FR2745449A1 - Modulation d'horloge a etalement en frequence - Google Patents
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Abstract
Un dispositif de communication (104) comprend un circuit récepteur (108), un oscillateur de référence (132) et des circuits (130) couplés à l'oscillateur de référence et au récepteur. Un circuit d'étalement de fréquence (134) est couplé à l'oscillateur de référence pour moduler un premier signal d'horloge avec un signal d'étalement en fréquence. Le circuit d'étalement en fréquence combine le signal d'étalement en fréquence et le premier signal d'horloge. Un circuit de commande (114) code le circuit d'étalement en fréquence pour qu'il module le premier signal d'horloge avec le signal d'étalement.
Description
I Titre
MODULATION D'HORLOGE A ETALEMENT EN FREQUENCE
Domaine de l'invention La présente invention concerne la modulation d'horloge, et plus particulièrement l'étalement en fréquence pour réduire le bruit. Arrière-Dlan de l'invention Un système de communication à radiofréquence (RF) comprend des dispositifs qui communiquent par
l'intermédiaire d'une liaison de communication partagée.
Les liaisons de communication dans les systèmes de communication sans fil RF sont généralement appelées canaux. Le canal est défini par sa fréquence centrale et se trouve dans une largeur de bande prédéterminée. Pour transmettre une information, un signal d'information est modulé avec un signal porteur ayant la fréquence centrale
du canal.
Dans les systèmes à fils, la liaison de communication est définie par une paire de fils torsadés, un câble coaxial ou similaire. Les signaux d'information sont transmis sur la liaison par fil par un signal porteur ayant une fréquence particulière commune aux dispositifs situés à différentes extrémités de la liaison
de communication.
A la fois dans les systèmes avec fils et sans fil, un émetteur et un récepteur sont utilisés pour communiquer sur la liaison de communication. Un émetteur comprend un modulateur et un récepteur comprend un démodulateur. Le modulateur est utilisé pour moduler un signal d'information avec un signal porteur pour la transmission sur la liaison de communication. Le démodulateur est utilisé pour démoduler les signaux reçus de la liaison de communication en supprimant le signal
porteur et en fournissant le signal d'information.
Outre le démodulateur, les récepteurs RF utilisent généralement des filtres pour supprimer le bruit hors d'une largeur de bande désirée et un détecteur pour convertir le signal démodulé en un signal utilisable par
les circuits numériques du dispositif de communication.
Les circuits numériques sont commandés par un signal d'horloge à haute fréquence. Ledit signal d'horloge à haute fréquence contient une énergie spectrale importante qui produit des composantes fréquentielles harmoniques, ou harmoniques. Lesdites harmoniques correspondent à des multiples de la fréquence du signal d'horloge commandant
les circuits numériques.
L'énergie rayonnée aux harmoniques de la fréquence d'horloge peut interférer de manière importante avec les signaux d'information dans les fréquences ayant traversé les filtres de réception si la fréquence de canal et le signal d'harmonique sont égaux ou très proches l'un de l'autre. Si ladite énergie est importante par rapport au signal reçu, l'énergie rayonnée peut masquer le signal d'information, avec pour effet une mauvaise réception de l'information. La dégradation de la sensibilité du détecteur de cette manière, entraînant une mauvaise réception de l'information, est connue sous le nom de désensibilisation. Un circuit particulièrement avantageux pour surmonter cette désensibilisation utilise un générateur de signal d'étalement en fréquence et un modulateur de signal. Le modulateur module le signal d'horloge avec un signal d'étalement en fréquence pour produire un signal résultant. Les niveaux de puissance des harmoniques du signal résultant sont étalés sur une largeur de bande de fréquence plus grande que la largeur de bande des filtres de réception, de manière que la désensibilisation due aux harmoniques peut être réduite. Bien que ce circuit améliore considérablement la performance du récepteur, il est souhaitable d'apporter des améliorations
supplémentaires au récepteur.
Brève description des dessins
La Figure 1 est un schéma de connexion illustrant
un système de radiotéléphone.
La Figure 2 est un schéma de connexion illustrant
un circuit d'étalement en fréquence.
La Figure 3 est un schéma de connexion illustrant un circuit d'étalement en fréquence pour le circuit de la
Figure 1.
La Figure 4 illustre des signaux du circuit de la
Figure 3.
Description détaillée des modes de réalisation préférés
Un dispositif de communication comprend un circuit récepteur recevant un signal reçu modulé à l'intérieur d'une première largeur de bande. Un oscillateur de référence génère un premier signal d'horloge à une première fréquence, ledit premier signal d'horloge comportant des harmoniques. Un circuit synthétiseur couplé au générateur de signal de référence et au récepteur réagit au premier signal d'horloge en démodulant le signal reçu modulé. Un circuit d'étalement en fréquence est également couplé à l'oscillateur de référence pour moduler de manière sélective le premier signal d'horloge avec un signal d'étalement en fréquence pour produire un signal d'horloge modulé comportant des
composantes fréquentielles harmoniques modulées étalées.
Le circuit d'étalement en fréquence combine de manière sélective le signal d'étalement en fréquence avec le premier signal d'horloge pour étaler les harmoniques du premier signal d'horloge sur une largeur de bande de
fréquence plus grande que la première largeur de bande.
Un circuit de commande est couplé au circuit d'étalement en fréquence pour recevoir le signal d'horloge modulé et
fonctionne à la fréquence du signal d'horloge modulé.
Ainsi le circuit génère de manière sélective un signal d'horloge modulé, de telle manière que les signaux de fréquence harmonique ne sont pas étalés dans des canaux multiples lorsque les harmoniques du signal d'horloge pilote ne se trouvent pas dans le canal de récepteur
actuellement sélectionné.
Un système de radiotéléphone 100 (Figure 1) comporte des dispositifs de communication 102 et 104 qui communiquent sur une liaison de communication 106. Les dispositifs de communication peuvent être tous dispositifs compatibles au nombre de deux ou plus, tels que des MODEMS (dispositifs comportant à la fois un modulateur et un démodulateur), des téléphones, un
téléphone sans fil ou cellulaire, des émetteurs-
récepteurs radio, une radio, une station de base, une base de téléphone sans fil, un centre d'acheminement radio, une station d'émission radio, ou similaire. Comme utilisé dans le présent document, le terme "dispositif de communication" désigne chacun de ces dispositifs et leurs équivalents. Les dispositifs de communication illustrés 102 et 104 échangent des informations par l'intermédiaire d'une liaison de communication sans fil 106. Toutefois, la liaison de communication 106 peut être une paire de fils torsadés, un câble coaxial, une liaison satellite ou similaire. Ainsi, le terme "liaison de communication" comme utilisé dans le présent document désigne chacun de ces éléments et leurs équivalents. Le dispositif de communication illustré 104, un radio téléphone, comporte un circuit récepteur 108 comportant un détecteur 112, un émetteur 110 et un contrôleur 114. Le récepteur reçoit des signaux modulés de la liaison de communication 106 par l'intermédiaire de l'antenne 116 et fournit des signaux ayant une fréquence abaissée au détecteur 112. Le détecteur 112 démodule les signaux abaissés pour générer des signaux appliqués à l'entrée du contrôleur 114. Le contrôleur 114 peut être mise en oeuvre en utilisant un processeur de signaux numériques, un microprocesseur tel que le HC-11 commercialisé par Motorola Inc., ou similaire, et des
circuits connus associés disponibles dans le commerce.
Le contrôleur 114 réagit aux signaux audio reçus depuis le détecteur 112 pour générer des signaux analogiques qui commandent le haut-parleur 115. Le contrôleur 114 réagit aux signaux audio provenant du microphone 117 en fournissant des signaux à l'émetteur 110. L'émetteur 110 génère des signaux modulés à partir des signaux fournis par le contrôleur 114, et les signaux modulés sont appliqués à l'entrée de l'antenne 116 pour
communication sur la liaison de communication 106.
Le circuit récepteur illustré 108 est un récepteur double hétérodyne, mais peut être également tout circuit récepteur classique. Le récepteur illustré comporte un filtre 120, un mélangeur 122, un filtre 124, un mélangeur 126 et un détecteur 112. Un circuit synthétiseur 130 est couplé au circuit récepteur 108 pour fournir un signal de sélection de canal au mélangeur 122 et un signal
oscillant au mélangeur 126.
Un oscillateur de référence 132 est couplé au circuit synthétiseur 130 et à un circuit d'étalement en fréquence 134. L'oscillateur de référence 132 génère un signal de référence, ou signal d'horloge. Le signal d'horloge est appliqué à l'entrée du circuit synthétiseur comme signal de référence, et au circuit d'étalement en fréquence 134 comme signal d'horloge. Le circuit d'étalement en fréquence 134 combine le signal d'horloge et le signal d'étalement en fréquence pour générer un
signal d'horloge modulé.
Le fonctionnement du dispositif de communication 104 va maintenant être décrit en référence au système de radiotéléphone illustré 100. La liaison de communication 106 des systèmes sans fil RF est définie par une gamme de fréquences prédéterminée comportant une pluralité de canaux différents dans lesquels des signaux sont communiqués. Cette gamme de fréquences passe par le filtre de largeur de bande plus grande 120. Par exemple, les canaux de liaisons montantes (d'une station de base à une station mobile) du GSM (Global System for Mobile Communications) se trouvent tous dans la bande de fréquence allant de 925 MHz à 960 MHz, et cette bande de fréquence passe par le filtre 120. Les signaux se trouvant hors de la bande passante du filtre 120 sont du bruit pour le récepteur, et sont atténués par le filtre qui a pour tâche de les enlever du signal appliqué à
l'entrée du détecteur 112.
Le mélangeur 122 abaisse la fréquence de l'un des canaux qui passe par le filtre 120, jusqu'à une fréquence intermédiaire particulière associée au filtre 124. La largeur de bande du filtre 124 est plus étroite que celle du filtre 120, et est de préférence égale à la largeur de bande d'un canal. Le filtre 124 est ainsi traversé uniquement par le canal venant du filtre 120 et dont la fréquence centrale correspond à la fréquence centrale du filtre 124. Par exemple, les canaux du système GSM ont des fréquences centrales espacées de 200 KHz, et se trouvent dans une bande passante d'environ 200 KHz. En conséquence, le filtre 124 du GSM a une largeur de bande
d'environ 200 KHz.
Le mélangeur 122 sélectionne le canal passant par le filtre 124 en réponse à un signal de sélection de canal provenant du circuit synthétiseur 130. Chaque canal de la bande de fréquence passant par le filtre 120 présente une fréquence centrale unique. Le signal de sélection de canal appliqué à l'entrée du mélangeur 122 à partir du circuit synthétiseur 130 est un signal oscillant qui est combiné aux signaux provenant du filtre pour réduire, ou abaisser, la fréquence des signaux fournis par le filtre 120. La proportion dans laquelle ces signaux sont abaissés est déterminée par la fréquence du signal provenant du circuit synthétiseur 130. En faisant varier la fréquence du signal de sélection de canal appliqué à l'entrée du mélangeur 122, une autre fréquence centrale de canal est abaissée pour passer par le filtre 124. Il est important que la fréquence du signal de sélection de canal soit précise, de telle manière que la fréquence centrale du canal souhaité soit abaissée au centre de la fréquence du filtre 124 et que toutes les informations de ce canal soient passées au
détecteur 112.
La sortie du filtre 124 est appliquée à l'entrée du mélangeur 126, qui combine le signal filtré à un autre signal provenant du circuit synthétiseur 130. Le mélangeur 126 abaisse le signal de fréquence intermédiaire fourni par le filtre 124 à une fréquence de bande de base à laquelle fonctionne le détecteur 112. Il est important que le mélangeur 126 abaisse de manière fiable le signal d'information pour le détecteur 112, pour que le circuit récepteur 108 ne perde pas d'information. Un oscillateur de référence 132 comportant un quartz est utilisé pour générer un signal de référence local. Le circuit synthétiseur 130 est connecté à l'oscillateur de référence 132 et au contrôleur 114. Le synthétiseur réagit au signal de référence local et à un numéro de canal provenant du contrôleur 114 pour générer des signaux pour les mélangeurs 122 et 126. Le circuit d'étalement en fréquence 134 est également connecté à l'oscillateur de référence 132 et au contrôleur 114. Le circuit d'étalement en fréquence 134 réagit au signal de référence local pour générer un signal d'horloge pour le contrôleur 114 et pour étaler de manière sélective les harmoniques de ce signal d'horloge. Du fait que le circuit d'étalement en fréquence et le synthétiseur sont connectés au même oscillateur de référence, les deux circuits peuvent utiliser un quartz commun, ce qui réduit le nombre d'oscillateurs nécessaires au dispositif de communication 104. Cela permet de réduire le coût et le
poids du dispositif.
Le contrôleur 114 comporte les circuits numériques dans le dispositif de communication 104. Le contrôleur 114 comprend des circuits qui fonctionnent de manière synchrone avec les signaux d'horloge pilotes produits par
le circuit d'étalement en fréquence 134.
Le circuit d'étalement en fréquence 134 comporte un tampon d'entrée 202 (Figure 2), un additionneur 206, un
circuit de commutation 208, et un tampon de sortie 210.
Le tampon d'entrée 202 isole le signal de référence, ou signal d'horloge, appliqué à l'entrée du circuit synthétiseur 130, créant un signal d'horloge mis en
mémoire tampon appliqué à l'entrée de l'additionneur 206.
Le signal provenant du tampon d'entrée 202 est illustré comme étant connecté à l'additionneur 206 par l'intermédiaire d'une résistance 204 qui règle le niveau du signal d'horloge mis en mémoire tampon appliqué à l'entrée de l'additionneur. Un seul fil, un filtre, ou similaire, peuvent être utilisés à la place de la résistance. Le circuit de commutation 208 reçoit un signal d'étalement en fréquence provenant du circuit synthétiseur 130 et un signal de polarisation provenant du contrôleur 114. Le signal de polarisation active et désactive le circuit de commutation 208. Lorsque le circuit de commutation est activé, le signal d'étalement en fréquence est appliqué à l'entrée de l'additionneur 206 et ajouté au signal d'horloge mis en mémoire tampon, le signal résultant étant appliqué au tampon de sortie 210. Lorsque le circuit de commutation 208 est désactivé, le signal d'horloge mis en mémoire tampon uniquement passe dans le tampon de sortie 210. Le tampon de sortie 210 peut être mise en oeuvre en utilisant un comparateur, un circuit limiteur, un inverseur logique avec son entrée C.C. (courant continu) polarisée à la moitié de son seuil logique (par exemple 2,5 volts pour un inverseur à 5
volts) ou similaire.
Lorsque le circuit de commutation 208 est activé, le tampon de sortie 210 reçoit le signal de sommation et fournit un signal ayant la modulation de phase résultant de l'addition du signal d'étalement en fréquence au signal d'horloge mis en mémoire tampon. De cette manière, le signal d'horloge mis en mémoire tampon est modulé par le signal d'étalement en fréquence pour produire un signal d'horloge modulé. Lorsque le circuit de commutation 208 est désactivé, le tampon de sortie 210 ne fournit pas de signal sensiblement modulé, étant donné que le signal d'étalement en fréquence ne modifie pas le signal d'horloge mis en mémoire tampon. Le signal d'horloge mis en mémoire tampon passe alors par le circuit d'étalement en fréquence sans être modulé lorsque
le circuit de commutation 208 est désactivé.
Le niveau du signal de polarisation règle également l'indice de modulation en modifiant l'amplitude du signal de modulation. Le circuit de commutation peut être mis en oeuvre en utilisant tout commutateur approprié tel qu'un relais, un transistor à effet de champ (TEC), un transistor bipolaire NPN (Négatif-Positif-Négatif), un transistor bipolaire PNP (Positif-Négatif-Positif), un commutateur optique comportant une diode électroluminescente (DEL) et un élément photosensible ou similaire. Un mode de réalisation du circuit d'étalement en fréquence 134 et du circuit synthétiseur 130 pour un
radiotéléphone est illustré sur la Figure 3.
L'oscillateur de référence 132 est muni d'un circuit oscillateur 302 couplé à un quartz 304. Le circuit oscillateur 302 régule la sortie de l'oscillateur de référence de telle manière que le signal de référence local, ou signal d'horloge, à la jonction 305, possède une fréquence prédéterminée fixe. Le signal de référence est appliqué à l'entrée d'un diviseur 350, d'une boucle à phase asservie 352, et une boucle à phase asservie 353, dans le circuit synthétiseur 130. Le diviseur 350 produit le signal d'étalement en fréquence appliqué à l'entrée du circuit d'étalement en fréquence 134 à l'entrée 312. La boucle à phase asservie 352 génère le signal oscillant appliqué à l'entrée du mélangeur 126. La boucle à phase l asservie 353 génère le signal de sélection de canal
appliqué à l'entrée du mélangeur 122.
La boucle à phase asservie 353 comporte un diviseur programmable 356 réagissant à un signal de canal provenant des circuits numériques 342 pour produire un signal divisé suivant le canal à sélectionner. Un détecteur de phase 360 compare la phase du diviseur programmable au signal de référence provenant de l'oscillateur de référence 132. Le détecteur de phase compare ces signaux et produit un signal indiquant la différence. Le filtre à boucle 358 filtre ce signal pour
produire un signal de commande pour un oscillateur 354.
La fréquence d'oscillateur est réglée par la commande qu'il reçoit en entrée et qui provient du filtre 358. Ce signal est appliqué au diviseur programmable. La boucle à phase asservie 353 règle la fréquence de l'oscillateur commandé jusqu'à ce que la différence de phase détectée par le détecteur de phase 360 soit sensiblement nulle. La boucle à phase asservie 352 est similaire à la boucle à phase asservie 353, à l'exception du fait que la boucle à phase asservie 352 ne comporte pas de diviseur
programmable recevant le signal de canal.
Le signal de référence provenant du circuit d'oscillateur 302 est appliqué à l'entrée du tampon d'entrée 202 dont la sortie est le signal d'horloge mis en mémoire tampon, qui est un signal carré d'horloge ayant une fréquence prédéterminée fixe. La sortie du tampon d'entrée 202 est convertie en un signal sinusoïdal, A, par le filtre 306. Le filtre 306 comprend une résistance 316 et un condensateur 318. La résistance 204 règle le niveau du signal d'horloge mis en mémoire tampon additionné à l'entrée du tampon de sortie 210. Si le signal d'horloge pilote est un signal sinusoïdal, le
condensateur 308 peut être supprimé.
Le signal de polarisation, à la sortie 310 des circuits numériques 342, est connecté à une résistance 320, elle-même connectée au collecteur d'un transistor 322. La résistance est une résistance de charge pour le circuit amplificateur, fournie par le transistor 322 et les composants associés. L'impédance de ladite résistance peut être modifiée pour modifier le gain de l'amplificateur. En sélectionnant le gain de l'amplificateur, l'amplitude du signal de modulation à étalement en fréquence est réglée. L'entrée de signal d'étalement en fréquence 312 est connectée, par l'intermédiaire d'une série d'éléments, comprenant le condensateur 328 et la résistance 330, à la base d'un transistor 322. Le condensateur 328 enlève tout décalage C.C. (courant continu) dudit signal de modulation. Une résistance 324 est connectée entre le collecteur et la base du transistor 322, et une résistance 326 est
connectée entre la base et l'émetteur du transistor 322.
Le collecteur du transistor 322 est connecté à une résistance 332, qui est connectée, par l'intermédiaire d'un condensateur 334, à une jonction de sommation 308, au niveau de laquelle les tensions du circuit de commutation 208 et du filtre passe-bas 306 sont additionnées. La jonction de sommation 308 est connectée
au tampon de sortie 210 avec un niveau de seuil Vth.
Lorsque le signal présent à la jonction de sommation 308 est supérieur au seuil Vth, la sortie du tampon de sortie 210 a un niveau logique haut. Lorsque le signal de la jonction de sommation 308 est inférieur à Vth, la sortie du tampon de sortie 210 est un signal de niveau logique bas. Le niveau de tension Vth est normalement choisi de manière à ce que le rapport cyclique du signal produit par le tampon de sortie 210 soit de 50 %. Le signal d'horloge modulé résultant est appliqué à l'entrée des circuits numériques 342 comme le signal d'horloge auquel
les circuits numériques fonctionnent.
En fonctionnement, et en référence aux Figures 1, 3 et 4, le signal d'horloge mis en mémoire tampon fourni par le tampon d'entrée 202 est filtré dans le filtre 306, mis en mémoire tampon une deuxième fois dans le tampon de sortie 210, et passe aux circuits numériques 342 pour la plupart des canaux. Le signal d'horloge mis en mémoire tampon n'est pas modulé avec le signal d'étalement en fréquence car le signal de polarisation a un niveau de tension de zéro, ce qui empêche le circuit de commutation 208 de passer le signal d'étalement en fréquence à la jonction 308. Toutefois, pour les canaux comportant un harmonique du signal d'horloge pilote, le circuit de commutation 208 est activé par l'application à la sortie 310 d'un signal de polarisation qui polarise le circuit de transistor en un amplificateur. Le signal d'étalement en fréquence à l'entrée 312 est alors combiné au signal d'horloge mis en mémoire tampon, à l'entrée du tampon de sortie 210. Comme illustré sur la Figure 4, le signal d'horloge mis en mémoire tampon VA présente une fréquence fixe. Le signal d'étalement en fréquence VB présente une fréquence inférieure de beaucoup au signal d'horloge mis en mémoire tampon. Par exemple, le signal d'horloge mis en mémoire tampon peut être environ de 13 MHz et la fréquence du signal d'étalement en fréquence peut être d'environ 500 KHz, les deux signaux étant dérivés de l'oscillateur de référence 132. Le signal combiné Vc est appliqué à l'entrée du tampon de sortie 210, avec un seuil fixe Vth, lorsque le circuit de commutation 208 est activé, tandis que le signal d'horloge pilote oscillant est entré seul lorsque le circuit de commutation est désactivé. Le signal de sortie VD du tampon de sortie 210 est le signal d'horloge pilote pour les circuits numériques 342. Le signal d'horloge pilote est un signal de fréquence fixe réglé par le signal d'horloge mis en mémoire tampon et la tension de seuil Vth lorsque le circuit de commutation 208 est désactivé. Lorsque le circuit de commutation 208 est activé, le signal d'horloge pilote est un signal carré qui est un signal modulé en phase, au fondamental du signal d'horloge mis en mémoire tampon. Ce signal d'horloge modulé produit une modulation en large bande au niveau des harmoniques, car la proportion de modulation est multipliée par le nombre d'harmoniques. La fréquence moyenne du signal modulé en phase est proche de la fréquence de signal d'horloge mis en mémoire tampon. Les harmoniques supérieures du signal d'horloge pilote résultant sont étalées, de telle sorte qu'elles n'interfèrent pas sensiblement avec le signal reçu sur un canal unique. Il est envisagé que l'amplitude du signal modulé et du signal seuil soit sélectionnée de telle manière que le rapport cyclique du signal d'horloge modulé résultant varie de 45 à 55 % lorsque le circuit de
commutation est activé. Si le rapport cyclique tombe au-
dessous de 45%, le processeur numérique peut avoir des
difficultés à suivre le signal d'horloge.
La modulation va maintenant être décrite en
référence aux ondes VA, VC, Vth et VD de la Figure 4.
L'onde VA est le signal d'horloge mis en mémoire tampon ayant la fréquence fA. L'onde VB est le signal d'étalement en fréquence, qui est un signal sinusoïdal de fréquence fB. L'onde Vc est le signal généré par l'addition de VA et VB. Vth est l'amplitude de coupure du tampon de sortie 210 (Figure 3). L'onde VD est le signal d'horloge modulé généré par le passage de l'onde Vc dans un tampon de sortie 210. Ainsi qu'il apparait sur la Figure 4, la variation de l'amplitude du premier signal d'horloge VA du fait de l'addition avec le signal d'étalement en fréquence provoque une variation de la phase, ou modulation de phase, dans le signal d'horloge modulé. La tension VA du premier signal d'horloge ayant une amplitude de crête de A volt, une fréquence de fA, est décrite ci-dessous en fonction du temps t: VA = A * SIN { (27c*fA)*t} De la même manière, la tension VB du signal d'étalement en fréquence a une amplitude de crête de B
volt et une fréquence de fB, et elle est décrite ci-
dessous en fonction du temps t: VB = B * SIN { (2n*fB) *t} La tension de signal de sommation Vc est la somme de VA et VB. Le signal de sommation est décrit comme suit: VC = A * SIN { (2n*fA)*t} + B * SIN { (2n*fB)*t} Si aucun signal de modulation n'est présent, si bien que la tension du signal d'étalement en fréquence VB est nulle, l'onde VE fournie par le tampon de sortie 210 est une onde carrée sans aucune modulation de phase, ayant un rapport de cycle de 50 %. Dans ce cas, l'amplitude de sortie du comparateur D est décrite comme suit: os VD = (.5*D)+(2*D/n)*E{ {1/[2*n)-l]} * Sin {[2*n)-1]*(2*7*fA)}} n=1 Comme le signal d'étalement en fréquence a une
valeur non nulle, une modulation peut être produite.
Toutefois, la suppression de l'amplitude de l'harmonique doit être obtenue sans provoquer une trop grande distorsion de phase du fondamental du signal d'horloge modulé VD. Le fondamental de distorsion 8 est la déviation de pourcentage maximale du rapport de cycle du signal carré. L'amplitude du signal d'étalement en fréquence VB est choisie de telle manière que le rapport de cycle du signal d'horloge modulé VD se trouve dans la plage de 50 % +/- 8. Si fB, fréquence du signal d'étalement en fréquence, est beaucoup plus basse que fA, fréquence du premier signal d'horloge, alors VB est déterminé comme suit: VB = VA Sin [.5 * (a9/100) *] Généralement, il faut que l'excursion de phase de pourcentage maximale, 8, soit inférieure à 5 %. Cela donne une exigence de rapport VB/VA de 0,079 pour
8 = 5 %.
Le signal d'horloge modulé peut être exprimé comme suit, o Jm() indique le émième ordre de la fonction de Bessel du premier type: VD = (.5*D)+ (2*D/n)* {X (1/[2*n)-l]} * {Jm[n*.5*(ê/100)]} n-1 m-m= * Sin {[2*n)1]*(2*7r*fA) +m*(2*n*fB)}} Lorsque 8 est petit, la proportion de suppression de l'harmonique d'horloge de rang n est approximativement égale à: 10*Log{Jo[n*.5*(a/100)]}. Par exemple, si a = 5 % et n = 80, alors la suppression est de: *Log[Jo(2)]=6,5 dB Si l'on revient à la pratique pour le GSM, le signal d'horloge était approximativement de 13 MHz et le signal de modulation approximativement de 500 KHz. Cela a provoqué une interférence avec les signaux reçus sur les canaux 5 et 70. Ces canaux se trouvent respectivement à 936 et 949 MHz, qui sont les harmoniques de rangs 72 et 73 du signal d'horloge pilote. Le circuit a fourni environ 7 dB d'amélioration de la désensibilisation, ce qui constitue une grande amélioration par rapport aux systèmes sans étalementen fréquence. En outre, cette amélioration est obtenue à un coût supplémentaire très
bas par rapport aux circuits sans étalement en fréquence.
Une autre difficulté des techniques de modulation d'horloge est que l'étalement des harmoniques dans d'autres canaux peut provoquer la désensibilisation de canaux bons. Si cela se produit, le circuit de commutation 208 peut être prévu. Le circuit de commutation supprime ce problème en permettant l'étalement en fréquence uniquement lorsque le canal sélectionné coïncide avec un harmonique de l'horloge pilote. Dans le cas pratique indiqué ci-dessus, le circuit d'étalement en fréquence est validé en activant le circuit de commutation 208 seulement pour les canaux 5 et 70. Si le circuit de commutation 208 est supprimé, le signal d'horloge de modulation à l'entrée 312 peut être couplé, par l'intermédiaire d'une résistance et d'un condensateur, au tampon de sortie 210, par l'intermédiaire uniquement d'un condensateur, ou par l'intermédiaire de fils de transmission couplés de
manière capacitive ou inductive.
Pour réduire le courant absorbé par le circuit de commutation 208, ce qui est souhaitable dans les dispositifs alimentés par batterie, pour améliorer le temps de fonctionnement pour une batterie, des critères supplémentaires peuvent être utilisés pour déterminer le moment o le circuit de commutation est activé. Ainsi, le circuit de commutation peut n'être activé que lorsque le canal sélectionné coïncide avec un harmonique de l'horloge pilote et que le récepteur fonctionne près de sa limite de sensibilité. Cette dernière condition peut être déterminée à partir du taux d'erreur sur les bits, ou, par exemple dans un radio téléphone GSM, à partir des signaux RX_LEV ou RX_QUAL. Le signal RX_QUAL est généré
par le radiotéléphone, et comporte une plage de 0 à 4.
RXQUAL de: O correspond à un taux d'erreur sur les bits compris entre 0, 0 et 0,2 %; 1 correspond à un taux d'erreur sur les bits compris entre 0,2 et 0,4 %; 2 correspond à un taux d'erreur sur les bits compris entre 0,4 et 0,8 %; 3 correspond à un taux d'erreur sur les bits compris entre 0,8 et 1,6 %; et 4 correspond à un taux d'erreur sur les bits compris entre 1,6 et 3,2 %. Le RXLEV va de 0 à 100 et correspond à la puissance du signal reçu, y compris l'interférence. La plage de 0 à
correspond & un niveau d'entrée de - 110 à - 10 dB.
Un critère qui peut être utilisé est que le circuit d'étalement en fréquence 134 ne soit utilisé pour moduler le signal d'horloge mis en mémoire tampon que lorsque le signal RX_QUAL est supérieur à 1 et que le canal sélectionné est un harmonique du premier signal d'horloge. Un autre critère qui peut être utilisé est que le circuit d'étalement en fréquence ne soit utilisé pour moduler le signal d'horloge mis en mémoire tampon que lorsque RX_QUAL est faible, par exemple inférieur à 15, et que le canal sélectionné comporte un harmonique du signal d'horloge mis en mémoire tampon. De cette manière, le circuit de commutation n'est activé que lorsque l'amélioration du niveau du signal est nécessaire, ce qui réduit le courant absorbé par le circuit de commutation 208. Ainsi, on peut voir que le circuit décrit propose un étalement en fréquence efficace. Ce circuit assure un étalement des harmoniques d'horloge dans un circuit qui est déjà mis en oeuvre par l'utilisation d'un petit nombre d'éléments de circuit, et à un coût moindre que ceux des circuits utilisés jusqu'à présent. En outre, en modulant de manière sélective le signal d'horloge seulement dans les canaux qui comportent un harmonique du signal d'horloge pilote, il est possible d'éviter la désensibilisation des bons canaux, par l'étalement en fréquence.
Claims (10)
1. Dispositif de communication comprenant: un circuit récepteur (108) recevant un signal reçu modulé à l'intérieur d'une première largeur de bande; un générateur de signal de référence (132) destiné à générer un premier signal d'horloge à une première fréquence, le premier signal d'horloge comportant des harmoniques; des circuits (130) couplés au générateur de signal de référence et au circuit récepteur, et réagissant au premier signal d'horloge en produisant un signal utilisé par le circuit récepteur pour réduire une fréquence du signal reçu modulé; un circuit de commande (114); et caractérisé en ce que un circuit d'étalement en fréquence (134) est couplé entre le générateur de signal de référence et le circuit de commande, pour moduler le premier signal d'horloge avec un signal d'étalement en fréquence pour produire un signal d'horloge modulé comportant des composantes de fréquences harmoniques modulées, un niveau de puissance des composantes fréquentielles harmoniques du premier signal d'horloge étant étalé sur une largeur de bande de fréquence plus grande que la première largeur de bande, ce qui permet de réduire l'interférence avec le signal reçu modulé à l'intérieur de la première largeur de bande; et le circuit de commande est couplé au circuit d'étalement en fréquence pour recevoir le signal d'horloge modulé, et fonctionne à une fréquence suivant
le signal d'horloge modulé.
2. Dispositif de communication suivant la revendication 1, caractérisé en outre en ce qu'un circuit de commutation (208) est couplé au circuit d'étalement en fréquence pour invalider la modulation avec le signal
d'étalement en fréquence.
3. Dispositif de communication suivant la revendication 2, caractérisé en outre en ce que le circuit de commutation (208) reçoit un signal de polarisation et un signal de modulation d'étalement, ledit signal de polarisation activant et désactivant le circuit de commutation pour faire passer de manière
sélective le signal de modulation d'étalement.
4. Dispositif de communication suivant la revendication 3, caractérisé en outre en ce que le circuit de commutation (208) comporte un transistor (322) polarisé par le signal de polarisation, une amplitude de signal de polarisation étant réglée pour régler une amplitude du signal d'étalement en fréquence sorti par le
circuit de commutation.
5. Dispositif de communication suivant la revendication 3, caractérisé en outre en ce que le circuit de commande est couplé au circuit de commutation pour fournir le signal de polarisation, et est couplé aux circuits pour commander le circuit récepteur pour qu'il sélectionne un canal d'un groupe de canaux possibles, le signal de polarisation étant sélectionné pour invalider le circuit de commutation de telle sorte que le premier signal d'horloge est modulé avec le signal de modulation d'étalement en fréquence uniquement pour un sous-ensemble
prédéterminé du groupe de canaux possibles.
6. Dispositif de communication suivant la revendication 2, caractérisé en outre en ce que le circuit d'étalement en fréquence comporte un additionneur (206) couplé au circuit de commutation et au générateur de signal de référence pour combiner une sortie du
circuit de commutation avec le premier signal d'horloge.
7. Dispositif de communication suivant la revendication 1, caractérisé en outre en ce que le signal d'étalement en fréquence est un signal de fréquence sensiblement constant ayant une fréquence sensiblement inférieure à la fréquence du premier signal d'horloge.
8. Dispositif de communication suivant la revendication 1, caractérisé en outre en ce que le circuit de commande commande le circuit d'étalement en fréquence pour qu'il module le premier signal d'horloge avec le signal d'étalement en fréquence lorsque le signal reçu modulé a une fréquence proche d'un harmonique du premier signal d'horloge, et commande le circuit d'étalement en fréquence pour qu'il ne module pas le premier signal d'horloge avec le signal d'étalement en fréquence lorsque le signal reçu modulé a une fréquence sensiblement différente d'un harmonique du premier signal d'horloge.
9. Dispositif de communication suivant la revendication 8, caractérisé en outre en ce que le circuit d'étalement en fréquence comporte un circuit de commutation (208) ayant une entrée de commande de polarisation et une entrée couplée pour recevoir le
signal d'étalement en fréquence.
10. Dispositif de communication suivant la revendication 10, caractérisé en outre en ce que le circuit de commande est couplé au circuit de commutation pour fournir le signal de polarisation, et est couplé au circuit récepteur pour commander le circuit récepteur pour qu'il sélectionne un canal parmi un groupe de canaux possibles, le signal de polarisation commandant le circuit de commutation pour qu'il ne passe le signal d'étalement en fréquence que pour un sous- ensemble du
groupe de canaux possibles.
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