FR2892577A1 - Etage radiofrequence commandable a gain/attenuation variable, en particulier incorpore dans la chaine de transmission d'un telephone mobile cellulaire, et procede de commande correspondant - Google Patents

Abstract

L'étage radiofréquence comprend une cellule multiplicatrice analogique (CLM) possédant des moyens d'entrée (E1A, Elb) pour recevoir un courant d'entrée comportant une composante continue et une composante dynamique radiofréquence, une source de courant commandable (SC) pour délivrer un courant de commande continu, des moyens de multiplication en courant (T1A, T1B, T2A, T2B) générant un courant de sortie dont la composante dynamique radiofréquence est égale au produit de la composante dynamique du courant d'entrée par un coefficient multiplicateur dépendant du rapport entre une valeur proportionnelle à celle du courant de commande continu (2*IGAIN) et la valeur de la composante continue (IMIXDC) du courant d'entrée, des moyens de sortie pour délivrer le courant de sortie; et une cellule analogique d'aiguillage de courant (CLA) possédant des moyens d'entrée reliés aux moyens de sortie de la cellule multiplicatrice, une source de tension commandable (ST) pour délivrer une tension de commande et des moyens d'aiguillage (T4A, T5A, T4B, T5B) aptes à aiguiller une partie du courant d'entrée vers des moyens de sortie de la cellule d'aiguillage en fonction de la valeur de la tension de commande.

Description

Etage radiofréquence commandable à gain/atténuation variable, en

particulier incorporé dans la chaîne de transmission d'un téléphone mobile cellulaire, et procédé de commande correspondant.

L'invention concerne les étages à gain variable, que ce soit pour amplifier et/ou atténuer un signal. L'invention s'applique tout particulièrement, mais non limitativement, aux téléphones mobiles cellulaires dont la chaîne de transmission incorpore un tel étage amplificateur/atténuateur à gain variable. Actuellement, les étages à gain variable incorporés dans les chaînes de transmissions des téléphones mobiles cellulaires sont généralement constitués de cellules amplificatrices comportant des circuits résonants inductifs capacitifs (LC), et des cellules atténuatrices. Or, une telle architecture présente des inconvénients tenant notamment à la consommation de courant. Ainsi, généralement, la performance d'une telle architecture est optimisée pour une puissance de sortie maximale alors que la plupart du temps, le téléphone opère à une puissance intermédiaire. Des réductions modérées de courant peuvent être obtenues par l'adjonction de circuiterie supplémentaire au niveau de la polarisation des transistors de ces cellules. Cela étant, ceci complexifie encore l'architecture et déforme la fonction de contrôle de puissance (puissance de sortie fonction de la tension de commande). L'invention vise à remédier à ces inconvénients. Un but de l'invention est de proposer un étage amplificateur/atténuateur capable de présenter une dynamique de gain très importante, par exemple de l'ordre de 90 dB, ce qui est notamment compatible avec la norme de transmission CDMA2000, tout en permettant l'utilisation en aval de l'étage d'un amplificateur de puissance à gain constant, et ce en réduisant la consommation moyenne de courant.

2 Un autre but de l'invention est de proposer un étage amplificateur/atténuateur présentant une très bonne linéarité, par exemple un ACPR ( Adjacent Channel Power Ratio , ratio de puissance de canal adjacent ) meilleur que -57 dBc, et un bruit dans la bande de réception meilleur que -137 dBm/Hz. Un autre but de l'invention est de proposer un tel étage présentant un encombrement réduit et un contrôle linéaire du gain. L'invention a encore pour but de proposer un tel étage ayant une faible impédance d'entrée, une structure totalement différentielle tout en étant exempt d'un schéma de polarisation complexe et offrant une consommation de courant décroissant linéairement en fonction de la tension de sortie. Selon un aspect de l'invention, il est proposé un dispositif électronique comprenant un étage radiofréquence commandable à gain/atténuation variable. Cet étage radiofréquence comprend : une cellule multiplicatrice analogique possédant des moyens d'entrée pour recevoir un courant d'entrée comportant une composante continue et une composante dynamique radiofréquence, une source de courant commandable pour délivrer un courant de commande continu, des moyens de multiplication en courant générant un courant de sortie dont la composante dynamique radiofréquence est égale au produit de la composante dynamique du courant d'entrée par un coefficient multiplicateur dépendant du rapport entre une valeur proportionnelle à celle du courant de commande continu et la valeur de la composante continue du courant d'entrée, et des moyens de sortie pour délivrer le courant de sortie, une cellule analogique d'aiguillage de courant ( steering cell , selon une dénomination anglo-saxonne habituellement utilisée par l'homme du métier) possédant des moyens d'entrée reliés aux moyens de sortie de la cellule multiplicatrice, une 25 30

3 source de tension commandable pour délivrer une tension de commande et des moyens d'aiguillage aptes à aiguiller une partie du courant d'entrée vers des moyens de sortie de la cellule d'aiguillage en fonction de la valeur de la tension de commande. En d'autres termes, la cellule multiplicatrice amplifie ou atténue le courant d'entrée avec un gain dépendant d'un rapport de courants continus. Le courant de polarisation de la cellule multiplicatrice, qui est égal au courant de commande continu, sert aussi à fixer le gain. Ceci permet d'obtenir une consommation de courant chutant naturellement avec le gain. On obtient en outre une commande linéaire du gain au moyen d'une valeur de courant continu. Par ailleurs, la valeur du coefficient d'atténuation de la cellule d'aiguillage de courant n'a aucune influence sur la consommation de courant. L'impédance d'entrée de l'étage est faible, ce qui améliore la linéarité d'un mélangeur (dispositif de transposition de fréquence) qui serait situé en amont de l'étage à gain/atténuation variable. Cet étage ne comporte également aucun composant inductif, ce 20 qui permet d'en réduire l'encombrement surfacique et de diminuer les émissions magnétiques parasites. Il est particulièrement avantageux que l'étage radiofréquence ait une architecture complètement différentielle (gain de mode commun faible). Ceci le rend insensible aux parasites de mode 25 commun. En particulier, la non-linéarité de mode commun du mélangeur éventuel est supprimée. Selon un mode de réalisation de l'invention, compatible avec une architecture différentielle, les moyens de multiplication en courant comportent une première paire de transistors respectivement connectés 30 entre la paire d'entrées de la cellule et une borne d'alimentation, et dont les électrodes de commande respectives sont reliées ensemble et à une source de tension. Les moyens de multiplication en courant comportent également une deuxième paire de transistors respectivement connectés entre la

4 source de courant commandable et la paire de sorties de la cellule multiplicatrice, et dont les électrodes de commande sont respectivement connectées à la paire d'entrées de la cellule multiplicatrice.

Il est également possible de prévoir un autre mode de réalisation de l'invention, qui soit moins dépendant du gain en courant 03) des transistors. ce qui permet d'en améliorer encore le fonctionnement pour de hautes valeurs de gain de la cellule. Plus précisément, selon un tel mode de réalisation, les moyens de multiplication de la cellule multiplicatrice comportent une première paire de transistors bipolaires NPN respectivement connectés entre la paire d'entrées de la cellule et une source de tension de polarisation, et dont les bases sont respectivement reliées auxdites entrées différentielles.

Les moyens de multiplication en courant comportent également une deuxième paire de transistors bipolaires NPN respectivement connectés entre la source de courant commandable et la paire de sorties de la cellule multiplicatrice et dont les bases sont respectivement connectées aux bases des transistors de la première paire. Dans l'un ou l'autre de ces deux modes de réalisation, la composante dynamique radiofréquence du courant de sortie de la cellule multiplicatrice est avantageusement égale au produit de la composante dynamique du courant d'entrée par un coefficient multiplicateur égal au rapport entre la moitié de la valeur de courant de commande continu et la valeur de la composante continue du courant d'entrée. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la cellule multiplicatrice comporte en outre une troisième paire de transistors respectivement connectés entre les entrées de la cellule multiplicatrice et les sorties homologues de la cellule d'aiguillage de courant. Les transistors de la première paire et ceux de la troisième paire sont respectivement commandés par des signaux de commande d'états possédant chacun une première valeur conférant à l'étage radiofréquence un premier état dans lequel les transistors de la première paire sont passants et les transistors de la troisième paire sont bloqués, et une deuxième valeur, conférant à l'étage radiofréquence un deuxième état dans lequel les transistors de la 5 première paire sont bloqués et les transistors de la troisième paire sont passants. Un tel mode de réalisation permet ainsi de choisir entre un premier état et un deuxième état. Et, dans le deuxième état, on réutilise le courant d'entrée, par exemple le courant provenant du modulateur, alors que celui-ci est perdu dans le premier état. Le deuxième état permet d'obtenir un gain toujours supérieur à 1 et d'économiser du courant dans un rapport égal à (G+1)/G où G est le gain de la cellule multiplicatrice en courant. Ainsi, pour un gain de 10, 10 % du courant est sauvé.

Dans un tel mode de réalisation, la composante dynamique radiofréquence du courant de sortie dans le premier état est égale au produit de la composante dynamique du courant d'entrée par un coefficient multiplicateur égal au rapport entre la moitié de la valeur du courant de commande continu et la valeur de la composante continue du courant d'entrée, tandis que dans le deuxième état, la composante dynamique radiofréquence du courant de sortie est égale au produit de la composante dynamique du courant d'entrée par un coefficient multiplicateur égal audit rapport augmenté d'une unité. Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens d'entrée de la cellule d'aiguillage de courant comportent deux entrées, les moyens de sortie comportent deux sorties et la cellule d'aiguillage comporte en outre deux entrées de commande reliées à la source de tension commandable. Les moyens d'aiguillage de la cellule d'aiguillage de courant comportent une quatrième paire de transistors respectivement connectés entre les deux entrées et une borne d'alimentation et dont les électrodes de commande sont chacune reliée à une première entrée de commande. Les moyens d'aiguillage de courant comportent par ailleurs une cinquième paire de transistors respectivement connectés entre les deux entrées et les deux sorties et 6 dont les électrodes de commande sont chacune reliée à la deuxième entrée de commande. Afin notamment de pouvoir traiter au choix deux bandes de fréquence, il est avantageusement prévu que les moyens de sortie de la 5 cellule d'aiguillage de courant comportent deux voies de sortie différentes sélectionnables. En d'autres termes, il est extrêmement simple selon un mode de réalisation de l'invention, de réaliser un étage large bande offrant une réduction de courant tout en utilisant une seule chaîne (par exemple un 10 seul modulateur et une seule cellule multiplicatrice en courant) et une cellule d'aiguillage de courant à deux sorties. Plus précisément, selon un mode de réalisation, la cellule d'aiguillage de courant comporte deux sorties situées sur une première voie de sortie différentielle et deux sorties supplémentaires situées sur 15 une voie de sortie différentielle supplémentaire. La cellule d'aiguillage en courant comporte par ailleurs une entrée de commande supplémentaire reliée à une source de tension commandable supplémentaire et les moyens d'aiguillage comportent alors en outre une sixième paire de transistors respectivement connectés entre les 20 deux entrées et les deux sorties supplémentaires et dont les électrodes de commande sont reliées à ladite source de tension supplémentaire. Et, un tel mode de réalisation est remarquable notamment en ce sens qu'il n'est nullement nécessaire de prévoir un quelconque commutateur pour sélectionner les deux voies de sortie différentes. En 25 effet, un ajustement convenable des tensions sur les quatrième, cinquième et sixième paires de transistors de la cellule d'aiguillage de courant permet naturellement d'aiguiller le courant vers l'une ou l'autre des voies de sortie. Bien entendu, un tel mode de réalisation est parfaitement 30 compatible avec le mode de réalisation à deux états sélectionnables, évoqué plus haut. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, il est prévu que le dispositif comprenne en outre des moyens aptes à réduire le niveau du courant d'entrée de l'étage radiofréquence commandable gain/atténuation variable. Ainsi, lorsque le dispositif comprend en outre un module de transposition de fréquence (mélangeur), délivrant ledit courant d'entrée, il est particulièrement avantageux que ce module de transposition de fréquence incorpore les moyens de réduction du niveau de courant d'entrée de l'étage radiofréquence commandable gain/atténuation variable. Ceci permet en particulier d'éviter que le courant de consommation du mélangeur devienne important par rapport au courant consommé par l'étage amplificateur à gain/atténuation variable. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend en outre des moyens de commande aptes à commander la source de courant de la cellule multiplicatrice en courant et la source de tension de la cellule d'aiguillage de courant, en fonction d'une valeur globale de gain/atténuation désirée. Selon un autre aspect de l'invention, il est également proposé un élément apte à faire partie d'un système de communication sans fil, par exemple un terminal mobile, comprenant une chaîne de transmission incorporant un dispositif tel que défini ci-avant. Un tel terminal mobile peut être par exemple un téléphone mobile cellulaire ou tout autre objet mobile comme par exemple un assistant numérique personnel (PDA). Et, lorsque la chaîne de transmission incorpore des moyens de traitement en bande de base, ces moyens de traitement peuvent incorporer au moins une partie des moyens de commande de la source de courant et de la source de tension de la cellule d'aiguillage de courant. Selon un autre aspect de l'invention, il est également proposé un procédé de commande d'un étage radiofréquence à gain/atténuation variable d'un dispositif tel que défini ci-avant, ce procédé comprenant une première phase dans laquelle on ajuste la valeur du gain/atténuation de la cellule multiplicatrice tout en fixant à 0 dB le coefficient d'atténuation de la cellule d'aiguillage de courant, puis

8 éventuellement une deuxième phase dans laquelle on ajuste la valeur du coefficient d'atténuation de la cellule d'aiguillage de courant. En d'autres termes, selon cet aspect de l'invention, il est prévu d'agir prioritairement sur le gain de la cellule multiplicatrice, que ce soit pour procéder à une amplification ou à une atténuation puis, si cela n'est pas suffisant, on agit alors sur le coefficient d'atténuation de la cellule d'aiguillage de courant (pour optimiser la consommation moyenne). En variante, on peut également dans la première phase, procéder à une réduction de la valeur de la composante continue du courant d'entrée (c'est-à-dire lorsque l'on est par exemple en présence d'un modulateur, diminuer par exemple le gain de ce modulateur). D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de réalisation et de mise en oeuvre, nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre de façon schématique un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, - la figure 2 illustre plus en détail, mais toujours de façon schématique, un mode de réalisation d'un étage radiofréquence à gain/atténuation variable selon l'invention, la figure 3 illustre plus en détail mais toujours de façon schématique une partie de l'étage de la figure 2, - la figure 4 illustre une variation de gain et de consommation de courant selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, la figure 5 illustre de façon schématique un autre mode de réalisation d'une partie d'un étage selon l'invention, la figure 6 illustre de façon schématique encore un autre mode de réalisation d'un étage radiofréquence à gain/atténuation variable selon l'invention, la figure 7 illustre de façon schématique un autre mode de réalisation d'un étage selon l'invention, et, - la figure 8 illustre schématiquement d'autres courbes relatives à des évolutions de gain et de consommation de courant et concernant un autre mode de mise en oeuvre de l'invention. Sur la figure 1, la référence TMC désigne un téléphone mobile cellulaire comportant une chaîne de transmission TX. Cette chaîne de transmission comporte un étage numérique ETN incorporant de façon classique des moyens de traitement en bande de base PBB (pouvant être réalisés de façon hardware (matériel) et/ou logicielle ( software ) au sein d'un processeur) délivrant des échantillons numériques sur deux voies mutuellement en quadrature de phase, à savoir une voie I dite en phase et une voie Q dite en quadrature de phase . Cet étage numérique ETN est relié à un bloc analogique ETA par des moyens de conversion numériques analogiques CNA. Le bloc analogique ETA comporte de façon classique un mélangeur MD encore appelé dispositif de transposition de fréquence capable de convertir le signal analogique en bande de base en un signal radiofréquence par exemple. Le mélangeur MD est relié en sortie à un étage radiofréquence à gain/atténuation variable, référencé ETV. La valeur du gain de cet étage ETV qui peut être supérieure à 1 25 (on parle alors d'amplification) ou inférieure à 1 (on parle alors d'atténuation) est commandée par les moyens de traitement en bande de base PBB en fonction d'une valeur de puissance désirée en sortie d'antenne. Enfin, le bloc analogique ETA comporte un amplificateur de 30 puissance PA de structure classique et connue en soi, qui est dans le cas présent un amplificateur à gain constant. Cet amplificateur est relié en sortie à l'antenne ANT du téléphone. La figure 2 illustre un mode de réalisation d'une architecture totalement différentielle d'un étage ETV.

10 Plus précisément, on voit sur la figure 2 que cet étage ETV comporte essentiellement deux cellules, à savoir une cellule multiplicatrice analogique CLM et une cellule d'aiguillage en courant également analogique, référencée CLA.

La cellule multiplicatrice analogique CLM comporte une paire d'entrées ElA et E1B pour recevoir un courant d'entrée comportant une composante continue IMIXDC et une composante dynamique radiofréquence iin. La composante continue IMIXDC est en fait la composante continue du courant de sortie du mélangeur MD. La cellule CLM comporte également une paire de sorties S1B et S1A qui forment également la paire d'entrées E2B et E2A de la cellule d'aiguillage de courant CLA. La cellule CLM comporte également une source de courant SC commandable et délivrant un courant de commande continu dont la valeur est ici égale à 2*IGAIN. La cellule CLM comporte par ailleurs des moyens de multiplication en courant possédant ici une première paire de transistors TlA et T1B respectivement connectés entre la paire d'entrée E l A et E 1B et la borne d'alimentation Vdd. Les bases de ces deux transistors T1A et T1B sont reliées ensemble à une source de tension STN. Il convient de noter ici que bien que l'on décrive des transistors bipolaires, le mode de réalisation de la figure 2 pourrait être envisagé avec des transistors MOS fonctionnant dans des plages de fonctionnement courant/tension identiques. Les moyens de multiplication en courant comportent par ailleurs une deuxième paire de transistors bipolaires T2A et T2B. Les émetteurs de ces deux transistors T2A et T2B sont connectés à la sortie de la source de courant commandable SC tandis que les collecteurs de ces transistors forment en fait les bornes de sortie S1B et SIA.

Les bases de ces transistors bipolaires T2A et T2B sont respectivement connectées aux deux entrées E 1 A et E 1B, et par conséquent aux émetteurs des deux transistors T1A et T1B. Comme illustré plus particulièrement sur la figure 3, la cellule CLM délivre un courant de sortie ayant une composante continue égale à IGAIN et une composante dynamique radiofréquence iout. En fait, cette cellule amplifie ou atténue le courant dynamique d'entrée avec un gain dépendant d'un rapport de courants continus. Plus précisément, le rapport iout/iin du courant de sortie sur le courant d'entrée est égal au rapport IGAIN/IMIXDC des composantes continues des courants de sortie et d'entrée. Mais, comme la composante continue du courant de sortie est égale à la moitié de la valeur du courant délivré par la source de courant SC, on voit que le rapport iout/iin est égal au rapport entre la moitié de la valeur du courant de commande continu (2*IGAIN) et la valeur de la composante continue du courant d'entrée. Ainsi, la consommation de courant d'un téléphone mobile va décroître lorsque la puissance de sortie demandée va décroître. Et, comme la plupart du temps le téléphone opère à des puissances intermédiaires, la durée de communication peut être augmentée. Si l'on se réfère maintenant de nouveau plus particulièrement à la figure 2, on voit que la cellule d'aiguillage de courant CLA comporte deux entrées E2B et E2A, deux sorties S2B et S2A et deux entrées de commande GA et GB. La cellule comporte également des moyens d'aiguillage comportant une quatrième paire de transistors T4A et T4B respectivement connectés entre les deux entrées E2A et E2B et la borne d'alimentation Vdd. Les bases de ces transistors T4A et T4B sont reliées à l'entrée de commande GB. Les moyens d'aiguillage comportent également une cinquième paire de transistors T5A et T5B respectivement connectés entre les deux entrées E2A et E2B et les deux sorties S2A et S2B de la cellule CLA. Les bases de ces deux transistors T5A et T5B sont reliées à l'entrée de commande GA.

12 En fonction de la différence entre les valeurs de tension appliquées sur les entrées GB et GA, une fraction plus ou moins importante du courant d'entrée de la cellule CLA est dissipée dans l'alimentation et par conséquent l'autre partie du courant est délivrée en sortie, ce qui permet ainsi de réaliser une cellule d'atténuation. Une source de tension ST permettant de générer les différentes tensions sur les bornes de commande GA et GB est classique et connue en soi. On pourra à titre indicatif citer l'article de Sudhir Aggarwal, intitulé A Single-State Variable-Gain Amplifier With 70-dB Dynamic Range for CDMA2000 Transmit Applications IEEE Journal of Solid-Statc Circuits, vol.38, n 6, Juin 2003 qui mentionne un exemple de réalisation d'une telle source de tension. La valeur du coefficient d'atténuation de la cellule d'aiguillage de courant n'a aucun impact sur la consommation de courant de l'étage ETV. Comme illustré plus particulièrement sur la figure 4, les moyens de traitement en bande de base PBB, qui incluent des moyens de commande de la source de courant SC et de la source de tension ST, par exemple réalisés sous forme de module logiciel ou sous forme hardware , vont agir prioritairement sur la valeur du gain (ou atténuation) de la cellule multiplicatrice CLM. Plus particulièrement, si l'on suppose comme sur la figure 4 que la cellule multiplicatrice a une dynamique de gain de 60 dB, pour obtenir une puissance de sortie de 10 dBm (obtenue pour une charge de 200 Ohms en sortie de l'étage ETV), on fixera la valeur du gain de la cellule CLM à 20 dB, par exemple, tandis que la valeur du gain de la cellule d'aiguillage de courant est fixée à 0 dB (ce qui correspond à un gain unité et qui est son maximum). Pour diminuer la puissance de sortie TXPout jusqu'à -50 dBm, on laisse la valeur du gain de la cellule d'aiguillage inchangée (courbe C2) et on diminue la valeur du gain de la cellule CLM (courbe Cl). Lorsque la valeur du gain de cette cellule a atteint sa valeur minimale (-40 dB dans l'exemple décrit ici), on diminue alors la valeur du gain de la cellule d'aiguillage de courant pour descendre progressivement jusqu'à -30 dB et atteindre une puissance de sortie de -80 dBm. On remplit alors parfaitement la spécification CDMA2000 en terme de bruit et d'ACPR, et ce sur une dynamique de 90 dB de gain tout en ayant une consommation de courant qui décroît avec la puissance demandée (courbe C3). On se réfère maintenant plus particulièrement à la figure 5 pour décrire une variante de réalisation de la cellule multiplicatrice analogique CLM.

Seules les différences entre la figure 5 et la figure 3 seront décrite ici à des fins de simplification. Le mode de réalisation de la figure 5 est insensible au gain en courant R des transistors, ce qui permet d'avoir un fonctionnement optimisé pour des hautes valeurs de gain de la cellule.

Par rapport au mode de réalisation de la figure 3, les entrées ElA et E1B de la cellule sont ici formées par les collecteurs des transistors TlA et T1B. Par ailleurs, les collecteurs de ces transistors sont connectés sur les bases de ces mêmes transistors et ces bases sont respectivement connectées aux bases des transistors T2A et T2B.

En outre, les émetteurs des transistors TlA et T1B sont polarisés par une source de tension de polarisation STP. Ce mode de réalisation présente la même fonction de transfert que celle du mode de réalisation de la figure 3. On se réfère maintenant plus particulièrement à la figure 6 pour illustrer un mode de réalisation permettant de réutiliser, sur commande, le courant d'entrée de la cellule CLM, courant d'entrée issu du mélangeur par exemple. Là encore, à des fins de simplification, seules les différences entre les figures 2 et 6 seront maintenant décrites.

En outre, sur la figure 6, la cellule d'aiguillage de courant CLA, identique à celle de la figure 2, n'a pas été représentée en détail. Par rapport au mode de réalisation de la figure 2, la cellule de multiplication CLM comporte ici une troisième paire de transistors bipolaires NPN, T3A et T3B. L'émetteur du transistor T3A est connecté à l'entrée ElA et à la base du transistor T2A tandis que l'émetteur du transistor T3B est connecté à l'entrée ElB et à la base du transistor T2B. Le collecteur du transistor T3A est relié à la sortie S2A tandis que le collecteur du transistor T3B est connecté à la sortie S2B. Les bases des transistors TlA et T1B sont connectées à une première entrée de commande d'état LG tandis que les bases du transistor T3A et T3B sont connectées à une deuxième entrée de commande d'état HG. Des moyens de commande MCM, sont alors aptes à délivrer respectivement des tensions LG et HG sur les entrées de commande LG et HG. Ces tensions LG et HG font office de signaux de commande d'état. Dans un premier état, par exemple lorsque la tension LG est supérieure à la tension HG, les transistors TlA et T1B sont passants et les transistors T3A et T3B sont bloqués.

Dans ce premier état, on se retrouve donc dans la configuration de la figure Par contre, dans un second état, par exemple lorsque la tension HG est supérieure à la tension LG, les transistors TlA et T1B sont bloqués tandis que les transistors T3A et T3B sont passants. Dans ce cas, le courant d'entrée est sommé à la sortie S2A et S2B de l'étage ETV. Le gain de la cellule CLM devient alors égal à IGAIN/IMIXDC+1. On remarque donc que dans ce deuxième état, le gain est toujours supérieur à 1. Et la fraction de courant récupéré est égale à (G+l)/G où G est le gain de la cellule CLM. Ainsi, pour G=10, 10 % du courant est récupéré. Les moyens MCM peuvent être réalisés en partie dans les moyens de traitement en bande de base PBB en ce qui concerne la partie numérique de la commande et en partie au moyen de circuits logiques classiques pour la réalisation des tensions logiques de commande. 15 On se réfère maintenant plus particulièrement à la figure 7 pour décrire un mode de réalisation compatible avec son incorporation dans un téléphone mobile cellulaire bi-bandes par exemple. Là encore, seules les différences par rapport à la figure 2 5 seront maintenant décrites. Dans ce mode de réalisation, les moyens de sortie de la cellule d'aiguillage de courant comportent deux voies de sortie différentielles différentes sélectionnables. Plus précisément, les sorties S2A et S2B forment la sortie 10 d'une première voie différentielle tandis que les sorties S3A et S3B forment la sortied'une voie différentielle supplémentaire. De plus, les moyens d'aiguillage en courant comportent une sixième paire de transistors T6A et T6B. Les collecteurs de ces transistors T6A et T6B sont connectés aux sorties supplémentaires 15 S3A et S3B tandis que les émetteurs de ces transistors sont connectés, tout comme les émetteurs des transistors T5A et T5B aux émetteurs des transistors T4A et T4B. Les entrées de commande GAl sont reliées aux bases des transistors T5A et T5B tandis que les entrées de commande 20 supplémentaires GA2 sont reliées aux bases des transistors T6A et T6B. La source de tension commandable comporte en fait deux blocs ST1, ST2 capables de délivrer les tensions de commande sur les entrées GAI, GA2 et GB. 25 La sélection d'une voie de sortie s'effectue sans nécessiter de commutateur. Il suffit simplement de choisir des différences de tension appropriées entre les bornes GAl, GB d'une part et GA2 et GB d'autre part. Ainsi, si l'on souhaite sélectionner la voie de sortie S3A et 30 S3B, on fixera les tensions GA2 et GB pour avoir le gain désiré et la tension GAI bien inférieure à la plus petite des deux tensions GA2 et GB. Dans ce cas, le courant de sortie sera aiguillé via les transistors T6A et T6B.

Si au contraire on veut sélectionner la voie S2A et S2B, on choisira la tension GA2 bien inférieure à la plus petite des deux tensions GAI et GB. Ainsi, un tel étage peut être implémenté dans un téléphone bi- bandes capable de fonctionner par exemple selon la norme CELL ou la norme PCS qui présentent des bandes de fréquence différentes. Bien entendu, le mode de réalisation de la figure 7 est parfaitement compatible avec le mode de réalisation de la figure 6, les caractéristiques de ces deux modes pouvant être combinées.

On a vu précédemment que la consommation de courant de l'étage diminuait avec la puissance de sortie désirée. Le courant issu du mélangeur peut alors devenir prépondérant. Aussi, afin d'optimiser encore la consommation générale de courant, il est prévu, comme illustré sur la figure 8, de diminuer le gain du mélangeur après une première décroissance du gain de la cellule multiplicatrice. Plus précisément, si l'on se replace dans les mêmes conditions que celles de la figure 4, on voit que pour passer d'une puissance de sortie de 10 dBm à -10 dBm, on diminue tout d'abord le gain de la cellule multiplicatrice (courbe Cl) tout en laissant fixés à 1 (0 dB) les gains de la cellule d'aiguillage de courant (courbe C2) et du mélangeur (courbe CO). Puis, on diminue par exemple de 10 dB environ le gain du mélangeur et l'on augmente simultanément de la même valeur le gain 25 de la cellule multiplicatrice. Ensuite, pour diminuer encore la puissance de sortie, on laisse inchangé le gain du mélangeur (courbe CO) et l'on diminue le gain de la cellule multiplicatrice jusqu'à son minimum (courbe Cl) avant éventuellement d'agir sur le coefficient d'atténuation de la cellule 30 d'aiguillage de courant (courbe C2). Il en résulte alors comme illustré par la courbe C3, une diminution notable de la consommation de courant globale.

Là encore, ce mode de mise en oeuvre est parfaitement compatible et peut être combiné avec les modes de réalisation illustrés sur les figures 2 et/ou 6 et/ou 7. L'invention qui vient d'être décrite présente notamment les 5 avantages suivants : - le dispositif satisfait pleinement aux spécifications CDMA2000 en termes de bruit et d'ACPR sur 90 dB de dynamique, - la consommation de courant décroît linéairement avec 10 la puissance de sortie sans nécessiter de schéma de polarisation complexe puisque l'on utilise dans la présente invention une source de courant pour à la fois polariser l'étage et régler le gain. - L'entrée de l'étage présente une faible impédance, ce 15 qui améliore la linéarité du mélangeur, l'entrée de l'étage peut être complètement différentielle, ce qui le rend insensible aux signaux parasites de mode commun, - l'absence d'élément inductif permet d'obtenir un 20 encombrement surfacique réduit et une réduction des émissions magnétiques parasites, - l'architecture selon l'invention est compatible avec une technologie intégrée radiofréquence, par exemple une technologie Bi-CMOS 0,25 microns et un 25 environnement de téléphone mobile cellulaire, c'est-à-dire par exemple 3, 1 volts sur la batterie et 9 dBm de puissance de sortie maximale.

Claims (19)

REVENDICATIONS

1. Dispositif électronique comprenant un étage radiofréquence commandable à gain/atténuation variable, caractérisé par le fait que 5 l'étage radiofréquence comprend une cellule multiplicatrice analogique (CLM) possédant des moyens d'entrée (El A, Elb) pour recevoir un courant d'entrée comportant une composante continue et une composante dynamique radiofréquence, une source de courant commandable (SC) pour délivrer un courant de 10 commande continu, des moyens de multiplication en courant (Tl A, TIB, T2A, T2B) générant un courant de sortie dont la composante dynamique radiofréquence est égale au produit de la composante dynamique du courant d'entrée par un coefficient multiplicateur dépendant du rapport entre une valeur proportionnelle à celle du courant de commande continu 15 (2*IGAIN) et la valeur de la composante continue (IMIXDC) du courant d'entrée, des moyens de sortie pour délivrer le courant de sortie, une cellule analogique d'aiguillage de courant (CLA) possédant des moyens d'entrée reliés aux moyens de sortie de la cellule multiplicatrice, une source de tension commandable (ST) pour délivrer une tension de 20 commande et des moyens d'aiguillage (T4A, T5A, T4B, T5B) aptes à aiguiller une partie du courant d'entrée vers des moyens de sortie de la cellule d'aiguillage en fonction de la valeur de la tension de commande.

2. Dispositif selon la revendication 1, présentant une architecture différentielle. 25

3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les moyens de multiplication en courant comportent une première paire de transistors (Tl A, T1B) respectivement connectés entre la paire d'entrées différentielles de la cellule et une borne d'alimentation, et dont les électrodes de commande respectives sont reliées ensemble, et une 30 deuxième paire de transistors (T2A, T2B) respectivement connectés entre la source de courant commandable et la paire de sorties de la cellule multiplicatrice et dont les électrodes de commande sont respectivement connectées à la paire d'entrées de la cellule multiplicatrice.

4. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les moyens de 35 multiplication de la cellule multiplicatrice comportent une première paire 19 de transistors bipolaires NPN (Tl A, T1B) respectivement connectés entre la paire d'entrées de la cellule et une source de tension, et dont les bases sont respectivement reliées auxdites entrées, et une deuxième paire de transistors bipolaires NPN (T2A, T2B) respectivement connectés entre la source de courant commandable et la paire de sorties de la cellule multiplicatrice et dont les bases sont respectivement connectées aux bases des transistors de la première paire.

5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, dans lequel la composante dynamique radiofréquence du courant de sortie de la cellule multiplicatrice est égale au produit de la composante dynamique du courant d'entrée par un coefficient multiplicateur égal au rapport entre la moitié (IGAIN) de la valeur du courant de commande continu et la valeur de la composante continue (IMIXDC) du courant d'entrée.

6. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la cellule multiplicatrice comporte en outre une troisième paire de transistors (T3A, T3B) respectivement connectés entre les entrées de la cellule multiplicatrice et les sorties homologues de la cellule d'aiguillage de courant, et les transistors de la première paire et ceux de la troisième paire sont respectivement commandés par des signaux de commande d'état (LG, HG) possédant chacun une première valeur conférant à l'étage radiofréquence un premier état dans lequel les transistors de la première paire sont passants et les transistors de la troisième paire bloqués, et une deuxième valeur conférant à l'étage radiofréquence un deuxième état dans lequel les transistors de la première paire sont bloqués et les transistors de la troisième paire passants.

7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel la composante dynamique radiofréquence du courant de sortie de la cellule multiplicatrice dans le premier état (LG) est égale au produit de la composante dynamique du courant d'entrée par un coefficient multiplicateur égal au rapport entre la moitié (IGAIN) de la valeur du courant de commande continu et la valeur de la composante continue (IMIXDC) du courant d'entrée, et la composante dynamique radiofréquence du courant de sortie dans le deuxième état est égale au produit de la composante dynamique du courant d'entrée par un 20 coefficient multiplicateur égal au audit rapport augmenté d'une unité ((IGAIN/IMIXDC)+1)).

8. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, dans lequel les moyens d'entrée de la cellule d'aiguillage de courant (CLA) comportent deux entrées, les moyens de sortie de la cellule d'aiguillage de courant comportent deux sorties (S2A, S2B) la cellule d'aiguillage comporte en outre deux entrées de commande reliées à la source de tension commandable (ST), les moyens d'aiguillage de la cellule d'aiguillage de courant comportent une quatrième paire de transistors (T4A, T4B) respectivement connectés entre les deux entrées et une borne d'alimentation et dont les électrodes de commandes sont chacune reliée à une première entrée de commande différentielle, et une cinquième paire de transistors (T5A, T5B) respectivement connectés entre les deux entrées et les deux sorties et dont les électrodes de commandes sont chacune reliée à la deuxième entrée de commande différentielle.

9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de sortie de la cellule d'aiguillage de courant comportent deux voies de sorties différentes sélectionnables (S2A, S2B, S3A, S3B).

10. Dispositif selon les revendications 8 et 9, dans lequel les deux sorties (S2A, S2B) de la cellule d'aiguillage de courant sont situées sur une première voie de sortie différentielle, les moyens de sortie de la cellule d'aiguillage de courant comportent deux sorties supplémentaires (S3A, S3B) situées sur une voie de sortie différentielle supplémentaire, une entrée de commande supplémentaire (GA2) reliée à une source de tension commandable supplémentaire (ST2) et les moyens d'aiguillage comportent en outre une sixième paire de transistors (T6A, T6B) respectivement connectés entre les deux entrées et les deux sorties supplémentaires et dont les électrodes de commande sont reliées à ladite source de tension supplémentaire.

11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre des moyens (MD) aptes à réduire le niveau du courant d'entrée de l'étage radiofréquence commandable à gain/atténuation variable.

12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre un module de transposition de fréquence (MD) délivrant ledit courant d'entrée.

13. Dispositif selon les revendications 11 et 12, dans lequel le module de transposition de fréquence (MD) incorpore les moyens de réduction du niveau du courant d'entrée de l'étage radiofréquence commandable à gain/atténuation variable.

14. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre des moyens de commande (PBB) aptes à commander la source de courant et la source de tension en fonction d'une valeur globale de gain/atténuation désirée.

15. Elément apte à faire partie d'un système de communication sans fil, comprenant une chaîne de transmission incorporant un dispositif selon l'une des revendications 1 à 14.

16. Elément selon la revendication 15, dans lequel la chaîne de transmission incorpore des moyens de traitement et un dispositif selon la revendication 14, et les moyens de traitement (PBB) incorporant au moins une partie desdits moyens de commande.

17. Elément selon la revendication 15 ou 16, formant un terminal mobile, par exemple un téléphone mobile cellulaire (TMC).

18. Procédé de commande de l'étage radiofréquence à gain/atténuation variable d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, comprenant une première phase dans laquelle on ajuste la valeur du gain/atténuation de la cellule multiplicatrice tout en fixant à 0 dB le coefficient d'atténuation de la cellule d'aiguillage de courant, puis éventuellement une deuxième phase dans laquelle on ajuste la valeur du coefficient d'atténuation de la cellule d'aiguillage de courant.

19. Procédé selon la revendication 18, dans lequel la première phase comporte en outre une réduction de la valeur de la composante continue du courant d'entrée.