Brevet FR2010471A1 — publié le 19700220

La présente invention se rapporte aux lignes à retard et, plus particulièrement, à un circuit à retard électroniquement ajustable utilisant une ligne à retard dispersive. L'invention vise plus particulièrement, mais sans être limitée à cette appli cation, la correction des erreurs de base de temps. les lignes à retard ajustables actuellement disponibles uti lisent des composants non linéaires tels que des condensateurs et/ou des bobines d'induction disposés suivant divers montages en parallèle ou en série, tels que des réseaux en Pi, de manière à définir essentiellement une ligne de transmission simulée à cons tantes localisées. Dans ces circuits à retard de la technique antérieure, on obtient la variation du retard en modifiant la po larisation des éléments. Ceci exige une adaptation très soignée des composants dont le nombre peut parfois s'élever jusqu'à cent et il se produit inévitablement une distorsion non linéaire. L'invention vise un dispositif à retard électroniquement aJus- table basé sur le concept consistant à utiliser un signal d'infor nation incident pour moduler en amplitude une fréquence porteuse elle-mme préalablement modulée en fréquence par un signal de mo dulation choisi à l'avance. le signal modulé résultant est intro duit dans une ligne à retard dispersive pour déterminer un retard proportionnel au signal de modulation de fréquence incident. En conséquence, suivant l'invention, pour ne donner qu'un simple exemple, un signal d'information est introduit dans un mo dulateur d'amplitude et un signal d'erreur de bas-e de temps est introduit dans un oscillateur commandé par une tension. Cet os cillateur fournit un signal de sortie qui définit une fréquence porteuse fc fonction du-signal d'erreur de base de temps. L'am plitude du signal d'information module le signal de sortie de l'oscillateur de manière à former un signal de sortie modulé. Ce signal de sortie modulé est à son tour introduit dans la ligne à retard dispersive où il subit un retard fonction de la fréquence porteuse fc et, par conséquent, du signal de modulation de fré quence, c'est-à-dire du signal d'erreur de base de temps intro duit dans le modulateur.Le signal retardé est introduit dans un démodulateur puis est filtré pour fournir un signal de sortie qui est retardé proportionnellement au signal de modulation, c'est-à- dire un signal de sortie retardé proportionnellement au signal d' erreur de base de temps. Si l'on désire une distorsion extrêmement faible, il est pré férable de compenser la distorsion du retard dans la bande due à la dispersion dans la ligne à retard dispersive. En conséquence, un second modulateur et une seconde ligne à retard dispersive peuvent être montés en cascade avant ou après le premier modulateur, les deux lignes à retard présentant des courbes retard-fréquence avec des pentes de même grandeur mais de signes opposés. La combinaison des deux lignes assure un retard dans la bande constant. Dans une variante du montage, des lignes à retard ide#- tiques peuvent être utilisées et la pente de retard opposée est alors simulée en inversant la bande de fréquence. En conséquence, le montage suivant l'invention présente l'avantage de n'utiliser qutun seul élément variable, -par exemple celui qui détermine la fréquence porteuse. Par suite, l'invention supprime la non-linéarité des lignes à retard de la technique antérieure en excluant l'introduction d'une distorsion non linéaire. En outre, le montage suivant l'invention peut utiliser des circuits et des lignes disponibles dans le commerce comme éléments constitutifs et, par conséquent, est relativement peu coûteux par rapport aux lignes à retard de la technique antérieure. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins joints, qui en représentent, à titre d'exemple non limitatif, plusieurs modes de réalisation. Sur ces dessins la figure 1 est un schéma symbolique d'un circuit à retard électriquement ajustable suivant l'invention; la figure 2 est un graphique montrant les caractéristiques d'une ligne à retard dispersive classique; les fifres 3A-E sont des graphiques donnant une représentation vectorielle du signal modulé qui met en évidence la distorsion de ce signal dans une ligne à retard dispersive; les figures 4 et- 5 sont des schémas symboliques représentant des variantes du circuit à retard électriquement ajustable suivant 1'invention. On va tout d'abord décrire le mode de réalisation 10 de la figure 1 : des données telles que celles qui sont fournies par un appareil d'enregistrement sonore ou vidéo sont appliquées à une borne d'entrée de données 12 couplée avec-un filtre passe-bas 14. Un signal d'entrée de commande qui peut être, par exemple, le signal d'erreur de base de temps fourni par l'appareil d'enregistre ment, est appliqué à une borne d'entrée de commande 16 et, de là, est transmis à un oscillateur 18 commandé par une tension. Un modulateur 20 (de préférence un modulateur d'amplitude) est couplé avec les sorties du filtre passe-bas 14 et de l'oscillateur 18 et la sortie de ce modulateur est à son tour connectée à une ligne à retard dispersive 22. La ligne à retard dispersive 22 est de conception classique et est décrite, par exemple dans Proceeding of IVES, Volume 531 o. 10, Octobre 1965 A Survey of Ultrasonic Delay Lines Operating Below 100 Mc/s" par J.K. Eveleth. Un démodulateur 24 est connecté à la ligne à retard dispersive 22 par l'intermédiaire d'un amplificateur 23. La sortie du démodulateur 24 est couplée avec un filtre passe-bas 26 et par ltinter- médiaire de celui-ci, à une borne de sortie 28. En fonctionnement, des données sont appliquées à la borne d' entrée 12 et sont introduites dans le filtre passe-bas 14 où elles sont limitées à une certaine bande et pré-uniformisées; ensuite, elles sont transmises au modulateur 20. Un signal de commande est appliqué à la bobine d'entrée de commande 16 et un signal de fréquence porteuse fc est engendré par l'oscillateur à commande par tension 18 en réponse au signal de commande; en d'autres termes, l'onde sinusoidale engendrés par l'oscillateur 18 est modulée en fréquence par le signal de commande appliqué à l'oscil- lateur.Dans l'application décrite ici à titre d'exemple nullement limitatif, le circuit suivant l'invention est utilisé comme dispositif de correction d'erreur de base de temps et, en conséquence, le signal de commande est son signal d'erreur de base de temps, obtenu à partir du milieu d'enregistrement lors du fonctionnement suivant le mode reproduction. le signal modulé, y compris la porteuse, est ensuite retardé (il est en outre nécessairement légèrement déformé) par la ligne à retard dispersive 22.Dans une ligne à retard dispersive, le retard est proportionnel à la fréquence et, par conséquent, l'importance du retard introduit par la ligne à retard dispersive 22 en fonction de f c et donc du signal d'entrée de commande, c'est-à-dire du signal d'erreur de base de temps, appliqué à la borne d'entrée de commande 16. le signal retardé fourni par la ligne à retard dispersive 22 est amplifié par l'amplificateur 23 pour compenser les pertes par insertion, dans la bande passante, de la ligne à retard dispersive 22 et le signal résultant est ensuite démodulé dans le démodulateur 24 et filtré par le filtre passe-bas 26. le signal de sortie ap paraissant à la borne de sortie 28 est retardé proportionnellement au signal d'erreur de base de temps appliqué à la borne d' entrée de commande 16. On peut voir que le circuit suivant l'invention utilise les caractéristiques d'une ligne à retard dispersive classique con-- jointement à divers autres composants pour assurer des fonctions de modulation choisies sur une fréquence porteuse, de manière à réaliser un circuit à retard électriquement ajustable suivant l'invention. Les caractéristiques d'affaiblissement et de retard d'une ligne à retard dispersive sont représentées sur la figure 2. Comme le montre cette figure, une telle ligne comporte une réponse du type 'Xpasse-bande"; son retard de groupe (et de phase) croit rapidement et d'une manière quasi linéaire, dans sa bande passante. La largeur de bande et le rendement de cet appareil peuvent être analysés en utilisant la représentation vectorielle du signal modulé donnée sur les figures 3A-B. Comme représenté sur la figure 3A, l'enveloppe du signal modulé en amplitude est décrite par ltexpression A #cos (@ mt +6) + cos (# En traversant la ligne à retard dispersive, les deux bandes latérales sont retardées. Toutefois, la bande latérale supérieure est davantage retardée que le signal porteur (non supprimé) et la bande latérale inférieure est moins retardée que ce signal. Plus précisément, si la caractéristique phase-retard, dans la bande passante, est décrite par Tph = To + kw, la différence de caractéristiques phase-retard entre, la porteuse et les bandes latérales est Uph =+ k#m , où To est une constante et k, la pente de la ligne Tph (Q), w étant la fréquence en radians. le décalage correspondant de la position des deux vecteurs de bande latérale U (bande latérale supérieure) et X (bande latéra le inférieure) sur la figure 33 est Çs= ##m#Tph = K#2 . En m conséquence, la nouvelle enveloppe est décrite par A Jcos (@mt + e + 0 ) + cos (- #mt - 6 + 0 )J = 2A cos # cos (@mt +#) = 2A cos (kwm2) cos ( mt +9). Cette équation décrit également le #signal détecté d'après son enveloppe. Elle conduit immédiatement aux conclusions suivantes : Le spectre de sortie présente des zéros aux fréquences (Ici, k a été remplacé, par commodité, par K, pente de la courbe-retard de groupe-fréquence; la relation entre les deux symbo- les est E. = 41?k). Celui de ces zéros qui a le plus petit poids fournit une mesure de la largeur de bande d'information de l'ap- pareil. Une autre mesure est donnée par la largeur de bande de 5 3db, ~3db les zéros de poids plus élevé du spectre cos (k#2) sont à #3 f1 , #5 fi , #7 fi, , etc. Le m filtre 14 est utilisé pour pré-uniformiser le spectre d'informa tion dans la bande de -~3db et pour supprimer la bande au-dessus de f10 On va maintenant examiner la figure 4 sur laquelle est re présent une variante 30 de l'invention.Si la limitation de bande imposée par la distorsion de retard présentée par 3db ne peut outre tolérée, le schéma compensateur de la figure 4 peut Titre utilisé. À cet effet, le signal d'entrée d'information est introduit, par l'intermédiaire de la borne d'entrée 12, dans un (second) modulateur 32 et, de là, dans une (seconde) ligne à re tard dispersive 34. Puis le signal est transmis au modulateur 20 qui est analogue à celui de la figure 1. les autres composants du montage de la figure 4 sont les mêles que ceux de la figure 1 et sont désignés par les mêmes références numériques. Dans l'appareil de la figure 4, le signal d'entrée est pré modulé par l'intermédiaire du modulateur 32 (de préférence un mo dulateur d'amplitude) à une fréquence fixe, fx , qui peut entre la fréquence centrale de la bande passante de la ligne à retard 34,, Le signal modulé en amplitude résultant traverse ensuite la ligne a retard dispersive 22 iuiS suivant une va#îante, présente une caractéristique de retard décroissant linéairement. Le res te de l'appareil est analogue à la partie correspondante de la figure 1 et fonctionne de la même manière.Si les-courbes retard fréquence des lignes à retard dispersives 34 et 22 ont des pentes de mtme grandeur mais de signes opposés, le retard dans la bande est constant et la limitation de bande due à la distorsion de re tard est évitée. Dans un autre mode de réalisation, le schéma représenté sur la figure 4 utilise deux lignes à retard analogues, au lieu de deux lignes à retard complémentaires. La compensation du retard est alors assurée par inversion du spectre de signal, une fois retardé, et transmission du signal résultant à une seconde ligne à retard dispersive de caractéristiques analogues à celles de la première. fx peut alors être le signal de sortie de l'oscilla- teur à commande par tension et f c peut être, soit une fréquence ce fixe, soit un multiple de la fréquence fx Enfin, on va maintenant examiner la figure 5 qui représente un autre mode de réalisation 36 de l'invention utilisant le fait que la modulation ne disparaît pas entièrement du fait de la distorsion de retard.Comme le montrent les figures 3A-B, la modulation, au lieu d'être comme précédemment une modulation d'amplitude (MEs), devient une modulation de fréquence (spi), comme le montre une comparaison avec le diagramme vectoriel correspondant d'un système FM à bande étroite. En conséquence, le signal de modulation peut être reconstitué par une détection A1I et FM simultanée et par la combinaison additive vectorielle des signaux de sortie de ces détecteurs.Toutefois, ceci ne compense pas la distorsion de phase 0 = m En conséquence, le mode de réalisation 36 de la figure 5 comprend une borne d'entrée de données 12, une borne d'entrée de commande 16, un oscillateur à commande par tension 18, un modulateur 20 et une ligne à retard dispersive 22, comme dans le cas de la figure 1. le signal retardé, toutefois, est introduit dans un démodulateur Ald 38 ainsi que dans un démodulateur FM 40 et, de là, il est appliqué à une jonction de sommation 42. le signal de sortie de la jonction 42 est introduit dans le filtre passe-bas 26 et, de là, il est transmis à la borne de sortie 28. Dans l'appareil à retard uniformisé représenté sur les figures 4 et 5, la distorsion de retard des lignes à retard dispersives ne limite plus le spectre d'information. La linitation de bande résiduelle est due à celle des lignes à retard dispersives 22 et 34. Four les lignes disponibles dans le commerce, l'appareil non uniformisé (figure 1) a une largeur de bande pouvant atteindre environ 2 ISiz; les appareils uniformisés ont une largeur de bande d'au moins 20 Irez. Des ajustements de retard pouvant atteindre 50 microsecondes ont été obtenus. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux divers modes de réalisation décrits; elle est susceptible de~nom- breuses variantes, suivant les applications envisagées sans qu'on-s'écarte pour cela du domaine de l'invention. Rla'VENDlCATl0NS i - Un circuit a retard électriquement ajustable comprenant des moyens de génération d'une fréquence porteuse sélectivement modulée, des moyens de génération d'un signal d'entrée d'information et des moyens comprenant une première ligne à retard dispersive couplés de manière à recevoir la fréquence porteuse modulée et le signal d'entrée dtinfornation et fournissant un signal de sortie qui est retardé proportionnellement à la fréquence porteuse modulée. 2 - Le circuit à retard de la revendication 1, dans lequel les moyens prévus pour recevoir la fréquence porteuse et les signaux d'entrée comprennent un premier moyen modulateur pour moduler la fréquence porteuse en réponse au signal d'entrée d'inf or- mation et dans lequel la première ligne à retard dispersive est couplée avec le premier moyen modulateur et retarde le signal modulé de celui-ci proportionnellement à la fréquence porteuse modulée. 3 - Le circuit à retard de la revendication 2, comprenant en outre des moyens de sortie couplés avec la première ligne à retard dispersive de manière à fournir le signal de sortie qui est retardé proportionnellement à la fréquence porteuse modulée. 4 - le circuit à retard de la revendication 3, dans lequel les moyens de génération d'une fréquence porteuse sélectivement modulée comprennent des moyens pour engendrer un signal d'entrée de commande, et un oscillateur commandé par une tension pour engendrer une fréquence porteuse fc qui est modulée en fréquence en réponse au signal d'entrée de commande. 5 - Le circuit à retard de la revendication 3, dans lequel les moyens de. sortie qui fournissent le signal de sortie comprennent en outre un démodulateur couplé avec la première ligne à retard dispersive et un filtre passe-bas couplé avec ce démodulateur. 6 - Le circuit à retard de la revendication 3, comprenant en outre un second moyen modulateur recevant le signal d'entrée d'information et également capable de recevoir une fréquence porteuse choisie fx et une seconde ligne à retard dispersive couplée avec ce second moyen modulateur et, de là, avec le premier moyen modulateur. 7 - Le circuit à retard de la revendication 6, dans lequel les première et seconde lignes à retard dispersives ont des pentes retard-fréquence de même grandeur mais de signes opposés. 8 - Le circuit à retard de la revendication 6, dans lequel les première et seconde lignes à retard dispersives sont analogues en ce qui concerne leurs caractéristiques retard-fréquence et dans lequel des moyens sont prévus pour inverser le spectre de signal pré-retardé et l'introduire dans la seconde ligne à retard dispersive. 9 - Le circuit à retard de la revendication 3, dans lequel les moyens de sortie fournissant le signal de sortie comprennent un moyen démodulateur de modulation d'amplitude couplés avec la première ligne à retard dispersive; des moyens démodulateurs de modulation de fréquence également couplés avec la première ligne à retard dispersive; des moyens comprenant une jonction de sommation couplés avec les sorties des moyens démodulateurs de modulation d'amplitude et de modulation de fréquence et des moyens de filtrage couplés avec les moyens comprenant la jonction de sommation pour fournir le signal de sortie qui est retardé proportionnellement à la fréquence porteuse modulée.