Systèmes de numérisation hautes performances : étude des solutions à bancs de filtres hybrides : extension des fonctionnalités

par Caroline Lelandais-Perrault

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Jacques Oksman.

Soutenue en 2006

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

mots clés

• Bancs de filtres hybrides
• Large-bande
• Versatilité
• Bande-passante

Résumé

Afin de répondre aux besoins de la Radio Logicielle, les futurs systèmes de numérisation devront convertir en large bande et être versatiles. Les convertisseurs analogique/numérique à bancs de filtres hybrides (BFH) sont une solution intéressante. Ils se composent d'un banc de filtres analogiques dit banc d'analyse, de convertisseurs analogique/numérique et d'un banc de filtres numériques dit banc de synthèse. Ce travail a abouti à de nouvelles méthodes de synthèse des BFH qui prennent en compte les contraintes de réalisation des filtres analogiques. En effet, elles partent d'un banc d'analyse quelconque mais supposé connu et calculent alors un banc de synthèse. Nous avons aussi montré l'intérêt et surtout la possibilité de la conversion à BFH en bande passante. De plus, les futurs systèmes de numérisation devront être capables de s'adapter dynamiquement à différents standards et différentes modulations. Or, dans les BFH, les filtres de synthèse étant numériques, leurs coefficients peuvent être modifiés par logiciel en fonction des besoins. Nous avons exploité cette idée et obtenu une méthode qui permet d'améliorer la résolution potentielle dans une bande de fréquence restreinte. Enfin, les méthodes présentées jusqu'alors trouvent un banc de filtres numériques à réponse impulsionnelle finie (RIF). Or on peut aussi penser à utiliser des filtres à réponse impulsionnelle infinie (RII). Les études ont montré que dans certains cas, les filtres RII permettent d'obtenir un BFH plus performant qu'un BFH à filtres RIF pour le même nombre d'opérations numériques. Nous avons mis au point plusieurs méthodes de synthèse de filtres RII pour BFH.

Titre traduit

High performance analog to digital conversion : hybrid filter banks : operational capabilities

Résumé

Future digitization systems will have to allow wide-band, high frequency and versatile conversion. Hybrid filter banks (HFB) A/D converters systems are good candidates. They consist in analog filters (or analysis bank), A/D converters and digital filters (or synthesis bank). This work lead to new synthesis methods that take into account the analog implementation constraints. Those methods start from the knowledge of the analysis bank and compute the corresponding synthesis bank. We show also the advantage and the capability of HFB to perform band-pass conversion. Moreover, HFB enable potential versatility. Indeed, the coefficients can be easily changed by software. We obtained a method that compute digital filters so that the resolution is improved in a narrower bandwidth. Finally, we propose synthesis methods that design IIR filters instead of FIR filters. The results shows that, in some cases, HFB with IIR filters lead to better performances than HFB with FIR filters for the same complexity.