Brevet FR3091964A1 — publié le 20200724

Description Titre de l'invention : Dispositif de génération d'un signal modulé et chaine d'émission à radiofréquence associée [0001] La présente invention concerne un dispositif de génération d'un signal modulé comprenant : [0002] - un modulateur configuré pour recevoir en entrée un signal porteur et un signal modulant, et configuré pour générer en sortie le signal modulé, le signal porteur étant un signal en radio-fréquence, le signal modulant étant représentatif d'un signal de base, le signal modulé étant le signal porteur modulé par le signal modulant, [0003] - un bloc de traitement du signal de base propre à générer le signal modulant. [0004] L'invention concerne également une chaine d'émission à radiofréquence. [0005] Pour générer un signal modulé à partir d'un signal de base, il est connu d'effectuer un traitement du signal de base, puis de monter le signal de base en radiofréquence à l'aide d'un signal de porteuse, et de l'amplifier au moyen d'un amplificateur. [0006] Par exemple, la montée en fréquence est effectuée dans le domaine analogique, le signal de base analogique étant mélangé avec un signal porteur analogique. [0007] Une telle solution ne donne pas entière satisfaction. Notamment, une fréquence image résulte de l'opération de montée en fréquence. Or, il est coûteux et difficile de supprimer sélectivement cette fréquence image. [0008] On connait, par ailleurs, des dispositifs de génération de signaux numériques modifiés qui implémentent une synthèse numérique directe (du ternie anglais « Direct Digital Synthesis »). Dans ces dispositifs de génération de signaux numériques, la montée en fréquence est effectuée dans le domaine numérique. Cependant, ces dispositifs de génération de signaux numériques sont limités à certaines fréquences qui dépendent de l'horloge du générateur. Notamment, la gamme de fréquences porteuses qu'il est possible de générer est limitée, car la montée en fréquence à partir du signal en bande de base met en oeuvre une fréquence multiple d'une fréquence de travail. En outre, ils sont sujets à la génération de raies spectrales parasites. [0009] La tendance des télécommunications est de travailler dans des cellules de plus en plus petites pour échanger de plus gros volume de données. Cela se traduit par une montée en fréquences avec, par exemple, des bandes 5G autour de 30 GHz et 70 GHz. [0010] Pour satisfaire ces contraintes, il est connu d'intégrer des blocs complexes pour mettre en forme le signal modulé de sorte à diminuer les raies spectrales parasites tout en préservant la qualité du signal. [0011] Cependant, de tels blocs sont coûteux en termes de consommation d'énergie. [0012] Il existe donc un besoin pour un générateur d'un signal modulé, de bonne qualité, 2 rapide, et consommant peu d'énergie. [0013] A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de génération d'un signal modulé du type précité dans lequel le bloc de traitement du signal de base comprend : [0014] - un retardateur propre à générer à partir du signal de base, un signal retardé, le signal retardé présentant un retard par rapport au signal de base, [0015] - une unité de convolution propre à convolucr le signal retardé par un signal de convolution h(t)=1/(pisst), de sorte à former la transformée de Hilbert du signal retardé, [0016] - un déphaseur configure pour déphaser de pi/2 la transformée de Hilbert du signal retardé, et [0017] - un module de sommation configure pour additionner le signal retardé et la transformée de Hilbert déphasée de sorte à générer le signal modulant, le signal modulant obtenu après l'addition, étant un signal modulant complexe. [0018] Le dispositif de génération d'un signal modulé peut également comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toute combinaison techniquement possible : [0019] - le retard est compris entre 1 ns et 1 s; [0020] - le signal modulant complexe est décomposé en deux composantes, chaque composante du signal modulant complexe étant injectée à l'entrée du modulateur, de préférence, une composante étant la phase du signal modulant et l'autre composante étant l'amplitude du signal modulant ; [0021] - le signal de base est un signal numérique ; [0022] - le bloc de traitement comprend au moins une porte logique et un transistor, le signal modulant complexe étant un signal numérique ; [0023] - le dispositif de génération comprend, en outre, pour chaque composante du signal modulant complexe, un convertisseur propre à convertir ladite composante en signal analogique, les convertisseurs étant disposés entre la sortie du bloc de traitement et l'entrée du modulateur ; [0024] - le dispositif de génération comprend, en outre, un convertisseur propre à convertir le signal de base en signal analogique avant son entrée dans le bloc de traitement, le bloc de traitement comprenant au moins une capacité, le signal complexe étant un signal analogique ; [0025] - le signal de base est un signal analogique, le bloc de traitement comprenant au moins une capacité, le signal complexe étant un signal analogique ; [0026] - le dispositif de génération ne comprend pas de filtre de réjection d'image après le modulateur ; et [0027] - le modulateur est propre à recevoir en entrée une pluralité de signaux porteurs syn- chronisés, chaque signal porteur étant un signal en radio-fréquence, et à générer le signal modulé par le signal modulant à partir de la pluralité de signaux porteurs syn- 3 chronisés. [0028] L'invention concerne par ailleurs une chaîne de d'émission à radiofréquence comprenant : [0029] - un dispositif de génération d'un signal modulé tel que décrit plus haut, et [0030] - une antenne d'émission du signal modulé, le dispositif de génération étant connecté en sortie à l'antenne. [0031] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en référence aux dessins annexés, parmi lesquels : [0032] - [Fig 1] la figure 1 est un schéma d'une chaîne d'émission à radiofréquence selon l' invention ; [0033] - [Fig 2] la figure 2 est un graphique représentant le taux de réjection obtenu en fonction du retard avec la chainc d'émission de la figure 1 ; et [0034] - [Fig 3] [Fig 4] les figures 3 et 4 illustre un exemple de signal modulé obtenu avec ou sans le dispositif de génération dc la chainc d'émission de la figure 1, [0035] - [Fig 5] [Fig 6] les figures 5 et 6 illustrent un exemple de signal modulé obtenu avec ou sans le dispositif de génération dc la chainc d'émission de la figure 1 en multiplexage, et [0036] - [Fig 7] la figure 7 est un schéma d'une chaîne d'émission à radiofréquence selon une variante de l'invention. [0037] Dans le cadre de l'invention, on entend par « radiofréquence toute fréquence comprise entre 3 kHz et 300 GHz. [0038] La figure 1 illustre, de manière schématique, une chaîne de d'émission àradio- fréquence 1 selon l'invention. [0039] La chaîne d'émission à radiofréquence 1 comprend un module source 2 d'un signal de base, un dispositif de génération 4 d'un signal modulé et une antenne d'émission 6 du signal modulé. [0040] Le signal de base A(t) contient l'information à transmettre. [0041] Le signal modulé est un signal porteur modulé par un signal modulant. [0042] Le signal porteur est un signal en radiofréquence. [0043] Le signal modulant C(t) est représentatif du signal de base A(t). [0044] Le module source 2 est propre à générer le signal de base AG). [0045] Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le signal de base est un signal analogique. On note ce signal AG). [0046] Le module source 2 comporte par exemple un dispositif de traitement de données nu- mériques (non représenté) et un convertisseur 10 en sortie du dispositif de traitement de données numériques. Le signal de base AG) est obtenu en sortie du convertisseur 10. [0047] Le dispositif de traitement de données numériques est désigné par l'acronyme DSP, provenant de « digital signal processing » ou DSP en anglais. Le dispositif de traitement de données numériques est notamment configure pour traiter un train de données numérique reçues d'un appareil tel qu'un ordinateur, un microphone, ou un capteur. [0048] Le convertisseur 10 est un convertisseur numérique-analogique. Un tel convertisseur est appelé, en anglais, DAC, pour Digital Io Analog Converter (convertisseur numérique vers analogique). Le convertisseur 10 est propre à convertir un train de données numériques fourni par le dispositif de traitement numérique en signal analogique en bande de base. [0049] En variante, le module source 2 fournit directement le signal de base analogique, sans traitement numérique. [0050] Lorsqu'on représente le signal de base A(t) dans le domaine fréquentiel, le signal de base comporte des composantes pour les fréquences positives et des composantes pour les fréquences négatives, aux fréquences images des fréquences positives. L'information transportée est contenue deux fois dans le spectre du signal de base A(t). [0051] Le dispositif de génération 4 d'un signal modulé est connecté en entrée au module source 2 et en sortie à l'antenne 6. [0052] Le dispositif de génération 4 est configure pour transmettre un signal modulé radio- fréquence à l'antenne 6. [0053] Dans l'exemple représenté, le dispositif de génération 4 d'un signal modulé comprend un bloc de traitement 14 du signal de base, un générateur 16, un modulateur 18, et un amplificateur radiofréquence 20. [0054] Le bloc de traitement 14 du signal de base est propre à générer le signal modulant C(t) à partir du signal de base A(t). [0055] Dans ce mode de réalisation, le bloc de traitement 14 est un bloc de traitement analogique, propre à traiter un signal analogique. [0056] Le bloc de traitement 14 du signal de base comprend un retardateur 30, une unité de convolution 32, un déphaseur 34 et un module de sommation 36. [0057] Le retardateur 30 est propre à générer, à partir du signal de base A(t), un signal retardé, le signal retardé (A(t-To)) présentant un retard (To) par rapport au signal de base (A(t))). [0058] Par exemple, le retardateur 30 est une ligne à retard. Par exemple, le retardateur 30 comprend au moins une capacité. En outre, le retardateur 30 comporte, par exemple, une résistance ou une bobine. En variante ou en complément, le retardateur 30 comprend un transducteur. [0059] Par exemple, le retardateur 30 est une ligne à retard analogique par transfert de charge en propagation ou en accumulation. [0060] Le retardateur 30 est propre à imposer un retard To indépendamment de la fréquence. [0061] Le retard To est, par exemple, compris entre 1 ns et 1 ps. [0062] Dans une variante, le retardateur 30 comporte un module de réglage du retard propre à modifier le retard To imposé par le retardateur 30. [0063] L'unité de convolution 32 est propre à convoluer le signal retardé (A(t-To)) par un signal de convolution h(t)=1/(pi*t), de sorte à former la transformée de Hilbert du signal retardé, notée (B(t-To). [0064] Ainsi la transformée de Hilbert obtenue est égale à: [0065] B(t-To)= A(t-To) * hW= ilr I ± : A. ( t - T 1 o ) .0_ _ Ter 100661 La transformée de Fourier notée FI du signal de convolution h(t) est égale à : 100671 H ( w ) - - j.s g n (w) 100681 Où 100691 w est la fréquence angulaire, 100701 j désigne l'unité imaginaire, i 1, w> 0 sg w) = 0,w ±- u II -1,w