Brevet FR2086278A1 — publié le 19711231

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la conversion d'un signal périodique en un signal polyphasé. On a besoin, pour des applications dans des domaines très variés, de former un certain déphasage à partir du même signal divisé 5 en deux ou plusieurs dérivations. Cet effet est habituellement obtenu au moyen de réseaux de déphasage constitués d'inductances et de capacitances. Ces réseaux présentent cependant les inconvénients d'une part de donner difficilement des dispositifs à large bande et, d'autre part, de donner des dispositifs devenant encombrants et 10 coûteux aux fréquences basses. La présente invention a donc pour objet de fournir un déphasage désiré sur le même signal divisé en deux ou plusieurs dérivations, au moyen d'un échantillonnage, moyennant quoi on peut obtenir très exactement le déphasage désiré et dans une large bande 15 de fréquence, sans nécessairement imposer des impératifs importants d'ajustage et de glissement aux circuits à résonance. L'invention sera décrite en détails ci-après, selon une forme possible de réalisation, en regard des dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente un schéma synoptique d'un dispositif selon 20 l'invention et la figure 2 représente un graphique illustrant le rapport existant entre un signal périodique et les impulsions obtenues au moyen du processus d'échantillonnage. La figure 1 représente un dispositif selon l'invention, appliqué à la conversion d'un signal en trois phases. 25 Le dispositif comprend un circuit d'échantillonnage A dans lequel un signal de fréquence f devant être converti en un signal triphasé est échantillonné à une fréquence 3fQ, dans laquelle fQ est une fréquence choisie arbitrairement entre les limites f et 2f, qui peut être également exprimée de façon que la fréquence f soit 30 comprise entre les limites 1/2 f et f . Le signal peut comprendre un spectre de fréquences couvrant une partie ou la totalité de la gamme de fréquences comprises entre 1/2 f et f . o o Les impulsions obtenues par l'échantillonnage sont envoyées 35 simultanément â trois dérivations a1, a2 et a3, chacune d'elles étant reliée séparément à une porte, respectivement, B1, B2, B3. L'horloge qui commandé; l'échantillonnage commande également les 71 14327 -2- 2086278 trois portes, par l'intermédiaire par exemple d'un s électeur ou d'un registre à décalage, de sorte que les impulsions sont distribuées tour à tour sur les sorties b1, b2 et b3 des trois portes qui transmettent chaque troisième impulsion. On obtient ainsi, sur cha-5 que sortie, un signal de fréquence de récurrence f et l'on peut prouver mathématiquement que les amplitudes de ces impulsions varient à la fréquence avec un déphasage de 120°•exactement entre les signaux de deux dérivations consécutives. La démonstration mathématique est illustrée en référence à 10 la figure 2. Un- signal de fréquence f est représenté par la fonotion sinusoïdale sin 27ift, de période T = 1/f. La fonction sinusoïdale est échantillonnée à une fréquence f qui, d'après les indications ci-desstus, doit être supérieure à la fréquence f mais inférieure à 2f, c'est-à-dire que la période = l/fQ doit être comprise entre 15 1/2T et T, comme il ressort de façon évidente de la figure. Il faut s donc prouver que les valeurs d'échantillonnage sont situées sur une courbe sinusoïdale de fréquence fQ-f» ou, suivant un autre mode d'expression : - sin 2n fkTQ=-sin 2n (fQ-f) kTQ (k = 1,2,3....) 20 De- façon connue en soi, on peut écrire : - sin 2% (fQ-f) = sin 2ti (f-fQ) = sin (2ti fkTQ - 2k7i) = sin 2n fkT o ce qu'il fallait démontrer. 25 II faut également prouver qu'il existe un déphasage de 120° exactement entre les signaux de deux dérivations consécutives. On peut le démontrer de façon plus générale avec un nombre arbitraire n de phases. Le déphasage entre les signaux de dettx dérivations successives est alors de 360°/n. Il faut donc prouver que : 30 sin 2-rtf (kTQ + TQ/n)= -sin [2% (fQ-f) (kTQ +TQ/n) - 2n/n] De façon connue en soi, on peut écrire : - sin [2% (f -f) (kT +T0/n) - 2%/n] = sin [2w (f-fQ) (kTo+TQ/n)+ 2n/xi\ = sin [2nf (kTo+TQ/n) - k2-rc - 2-rc/n + 2u/n] = sin 2itf (kTo+TQ/n) 35 ce qu'il fallait démontrer. 71 14327 2086278 les impulsions des trois dérivations 1)1, b2 et b3 sont envoyées sur un filtre passe-bas 01, C2 ou C3 respectivement, monté: chacun sur une dérivation, dans lequel elles sont converties en signaux périodiques continus de fréquence fQ-f, les signaux, con-5 fermement aux indications ci-dessus, étant déphasés entre eux de 120° et 240° respectivement. Chacun de ces trois signaux est envoyé séparément, par une dérivation c1, c2 et c3 respectivement, sur trois autres circuits d'échantillonnage D1, D2 et D3, soit un circuit par dérivation. Dans ces circuits d'échantillonnage, les signaux 10 fournis sont échantillonnés à la fréquence 3fQ. A partir de la sortie du circuit D1, les .impulsions issues de l'échantillonnage sont envoyées sur trois'dérivations d11, d12 et dl3 ; à partir de la sortie de D2 elles sont envoyées sur trois dérivations d21, d22 et d23 et, à partir de la sortie de D3, elles sont envoyées sur trois 15 dérivations d31, d32 et d33. Le dispositif comporte trois portes supplémentaires E1, E2 et E3, chacune étant reliée individuellement à l'ensemble des trois circuits d'échantillonnage D1, D2 et D3 et, de ce fait, chacune d'elles reçoit toutes les impulsions des trois dérivations. Chaque 20 porte E1, E2 et E3 transmet respectivement chaque troisième impulsion venant tour à tour de chacun des circuits d'échantillonnage D1, D2 et D3 respectivement, de sorte que l'on obtient, sur les trois sorties e1, e2 et e3» des signaux à fréquence de récurrence 3fQ. Par analogie avec les détails indiqués ci-dessus, les amplitudes 25 des trois impulsions varient à la fréquence f - (fQ-f) = f et avec un déphasage de 120° entre deux dérivations successives. Le dispositif comporte en outre trois filtres passe-bas F1, F2 et F3 qui, par analogie avec les filtres 01, C2 et C3, conver-tissent les impulsions en signaux périodiques continus de fréquence f, 3q et présentant un déphasage de 120° entre deux dérivations successives. Dans un but de simplification, le nombre de phases a été fixé à trois dans l'exemple décrit. Il est cependant facile de voir que le nombre de trois dérivations par lequel les signaux sont divisés, peut être augmenté pour être porté à un nombre entier positif ? S arbitraire n. On effectuera une fréquence d'échantillonnage de nf — O au lieu de 3fQ et le déphasage entre deux dérivations successives sera alors de 360°/n. 71 14327 "4~ 2086278 Afin de simplifier la compréhension de l'invention, les fonctions d'échantillonnage, réalisées sous la forme par exemple du celles circuit d'échantillonnage A, et/de distribution, réalisées sous la forme par exemple des portes B1, B2 et B3, ont été représentées par 5 des circuits séparés agissant séparément dans le dispositif décrit ci-dessus. Bien entendu, les portes B1, B2, B3 et E1, E2 et E3 respectivement, outre leur fonction respective de distribution, peuvent également effectuer la fonction d'échantillonnage. La condition nécessaire à cet effet consiste seulement en ce que les signaux de 10 commande des portes soient suffisamment courts. Dans ce cas, les circuits d'échantillonnage A et D1, D2, D3 respectivement, ne sont plus nécessaires, ce qui est avantageux dans de nombreuses applications. Les portes B1, B2 et B3 peuvent également être réunies en un 15 circuit distributeur de signal ou un commutateur de signal qui, lorsque conformément à ce qui a été décrit ci-dessus, il effectue également la fonction d'échantillonnage, pourra être appelé circuit d'échantillonnage et de distribution. Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite 20 et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra y apporter toute équivalence technique sans pour autant sortir de son cadre qui est défini/dans les revendications annexées. 71 14327 5 2086278 - REVENDICATIONS -1t Procédé de conversion d'un signal périodique de fréquence f en un signal polyphasé, caractérisé par le fait : - que l'on échantillonne le signal à la fréquence d'échan-5 tillonnage nfQ, où f est une fréquence choisie arbitrairement entre les limites f et 2f, les échantillons étant distribués tour à tour sur n dérivations, de sorte que chaque dérivation soit alimentée chaque nième échantillon et que l'on obtienne dans chaque dérivation des impulsions de fréquence de récurrence f avec une variation 10 d'amplitude de fréquence f0-f I - que l'on forme, par filtrage passe-bas des impulsions de chaque dérivation, un signal périodique déphasé de 360°/n entre deux dérivations successives ; - que l'on échantillonne chacun de ces derniers signaux 15 simultanément à la fréquence nfQ et que l'on distribue tour à tour les échantillons issus de chacune des' n dérivations sur chacune de m dérivations supplémentaires, avec m ^ n, de sorte que chacune de ces dernières dérivations ne reçoive d'échantillon que d'une dérivation précédente à la fois parmi lesdites n dérivations et que, 20 dans chaque dérivation supplémentaire, on obtienne des impulsions à fréquence de récurrence nfQ et de variation d'amplitude à fréquence f ; et - que, par filtrage passe-bas, à partir des impulsions de chaque dérivation, l'on forme un signal périodique déphasé de 360°/n 25 entrQÔeux dérivations successives. • 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend : - un premier circuit d'échantillonnage et de distribution qui, à la fréquence nfQ où f est une fréquence choisie arbitrai- 30 rement entre les limites f et 2f, échantillonne le signal et distribue tour à tour sur n dérivations, les impulsions formées par l'échantillonnage, de sorte que chaque dérivation soit alimentée chaque nième impulsion ; 35 - un premier groupe de n filtres passe-bas qui, dans les dérivations respectives, convertit les impulsions fournies en un signal périodique de fréquence fQ-f déphasé de 360°/n entre deux dérivations successives ; i 71 14327 2086278 - un second groupe de n circuits d'échantillonnage et de distribution, chacun d'eux étant relié à l'ensemble des n filtres passe-bas du premier groupe et répartis sur chacune de m dérivations supplémentaires, prenant tour à tour un échantillon à partir 5 de chacun des n signaux d'entrée, de sorte que chacune des m dérivations supplémentaires ne reçoive d'échantillon que de l'une à la fois des n dérivations et qu'il; se forme des impulsions à fréquence de récurrenoe f avec variation d'amplitude à la fréquence f et 10 - un second groupe de filtres passe-bas qui, dans les dériva tions respectives, convertit les impulsions fournies en un signal périodique de fréquence f déphasé de 360°/n dans deux dérivations successives.