Couverture ElectroniqueS n°127

En dépit d'un marché en croissance continuelle, les architectures des tuners des récepteurs radio FM ont peu évolué. La récente introduction de circuits à faible FI purement Cmos faisant appel à des techniques de traitement numérique du signal est, selon Silicon Laboratories, la première avancée significative observée depuis une dizaine d'années. La dernière décennie a été marquée par les progrès considérables réalisés dans la conception des circuits de communication radiofréquence. Ces avancées s'appuient sur de nouvelles architectures RF dont la mise en &oelig;uvre était jusque-là considérée comme utopique. Et ce en raison du niveau d'intégration demandé, de la consommation jugée excessive et des carences des procédés de fabrication alors en vigueur. Par ailleurs, l'avènement des technologies Cmos submicroniques a quelque peu modifié l'approche de la conception RF, qui fait désormais la part belle au numérique.L'adoption de techniques numériques a concerné la plupart des standards de communication en rapport avec la téléphonie cellulaire, les réseaux locaux sans fil ou le GPS. Il en a résulté la mise sur le marché de jeux de circuits à haut niveau d'intégration, dont l'effet a été d'accroître les performances et la fiabilité des systèmes.L'inclusion dans le circuit bande de base de composants habituellement externes et d'une section RF s'est traduite par de nombreux avantages : une nomenclature simplifiée, une diminution de la surface occupée sur le circuit imprimé, une réalisation simplifiée des cartes. Quant à l'amélioration de la manufacturabilité, elle est liée à la réduction du nombre de composants externes à tester.Si les exemples d'intégration poussée sont abondants dans les applications de communication actuelles, les systèmes de radiodiffusion FM ont été pour leur part quelque peu épargnés. Beaucoup de récepteurs FM portables sont encore élaborés avec plus d'une quinzaine de composants divers, les fabricants persistant à exploiter une technologie analogique ancienne et des procédés bipolaires ou BiCmos, à la fois onéreux et peu propices à l'intégration. De fait, en dépit d'un marché en croissance continuelle, l'architecture des tuners des récepteurs FM est demeurée virtuellement inchangée.L'introduction récente de circuits 100 % Cmos, mettant en &oelig;uvre une architecture numérique à faible FI (low IF), est la première évolution significative constatée depuis dix ans.La part du numérique devient prépondéranteComme le suggère la figure 5, un récepteur à faible FI numérique est d'architecture mixte. Un convertisseur A/N se charge ici de traduire dans le domaine numérique les signaux FI analogiques en phase (I) et en quadrature (Q). Une transposition en bande de base est ensuite effectuée par le biais d'un mélangeur en quadrature numérique. Ce type de récepteur combine les attraits procurés en matière d'intégration par l'architecture analogique à faible FI avec la répétabilité et la fiabilité du numérique. En pratique, sachant que la circuiterie numérique peut être ajustée avec une grande précision afin de compenser les imperfections de l'analogique, une forte réjection des fréquences images est obtenue.En outre, la mission des filtres passe-bas FI n'est pas de fournir un filtrage de canal complet. Dans bien des cas, ils se contenteront de réduire les interférences avec le canal alterné, et de faire office de filtres antirepliement de spectre pour les CAN. Comme le filtrage de canal est effectué dans le domaine numérique, il est possible de réaliser un filtre à pente raide très sélectif, avec peu de silicium en tirant profit d'un procédé Cmos submicronique.Le seul réel inconvénient d'un récepteur à faible FI numérique est lié à l'utilisation de CAN hautement performants. Les caractéristiques de ces derniers sont fonction de la fréquence intermédiaire, des performances de filtrage des interférences en amont, des exigences en matière de dynamique du signal d'entrée.Introduit en 2005, le Si4700 de Silicon Laboratories a été le premier circuit intégré tuner radio de l'industrie à exploiter ce type d'architecture en faisant appel à une technologie purement Cmos (figure 6). Il en résulte une solution entièrement intégrée, n'exigeant qu'un seul condensateur externe de découplage de l'alimentation, se satisfaisant de quelque 20 mm2 de circuit imprimé. Si tous les composants externes sont éliminés, les réglages en usine, normalement requis afin de tenir compte des variations liées au procédé de fabrication, le sont également. Dans le Si4700, la sélection de canal, la démodulation FM et le traitement audio stéréo sont confiés à un DSP.Le Si4700 présente une sensibilité de 2,5 µV, en l'absence de tout circuit d'adaptation externe. Il est caractérisé par un IP3 de 108 dBµV et une sélectivité par rapport aux canaux adjacents et alternés de 50 et 70 dB respectivement. Bâti de la même façon, le Si4701 dispose en sus d'un préprocesseur RDS/RBDS.Depuis, la famille s'est étoffée de deux éléments, les Si4702 et Si4703 (ce dernier compatible RDS/RBDS) pour applications portables. Avec une empreinte de 10 mm2 environ, les nouveaux venus minimisent encore plus l'encombrement sur la carte.Le haut niveau d'intégration et de performances est directement attribuable au choix d'une architecture radio à faible FI numérique, à l'implantation sous forme numérique des fonctions de sélection de canal et de démodulation FM.

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