Brevet FR2038324A1 — publié le 19710108

. 2038324 La présente invention concerne un dispositif de démodulation de signaux en forme de "salves" utilisés dans un système de communication par satellite, à accès multiple, à partage de temps et à modulation par impulsions codées ou dans un système 5 similaire. Dans un système de communication par satellite, une onde porteuse et modulée en phase dans chaque station terrestre (cette modulation étant également appelée manipulation par déphasage ou modulation P S K) avec le signal modulé par impulsions codées et une onde électrique est transmise par la station terres-10 tre vers le satellite seulement pendant un intervalle constant affecté à ladite station terrestre. Un signal se produisant dans un intervalle de temps affecté sera appelé dans la suite "salve". Des salves produites par chaque station terrestre sont reçues successivement par le satellite sous la forme indiquée sur la 15 Fig. 1 et une conversion de fréquence et une amplification des signaux sont effectuées dans le satellite puis les salves sont retransmises aux différentes stations terrestres. Chaque station terrestre démodule successivement les salves en provenance des autres stations terrestres, elle sélectionne le canal affecté 20 à chaque station terrestre et elle établit la communication. Des chevauchements des salves produites par différentes stations peuvent être empêchés soit par synchronisation des horloges de toutes les stations, soit en réglant l'instant d'émission des salves dans le cas d'un système asynchrone à horloge. Ce dernier 25 procédé est mis en oeuvre de manière que par exemple plusieurs bits constituant un mot unique d'identification de la station soient tous ajoutés à la partie de tête de chaque salve de station et de manière que chaque station contrôle l'instant d'émission de la salve de façon que l'intervalle s'écoulant entre 30 1'instant de détection du mot unique de chaque dite station et l'instant de détection du mot unique dé la station de référence puisse être toujours égal à une certaine valeur déterminée. L'invention est principalement applicable à un dispositif de modulation et de démodulation par impulsions codées et 35 par déphasage dans un système de communication avec satellite à accès multiple et à partage de temps dans lequel les signaux en forme de salves sont démodulés en utilisant un dispositif de détection synchrone. On peut utiliser comme système de modulation soit un système de modulation absolue en phase dans lequel 11in-40 formation correspond à la phase proprement dite, soit un système f012670 2 2038324 de modulation différentielle en phase, dans lequel l'information correspond à la valeur de la variation de la phase. Des ondes modulées en phase peuvent également être démodulées par un système de détection à retard dans lequel la valeur de la variation 5 de la phase est détectée par multiplication avec le signal du bit précédent mais ce système est théoriquement inférieur au système de détection synchrone en ce qui concerne le taux d'erreur du signal et en conséquence on peut considérer que le système de détection synchrone est généralement plus avantageux pour 10 être utilisé dans un système de communication par satellite dans lequel des signaux de faible niveau sont traités. Pour assurer la détection synchrone, il est nécessaire d'extraire l'information synchrone, c'est-à-dire de régénérer l'onde porteuse. Les salves arrivent successivement de la maniè-15 re décrite plus haut et les fréquences de ces salves sont toutes différentes du fait de la stabilité des fréquences d'oscillation locale des parties émettrices ou du fait du phénomène Doppler produit par le mouvement du satellite. En conséquence, si on essaie de démoduler ces signaux en forme de salves en utilisant 20 un seul dispositif de régénération d'onde porteuse, il devient nécessaire de prévoir une période de temps pour la régénération de l'onde porteuse dans la partie de tête de chaque salve (qui sera appelé dans la suite le mot de synchronisation) et d'utiliser un dispositif de régénération d'onde porteuse à grande 25 vitesse dans lequel un synchronisme peut être établi rapidement dans ladite période de temps. Mais ce système présente l'inconvénient suivant : si on suppose que la fréquence de récurrence de chaque salve est de 8 kHz, c'est-à-dire qu'une période correspond à 125 microsecondes et que par exemple 30 salves exis-30 tent dans une période et que la longueur de mot synchrone est de 0,5 microseconde, la somme des longueurs de mot synchrone dans une période est égale à 15 microsecondes, ce qui se traduit par une diminution de la capacité de communication. Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé un système dans lequel il 35 est prévu deux circuits de régénération d'onde porteuse qui sont utilisés alternativement et l'onde modulée est démodulée en retardant le signal d'une période nécessaire pour l'établissement du synchronisme, de sorte qu'on élimine l'obligation d'utiliser le mot synchrone. 40 La Fig. 2 représente un schéma dé blocs d'un dispositif 7012670 3 2038324 de démodulation avec déphasage permettant d'expliquer le mode de fonctionnement du système suivant l'invention. Une onde modulée en phase (onde modulée en phase différentielle dans le cas de la Fig. 2) de fréquence intermédiaire résultant de la conversion de 5 la fréquence de la micro-onde en provenance du satellite est appliquée à la borne d'entrée. On a désigné par la, 1 b, 2a, et 2 b les circuits d'établissement de synchronisme, 1 a et 1 b désignant des circuits de régénération d'onde porteuse présentant la môme structure tandis que 2 a et 2 b désignent des circuits 10 de régénération de signaux d'horloge ayant la même structure. La référence 3 désigne un circuit à retard qui a pour fonction de retarder le signal d'une durée égale à celle nécessaire pour l'établissement du synchronisme de phase dans les circuits de régénération d'onde porteuse et dans les circuits de régénération de si-15 gnaux d'horloge. On a désigné par 4 un circuit d'égalisation pour compenser les distorsions d'amplitude et de phase dans le circuit de retard 3. S 1 et S 2 désignent des commutateurs de commande des circuits de régénération d'onde porteuse et des circuits de régénération de signaux d'horloge. On a désigné par 5 un détecteur 20 de phase pour démoduler l'onde modulée par déphasage sortant du circuit d'égalisation 4 en utilisant l'onde porteuse régénérée par le circuit 1 a ou 1 b. La référence 6 désigne un circuit de régénération de forme d'onde qui permet de discriminer des valeurs "1" ou "0" dans la forme d'onde démodulée contenant un signal de bruit 25 et limitée en largeur de bande et pour régénérer la forme d'onde en utilisant le signal d'horloge régénéré par le circuit correspondant 2 a ou 2 b. On a désigné par 7 un circuit logique différentiel pour traduire l'information transmise après comparaison avec le bit précédent. Dans ce système, l'un ou l'autre des cir-30 cuits de régénération d'onde porteuse 1 a et 1 b et l'un ou l'autre des circuits de régénération de signaux d'horloge 2 a et 2 b sont utilisés par commutation alternée à l'aide d'un signal indiquant le début de la salve de chaque station (ce signal sera appelé dans la suite "signal de début de la salve"). Dans le cas du 35 système de communication par satellite à accès multiple et à partage de temps, le signal de début de la salve peut être aisément produit en prédéterminant par exemple l'instant de début du signal en forme de salve de la période de récurrence suivante à partir de l'instant de détection du mot unique de chaque station 40 en utilisant un circuit de minuterie de haute précision tel qu'un 7012670 4 2038324 compteur. Sur la Fig. 2, lorsque le premier signal en forme de salve est appliqué à une borne IN, les interrupteurs sont branchés comme indiqué sur le dessin. Lorsqu'un synchronisme a 5 été établi entre le circuit de régénération d'onde porteuse 1 a et le circuit de régénération de signaux d'horloge 2 a, les commutateurs S 2 et S 3 sont commutés sur la borne "a" et le signal en forme de salve transmis à partir de la ligne à retard 3 est démodulé par le détecteur de phase 5 et par le circuit de régéné-10 ration de forme d'onde 10. Lorsque ce signal d'entrée en forme de salve est terminé, le commutateur S 1 est immédiatement commuté sur la borne "b" et le signal en forme de salve suivant est appliqué aux circuits d'établissement de synchronisme 1 b et 2 b. Môme après terminaison de la première salve, cette première salve est 15 encore transmise par le circuit de retard pendant la période de retard. En conséquence, pendant cette période, tous les commutateurs sont placés dans la position inverse de celle de la Fig. 2 et la première salve est démodulée par les signaux synchronisés produits par les circuits d'établissement du synchronisme 1 a et 2 a, 20 et la salve suivante est également transmise aux circuits d'établissement de synchronisme 1 b et 2 b de façon à synchroniser la deuxième salve. Lorsque la démodulation de la première salve est terminée et lorsque le synchronisme a été établi pour la démodulation de la deuxième salve, les commutateurs S 2 et S 3 sont reliés à 25 la borne b. Ensuite, la même opération est répétée et par conséquent les salves peuvent être démodulées. Le dispositif de la Fig. 2 permet d'éliminer l'utilisation d'un mot de synchronisation dans chaque signal en forme de salve en utilisant alternativement deux circuits d'établissement 30 de synchronisme mais il présente les inconvénients suivants : en premier lieu, une variation de température provoque un changement de longueur électrique du circuit de retard de sorte qu'il se produit une variation de phase à la sortie de ce circuit. En second lieu, lorsque les fréquences d'entrée des signaux en forme de salve 35 sont sujettes à des écarts, il se produit un déphasage à la sortie du circuit de retard. Il en résulte une grande altération du taux d'erreur lorsqu'on utilise un système de modulation en phase multiple, par exemple un système à quatre phases ou à huit phases, môme si le déphasage à l'extrémité de sortie du circuit de retard des 40 signaux est de quelques degrés. Dans le cas d'un système tétraphasé 7012670 5 2038324 par exemple, la limite admissible de la démodulation est de + 45 degrés et elle est de 1" 22,5 degrés dans le cas d'un système à huit phases ; cependant, le rapport signal/bruit peut être excellent. En supposant que la longueur électrique du circuit de retard 5 est de 300 m, c'est-à-dire que la période de retard est de 1 microseconde et que les écarts des fréquences d'entrée des signaux en forme de salves sont de + 20 kHz, le déphasage à l'extrémité de i ^ sortie du circuit de retard s'élève à T 360(degres) x 20 x 10 x 10 = T 7,2 degrés et on peut aisément admettre que le taux 10 d'erreur est fortement altéré. En admettant également que la longueur électrique du circuit de retard est modifiée de 0,01 %, c'est-à-dire de 3 cm, par la variation de température et que la fréquence d'entrée est de 140 MHz, le déphasage à la sortie du circuit de retard s'élève à 360 (degrés) x 140 x 10^ x 3/(3x10^) 15 =5,04 degrés, ce qui signifie que le taux d'erreur peut être fortement altéré en fonction de la stabilité en température du circuit de retard. L'invention élimine les inconvénients mentionnés plus haut à l'aide d'un dispositif de démodulation de signaux de cré-20 neaux dans lequel les signaux d'entrée en forme de salves sont appliqués alternativement à deux circuits d'établissement de synchronisme présentant des périodes de synchronisation à peu près égales et en appliquant simultanément les signaux d'entrée en forme de salves à un circuit de retard présentant une période de 25 retard égale ou légèrement supérieure à la période de synchronisation des circuits d'établissement de synchronisme et dans lequel le signal en forme de salve sortant du circuit à retard est démodulé par la sortie du circuit d'établissement de synchronisme, ce dispositif étant caractérisé en ce que, lorsque le synchronis-30 me est établi par ledit circuit, le signal en forme de salve sortant du circuit à retard est appliqué au circuit d'établissement de synchronisme à la place du signal d'entrée en forme de salve. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la 35 description détaillée qui suit et à l'examen des dessins annexés qui représentent, à titre d'exemples non limitatifs, une forme de réalisation de l'invention. - la Fig. 1 est un schéma explicatif de l'invention ; - la Fig. 2 décrite ci-dessus est un schéma de blocs 40 du système de démodulation connu ; 7012670 6 2038324 - la Fig. 3 est un schéma de blocs d'une forme de réalisation du dispositif suivant l'invention ; - la Fig. 4 est un diagramme de forme d'ondes permettant d'expliquer le fonctionnement du dispositif représenté en 5 Fig. 3. Sur la Fig. 3, qui représente un schéma de blocs d'un mode de réalisation de l'invention, on a désigné par 1 a et 1 b des circuits de régénération d'ondes porteuses qui produisent les ondes porteuses de référencé utilisées pour la détection de 10 phase des ondes d'entrée modulées par déphasage. Dans la forme de réalisation de la Fig. 3, un premier démodulateur 10 démodule le signal d'entrée modulé par déphasage en utilisant la sortie retardée de ir/2 d'un oscillateur 14 commandé en tension. Ensuite l'onde d'entrée modulée par déphasage est remodulée par le signal de 15 sortie du démodulateur 10, et l'onde non-modulée est obtenue à la sortie du modulateur 11. En outre, la sortie de ce modulateur 11 est comparée à la sortie de l'oscillateur 14 conmandé en tension dans le comparateur 12, le signal de sortie de ce comparateur 12 étant appliqué 20 au filtre 13 de manière à commander l'oscillateur 14. En conséquence, la phase de l'oscillateur 14 conmandé en tension est réglée de façon à coïncider exactement avec la phase de l'onde d'entrée, ce qui permet d'obtenir l'onde porteuse de référence. On peut employer des modulateurs en anneau bien connus pour le démodula-25 teur 10, le démodulateur 11 et le comparateur 12. Le circuit 1 a ou 1 b de la Fig. 3 peut également être remplacé par un circuit assurant une multiplication des ondes d'entrée modulées par déphasage, puis une division de manière à extraire la composante porteuse, et l'amélioration du bruit est assurée à l'aide d'un cir-30 cuit de commande automatique de phase qui a la même structure que le circuit comprenant les éléments 12, 13 et 14 sur la Fig. 3. On a désigné par 2 a et 2 b des circuits de régénération des signaux d'horloge utilisés pour discriminer les valeurs "1" et "0" des signaux démodulés obtenus par la détection de phase. La constitu-35 tion de ce circuit de régénération de signaux d'horloge 2 a ou 2b va être décrite dans la suite. En premier lieu, l'onde d'entrée modulée par déphasage est retardée d'environ 1 demi bit dans le circuit à retard 21 et le déphasage entre cette onde retardée et l'onde d'entrée est comparé dans le détecteur de phase 22 de façon 40 à détecter les points de transition de bits, puis le composant 7012670 7 2038324 d'horloge est extrait par l'intermédiaire du filtre 23 et l'amplitude est rendue constante par le limiteur 24. Le filtre 23 peut également être remplacé par le circuit de commande automatique de la phase qui est constituée par le circuit constitué par 5 les éléments 12, 13 et 14 de la Fig. 3. On a désigné par 3 un circuit pour retarder l'onde d'entrée d'une durée égale ou légèrement supérieure à la durée nécessaire pour l'établissement du synchronisme par les circuits la, 1 b, 2a, 2b; on a utilisé un câble pour constituer le circuit à retard 3. On a désigné 10 par 4 un circuit d'égalisation des distorsions d'amplitude et de phase dans le circuit à retard. Un réseau 5 formé d'inductances et de condensateurs est utilisé étant donné que ce circuit est vin détecteur de phase servant à-démoduler l'onde modulée par déphasage sortant du circuit d'égalisation 4, l'onde porteuse de référen-15 ce étant régénérée par le circuit 1 a ou 1 b. Un seul modulateur en anneau est utilisé comme détecteur de phase 5 lors de la démodulation d'ondes biphasées ; on a désigné par 6 un circuit de régénération des formes d'ondes des signaux démodulés sortant du détecteur de phase 5. Le signe du signal est discriminé par un 20 circuit d'échantillonnage comprenant un conmutateur à diode tunnel 61 commandé par le signal de sortie du circuit de régénération d'impulsions d'horloge 2 a ou 2 b et le signal obtenu par cette discrimination est appliqué à la bascule 63 par l'intermédiaire d'un amplificateur à courant continu 62 en vue de donner à la 25 forme d'onde le profil approprié. On a désigné par 7 un circuit logique différentiel pour décoder l'information contenue dans la différence entre les deux signaux successifs. Dans le mode de réalisation de la Fig. 3, le signal d'entrée, dont l'onde a été conformée par le circuit de régénération de forme d'onde 6, est 30 retardé d'un bit par la ligne à retard 71 et ce signal retardé est appliqué en même temps que le signal d'entrée à un circuit ET 72 muni d'inverseurs à ses deux bornes d'entrée et à un circuit ET 73. Les signaux de sortie de ces deux circuits ET 72 et 73 sont appliqués à un circuit OU 74 de façon à produire le signal de 35 sortie. Sur la Fig. 4, on a représenté en 1 la position dans le temps des signaux en forme de salves apparaissant à la borne d'entrée du circuit 3 de la Fig. 3 et on a représenté en 2 la position dans le temps des signaux en forme de salves apparaissant 40 à la borne de sortie du circuit 4. Le signal de début de salve 7012670 8 2038324 obtenu de la manière décrite en référence à la Fig. 2, est positionné dans le temps comme indiqué en 3 sur la Fig. 4. On a désigné par 4 à 7 des diagrammes temporels permettant d'expliquer le principe de génération des signaux de conmandé des commutateurs 5 S 4 à S 7 représentés sur la Fig. 3 en fonction du signal N° 3 : le signal N° 4 peut être obtenu en excitant la bascule à l'aide du signal 3 ; le signal N° 5 peut être obtenu en retardant le signal N° 4 d'une durée égale au temps de retard du circuit 3 branché dans le canal de transmission de signaux, tandis que les signaux 10 N° 6 et N° 7 peuvent être obtenus en faisant passer les signaux N° 4 et N° 5 dans le circuit à portes. Les commutateurs S 4 à S 7 sont représentés sur la Fig. 3 dans des positions où aucune impulsion de conmandé ne leur est appliquée. Le commutateur S 4 est commandé par le signal N° 6, le commutateur S 5 par le signal N° 7 15 et les commutateurs S 6 et S 7 sont commandés par les signaux N° 5, ces commutateurs n'étant actionnés que pendant que des impulsions leur sont appliquées. On a désigné par 8 un diagramme de temps montrant le principe de synchronisation du circuit la ou 2 a et on a désigné par 9 un diagramme de temps montrant le principe de syn-20 chronisation du circuit 1 b ou 2 b. Comme le montrent les diagrammes de temps 1 à 9, il se produit en même temps que l'arrivée de la tête d'un signal en forme de salve à l'extrémité d'entrée du démodulateur un actionnement du commutateur S 4 et l'opération de synchronisation du circuit de régénération d'ondes porteuses 1 a 25 est commencée. Lorsque le synchronisme est presqu'établi et lorsque la tête du signal en forme de salve est arrivée à la sortie, du circuit d'égalisation 4, le commutateur S 4 est ramené dans la position initiale et l'opération de synchronisation est exécutée de façon continue sur la phase du circuit d'égalisation 4. En même 30 temps, les commutateurs S 6 et S 7 sont reliés respectivement au circuit de régénération d'ondes porteuses 1 a et au circuit de régénération de signaux d'horloge 2 a de façon à être utilisés pour la détection de phase et pour la régénération de forme d'ondes. La deuxième salve arrive à la borne d'entrée du démodula-35 teur avant que la démodulation de la première salve ne soit terminée et l'opération de synchronisation des circuits 1 b et 2b est exécutée de la même manière que décrit plus haut pour amorcer la préparation de la démodulation de la deuxième salve. En conséquence, après que le signal de début de salve est devenu disponible à 40 l'instant correct, c'est-à-dire après que le mot unique a pu être 7012670 9 2038324 détecté dans le cas d'un système à accès multiple et à partage de temps, les deux circuits de synchronisation sont commandés alternativement de façon à démoduler les salves. Au début de l'opération de démodulation, il est possible de détecter la position du 5 mot unique en utilisant un signal artificiel de début de salve qui peut être appelé "signal unique" de détection de mot, qui est appliqué au démodulateur et dont la position est décalée d'un bit dans chaque période. On a décrit plus haut les principes de fonctionnement 10 du dispositif suivant l'invention et on va maintenant expliquer les caractéristiques et les effets de ce dispositif. On a précédem-ment mentionné qu'aucun mot de synchronisation n'est nécessaire lorsque deux circuits synchrones sont utilisés alternativement et lorsqu'un circuit à retard est branché avant un détecteur déphasé. 15 L'invention est basée sur un tel principe et la première caractéristique de l'invention consiste en ce que l'action de synchronisation est amorcée en même temps que l'arrivée d'un signal en forme de salve dans le démodulateur et, après le passage de la salve dans le circuit à retard, presqu'instantanément avec l'arrivée de la 20 salve dans le détecteur, la borne d'entrée du circuit synchrone est reliée à la sortie du circuit à retard. La seconde caractéristique de l'invention consiste en ce que le circuit synchrone utilisé pour la détection de phase ou pour la régénération de forme d'onde reste relié à la sortie du circuit à retard pendant toute 25 la durée d'utilisation. Suivant l'invention, une altération du taux d'erreur due à des déphasages provoqués par le circuit à retard est limitée à la partie de tête, c'est-à-dire la partie correspondant au mot unique, du signal en forme de salve et les autres parties du signal peuvent être démodulées par l'onde por-30 teuse régénérée qui ne présente aucun déphasage. En supposant que la commutation entre les deux circuits de régénération soit réalisée seulement à la borne d'entrée du circuit à retard représenté sur la Fig. 2, il devient nécessaire d'effectuer la détection ou la régénération de forme d'onde à la partie arrière du signal en 35 forme de salve dans l'état du circuit synchrone où le synchronisme est maintenu et pendant un intervalle de temps égal à la durée de retard du signal. Suivant l'invention, le taux d'erreur n'est pas influencé par la caractéristique de maintien de synchronisme du circuit synchrone du fait de la seconde caractéristique de l'in-40 vention, ce qui constitue un autre avantage important de l'inven 7012670 10 2038324 tion. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite et représentée et elle est susceptible de nombreuses modifications, suivant les applications 5 envisagées et sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention. Par exemple, bien que la forme de réalisation décrite plus haut fasse intervenir deux circuits de régénération d'onde porteuse et deux circuits de régénération de signaux d'horloge, il est possible de ne brancher qu'une seule de ces deux paires entre la borne 10 d'entrée et la borne de sortie du circuit à retard 3. Bien qu'on ait représenté sur la Fig. 3 tin démodulateur pour démoduler des signaux biphasés modulés en déphasage, l'invention est également applicable à des systèmes polyphasés. Egalement, bien que l'invention ait été expliquée en référence à son application à un système 15 à accès multiple, à partage de temps et à modulation par impulsions codées, il va de soi que l'invention peut être appliquée non seulement à ces systèmes mais également à tous systèmes de démodulation de signaux en forme de salves nécessitant un synchronisme de phase. 7012670 îi 2038324 REVENDICATIONS 1. Dispositif de démodulation de signaux en forme de salves, dans lequel des signaux d'entrée en forme de salves sont appliqués alternativement à deux circuits d'établissement 5 de synchronisme présentant des périodes de synchronisation à peu près égales et en appliquant simultanément les salves d'entrée à un circuit à retard présentant une durée de retard égale ou légèrement supérieure à la période d'établissement du synchronisme des circuits d'établissement de synchronisme et dans lequel le 10 signal de créneau sortant du circuit de retardement est démodulé par la sortie du circuit d'établissement de synchronisme, caractérisé en ce que, lorsque le synchronisme est établi par ledit circuit, le signal en forme de salve sortant du circuit à retard est appliqué au circuit d'établissement de synchronisme à la place 15 du signal d'entrée en forme de salve. 2. Dispositif de démodulation de signaux en forme de salves caractérisé en ce que deux circuits de régénération d'ondes porteuses et deux circuits de régénération de signaux d'horloge sont prévus comme circuits d'établissement de synchronisme et en 20 ce que, lorsque le synchronisme est établi dans l'une des deux paires de circuits, le signal en forme de salve sortant du circuit à retard est appliqué seulement à l'une desdites paires de circuits de régénération à la place du signal de créneau d'entrée.