Brevet FR2013873A1 — publié le 19700410

L'invention concerne un système de modulation d'impulsions en amplitude, dénommé ci-après système PAM et dans lequel le signal d'émission, dont la largeur de bande est limitée, est exploré par une fréquence d'horloge fp et le spectre de fréquence périodique résultant de l'exploration est appliqué du côté réèeption à un filtre pour récupération du signal émis. Dans un système PAM classique, itamplitude du signal d'information à transmettre est explorée à des intervalles de temps périodiques. Cette valeur d'exploration est ensuite transmise à la place du signal complet puis le récepteur rétablit le signal d'information initial à partir de cette valeur. Outre une voie de transmission parfaits deux eonditions sont nécessaires pour pouvoir récupérer sans distorsion le signal d'information sur le récepteur. 1 - La largeur de bande du signal d'information doit être égale au maximumà la demi-fréquence d'exploration. Cette condition n'étant généralement pas satisfaite à priori, on utilise pour limiter le spectre d'information un filtre passebas qui n'introduit aucun affaiblissement pour une largeur de bande inférieure ou égale à la demi-fréquence d'exploration et présente un affaiblissement infini pour une largeur de bande supérieure à la demi-fréquence d'exploration. 2 - L'exploration du signal d'information produit de nouvelles bandes de signal, symétriques par rapport aux multiples entiers de la fréquence d'exploration et de même largeur que le signal d'information. Un filtre parfait (affaiblissement nul dans la bande passante et affaiblissement infini en dehors de cette dernière) est nécessaire pour isoler le signal dtinfor- mation de ce spectre périodique. Un système PAM classique éxige donc deux filtres dont l'accroissement d'affaiblissement et l'éventuel affaiblissement inverse influencent la qualité du signal reçu. De tels filtres sont habituellement constitués par des réseaux LC. L'invention indique une solution pour remplacer avantageusement les filtres des systèmes connus, généralement constitués par des réseaux LC, par des registres à décalage analogiques à réaction, également appelés filtres d'exploration ou numériques et décrits par exemple dans l'ouvrage de F.F. Kuo-et J.F. Kaiser 'tSystem analysis by digital computer", Wiley, New-York, 1966. Selon une particularité essentielle de l'invention, un registre à décalage analogique à réaction multiple par organes de pondération (filtre d'exploration) est prévu pour la limitation de la bande passante et I'exploration, et un second registre décalage analogique à'réaction multiple par organes de pondération est prévu pour la récupération du signal. Selon une autre particularité de l'invention, la fréquence d'horloge f1 -1/T1 du premier filtre d'exploration est choisie égale à un multiple entier de la fréquence d'exploration PAM fp et de façon que, pour les bandes passantes du filtre d'émission se répétant périodiquement à un intervalle fl, les bandes passantes perturbatrices, voisines de la bande passante désirée, se situent à Itextérieur du spectre d'information provenant de la source. Selon une autre particularité de l'invention, la fréquence d'horloge f2 du second filtre d'exploration est choisie de façopque les bandes passantes périodiques de ce filtre de réception soient suffisamment éloignées les unes des autres pour qu'un filtre simple, un filtre RC par exemple, permette d'affaiblir les bandes passantes perturbatrices au point que la distorsion résiduelle du signal ne dépasse pas un seuil prédéterminé. I1 est nécessaire que le second registre à décalage effectué une interpolation appropriée des impulsions PAM reçues, à une fréquence d'horloge f2 du second filtre d'exploration, multiple de la fréquence PAM fp Les principes et d''autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous et des dessins sur lesquels La figure 1, représente un spectre de fréquence produit par l'exploration d'un signal d'émission à largeur de bande- limitée dans un système PAM, La figure 2a est le spectre d'un signal d'émission; La figure 25 est la fonction d'action-d'un registre à décalage analogique à réaction multiple (filtre d'-éxploration;; La figure 2c représente le signal de sortie d'un filtre d'exploration ayant une fonction d'action selon la figure 2blet auquel est appliqué un signal d'émission selon la figure Sa; La figure 3 représente la largeur désirée de la bande d'information du système PAM et Les figures 4a et 4b représentent 1 r interpolation des diverses impulsions- PAM reçues avant leur démodulation. On sait que l'exploration d'un signal d'émission dans les systèmes PAM produit, outre le signal, d'autres bandes de fréquence dont les fréquences médianes sont des multiples de la fréquence d'exploration et dont la largeur est double de celle du signal d'émission. Afin d'assurer une démodulation parfaite à la réception, la largeur de bande du signal d'émission doit être inférieure ou égale à la demi-fréquence d'exploration, de façon que les bandes du spectre de fréquence périodique ne se recouvrent pas. Cette condition est satisfaite pour le signal d'émission dont le spectre de fréquence après exploration est représenté à la figure 1, fp étant la fréquence d'exploration. La description la plus claire de la fonction d'action d'un filtre d'exploration utilise la transformation z. Soit une fonction d'action F (p) = p , correspondant à la fonction temporelle f(t) = ss pp (1) Lorsque cette fonction temporelle est explorée par des impulsions de Dirac à un intervalle T1, on a La fonction de fréquence correspondant à cette fonction temporelle explorée ft(t) est Dans l'équation (4), N' (b) d N(p) et pn étant dp les racines de N(p). L'équation (3) montre que la fonction temporelle explorée a un spectre de fréquence périodique, dont les parties périodiques ne se recouvrent que si F(p) = 0 pour Cette condition est satisfaite par les spectres de la figure 1.En posant e-pT1 = z-l(6) l'équation (4) s'écrit Par suite de l'équation (6), z-1 représente un élément à retard et le spectre périodique décrit par l'équation (3) peut être représenté selon l'équation (7) par un montage approprié d'éléments à retard, reliés par des boucles de réaction contenant des éléments de pondération. La transformation z décrite ne permet pas de réaliser la condition (5) dans le cas d'une représentation de F(p), sous forme d'un polynome. La transformation z bilinéaire, décrite dans l'artiele-de A. Tustin "A method of analyzing the behaviour cf linear s-ystems in terms cf time series", Jour.IEE 94, Part IIA (1947), pp. 130 à 142, permet toutefois dans ce cas aussi d'obtenir une fonction de fréquence périodique sans recouvrement, telle que celle représentée à la figure 2b. Lorsque le signal d'émission, dont la largeur de bande esttfO (figure 2a), est exploré à la fréquence f = 1## # fo + f1g et les impulsions d'exploration constituent le signal d'entrée appliqué au montage d'éléments à retard à r4action, décrft par l'équation (7), il est possible de représènter les éléments à -l retard 2 1 figurant dans ltéquation (6) par d'es registres å décalage analogiques à fréquence d'horloge f1.- Le montage décrit par l'équation (7) ne comporte alors que des registres à décalage analogiques à fréquence d'horloge fl et retard T1 = l/fl. I1 est appelé filtre d'exploration. La multiplication de la fonction de fréquence périodique (p) du filtre d'exploration par la fonction de fréquence du signal d'émission exploré à fl (montage itératif de la source d'information et du filtre d'exploration) supprime certains éléments du spectre du signal d'émission dont la périodicité est désormais de f1 (figure 2c) Moyennant un choix approprié des termes de pondération a n et b n dans l'équation (7), un filtre d'exploration permet la même limitation de bande du spectre du signal d'émission qu'un filtre LC. La fréquence d'horloge f1 des registres à. décalage analogiques et d'exploration du signal d'information original étant généralement supérieure à la fréquence d'impulsions fp désirée du système PAM, il est avantageux de choisir pour la fréquence d'horloge f1 un multiple entier de la fréquence fp (par exemple fl = a.fp). La suppression de (a - I) impulsions successives à la sortie du filtre d'exploration permet d'obtenir la fréquence d'impulsions f p désirée du système PAM et une détermination appropriée de la fréquence de coupure flg Xfl/2a du filtre d'exploration, la largeur désirée de la bande d'information dans le système PAM (figure 3; a= 2). Lors de la récupération du signal d'émission dans les impulsions PAM par un filtre d'exploration, la distance entre les bandes passantes périodiques de ce dernier doit être assez grande pour qu'un filtre simple, un filtre RC par exemple, permette d'affaiblir suffisamment les bandes passantes perturbatrices, voisines de la bande passante désirée, pour maintenir les distorsions du signal au-dessous d'un seuil prédéterminé. La fréquence d'horloge 2 du filtre d'exploration de réception, c'est-à-dire du second registre à décalage analogique à réaction, étant par suite supérieure à la fréquence d'impulsions fp, une interpolation, d'ordre 0, figure 4a ou 1I figure 4b par exemple et représentée à la figure 4, est nécessaire entre les diverses impulsions PAM reçues, avant la démodulation automatique du signal reçu par le second registre à décalage. REVEND I CATI 0 NS 1 - Système PAM, dans lequel le signal d'émission, dont la largeur de bande est limitée, est exploré par une fréquence d'horloge et le spectre de fréquence périodique résultant de cette exploration est appliqué du côté réception à un filtre pour récupérer le signal d'émitssion, ledit système étant caractérisé par un premier registre à décalage analogique à réaction multiple par des éléments de pondération (filtre d'exploration) pour la limitation de largeur de bande et I'exploration, et par un second registre à décalage analogique à réaction multiple par des éléments de pondération pour la récupération. 2 - Système PAM selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence d'horloge f1 du premier filtre d'eplo- ration est un multiple entier de la fréquence d'impulsions f p du système PAM. 3 - Système PAM selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence d'horloge f2 du second filtre d'exploration est choisie de façon que les bandes passantes périodiques de ce filtre d'exploration soient suffisamment éloignées pour qu t un filtre simple, un filtre- RC par exemple affaiblisse -assez les bandes passantes perturbatrices pour que la distorsion résiduelle du signal ne dépasse pas un seuil prédéterminé. 4 - Système PAM selon les revendications 1 à 3, caractérisé par une interpolation appropriée des impulsions PAM reçues, en amont du second filtre d'exploration.