Brevet FR3084803A1 — publié le 20200207

B16892 - IQ Demodulator 1 DEMODULATEUR ET PROCEDE DE DEMODULATION Domaine La présente invention concerne un démodulateur et un procédé de démodulation. Exposé de l'art antérieur Un exemple de procédé de modulation est la modulation numérique d'amplitude en quadrature (QAM, sigle anglais pour quadrature amplitude modulation) dans lequel deux flux de bits numériques sont transmis en modifiant les amplitudes de deux ondes porteuses, en utilisant une modulation numérique par modulation par déplacement d'amplitude (ASK, signe anglais pour amplitude-shift keying). Pour une modulation QAM numérique, les deux ondes porteuses de même fréquence, généralement des sinusoïdes, sont déphasées de 90° et sont donc appelées porteuses en quadrature. 15 Les ondes porteuses modulées sont sommées et la forme d'onde finale est une combinaison de modulation par déplacement de phase (PSK, signe anglais pour Phase Shift Keying) et de modulation par déplacement d'amplitude (ASK). Dans une QAM numérique, un nombre fini d'au moins deux phases et d'au moins deux amplitudes est 20 utilisé. Un procédé de modulation QAM numérique consiste à diviser le flux de bits initial à transmettre en deux parties B16892 - IQ Demodulator 2 égales. Ces deux flux sont codés séparément. Le premier flux (dit "en phase" ou composante I) est multiplié par un cosinus, tandis que le deuxième flux (dit en "quadrature" ou composante Q) est multiplié par un sinus. De cette façon, il y a une phase de 90° 5 entre les deux signaux obtenus qui sont simplement ajoutés l'un à l'autre et envoyés sur le canal de transmission. Le procédé de démodulation peut consister à multiplier le signal radiofréquence reçu par un signal de type cosinus et par un signal de type sinus et à utiliser un filtre passe-bas pour 10 extraire la composante en phase, appelée composante I, et la composante en quadrature, appelée composante Q. Un tel procédé de démodulation est appelé démodulation IQ. Un démodulateur ASK peut alors être utilisé pour chaque composante I et Q et les deux flux de bits obtenus peuvent être fusionnés pour retrouver le flux de bits initial. Un inconvénient d'un tel procédé de démodulation est qu'il nécessite la génération d'un signal en cosinus (ou d'un signal en sinus) qui soit synchronisé avec l'onde porteuse, ce qui peut être difficile à obtenir selon l'application visée. Résumé Un objet d'un mode de réalisation est de pallier au moins en partie les inconvénients des démodulateurs et des procédés de démodulation décrits précédemment. Un autre objet d'un mode de réalisation est que le 25 procédé de démodulation ne requiert pas la synchronisation du signal en cosinus ou en sinus qui est multiplié avec le signal radiofréquence reçu. Un autre objet d'un mode de réalisation est que le démodulateur a une structure simple. 30 Ainsi, un mode de réalisation prévoit un procédé de démodulation d'un signal modulé par modulation numérique d'amplitude en quadrature pour obtenir un signal démodulé binaire, le procédé comprenant la détermination de composantes numériques en phase et en quadrature à partir du signal modulé, et la 35 modification de l'état du signal binaire à chaque détermination B16892 - IQ Demodulator 3 d'un pic d'un signal numérique représentatif de la vitesse de déplacement d'un point dont les coordonnées sont les composantes en phase et en quadrature. Selon un mode de réalisation, le signal modulé est 5 obtenu par modulation par déplacement d'amplitude à deux niveaux d'une onde porteuse. Selon un mode de réalisation, le signal représentatif est proportionnel au carré de la distance entre deux points dont les coordonnées sont les valeurs des composantes en phase et en 10 quadrature à des instants différents. Selon un mode de réalisation, les composantes numériques en phase et en quadrature sont déterminées à une fréquence d'un signal d'échantillonnage et dans lequel les instants sont séparés par au moins une période du signal d'échantillonnage. 15 Selon un mode de réalisation, les instants sont séparés par au moins deux périodes du signal d'échantillonnage. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend les étapes suivantes : recevoir le signal modulé ; 20 échantillonner le signal modulé à une fréquence d'échantillonnage pour fournir un signal modulé et échantillonné ; faire une conversion analogique-numérique du signal modulé et échantillonné pour fournir un signal numérique modulé ; déterminer, à partir du signal numérique modulé, la 25 composante numérique en phase et la composante numérique en quadrature ; déterminer un premier signal égal à la différence entre les valeurs de la composante numérique en phase aux instants différents et un deuxième signal égal à la différence entre les 30 valeurs de la composante numérique en quadrature aux instants différents ; et déterminer le signal représentatif égal à la somme du carré du premier signal et du carré du deuxième signal. Un mode de réalisation prévoit un démodulateur d'un 35 signal modulé par modulation numérique d'amplitude en quadrature B16892 - IQ Demodulator 4 configuré pour fournir un signal démodulé binaire, le démodulateur comprenant des moyens de détermination de composantes numériques en phase et en quadrature à partir du signal modulé, un module de détermination d'un signal numérique représentatif de la vitesse 5 de déplacement d'un point dont les coordonnées sont les composantes en phase et en quadrature et un module de modification de l'état du signal binaire à chaque détermination d'un pic du signal numérique. Selon un mode de réalisation, le module de détermination 10 du signal numérique est configuré pour déterminer le carré de la distance entre deux points dont les coordonnées sont les valeurs des composantes en phase et en quadrature à des instants différents. Selon un mode de réalisation, les moyens de 15 détermination des composantes numériques en phase et en quadrature sont configurés pour déterminer les composantes numériques en phase et en quadrature à une fréquence d'un signal d'échantillonnage et dans lequel les instants sont séparés par au moins une période du signal d'échantillonnage. 20 Selon un mode de réalisation, les moyens de détermination des composantes numériques en phase et en quadrature comprennent : un échantillonneur configuré pour échantillonner le signal modulé à une fréquence d'échantillonnage et pour fournir 25 un signal modulé et échantillonné ; un convertisseur analogique-numérique du signal modulé et échantillonné configuré pour fournir un signal numérique modulé ; et un module de détermination, à partir du signal numérique 30 modulé, de la composante numérique en phase et de la composante numérique en quadrature, et dans lequel le module de détermination du signal numérique représentatif est configuré pour déterminer un premier signal égal à la différence entre les valeurs de la composante 35 numérique en phase aux instants différents et un deuxième signal B16892 - IQ Demodulator 5 égal à la différence entre les valeurs de la composante numérique en quadrature aux instants différents et pour déterminer le signal représentatif égal à la somme du carré du premier signal et du carré du deuxième signal. 5 Brève description des dessins Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : 10 la figure 1 représente, de façon partielle et schématique, un exemple d'un démodulateur IQ ; la figure 2 représente des exemples de courbes d'évolution des signaux I et Q fournis par un démodulateur IQ en fonction du temps en présence de désynchronisation ; 15 les figures 3 et 4 représentent chacune un exemple de courbe d'évolution du signal Q en fonction du signal I fourni par un démodulateur IQ respectivement en l'absence de désynchronisation et en présence de désynchronisation ; la figure 5 représente de façon schématique une courbe 20 d'évolution du signal Q en fonction du signal I fournis par un démodulateur IQ et illustre le principe de l'invention ; la figure 6 représente, de façon partielle et schématique, un mode de réalisation d'un démodulateur IQ ; la figure 7 représente sous la forme d'un schéma par 25 blocs un mode de réalisation d'une partie d'un démodulateur IQ ; et les figures 8 et 9 représentent des courbes d'évolution en fonction du temps de signaux utilisés par le mode de réalisation du démodulateur IQ représenté en figure 7. 30 Description détaillée Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures et, de plus, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement" et 35 "sensiblement" signifient à 10 -(= près, de préférence à 5 -(= près. B16892 - IQ Demodulator 6 En outre, seuls les éléments utiles à la compréhension de la présente description ont été représentés et sont décrits. De plus, on appelle "signal binaire" un signal qui alterne entre un premier état constant, par exemple un état bas, noté "0", et un deuxième 5 état constant, par exemple un état haut, noté "1". Les états haut et bas de signaux binaires différents d'un même circuit électronique peuvent être différents. En pratique, les signaux binaires peuvent correspondre à des tensions ou à des courants qui peuvent ne pas être parfaitement constants à l'état haut ou 10 bas. La figure 1 représente, de façon partielle et schématique, un exemple connu d'un démodulateur IQ 10 d'un signal radiofréquence RF modulé par modulation d'amplitude en quadrature. Le démodulateur 10 comprend un premier mélangeur 12 recevant à 15 une première entrée le signal radiofréquence RF et un deuxième mélangeur 14 recevant à une première entrée le signal radiofréquence RF. Le démodulateur 10 comprend en outre un oscillateur local 16 (LO) configuré pour fournir un signal périodique OS, notamment un cosinus ou un sinus, synchrone avec 20 l'onde porteuse utilisée pour l'obtention du signal modulé RF. Le signal OS est fourni à une deuxième entrée du mélangeur 12 et à une entrée d'un déphaseur 18 qui fournit un signal OS' déphasé de 90 degrés par rapport au signal OS. Le signal OS' est fourni à une deuxième entrée du mélangeur 14. Le mélangeur 12 est configuré pour fournir un signal SI égal au produit des signaux RF et OS et le mélangeur 14 est configuré pour fournir un signal SQ égal au produit des signaux RF et OS'. Le signal SI est fourni à un filtre passe-bas 20 (LPF) qui fournit la composante I. Le signal SQ est fourni à un filtre passe-bas 22 (LPF) qui fournit la composante Q. Les composantes I et Q peuvent être considérées comme les composantes d'un nombre complexe z selon la relation 1) suivante : z(t)=1(t)+jQ(t) 1) B16892 - IQ Demodulator 7 Le module pl du nombre complexe z est donné par la relation 2) suivante : lz1=1101)2+Q(02 2) L' argument arg(z(t)) du nombre complexe z est donné par 5 la relation 3) suivante : arg(z(t)) =arctan( t) ) 3) 1(t) On considère que le signal RF obtenu par modulation d'amplitude en quadrature est selon la relation 4) suivante : RF(t)=A(t)*sin(wot+p(t)) 4) 10 où A(t) correspond à l'enveloppe du signal RF, co o est égale à la pulsation de l'onde porteuse et (Kt) correspond à la phase du signal RF. Si le signal OS est égal à sin ((Bot), les composantes I et Q s'expriment alors selon les relations 5) et 6) suivantes : 1(t)= LPF(A(t) sin(oot+cp(t)) sin (coot)) ( 15 = LPF(A2t) ( cos(cp(0) - cos(2wot+w(t)))) = A2 cos(q)(t))) 5) Q(t)=LPFEA(t)* cos(wot) )= LPF(-A(t) sin(coot+cp(t)) cos (coot)) = LPF( A 2M ( sin(cp(t)) + sin(2coot+cp(t)))) = (sin( REVENDICATIONS1. Procédé de démodulation d'un signal (RF) modulé par modulation numérique d'amplitude en quadrature pour obtenir un signal démodulé binaire (S), le procédé comprenant la détermination de composantes numériques en phase (In) et en quadrature (Qn) à partir du signal modulé, et la modification de l'état du signal binaire à chaque détermination d'un pic d'un signal numérique (vimagen) représentatif de la vitesse de déplacement d'un point dont les coordonnées sont les composantes en phase et en quadrature. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le signal modulé (RF) est obtenu par modulation par déplacement d'amplitude à deux niveaux d'une onde porteuse. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le signal représentatif (vimagen) est proportionnel au carré de la distance (dn) entre deux points dont les coordonnées sont les valeurs des composantes en phase (In) et en quadrature (Qn) à des instants différents. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel les composantes numériques en phase (In) et en quadrature (Qn) sont déterminées à une fréquence d'un signal d'échantillonnage (fs) et dans lequel les instants sont séparés par au moins une période du signal d'échantillonnage. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel les instants sont séparés par au moins deux périodes du signal 25 d'échantillonnage. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, comprenant les étapes suivantes : recevoir le signal modulé (RF) ; échantillonner le signal modulé (RF) à une fréquence 30 d'échantillonnage (fs) pour fournir un signal modulé et échantillonné (RF') ; faire une conversion analogique-numérique du signal modulé et échantillonné pour fournir un signal numérique modulé (RFn) ; B16892 - IQ Demodulator 17 déterminer, à partir du signal numérique modulé, la composante numérique en phase (In) et la composante numérique en quadrature (Qn) ; déterminer un premier signal (I diffa) égal à la 5 différence entre les valeurs de la composante numérique en phase (In) aux instants différents et un deuxième signal (Q diffn) égal à la différence entre les valeurs de la composante numérique en quadrature (Qn) aux instants différents ; et déterminer le signal représentatif (vimagen) égal à la 10 somme du carré du premier signal et du carré du deuxième signal. 7. Démodulateur (30 ; 40) d'un signal (RF) modulé par modulation numérique d'amplitude en quadrature configuré pour fournir un signal démodulé binaire (S), le démodulateur comprenant des moyens (42, 44, 50, 52, 54, 56) de détermination de composantes 15 numériques en phase (In) et en quadrature (Qn) à partir du signal modulé, un module (58, 60, 62, 64, 66, 68, 70) de détermination d'un signal numérique (vimagen) représentatif de la vitesse de déplacement d'un point dont les coordonnées sont les composantes en phase et en quadrature et un module (58, 60, 62, 64, 66, 68, 20 70, 72) de modification de l'état du signal binaire à chaque détermination d'un pic du signal numérique (vimagen). 8. Démodulateur selon la revendication 7, dans lequel le module (58, 60, 62, 64, 66, 68, 70) de détermination du signal numérique (vimagen) est configuré pour déterminer le carré de la distance (dn) entre deux points dont les coordonnées sont les valeurs des composantes en phase (In) et en quadrature (Qn) à des instants différents. 9. Démodulateur selon la revendication 8, dans lequel les moyens (42, 44, 50, 52, 54, 56) de détermination des composantes numériques en phase (In) et en quadrature (Qn) sont configurés pour déterminer les composantes numériques en phase (In) et en quadrature (Qn) à une fréquence d'un signal d'échantillonnage (fs) et dans lequel les instants sont séparés par au moins une période du signal d'échantillonnage. B16892 - IQ Demodulator 18 10. Démodulateur selon la revendication 7 ou 8, dans lequel les moyens (42, 44, 50, 52, 54, 56) de détermination des composantes numériques en phase (In) et en quadrature (Qn) comprennent : 5 un échantillonneur (42) configuré pour échantillonner le signal modulé (RF) à une fréquence d'échantillonnage (fs) et pour fournir un signal modulé et échantillonné (RF') ; un convertisseur analogique-numérique (44) du signal modulé et échantillonné configuré pour fournir un signal numérique 10 modulé (RFn) ; et un module de détermination (50, 52, 54, 56), à partir du signal numérique modulé, de la composante numérique en phase (In) et de la composante numérique en quadrature (Qn), et dans lequel le module (58, 60, 62, 64, 66, 68, 70) 15 de détermination du signal numérique (vimagen) représentatif est configuré pour déterminer un premier signal (I diffa) égal à la différence entre les valeurs de la composante numérique en phase (In) aux instants différents et un deuxième signal (Q diffn) égal à la différence entre les valeurs de la composante numérique en 20 quadrature (Qn) aux instants différents et pour déterminer le signal représentatif (vimagen) égal à la somme du carré du premier signal et du carré du deuxième signal.