FR3128600A1 - Numériseur radiofréquence à dynamique augmentée - Google Patents
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Abstract
Numériseur radiofréquence à dynamique augmentée L’invention concerne un numériseur radiofréquence (10) comprenant un module (12) pour diviser la puissance entre : une première branche (14) comprenant : - un dispositif (16) d’application d’un gain variable, - un premier convertisseur analogique-numérique (18), - un premier module (20) d’application d’un gain numérique ; et une deuxième branche (15) comprenant : - un module (24) de combinaison/couplage analogique connecté, en sortie au module pour diviser la puissance, et à une branche (26) de réinjection analogique du signal numérique issu dudit premier convertisseur analogique-numérique comprenant : - un convertisseur numérique-analogique (28) ; - un module (30) d’application d’un gain analogique ; - un deuxième module (32) d’application d’un gain analogique ; - un deuxième convertisseur analogique-numérique (34) ; - un deuxième module (36) d’application d’un gain numérique, chaque sortie de la première et deuxième branche étant connectées à un module (38) de combinaison/couplage numérique. Figure pour l'abrégé : Figure 1
Description
La présente invention concerne un numériseur radiofréquence propre à numériser un signal analogique radiofréquence.
La dynamique absolue est une caractéristique essentielle dans les nouvelles générations de numériseur radiofréquence numérique qui sont susceptibles de recevoir des signaux sur une large plage de puissance en entrée.
Typiquement, un numériseur, de type radio logicielle, est propre à recevoir simultanément des signaux présentant des niveaux de puissance compris entre -120 dBm et +10 dBm correspondant respectivement à au moins un signal émis par au moins un émetteur lointain et à au moins un signal émis par au moins un émetteur proche. La dynamique absolue est alors égale à 130 dB.
Un convertisseur analogique-numérique CAN est l’élément central de ce type de numériseur radiofréquence numérique, et utilisé à des fréquences d’échantillonnage de quelques centaines de MHz, un tel convertisseur analogique-numérique CAN possède généralement une dynamique absolue de l’ordre de 80 dB.
Actuellement, cette différence entre la dynamique absolue de 80 dB du convertisseur analogique-numérique CAN et celle de 130dB en entrée du numériseur radiofréquence numérique, impose généralement aux concepteurs de numériseur radiofréquence numérique de mettre en place, en amont du convertisseur analogique-numérique CAN, un système analogique de contrôle automatique de gain CAG, dont le rôle est d’assurer que le convertisseur analogique-numérique CAN ne soit jamais saturé. Pour ce faire, ce dispositif comporte un mode constant et un mode adaptatif. Ainsi, le niveau minimum de signal pouvant être reçu est exprimé selon les équations suivantes :
où le niveau de sensibilité tangentielle du numériseur, la constante de Boltzmann exprimée en , la température en Kelvin K, le facteur de bruit, la largeur fréquentielle de canal du numériseur en Hertz , et ce avec :
où est le facteur de bruit du numériseur dans le mode constant, A est l’atténuation du mode adaptatif, et une fonction croissante.
Toutefois, l’utilisation actuelle d’un tel système analogique de contrôle automatique de gain CAG ne permet pas pour autant d’augmenter la dynamique absolue du numériseur radiofréquence numérique, mais uniquement d’adapter le niveau du signal fort (en termes de niveau de puissance) à la dynamique accessible par le convertisseur analogique-numérique CAN, si bien que la dynamique absolue du numériseur radiofréquence numérique reste par exemple limitée à 80 dB alors qu’un dynamique absolue de 130 dB est nécessaire. Par ailleurs, cette solution basée sur un système analogique de contrôle automatique de gain CAG entraîne une dégradation de la sensibilité tangentielle du numériseur par une augmentation du facteur de bruit.
L’invention a pour objet de remédier aux inconvénients de l’état de la technique en proposant une architecture alternative du numériseur radiofréquence numérique propre à dépasser les limites actuelles associées à l’utilisation d’un système analogique de contrôle automatique de gain CAG. Autrement dit, la présente invention a pour objectif de proposer une architecture alternative du numériseur radiofréquence numérique afin d’en améliorer la dynamique absolue et en conséquence la sensibilité, afin de mieux correspondre à la dynamique absolue des signaux qu’il est propre à recevoir, et ce en limitant la complexité et le coût matériel associés.
A cet effet, l’invention propose un numériseur radiofréquence comprenant un module configuré pour diviser la puissance présentant une entrée de réception d’un flux analogique et deux sorties associées respectivement à une première branche et à une deuxième branche de traitement distinctes dudit numériseur radiofréquence, la première branche comprenant au moins :
- un dispositif d’application d’un gain variable dont l’entrée est connectée à la sortie du module configuré pour diviser la puissance,
- un premier convertisseur analogique-numérique dont l’entrée est connectée à la sortie du dispositif d’application d’un gain variable,
- un premier module d’application d’un gain numérique au signal numérique généré en sortie dudit premier convertisseur analogique-numérique de ladite première branche ;
ladite deuxième branche étant connectée, via un module configuré pour appliquer un retard analogique, à la sortie associée du module configuré pour diviser la puissance, et comprenant :
- un module de combinaison/couplage analogique comprenant une sortie et deux entrées :
- une première entrée étant connectée à la sortie du module configuré pour diviser la puissance associée à ladite deuxième branche,
- une deuxième entrée étant connectable à une branche de réinjection analogique du signal numérique généré et/ou traité numériquement en sortie dudit premier convertisseur analogique-numérique, la branche de réinjection analogique comprenant au moins :
- un convertisseur numérique-analogique dont l’entrée est connectable directement ou indirectement en sortie dudit premier convertisseur analogique-numérique ;
- un premier module d’application d’un gain analogique dont l’entrée est connectée à la sortie dudit convertisseur numérique-analogique ;
- un deuxième module d’application d’un gain analogique dont l’entrée est connectée à la sortie dudit module de combinaison/couplage analogique ;
- un deuxième convertisseur analogique-numérique dont l’entrée est connectée à la sortie du deuxième module d’application d’un gain analogique ;
- un deuxième module d’application d’un gain numérique au signal numérique généré en sortie dudit deuxième convertisseur analogique-numérique de ladite deuxième branche,
la sortie numérique du premier module d’application d’un gain numérique de ladite première branche et la sortie du deuxième module d’application d’un gain numérique de ladite deuxième branche étant connectées respectivement à deux entrées d’un module de combinaison/couplage numérique propre à générer la sortie dudit numériseur radiofréquence.
Avec une telle architecture, le numériseur radiofréquence proposé selon la présente invention limite la dégradation de sensibilité observée selon l’état de la technique, notamment l’état de la technique utilisant un système analogique de contrôle automatique de gain CAG. En effet, la présente invention propose de fournir, au sein du numériseur radiofréquence, un système d’annulation mixte d’interférence basé sur la combinaison de deux convertisseurs analogique-numériques CANs et d’un convertisseur numérique-analogique CNA agencés tous les trois selon ladite architecture.
Plus précisément, pour estimer et au moins réduire le bruit thermique propre à empêcher la numérisation des signaux de faibles niveaux de puissance, les signaux désensibilisés par le premier convertisseur analogique-numérique CAN de la première branche sont réinjectables en analogique, après passage par le convertisseur numérique-analogique CNA de la branche de réinjection, et combinés/couplés analogiquement aux signaux reçus initiaux.
Ainsi, la présente invention offre à l’utilisateur une dynamique largement supérieure à celle disponible dans les matériels utilisant une numérisation conventionnelle, notamment en présence d’un flux analogique reçu comprenant au moins deux signaux possédant un fort (i.e. supérieur à un seuil prédéterminé) rapport de puissance.
Selon des modes de réalisations particuliers, le numériseur radiofréquence comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- la branche de réinjection comprend en outre un troisième module d’application d’un gain numérique au signal numérique généré en sortie dudit premier convertisseur analogique-numérique de ladite première branche, l’entrée dudit troisième module d’application d’un gain numérique étant connectable via un module configuré pour appliquer un retard numérique à une sortie dudit premier convertisseur analogique-numérique de ladite première branche, la sortie dudit troisième module d’application d’un gain numérique étant connectée à l’entrée du convertisseur numérique-analogique ;
- le dispositif d’application d’un gain variable correspond à un dispositif de contrôle automatique de gain ou à un amplificateur à gain variable ;
- le dispositif d’application d’un gain variable comprend un atténuateur variable connecté en sortie à un troisième module d’application d’un gain analogique constant propre à générer la sortie dudit dispositif d’application d’un gain variable ;
- la valeur d’atténuation variable propre à être mise en œuvre par ledit atténuateur variable dépend de la puissance des signaux reçus au sein dudit flux analogique d’entrée dudit numériseur, du gain analogique constant appliqué par ledit troisième module d’application d’un gain analogique, et de la puissance maximale d’opération du premier convertisseur analogique-numérique ;
- le premier convertisseur analogique-numérique et le deuxième convertisseur analogique-numérique sont de résolutions identiques supérieures à un seuil prédéterminé ;
- le convertisseur numérique-analogique présente une pleine échelle plus élevée que celle associées respectivement au premier convertisseur analogique-numérique et au deuxième convertisseur analogique-numérique ;
- le module configuré pour diviser la puissance est un coupleur directionnel configuré pour répartir différemment la puissance dans lesdites première et deuxième branches, et/ou un coupleur hybride configuré pour inverser la polarité d’une desdites première et deuxième branches par rapport à l’autre ;
- le module configuré pour diviser la puissance est un diviseur de puissance configuré pour répartir la puissance de manière égale dans lesdites première et deuxième branches ;
- en l’absence de flux analogique reçu comprenant simultanément un signal fort présentant un niveau de puissance fort, supérieur à un seuil de puissance prédéterminé, et un signal faible présentant un niveau de puissance faible, inférieur audit seuil de puissance prédéterminé, et lorsque :
- le module configuré pour diviser la puissance est un diviseur de puissance configuré pour répartir la puissance de manière égale dans lesdites première et deuxième branches, et
- la valeur d’atténuation variable propre à être mise en œuvre par ledit atténuateur variable est nulle :
la branche de réinjection est déconnectée simultanément de ladite première branche et de ladite deuxième branche, et ledit module de combinaison/couplage numérique est propre à générer la sortie dudit numériseur radiofréquence par détermination de la moyenne desdites première et deuxième branches.
Ces caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la est une représentation schématique de l’architecture d’un numériseur radiofréquence selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
- la est une représentation schématique de l’architecture d’un numériseur radiofréquence selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
Sur l’exemple de la , on considère le cas où le flux analogique reçu F1comprend un signal fort S1(i.e. présentant un niveau de puissance fort, supérieur à un seuil de puissance prédéterminé) et un signal faible S2(i.e. présentant un niveau de puissance faible, inférieur à un seuil de puissance prédéterminé).
Le numériseur radiofréquence 10 selon la présente invention comprend tout d’abord un module 12 configuré pour diviser la puissance présentant une entrée de réception du flux analogique F1et deux sorties associées respectivement à une première branche 14 et à une deuxième branche 15 de traitement distinctes dudit numériseur radiofréquence 10.
La première branche 14 comprend au moins un dispositif 16 d’application d’un gain variable dont l’entrée est connectée à la sortie du module 12 configuré pour diviser la puissance, un premier convertisseur analogique-numérique 18 dont l’entrée est connectée à la sortie du dispositif 16 d’application d’un gain variable, et un premier module 20 d’application d’un gain numérique au signal numérique généré en sortie dudit premier convertisseur analogique-numérique 18 de ladite première branche 14. En particulier, le premier module 20 d’application d’un gain numérique est propre à appliquer un gain variable ou constant.
Une telle première branche 14, selon une variante particulière, où le dispositif 16 d’application d’un gain variable correspond à un dispositif de contrôle automatique de gain correspond alors à l’architecture classique d’un numériseur radiofréquence précitée basée sur l’utilisation d’un système analogique de contrôle automatique de gain CAG et fournit alors, tel que représenté dans l’encadré 21, une dégradation de la sensibilité, le niveau bruit B1généré en sortie premier convertisseur analogique-numérique 18 empêchant la numérisation du signal faible S2. En effet, en sortie du premier convertisseur analogique-numérique 18 le signal fort S1est correctement reçu puisque classiquement le dispositif de contrôle automatique de gain 16 permet d’éviter sa saturation, cependant, à cause de l’atténuation variable mise en œuvre au sein d’un tel dispositif 16 d’application d’un gain variable, le signal faible S2flux analogique reçu F1est perdu par la perte de sensibilité associée à l’augmentation du niveau de bruit B1.
La deuxième branche 15, est connectée, via un module 22 configuré pour appliquer un retard analogique, à la sortie associée du module 12 configuré pour diviser la puissance. La deuxième branche 15 comprend un module 24 de combinaison/couplage analogique comprenant une sortie et deux entrées :
- une première entrée étant connectée à la sortie du module 12 configuré pour diviser la puissance associée à ladite deuxième branche,
- une deuxième entrée, connectée selon le mode de réalisation de la , à une branche 26 de réinjection analogique du signal numérique généré et/ou traité numériquement en sortie dudit premier convertisseur analogique-numérique 18.
En particulier, selon la présente invention, la branche de réinjection analogique 26 comprend au moins un convertisseur numérique-analogique 28 dont l’entrée est connectable, directement ou indirectement, via un module, non représenté, configuré pour appliquer un retard numérique, à une sortie dudit premier convertisseur analogique-numérique 18 de ladite première branche 14 en sortie dudit premier convertisseur analogique-numérique 18 et un premier module 30 d’application d’un gain analogique dont l’entrée est connectée à la sortie dudit convertisseur numérique-analogique 28. En particulier, un tel premier module 30 d’application d’un gain analogique est propre à appliquer un gain variable ou constant.
Une telle branche de réinjection 26 permet de réinjecter, sous forme analogique via le convertisseur numérique-analogique 28, les signaux numérisés illustrés dans l’encadré 21, à savoir le signal fort S1, le signal faible S2et avantageusement selon la présente invention le niveau de bruit thermique B1numérique obtenu tel que représenté dans l’encadré 21 en sortie premier convertisseur analogique-numérique 18.
De plus, la deuxième branche 15 comprend, en sus du module 24 de combinaison/couplage analogique, un deuxième module 32 d’application d’un gain analogique dont l’entrée est connectée à la sortie dudit module 24 de combinaison/couplage analogique, un deuxième convertisseur analogique-numérique 34 dont l’entrée est connectée à la sortie du deuxième module 32 d’application d’un gain analogique. En particulier, un tel deuxième module 32 d’application d’un gain analogique est propre à appliquer un gain variable ou constant.
Une telle deuxième branche 15 reçoit en entrée du module 24 de combinaison/couplage analogique une des sorties du module 12 configuré pour diviser la puissance, et selon le mode de réalisation de la , le module 24 de combinaison/couplage analogique est configuré pour mettre en œuvre une soustraction entre ces deux entrées à savoir celle connectée, via le module 22 configuré pour appliquer un retard analogique, à la sortie du module 12 configuré pour diviser la puissance et associée à ladite deuxième branche 15, et l’entrée correspondant à la sortie de la branche de réinjection 26, ce qui permet, de réduire au maximum le niveau de puissance des signaux reçus. En sortie du module 24 de combinaison/couplage analogique, les signaux ainsi atténués sont traités par le deuxième module 32 d’application d’un gain analogique pour leur appliquer un gain prédéterminé et adapté en vue de passer le deuxième convertisseur analogique-numérique 34.
Tel qu’illustré par l’encadré 35 représentant la sortie du deuxième convertisseur analogique-numérique 34, une estimation du niveau de bruit thermique B1qui limitait la numérisation du signal faible S2au sein de la première branche 14 est alors obtenue avantageusement selon la présente invention, et par ailleurs, le résidu R1associé au signal fort S1, le résidu R2associé au signal faible S2et le niveau B2de bruit mixte résultant (i.e. mixant la branche de réinjection 26 et la deuxième branche 15) et inférieur au niveau de bruit thermique B1associé à la première branche de référence 14 représentative de l’état de la technique sont également obtenus. De manière non représentée dans cet encadré 35 purement explicatif le bruit total résultant correspondrait à la somme des niveaux de bruit B1et B2(le niveau de bruit B2étant substantiellement inférieur au niveau de bruit B1).
La deuxième branche 15 comprend en outre un deuxième module 36 d’application d’un gain numérique au signal numérique généré en sortie dudit deuxième convertisseur analogique-numérique 34 de ladite deuxième branche 15. En particulier, un tel deuxième module 36 d’application d’un gain numérique est propre à appliquer un gain variable ou constant.
Par ailleurs, selon l’architecture du numériseur radiofréquence proposé selon la présente invention, la sortie numérique du premier module d’application d’un gain numérique 20 de ladite première branche 14 et la sortie du deuxième module d’application d’un gain numérique 36 de ladite deuxième branche 15 sont connectées respectivement à deux entrées d’un module 38 de combinaison/couplage numérique propre à générer la sortie dudit numériseur radiofréquence 10.
En particulier, le module 38 de combinaison/couplage numérique est, selon le mode de réalisation de la , propre à sommer les signaux issus respectivement des première et deuxième branches 14 et 15, et les gains numériques respectivement associés au premier module d’application d’un gain numérique 20 de ladite première branche 14 et au deuxième module d’application d’un gain numérique 36 de ladite deuxième branche 15 interviennent dans cette sommation et sont configurés pour retrancher et atténuer le niveau de bruit thermique B1qui limitait la numérisation du signal faible S2au sein de la première branche 14, de sorte que tel qu’illustré par l’encadré 40 seul le niveau de bruit mixte résultant B2est appliqué en sortie du numériseur radiofréquence 10 proposé selon la présente invention, permettant la récupération numérique du signal faible S2, et donc une limitation de la désensibilisation appliquée par le numériseur radiofréquence selon la présente invention.
Autrement dit, la solution proposée selon ce premier mode de réalisation de la présente invention permet de contenir la dégradation de sensibilité en réalisant une estimation du niveau de bruit B1engendré par la numérisation du premier convertisseur analogique-numérique 18 pour ensuite le soustraire une fois numérisé par le deuxième convertisseur analogique-numérique 34.
Selon un aspect particulier, il est à noter que la combinaison du module 22 configuré pour appliquer un retard analogique, et du module non représenté configuré pour appliquer un retard numérique et localisé entre la sortie dudit premier convertisseur analogique-numérique 18 et l’entrée de la branche de réinjection 26, est configurée pour appliquer une synchronisation temporelle des branches 14, 15 et 26 du numériseur radiofréquence selon la présente invention. Une telle synchronisation temporelle permet à la fois une estimation correcte du niveau de bruit B1engendré par la numérisation du premier convertisseur analogique-numérique 18 et son correct abaissement successif via le module 38 de combinaison/couplage numérique. Autrement dit, une telle synchronisation temporelle permet d’éviter une augmentation de la variance du bruit. Selon un aspect particulier, une telle synchronisation est à tout le moins de l’ordre du temps d’échantillonnage.
On décrit par la suite différentes variantes ou compléments optionnels de ce premier mode de réalisation.
En particulier, en complément facultatif la branche de réinjection 26 comprend en outre un troisième module 42 d’application d’un gain numérique au signal numérique généré en sortie dudit premier convertisseur analogique-numérique 18 de ladite première branche 14, l’entrée dudit troisième module 42 d’application d’un gain numérique étant connectée via le module, non représenté, configuré pour appliquer un retard numérique à une sortie dudit premier convertisseur analogique-numérique 18 de ladite première branche 14, la sortie dudit troisième module 42 d’application d’un gain numérique étant connectée à l’entrée du convertisseur numérique-analogique 28. En particulier, un tel troisième module 42 d’application d’un gain numérique est propre à appliquer un gain numérique variable ou constant afin de rehausser partiellement les signaux issus du premier convertisseur analogique-numérique 18, ce gain numérique appliqué par le troisième module optionnel 42 d’application d’un gain numérique est complété par le gain analogique appliqué par le premier module 30 d’application d’un gain analogique afin de rehausser les signaux réinjectés via la branche de réinjection 26 au niveaux de ceux issus du module 12 configuré pour diviser la puissance et destinés à la deuxième branche 15 via le module 22 configuré pour appliquer un retard analogique. Un tel troisième module 42 d’application d’un gain numérique en amont du convertisseur numérique-analogique 28 CNA permet notamment de réduire l’influence du facteur de bruit du convertisseur numérique-analogique 28 CNA.
Comme indiqué précédemment selon une première variante, le dispositif 16 d’application d’un gain variable correspond à un dispositif de contrôle automatique de gain ou, selon une deuxième variante, correspond à un amplificateur à gain variable.
Selon une troisième variante, le dispositif 16 d’application d’un gain variable correspond comprend un atténuateur variable 44 connecté en sortie à un troisième module 46 d’application d’un gain analogique constant propre à générer la sortie dudit dispositif 16 d’application d’un gain variable. En particulier selon cette troisième variante, la valeur d’atténuation variable propre à être mise en œuvre par ledit atténuateur variable 46 dépend de la puissance des signaux reçus S1et S2au sein dudit flux analogique F1d’entrée dudit numériseur 10, du gain analogique constant appliqué par ledit troisième module 46 d’application d’un gain analogique, et de la puissance maximale d’opération du premier convertisseur analogique-numérique 18 afin d’en éviter la saturation.
Selon un autre aspect particulier optionnel, le premier convertisseur analogique-numérique 18 et le deuxième convertisseur analogique-numérique 34 sont de résolutions identiques supérieures à un seuil prédéterminé, par exemple une résolution supérieure ou égale à 14 bits.
Selon un autre aspect particulier optionnel, le convertisseur numérique-analogique 28 présente une pleine échelle plus élevée que celle associées respectivement au premier convertisseur analogique-numérique 18 et au deuxième convertisseur analogique-numérique 34. De plus, par exemple, le convertisseur numérique-analogique 28 présente une résolution supérieure à 16 bits.
En ce qui concerne le module 12 configuré pour diviser la puissance, selon une première variante optionnelle, le module 12 configuré pour diviser la puissance est un coupleur directionnel configuré pour répartir différemment la puissance dans lesdites première et deuxième branches 14 et 15 respectivement, et/ou le module 12 configuré pour diviser la puissance est un coupleur hybride configuré pour inverser la polarité d’une desdites première et deuxième branches par rapport à l’autre.
A titre d’alternative, selon une deuxième variante optionnelle le module configuré pour diviser la puissance est un diviseur de puissance configuré pour répartir la puissance de manière égale dans lesdites première et deuxième branches 14 et 15, ce qui revient à abaisser de 3 dB chacune de ces sorties respectivement connectées à chacune des branches 14 et 15.
Selon la première ou la deuxième variante retenue du module 12 configuré pour diviser la puissance, les valeurs des gains analogiques ou numérique numériques des modules d’application de gain 20, 30, 32, 36 et optionnellement 42, 44, 46 sont adaptés pour assurer un bon fonctionnement du numériseur radiofréquence 10.
La est une représentation schématique de l’architecture d’un numériseur radiofréquence selon un deuxième mode de réalisation de l’invention mis en œuvre notamment en l’absence de réception simultanée de signaux à la fois fort et faible au sein du flux analogique comme c’était le cas dans l’exemple illustré par la . Autrement dit, le mode de réalisation de la est notamment mis en œuvre en présence du flux analogique reçu F2comprenant un seul type de signal par exemple un signal faible S2(i.e. présentant un niveau de puissance faible, inférieur à un seuil de puissance prédéterminé).
Ainsi, en l’absence de flux analogique reçu comprenant simultanément un signal fort présentant un niveau de puissance fort, supérieur à un seuil de puissance prédéterminé, et un signal faible présentant un niveau de puissance faible, inférieur audit seuil de puissance prédéterminé, et lorsque :
- le module 12 configuré pour diviser la puissance est un diviseur de puissance configuré pour répartir la puissance de manière égale dans lesdites première et deuxième branches, et
- la valeur d’atténuation variable propre à être mise en œuvre par ledit atténuateur variable optionnel 46 est nulle :
la branche de réinjection 26 est déconnectée simultanément de ladite première branche 14 et de ladite deuxième branche 15, et ledit module de combinaison/couplage numérique 38 est propre à générer la sortie dudit numériseur radiofréquence par détermination de la moyenne desdites première et deuxième branches 14 et 15.
Par ailleurs, dans ce cas particulier, le premier module 20 d’application d’un gain numérique de la première branche 14 et le deuxième module 36 d’application d’un gain numérique de la deuxième branche 15 de la sont, dans ce cas particulier, identiques et correspondent à un module 48 d’application d’un gain numérique.
En effet, dans ce cas particulier d’absence de flux analogique reçu comprenant simultanément un signal fort et faible, où le module 12 configuré pour diviser la puissance est un diviseur de puissance et où l’atténuateur variable optionnel 46 met en œuvre une atténuation nulle, ce qui correspond à la réalisation de trois conditions cumulatives, la désensibilisation de 3 dB sur les deux branches 14 et 15 n’est pas absorbée par l’atténuation variable de l’atténuateur optionnel 46 ce qui fait que la perte de sensibilité en sortie de chaîne est elle aussi de 3 dB.
Pour compenser ces 3 dB et ainsi proposer une architecture plus classique à convertisseurs analogique-numériques CANs parallèles (de l’anglaisstack ADCs), et ce à partir de ce mode de réalisation particulier de l’architecture de numériseur radiofréquence décrite en relation avec la , la branche de réinjection 26 via le convertisseur numérique analogique CNA est désactivée, de même que l’action du module 24 de combinaison/couplage analogique, afin que les deux convertisseurs analogique-numériques CANs parallèles soient attaqués par les mêmes signaux et délivrent des sorties similaires illustrées par les encadrés 50 et 52. Une telle diversité permet ensuite de récupérer théoriquement 3 dB par moyennage mise en œuvre par le module de combinaison/couplage numérique 38 tel qu’illustré par l’encadré 54 de la avec un niveau de bruit B3réduit de 3 dB par rapport aux niveaux de bruit B1de sortie de chaque convertisseur analogique-numérique illustrés respectivement sur les encadrés 50 et 52, qui auparavant en relation avec la était propre à générer la sortie dudit numériseur radiofréquence par sommation (ou soustraction lorsque le module 12 est un coupleur hybride) desdites première et deuxième branches 14 et 15.
Autrement dit, dans le cas particulier précité, l’architecture de numériseur radiofréquence selon la présente invention et telle que décrite en relation avec la est propre à être adaptée en une architecture de numériseur radiofréquence à CANs parallèles, la branche de réinjection 26 étant alors déconnectable. Une telle adaptation permet de maintenir la sensibilité du numériseur radiofréquence 10 selon la présente invention dans le cas particulier précité.
L’homme du métier comprendra que l’invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits, ni aux exemples particuliers de la description, les modes de réalisation et les variantes mentionnées ci-dessus étant propres à être combinés entre eux pour générer de nouveaux modes de réalisation de l’invention.
On conçoit ainsi en résumé que le numériseur radiofréquence 10 selon la présente invention utilisant deux convertisseurs analogique-numériques CANs et un convertisseur numérique-analogique CNA agencés spécifiquement selon l’architecture de la , permet de réinjecter en analogique les signaux désensibilisés par le premier convertisseur analogique-numérique puis de les soustraire, grâce au module 24 de combinaison/couplage analogique 24, aux signaux initiaux reçus, pour estimer ainsi le bruit thermique limitant empêchant la numérisation des signaux faibles, bruit que l’on vient soustraire aux signaux numérisés par le premier convertisseur analogique-numérique via le module 38 de combinaison/couplage numérique pour faire réapparaitre les signaux faibles, et en conséquence limiter la désensibilisation du numériseur radiofréquence 10 (i.e. réduire la désensibilisation du numériseur radiofréquence 10 par rapport aux techniques actuelles de l’état de la technique).
En outre, selon le cas particulier précité, un telle architecture permet une adaptation en architecture à convertisseurs analogique-numériques CANs parallèles (de l’anglaisstack ADCs) afin de tenir la sensibilité en l’absence de réception simultanée de signaux forts et faibles.
Ainsi, la présente invention offre à l’utilisateur une dynamique largement supérieure à celle disponible dans les matériels utilisant une numérisation conventionnelle, notamment en présence d’un flux analogique reçu comprenant au moins deux signaux possédant un fort (i.e. supérieur à un seuil prédéterminé) rapport de puissance, par exemple un rapport de puissance de l’ordre de 15 dB, en permettant d’assurer la numérisation du signal de plus faible puissance. Ainsi, par rapport à l’utilisation classique d’un système analogique de contrôle automatique de gain CAG, la sensibilité du numériseur selon la présente invention est moins dégradée, ce qui le rend utilisable sur tout système ou sous-système d’acquisition de signaux analogiques contenant un convertisseur analogique-numérique, notamment dans le cadre des applications de numériseurs radiofréquences numérisés à large bande, et permet une amélioration numérique de ces systèmes.
Claims (10)
- Numériseur radiofréquence (10) comprenant un module (12) configuré pour diviser la puissance présentant une entrée de réception d’un flux analogique et deux sorties associées respectivement à une première branche (14) et à une deuxième branche (15) de traitement distinctes dudit numériseur radiofréquence, la première branche (14) comprenant au moins :
- un dispositif (16) d’application d’un gain variable dont l’entrée est connectée à la sortie du module (12) configuré pour diviser la puissance,
- un premier convertisseur analogique-numérique (18) dont l’entrée est connectée à la sortie du dispositif (16) d’application d’un gain variable,
- un premier module (20) d’application d’un gain numérique au signal numérique généré en sortie dudit premier convertisseur analogique-numérique (18) de ladite première branche (14);
caractérisé en ce que ladite deuxième branche (15) est connectée, via un module (22) configuré pour appliquer un retard analogique, à la sortie associée du module (12) configuré pour diviser la puissance, et comprend :
- un module (24) de combinaison/couplage analogique comprenant une sortie et deux entrées :
- une première entrée étant connectée à la sortie du module (12) configuré pour diviser la puissance associée à ladite deuxième branche,
- une deuxième entrée étant connectable à une branche (26) de réinjection analogique du signal numérique généré et/ou traité numériquement en sortie dudit premier convertisseur analogique-numérique (18), la branche de réinjection analogique comprenant au moins :
- un convertisseur numérique-analogique (28) dont l’entrée est connectable directement ou indirectement en sortie dudit premier convertisseur analogique-numérique ;
- un premier module (30) d’application d’un gain analogique dont l’entrée est connectée à la sortie dudit convertisseur numérique-analogique (28) ;
- un deuxième module (32) d’application d’un gain analogique dont l’entrée est connectée à la sortie dudit module de combinaison/couplage analogique ;
- un deuxième convertisseur analogique-numérique (34) dont l’entrée est connectée à la sortie du deuxième module d’application d’un gain analogique ;
- un deuxième module (36) d’application d’un gain numérique au signal numérique généré en sortie dudit deuxième convertisseur analogique-numérique de ladite deuxième branche,
la sortie numérique du premier module (20) d’application d’un gain numérique de ladite première branche (14) et la sortie du deuxième module (36) d’application d’un gain numérique de ladite deuxième branche (15) étant connectées respectivement à deux entrées d’un module (38) de combinaison/couplage numérique propre à générer la sortie dudit numériseur radiofréquence (10). - Numériseur radiofréquence (10) selon la revendication 1, dans lequel la branche de réinjection (26) comprend en outre un troisième module (42) d’application d’un gain numérique au signal numérique généré en sortie dudit premier convertisseur analogique-numérique (18) de ladite première branche (14), l’entrée dudit troisième module (42) d’application d’un gain numérique étant connectable via un module configuré pour appliquer un retard numérique à une sortie dudit premier convertisseur analogique-numérique (18) de ladite première branche, la sortie dudit troisième module (42) d’application d’un gain numérique étant connectée à l’entrée du convertisseur numérique-analogique (28).
- Numériseur radiofréquence (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le dispositif (16) d’application d’un gain variable correspond à un dispositif de contrôle automatique de gain ou à un amplificateur à gain variable.
- Numériseur radiofréquence (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le dispositif (16) d’application d’un gain variable comprend un atténuateur variable (44) connecté en sortie à un troisième module (46) d’application d’un gain analogique constant propre à générer la sortie dudit dispositif (16) d’application d’un gain variable.
- Numériseur radiofréquence (10) selon la revendication 4, dans lequel la valeur d’atténuation variable propre à être mise en œuvre par ledit atténuateur variable (44) dépend de la puissance des signaux reçus au sein dudit flux analogique d’entrée dudit numériseur (10), du gain analogique constant appliqué par ledit troisième module (46) d’application d’un gain analogique, et de la puissance maximale d’opération du premier convertisseur analogique-numérique (18).
- Numériseur radiofréquence (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier convertisseur analogique-numérique (18) et le deuxième convertisseur analogique-numérique (34) sont de résolutions identiques supérieures à un seuil prédéterminé.
- Numériseur radiofréquence (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le convertisseur numérique-analogique (28) présente une pleine échelle plus élevée que celle associées respectivement au premier convertisseur analogique-numérique (18) et au deuxième convertisseur analogique-numérique (34).
- Numériseur radiofréquence (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le module (12) configuré pour diviser la puissance est un coupleur directionnel configuré pour répartir différemment la puissance dans lesdites première et deuxième branches, et/ou un coupleur hybride configuré pour inverser la polarité d’une desdites première et deuxième branches par rapport à l’autre.
- Numériseur radiofréquence (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le module (12) configuré pour diviser la puissance est un diviseur de puissance configuré pour répartir la puissance de manière égale dans lesdites première et deuxième branches.
- Numériseur radiofréquence (10) selon la revendication 4 et la revendication 9, dans lequel, en l’absence de flux analogique reçu comprenant simultanément un signal fort présentant un niveau de puissance fort, supérieur à un seuil de puissance prédéterminé, et un signal faible présentant un niveau de puissance faible, inférieur audit seuil de puissance prédéterminé, et lorsque :
- le module (12) configuré pour diviser la puissance est un diviseur de puissance configuré pour répartir la puissance de manière égale dans lesdites première et deuxième branches, et
- la valeur d’atténuation variable propre à être mise en œuvre par ledit atténuateur variable est nulle :
la branche de réinjection (26) est déconnectée simultanément de ladite première branche (14) et de ladite deuxième branche (15), et ledit module de combinaison/couplage numérique (38) est propre à générer la sortie dudit numériseur radiofréquence par détermination de la moyenne desdites première et deuxième branches.
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|---|---|---|---|
| FR2111288A FR3128600A1 (fr) | 2021-10-25 | 2021-10-25 | Numériseur radiofréquence à dynamique augmentée |
| PCT/EP2022/079726 WO2023072906A1 (fr) | 2021-10-25 | 2022-10-25 | Numériseur radiofréquence à dynamique augmentée |
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR2111288 | 2021-10-25 | ||
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3128600A1 true FR3128600A1 (fr) | 2023-04-28 |
Family
ID=80447907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2111288A Pending FR3128600A1 (fr) | 2021-10-25 | 2021-10-25 | Numériseur radiofréquence à dynamique augmentée |
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| FR (1) | FR3128600A1 (fr) |
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|---|---|---|---|---|
| WO2004032348A1 (fr) * | 2002-08-28 | 2004-04-15 | Agency For Science, Technlogy And Research | Procede de reduction de la gamme dynamique dans un recepteur a large bande |
| US8922401B1 (en) * | 2013-09-25 | 2014-12-30 | Raytheon Company | Methods and apparatus for interference canceling data conversion |
| US9595974B1 (en) * | 2014-09-08 | 2017-03-14 | Lockheed Martin Corporation | Reconfigurable wideband sub-ranging analog-to-digital converter |
-
2021
- 2021-10-25 FR FR2111288A patent/FR3128600A1/fr active Pending
-
2022
- 2022-10-25 WO PCT/EP2022/079726 patent/WO2023072906A1/fr active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023072906A1 (fr) | 2023-05-04 |
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