FR3133966A1 - Module émetteur récepteur intelligent intégré et compact - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un module (4) d’émission réception destiné à être connecté à une sonde antennaire ou un dispositif sous test, le module (4) comprenant un sous module d’émission réception (411) connecté à un sous module de traitement et de communication (412), le sous module d’émission réception (411) comprenant deux sorties radiofréquences depuis lesquelles s’étendent deux câbles radiofréquences (43) pour connecter le module (4) à un élément rayonnant ou directement à un dispositif sous test, le sous module de traitement et de communication (412) étant configuré pour à partir d’au moins un protocole de communication générer des signaux de communication destinés à être communiqués au sous module d’émission réception (411) pour être transmis sur les câbles radiofréquences (43), le sous module d’émission réception (411), le sous module de traitement et de communication (412) sont logés dans un boitier (42) de préférence blindé pour être imperméable aux rayonnements électromagnétiques. Figure pour l’abrégé : Figure 3
Description
L'invention concerne un système émetteur récepteur intelligent synchronisé à un endroit quelconque de l'espace, permettant notamment de mettre en réseau plusieurs sondes (ou antennes) rayonnantes pour l'émission et/ou la réception de rayonnement électromagnétique dans le cadre d'une formation de faisceau ou de la caractérisation de dispositif rayonnant.
L’invention concerne également la caractérisation d'un dispositif sous test. Dans ce cas, l'émetteur récepteur peut être seul pour une caractérisation d'un dispositif câblé, ou connecté à des sondes rayonnantes et mis réseau par liaison optique pour générer un scénario de communication hertzienne réaliste vers ou depuis un dispositif communicant sous test.
Un système d’émission réception multicapteurs pour caractériser un dispositif rayonnant comprend habituellement plusieurs sondes (ou antennes) électromagnétiques rayonnantes disposées en forme d’arche. Cette disposition est avantageuse dans la mesure où elle permet de remplacer un axe de déplacement mécanique par un axe de balayage électronique. Les documents WO2012/45877 ou WO2012/45879 décrivent de tels systèmes.
De tels systèmes sont avantageux par rapport à un moyen de mesure conventionnel de type BCMA (Base Compacte de Mesure d’Antenne) ou du type mono capteur. Ces systèmes constituent un moyen de mesure très puissant et rapide.
Toutefois, avec les systèmes un ou multi capteurs conventionnel, les sondes sont passives et définitivement câblées pour une configuration de fonctionnement figée à l’installation. En outre, il est difficile de les positionner où l’on veut dans l’espace compte tenu des difficultés inhérentes au câblage.
L’invention résout le problème de reconfiguration des systèmes d’émission/réception pour la mesure ou la formation de faisceaux pour obtenir une grande souplesse d’utilisation.
A cet effet, l’invention concerne, selon un premier aspect, un module d’émission réception destiné à être connecté à une sonde antennaire ou un dispositif sous test, le module comprenant un sous module d’émission réception connecté à un sous module de traitement et de communication, le sous module d’émission réception comprenant deux sorties radiofréquences depuis lesquelles s’étendent deux câbles radiofréquences pour connecter le module à un élément rayonnant ou directement à un dispositif sous test, le sous module de traitement et de communication étant configuré pour à partir d’au moins un protocole de communication générer des signaux de communication destinés à être communiqués au sous module d’émission réception pour être transmis sur les câbles radiofréquences, le sous module d’émission réception, le sous module de traitement et de communication sont logés dans un boitier de préférence blindé pour être imperméable aux rayonnements électromagnétiques.
L’invention selon le premier aspect est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible :
- le module est associé à une antenne bipolarisée connectée au sous module d’émission réception par l’intermédiaire des câbles radiofréquences ;
- les câbles radiofréquences présentent une longueur la plus courte possible permettant le raccordement des éléments avec des connectiques radiofréquences tout en limitant les pertes associées.
L’invention concerne, selon un deuxième aspect, un système d’émission réception comprenant un module selon le premier aspect de l’invention, et comprenant une unité de contrôle configurée pour communiquer au module un protocole de communication, l’unité de contrôle étant connecté au module par l’intermédiaire d’une liaison dédiée adaptée aux signaux, la liaison étant de préférence une liaison Ethernet ou une liaison optique.
L’invention concerne, selon un troisième aspect, un système d’émission réception comprenant au moins deux modules selon le premier aspect de l’invention, les modules étant connectés entre eux en série au moyen d’une liaison optique, le système comprenant une unité de contrôle connectée au premier module de la série de modules par l’intermédiaire d’une liaison dédiée et configurée pour contrôler les modules et pour les synchroniser entre eux, l’unité de contrôle pouvant contrôler une ou plusieurs chaînes de modules.
L’invention concerne, selon un quatrième aspect, un système d’émission réception selon le troisième aspect de l’invention, dans lequel l’unité de contrôle est configurée pour contrôler les modules et pour les synchroniser entre eux de manière à générer un environnement électromagnétique.
L’invention selon le quatrième aspect est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible :
- les modules sont disposés sur un support en forme d’arceau, disque ou sphère, le support étant destiné à être positionné autour d’un dispositif sous test ;
- l’unité de contrôle est configurée pour configurer chaque module en fonction d’un environnement de mesure souhaité.
L’invention propose donc un système reconfigurable permettant de reconfigurer complètement à la demande le système d’émission réception.
L’invention permet de générer un scénario dédié à un endroit quelconque de l’espace.
Dans le cas de plusieurs systèmes en réseau les différents systèmes sont distribués dans l'espace en les synchronisant entre eux à des positions dédiées. Il est donc possible de contrôler exactement leur comportement dans le temps et l’espace.
Chaque système est avantageusement de petite taille et donc compact ce qui permet de le disposer à un endroit quelconque de l’espace. Également, les dimensions conduisent à une concentration technologique autorisant une distribution en grand nombre des systèmes.
Pour les applications basses fréquences, l’invention permet de créer des systèmes de mesures compacts et faciles à contrôler et à étalonner. Il est par exemple possible de générer une onde plane à courte distance avec un mur de systèmes d’émission/réception.
La synchronisation des différents systèmes permet d’avoir des traitements parallélisés ce qui permet une augmentation de la rapidité. Ainsi, des traitements spécifiques peuvent être réalisés de façon déportée ou distribués sur l'ensemble des différents systèmes.
Chaque système peut communiquer directement avec un ordinateur via des liaisons USB / Ethernet.
Outre la capacité de réaliser des mesures en communication OTA (en anglais, Over The Air) c’est-à-dire tout type de communication sans fil, l’invention peut être également utilisée comme un instrument de mesure de type analyseur de réseau vectoriel, analyseur de spectre, analyseur de signal vectoriel.
L’aspect modulaire de l’architecture du système permet de cascader des blocs pour ajouter des fonctionnalités telles que la conversion de fréquences vers des fréquences plus hautes, ou plus basses, les mesures de RCS (en anglais, Radar Cross Section), ou de paramètres S (en anglais, Scattering Parameters).
Le système selon l’invention est destiné à équiper par exemple les systèmes de mesure radiofréquence multicapteurs (notamment les bases de mesure en champ proche sphérique).
Le système selon l’invention peut être utilisé pour générer des diagrammes de rayonnements reconfigurables à volonté en réception comme à l'émission, notamment pour la synthèse d'onde plane ou la formation de faisceaux, par leur mise en réseau.
La gamme de fréquences visée du spectre des radiofréquences s'étend de quelques mégahertz à quelques centaines de gigahertz.
En particulier, l’invention permet de tester et donc caractériser des dispositifs communicants aux fréquences 5G. L’invention permet de tester une ou plusieurs antennes alimentées au moyen de câbles ou bien munies directement de leur source ou bien de leurs récepteurs intégrés et pouvant fonctionner en émission et/ou en réception.
L’invention permet de connaitre la réponse de l’antenne et de l’émetteur/récepteur intégré d’un téléphone portable à des rayonnements électromagnétiques extérieurs.
L’invention permet de connaitre la réponse d’une antenne GNSS (en anglais, Global Navigation Satellite System) avec son récepteur embarqué à des interférences électromagnétiques extérieures.
L’invention permet de mesurer le diagramme de rayonnement d’une antenne radar dans plusieurs directions de l’espace.
L’invention permet de mesurer la sensibilité d’un téléphone portable dans plusieurs directions de l’espace et également permettre de générer des scénarios de propagation d’ondes correspondant à un environnement tel qu’un bâtiment, un véhicule, et/ou une zone urbaine ou rurale.
Le fait de pouvoir synchroniser tous les systèmes permet de tester des dispositifs fonctionnant à des fréquences élevées. En effet, en technologie 5G, il faut faire passer plusieurs centaines de MHz (par exemple 200 MHz) de bande passante dans chaque canal 5G MIMO. Cela veut dire la possibilité d’analyser 200 millions d’informations en une seconde. Pour cela, tous les systèmes doivent être synchronisés entre eux. De telles performances ne sont pas possibles avec les systèmes actuels qui atteignent rarement les 200 MHz de bande passante et ce sont des systèmes qui plus est de grandes dimensions.
D’une façon générale, tout système communicant peut être caractérisé et mis en situation de communication dans un scénario réaliste au moyen de l’invention comportant une instrumentation intégrée. Toute une batterie de tests peut ainsi être effectuée grâce au caractère reconfigurable à volonté du système de l’invention.
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la illustre un système d’émission réception selon un premier mode de réalisation ;
- la illustre un système d’émission réception selon un deuxième mode de réalisation ;
- la illustre schématiquement un module d’un système d’émission réception selon l’invention ;
- la illustre une antenne d’une sonde selon l’invention ;
- la illustre un système d’émission réception selon un troisième mode de réalisation ;
- la illustre un système d’émission réception selon un quatrième mode de réalisation ;
- la illustre un système d’émission réception selon un cinquième mode de réalisation ;
- les figures 8a et 8b illustrent schématiquement la mesure d’un dispositif communicant dans un système MIMO classique dont la configuration câblée est figée, en regard d’un système MIMO obtenu au moyen du système selon l’invention.
Principe général
La illustre un système d’émission réception 1 destiné à être en communication avec un dispositif 2 par exemple un dispositif sous test (en anglais, Device Under Test, DUT) selon un premier mode de réalisation. Selon ce premier mode de réalisation, le système 1 comprend un module 4 d’émission réception connecté directement au dispositif 2.
La illustre un système d’émission réception 1’ destiné à être en communication avec un dispositif 2’ selon un deuxième mode de réalisation. Selon ce deuxième mode de réalisation, le système 1’ comprend un module 4 connecté au dispositif 2’ par une liaison sans fil par l’intermédiaire d’une antenne 41 ou sonde. Il peut s’agir ici aussi d’un dispositif sous test 2’.
Comme illustré sur la , le module 4 comprend un sous module d’émission réception 411 connecté à un sous module de traitement et de communication 412, le sous module d’émission réception 411 comprenant deux sorties radiofréquences RF1, RF2 depuis lesquelles s’étendent deux câbles radiofréquences 43 pour connecter le module 4 directement à un dispositif 2 ou bien à une antenne 41.
Le sous module d’émission réception 411 et le sous module de traitement et de communication 412 sont avantageusement logés dans un boitier 42 de préférence blindé pour être imperméable aux rayonnements électromagnétiques. Le boitier 42 est de petite taille, aussi petit que possible pour loger convenablement les différents éléments.
Le sous module de traitement et de communication 412 est configuré pour, à partir d’au moins un protocole de communication, générer des signaux de communication destinés à être communiqués au sous module d’émission réception 411 pour être transmis sur les câbles radiofréquences 43. Un protocole de communication est typiquement un parmi des protocoles de communication 5G, 4G, Wi-Fi, Bluetooth™ ou plus généralement une spécification de plusieurs règles pour un type de communication particulier.
Les câbles radiofréquences 43 sont de longueur la plus faible possible. Ils ne dépassent pas par exemple 5 cm. L’intérêt est de pouvoir positionner le module 4 le plus près possible du dispositif 2 auquel il doit se raccorder, ou si connecté à une antenne 41, de limiter les pertes dues à son câblage.
Le sous module 412 de traitement et communication comprend un étage 413 pour le traitement des signaux et un étage 414 pour la gestion de la communication. L’étage 413 de traitement comprend par exemple un processeur et un ou plusieurs FPGAs (en anglais, Field-Programmable Gate Array) et permet de traiter et d'étalonner les signaux d’une part, mais aussi de configurer la forme de l’onde électromagnétique (effet d'atténuation, de déphasage, fading, Doppler, ou effet de retard temporel). Il est ainsi possible de générer des chirps pour des applications radar par exemple. Il est également possible de générer des signaux modulés complexes (par exemple signaux 2G, 3G, 4G, 5G, Wi-Fi, radar etc.).
Parmi les traitements des signaux possibles par le module 412, on a l’ajustement du gain, de la phase, le filtrage, le décalage temporel, l’ajout de bruit aléatoire, la simulation de l’effet Doppler, etc.
L’étage de communication 413 est configuré pour la gestion de la communication et est en liaison avec différentes interfaces : USB 415, optique 416, Ethernet 417 selon la communication souhaitée. L’interface USB permet de connecter le module 4 à un système de mesure 12 ou bien directement à un ordinateur pour la programmation du FPGA et pour son débogage, l’interface optique 416 à un lien optique et l’interface Ethernet à une unité de contrôle 11 de type ordinateur par exemple. L’interface optique 416 permet notamment la communication entre deux modules.
En outre, le sous module 412 comprend une interface 418 pour l’alimentation électrique des sous modules 411, 412.
Le sous module 411 comprend une interface 419 pour être connectée au sous module 412. Selon cet exemple, les sous modules 411, 412 sont sur des cartes électroniques distinctes pour une meilleure intégration dans le système, mais ces sous-modules peuvent très bien être intégrés sur une seule carte.
Chaque module 4 comprend donc un émetteur/récepteur numérique comprenant plusieurs canaux (par exemple deux canaux) et une fonction émulateur de canal directement implémentée permettant de générer des protocoles de communication évolués. Le module 4 est réversible dans le sens où il peut émettre un signal (sens Tx), comme en recevoir (sens Rx). En réception (Rx), le module 4 peut mesurer un signal et réaliser des traitements sur ce signal. En émission (Tx), le module génère le signal souhaité.
De ce fait chaque module 4 est reconfigurable à volonté ce qui permet une grande souplesse dans son utilisation.
Également, la consommation du système est relativement faible devant les équipements classiques équipant un système multi capteurs à l’architecture conventionnelle comportant des modules passifs. Il y a donc un gain de puissance dans le bilan de liaison qui permet de travailler avec des signaux à niveaux plus faibles et une consommation énergétique réduite d’autant.
La consommation varie selon l’application choisie qui nécessite une puissance de calcul plus ou moins importante. Le système de l’invention permet une consommation flexible selon le type d’utilisation. Compte tenu du simple câblage, les applications possibles sont multiples. Chaque module est capable de recevoir et transmettre un signal CW ou complexe.
En outre, compte tenu du fait que le sous module d’émission/réception 411 est au plus près de l’antenne tous les traitements radio et notamment le passage en bande de base se fait à cet endroit et le lien radiofréquence câblé habituellement source de perte n’est ici plus une contrainte.
Également, les traitements étant effectués au niveau de chaque module, celui-ci devient parfait grâce à l’étalonnage appliqué en local. En outre, lorsque les modules sont étalonnés, les données d’étalonnage peuvent être stockées au niveau du sous module de traitement et de communication et non sur un dispositif externe comme c’est le cas avec les systèmes conventionnels.
La faible utilisation des liaisons radiofréquences câblées permet d’utiliser le système pour mesurer des dispositifs de test 2 de grandes dimensions : avion, satellite ou encore automobile.
Le protocole de communication est fourni au module (en particulier à l’étage 413) par l’intermédiaire d’une unité de contrôle 10. L'unité de contrôle 10 peut selon les cas comprendre uniquement un ordinateur 11 qui envoie le protocole au module par une liaison 3a dédiée type Ethernet. Toutefois pour permettre d’envoyer au module 4 des signaux qui ne sont pas supportés par une liaison Ethernet (bande passante, débits) l’unité de contrôle 10 comprend outre l’ordinateur 11 un boitier 12 permettant de générer des signaux qui ne sont pas supportés par une liaison Ethernet. Le boitier 12 est en liaison avec l’ordinateur 11 qui le pilote. Un tel boitier est un boitier CRPI (en anglais Common Public Radio Interface). Le module 4 est dans ce cas reliée au boitier 12 par l’intermédiaire d’une liaison optique 3b. Également, l’unité de contrôle 10 peut aussi comprendre un analyseur de spectre 14 connecté à l’ordinateur 11.
Dans ce dernier cas le boitier 12 est avantageusement connecté à un système de mesure radio 13 (en anglais, Radio Communication Tester, RCT). Ainsi, le boitier 12 a le rôle de faire l’interface également avec les appareils de mesures classiques (émulateur de réseau, générateur de signaux complexe, etc.).
L’ordinateur 11 permet donc de gérer le paramétrage du module 4 à distance et s’agit plus généralement d’un dispositif comprenant une interface utilisateur, un processeur et une liaison Ethernet. L’ordinateur 11 permet également d’identifier un dysfonctionnement du module 4. Comme on l’aura compris, toute l’intelligence du module est positionnée au plus près du dispositif sous test 2.
Selon le deuxième mode de réalisation, illustré sur la , le module 4 est connecté à un dispositif sous test 2’ par l’intermédiaire d’une antenne 41 qui est une antenne passive 41 bipolarisée, le dispositif sous test 2’ étant alors un dispositif rayonnant, un téléphone mobile, une tablette, un objet connecté. Comme illustré sur la , l’antenne passive 41 est avantageusement un assemblage de deux éléments rayonnants 41a, 41b selon un assemblage en forme de croix, chaque élément de la croix correspondant à une polarisation pour le rayonnement de l’antenne 41. L’antenne passive 41 présente des dimensions qui dépendent des fréquences souhaitées en relation avec le dispositif sous test 2’. L'intérêt du positionnement orthogonal de deux antennes polarisées linéairement est de connaître parfaitement le vecteur d'onde dans le plan des antennes, et donc de connaître le champ électrique précisément à cet endroit.
Les dimensions sont fonction des bandes de fréquences couvertes par l'antenne. Par exemple : 0,4-6 GHz, 6-18 GHz, 18-50 GHz. Plus la bande de fréquences est haute, plus les dimensions sont petites. Plus la bande de fréquences est basse, plus les dimensions sont grandes.
L’antenne passive 41 est en liaison avec le sous module 411 d’émission réception par l’intermédiaire de deux liaisons radiofréquences 43 (une pour chaque polarisation et donc chaque élément rayonnant 41a, 41b de l’antenne 41). Ces liaisons radiofréquences doivent être les plus courtes possibles. En particulier, l’antenne passive 41 est à une distance de quelques centimètres environ du boitier 42. On retiendra ici que cette distance est très petite et que l’on cherche à avoir la liaison câblée la plus courte possible pour s'affranchir au maximum des pertes des liaisons câblées inhérentes aux fréquences élevées. Dans le cas illustré ici, les pertes sont limitées.
En effet, les pertes (c’est-à-dire qui provoquent une atténuation du signal) des câbles croissent de façon importante avec la fréquence et deviennent rédhibitoires au-delà de 20 GHz environ. Une liaison câblée est donc acceptable sur quelques centimètres, mais pas sur plusieurs mètres. Ainsi, on évite ici l’utilisation d’amplificateurs pour compenser les pertes du signal et le budget global en termes de consommation d’énergie et facteur de bruit est donc meilleur qu’avec des systèmes où l’électronique et l’intelligence est loin derrière les câbles radiofréquences.
Ainsi, comme indiqué, le module 4 comprend un sous module d’émission réception 411 connecté à un sous module de traitement et de communication 412, le sous module d’émission réception 411 comprenant deux sorties radiofréquences RF1, RF2 depuis lesquelles s’étendent deux câbles radiofréquences 43 pour connecter le module 4 à un élément rayonnant 41 ou directement au dispositif sous test 2.
Cas de plusieurs sondes positionnées dans l’espace
La illustre un système 1’ d’émission réception selon un troisième mode de réalisation comprenant plusieurs modules 4, ici trois modules 4 identiques à celui déjà décrit. Un dispositif sous test 2’ est ici positionné sur un support 5. Un tel support 5 est mobile autour d’un axe de rotation de manière à pouvoir positionner le dispositif sous test 2 de différentes manières en fonction des mesures souhaitées. On précise que l’on peut utiliser une matrice de modules répartie dans un plan. Dans ce cas, le système d’émission réception est utilisé pour faire la formation de faisceaux et non pour tester un dispositif sous test. Plusieurs modules avec antennes rayonnantes peuvent être disposés sur un même plan 2D pour constituer un réseau (de forme rectangulaire, ou rond en général) et dans ce cas il est possible de former un faisceau particulier pointant une ou plusieurs directions de l'espace pour émettre ou recevoir les signaux (Tx/Rx).
Les modules 4 sont de petites tailles et peuvent être positionnés n’importe où dans l’espace et en particulier autour du dispositif sous test.
Les modules 4 sont connectés entre eux en série par un lien 6 haut débit, de préférence un lien optique. En particulier, chaque module 4 est relié en série à son voisin par le lien optique 6 (en anglais « Daisy Chain ») et la liaison peut être dans les deux sens, c’est-à-dire qu’un module peut communiquer avec ses voisins dans les deux sens.
Les modules 4 sont alimentés au moyen d’un câble d’alimentation en liaison avec une alimentation électrique (non représentés). Le câble d’alimentation relie deux à deux chaque module de la même manière que le lien optique 6.
Ainsi, le système de mesure 1’ comprend essentiellement une liaison optique 6 et un câble d’alimentation électrique.
La liaison entre deux modules 4 est configurée pour véhiculer des données numériques pour cette communication deux à deux. De plus, le câblage des modules 4 est simple et permet un débit conséquent des données sur la liaison optique.
Afin de faire fonctionner tous les modules, le système 1’ comprend ici encore une unité de contrôle 10 configurée pour contrôler les modules 4 autour ou à proximité du dispositif sous test 2’ et pour les synchroniser entre eux. En particulier, l’unité de contrôle 10 communique avec tous les autres modules 4 par l’intermédiaire du premier module de la série de modules 4 en étant connecté à ce module par une liaison dédiée 3a, 3b (Ethernet ou optique selon le type de signaux). Là encore les liaisons radiofréquences sont quasi inexistantes. L’unité de contrôle 10 est conforme à celle décrite en relation avec la .
Grâce à la liaison 3a, 3b entre l’unité de contrôle 10 et le premier module de la série de modules 4, l’unité de contrôle 10 permet de synchroniser l’ensemble des autres modules et est capable d’identifier ce que fait chaque module 4 à chaque instant.
Ceci est important dans la mesure où les mesures et l’environnement souhaité pour le test nécessitent un contrôle en temps réel. Ainsi, on obtient une grande souplesse d’utilisation puisque chaque module est paramétrable et reconfigurable à distance par l’intermédiaire de l’unité de contrôle 10. En particulier, il est possible d’envoyer des données identiques (par exemple en bande de base) à tous les modules 4 et d’avoir des traitements particuliers pour chaque module 4. Ces traitements contribuent à générer un environnement électromagnétique particulier (par l’ajustement du gain, de la phase, le filtrage, le décalage temporel, l’ajout de bruit aléatoire, la simulation de l’effet Doppler, etc.). Également, il est possible de générer différents scénarios de propagation », ou « modélisation du canal de propagation ». Le but est d’implémenter des scénarios d’utilisations réels dans un environnement contrôlé. Par exemple un scenario d’utilisation d’un téléphone dans un bureau, ou dans une voiture, ou dans un train, etc.
L’unité de contrôle 10 permet également d’identifier un dysfonctionnement d’un des modules par un autodiagnostic.
Le sous module 412 de traitement et de communication supporte le protocole de communication CRPI (en anglais, Common Public Radio Interface) qui permet à un module 4 de communiquer avec ses voisins.
Compte tenu que les modules sont reconfigurables à volonté, chaque module 4 offre la possibilité de traitements embarqués, dont notamment la correction des erreurs liées à l’imperfection antennaire des modules (orthomodes). Les traitements embarqués entre couples de modules 4 (ou multiplets de sondes) pour réaliser des mesures de paramètres de transmission sont également possibles.
Comme déjà mentionné, avantageusement, on constate que les seules liaisons radiofréquences existantes sont celles qui relient le sous module 411 à l’antenne 41 constituée d’éléments rayonnants transducteurs. Ces liaisons sont très courtes et les pertes associées sont donc très faibles, ce qui ne constitue plus un frein pour une utilisation aux fréquences les plus hautes du spectre de la 5G. En outre, la faible présence des liaisons radiofréquences résout le problème des pertes de liaisons cruciales aux fréquences élevées (ordre de grandeur > 20 GHz).
Cas de plusieurs modules positionnés sur une arche
La illustre un système d’émission réception 1’’ selon un quatrième mode de réalisation pour la mesure du rayonnement électromagnétique d’un dispositif rayonnant 2’’.
Le dispositif sous test 2’’ est avantageusement positionné sur un support 5.
Les modules 4 sont répartis sur une structure support 7 qui sur la est en forme d’arceau mais d’autres formes sont possibles. Une répartition selon une structure matricielle ou sphérique est par exemple possible. La forme du support 7 dépend du contexte de mesure souhaité.
L’intérêt de les disposer sur un arceau permet de reconstituer, par rotation de l'axe du support 5, la carte 3D du rayonnement électromagnétique du dispositif sous test 2’’. Typiquement, la répartition des modules et donc des antennes sur l’arceau est régulière pour faire de la caractérisation 3D (le dispositif sous test peut être passif). Uniquement dans les cas de scénarios de communications particuliers seuls certains modules sont activés, et dans ce cas le dispositif sous test est nécessairement un dispositif communicant actif (ou autonome Tx/Rx). Ces modules peuvent être positionnés sur une sphère (par exemple quinze modules répartis de façon discrètes), et sont dans ce cas positionnés dans l'espace (avec synchronisation et liberté du positionnement sans contraintes liées aux pertes de liaisons) comme présenté en .
Le support 5 est mobile et permet de pouvoir réaliser des coupes verticales successives de rayonnement de façon à couvrir toute la sphère entourant le dispositif sous test 2’’ et ainsi obtenir un rayonnement 3D complet.
Selon ce quatrième mode de réalisation, le dispositif rayonnant 2’’ sous test est une antenne que l’on souhaite caractériser en émission et en réception.
Le dispositif sous test 2’’ est connecté à l’unité de contrôle par l’intermédiaire d’une liaison câblée radiofréquence 8 tandis que la série de modules 4 est connectée au contrôleur 10 par l’intermédiaire d’une liaison optique ou Ethernet selon les signaux utilisés pour caractériser l’antenne. Avantageusement, il s’agirait d’une liaison optique pour tester des antennes 5G notamment. En tout état de cause, comme déjà discuté, les modules 4 sont reliés entre eux par l’intermédiaire d’une liaison optique 6 (voir aussi la et la description associée).
La illustre un système d’émission réception 1’’’ selon un cinquième mode de réalisation pour la mesure du rayonnement électromagnétique d’un dispositif rayonnant 2’.
Là encore un tel dispositif sous test 2’ est positionné sur un support 5 et est ici un dispositif communicant comme un téléphone portable. Dans ce cas, le système comprend une antenne relais A pour simuler une communication avec une station de base dans le sens descendant (en anglais, downlink) et les modules 4 sont utilisés pour capter les ondes émises par le dispositif sous test 2’ dans le sens montant (en anglais, uplink). Les rôles sont inversés dans le sens de communication. L’utilisation de cette antenne relais A est une possibilité lorsqu’il s’agit de tester un objet communicant, car une communication duplex intégrale est également possible avec les modules 4. L’antenne relais A est connectée au contrôleur 10 par l’intermédiaire d’une liaison câblée radiofréquence 8.
Dans le cas d’utilisation d’un support comme illustré sur les figures 6 et 7 le boitier 42 est logé dans la structure support 7 autour du dispositif sous test 2’. Ceci est différent des solutions multi capteurs connues selon lesquelles, chaque antenne est connectée à une baie par des liens radiofréquences nécessairement plus importants que dans la solution décrite ici, la baie ne pouvant pas être positionnée au plus près des modules 4.
L’invention est aussi avantageusement utilisée pour la simulation MIMO (en anglais Multiple Input Multiple Output) OTA (en anglais, Over The Air) qui utilise habituellement un émulateur de canal centralisé. Ici grâce à l’invention une telle simulation est facilitée grâce à l’architecture du système de l’invention : plus de flexibilité et un câblage facile, puissance informatique décentralisée, architecture évolutive.
Sur la le dispositif sous test 2’ (un téléphone portable) est placé dans une chambre anéchoïde CA autour d’antennes A connectés à une baie 20 et une unité de contrôle 10. Les antennes A et la baie 20 permettant de simuler un environnement MIMO. On constate sur cette figure le câblage complexe de chaque antenne A. A la différence, sur la , le dispositif sous test 2’ est placé au centre des modules 4 du système selon l’invention avec un câblage simplifié au moyen notamment d’une liaison optique 6 vers l’unité de contrôle 10. On voit sur ces deux exemples l’intérêt du module selon l’invention.
Dans le cadre de la génération d'onde plane à partir du système selon l’invention, il est possible de migrer vers chaque sonde tout le traitement des données I&Q en bande de base.
Selon les exigences de la 5G, le système de l’invention permet de tester des équipements RF rayonnants ou communicants sur une large gamme de fréquences (jusqu'à des dizaines de gigahertz), avec une large bande passante de plusieurs centaines de MHz, et de simuler de nombreuses conditions de tests telles que le multi trajet, l’effet Doppler, le bruit.
Claims (8)
- Module (4) d’émission réception destiné à être connecté à une sonde antennaire ou un dispositif sous test, le module (4) comprenant un sous module d’émission réception (411) connecté à un sous module de traitement et de communication (412), le sous module d’émission réception (411) comprenant deux sorties radiofréquences depuis lesquelles s’étendent deux câbles radiofréquences (43) pour connecter le module (4) à un élément rayonnant ou directement à un dispositif sous test, le sous module de traitement et de communication (412) étant configuré pour à partir d’au moins un protocole de communication générer des signaux de communication destinés à être communiqués au sous module d’émission réception (411) pour être transmis sur les câbles radiofréquences (43), le sous module d’émission réception (411), le sous module de traitement et de communication (412) sont logés dans un boitier (42) de préférence blindé pour être imperméable aux rayonnements électromagnétiques.
- Module (4) selon la revendication précédente, associé à une antenne (41) bipolarisée connectée au sous module d’émission réception par l’intermédiaire des câbles radiofréquences (43).
- Module (4) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les câbles radiofréquences (43) présentent une longueur la plus courte possible permettant le raccordement des éléments avec des connectiques radiofréquences tout en limitant les pertes associées.
- Système d’émission réception comprenant un module (4) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une unité de contrôle (10) configurée pour communiquer au module (4) un protocole de communication, l’unité de contrôle (10) étant connecté au module (4) par l’intermédiaire d’une liaison dédiée adaptée aux signaux, la liaison étant de préférence une liaison Ethernet (3a) ou une liaison optique (3b).
- Système d’émission réception comprenant au moins deux modules selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, les modules (4) étant connectés entre eux en série au moyen d’une liaison optique (6), le système comprenant une unité de contrôle (10) connectée au premier module de la série de modules par l’intermédiaire d’une liaison dédiée (3a, 3b) et est configurée pour contrôler les modules et pour les synchroniser entre eux, l’unité de contrôle (10) pouvant contrôler une ou plusieurs chaînes de modules (4).
- Système d’émission réception selon la revendication 5 lorsqu’elle dépend de la revendication 2, dans lequel l’unité de contrôle (10) est configurée pour contrôler les modules et pour les synchroniser entre eux de manière à générer un environnement électromagnétique.
- Système selon la revendication 6, dans lequel les modules (4) sont disposés sur un support (7) en forme d’arceau, disque ou sphère, le support (7) étant destiné à être positionné autour d’un dispositif sous test.
- Système selon l’une quelconque des revendications 6 à 7, dans lequel l’unité de contrôle (10) est configurée pour configurer chaque module (4) en fonction d’un environnement de mesure souhaité.
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