première voie, et convertir les signaux numériques 30 obtenus en signaux analogiques, sommer les signaux desdites première et deuxième voies, effectuer une transposition de fréquence pour convertir un signal en bande de base ou en fréquence intermédiaire en un signal en bande de porteuse, et 35 amplifier les signaux avant émission. L'invention sera mieux comprise à l'étude de quelques modes de réalisation décrits à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement un mode de réalisation d'un système d'amplification de signaux générés par une unité de génération de signaux d'un satellite, selon un aspect de l'invention ; et - la figure 2 illustre schématiquement un autre mode de réalisation d'un système d'amplification de signaux générés par une unité de génération ~o de signaux d'un satellite, selon un aspect de l'invention. Sur l'ensemble de figures, les éléments ayant les mêmes références sont similaires. La figure 1 représente schématiquement un système 15 d'amplification SA de signaux générés par une unité de génération de signaux UGS d'un satellite. Le système d'amplification SA comprend une première voie VI munie d'un premier filtre numérique passe-bande FI à réponse impulsionnelle finie pour filtrer hors de sa bande utile des signaux numériques générés par l'unité UGS, et un premier convertisseur 20 numérique/analogique CNA1 disposé en sortie dudit premier filtre numérique F1. Le système d'amplification SA comprend également un module de transposition de fréquence MTF pour convertir un signal en bande de base ou en fréquence intermédiaire en un signal en bande de porteuse, et un dispositif d'amplification DA comprenant un pré-amplificateur et un 25 amplificateur. Le système d'amplification SA comprend, en outre, une deuxième voie V2 comprenant un deuxième filtre numérique passe-bande F2 à réponse impulsionnelle finie pour filtrer hors de sa bande utile des signaux numériques générés par l'unité UGS, un module de gain G disposés en 3o sortie dudit deuxième filtre numérique F2, un oscillateur à commande numérique NCO asservi en phase disposé en sortie du module de gain G, et un deuxième convertisseur numérique/analogique CNA2 disposé en sortie de l'oscillateur à commande numérique NCO, et un dispositif recombineur S pour sommer les signaux des première et deuxième voies VI , V2. Le module de transposition de fréquence MTF est disposé entre la sortie du dispositif recombineur S et l'entrée du dispositif d'amplification DA. En l'espèce, le module de transposition de fréquence MTF comprend un oscillateur local OL, un mélangeur MEL adapté pour additionner en fréquence, par multiplication, le signal d'entrée du module de transposition de fréquence MTF et le signal de sortie de l'oscillateur local OL, et un troisième filtre passe-bande analogique F3 pour isoler le résultat de ladite multiplication. L'oscillateur local OL définit la fréquence de porteuse à laquelle le signal recombiné sera modulé. Le filtre passe-bande analogique F3 permet de limiter l'entrée du dispositif d'amplification DA à la bande utile du signal, y compris la compensation. Le mode de réalisation de la figure 1 tire partie de l'éventuelle 15 capacité du module MTF de gérer à la fois le signal utile et le signal de compensation. La figure 2 représente schématiquement un système d'amplification SA de signaux générés par une unité de génération de signaux UGS d'un satellite. Le système d'amplification SA comprend une 20 première voie VI munie d'un premier filtre numérique passe-bande F1 à réponse impulsionnelle finie pour filtrer hors de sa bande utile des signaux numériques générés par l'unité UGS, et un premier convertisseur numérique/analogique CNA1 disposé en sortie dudit premier filtre numérique F1. Le système d'amplification SA comprend également un module de 25 transposition de fréquence MTF pour convertir un signal en bande de base ou en fréquence intermédiaire en un signal en bande de porteuse, et un dispositif d'amplification DA comprenant un pré-amplificateur et un amplificateur. Le système d'amplification SA comprend, en outre, une deuxième 30 voie V2 comprenant un deuxième filtre numérique passe-bande F2 à réponse impulsionnelle finie pour filtrer hors de sa bande utile des signaux numériques générés par l'unité UGS, un module de gain G disposés en sortie dudit deuxième filtre numérique F2, un oscillateur à commande numérique NCO asservi en phase disposé en sortie du module de gain G, et 35 un deuxième convertisseur numérique/analogique CNA2 disposé en sortie de l'oscillateur à commande numérique NCO, et un dispositif recombineur S pour sommer les signaux des première et deuxième voies VI , V2. Le module de transposition de fréquence MTF comprend un module de transposition de fréquence MTF comprenant : un premier sous-module de transposition de fréquence MTF1 disposé sur la première voie VI entre la sortie du premier convertisseur CNA1 et l'entrée du sommateur S, et un deuxième sous-module de transposition de fréquence MTF2 disposé sur la deuxième voie V2 entre la sortie du deuxième convertisseur CNA2 et l'entrée du sommateur S. Les premier et/ou deuxième sous-modules de transposition de fréquence MTF1, MTF2 comprennent respectivement un oscillateur local OL1, OL2, un mélangeur MEL1, MEL2 adapté pour additionner en fréquence, par multiplication, le signal d'entrée des sous-modules de transposition de fréquence MTF1, MTF2 et le signal de sortie de l'oscillateur local OL1, OL2, et un troisième filtre passe-bande analogique F3_1, F3_2 pour isoler le résultat de ladite multiplication, ce qui permet de limiter l'occupation spectrale des signaux à l'entrée du dispositif d'amplification DA. Le mode de réalisation de la figure 2, simplifie l'asservissement en gain et synchronisation du signal de compensation. REVENDICATIONS1. Système d'amplification (SA) de signaux générés par une unité (UGS) de génération de signaux d'un satellite, comprenant : une première voie (V1) comprenant un premier filtre numérique passe-bande (F1) à réponse impulsionnelle finie pour filtrer hors de sa bande utile des signaux numériques générés par ladite unité (UGS) et un premier convertisseur numérique/analogique (CNA1) disposé en sortie dudit premier filtre numérique (FI), des moyens de transposition de fréquence (MTF) pour convertir un signal en bande de base ou en fréquence intermédiaire en un signal en bande de porteuse, et un dispositif d'amplification (DA) comprenant un pré-amplificateur et un amplificateur, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre : - une deuxième voie (V2) comprenant un deuxième filtre numérique passe-bande (F2) à réponse impulsionnelle finie pour filtrer hors de sa bande utile des signaux numériques générés par ladite unité (UGS), des moyens de gain (G) disposés en sortie dudit deuxième filtre numérique (F2), un oscillateur à commande numérique (NCO) asservi en phase disposé en sortie desdits moyens de gain (G), et un deuxième convertisseur numérique/analogique (CNA2) disposé en sortie dudit oscillateur à commande numérique (NCO), et un dispositif recombineur (S) pour sommer les signaux desdites 25 première et deuxième voies (V1, V2). 2. Système (SA) selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de transposition de fréquence (MTF) sont disposés entre la sortie dudit dispositif recombineur (S) et l'entrée dudit dispositif 30 d'amplification (DA). 3. Système (SA) selon la revendication 2, dans lequel lesdits moyens de transposition de fréquence (MTF) comprennent un oscillateur local (OL), un mélangeur (MEL) adapté pour additionner en 35 fréquence, par multiplication, le signal d'entrée desdits moyens detransposition de fréquence (MTF) et le signal de sortie de l'oscillateur local (OL), et un troisième filtre passe-bande analogique (F3) pour isoler le résultat de ladite multiplication. 4. Système (SA) selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de transposition de fréquence (MTF) comprennent : des premiers sous-moyens de transposition de fréquence (MTF1) disposés sur la première voie (VI) entre la sortie dudit premier convertisseur (CNA1) et l'entrée dudit sommateur (S), et des deuxièmes sous-moyens de transposition de fréquence (MTF2) disposés sur la deuxième voie (V2) entre la sortie dudit deuxième convertisseur (CNA2) et l'entrée dudit sommateur (S). 5. Système (SA) selon la revendication 4, dans lequel lesdits premiers et/ou deuxièmes sous-moyens de transposition de fréquence (MTF1, MTF2) comprennent respectivement un oscillateur local (OL1, OL2), un mélangeur (MEL1, MEL2) adapté pour additionner en fréquence, par multiplication, le signal d'entrée desdits sous-moyens de transposition de fréquence (MTF1, MTF2) et le signal de sortie de l'oscillateur local (OL1, OL2), et un troisième filtre passe-bande analogique (F3_1, F3_2) pour isoler le résultat de ladite multiplication. 6. Procédé d'amplification de signaux d'un satellite, comprenant les étapes consistant à : - sur une première voie (VI), filtrer numériquement (FI) les signaux émis pour éliminer les parties hors bande utile et convertir (CNA1) les signaux numériques obtenus en signaux analogiques, sur une deuxième voie (V2), filtrer numériquement (F2) les signaux émis pour éliminer les parties hors bande utile, appliquer un gain (G) aux signaux numériques obtenus, synchroniser lesdits signaux en cohérence avec les signaux de ladite première voie, et convertir (CNA2) les signaux numériques obtenus en signaux analogiques, sommer (S) les signaux desdites première et deuxième voies (VI, V2),effectuer une transposition de fréquence (MTF) pour convertir un signal en bande de base ou en fréquence intermédiaire en un signal en bande de porteuse, et amplifier (DA) les signaux avant émission.5