FR3091964A1 - Device for generating a modulated signal and associated radiofrequency transmission chain - Google Patents
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Abstract
Dispositif de génération d’un signal modulé et chaine d’émission à radiofréquence associée L’invention concerne un dispositif de génération (4) d’un signal modulé comprenant: - un modulateur (18), le signal porteur étant un signal en radio-fréquence, le signal modulant étant représentatif d’un signal de base (A(t)), - un bloc de traitement (14) du signal de base propre à générer le signal modulant. Le bloc de traitement (14) du signal de base comprend : - un retardateur (30), le signal retardé (A(t-To)) présentant un retard (To) par rapport au signal de base, - une unité de convolution (32) de sorte à former la transformée de Hilbert du signal retardé (B(t-To)), - un déphaseur (34) pour déphaser de pi/2 la transformée de Hilbert du signal retardé, - un module de sommation (36) pour additionner le signal retardé et la transformée de Hilbert déphasée de sorte à générer un signal modulant complexe (C(t)). Figure pour l'abrégé : figure 1Device for generating a modulated signal and associated radiofrequency transmission chain The invention relates to a device (4) for generating a modulated signal comprising: - a modulator (18), the carrier signal being a radio signal. frequency, the modulating signal being representative of a base signal (A (t)), - a processing unit (14) of the base signal suitable for generating the modulating signal. The basic signal processing block (14) comprises: - a delay (30), the delayed signal (A (t-To)) having a delay (To) with respect to the basic signal, - a convolution unit ( 32) so as to form the Hilbert transform of the delayed signal (B (t-To)), - a phase shifter (34) to phase shift the Hilbert transform of the delayed signal by pi / 2, - a summation module (36) to add the delayed signal and the phase-shifted Hilbert transform so as to generate a complex modulating signal (C (t)). Figure for the abstract: figure 1
Description
La présente invention concerne un dispositif de génération d’un signal modulé comprenant :The present invention relates to a device for generating a modulated signal comprising:
- un modulateur configuré pour recevoir en entrée un signal porteur et un signal modulant, et configuré pour générer en sortie le signal modulé, le signal porteur étant un signal en radio-fréquence, le signal modulant étant représentatif d’un signal de base, le signal modulé étant le signal porteur modulé par le signal modulant,- a modulator configured to receive a carrier signal and a modulating signal as input, and configured to generate the modulated signal as output, the carrier signal being a radio-frequency signal, the modulating signal being representative of a base signal, the modulated signal being the carrier signal modulated by the modulating signal,
- un bloc de traitement du signal de base propre à générer le signal modulant.- a basic signal processing block capable of generating the modulating signal.
L’invention concerne également une chaine d’émission à radiofréquence.The invention also relates to a radio frequency transmission chain.
Pour générer un signal modulé à partir d’un signal de base, il est connu d’effectuer un traitement du signal de base, puis de monter le signal de base en radiofréquence à l’aide d’un signal de porteuse, et de l’amplifier au moyen d’un amplificateur.To generate a modulated signal from a base signal, it is known to carry out a processing of the base signal, then to mount the base signal at radio frequency using a carrier signal, and to amplify using an amplifier.
Par exemple, la montée en fréquence est effectuée dans le domaine analogique, le signal de base analogique étant mélangé avec un signal porteur analogique.For example, upscaling is performed in the analog domain, with the analog base signal mixed with an analog carrier signal.
Une telle solution ne donne pas entière satisfaction. Notamment, une fréquence image résulte de l’opération de montée en fréquence. Or, il est coûteux et difficile de supprimer sélectivement cette fréquence image.Such a solution does not give complete satisfaction. In particular, an image frequency results from the frequency raising operation. However, it is costly and difficult to selectively suppress this image frequency.
On connait, par ailleurs, des dispositifs de génération de signaux numériques modulés qui implémentent une synthèse numérique directe (du terme anglais « Direct Digital Synthesis »). Dans ces dispositifs de génération de signaux numériques, la montée en fréquence est effectuée dans le domaine numérique. Cependant, ces dispositifs de génération de signaux numériques sont limités à certaines fréquences qui dépendent de l’horloge du générateur. Notamment, la gamme de fréquences porteuses qu’il est possible de générer est limitée, car la montée en fréquence à partir du signal en bande de base met en œuvre une fréquence multiple d’une fréquence de travail. En outre, ils sont sujets à la génération de raies spectrales parasites.Devices for generating modulated digital signals which implement direct digital synthesis (from the English term “Direct Digital Synthesis”) are also known. In these digital signal generation devices, the frequency increase is performed in the digital domain. However, these digital signal generating devices are limited to certain frequencies which depend on the generator clock. In particular, the range of carrier frequencies that it is possible to generate is limited, because the upscaling from the baseband signal implements a multiple frequency of a working frequency. In addition, they are prone to the generation of spurious spectral lines.
La tendance des télécommunications est de travailler dans des cellules de plus en plus petites pour échanger de plus gros volume de données. Cela se traduit par une montée en fréquences avec, par exemple, des bandes 5G autour de 30 GHz et 70 GHz.The trend in telecommunications is to work in smaller and smaller cells to exchange larger volumes of data. This results in an increase in frequencies with, for example, 5G bands around 30 GHz and 70 GHz.
Pour satisfaire ces contraintes, il est connu d‘intégrer des blocs complexes pour mettre en forme le signal modulé de sorte à diminuer les raies spectrales parasites tout en préservant la qualité du signal.To satisfy these constraints, it is known to integrate complex blocks to shape the modulated signal so as to reduce the parasitic spectral lines while preserving the quality of the signal.
Cependant, de tels blocs sont coûteux en termes de consommation d'énergie.However, such blocks are expensive in terms of power consumption.
Il existe donc un besoin pour un générateur d’un signal modulé, de bonne qualité, rapide, et consommant peu d’énergie.There is therefore a need for a generator of a modulated signal, of good quality, fast, and consuming little energy.
A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de génération d’un signal modulé du type précité dans lequel le bloc de traitement du signal de base comprend :To this end, the subject of the invention is a device for generating a modulated signal of the aforementioned type in which the basic signal processing block comprises:
- un retardateur propre à générer à partir du signal de base, un signal retardé, le signal retardé présentant un retard par rapport au signal de base,- a delay device suitable for generating, from the basic signal, a delayed signal, the delayed signal having a delay with respect to the basic signal,
- une unité de convolution propre à convoluer le signal retardé par un signal de convolution h(t)=1/(pi*t), de sorte à former la transformée de Hilbert du signal retardé,- a convolution unit suitable for convolving the delayed signal by a convolution signal h(t)=1/(pi*t), so as to form the Hilbert transform of the delayed signal,
- un déphaseur configuré pour déphaser de pi/2 la transformée de Hilbert du signal retardé, et- a phase shifter configured to phase-shift the Hilbert transform of the delayed signal by pi/2, and
- un module de sommation configuré pour additionner le signal retardé et la transformée de Hilbert déphasée de sorte à générer le signal modulant, le signal modulant obtenu après l’addition, étant un signal modulant complexe.- a summing module configured to add the delayed signal and the phase-shifted Hilbert transform so as to generate the modulating signal, the modulating signal obtained after the addition being a complex modulating signal.
Le dispositif de génération d’un signal modulé peut également comprendre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toute combinaison techniquement possible :The device for generating a modulated signal may also include one or more of the following characteristics, taken separately or in any technically possible combination:
- le retard est compris entre 1 ns et 1 µs ;- the delay is between 1 ns and 1 µs;
- le signal modulant complexe est décomposé en deux composantes, chaque composante du signal modulant complexe étant injectée à l’entrée du modulateur, de préférence, une composante étant la phase du signal modulant et l’autre composante étant l’amplitude du signal modulant ;- the complex modulating signal is broken down into two components, each component of the complex modulating signal being injected at the input of the modulator, preferably, one component being the phase of the modulating signal and the other component being the amplitude of the modulating signal;
- le signal de base est un signal numérique ;- the basic signal is a digital signal;
- le bloc de traitement comprend au moins une porte logique et un transistor, le signal modulant complexe étant un signal numérique ;- the processing block comprises at least one logic gate and one transistor, the complex modulating signal being a digital signal;
- le dispositif de génération comprend, en outre, pour chaque composante du signal modulant complexe, un convertisseur propre à convertir ladite composante en signal analogique, les convertisseurs étant disposés entre la sortie du bloc de traitement et l’entrée du modulateur ;- the generation device further comprises, for each component of the complex modulating signal, a converter capable of converting said component into an analog signal, the converters being arranged between the output of the processing block and the input of the modulator;
- le dispositif de génération comprend, en outre, un convertisseur propre à convertir le signal de base en signal analogique avant son entrée dans le bloc de traitement, le bloc de traitement comprenant au moins une capacité, le signal complexe étant un signal analogique ;- the generation device further comprises a converter capable of converting the basic signal into an analog signal before it enters the processing block, the processing block comprising at least one capacitor, the complex signal being an analog signal;
- le signal de base est un signal analogique, le bloc de traitement comprenant au moins une capacité, le signal complexe étant un signal analogique ;- the basic signal is an analog signal, the processing block comprising at least one capacitor, the complex signal being an analog signal;
- le dispositif de génération ne comprend pas de filtre de réjection d’image après le modulateur ; et- the generation device does not include an image rejection filter after the modulator; and
- le modulateur est propre à recevoir en entrée une pluralité de signaux porteurs synchronisés, chaque signal porteur étant un signal en radio-fréquence, et à générer le signal modulé par le signal modulant à partir de la pluralité de signaux porteurs synchronisés.- the modulator is able to receive at input a plurality of synchronized carrier signals, each carrier signal being a radio-frequency signal, and to generate the signal modulated by the modulating signal from the plurality of synchronized carrier signals.
L’invention concerne par ailleurs une chaîne de d’émission à radiofréquence comprenant :The invention also relates to a radio frequency transmission chain comprising:
- un dispositif de génération d’un signal modulé tel que décrit plus haut, et- a device for generating a modulated signal as described above, and
- une antenne d’émission du signal modulé, le dispositif de génération étant connecté en sortie à l’antenne.- a modulated signal transmission antenna, the generation device being connected at the output to the antenna.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et faite en référence aux dessins annexés, parmi lesquels :The invention will be better understood on reading the following description, given solely by way of example, and made with reference to the appended drawings, among which:
- [Fig 1] la figure 1 est un schéma d’une chaîne d’émission à radiofréquence selon l’invention ;- [Fig 1] Figure 1 is a diagram of a radio frequency transmission chain according to the invention;
- [Fig 2] la figure 2 est un graphique représentant le taux de réjection obtenu en fonction du retard avec la chaine d’émission de la figure 1 ; et- [Fig 2] Figure 2 is a graph representing the rejection rate obtained as a function of the delay with the transmission chain of Figure 1; and
- [Fig 3] [Fig 4] les figures 3 et 4 illustre un exemple de signal modulé obtenu avec ou sans le dispositif de génération de la chaine d’émission de la figure 1,- [Fig 3] [Fig 4] Figures 3 and 4 illustrate an example of modulated signal obtained with or without the device for generating the transmission chain of Figure 1,
- [Fig 5] [Fig 6] les figures 5 et 6 illustrent un exemple de signal modulé obtenu avec ou sans le dispositif de génération de la chaine d’émission de la figure 1 en multiplexage, et- [Fig 5] [Fig 6] Figures 5 and 6 illustrate an example of modulated signal obtained with or without the device for generating the transmission chain of Figure 1 in multiplexing, and
- [Fig 7] la figure 7 est un schéma d’une chaîne d’émission à radiofréquence selon une variante de l’invention.- [Fig 7] Figure 7 is a diagram of a radio frequency transmission chain according to a variant of the invention.
Dans le cadre de l’invention, on entend par « radiofréquence », toute fréquence comprise entre 3 kHz et 300 GHz. In the context of the invention, the term "radiofrequency" means any frequency between 3 kHz and 300 GHz.
La figure 1 illustre, de manière schématique, une chaîne de d’émission à radiofréquence 1 selon l’invention.Figure 1 schematically illustrates a radio frequency transmission chain 1 according to the invention.
La chaine d’émission à radiofréquence 1 comprend un module source 2 d’un signal de base, un dispositif de génération 4 d’un signal modulé et une antenne d’émission 6 du signal modulé.The radio frequency transmission chain 1 comprises a source module 2 of a base signal, a generation device 4 of a modulated signal and a transmission antenna 6 of the modulated signal.
Le signal de base A(t) contient l’information à transmettre.The basic signal A(t) contains the information to be transmitted.
Le signal modulé est un signal porteur modulé par un signal modulant.The modulated signal is a carrier signal modulated by a modulating signal.
Le signal porteur est un signal en radiofréquence.The carrier signal is a radio frequency signal.
Le signal modulant C(t) est représentatif du signal de base A(t).The modulating signal C(t) is representative of the basic signal A(t).
Le module source 2 est propre à générer le signal de base A(t).The source module 2 is able to generate the basic signal A(t).
Dans l’exemple représenté sur la figure 1, le signal de base est un signal analogique. On note ce signal A(t).In the example shown in Figure 1, the basic signal is an analog signal. We denote this signal A(t).
Le module source 2 comporte par exemple un dispositif de traitement de données numériques (non représenté) et un convertisseur 10 en sortie du dispositif de traitement de données numériques. Le signal de base A(t) est obtenu en sortie du convertisseur 10.The source module 2 comprises for example a digital data processing device (not shown) and a converter 10 at the output of the digital data processing device. The basic signal A(t) is obtained at the output of the converter 10.
Le dispositif de traitement de données numériques est désigné par l’acronyme DSP, provenant de « digital signal processing » ou DSP en anglais. Le dispositif de traitement de données numériques est notamment configuré pour traiter un train de données numérique reçues d’un appareil tel qu’un ordinateur, un microphone, ou un capteur.The digital data processing device is designated by the acronym DSP, coming from “digital signal processing” or DSP in English. The digital data processing device is in particular configured to process a train of digital data received from a device such as a computer, a microphone, or a sensor.
Le convertisseur 10 est un convertisseur numérique-analogique. Un tel convertisseur est appelé, en anglais, DAC, pourDigital to Analog Converter(convertisseur numérique vers analogique). Le convertisseur 10 est propre à convertir un train de données numériques fourni par le dispositif de traitement numérique en signal analogique en bande de base.The converter 10 is a digital-analog converter. Such a converter is called, in English, DAC, for Digital to Analog Converter (digital to analog converter). The converter 10 is capable of converting a train of digital data supplied by the digital processing device into an analog signal in baseband.
En variante, le module source 2 fournit directement le signal de base analogique, sans traitement numérique.As a variant, the source module 2 provides the analog base signal directly, without digital processing.
Lorsqu’on représente le signal de base A(t) dans le domaine fréquentiel, le signal de base comporte des composantes pour les fréquences positives et des composantes pour les fréquences négatives, aux fréquences images des fréquences positives. L’information transportée est contenue deux fois dans le spectre du signal de base A(t).When the basic signal A(t) is represented in the frequency domain, the basic signal comprises components for the positive frequencies and components for the negative frequencies, at the image frequencies of the positive frequencies. The information transported is contained twice in the spectrum of the basic signal A(t).
Le dispositif de génération 4 d’un signal modulé est connecté en entrée au module source 2 et en sortie à l’antenne 6.The generation device 4 of a modulated signal is connected at the input to the source module 2 and at the output to the antenna 6.
Le dispositif de génération 4 est configuré pour transmettre un signal modulé radiofréquence à l’antenne 6.The generation device 4 is configured to transmit a modulated radio frequency signal to the antenna 6.
Dans l’exemple représenté, le dispositif de génération 4 d’un signal modulé comprend un bloc de traitement 14 du signal de base, un générateur 16, un modulateur 18, et un amplificateur radiofréquence 20.In the example shown, the device 4 for generating a modulated signal comprises a basic signal processing block 14, a generator 16, a modulator 18, and a radio frequency amplifier 20.
Le bloc de traitement 14 du signal de base est propre à générer le signal modulant C(t) à partir du signal de base A(t).The basic signal processing block 14 is able to generate the modulating signal C(t) from the basic signal A(t).
Dans ce mode de réalisation, le bloc de traitement 14 est un bloc de traitement analogique, propre à traiter un signal analogique.In this embodiment, the processing block 14 is an analog processing block, capable of processing an analog signal.
Le bloc de traitement 14 du signal de base comprend un retardateur 30, une unité de convolution 32, un déphaseur 34 et un module de sommation 36.The basic signal processing block 14 comprises a delay unit 30, a convolution unit 32, a phase shifter 34 and a summing module 36.
Le retardateur 30 est propre à générer, à partir du signal de base A(t), un signal retardé, le signal retardé (A(t-To)) présentant un retard (To) par rapport au signal de base (A(t))).The delay 30 is able to generate, from the basic signal A(t), a delayed signal, the delayed signal (A(t-To)) having a delay (To) with respect to the basic signal (A(t-To) ))).
Par exemple, le retardateur 30 est une ligne à retard. Par exemple, le retardateur 30 comprend au moins une capacité. En outre, le retardateur 30 comporte, par exemple, une résistance ou une bobine. En variante ou en complément, le retardateur 30 comprend un transducteur.For example, delay 30 is a delay line. For example, the retarder 30 comprises at least one capacitor. Furthermore, the retarder 30 comprises, for example, a resistor or a coil. As a variant or in addition, the retarder 30 comprises a transducer.
Par exemple, le retardateur 30 est une ligne à retard analogique par transfert de charge en propagation ou en accumulation. For example, the retarder 30 is an analog delay line by propagation or accumulation charge transfer.
Le retardateur 30 est propre à imposer un retard To indépendamment de la fréquence.The retarder 30 is capable of imposing a delay To independently of the frequency.
Le retard To est, par exemple, compris entre 1 ns et 1 µs.The delay To is, for example, between 1 ns and 1 μs.
Dans une variante, le retardateur 30 comporte un module de réglage du retard propre à modifier le retard To imposé par le retardateur 30.In a variant, the self-timer 30 includes a delay adjustment module capable of modifying the delay To imposed by the self-timer 30.
L’unité de convolution 32 est propre à convoluer le signal retardé (A(t-To)) par un signal de convolution h(t)=1/(pi*t), de sorte à former la transformée de Hilbert du signal retardé, notée (B(t-To).The convolution unit 32 is able to convolve the delayed signal (A(t-To)) by a convolution signal h(t)=1/(pi*t), so as to form the Hilbert transform of the delayed signal , denoted (B(t-To).
Ainsi la transformée de Hilbert obtenue est égale à :Thus the Hilbert transform obtained is equal to:
La transformée de Fourier notée H du signal de convolution h(t) est égale à :The Fourier transform denoted H of the convolution signal h(t) is equal to:
OùOr
w est la fréquence angulaire,w is the angular frequency,
j désigne l’unité imaginaire,
j denotes the imaginary unit,
La transformée de Hilbert d’une somme de fonction est égale à la somme de transformé de Hilbert de chacune des fonctions.The Hilbert transform of a function sum is equal to the Hilbert transform sum of each of the functions.
Ainsi, le passage par l’unité de convolution 32 a pour effet de tourner de +90° chaque composante de fréquence négative et de −90° chaque composante de fréquence positive du signal A(t).Thus, the passage through the convolution unit 32 has the effect of rotating by +90° each negative frequency component and by −90° each positive frequency component of the signal A(t).
L’unité de convolution 32 est par exemple constituée d'éléments d'opération analogique échantillonnée tel que l'ajout et la pondération de charges.The convolution unit 32 is for example made up of sampled analog operation elements such as the addition and weighting of charges.
Le déphaseur 34 est configuré pour déphaser de pi/2 la transformée de Hilbert du signal retardé. Le signal obtenu après déphasage est noté en notation complexe j.B(t-To).Phase shifter 34 is configured to phase shift the Hilbert transform of the delayed signal by pi/2. The signal obtained after phase shift is denoted in complex notation j.B(t-To).
Le déphaseur 34 introduit le même déphasage quelle que soit la fréquence.The phase shifter 34 introduces the same phase shift whatever the frequency.
Par exemple, le déphaseur 34 comprend une capacité et une résistance. Le déphaseur comprend des transferts de charge synchronisés pour réaliser un déphasage. For example, phase shifter 34 includes a capacitor and a resistor. The phase shifter includes synchronized charge transfers to achieve a phase shift.
Après la convolution et le déphasage, les composantes de fréquence négative du signal A(t) ont ainsi été déphasées de 180° et les composantes de fréquence positive du signal A(t) de 0°.After the convolution and the phase shift, the negative frequency components of the signal A(t) have thus been phase shifted by 180° and the positive frequency components of the signal A(t) by 0°.
Le module de sommation 36 est configuré pour additionner le signal retardé et la transformée de Hilbert déphasée j(B(t-To)) de sorte à générer le signal modulant C(t).The summing module 36 is configured to add the delayed signal and the phase-shifted Hilbert transform j(B(t-To)) so as to generate the modulating signal C(t).
Le signal modulant C(t) obtenu après l’addition, est un signal modulant complexe C(t)=A(t-To)+j*B(t-To).The modulating signal C(t) obtained after the addition is a complex modulating signal C(t)=A(t-To)+j*B(t-To).
Le module de sommation 36 est par exemple un ajout de charges. The summing module 36 is for example an addition of charges.
Lorsqu’on représente le signal modulant complexe C(t) dans le domaine fréquentiel, les composantes pour les fréquences négatives ont été réduites et les composantes pour les fréquences positives ont été doublées.When representing the complex modulating signal C(t) in the frequency domain, the components for negative frequencies have been reduced and the components for positive frequencies have been doubled.
En sortie du bloc de traitement 4, le signal modulant C(t), les composantes des fréquences négatives du signal de base A(t) ont été rejetées.At the output of the processing block 4, the modulating signal C(t), the components of the negative frequencies of the basic signal A(t) have been rejected.
Dans le cas idéal où les éléments du bloc de traitement 14 ne présentent aucun défaut, la rejection des fréquences négatives est totale. Cependant, il existe une limitation technologique liée par exemple à des erreurs de calcul.In the ideal case where the elements of the processing block 14 have no defect, the rejection of the negative frequencies is total. However, there is a technological limitation related for example to calculation errors.
On appelle taux de réjection le rapport entre l’amplitude moyenne des composantes pour les fréquences négatives dans le signal de base et l’amplitude moyenne des composantes pour les mêmes fréquences négatives dans le signal modulant. Cette réjection est maximum idéalement.The rejection rate is the ratio between the average amplitude of the components for the negative frequencies in the basic signal and the average amplitude of the components for the same negative frequencies in the modulating signal. This rejection is ideally maximum.
Le taux de réjection est exprimé en décibels.The rejection rate is expressed in decibels.
Dans ce mode de réalisation, le signal modulant complexe C(t) est un signal analogique.In this embodiment, the complex modulating signal C(t) is an analog signal.
Tel que représenté sur la figure 1, le signal modulant complexe C(t) est décomposé en deux composantes. Une composante est la phase Arg(C) du signal modulant complexe et l’autre composante est l’amplitude du signal modulant complexe │C│.As represented in FIG. 1, the complex modulating signal C(t) is broken down into two components. One component is the phase Arg(C) of the complex modulating signal and the other component is the amplitude of the complex modulating signal │C│.
Le générateur 16 est un générateur d’onde porteuse. Par exemple, le générateur 16 est propre à générer une onde porteuse à la fréquence porteuse. La fréquence porteuse est par exemple comprise entre 3 kHz et 300 kHz.Generator 16 is a carrier wave generator. For example, generator 16 is capable of generating a carrier wave at the carrier frequency. The carrier frequency is for example between 3 kHz and 300 kHz.
Le modulateur 18 est connecté en entrée au bloc de traitement 14 et au générateur 16 et en sortie à l’amplificateur radiofréquence 20.The modulator 18 is connected at the input to the processing block 14 and to the generator 16 and at the output to the radiofrequency amplifier 20.
Le modulateur 18 est configuré pour recevoir en entrée un signal porteur et un signal modulant C(t), et configuré pour générer en sortie le signal modulé.Modulator 18 is configured to receive a carrier signal and a modulating signal C(t) as input, and configured to generate the modulated signal as output.
En particulier, le modulateur 18 est configuré pour recevoir chaque composante Arg(C), │C│ du signal modulant complexe et pour générer en sortie le signal modulé.In particular, the modulator 18 is configured to receive each component Arg(C), │C│ of the complex modulating signal and to generate the modulated signal at output.
L’amplificateur radiofréquence 20 est connecté en sortie à l’antenne 6. Cet amplificateur 20 est dit « amplificateur d’émission ». Il s’agit en particulier d’un amplificateur de puissance (« power amplifier » ou PA en anglais).The radiofrequency amplifier 20 is connected at the output to the antenna 6. This amplifier 20 is called "transmission amplifier". It is in particular a power amplifier (“power amplifier” or PA).
L’amplificateur radiofréquence 20 est propre à amplifier le signal modulé. Le signal modulé amplifié est ensuite émis en direction de l’antenne 6.The radiofrequency amplifier 20 is capable of amplifying the modulated signal. The amplified modulated signal is then transmitted in the direction of antenna 6.
L’antenne 6 est une antenne d’émission d’un signal radiofréquence.Antenna 6 is an antenna for transmitting a radiofrequency signal.
Optionnellement, la chaîne d’émission 1 comprend en outre un ou plusieurs filtres (non représentés), insérés entre la sortie de l’amplificateur radiofréquence 20 et l’antenne 6.Optionally, transmission chain 1 further comprises one or more filters (not shown), inserted between the output of radio frequency amplifier 20 and antenna 6.
Avantageusement, la chaine d’émission 1 ne comprend pas de filtre de réjection d’image en sortie du modulateur 18.Advantageously, the transmission chain 1 does not include an image rejection filter at the output of the modulator 18.
La chaine d’émission 1 décrite présente de nombreux avantages. L’invention permet de générer un signal modulé, de bonne qualité, tout en étant rapide, et en consommant peu d’énergie.The transmission chain 1 described has many advantages. The invention makes it possible to generate a modulated signal, of good quality, while being fast, and consuming little energy.
En effet, les composantes du signal aux fréquences négatives sont rejetées avant la montée en fréquence. Par conséquent, la montée en fréquence est plus simple et il n’y a pas d’interférence. Ceci permet de diminuer le nombre de composants dans le dispositif de génération et dans la chaine d’émission.Indeed, the components of the signal at negative frequencies are rejected before the rise in frequency. Therefore, upscaling is simpler and there is no interference. This makes it possible to reduce the number of components in the generation device and in the transmission chain.
De plus, un tel système permet une utilisation multistandard. Il est facilement reconfigurable en cas de modification d’une norme de communication ou en cas d’apparition d’une nouvelle norme.In addition, such a system allows multi-standard use. It is easily reconfigurable in the event of a change in a communication standard or in the event of the appearance of a new standard.
Avantageusement, le retard To est égal au temps nécessaire à l’unité de convolution 32 pour convoluer le signal retardé (A(t-To)) par un signal de convolution h(t)=1/(pi*t), de sorte à former la transformée de Hilbert du signal retardé (B(t-To)).Advantageously, the delay To is equal to the time necessary for the convolution unit 32 to convolve the delayed signal (A(t-To)) by a convolution signal h(t)=1/(pi*t), so forming the Hilbert transform of the delayed signal (B(t-To)).
La figure 2 illustre une simulation du taux de réjection obtenue en fonction du retard To. Cette simulation est effectuée avec une modulation par changement de phase en quadrature QPSK (acronyme anglais deQuadrature phase-shift keying), et en modulation d’amplitude en quadrature QAM4et QAM 16 (QAM étant l’acronyme anglais dequadrature amplitude modulation ),aux fréquences 5G entre 1,8 GHz et 3,6 GHz.Figure 2 illustrates a simulation of the rejection rate obtained as a function of the delay To. This simulation is carried out with a modulation by phase change in quadrature QPSK (acronym for Quadrature phase-shift keying ), and in amplitude modulation in quadrature QAM 4 and QAM 16 (QAM being the acronym for quadrature amplitude modulation ), at 5G frequencies between 1.8 GHz and 3.6 GHz.
Les signaux porteurs sont des signaux correspondant à la norme 5G.Carrier signals are signals corresponding to the 5G standard.
Plus le retard To est important, plus le taux de réjection obtenu est important.The greater the delay To, the greater the rejection rate obtained.
Un retard de 1 ns entraine un taux de rejection d’environ 10dB.A delay of 1 ns results in a rejection rate of about 10dB.
Selon le taux de réjection souhaité, il est possible de choisir un retard To plus important.Depending on the desired rejection rate, it is possible to choose a greater delay To.
Par exemple, un retard To de 1 µs entraine un taux de rejection supérieur à 70dB. Ce retard est tolérable dans le domaine des télécommunications et un tel taux de réjection permet d’obtenir un signal modulé de grande qualité.For example, a delay To of 1 µs leads to a rejection rate greater than 70dB. This delay is tolerable in the field of telecommunications and such a rejection rate makes it possible to obtain a modulated signal of high quality.
La figure 3 représente un signal modulé 40 dans une chaine d’émission ne comportant pas le bloc de traitement 14 de la chaine d’émission 1 obtenu par simulation. La figure 4 représente le signal modulé 42 dans la chaine d’émission 1, les autres paramètres étant semblables à la simulation de la figure 3.FIG. 3 represents a modulated signal 40 in a transmission chain not comprising the processing block 14 of transmission chain 1 obtained by simulation. Figure 4 represents the modulated signal 42 in the transmission chain 1, the other parameters being similar to the simulation of Figure 3.
Ces simulations sont effectuées avec un signal modulé par une modulation d’amplitude en quadrature QAM 64 avec une largeur de bande de 20 MHz.These simulations are performed with a signal modulated by 64 QAM quadrature amplitude modulation with a bandwidth of 20 MHz.
Dans ces simulations, la fréquence porteuse fo est à 3,6 GHz.In these simulations, the carrier frequency fo is at 3.6 GHz.
Sur la figure 3, le signal modulé 40 présente autour de la fréquence porteuse, 2 pics 44, 46 de même amplitude respectivement pour la fréquence f correspondant à fo-f1 et à fo+f1 où f est représentatif du signal de base.In FIG. 3, the modulated signal 40 presents around the carrier frequency, 2 peaks 44, 46 of the same amplitude respectively for the frequency f corresponding to fo-f1 and to fo+f1 where f is representative of the base signal.
Sur la figure 4, l’amplitude du pic 44 du signal modulé 42 correspondant aux fréquences positives fo-f1 est la même. En revanche, l’amplitude du pic 46 du signal modulé 42 correspondant aux fréquences négatives fo+f1 a été diminuée. Le taux de réjection 50 obtenu est d’environ 35 dB.In FIG. 4, the amplitude of the peak 44 of the modulated signal 42 corresponding to the positive frequencies fo-f1 is the same. On the other hand, the amplitude of the peak 46 of the modulated signal 42 corresponding to the negative frequencies fo+f1 has been reduced. The rejection rate 50 obtained is approximately 35 dB.
Dans une variante, illustrée par les figures 5 et 6, le dispositif de génération 4 est propre à effectuer du multiplexage.In a variant, illustrated by FIGS. 5 and 6, the generation device 4 is able to perform multiplexing.
Le générateur 16 est propre à générer une pluralité de signaux porteurs synchronisés, chaque signal porteur étant un signal en radio-fréquence.The generator 16 is capable of generating a plurality of synchronized carrier signals, each carrier signal being a radio-frequency signal.
Le modulateur 18 est propre à recevoir en entrée la pluralité de signaux porteurs synchronisés, et à générer le signal modulé par le signal modulant à partir de la pluralité de signaux porteurs synchronisés.The modulator 18 is able to receive the plurality of synchronized carrier signals as input, and to generate the signal modulated by the modulating signal from the plurality of synchronized carrier signals.
La figure 5 est analogue à la figure 3, le signal 52 ayant été modulé par 3 signaux porteurs. La figure 6 est analogue à la figure 4, le signal 54 ayant été modulé par 3 signaux porteurs. Pour des raisons de simplification, une plage de fréquence a été représentée.FIG. 5 is similar to FIG. 3, signal 52 having been modulated by 3 carrier signals. FIG. 6 is analogous to FIG. 4, signal 54 having been modulated by 3 carrier signals. For reasons of simplification, a frequency range has been represented.
Ces simulations sont effectuées avec un signal modulé par une modulation d’amplitude en quadrature QAM 64 avec une largeur de bande de 20 MHz avec signaux de fréquences porteuses de 1,9 GHZ, 2, 1GHz et 3,6 GHz. These simulations are performed with a signal modulated by 64 QAM quadrature amplitude modulation with a bandwidth of 20 MHz with carrier frequency signals of 1.9 GHz, 2, 1 GHz and 3.6 GHz.
Les signaux porteurs sont des signaux agrégés correspondant à la norme 5G.The carrier signals are aggregated signals corresponding to the 5G standard.
Sur la figure 6, il apparaît que le taux de réjection des fréquences négatives 56, 58 obtenu est sensiblement le même pour les différentes porteuse. La différence entre les taux de rejection des fréquences négatives 56, 58 obtenus pour les différentes porteuses est, par exemple, inférieure à 2 dB et avantageusement inférieure à 1 dB. In FIG. 6, it appears that the rate of rejection of the negative frequencies 56, 58 obtained is substantially the same for the different carriers. The difference between the rejection rates of the negative frequencies 56, 58 obtained for the different carriers is, for example, less than 2 dB and advantageously less than 1 dB.
Dans un deuxième mode de réalisation non représenté, le signal de base A(t) fourni par le module source 2 est un signal numérique.In a second embodiment not shown, the basic signal A(t) supplied by the source module 2 is a digital signal.
Dans ce mode de réalisation, le dispositif de génération 4 comporte, en outre, un convertisseur propre à convertir le signal de base en signal analogique avant son entrée dans le bloc de traitement. Le convertisseur est analogue au convertisseur 10 précédemment décrit.In this embodiment, the generation device 4 further comprises a converter capable of converting the base signal into an analog signal before it enters the processing block. The converter is similar to the converter 10 previously described.
Un troisième mode de réalisation de l’invention est représenté sur la figure 7. La chaîne d’émission 70 selon le troisième mode de réalisation diffère de la chaine d’émission 1 selon le premier mode de réalisation en ce que le dispositif de génération 72 du signal modulé comporte un bloc de traitement 74 propre à traiter un signal numérique.A third embodiment of the invention is represented in FIG. 7. The transmission chain 70 according to the third embodiment differs from the transmission chain 1 according to the first embodiment in that the generation device 72 of the modulated signal includes a processing block 74 capable of processing a digital signal.
Dans ce mode de réalisation, le signal de base A(t) fourni par le module source 2 est un signal numérique.In this embodiment, the basic signal A(t) supplied by the source module 2 is a digital signal.
Le signal modulant complexe C(t) est un signal numérique.The complex modulating signal C(t) is a digital signal.
Le bloc de traitement 74 comprend, par exemple, au moins une porte logique et un transistor.Processing block 74 includes, for example, at least one logic gate and one transistor.
Le bloc de traitement 74 comporte par exemple un transistor CMOS, acronyme de l’anglais « Complementary Metal Oxide Semiconductor », signifiant semi-conducteur d'oxyde métallique complémentaire.The processing block 74 comprises for example a CMOS transistor, an acronym for “Complementary Metal Oxide Semiconductor”, meaning complementary metal oxide semiconductor.
Le bloc de traitement 74 est avantageusement réalisé sous la forme d’un microprocesseur programmé de manière adaptée. En variante, le bloc de traitement 74 est réalisé sous la forme d'un circuit numérique configuré de manière matérielle, ou d'une combinaison d’un microprocesseur programmé de manière adaptée et d'un circuit numérique.The processing block 74 is advantageously made in the form of a suitably programmed microprocessor. Alternatively, the processing block 74 is implemented as a hardware-configured digital circuit, or a combination of a suitably programmed microprocessor and a digital circuit.
Le bloc de traitement 74 du signal de base comprend un retardateur 76, une unité de convolution 78, un déphaseur 80 et un module de sommation 82.The basic signal processing block 74 comprises a delay unit 76, a convolution unit 78, a phase shifter 80 and a summing module 82.
Le retardateur 76, l’unité de convolution 78, le déphaseur 80 et le module de sommation 82 ont les mêmes fonctions que ceux du bloc de traitement de la chaine d’émission 1 selon le premier mode de réalisation. Ils diffèrent en ce qu’ils sont propre à effectuer leurs fonctions dans le domaine numérique. Par exemple, le retardateur 76, l’unité de convolution 78, le déphaseur 80 et le module de sommation 82 comprennent des mémoires et des unités de calculs numériques.The delay 76, the convolution unit 78, the phase shifter 80 and the summing module 82 have the same functions as those of the processing block of the transmission chain 1 according to the first embodiment. They differ in that they are suitable for performing their functions in the digital domain. For example, the retarder 76, the convolution unit 78, the phase shifter 80 and the summing module 82 comprise memories and digital calculation units.
Avantageusement, le dispositif de génération 72 comporte, en outre, pour chaque composante du signal modulant complexe Arg(C), │C│, un convertisseur 84, 86 propre à convertir ladite composante en signal analogique. Chaque convertisseur 84, 86 est disposé entre la sortie du bloc de traitement 74 et l’entrée du modulateur 18. Les convertisseurs sont analogues au convertisseur 10 précédemment décrit.Advantageously, the generation device 72 further comprises, for each component of the complex modulating signal Arg(C), │C│, a converter 84, 86 capable of converting said component into an analog signal. Each converter 84, 86 is arranged between the output of the processing block 74 and the input of the modulator 18. The converters are similar to the converter 10 previously described.
La précision d’une telle chaine d’émission 70 est plus importante car les éléments du bloc de traitement comportent généralement moins de défaut de fabrication.The precision of such a transmission chain 70 is greater because the elements of the processing block generally have fewer manufacturing defects.
Claims (11)
- un modulateur (18) configuré pour recevoir en entrée un signal porteur et un signal modulant, et configuré pour générer en sortie le signal modulé,
le signal porteur étant un signal en radio-fréquence, le signal modulant étant représentatif d’un signal de base (A(t)), le signal modulé étant le signal porteur modulé par le signal modulant,
- un bloc de traitement (14, 74) du signal de base (A(t)) propre à générer le signal modulant,
caractérisé en ce que le bloc de traitement (14, 74) du signal de base comprend :
- un retardateur (30, 76) propre à générer à partir du signal de base, un signal retardé, le signal retardé (A(t-To)) présentant un retard (To) par rapport au signal de base (A(t)),
- une unité de convolution (32, 78) propre à convoluer le signal retardé par un signal de convolution h(t)=1/(pi*t), de sorte à former la transformée de Hilbert du signal retardé (B(t-To)),
- un déphaseur (34, 80) configuré pour déphaser de pi/2 la transformée de Hilbert du signal retardé,
- un module de sommation (36, 82) configuré pour additionner le signal retardé et la transformée de Hilbert déphasée de sorte à générer le signal modulant, le signal modulant obtenu après l’addition, étant un signal modulant complexe (C(t)).Device (4, 72) for generating a modulated signal comprising:
- a modulator (18) configured to receive a carrier signal and a modulating signal as input, and configured to generate the modulated signal as output,
the carrier signal being a radio-frequency signal, the modulating signal being representative of a base signal (A(t)), the modulated signal being the carrier signal modulated by the modulating signal,
- a processing block (14, 74) of the basic signal (A(t)) capable of generating the modulating signal,
characterized in that the basic signal processing block (14, 74) comprises:
- a delay (30, 76) capable of generating, from the basic signal, a delayed signal, the delayed signal (A(t-To)) having a delay (To) with respect to the basic signal (A(t) ),
- a convolution unit (32, 78) suitable for convolving the delayed signal by a convolution signal h(t)=1/(pi*t), so as to form the Hilbert transform of the delayed signal (B(t- To)),
- a phase shifter (34, 80) configured to phase shift the Hilbert transform of the delayed signal by pi/2,
- a summing module (36, 82) configured to add the delayed signal and the phase-shifted Hilbert transform so as to generate the modulating signal, the modulating signal obtained after the addition being a complex modulating signal (C(t)) .
- un dispositif de génération (4, 72) d’un signal modulé selon l’une quelconque des revendications précédentes, et
- une antenne d’émission (6) du signal modulé, le dispositif de génération (4, 72) étant connecté en sortie à l’antenne (6).Radio frequency transmission chain (1, 70) comprising:
- a device (4, 72) for generating a modulated signal according to any one of the preceding claims, and
- a transmission antenna (6) of the modulated signal, the generation device (4, 72) being connected at the output to the antenna (6).
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR1900580A FR3091964A1 (en) | 2019-01-23 | 2019-01-23 | Device for generating a modulated signal and associated radiofrequency transmission chain |
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|---|---|---|---|
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| FR1900580A Pending FR3091964A1 (en) | 2019-01-23 | 2019-01-23 | Device for generating a modulated signal and associated radiofrequency transmission chain |
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| Country | Link |
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| FR (1) | FR3091964A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3825834A (en) * | 1972-07-05 | 1974-07-23 | Rixon Eleronics Inc | Digital ssb transmitter |
| EP1650919A1 (en) * | 2003-07-25 | 2006-04-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Modulation device, demodulation device, modulation method, and demodulation method |
| EP2134047A1 (en) * | 2007-04-06 | 2009-12-16 | Panasonic Corporation | Transmitter and ssb signal generation method |
-
2019
- 2019-01-23 FR FR1900580A patent/FR3091964A1/en active Pending
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