FR2820910A1 - Dispositif d'emission de puissance variable - Google Patents
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Abstract
L'invention se rapporte à un dispositif d'émission ou d'émission/ réception ayant une structure de voie d'émission qui permet d'augmenter la plage de variation de la puissance d'émission sans dégrader le rapport signal à bruit. L'atténuation se fait en partie dans une unité extérieure 4 à l'aide d'un circuit de commutation 25 qui court-circuite ou non l'amplificateur 20 d'antenne 21.
Description
l'antenne du mobile et son module d' émission - réception.
Dispositif d'émission de puissance variable.
L'invention se rapporte à un dispositif d'émission de puissance variable. Plus particulièrement, I'invention concerne un dispositif d'émission disposant d'une très large plage de variation de puissance. Dans le cadre des réssaux sans fil à large bande passante, il est connu d'utiliser des fréquences de plus en plus élevoes afin de permettre la transmission d'applications à haut débit comme la vidéo. Ces réseaux ont également pour but de permettre des échanges de donnces entre au moins une station de base et une pluralité d'abonnés. Ces réseaux sont
communément appelés point-multipoints.
Les systèmes de transmission hertzienne de type point multipoints sont connus de l'homme du métier sous les sigles MMDS (de I'anglais Microwave Multipoint Distribution System), LMDS (de l'anglais Local Multipoint Distribution System) et MVDS (de l'anglais Multipoint Video Distribution System). Ces systèmes utilisés pour la diffusion de programmes autorisent une voie de retour aux terminaux d'abonnés qui permet à l'abonné d'interagir avec le programme reçu. Actuellement, la norme MPT-1560-RA
prévoit d'utiliser des fréquences situées entre 40,5 et 42, 5 GHz.
La figure 1 illustre un système de type LMDS. Une station de diffusion 1 munie d'une antenne d'émission/réception 2 diffuse des informations à destination d'une pluralité d'abonnés 3. Chaque abonné 3 dispose d'une unité extérieure 4, constituée d'une antenne et de moyens pour transposer le signal reçu ou le signal à émettre à une fréquence intermédiaire, et d'une unité intérieure 5 qui comporte des moyens de sélection de canal en émission et en réception ainsi que des moyens divers de codage/décodage pour échanger des données avec au moins un appareil utilisateur 6, par exemple un téléviseur, un téléphone ou un ordinateur personnel. Les transmissions dans les bandes millimétriques sont fortement dépendantes du temps et de la distance D séparant l'abonné 3 de la station de diffusion 1. La figure 2 représente l'atténuation sur une transmission à 40 GHz en fonction de la distance. La courbe 7 représente l'atténuation par
beau temps et la courbe 8 représente l'atténuation par temps de pluie.
Comme peut le remarquer l'homme du métier, I'atténuation varie d'environ
dB lorsque la distance varie de 50 m à 2 km.
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Or, une station de base est utilisée pour plusieurs abonnés et les abonnés doivent émettre avec le moins de puissance possible afin de ne pas saturer la réception de la station de base et brouiller les autres abonnés. Il est donc nécessaire d'avoir un réglage de la puissance d'émission au niveau de chaque abonné. Un dialogue entre la station de diffusion et le dispositif
placé chez l'abonné permet d'ajuster la puissance d'émission.
La figure 3 représente un exemple de réalisation de la partie
émetteur du dispositif placé chez l'abonné, selon l'état de la technique.
L'unité intérieure 5 comporte des moyens de modulation 10 qui reçoivent un signal à moduler. Un mélangeur 11 est connecté aux moyens de modulation afin de transposer le signal modulé dans une bande de fréquence intermédiaire, un oscillateur 12 contrôlé en tension fournissant le signal de transposition. La sortie du mélangeur 11 est couplée à une chane d'amplification qui comporte un ou plusieurs amplificateurs 13 et un circuit d'atténuation à gain variable 14. Un circuit de contrôle 15 envoie les différents signaux de commande aux moyens de modulation 10 à l'oscillateur contrôlé 12 et au circuit d'atténuation 14. Un câble coaxial est connecté en sortie de la chane d'amplification pour transporter le signal vers l'unité extérieure 4. L'unité extérieure 4 comporte un premier filtre 16 connecté au câble coaxial et à un mélangeur 17. Un oscillateur local 18 fournit au mélangeur une fréquence de transposition. Un deuxième filtre 19 élimine les fréquences images provenant du mélangeur 17. Un amplificateur de type SSPA (de l'anglais Solid State Power Amplifier) amplifie le signal
avant de le fournir à une antenne 21.
Sur le circuit de la figure 3, I'ajustement du gain d'émission se fait dans l'unité intérieure 5 à l'aide du circuit d'atténuation 14. Un problème est que l'aJustement de la puissance à l'aide de l'atténuateur 14 agit sur le rapport signal à bruit. Il n'est pas possible d'avoir plus de 35 dB de variation de puissance si l'on désire respecter un rapport signal à bruit d'au moins 25d B. L'invention propose une structure de voie d'émission qui permet d'augmenter la plage de variation de la puissance d'émission sans dograder le rapport signal à bruit. L'atténuation se fait au moins en partie dans l'unité
extérieure en commutant un amplificateur.
Selon u n premier aspect, I' invention est u n d ispositif d'ém ission comportant: une unité intérieure qui module des données à émettre et les
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transpose sur une bande de fréquence intermédiaire; une unité extérieure qui transpose au moins un signal en bande intermédiaire dans une bande de fréquence d'émission, ladite unité extérieure comportant au moins un amplificateur relié à une antenne; et un câble de liaison qui relie l'unité extérieure et l'unité intérieure. L'unité extérieure comporte un circuit de
commutation pour court-circuiter ou non l'amplificateur.
Selon un deuxième aspect, I'invention est un dispositif d'émission/réception comportant: une unité intérieure qui, d'une part, module des données à émettre et les transpose sur une bande de fréquence intermédiaire, et, d'autre part, transpose et démodule des donnces reçues; une unité extérieure qui transpose au moins un signal en bande intermédiaire dans une bande de fréquence d'émission et au moins un signal reçu dans une bande de réception dans la bande intermédiaire, ladite unité extérieure comportant au moins un amplificateur relié à une antenne pour I'émission de données; et un câble de liaison qui relie l'unité extérieure et l'unité intérieure. L'unité extérieure comporte un circuit de commutation pour
court-circuiter ou non l'amplificateur.
Selon un mode de réalisation particulier, I'unité intérieure comporte des moyens pour fournir un signal de commutation à l'unité extérieure et l'unité extérieure comporte des moyens pour recevoir le signal de commutation et commander le circuit de commutation. Ce mode de réalisation autorise le contrôle de la commutation dans l'unité extérieure par
l'unité intérieure.
Préférentiellement, I'unité intérieure comporte des moyens d'atténuation variable qui permettent d'avoir une plage de variation
d'atténuation supérieure à l'amplification réalisée par l'amplificateur court-
circuitable. Ainsi, il est possible de commuter l'unité extérieure entre deux
salves sans gêner la transmission.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres particularités et
avantages appara^tront à la lecture de la description qui va suivre, la
description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels:
la figure 1 représente un système de transmission de type point multipoint, la figure 2 représente des courbes d'atténuation de signal en fonction de la distance,
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la figure 3 représente ies circuits servant à l'émission de donnses d'un terminal abonné du système de la figure 1, selon l'état de la technique, les figures 4 et 5 représentent les circuits servant à l'émission de données d'un terminal abonné du système de la figure 1, selon deux modes de réalisation de l'invention, et la figure 6 représente un exemple d'intégration des circuits d'émission et des circuits de réception d'un terminal abonné du système de
la figure 1, selon l'invention.
Les figures 1 à 3 décrites précédemment ne seront pas détaillées par la suite. Pour améliorer la compréhension de l'homme du métier, les mêmes références sont utilisées pour des éléments similaires assurant la
même fonction.
La figure 4 représente un exemple de réalisation de la partie émetteur du dispositif placé chez l'abonné, selon l'invention. L'unité intérieure 5 comporte des moyens de modulation 10 qui reçoivent un signal à moduler. Le signal à moduler provient d'un dispositif non représenté qui souhaite envoyer des données. Un mélangeur 11 est connecté aux moyens de modulation 10 afin de transposer ie signal modulé dans une bande de fréquence intermédiaire, un oscillateur 12 contrôlé en tension fournissant le signal de transposition. La fréquence fournie par l'oscillateur 12 est déterminée par un circuit de contrôle 15 en fonction du canal utilisé dans la bande de fréquence intermédiaire. La bande de fréquence intermédiaire est par exemple comprise entre 0,4 et 0,7 GHz et est par exemple divisée en canaux de 2 MHz. La sortie du mélangeur 11 est couplée à une chane d'amplification qui comporte un ou plusieurs amplificateurs 13 et un circuit d'atténuation à gain variable 14. Le circuit de contrôle 15 envoie les différents signaux de commande aux moyens de modulation 10 à I'oscillateur contrôlé 12 et au circuit d'atténuation 14. Le circuit de contrôle est par exemple un circuit de type micro-contrôleur. Un câble coaxial est connscté en sortie de la chane d'amplification pour transporter le signal
vers l'unité extérieure 4.
L'unité extérieure 4 comporte un premier filtre 16 connecté au câble coaxial et à un mélangeur 17. Un oscillateur local 18 fournit au mélangeur une fréquence de transposition, par exemple de 41,8 GHz, pour obtenir une bande d'émission comprise entre 42,2 et 42,5 GHz. Un
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deuxième filtre 19 élimine les fréquences images provenant du mélangeur 17. Un amplificateur 20 de type SSPA (de l'anglais Solid State Power Amplifier) amplifie le signal avant de le fournir à une antenne 21. Un circuit de commutation 25 est connecté entre l'amplificateur 20 et l'antenne 21 de sorte qu'en fonction d'une commande le circuit de commutation effectue une connexion entre l'antenne 21 et la sortie de l'amplificateur 20 ou entre
l'antenne 21 et l'entrée de l'amplificateur 20.
Le circuit de commutation 20 permet de court-circuiter ou non l'amplificateur 20 de sorte que l'on bénéficie ou non de l'amplification, par exemple de 20 dB apporté par cet amplificateur. Le fait d'amplifier ou non le signal avant de l'émettre via l'antenne 21 n'affecte pas le rapport signal à bruit. Dans ce premier exemple, le circuit de commutation est par exemple un commutateur manuel dont la position est détermince en fonction de la distance entre la station de diffusion 1 et l'abonné chez qui le dispositif est
placé.
Le circuit d'atténuation à gain variable 14 permet d'avoir une plage de variation de par exemple 35 dB sur la puissance d'émission et l'amplificateur 20 permet de déplacer cette plage de variation de 20 dB. Le système dispose d'une plage de variation globale de 55 dB décomposée en deux sous-plages de 35 dB qui se chevauchent sur 15dB. Si l'on se reporte à la figure 2, on s'aperçoit que le système fonctionne très bien en position fixe avec un commutateur manuel qui est correctement positionné lors de l'installation. Par contre si lors de l'installation le commutateur est mal positionné, une variation climatique importante peut être nuisible au bon fonctionnement. Egalement, si l'environnement entre l'abonné et la station de diffusion change de manière considérable, et que l'abonné est placé à une distance critique, il est possible d'avoir à changer le positionnement du
commutateur de l'unité extérieure qui n'est pas nécessairement accessible.
Un tel dispositif devient inutilisable dès lors que l'on désire l'utiliser de
manière mobile, par exemple dans un camion de reportage.
Un deuxième mode de réalisation permet de remédier à tous ces inconvénients en commandant le circuit de commutation à l'aide du circuit de contrôle de l'unité intérieure 5. Le deuxième mode de réalisation est représenté sur la figure 5. Sur cette figure 5, I'unité intérieure 5 comporte un oscillateur commuté 30 qui fournit ou non un signal sinusodal de fréquence prédéfinie, par exemple 1 MHZ sur le câble coaxial. L'oscillateur étant
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commuté ou non en fonction d'un signal provenant du circuit de contrôle 15.
La présence ou l'absence du signal sinusodal indique à l'unité extérieure si l'amplificateur 20 doit être court-circuité ou non. Le circuit de contrôle 15 détermine en fonction du besoin s'il est nécessaire de courtcircuiter ou non I'amplificateur 20. L'unité extérieure 4 est modifiée pour pouvoir recevoir le signal
sinusodal et le transformer en commande pour le circuit de commutation 25.
Le circuit de commutation 25 est. par exemple, un commutateur à diode PIN
qui reçoit un signal de commande.
L'unité extérieure 4 comporte un troisième filtre 26, de type passe bande, centré sur la fréquence de 1 Mhz et connecté au câble coaxial. Ce filtre permet d'isoler le signal sinusodal qui sert de commande. Un circuit de redressement 27, par exemple une simple diode, est connecté en sortie du troisième filtre 26. Un quatrième filtre 28, de type passe-bas, est connecté à la sortie du circuit de redressement 27 afin de récupérer la composante continue du signal redressé. Un circuit de mise en forme 29 est connecté à la sortie du quatrième filtre 28. Le circuit de mise en forme 29 est. par exemple, un comparateur qui effectue la comparaison de la tension qui sort du quatrième filtre à un seuil prédéfini. Le signal de sortie du circuit de mise
en forme 29 est le signal de commande du circuit de commutation 25.
Avec un tel système, le circuit de contrôle 15 de l'unité intérieure dispose d'une plage de variation de 55 dB. Cependant, afin de prévenir tout problème de transmission, la commutation de l'amplificateur 20 se fait, de
préférence, entre deux salves de données.
D'autres possibilités de commande sont envisageables. ll est. par exemple, possible d'utiliser un conducteur dadié pour la commande mais
cela a pour effet de coûter plus cher en fil électrique.
D'autres possibilité de mise en _uvres sont envisageables. A titre d'exemple, la figure 6 représente un mode de réalisation dans lequel une
même antenne est utilisoe pour l'émission et la réception.
En plus des éléments décrits précédemment, I'unité intérieure 5 comporte des filtres de séparation 100 qui sont des filtres passe-bande destinés à séparer les signaux envoyss vers l'unité extérieure 4 et les signaux reçus de l'unité extérieure 4. Les filtres de séparation assurent le multiplexage en fréquence sur le câble coaxial pour l'unité intérieure. Un premier des filtres de séparation 100 est connecté entre l'amplificateur 13 et le câble coaxial afin de laisser passer la bande comprise entre 0,4 et 0,7 GHz. Un deuxième filtre de séparation 100 est connecté entre l'oscillateur commuté 30 et le câble coaxial afin de laisser passer une bande étroite centrée sur 1 MHz. Un troisième filtre de séparation 100 est connecté entre au câble coaxial pour recevoir et laisser passer une bande de fréquence intermédiaire de réception comprise entre 0,95 et 1,95 GHZ. Un amplificateur 101 est connecté au troisième filtre de séparation 100. Un mélangeur 102 réalise une transposition du signal amplifié dans une bande de base, un oscillateur 103 contrôlé en tension fournissant le signal de transposition. La fréquence fournie par l'oscillateur 12 est déterminée par un circuit de contrôle 15 en fonction du canal utilisé dans la bande de fréquence intermédiaire de réception. La bande de fréquence intermédiaire de réception est par exemple divisée en canaux de 33 MHz. Un filtre 104 connecté à la sortie du mélangeur 102 élimine les fréquences images. Un circuit de démodulation 105 transforme le signal sortant du filtre 104 en flux
de données.
L'unité extérieure 4 comporte les éléments décrit précédemment pour la chane d'émission et pour la commande du circuit de commutation 25. Il est ajouté un filtre supplémentaire 110 entre l'antenne 21 et le circuit de commutation 25 afin de réduire le couplage entre l'émission et la réception. Un amplificateur faible bruit supplémentaire 111 peut être ajouté dans la cha me de transmission s' il est nécessaire d'avoir u ne amplification lorsque l'amplificateur 20 est court-circuité. L'amplificateur 111 peut-être
placé à différents endroits dans la chane d'émission.
L'unité extérieure 4 inclut également une chane de réception. La
chane de réception comporte un premier filtre 112 connecté à l'antenne 21.
Le premier filtre 112 est de type passe bande à forte réjection afin de laisser passer par exemple la bande comprise entre 40,5 et 41,5 GHz. Un amplificateur à faible bruit 113 amplifie le signal filtré. Un oscillateur local 114 fournit un signal à une fréquence de transposition, par exemple égale à 40,2 GHz. Un mélangeur 115 effectue la transposition du signal amplifié à l'aide du signal fournit par l'oscillateur local 114 de sorte que le signal utile se retrouve dans la bande de fréquence intermédiaire comprise par exemple entre 0,95 et 1,95 GHz. Un deuxième filtre 116 est placé entre la sortie du
mélangeur et le câble coaxial pour supprimer les fréquences images.
De nombreuses autres possibilités de mise en _uvre sont possibles. Notamment, les fréquences indiquées ne le sont qu'à titre purement indicatif. L'homme du métier peut également utiliser d'autres
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architectures pour les chines d'émission et de réception, notamment des
architectures à oscillateur common entre émission et réception.
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Claims (6)
1. Dispositif d'émission comportant: - une unité intérieure (5) qui module des données à émettre et les transpose sur une bande de fréquence intermédiaire; - une unité extérieure (4) qui transpose au moins un signal en bande intermédiaire dans une bande de fréquence d'émission, ladite unité extérieure (4) comportant au moins un amplificateur (20) relié à une antenne (21); et - un câble de liaison qui relie l'unité extérieure (4) et l'unité intérieure (5), caractérisé en ce que l'unité extérieure (4) comporte un circuit de
commutation (25) pour court-circuiter ou non l'amplificateur (20).
2. Dispositif d'émission/réception comportant: - une unité intérieure (5) qui, d'une part, module des données à émettre et les transpose sur une bande de fréquence intermédiaire, et, d'autre part, transpose et démodule des données reçues; - une unité extérieure (4) qui transpose au moins un signal en bande intermédiaire dans une bande de fréquence d'émission et au moins un signal reçu dans une bande de réception dans la bande intermédiaire, ladite unité extérieure (4) comportant au moins un amplificateur (20) relié à une antenne (21) pour I'émission de données; et - un câble de liaison qui relie l'unité extérieure (4) et l'unité intérieure (5), caractérisé en ce que l'unité extérieure (4) comporte un circuit de
commutation (25) pour court-circuiter ou non l'amplificateur (20).
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2,
caractérisé en ce que l'unité intérieure (5) comporte des moyens (15, 30) pour fournir un signal de commutation à l'unité extérieure (4) et en ce que l'unité extérieure (4) comporte des moyens (26 à 29) pour recevoir le signal
de commutation et commander le circuit de commutation (25).
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4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le signal de commutation fourni par l'unité intérieure (5) à l'unité extérieure
(4) est fourni par l'intermédiaire du câble de liaison.
5. Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4,
caractérisé en ce que le signal de commutation est une porteuse de fréquence fixe qui par sa présence ou son absence indique si l'amplificateur
(20) est court-circuité ou non.
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'unité intérieure (5) comporte des moyens d'atténuation variable (14) qui permettent d'avoir une plage de variation d'atténuation supérieure à l'amplification réalisée par l'amplificateur (20) court-circuitable.
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