FR2905537A1

FR2905537A1 - Filter i.e. surface acoustic wave type filter, drift compensation permitting system for e.g. transmitter-channel, has device determining frequency shift to be applied to filter and with oscillators synchronized on frequency reference

Info

Publication number: FR2905537A1
Application number: FR0607627A
Authority: FR
Inventors: Marie Pierre Dussauby; Eric Souchard
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2008-03-07
Anticipated expiration: 2026-08-30
Also published as: FR2905537B1

Abstract

The system has a digital block (1) with a temperature sensor (2) determining a value of parameters that produce drift of a filter (7) e.g. surface acoustic wave (SAW) type filter. A field-programmable gate array (FPGA) programmable device (3) comprises local oscillators (5, 6) and filter drift laws based on parameters, and determines frequency shift to be applied to the filter. The oscillators are synthesized and synchronized on a same frequency reference. Mixers (8, 9) permit to mix a frequency obtained from the oscillators with another frequency. The filter is placed between the mixers. An independent claim is also included for a method permitting to compensate a filter drift that is variable under the effect of a parameter in a double frequency change device.

Description

1 PROCEDE ET DISPOSITIF PERMETTANT DE COMPENSER LA DERIVE DUE A LA1 METHOD AND DEVICE FOR COMPENSATING THE DERIVATIVE DUE

VARIATION D'UN PARAMETRE DANS UN FILTRE L'invention concerne un procédé et un dispositif permettant de compenser la dérive résultant de la variation d'un paramètre physique dans tout type de filtre susceptible de présenter un tel phénomène. Elle s'applique notamment dans le cas d'une chaîne radio à double changement de fréquence. The invention relates to a method and a device for compensating the drift resulting from the variation of a physical parameter in any type of filter likely to present such a phenomenon. It applies especially in the case of a double frequency radio channel.

Elle est utilisée aussi pour compenser la dérive de filtre de type onde acoustique de surface ou SAW (Surface Acoustic Wave). Les filtres et, en particulier les filtres de type onde acoustique de surface SAW, présentent généralement une dérive en fréquence centrale en fonction de la température, proportionnelle au coefficient thermique du substrat. Les filtres SAW sont habituellement utilisés dans des émetteurs/récepteurs à double changement de fréquence. Un filtre est positionné entre deux transpositions de fréquence, en fréquence intermédiaire comme il est illustré sur la figure 1. La fonction de transfert du filtre possède deux caractéristiques : la fréquence centrale et la réjection hors bande. La fréquence IF1 est fixe. Lorsque la température varie, la fonction de transfert du filtre se décale comme il est illustré à la figure 2. Pour palier cet inconvénient, Il est donc nécessaire d'utiliser un filtre dont la bande passante est suffisamment large pour que le signal traverse le bloc fréquence intermédiaire sans dégradation. Dans l'exemple de la figure 1, la chaîne est réversible et les fonctions sont utilisées en émission et en réception. La demande de brevet US 2003/0035071 divulgue un dispositif et un procédé permettant de compenser la dérive en température d'un filtre onde acoustique de surface, SAW, utilisé dans une application télévision ou TV. Le procédé utilise un capteur de température positionné à côté du filtre que l'on souhaite compenser en température, et un algorithme ou des tables donnant 2905537 2 la dérive en fréquence en fonction de la température. Les tables sont appliquées à un oscillateur contrôlé en tension ou VCO. La fréquence de l'oscillateur contrôlé en tension est programmé de manière à compenser la dérive. Le procédé de recalage s'effectue à l'aide d'un seul VCO intégré 5 dans un démodulateur. L'invention concerne un système permettant de compenser la dérive d'un filtre variable sous l'effet d'au moins un paramètre dans un dispositif à double changement de fréquence caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison 10 au moins les éléments suivants : • un capteur adapté à déterminer la valeur d'un ou de plusieurs paramètres responsables de la dérive du filtre, • un dispositif contenant la ou les lois de dérive du filtre fonction du ou des paramètres et adapté à déterminer le décalage en fréquence à 15 appliquer au filtre, • un premier oscillateur local synthétisé et un deuxième oscillateur local synthétisé, • un premier dispositif et un deuxième dispositif permettant de mélanger la fréquence issue d'un oscillateur local avec une autre fréquence, 20 • le filtre à compenser étant disposé entre le premier dispositif de mélange et le deuxième dispositif de mélange. Le procédé selon l'invention présente notamment les avantages suivants : • Il permet d'optimiser la largeur de bande passante du filtre, ainsi que 25 la réjection hors bande, • le recalage est fait à la vitesse du saut de fréquence, de manière synchronisée et contrôlé par un système numérique, • les deux oscillateurs mis en oeuvre dans l'invention peuvent fonctionner indépendamment en mode infra ou en mode supradyne. It is also used to compensate for surface acoustic wave (SAW) filter drift. The filters and, in particular the SAW surface acoustic wave type filters, generally have a central frequency drift as a function of the temperature, proportional to the thermal coefficient of the substrate. SAW filters are usually used in dual frequency transceivers. A filter is positioned between two frequency transpositions in intermediate frequency as illustrated in Figure 1. The transfer function of the filter has two characteristics: the center frequency and out-of-band rejection. The frequency IF1 is fixed. When the temperature varies, the transfer function of the filter shifts as shown in Figure 2. To overcome this drawback, It is therefore necessary to use a filter whose bandwidth is large enough for the signal to pass through the block intermediate frequency without degradation. In the example of Figure 1, the chain is reversible and the functions are used in transmission and reception. The patent application US 2003/0035071 discloses a device and a method for compensating the temperature drift of a surface acoustic wave filter, SAW, used in a television or TV application. The method uses a temperature sensor positioned next to the filter to be temperature compensated, and an algorithm or tables for frequency drift versus temperature. The tables are applied to a voltage controlled oscillator or VCO. The frequency of the voltage controlled oscillator is programmed to compensate for drift. The registration process is carried out using a single integrated VCO in a demodulator. The invention relates to a system for compensating the drift of a variable filter under the effect of at least one parameter in a device with a double frequency change, characterized in that it comprises, in combination, at least the following elements: A sensor adapted to determine the value of one or more parameters responsible for the drift of the filter; a device containing the drift law or laws of the filter function of the parameter or parameters and adapted to determine the frequency offset to be applied; to the filter, • a first synthesized local oscillator and a second synthesized local oscillator, • a first device and a second device for mixing the frequency from a local oscillator with another frequency, • the compensation filter being arranged between the first mixing device and the second mixing device. The method according to the invention has the following advantages in particular: • It makes it possible to optimize the bandwidth of the filter, as well as the out-of-band rejection, • the resetting is done at the speed of the frequency hopping, in a synchronized manner and controlled by a digital system, the two oscillators used in the invention can operate independently in infra mode or in supradyne mode.

30 2905537 3 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif et nullement limitatif, annexé des figures qui représentent : 5 • la figure 1, un exemple de filtre compensé selon l'art antérieur, • la figure 2, les décalages de la fonction de transfert correspondante, • la figure 3, un exemple de système de compensation selon l'invention et • la figure 4, la fonction de transfert du filtre obtenue.Further features and advantages of the present invention will become more apparent upon reading the following description of an exemplary embodiment given by way of illustration and in no way limiting, appended to the figures which represent: FIG. FIG. 2 shows the offsets of the corresponding transfer function, FIG. filter obtained.

10 La description est donnée pour un émetteur-récepteur à double changement de fréquence utilisé dans une chaîne radio à double changement de fréquence comprenant un filtre de type SAW. Sans sortir du cadre de l'invention, il est bien entendu qu'un Homme du métier peut élargir son application et l'utiliser pour tout type de filtre ou tout 15 dispositif qui met en oeuvre un filtre présentant des problèmes de dérive en température. La figure 3 représente un schéma d'une partie d'une chaîne radio comprenant le dispositif de compensation selon l'invention. Le dispositif comprend par exemple un bloc numérique 1 comprenant un 20 capteur de température 2 et un dispositif programmable tel qu'un dispositif programmable FPGA 3. Le bloc numérique 1 reçoit les ordres de contrôle du bus radio 4. Le dispositif programmable FPGA 3 comprend un premier oscillateur local 5 et un deuxième oscillateur local 6. Les deux oscillateurs sont synthétisés et synchronisés sur la même référence en fréquence Leur 25 programmation est assurée par le dispositif programmable FPGA 3 sous contrôle du bus radio 4. Le capteur de température 2 est positionné à côté du filtre 7 dont il faut compenser les erreurs. Le filtre 7 est disposé entre un premier mélangeur 8 et un deuxième mélangeur 9. Le premier mélangeur 8 est relié au premier oscillateur local 5 30 et le deuxième mélangeur 9 est relié au deuxième oscillateur local 6.The description is given for a double frequency transceiver used in a dual frequency radio channel including a SAW type filter. Without departing from the scope of the invention, it is understood that a person skilled in the art can expand its application and use it for any type of filter or any device that implements a filter with temperature drift problems. FIG. 3 represents a diagram of part of a radio channel comprising the compensation device according to the invention. The device comprises, for example, a digital block 1 comprising a temperature sensor 2 and a programmable device such as an FPGA 3 programmable device. The digital block 1 receives the control commands from the radio bus 4. The FPGA programmable device 3 comprises a first local oscillator 5 and a second local oscillator 6. The two oscillators are synthesized and synchronized on the same frequency reference Their programming is provided by the FPGA 3 programmable device under control of the radio bus 4. The temperature sensor 2 is set to side of the filter 7 which must be compensated for errors. The filter 7 is arranged between a first mixer 8 and a second mixer 9. The first mixer 8 is connected to the first local oscillator 30 and the second mixer 9 is connected to the second local oscillator 6.

2905537 4 Le premier mélangeur 8 reçoit un signal du premier oscillateur local et la ou les fréquences antennes. Le deuxième mélangeur 9 reçoit un signal du deuxième oscillateur local et la fréquence de sortie du filtre Fs. Il délivre une fréquence fixe Fm au modem.The first mixer 8 receives a signal from the first local oscillator and the antenna frequency or frequencies. The second mixer 9 receives a signal from the second local oscillator and the output frequency of the filter Fs. It delivers a fixed frequency Fm to the modem.

5 La loi de dérive du filtre en température est connue et mémorisée par exemple dans le FPGA, sous forme de table. Elle peut aussi être stockée dans des mémoires. Elle est par exemple obtenue, après des essais réalisés indépendamment du fonctionnement de l'invention. Le dispositif fonctionne de la manière suivante : 10 A la température ambiante, le filtre 7 est centré sur une fréquence intermédiaire FI. La fréquence FI est supérieure à la fréquence antenne Fa et à la fréquence modem Fm. Le capteur de température mesure la température et ses variations, et le FPGA détermine le décalage en fréquence à appliquer sur le premier oscillateur local 5 et sur le deuxième 15 oscillateur local 6 pour recaler le signal au centre du filtre 7. Le premier oscillateur local 5 et le deuxième oscillateur local 6 sont décalés sensiblement de la même valeur dF au même instant t, et ceci de manière synchronisée. Le bus radio 4 envoie une commande spécifique pour activer la 20 compensation en température. Cette compensation est prise en compte lorsqu'une commande de changement de fréquence antenne est envoyée au FPGA. Le FPGA envoie simultanément au premier oscillateur local (5) et au deuxième oscillateur local (6), un signal qui déclenche le changement de fréquence antenne et le décalage en température de manière synchrone. Les 25 deux oscillateurs ont sensiblement le même temps de changement de fréquence, c'est-à-dire qu'ils mettent le même temps pour changer de fréquence. La valeur du décalage en fréquence est déterminée en tenant compte, par exemple de la loi de dérive en fréquence connue suite à une variation de 30 température.The law of drift of the temperature filter is known and stored for example in the FPGA, in table form. It can also be stored in memories. It is for example obtained after tests carried out independently of the operation of the invention. The device operates as follows: At room temperature, the filter 7 is centered on an IF intermediate frequency. The frequency FI is greater than the antenna frequency Fa and the modem frequency Fm. The temperature sensor measures the temperature and its variations, and the FPGA determines the frequency offset to be applied to the first local oscillator 5 and the second local oscillator 6 to reset the signal at the center of the filter 7. The first local oscillator 5 and the second local oscillator 6 are shifted substantially by the same value dF at the same time t, and this in a synchronized manner. The radio bus 4 sends a specific command to activate the temperature compensation. This compensation is taken into account when an antenna frequency change command is sent to the FPGA. The FPGA simultaneously sends to the first local oscillator (5) and the second local oscillator (6) a signal that triggers the antenna frequency change and the temperature offset synchronously. The two oscillators have substantially the same frequency change time, i.e. they take the same time to change frequency. The value of the frequency offset is determined by taking into account, for example, the known frequency drift law as a result of a temperature change.

2905537 5 La figure 4 représente la fonction de transfert du dispositif selon l'invention. On remarque que le signal est toujours centré dans la bande passante du filtre. La table 1 regroupe des exemples donnant le décalage fréquence à prévoir 5 en fonction de la température : Le pas de décalage est égal à 250 kHz. Les deux oscillateurs synchronisés et synthétisés sont décalés en même temps. A chaque envoi du mot changement de fréquence antenne, le dispositif teste le code température. En cas de changement de température, le premier oscillateur local et le 10 deuxième oscillateur local sont reprogrammés et prennent en compte la nouvelle fréquence antenne auquel on ajoute le décalage. RFO, RF1, RF2 et RF3 représentent le codage sur 4 bits de chaque pas de décalage . Sur ces 4 bits, le premier bit envoyé est le bit de poids faible ( LSB en anglais ) et le dernier est le bit de poids fort ( MSB ). Les 4 bits 15 représentent un message codé en binaire. RF3 RF2 RF1 RFO Décalage à prévoir Remarque 0 0 0 0 +1750 kHz Pour environ -35 C 0 _ 0 0 1 +1500 kHz Pour environ -28 C 0 0 1 0 +1250 kHz Pour environ -19 C 0 0 1 1 +1000 kHz Pour environ -12 C 0 1 0 0 +750 kHz Pour environ -4 C 0 1 0 1 +500 kHz Pour environ +4 C 0 1 1 0 +250 kHz Pour environ +13 C _ 0 1 1 1 Pas de décalage _ Pour environ +21 C 1 0 0 0 -250 kHz Pour environ +29 C 1 0 0 1 -500 kHz Pour environ +37 C 1 0 1 0 -750 kHz Pour environ +45 C 1 0 1 1 -1000 kHz Pour environ +53 C 1 1 0 0 -1250 kHz Pour environ +61 C 1 1 0 1 -1500 kHz Pour environ +69 C 1 1 1 0 -1750 kHz Pour environ +77 C _ 1 1 1 1 -2000 kHz _ Pour environ +85 C 2905537 6 Les étapes détaillées ci-dessus peuvent être mises en oeuvre dans tout dispositif à double changement de fréquence. Sans sortir du cadre de l'invention, les étapes décrites précédemment s'appliquent pour compenser la dérive d'un filtre due à la variation d'un 5 paramètre physique quelconque ou tout autre paramètre. La loi de dérive du filtre en fonction de ce paramètre peut être stockée dans le FPGA ou dans une mémoire quelconque.FIG. 4 represents the transfer function of the device according to the invention. Note that the signal is always centered in the bandwidth of the filter. Table 1 groups together examples giving the frequency offset to be predicted as a function of temperature: the offset step is equal to 250 kHz. Both synchronized and synthesized oscillators are shifted at the same time. Each time the antenna frequency change word is sent, the device tests the temperature code. In case of temperature change, the first local oscillator and the second local oscillator are reprogrammed and take into account the new antenna frequency to which the offset is added. RFO, RF1, RF2 and RF3 represent the 4-bit coding of each shift step. On these 4 bits, the first bit sent is the least significant bit (LSB) and the last bit is the most significant bit (MSB). The 4 bits represent a binary coded message. RF3 RF2 RF1 RFO Offset expected Note 0 0 0 0 +1750 kHz For about -35 C 0 _ 0 0 1 +1500 kHz For about -28 C 0 0 1 0 +1250 kHz For about -19 C 0 0 1 1 + 1000 kHz For about -12 C 0 1 0 0 +750 kHz For about -4 C 0 1 0 1 +500 kHz For about +4 C 0 1 1 0 +250 kHz For about +13 C _ 0 1 1 1 No Offset For about +21 C 1 0 0 0 -250 kHz For about +29 C 1 0 0 1 -500 kHz For about +37 C 1 0 1 0 -750 kHz For about +45 C 1 0 1 1 -1000 kHz For about +53 C 1 1 0 0 -1250 kHz For about +61 C 1 1 0 1 -1500 kHz For about +69 C 1 1 1 0 -1750 kHz For about +77 C _ 1 1 1 1 -2000 kHz _ For about +85 C 2905537 The steps detailed above can be implemented in any dual frequency changing device. Without departing from the scope of the invention, the steps described above apply to compensate for the drift of a filter due to the variation of any physical parameter or any other parameter. The law of drift of the filter according to this parameter can be stored in the FPGA or in any memory.

Claims

1 - System for compensating the drift of a variable filter under the effect of at least one parameter in a device with a double frequency change, characterized in that it comprises in combination at least the following elements: • a sensor ( 2) adapted to determine the value of one or more parameters responsible for the drift of the filter, • a device (3) comprising the drift law or the filter function of the parameters and adapted to determine the frequency offset to be applied to the filter, • a first synthesized local oscillator (5) and a second synthesized local oscillator, (6), • a first device (8) and a second device (9) for mixing the frequency originating from said local oscillators (5, 6) with another frequency, • the compensating filter (7) being arranged between the first mixing device (8) and the second mixing device (9).

2 - System according to claim 1, characterized in that the sensor (2) is a temperature sensor.

3. System according to claim 1, characterized in that the device (3) adapted to determine the frequency offset is an FPGA programmable device.

4 - System according to claim 1, characterized in that the double frequency changing device is a transceiver. A method for compensating the drift of a variable filter under the effect of a parameter in a device with a double frequency change, characterized in that it comprises at least the following steps: determining the value of the parameter responsible for the drift of the filter, • depending on a known law of drift of the filter as a function of the measured parameter, determining the frequency offset value to be applied to a first and a second oscillator in order to readjust the signal substantially in the center of the filter, the first and second oscillators being shifted substantially by the same value and at the same time synchronously. 6. Process according to claim 5, characterized in that the temperature is measured.