LINTIGNAT, Julien (63 rue Pierre Sémard, Limoges, F-87000, FR)
LO HINE TONG, Dominique (Technicolor, 1-5 rue Jeanne d'Arc, Issy Les Moulineaux Cedex, F-92443, FR)
LOUZIR, Ali (Technicolor, 1-5 rue Jeanne d'Arc, Issy Les Moulineaux Cedex, F-92443, FR)
BARELAUD, Bruno (10 allée René Cassin - Thias, Isle, Isle, F-87170, FR)
JARRY, Bernard (Les Rivaux, Chaleix, F-24800, FR)
LABABIDI, Raafat (Rue El Arz, Immeuble Jobrane, Tripoli, LB)
LINTIGNAT, Julien (63 rue Pierre Sémard, Limoges, F-87000, FR)
LO HINE TONG, Dominique (Technicolor, 1-5 rue Jeanne d'Arc, Issy Les Moulineaux Cedex, F-92443, FR)
LOUZIR, Ali (Technicolor, 1-5 rue Jeanne d'Arc, Issy Les Moulineaux Cedex, F-92443, FR)
BARELAUD, Bruno (10 allée René Cassin - Thias, Isle, Isle, F-87170, FR)
JARRY, Bernard (Les Rivaux, Chaleix, F-24800, FR)
| REVENDICATIONS 1 . Filtre stop bande actif comprenant une entrée de filtre et une sortie de filtre reliées par une ligne de transmission (LT), un résonateur (RE) couplé à la ligne de transmission et connectable à une impédance de charge formé par un circuit à résistance négative, caractérisé en ce qu'il comporte parallèlement au circuit à résistance négative une capacité variable (Cvar). 2. Un filtre stop bande actif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le circuit à résistance négative est constitué d'un transistor dont le collecteur est connecté à un circuit série formé d'une résistance (R), d'une capacité (C) et d'une inductance (L), la capacité variable (Cvar) étant montée entre la base du transistor et la masse. 3. Un filtre stop bande actif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la capacité variable est une diode varactor. |
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un perfectionnement au filtre réjecteur de bande ou filtre stop-bande actif. L'invention est applicable aux systèmes de transmission et/ou réception répondant aux normes DVB-H (pour Digital Video Broadcasting - Handheld) ou DVB-T (pour Digital Video Broadcasting - Terrestrial).
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
L'invention trouve plus particulièrement une application dans les récepteurs de télévision numérique fixes ou mobiles, répondant notamment au standard DVB, pour filtrer des signaux perturbateurs, tels que, par exemple, des signaux WIMAX (pour Worldwide Interoperability for Microwave Access), présents dans la bande de fréquences dite bande du dividende numérique.
Le dividende numérique représente les ressources de fréquences qui seront libérées lors du passage de la diffusion de la télévision du mode analogique au mode numérique. La bande du dividende numérique est différente selon les régions du monde et, par exemple, comprise entre 698 MHz et 862 MHz pour la région Amériques et 790 MHz et 862 MHz pour la région Europe-Asie, comme représenté sur la figure 1.
Ces bandes de fréquences libérées seront dédiées aussi bien à la diffusion de télévision numérique mobile qu'à des applications de télécommunications. Elles sont particulièrement convoitées par les opérateurs de télécommunications et les diffuseurs de chaînes, car d'une efficacité supérieure vis-à-vis des fréquences supérieures à 1GHz, en termes de couverture et de pénétration dans les bâtiments, et en termes de coût de création et d'exploitation des réseaux. Elles peuvent, par exemple, être utilisées pour la transmission de nouveaux signaux tels que les signaux WIMAX. Ces nouveaux signaux représentent alors une source de perturbation pour la réception des signaux DVB. De plus, lorsque le récepteur DVB et l'émetteur WIMAX sont présents dans un même terminal
FEU I LLE DE REM PLACEM ENT (RÈG LE 26) (terminal multi-mode et multi-standard), les signaux WIMAX risquent de saturer le récepteur DVB.
Il apparaît donc comme nécessaire de filtrer ces signaux perturbateurs avant traitement des signaux DVB. Les signaux WIMAX doivent être filtrés dans des bandes différentes selon les régions. Cependant on sait que l'on doit atténuer le signal dans une bande large de 10 MHz et le signal WIMAX doit être rejeté de 42dB. Il existe donc des cas où l'émetteur WIMAX ne sera pas présent et où un filtre ne sera pas utile. Le filtrage de ces signaux perturbateurs peut être réalisé à l'aide d'un filtre réjecteur de bande ou stop-bande approprié. Ainsi, il est connu d'utiliser un filtre à résonateur en ligne demi onde tel que représenté à la figure 2, qui est dimensionné pour résonner à une fréquence élevée, bien au dessus de la fréquence utile. Le filtre de la figure 2 comprend une ligne de transmission LT (Ζο,Θ, k) à laquelle est couplé un résonateur λ/2 RE. A la fréquence de résonnance, l'énergie provenant de la ligne de transmission est « absorbée » par le résonateur créant de ce fait une atténuation théoriquement infinie dans une bande relativement étroite autour de la fréquence de résonance. Toutefois, ce filtre a comme inconvénients d'avoir des pertes qui dégradent considérablement la réjection. Il est de plus encombrant et difficile à accorder en fréquence centrale. Pour remédier notamment aux problèmes d'encombrement, il a été proposé de connecter à une extrémité du résonateur RE, une capacité C1 comme représenté sur la figure 3. Dans ce cas, sa longueur électrique équivalente augmente et la fréquence de la bande rejetée diminue. Pour que le résonateur rejette une fréquence particulière, il suffit alors de choisir convenablement la valeur de la capacité. Cependant, cette capacité C1 n'est pas idéale, elle possède une résistance parasite R s qui augmente lorsque la valeur de la capacité augmente. Cette résistance peut sous certaines conditions dégrader le facteur de qualité global de la ligne chargée. Ceci est d'autant plus critique que pour accorder ce type de structures, le recours à des varactors qui présentent de fortes pertes est incontournable. Pour résoudre les problèmes ci-dessus, il a été proposé de remplacer la capacité de charge par un circuit à résistance négative simulant une capacité active tel que représenté à la figure 4, la partie de gauche représentant le circuit à résistance négative et la partie de droite le modèle équivalent série. Sur la partie de gauche de la figure 4, le circuit à résistance négative est constitué d'un transistor Q1 dont la base est reliée au résonateur RE non-représenté et dont le collecteur est relié à un circuit LCR série. Comme représenté sur la partie droite de la figure 4, le circuit est équivalent à une capacité C eq montée en série avec une résistance R neg - Ce circuit permet un accord facile de la valeur de la capacité de charge grâce à une simple tension de polarisation, tout en assurant la compensation des pertes du filtre, ce qui assure un fort facteur de qualité. Les résultats de simulation sont présentés sur la figure 5 qui donne en fonction de la fréquence la transmission (courbe a) et la réjection (courbe b) du filtre. Ces courbes montrent une très forte réjection (>42 dB) à la fréquence centrale du filtre. Cette dernière peut être accordée par un simple réglage de la tension de polarisation. Toutefois, cette structure présente un inconvénient majeur. Elle est très sensible aux variations de la tension de polarisation. Ces variations peuvent entraîner rapidement une instabilité électrique du filtre stop bande (S1 1 >1 ). D'autre part, cette structure de capacité active n'est pas accordable, ce qui permet de réaliser uniquement des filtres à fréquences fixes.
Pour remédier aux inconvénients ci-dessus, il a été proposé d'insérer entre le résonateur et le circuit à capacité variable constitué d'un circuit à résistance négative tel que décrit à la figure 4, une diode varactor, comme représenté sur la figure 6. Cette diode varactor est caractérisée par sa capacité variable équivalente C va r- Comme cette diode varactor est insérée en série avec la capacité active, l'impédance d'entrée s'écrit :
1 1
Zin = ( R ne „ +— +— )
m g jC eq to jC Var to
D'après l'équation de l'impédance d'entrée citée ci-dessus, la partie réelle négative de la capacité active (R neg ) est indépendante de C va r- Dans ce cas, si l'on ajuste la valeur de la diode varactor pour accorder le filtre vers les basses fréquences, on observe des oscillations dues au fait que les pertes d'insertion sont moins importantes en basse fréquence qu'en haute fréquences (effet de peau).
Résumé de l'invention
Pour remédier à cet inconvénient, la présente invention propose d'insérer parallèlement au circuit à résistance négative un élément à capacité variable tel qu'une diode varactor. Cette structure permet d'obtenir un filtre stop bande accordable ayant une réjection constante tout en assurant un circuit électrique stable et une consommation réduite.
Selon un mode de réalisation, lorsque le circuit à résistance négative est constitué d'un transistor dont le collecteur est connecté à un circuit série formé d'une résistance, d'une capacité et d'une inductance, l'élément à capacité variable est monté entre la base du transistor et la masse.
Brève description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description d'un mode de réalisation non limitatif, cette description étant faite avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels ;
La figure 1 déjà décrite représente les bandes de fréquence pour le dividende numérique selon les régions.
La figure 2 déjà décrite représente schématiquement un mode de réalisation d'un filtre stop bande auquel peut s'appliquer l'invention.
La figure 3 déjà décrite représente le dessin du filtre stop bande de la figure 2 muni d'une capacité de charge.
La figure 4 déjà décrite représente le schéma électrique et le modèle équivalent d'une capacité active.
La figure 5 déjà décrite représente les courbes de transmission et de réjection obtenues en simulant le filtre stop bande de la figure 2 chargé par une capacité active. La figure 6 déjà décrite représente un mode de réalisation d'une capacité active ainsi que le circuit équivalent.
La figure 7 représente un mode de réalisation d'une capacité active conforme à la présente invention ainsi que son circuit équivalent.
La figure 8 représente une maquette de validation d'un filtre stop bande muni d'un circuit à capacité active tel que représenté sur la figure 7 et
La figure 9 représente les résultats de simulation du filtre de la figure
8.
Description d'un mode de réalisation
Pour simplifier la description, dans les dessins les mêmes références représentent les mêmes éléments. Comme représenté sur la figure 7 et conformément à la présente invention, une diode varactor C va r est insérée en parallèle sur le circuit à capacité active formé du transistor Q1 auquel sont connectées en série une inductance L, une capacité C et une résistance R reliée à la masse. Le circuit équivalent série du circuit à capacité active est représenté au centre de la figure 7. Dans ce cas, il est formé d'une capacité C eq en série avec une résistance R neg et la diode à capacité variable C va r est connectée en parallèle sur ce circuit série entre la base du transistor Q1 et la masse. On peut montrer que le circuit représenté au milieu de la figure 7 est équivalent à un circuit RC série où la valeur de R est égale à résistance négative totale R neg _totale donnée ci-dessous et la valeur de C est égale à Ceq_totale, donnée ci-dessous :
jC eq o) jC var o)
OÙ ^ ~ ( ^ rieg '^ eq var - ω ) 2 + ( C eq + C var )
Zin = R neg _totale - j/C eq _totale ω dans laquelle R neg _Totale est la résistance négative équivalente vue en entrée de la structure de la capacité active en parallèle avec la diode Varactor.
C eq _Totale est la capacité équivalente vue en entrée de la structure de la capacité active en parallèle avec la diode Varactor.
D'après l'équation citée ci-dessus, l'on constate maintenant que si la diode à capacité variable C va r augmente, la résistance équivalente de la structure (R neg _Totale) diminue et vice versa. Ce règlement automatique est donc indispensable pour maintenir un circuit électriquement stable lorsqu'il s'agit d'applications qui exigent de pouvoir être accordées. En effet, quand Cvar augmente, les pertes du circuit diminuent avec la fréquence de réjection, si bien que si R neg _totale reste inchangée, il y a risque d'oscillation. La diminution simultanée de la valeur absolue de la résistance négative totale Rectale avec C„ permet d'assurer une meilleure stabilité du circuit notamment quand il s'agit d'accorder la fréquence de réjection sur une large plage de fréquence.
La structure décrite ci-dessus comprend une capacité active et une diode varactor mise en parallèle à l'entrée du transistor du circuit formant la capacité active. Par comparaison aux structures conventionnelles, cette nouvelle structure tout en améliorant la stabilité du filtre à capacité active, permet d'avoir les avantages suivants :
Pour une polarisation identique, elle permet d'augmenter la valeur globale de la capacité équivalente du circuit, réduisant ainsi la consommation électrique nécessaire pour pouvoir accorder le filtre. Elle permet de contrôler la variation brutale de la partie réelle négative de la capacité active avec la variation de la tension de polarisation ou des composants qui la constituent. ■ Elle permet d'améliorer la réjection par un simple réglage de la tension de polarisation
Comme représenté à la figure 8, une maquette a été réalisée avec cette nouvelle topologie de capacité active dans un filtre. Cette maquette a été simulée utilisant l'outil d'ADS. Le filtre stop-bande considéré est celui de la figure 8. Les résultats de simulation sont présentés sur la figure 9.
On peut donc noter les performances suivantes :
• La réponse du filtre est accordable sur toute la bande du dividende numérique.
• La réjection du filtre stop bande est constante (> 40 dB) quelque soit la fréquence sélectionnée.
• En réflexion, le filtre montre une très bonne adaptation. Cette adaptation est strictement <0, ce qui montre que le filtre est électriquement stable.
• La tension de polarisation nécessaire pour l'alimentation du circuit varie peu, entre 1 .85 et 1 .98 V conduisant ainsi à un courant du collecteur qui varie entre 5 et 5.6 mA (au lieu de 4V-14mA pour la structure conventionnelle). Ceci permet donc au circuit de garder la même consommation, même lorsque le perturbateur est situé dans la bande basse du dividende numérique.
Vb (V)
Courbe (1 ) 1 .85
Courbe (2) 1 .88
Courbe (3) 1 .96
Courbe (4) 1 .98 . On voit aussi que les pertes d'insertion dans la bande sont très faibles (0.4 dB).
Dans tous les cas, S1 1 est inférieur à 0 et aucune oscillation n'a été détectée par une mesure à l'analyseur de spectre. Ceci permet donc de déterminer que le filtre est électriquement stable.
L'invention comporte les avantages suivants :
• cette nouvelle capacité active permet une meilleure maîtrise de la stabilité électrique,
• résolution de la problématique de la dégradation des performances liée à l'ajustement de sa fréquence centrale,
• cette nouvelle capacité active permet de contrôler une variation brutale de sa partie réelle négative, ce qui ne peut être fait dans le cas de la structure conventionnelle,
• cette nouvelle capacité active permet par rapport à la structure conventionnelle d'économiser de l'énergie,
• à l'aide de cette stucture, l'on a conçu un dispositif de filtrage stop bande permettant de résoudre la problématique de coexistence entre les deux standards DVB-H et WIMAX quelque soit la région considérée.
Next Patent: ACTIVE BAND STOP FILTER