Brevet FR2006765A1 — publié le 19700102

L'invention se rapporte aux systèmes de télémétrie et elle concerne plus particulièrement de tels systèmes employant des techniques de modulation par changement de fréquence. Selon un de ses aspects, la présente invention établit un 5 système de télémétrie comprenant un émetteur dans lequel des impulsions d'entrée de données sont converties et transmises sous deux fréquences différentes et un récepteur qui comprend un discriminateur de fréquences pour convertir les fréquences de signaux en données d'impulsions correspondant à l'entrée, les 10 deux fréquences étant engendrées par un oscillateur dont la fréquence est changée en séquence de l'une des valeurs à l'autre en réponse aux dites impulsions et est réglée par un circuit de contrôle, le circuit de commande assurant que tous ces changements s'effectuent à des instants qui se présentent au même point rela-15 tif de la forme d'onde de la fréquence subsistante de façon à minimiser le développement des transitoires. Le circuit de contrôle peut comprendre une bascule de Schmitt qui bascule en position de travail de façon répétée sous l'action de l'oscillateur seulement à des instants correspondant 20 au dit point ci-dessus de la forme d'onde, la sortie de la bascule étant différentiée et conditionnant un circuit bistable de façon qu'il puisse seulement répondre aux impulsions de données et régler un changement de fréquence de l'oscillateur pendant que le circuit de la bascule de Schmitt bascule à sa position de 25 travail. En minimisant les conditions transitoires de cette manière, selon laquelle par exemple des condensateurs du circuit associé portent toujours la même charge relative en chaque point de commutation, on peut atteindre un régiae plus élevé de transmis-50 sion car, si des perturbations transitoires étaient présentes pendant des opérations de commutation successives, l'effet serait cumulatif et l'amplitude des oscillations perturbatrices deviendrait bientôt excessive. Gela est particulièrement notable quand la fréquence de répétition des impulsions d'entrée est 35 représentative d'une mesure analogique d'une -grandeur variable plutôt que dans le cas où la présence d'une impulsion est simplement représentative d'un état de travail ou de repos qui ne varie que peu fréquemment. Un système selon l'invention peut fonctionner comme trans-40 mission multiplex à division de fréquence dans lequel des signaux 69 12657 2 306/65 provenant d^un certain nombre d'émetteurs sont transmis à un même nombre de récepteurs par un seul fil pilote. De plus, les fréquences transmises peuvent être dans la bande des fréquences musi"cales, de sorte qu'on peut utiliser les lignes téléphoniques du réseau 5 des Postes et Télécommunicatièns, les deux fréquences engendrées à chaque émetteur étant décalées symétriquement de part et d'autre d'une fréquence médiane, les fréquences médianes d'émetteurs adjacents étant elle-même décalées d'un écart au moins égal au décalage entre les dites deux fréquences engendrées à cet émetteur. 10 Des régimes de transmission d'environ 100 bauds peuvent facilement être atteints avec ce système, particulièrement sur les canaux de fréquences basses. Le discriminateur de fréquences au récepteur peut utiliser avantageusement des circuits logiques. Elus particulièrement, il 15 peut comprendre un premier circuit monostable basculant en positdm de travail pendant chaque cycle des signaux d'entrée et pouvant fonctionner pour développer une première sortie conditionnant une première porte électronique de coïncidence pendant sa période instable et pour développer une autre sortie conditionnant une 20 seconde porte électronique de coïncidence pendant sa période stables Un second circuit monostable bascule en position de travail lors du passage du premier circuit monostable de son état instable à son état stable et on utilise un différentiateur pour développer une impulsion conditionnant les deux portes électroniques lors du 25 passage du second circuit monostable de son état instable à son état stable, la première porte produisant une sortie à la suite de la coïncidence entre cette impulsion et la dite première sortie du premier circuit monostable en réponse aux signaux d'entrée effectuant tin changement de fréquence dans un sens tandis que la 50 seconde porte produit une sortie à la suite de la coïncidence entre cette impulsion et la dite autre sortie de ce circuit monostable en réponse à un changement de fréquence dans l'autre sens. De cette manière, les durées "decréneau" et"d'intervalle" peuvent être reconstituées pour les impulsions d'entrée primitives à 35 l'émetteur en correspondance avec les changements de fréquence. La sortie du discriminateur peut être intégrée pour développer une valeur analogue en correspondance avec la grandeur réelle à mesurer et dans ce cas un circuit de "contrôle de temps" peut être prévu pour garantir que les durées crêneau-inter-40 valle soient égales, ce circuit comprenant un condensateur d'accu 69 12657 3 2006765 mulation dans un réseau à réaction allant de la sortie au second circuit monostable pour régler sa période instable. Ce même circuit de contrôle peut aussi compenser les dérives naturelles affectant cette période. ^ Pour bien faire comprendre l'invention, on décrira mainte nant, à titre d'exemple, une forme d'exécution du système en référence au dessin annexé dans lequel : la figure 1. est tin schéma de circuit du système de télémétrie utilisant une transmission multiplex à division de fréquen-^0 ce sur vingt-quatre canaux ; et la figure 2 montre des formes d'onde obtenues en diverses positions du circuit représenté. En référence maintenant à la figure 1, le système utilise vingt-quatre canaux dans la bande des fréquences musicales ayant des fréquences médianes de 420 Hz à J180 Hz avec un écart de 120 Hz entre elles, l'information en provenance de tous les éléments émetteurs •■.étant transmise à leurs éléments récepteurs respectifs sur une ligne pilote commune 3 à deux fils à travers des circuits d'isolement convenables. 20 On n'a représenté en détail qu'un seul des éléments émetteur-récepteur, les autres étant de fonctionnement identique, l'élément émetteur choisi ayant une fréquence médiane de 1740 Hz. En particulier, on emploie la modulation par changement de fréquence et l'information transmise en provenance de l'émetteur 25 est représentée par un signal continu de courant alternatif qui passe alternativement sur deux fréquences ■&: 30 Hz au-dessus et au-dessous de la fréquence médiane, la cadence de changement entre ces deux fréquences localisées étant en accord avec un signal d'entrée d'une cadence d'impulsions particulière ou bien elle est 30 maintenue à l'une ou l'autre de ces fréquences en accord avec un signal d'entrée à deux états. Bans l'élément émetteur, l'oscillateur 4 est du type Hartley à collecteur accordé avec LC et oscille soit à la fréquence i.-£1 de 1710 Hz, soit à la fréquence f2 de 1770 Hz selon l'état 35 d'un multivibrateur bistable 5 Çtui, à son tour, dépend de la présence d'une impulsion d'entrée sur la borne d'entrée 6 ou sur la borne d'entrée 7» Si on suppose qu'une impulsion d'ent.rée est présente sur la borne 6, le multivibrateur bistable est alors à son état "un* et la fréquence d'oscillateur est 1710 Hz„ La 40 sortie de l'oscillateur est appliquée à la ligne pilote 3 par 69 12657 4 2006765 l'intermédiaire d'un circuit de filtrage 8 et elle est aussi appliquée à une bascule de Schmitt 9 qui ne bascule en position de travail que quand l'amplitude instantanée de la forme d'onde sinusoïdale provenant de l'oscillateur atteint un certain niveau qui 5 peut être avantageusement le passage à zéro du négatif au positif, le circuit basculant ensuite en position de repos quand l'amplitude tombe au-dessous de ce niveau. Avec une sortie stable proveinant de l'oscillateur, ce niveau se présente toujours de façon récurrente en un certain point de la forme d'onde qui est choisi 10 de telle façon que les transitoires de commutation soient à un minimum et le circuit d'entrée au multivibrateur bistable comprend un différentiateur E2, 01 pour différentier la sortie de la bascule de Schmitt avec une diode D1 de façon que les impulsions d'entrée sur les bornes 6 ou 7 n'aient pas d'effet sur le circuit 15 bistable jusqu'à l'instant auquel le circuit de Schmitt bascule en position de travail. Comme mentionné ci-dessus, on a supposé qu'une impulsion d'entrée était présente sur la borne 6 mais, si maintenant l'impulsion se manifeste sur la borne 7. au lieu de la borne 6, le circuit bistable prendra son autre état en activant 20 un circuit auxiliaire affectant le circuit résonnant LC de l'oscillateur de façon qu'il fonctionne maintenant à une fréquence de I77O Hz. Ainsi la fréquence passe de 1710 Hz à 1770 Hz selon l'entrée, mais la disposition de la bascule de Schmitt et du circuit associé décrit assure que tout changement ne se présente 25 qu'au point prédéterminé de la forme d'onde qui, comme mentionné, est choisi de telle façon que tous transitoires produits sur la forme d'onde de sortie par cette "commutation11 soient à un minimum, ce qui permet d'atteindre un haut régime de transmission. De plus, tous harmoniques produits sont rejetés par le filtre LC 8 30 qui est conçu de plus pour établir une impédance correspondant à la ligne pilote dans la bande passante appropriée seulement, une impédance élevée étant présente pour des signaux en dehors de cette bande passante de façon à assurer l'isolement entre les canaux» Ainsi, tous les différents canaux peuvent avoir une impé-35 dance caractéristique Zo adaptée à la ligne pilote commune qui présente elle-même l'impédance Zo. Au récepteur, un circuit de filtrage 12 établit une impédance correspondant à la ligne pilote et a une bande passante sur la gamme de fréquences appropriée. Ce filtre a une partie en 3L dérivée de type M qui est conçue pour rejeter des canaux adjacents 69 12657 5 2CQÔ765 et additio.TmelleiD.eiit a un circuit résonnant LO pour assurer m rejet convenable des canaux plus éloignés. les signaux acceptés (partie a de la figure 2) sont alors convertis en ondes rectangulaires en étant amplifiés, limités en ^ amplitude et de nouveau amplifiés dans un linàteur-= amplificateur 13, le signal d'onde rectangulaire étant inversé (partie b de la figure 2), puis différentié dans un circuit 14. L'impulsion différentiée négative qui se présente au passage du négatif au positif du signal d'entrée alternatif est appliquée pour faire basculer en 10 position de travail un multivibrateur monostable 15 dont les deux sorties (parties c et d de la figure 2) sont appliquées à une entrée de chacune des deux portes électroniques NON-Eff 16 et 17 re spe ctivement. La sortie de la partie c de la figure 2 est différentiée 15 additiennellement dans un différentiateur 18 et employée pour faire "basculer en position de travail un multivibrateur monostable 20 (partie e de la figure 2), et il y a une durée définie, par exemple un quart de période pour la fréquence plus élevée, à la suite du retour du circuit monostable à son état stable durant 2® lequel son "inertie" est suffisante pour empêcher la sortie différentiée de le faire basculer immédiatement en position 69 12657 6 2006765 la fréquence ©Jiajage entre f1 et £2» La raison essentielle de ce mode de fonctionnement est que, tandis que la période de abaque multivibrateur monostable 15 et 20 est constante» la période du signal d'entrée sinusoïdale varie en proportion inverse de la 5 fréquence, tout changement de fréquence étant décelé dans la durée de deux: ou trois cycles dans l'exemple représenté « Bien que ce changement puisse être augmenté ou diminué entre des limites qui dépendent de la fréquence du signal et des retards du circuit monostable, on doit considérer que plus la "fréquence" de mesure 10 est élevée pour reconnaître plus rapidement un changement entre f1 et f2} plus la probabilité d'un faux basculement par suite d'impulsions de bruits parasites est grande. Ainsi, \in créneau apparaît pour la durée de la fréquence de signal f1 et un intervalle apparaît pour la durée de la fré-quence de signal £2 et de cette manière l'information appliquée aux bornes d'entrée 6 et 7 de l'émetteur est reconnue au récepteur « Cependant, quand l'information est transmise sous forme d'impulsions ayant un régime de répétition variable avec une valeur analogique mesurée, il est avantageux que le rapport du 20 créneau à l'intervalle soit l'unité (égalité), particulièrement quand ces impulsions de sortie doivent être intégrées pour reconstituer la valeur analogique# A cet effeta un réseau de contrôle 26 o est prévu pour régler le retard temporel du multivibrateur monostable 20. 25 En particuliers un condensateur 27 se charge à travers la résistance 28 pendant la durée d'un intervalle et se décharge à travers cette même résistance pendant la durée d'un-créneau, la décharge à travers la résistance 29 étant négligeable. La tension à travers ce condensateur est ainsi commandée par le rapport 30 créneau-intervalle et cette tension commande à son tour le retard temporel du multivibrateur monostable lui-même à travers la résistance 29» une diminution de la tension allongeant le retard temporel tahcLis qu'une augmentation le réduit 69 12657 7 2006765 le créneau (partie m de la. figure 2) cesse alors au nouveau "bord de tête de cette forme d'onde du circuit monostable, c'est-à-dire plus tôt que précédemment ; la durée de l'intervalle est en même temps allongée. Avec le réseau de contrôle représenté cependant, 5 le condensateur 27 se charge pendant la durée d'un créneau et se décharge pendant la durée d'un intervalle à travers la même résistance 28 de sorte que, comme la tension moyenne sur ce condensateur doit rester constante, les durées de créneau et d'intervalle elles-mêmes doivent rester égales tandis que le 10 retard temporel du multivibrateur monostable 20 prend une valeur en équilibre. Ce réseau de contrôle effectue de plus un degré de compensation pour les variations de température, le vieillissement, etc .. car, si la durée du retard du multivibrateur monostable 15 change, le rapport créneau-intervalle change aussi en établissant une nouvelle tension moyenne sur le condensateur 27 qui, à son tour, rétablit un rapport égal créneau-intervalle en modifiant le retard de sorte qu'il reprend sa condition d'équilibre. Bien qu'on ait décrit ci-dessus l'invention en se référant 26. à une application particulière, on comprendra qu'on peut envisager diverses modifications ou adjonctions sans s'écarter du cadre de l'invention. Par exemple, le principe selon lequel s'effectue la discrimination de fréquence peut être respecté avec des éléments logiques différents de ceux représentés et on peut employer 25 des filtres "actifs" 8 et 12 à la place des filtres "passifs" décrits. En outre, le circuit de sortie employé n'a pas été détaillé, car il peut être conçu pour satisfaire à certaines exigences particulières, par exemple pour établir une représentation numérique et/ou analogue. 12657 8 2(306765 REVE ND I C A. 0? I Q N S. ' 1. Système de télémétrie comprenant un émetteur dans lequel des impulsions d'entrée de données sont converties et transmises sous deux fréquences différentes et un récepteur qui 5 comprend un discriminateur de fréquences pour convertir les fréquences de signaux en données d'impulsions correspondant à l'entrée, les deux fréquences étant engendrées par un oscillateur, caractérisé par ceci que la fréquence de l'oscillateur (4) est changée en séquence de l'une à l'autre des deux valeurs en ^Iq réponse aux dites impulsions et est réglée par un circuit de contrôle (9» 01» R1» R2), le circuit de contrôle assurant que tous ces changements s'effectuent à des instants se présentant au même point relatif sur la forme d'onde de la fréquence subsistante de façon à minimiser le développement de transitoires. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé par ceci que le circuit de contrôle comprend un commutateur à deux états (9) qui "bascule de façon répétée à sa position de travail sous l'action de l'oscillateur seulement à des instants correspondant au dit point de la forme d'onde, la sortie provenant du commuta- 20 teur étant différentiée et agissant pour contrôler le changement de fréquence seulement pendant que le commutateur bascule à sa position de travail. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé par ceci que le commutateur est une bascule de Schmitt, la sortie différen- 25 tiée qui en provient conditionnant un circuit bistable (5) pour effectuer le dit changement de fréquence. 40 Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par ceci que le discriminateur de fréquences comprend un premier circuit monostable (15) basculant à sa position de travail pendant chaque cycle des signaux et agissant pour développer une sortie conditionnant une première portée électronique de coïncidence (16) pendant sa période instable et pour développer une autre sortie conditionnant une seconde porte électronique de coincidence (17) pendant sa période stable, un second 35 circuit monostable (20) qui bascule à sa position de travail lors du passage du premier circuit monostable de son état instable à son état stable et un différentiateur (21) pour développer une impulsion conditionnant les deux portes électroniques lors de la transition du second circuit monostable de son état instable à 69 12657 9 2006765 son état stable, de telle sorte que la première porte produit une sortie à la suite de la coincidence entre cette impulsion et la dite première sortie provenant du premier circuit monostable en réponse aux signaux d'entrée effectuant un changement de 5 fréquence dans un sens et que la seconde porte produit une sortie à la suite de la coincidence entre cette impulsion et la dite autre sortie en réponse à un changement de fréquence dans l'autre sens. 5» Système selon la revendication 4, caractérisé par ceci 10 que les deux portes sont reliées à un circuit bistable (24) agissant pour prendre un état à la suite d'une sortie provenant de la première porte et pour prendre un autre état à la suite d'une sortie provenant de la seconde porte. 6. Système selon la revendication 5» caractérisé par un 15 circuit de contrôle de temps (26) pour maintenir réguliers les changements d'état du circuit bistable pour des changements réguliers entre les deux fréquences, le dit circuit comprenant un condensateur d'accumulation dans un réseau à réaction allant de la sortie du circuit bistable au second circuit monostable pour 20 régler la période instable de ce dernier.