FR3084466A1 - METHOD FOR IN SITU DETECTION OF MALFUNCTION OF A RADIO FREQUENCY DEVICE - Google Patents
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Description
L’invention a pour domaine technique les dispositifs radiofréquence, et plus particulièrement, le diagnostic de défaillances dans de tels dispositifs.The technical field of the invention is radiofrequency devices, and more particularly, the diagnosis of faults in such devices.
Un dispositif radiofréquence comprend généralement au moins un amplificateur de puissance connecté à une antenne ainsi que des moyens de commande.A radiofrequency device generally comprises at least one power amplifier connected to an antenna as well as control means.
Chaque amplificateur de puissance peut comprendre plusieurs étages activés sélectivement en fonction des besoins, notamment la puissance délivrée à l’antenne par cet amplificateur.Each power amplifier can comprise several stages activated selectively according to requirements, in particular the power delivered to the antenna by this amplifier.
Le dysfonctionnement d’un des composants de la chaîne radiofréquence du dispositif radiofréquence peut réduire les performances du dispositif radiofréquence ou en empêcher le fonctionnement.The malfunction of one of the components of the radio frequency system of the radio frequency device can reduce the performance of the radio frequency device or prevent its operation.
Un tel dysfonctionnement réduisant les performances du dispositif radiofréquence peut être masqué par la contribution des divers composants, notamment des amplificateurs de puissance, au point que la détection en fonctionnement par la mesure de paramètres électriques ne révèle aucune dérive au-delà du bruit de mesure. Le dysfonctionnement se poursuit alors jusqu’à une défaillance de tout le composant, ce qui empêche la mise en place anticipée de mesures correctives.Such a malfunction reducing the performance of the radiofrequency device can be masked by the contribution of the various components, in particular power amplifiers, to the point that detection in operation by measuring electrical parameters does not reveal any drift beyond the measurement noise. The malfunction then continues until a failure of the entire component, which prevents the early implementation of corrective measures.
Les solutions existantes impliquent la mesure couplée de la puissance de sortie, de l’impédance du dispositif radiofréquence et de mesures de courants. Ces solutions présentent l’inconvénient de requérir de composants additionnels coûteux, difficiles à intégrer et nécessitant un espace additionnel. On peut citer comme exemple de tels composants additionnels, des coupleurs et des sondes de mesures de courant de précisions.Existing solutions involve the coupled measurement of output power, the impedance of the radio frequency device and current measurements. These solutions have the disadvantage of requiring costly additional components which are difficult to integrate and require additional space. Examples of such additional components, couplers and precision current measurement probes can be cited.
De plus, la mesure de paramètres de fonctionnement dans la chaîne radiofréquence peut être une source de bruits parasites gênant l’adaptation avec l’antenne.In addition, the measurement of operating parameters in the radiofrequency chain can be a source of noise interfering with the adaptation with the antenna.
Enfin, la détection doit être non invasive de sorte à pouvoir être réalisée in situ tout au long de la vie du dispositif radiofréquence.Finally, the detection must be non-invasive so that it can be performed in situ throughout the life of the radiofrequency device.
Il existe ainsi un besoin pour un procédé de détection in situ de défaillance d’un dispositif radiofréquence présentant une sensibilité de détection améliorée et basé sur des mesures indirectes ne requérant pas de composants additionnels.There is thus a need for a method for detecting in situ the failure of a radiofrequency device having improved detection sensitivity and based on indirect measurements which do not require additional components.
L’invention a pour objet un procédé de détection in situ du dysfonctionnement d’un dispositif radiofréquence comprenant une batterie et une chaîne radiofréquence ainsi que des moyens de détermination de la tension entre la masse et un point situé entre la batterie et la chaîne radiofréquence. Le procédé comprend les étapes suivantes :The subject of the invention is a method for detecting in situ the malfunction of a radiofrequency device comprising a battery and a radiofrequency chain as well as means for determining the voltage between ground and a point situated between the battery and the radiofrequency chain. The process includes the following steps:
• on commande la chaîne radiofréquence de sorte qu’elle soit inactive, puis on mesure la tension de référence entre la batterie et la chaîne radiofréquence, • on commande la chaîne radiofréquence de sorte qu’elle fonctionne selon un premier état différent de l’état de fonctionnement nominal, et différent de l’état correspondant à une chaîne radiofréquence inactive, puis on mesure une première tension entre la batterie et la chaîne radiofréquence, • on commande la chaîne radiofréquence de sorte qu’elle fonctionne selon un deuxième état différent de l’état de fonctionnement nominal, et différent de l’état correspondant à une chaîne radiofréquence inactive, puis on mesure une deuxième tension entre la batterie et la chaîne radiofréquence, • on détermine le rapport du courant lors du fonctionnement selon le premier état par le courant lors du fonctionnement selon le deuxième état comme étant égal au rapport de la différence entre la tension de référence et la première tension par la différence entre la tension de référence et la deuxième tension, • on détermine si le rapport de courant déterminé est égal à un rapport de courants mémorisé correspondant à un fonctionnement de référence de la chaîne radiofréquence, • si tel n’est pas le cas, on détermine que la chaîne radiofréquence est défaillante.• the radio frequency chain is controlled so that it is inactive, then the reference voltage between the battery and the radio frequency chain is measured, • the radio frequency chain is controlled so that it operates in a first state different from the state of nominal operation, and different from the state corresponding to an inactive radio frequency chain, then a first voltage is measured between the battery and the radio frequency chain, • the radio frequency chain is controlled so that it operates in a second state different from l nominal operating state, different from the state corresponding to an inactive radio frequency chain, then a second voltage between the battery and the radio frequency chain is measured, • the current ratio during operation is determined according to the first state by current during operation according to the second state as being equal to the ratio of the difference between e the reference voltage and the first voltage by the difference between the reference voltage and the second voltage, • it is determined whether the determined current ratio is equal to a memorized current ratio corresponding to a reference operation of the radio frequency chain, • if this is not the case, it is determined that the radio frequency chain is faulty.
La tension de référence entre la batterie et la chaîne radiofréquence peut être prédéterminée.The reference voltage between the battery and the radio frequency chain can be predetermined.
Pour déterminer la défaillance d’un dispositif radiofréquence, on peut réaliser plusieurs comparaisons d’un rapport de courant déterminé à un rapport de courants mémorisé pour plusieurs couples d’états de fonctionnement de sorte à tester différents composants de la chaîne radiofréquence à travers leur contribution à la tension mesurée entre la batterie et la chaîne radiofréquence.To determine the failure of a radiofrequency device, several comparisons can be made from a determined current ratio to a memorized current ratio for several pairs of operating states so as to test different components of the radiofrequency chain through their contribution. at the voltage measured between the battery and the radio frequency chain.
Un état de fonctionnement peut comprendre au moins une valeur parmi la fréquence de transmission radiofréquence, la tension d’alimentation, la condition de charge, et les réglages du au moins un amplificateur de puissance, en particulier le nombre d’étages actifs.An operating state can include at least one value from the radio frequency transmission frequency, the supply voltage, the load condition, and the settings of the at least one power amplifier, in particular the number of active stages.
Le fonctionnement de référence peut être un fonctionnement nominal ou un fonctionnement sans dysfonctionnement.Reference operation can be nominal operation or malfunction-free operation.
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :Other objects, characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description, given solely by way of nonlimiting example and made with reference to the appended drawings in which:
- la figure 1 illustre les principaux éléments d’un dispositif radiofréquence, et- Figure 1 illustrates the main elements of a radio frequency device, and
- la figure 2 illustre les principales étapes d’un procédé de détection selon l’invention.- Figure 2 illustrates the main steps of a detection method according to the invention.
Un dispositif radiofréquence tel que décrit en introduction peut être modélisé par le circuit illustré par la figure 1. On peut voir qu’une batterie équivalente à une source de tension Vbat en série avec une résistance interne de batterie Rbat est parcourue par un courant i et génère l’apparition d’une tension V entre la masse et le point A.A radiofrequency device as described in the introduction can be modeled by the circuit illustrated in FIG. 1. It can be seen that a battery equivalent to a voltage source Vbat in series with an internal battery resistance Rbat is traversed by a current i and generates the appearance of a voltage V between ground and point A.
Connecté entre le point A et la masse se trouve une résistance R caractérisant le circuit radiofréquence alimenté par la batterie.Connected between point A and earth is a resistance R characterizing the radio frequency circuit supplied by the battery.
Lorsque l’on mesure le courant circulant dans la batterie équivalente sans charge radiofréquence, c'est-à-dire lorsque le circuit radiofréquence est inactif mais connecté, on obtient une valeur de référence du courant i, notée I0 et une valeur de référence de la résistance R, notée RO. On obtient également une valeur de référence VO de la tension V.When measuring the current flowing in the equivalent battery without radio frequency load, that is to say when the radio frequency circuit is inactive but connected, we obtain a reference value of the current i, noted I0 and a reference value of resistance R, denoted RO. A reference value VO of the voltage V is also obtained.
On peut ensuite mesurer le courant i et la résistance R pour différents réglages j,k du dispositif radiofréquence (nombre d’amplificateurs, fréquence, tension Vdd....) en fonctionnement afin d’obtenir différents valeurs de tensions Vj,Vk. La mesure d’une tension est privilégiée à la mesure des courants correspondants ij,ik pour éviter de parasiter la chaîne radiofréquence en introduisant des résistances parasites de mesure.We can then measure the current i and the resistance R for different settings j, k of the radiofrequency device (number of amplifiers, frequency, voltage Vdd ....) in operation in order to obtain different values of voltages Vj, Vk. The measurement of a voltage is preferred to the measurement of the corresponding currents ij, ik to avoid interfering with the radio frequency chain by introducing parasitic measurement resistances.
Dès lors, on peut définir le rapport de courants suivant :Therefore, we can define the following current ratio:
_Vbat—V^ , q j v Ij ~ Vbat-Vj ' '_Vbat — V ^, q j v Ij ~ Vbat-Vj ''
Lorsque l’amplificateur est inactif, la consommation est quasiment nulle. On peut alors poser que iO ~ 0 et VO ~ Vbat, on obtient (Eq. 2)When the amplifier is inactive, consumption is almost zero. We can then pose that iO ~ 0 and VO ~ Vbat, we obtain (Eq. 2)
Le rapport de courants de l’équation Eq. 2 est indépendant de la valeur de résistance interne de la batterie Rbat.The current ratio of the equation Eq. 2 is independent of the internal resistance value of the Rbat battery.
Cela est avantageux car la valeur de résistance interne Rbat est dépendante de la température et de la charge de la batterie.This is advantageous because the internal resistance value Rbat is dependent on the temperature and on the battery charge.
Connaissant la relation Eq. 2, il est alors possible de déterminer les ratios de courants L/lj en fonction de la mesure de V, et Vk, connaissant VO. Alternativement, la mesure à vide, décrite ci-dessus en référence à la figure 2, permet d’obtenir VO.Knowing the relation Eq. 2, it is then possible to determine the current ratios L / lj as a function of the measurement of V, and Vk, knowing VO. Alternatively, the no-load measurement, described above with reference to FIG. 2, makes it possible to obtain VO.
Pour des conditions j,k de paramétrage de la chaîne radiofréquence, il est alors possible de déterminer une valeur attendue du rapport de courants L/lj, par exemple avec une caractérisation sur banc d’essai. Par conditions de paramétrage ou état de fonctionnement, on comprend l’ensemble des valeurs de paramétrage de la chaîne radiofréquence, notamment la fréquence de transmission radiofréquence, la tension d’alimentation, la condition de charge, et les réglages du au moins un amplificateur de puissance, en particulier le nombre d’étages actifs.For conditions j, k for configuring the radio frequency chain, it is then possible to determine an expected value of the current ratio L / lj, for example with a characterization on a test bench. By setting conditions or operating state, we understand all the setting values of the radiofrequency chain, in particular the radiofrequency transmission frequency, the supply voltage, the load condition, and the settings of the at least one amplifier. power, in particular the number of active stages.
Il est alors possible, en cours d’utilisation, de déterminer la présence d’un défaut de la chaîne radiofréquence lorsque, pour des conditions données de paramétrage de la chaîne radiofréquence, le rapport de courants déterminé est différent du rapport de courants attendu. Le choix judicieux des conditions de paramétrage de la chaîne de radiofréquence pour chacun des états j,k opposés permet de mettre le dispositif radiofréquence dans une situation de fonctionnement particulière permettant d’exacerber la contribution d’au moins un composant afin de faciliter la détection d’un dysfonctionnement.It is then possible, during use, to determine the presence of a fault in the radio frequency chain when, for given conditions for configuring the radio frequency chain, the determined current ratio is different from the expected current ratio. The judicious choice of the conditions for configuring the radio frequency chain for each of the opposite states j, k allows the radio frequency device to be placed in a particular operating situation making it possible to exacerbate the contribution of at least one component in order to facilitate the detection of 'a dysfunction.
Le rapport de courants permet de détecter un dysfonctionnement du dispositif radiofréquence que la variation d’un seul paramètre ne permettrait pas de détecter.The current ratio makes it possible to detect a malfunction of the radiofrequency device that the variation of a single parameter would not allow to detect.
De plus, cette détection peut être réalisée dans un dispositif radiofréquence connecté dans un système, sans mesure invasive, à partir uniquement des mesures de tension employées dans le fonctionnement du dispositif radiofréquence alimenté par une batterie.In addition, this detection can be carried out in a radiofrequency device connected to a system, without invasive measurement, based solely on the voltage measurements used in the operation of the radiofrequency device powered by a battery.
Le procédé de détection comprend une première étape 1 au cours de laquelle on commande la chaîne radiofréquence de sorte qu'elle soit inactive, puis on mesure la tension de référence VO entre la batterie et la chaîne radiofréquence.The detection method comprises a first step 1 during which the radio frequency chain is controlled so that it is inactive, then the reference voltage VO between the battery and the radio frequency chain is measured.
Au cours d’une deuxième étape 2, on commande la chaîne radiofréquence de sorte qu’elle fonctionne selon un premier état différent de l’état de fonctionnement nominal, et différent de l’état correspondant à une chaîne radiofréquence inactive, puis on mesure une première tension Vj entre la batterie et la chaîne radiofréquence. Par état nominal, on entend un état faisant parti de la liste des états de fonctionnement nominaux. Par exemple, pour un produit émettant à plusieurs fréquences, des états de fréquences différentes pourraient être utilisés pour déterminer des rapports.During a second step 2, the radio frequency chain is controlled so that it operates in a first state different from the nominal operating state, and different from the state corresponding to an inactive radio frequency chain, then a measurement is made. first voltage Vj between the battery and the radio frequency chain. By nominal state is meant a state which is part of the list of nominal operating states. For example, for a product transmitting at multiple frequencies, different frequency states could be used to determine ratios.
Au cours d'une troisième étape 3, on commande la chaîne radiofréquence de sorte qu’elle fonctionne selon un deuxième état différent de l’état de fonctionnement nominal, et différent de l’état correspondant à une chaîne radiofréquence inactive, puis on mesure une deuxième tension Vk entre la batterie et la chaîne radiofréquence. Ici aussi, par état nominal, on entend un état faisant parti de la liste des états de fonctionnement nominaux. Par exemple, pour un produit émettant à plusieurs fréquences, des états de fréquences différentes pourraient être utilisés pour déterminer des rapports.During a third step 3, the radio frequency chain is controlled so that it operates in a second state different from the nominal operating state, and different from the state corresponding to an inactive radio frequency chain, then a second voltage Vk between the battery and the radio frequency chain. Here too, by nominal state, we mean a state which is part of the list of nominal operating states. For example, for a product transmitting at multiple frequencies, different frequency states could be used to determine ratios.
Au cours d’une quatrième étape 4, on détermine le rapport de courant en appliquant l’équation Eq. 2 à la première tension Vj mesurée entre la batterie et la chaîne radiofréquence, à la deuxième tension Vk mesurée entre la batterie et la chaîne radiofréquence et à la tension de référence VO entre la batterie et la chaîne radiofréquence.In a fourth step 4, the current ratio is determined by applying the equation Eq. 2 at the first voltage Vj measured between the battery and the radio frequency chain, at the second voltage Vk measured between the battery and the radio frequency chain and at the reference voltage VO between the battery and the radio frequency chain.
Au cours d’une cinquième étape 5, on détermine si le rapport de courant déterminé est égal à un rapport de courants mémorisé correspondant à un fonctionnement de référence de la chaîne radiofréquence.During a fifth step 5, it is determined whether the determined current ratio is equal to a stored current ratio corresponding to a reference operation of the radio frequency chain.
Si tel n’est pas le cas, on détermine que la chaîne radiofréquence est défaillante au cours d’une sixième étape 6.If this is not the case, it is determined that the radio frequency chain is faulty during a sixth step 6.
Si tel est le cas, on détermine que la chaîne radiofréquence a un fonctionnement de référence au cours d’une septième étape 7. Le fonctionnement de 5 référence peut être un fonctionnement nominal ou un fonctionnement sans dysfonctionnement. En effet, la chaîne radiofréquence peut fonctionner de façon dégradée, c’est-à-dire d’une façon qui n’est pas nominale, sans pour autant être soumise à un dysfonctionnement.If this is the case, it is determined that the radiofrequency chain has a reference operation during a seventh step 7. The reference operation can be nominal operation or operation without malfunction. Indeed, the radio frequency chain can operate in a degraded way, that is to say in a way that is not nominal, without being subject to a malfunction.
Les étapes décrites ci-dessus peuvent être répétées pour au moins deux autres état de fonctionnement différent de l’état de fonctionnement nominal, de sorte à tester différents composants de la chaîne radiofréquence à travers leur contribution à la tension mesurée entre la batterie et la chaîne radiofréquence.The steps described above can be repeated for at least two other operating states different from the nominal operating state, so as to test different components of the radio frequency chain through their contribution to the voltage measured between the battery and the chain. radio frequency.
Le procédé de détermination décrit ici permet de mesurer le courant circulant dans le dispositif radiofréquence de façon indirecte de sorte à éviter l’implémentation 15 coûteuse de composants additionnels tels que ceux utilisés dans l’art antérieur.The determination method described here makes it possible to measure the current flowing in the radiofrequency device indirectly so as to avoid the costly implementation of additional components such as those used in the prior art.
Le procédé de détermination permet de combiner les résultats de mesures de rapport de courants impliquant le changement simultané de plusieurs paramètres identifiés sur banc d’essais, et permettant de mettre en avant la défaillance d’au moins un composant du dispositif radiofréquence.The determination method makes it possible to combine the results of current ratio measurements involving the simultaneous change of several parameters identified on the test bench, and making it possible to highlight the failure of at least one component of the radiofrequency device.
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