Brevet FR2028251A1 — publié le 19701009

69.42827 1 2028251 ï,r -, - La présente invention concerne des modulateurs de fréquence.,. .• ■ Les démodulateurs de l'art antérieur fournissent' une'ondê hyperbolique qui est fonction du temps entreles transitions. A la fin d'une dent de scie, l'onde est échantillonnée par une impulsion courte et est maintenue pour four-5 nir une forme d'onde quantifiée. Ces impulsions courtes utilisées pour l'échantillonnage doivent apparaître è la mSma cadence que les transitions et doivent Btre réalisées au-moyen'd'une commutation très rapide. Etant donné que l'échantillonnage se fait à la cadence de la modulation de fréquence, le résidu dercette modulation de fréquence va apparaître à la sortie è moins 10 de procéder à une opération de filtrage plutôt coûteuse. La présente invention ne se propose pas de procéder à un échantillonnage mais plutôt d'agir sur deux trains d'ondes carrées afin de produire des niveaux de tension. En conséquence, lorsque ces deux trains d'ondes carrées sont additionnés, il n'est pas nécessaire d'avoir une commutation rapide et, en outre, le résidu 15 de la modulation de fréquence, au cas où il existe, est nettement inférieur à celui des démodulateurs de l'art antérieur. Par suite de ce résidu, il était nécessaire jusqu'ici d'utiliser des filtres qui n'ont plus d'utilité dans le démodulateur décrit dans la présente invention. Un obj8t de la présente invention consiste à fournir un nouveau démodu-20 lateur perfectionné. Un autre objet de la présente invention consiste à fournir un nouveau démodulateur perfectionné pour la démodulation de fréquence avec un minimum de résidu de modulation de fréquence à la sortie du démodulateur. Un autre objet de la présente invention consiste à fournir un démodulateur 25 de fréquence avec un minimum de filtrage requis à la sortie. Un autre objet de la présente invention consiste à fournir un démodulateur de fréquence dont la sortie puisse §tre appliquée sur un système de contrôle de télévision. Les objets ci-dessus de la présente invention sont réalisés au moyen 30 d'un démodulateur de fréquence qui reçoit un train d'impulsions définissant plusieurs durées de transition. 11 comprend en outre un premier moyen qui-développe un premier signal dont certaines portions ont une amplitude qui" * est fonction de la longueur des durées de transition alternées paires. Le démodulateur comprend en outre un second moyen qui développe un second signal 35 dont certaines portions ont une amplitude qui est fonction des durées de transition alternées Impaires. Les portions de ces deux signaux sont ensuite ajoutées de sorte que la sortie soit formée du premier signal alterné avec le second signal. Etant donné qu'il n'y a pas d'échantillonnage à très grande vitesse, comme cela était le cas dans l'art antérieur, à la cadence de la 40 modulation de fréquence, voire à une cadence supérieure, il n'y a pas de rési 69 42827 2 ,202.8251 du de modulation de fréquence et, en conséquence, 11 n'est pas nécessaire d'employer des flitres'pour supprimer ce résidu. ■ D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortirait mieux de l'exposé qui suit'/fait en référence aux dessins anne-5 xés à' "ce texte, qui représentent un mode dé réalisation préféré de celle-' ' ûl'.: ';i ' * ' " ' ' ' ' " ' ' '' Lé figure 1 représenté un diagramme de fonctionne»ent général d'un démodulateur conforme à la'présente invention. La figure 2 représente un ftchéna des circuits d'Intégration et de main-10 tien ET 40 et 50 représentés sur là figure 1. ' La figure 3 représente des formes de signaux utiles pour expliquer le fonctionnement du démodulateur représenté sur la figure' î. L'entrée de la modulation dé fréquence, telle que le"signal "a" représenté sur la figure 3 ta) est'appliquée à la borne d'entrée 8. Les impulsions 15 positives de l'onde "a" apparaissant durant les intervalles impairs définis par les transitions provenant de l'onde "a", vont actionner un circuit mono-coup 20 dont la sortie est active pendant un temps prédéterminé T comme le montre la figure 3 te). Cette durée est sélectionnée pour représenter seulement une partie des durées normalement définies par les transitions. La sortie 20 du circuit monocoup 20 ainsi que les impulsions d'origine provenant de la modulation de fréquence sont appliquées à un circuit d'intégration et de maintien ET 40. Entre le temps séparant la fin de la sortie de l'onde carrée du circuit monocoup 20 et la fin des impulsions positives P1, P3, etc.., définissant les durées de transition impaires, le circuit 40 va 6tre intégré en 25 déchargeant un condensateur, et pendant les durées paires P2, P4, etc.., le circuit 40 va avoir une sortie pourvu que celle-ci soit fonction des durées impaires P1, P3, etc... Cette sortie est appliquée à la porte analogique 60 qui permet à la sortie du circuit d'intégration 40 de passer au point de sommation A pendant les durées de transition paires. 30 L'entrée de la modulation de fréquence "a" est également appliquée à unihverseur 10 afin de fournir un signal de"sortie b, représenté sur la figure 3 (b) qui est alors appliqué à un circuit monocoup 30 qui fournit une sortie d, représentée sur là figure 3 (d), qui est également dé durée T. Les deux circuits monôcoups 20 et 30 sont enclenchés (ou" actifs) pendant 'le môme temps 35 T. Pendant là durée séparant*la fin de Ta"sortie du circuit monocoup 30 et "* la fin d'ûrie durée" de transition paiire P2, P4, etc.".le circuit" 50. iriiégre en déchargeant'un condensateur, f'intégration se terminant à là"fin des durées w* de "tr'ans'iïioU paires, ta sortie' du"'cifcuî't,Slf (i'e'cohdehsateur') est alors " mâfntehtle'^WdHrit l'es durées 3de' ifrafisition in^jaires, et la porte analogique Klûs p1Sïml"tf"àu signal' prcfôihairt' da ciVciïit^SO ide ' passer au"point 'A"pendant les se» s.*?.!-?* ïï'Si ts- « »* '■ M--. «• 69 4282? 3 2028251 durées impaires. Ainsi, le signal de sortie est recueilli à partir du circuit. 40 pendant les durées de transition paires et du circuit 50, pendant les durées de transition impaires. De cette façon, en développant le signal pendant une durée sur deux, alors que l'autre circuit fournit le signal, il s'ensuit 5 que le résidu de la modulation de fréquence est réduit à un minimum. Il est bien compris que la présente invention peut Stre utilisée sans les circuits monocoups 20 et 30, et en procédant simplement à une intégration pendant toute la durée. Cependant, l'utilisation des circuits monocoups 20 et 30 donne finalement une détection avec moins de bruit, où le rapport de la déviation 10 àf/f est petit. Les signaux la) à £ Kï de la figure 3 sont les signaux respectivement obtenus aux positions a à K représentées sur les figures 1 et 2. Comme cela a été mentionné plus haut, l'entrée de la modulation de fréquence "a", représentée sur la figure 3(a), est appliquée à la borne d'entrée 8 et, partant, 15 au circuit monocoup 20. Sur la figure 3, les durées de transition impaires définies par la modulation de fréquence sont représentées par P1, P3, PS, etc.. Le front avant de ces impulsions à pente positive apparaissant au début des durées impaires enclenche le circuit à retard monocoup 20 afin de produire une sortie représentée sur la figure 3. Les circuits monocoups 20 et 30 sont 20 seulement sensibles au front avant à pente positive et non aux fronts arrière à pente négative. Ces impulsions de sortie t^, t^, etc... sont sélectionnées pour durer le temps T, comme le montre la figure 3 Ce) temps qui est inférieur aux durées séparant les transitions. L'entrée de la modulation de fréquence est également appliquée à l'inverseur 10 qui produit l'onde de sortie b, repré-25 sentée sur la figure 3 (b) de sorte qu'il y ait des impulsions à pente positive pendant les durées de transition alternées paires comme le montre P2, P4, etc...Le front avant de ces impulsions à pente positive enclenche le circuit monocoup 30 qui produit les impulsion t^, t^, etc... de durée T, temps qui est le môme que la durée pour les impulsions t^, t^, etc... 30 Comme cela a été mentionné plus haut, si entre la fin des impulsions t., t., etc... en provenance du circuit monocoup 20 et la fin de la durée impaire correspondante P1, P3, etc... c'est-à-dire pendant les durées Tf, T3, T5, etc..., comme le montre la figure 3tfï, le circuit d'intégreation et de maintien ET 40 intégre, pendant les durées paires, les sorties qui ré-35 sultent de 1'intégration du circuit ET 40 sont maintenues par 1» circuit 40 et envoyées par la porte analogique 60 au point d» sommation A. Pendant la durée séparant la fin des impulsions t^» tg, etc..» à la sortie du circuit monocoup 30 et la fin des périodes correspondantes P2, P4, etc... le circuit d'intégration et de maintien ET 50 intégre par décharge 40 d'an condensateur, te sortie résultant de cette intégration est-maintenue 69 42827 4 2028251 pendant les périodes impaires et est envoyée, par la porte analogique 70, pendant les périodes impaires au point de sommation A. Les circuits 40 et 50 sont identiques dans le mode de réalisation préféré ainsi que les portes 60 et 70. En conséquence, les détails du circuit 40 seul sont représentés sur 5 la figure 2. La sortie du circuit monocoup c, 20 est appliquée à la base du transistor T43 par la borne 43a. L'émetteur du transistor T43 est connecté à la terre par un condensateur de charge C41. Le transistor T43 est maintenu conducteur par les impulsions t^, t^, etc..., représentées sur la figure 3Ce); pendant 10 ce temps T, le courant circulant dans l'émetteur du transistor T43 maintient alors le condensateur de charge C41 complètement chargé. Le transistor T43 a son émetteur connecté en émetteur follower à la base du transistor tampon T45 dont la résistance R45 de collecteur est connectée à une source d'alimentation de collecteur de +12 volts. L'émetteur du transistor T45 est connecté 15 par une résistance R46 de l'émetteur follower à une source de tension de -6 volts. L'entrée de la modulation de fréquence pour le signal "a" est également connectée par la borne 42a à un inverseur 42 qui inverse le signal a pour produire le signal "â". L'inverseur 42 applique le signal a à la base du tran-20 sistor T41, la base du transistor T41 étant connectée par une résistance R41 à une source de tension négative de -6 volts. La base du transistor T42 est connectée par une résistance R42 à la môme source de tension de -6 volts. Le transistor T41 et le transistor T42 ont leur collecteur respectifs directement connectés entre eux; il en est de même pour leurs émetteurs qui sont res-25 pectivement connectés à la terre. Les collecteurs des transistors T41 et T42 sont également respectivement connectés à la base du transistor T44 qui est connecté par une résistance R48 à une source de tension de +12 volts. En outre, la base du transistor T44 est connectée par une résistance R43 à la terre. L'émetteur du transistor T44 est connecté par une résistance R44 à la terre. 30 Le tranistor T44, lorsqu'il conduit le courant, fait se décharger le condensateur C41, et le collecteur du transistor T44 est connecté à la base du transistor T45, au condensateur C41 et à l'émetteur du transistor T41. Le signal "c" représenté sur la figure 3tc) est appliqué à la base du transistor T42. En outre, comme cela a été mentionné plus haut, le signal re-35 présenté sur la figure 3ta) est appliqué en étant inversé à la base du transistor T41. Les deux signaux ¥ et c sont des signaux du type binaire .à deux niveaux. Si le signal a est au niveau bas, il s'ensuit que le transistor T41 est rendu non conducteur du courant. Si ¥ est au niveau haut, T41 va Ôtre conducteur. Si "c" est au niveau bas, il s'ensuit que le transistor T42 est 40 rendu non conducteur. Si 'c" est au niveau haut, le transistor T42 va conduire. 69 42827 5 202825"! Si le transistor T41 ou le transistor T42 est conducteur, le potentiel de la base du transistor T44 va Ôtre abaissé (près du niveau terre) suffisamment de manière à empêcher le transistor T44 de conduire. Cependant, si les deux transistors T41 et T42 sont rendus non conducteurs, le transistor T44 va Stre 5 conducteur (par suite de la source de tension de +12 volts connectée à la résistance R4S qu i yst connectée à la base du transistor T44) ce qui fait se décharger le condensateur C41. Ainsi, durant l'apparition des impulsions t^, tg, etc..., (ou niveau haut du signal "c"), le transistor T43 va Stre conducteur, chargeant rapide-10 ment le condensateur C41 au début des impulsions t^, t^, etc... En outre, durant l'apparition des Impulsions ty t3 etc..., ces impulsions rendent le transistor T42 conducteur,ainsi,le transistor T44 n'est pas conducteur. Durant l'apparition des impulsions t^, t^, etc..., le transistor T41 est rendu non conducteur par le niveau bas du signal "â". Entre la fin des impulsions 15 t^, tg, et la fin de la durée correspondante P1, P3, etc..., les transistors T41 et T42 ne sont pas conducteurs et le transistor T44 est conducteur, ce qui fait se décharger le condensateur C41 suivant une quantité dépendant de la longueur de cette durée. Ces périodes de décharge sont définies par les impulsions T1, T3, etc.. de l'onde "f" représentée sur la figure 3(f). A la 20 fin des durées T1, T3, etc.., le transistor T41 va être rendu conducteur (par le signal a) jusqu'à la prochaine durée impaire P1, P3, etc.., rendant ainsi le transistor T44 non conducteur jusqu'à ce moment. Il est à noter que le transistor T42 est conducteur uniquement durant l'apparition des impulsions t^, t2, etc.., comme l'est le transistor T43, 25 Le transistor T45 est un organe tampon et ne tire virtuellement aucun courant du condensateur C41 par suite de l'impédance d'entrée élevée du transistor T45. Le transistor T45 fournit une sortie qui est fonction de la charge appliquée au condensateur C41. L'émetteur du transistor T45 est connecté par la résistance R47 au collecteur du transistor T51. 30 La porte analogique ET B0 comprend un transistor 61, le signal a étant appliqué par la résistance R 62 à la base du transistor T61. Pendant les durées de transition impaires, le transistor T61 va conduire court-clrcuitant à la terre toute sortie provenant du transistor T45 par suite des impulsions à pente positive pendant les durées P1, P3 et P5 appliquées à la base du transis-35 tor T61. Ainsi, pendant ces périodes aucune sortie ne va être appliquée du transistor T45 au point A. Pendant les durées de transitions impaires, P2, P4, etc..., ce transistor P61 ne va pas Stre rendu conducteur par a et la sortie du transistor T45, qui est fonction de la charge du condensateur C41 va Stre appliquée par une résistance 61 au point de sommation A. 40 Le circuit d'intégration et de maintien ET 50 et la porte 70 ont une 69 42827 6 2028251 structure identique aux unités respectives 40 et 60, représentées sur la figure 3. Les signaux qui leur sont appliqués, sont cependant différents. La borne d'entrée correspondante 41 recevrait le signal "d" qui lui est appliquée à partir de la sortie du circuit monocoup 30. La borne d'entrée du circuit 5 50 correspondant aux bornes d'entrées 42a et 82 recevrait "b" en provenance de l'inverseur 10, comme le montre la figure 3(b). Par suite de ces connexions, le condensateur C41 serait chargé par le transistor T43 pendant le début des durées de transition paires P2, P4 etc..., et serait déchargé à partir de la fin des impulsions de sortie t^, t^, etc..., du circuit monocoup 30 et 10 de la fin des durées paires P2, P4, etc... Cette période de décharge est représentée par les impulsions T2 et T4 durée pendant laquelle le transistor T44 est conducteur du courant. Pendant les durées T2, T4, etc..., le condensateur correspondant au condensateur C41 va se décharger. La porte 70 sera la mfime que la porte 60, cependant, elle recevra le signal b représentée sur la figure 15 3 (b) de sorte que la porte analogique 70 va Stre conditionnée pendant les durées paires P2 et P4, etc.,, afin d'empScher la sortie du circuit 50 d'Stre appliquée par la résistance 71 au point de sommation A pendant les durées paires. Pendant les durées impaires P1, P3, etc.., le transistor de la porte 70 ne va pas être conducteur et, en conséquence, la sortie du circuit d'intègre-20 tion et de maintien ET 50 va Stre appliquée par la résistance 71 au point de sommation A. Le signal i appliquée par la résistance 61 au point A est représenté sur la figure 3(1). Le signal j appliqué par la résistance 71 au point A est représenté sur la figure 3(j). Le niveau bas des deux signaux est zéro et 25 il en est ainsi lorsque le transistor T61 de la porte 60 est conducteur et lorsqu'un transistor semblable de la porte 70 est conducteur. Le point de sommation A est connecté à l'émetteur follower 80 ayant un transistor 81 dont l'émetteur est connecté par une résistance 82 à la terre, à la borne de sortie 83 de l'émetteur follower. La sortie de cette borne est 30 représentée sur la figure 3(a). L'entrée dyla modulation de fréquence représentée par le signal a est appliquée à la borne d'entrée 8 et est représentée sur la figure 3Ca). Cette entrée définit les durées appelées durées de transition alternées impaires Pi, P3, P5, etc..., et durées de transition alternées paires P2, P4, etc... 35 L'onde représentée sur la figure 3 (a) est appliquée au circuit monocoup 20, les fronts avant de PI, P3, etc... amorçant les périodes de transition, P1, P3, et P5'actionnent le'circuit à retard monocoup 20 de sorte qu'il est enclenché comme ïe montre l~à figure 3Ce) pendant un temps prédéterminé T (impulsions" t1, tg, etc...). La' sortie* de ce circuit monocoup est appliquée au 40 transistor T43 de sorte que ces impulsions à pente'positive rendent le tran- 69 42827 7 2028251 sistor conducteur, ce qui revient à charger complètement le condensateur C41. La modulation de fréquence d'origine représentée sur la figure 3(a) est appliquée à l'inverseur 42 afin de produire le signal a qui est appliquée à la base du transistor T41. Les impulsions représentées sur la figure 3(c) sont 5 également appliquées à la base du transistor T42. Il s'ensuit que les deux transistors T41 et T42 ne sont pas conducteurs pendant les périodes définies par les impulsions T1, T3 et T5, ce qui élève le potentiel appliqué à la base du transistor T44 de manière à rendre ce transistor conducteur pendant les durées définies par les Impulsions T1, T2, T3 et T5. Il s'ensuit que le con-10 densateur C41 se décharge dans le transistor T44 pendant les périodes des impulsions T1, T3 et T5, périodes qui sont fonction des durées de transition P1, P3 et P5 moins le temps T. Ainsi, la décharge des condensateurs pendant cette durée est en fait une intégration bien que, généralement, les intégrateurs chargent des condensateurs. Le mSme effet est obtenu pour la décharge. 15 La charge se fait sur le condensateur C41 comme le montre la figure 3(g). Les périodes de décharge du condensateur sont également représentées. Le condensateur partiellement déchargé C41 maintient son niveau pendant les durées de transition paires comme le montre la figure 3(g), niveau qui est fonction de la durée de transition impaire précédente. Ce niveau est maintenu étant 20 donné que le transistor T44 ne conduit plus de môme que le transistor T43. Le transistor T45, pendant ce temps, ne tire virtuellement aucun courant du condensateur P41 par suite de son impédance d'entrée élevée. En outre, pendant ces durées de transition impaires, le transistor T61 n'est pas conducteur étant donné que les impulsions appliquées au transistor T51 à partir du signal 25 "a" ne sont plus très positives. Ainsi, un signal est appliqué au point de sommation A pendant les durées de transition paires à partir du transistor T45, signal qui a un niveau, à partir du condensateur C41, qui est fonction de la longueur de la durée de transition Impaire précédente (moins le temps Tï. 30 Comme cela a été mentionné plus haut, le circuit d'intégration et de maintien ET 50 est identique au circuit 40 si ce n'est que la borne correspondant à la borne d'entrée 41 reçoit la sortie du circuit monocoup 30 (signal d). En outre, la borne d'entrée correspondant à ia borne d'entrée 42a et la borne 62 est connectée à l'inverseur 10 de manière à recevoir le signal repré-35 senté sur la figure 3 (b). La sortie du circuit monocoup 30 est représentée sur la figure 3 (dï et les impulsions T2, T4 et T6 sont produites de façon semblable aux Impulsions T1» T3 et T5 de manière à procéder à la décharge d'un condensateur semblable au condensateur C41 pendant cette durée. Ainsi, contrairement au circuit 40, l'intégration et/ou la décharge d'un condensateur 40 se fait pendant les périodes de transition paires et, plus précisément, pan- 69 42827 B 2028251 dant les impulsions T2, T4 et T6. Après la fin d'une des impulsions T2, T4, etc... et pendant la période de transition impaire, cette sortie d'intégration va être maintenue et envoyée au point de sommation A par la résistance 71. Cette opération se fait par le signal b représentée sur la figure 3tbî qui 5 est alors appliquée à la porte analogique 70 de manière à assurer le passage de l'onde j représentée sur la figure 3(j) pendant les périodes de transition impaires afin d'atteindre la sortie 60. Ainsi, il peut être observé que pendant les durées de transition impaires, la sortie intégrée en provenance du circuit 50 est appliquée au point de som-10 matlon A, tandis que le circuit 40 intègre, la sortie des circuits 40 et 60 n'étant pas appliquée au point de sommation A. Pendant les périodes de transition paires, la sortie intégrée du circuit 40 est appliquée au point de sommation A tandis que le circuit 50 est entrain d'intégrer. La sortie de la porte analogique 60, comme le montre la figure 3Ci) et la sortie de la 15 porte analogique 70, comme le montre la figure 3(j), sont représentées comme étant des sorties additionnées de la figure 3tk). Ainsi, il peut être observé que l'échantillonnage à vitesse élevée n'est pas nécessaire comme cela était le cas dans les circuits de l'art antérieur où un seul signal est uniquement utilisé, un signal. En conséquence, des filtres 20 coûteux ne sont pas nécessaires dans le mode de réalisation de la présente invention. Au contraire, tout ce dont il est nécessaire est une commutation relativement lente d'un niveau en courant continu à un autre. Il s'est avéré qu'en produisant ainsi un signal vidéo quantifié, aucun filtre n'est nécessaire pour éliminer le résidu de modulation de fréquence et le signal peut 25 être directement envoyé au système de contrôle de télévision. Il reste bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple non limitatif, et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre et de la portée de la présente invention. 69 42827 9 2028251 revendications 1.- Circuit destiné à la démodulation de signaux modulés en fréquence et présentant des suites de transition définissant une pluralité de périodes de transition, ledit circuit étant caractérisé en ce qu'il comprend: 5 - des premiers moyens qui délivrent un'premier signal dont l'amplitude est fonction de la durée de l'intervalle de temps séparant les transitions impaires, - des seconds moyens développant un second signal dont l'amplitude est fonction de la durée de l'intervalle de temps séparant les transitions paires, 10 - des moyens permettant d'effectuer la sommation des deux signaux. 2.- Circuit conforme à la revendication 1, dans lequel le premier signal est généré pendant les périodes séparant les transitions impaires et est maintenu durant les périodes séparant les transitions paires et ou le second signal est généré pendant les périodes séparant les transitions paires et est maintenu 15 pendant les périodes séparant les transitions impaires. 3.- Circuit conforme à la revendication 2, dans lequel les circuits de sommation comprennent des circuits portes pour appliquer alternativement à la sortie le premier signal durant les périodes de transition paires et le second durant les pétiodes impaires. 20 4,- Circuit conforme à la revendication 3, dans lequel le premier moyen développe un signal dont l'amplitude est fonction de la différence entre l'intervalle de temps séparant les transitions impaires et un intervalle de temps de durée constante, et dans lequel les deuxièmes circuits opèrent de façon similaire. 25 5.- Circuit conforme à la revendication 4, dans lequel les premiers moyens comprennent des circuits intégrateurs dont le résultat est l'intégration des différences de durée précisées dans la revendication précédente et dans lequel il en est de même pour les seconds moyens.