Brevet FR2096875A1 — publié le 19720303

La présente invention concerne des perfectionnements aux procédés et dispositifs de transposition de fréquence de signaux électriques,du -iySe hétéradynage notamment, c'est-à-dire dans lesquels les signaux d'entrée sont transposés en signaux de fréquence audible. Elle a trait plus particulièrement à un procédé et des dispositifs de mise en oeuvre permettant de transposer toutes les fréquences d'une large bande en une bande plus étroite, bande des fréquences audibles par exemple.De tels dispositifs sont utilisables lorsqu'il stagit de détecter la présence de signaux électriques par une simple écoute, comme c'est par exemple le cas dans des systèmes d'écoute sous-marine les dispositifs dhétérodynage classiques, utilisés par exem- ple en réception à modulation de fréquence, mélangent au signal dtentrée à transposer un signal local de fréquence suffisamment voisine de la fréquence centrale du signal d'entrée pour que les battements obtenus soient dans la bande des fréquences audibles. Lorsque la fréquence du signal d'entrée varie dans une bande 2 52 autour d'une fréquence ventrale F, la fréquence du signal de sortie varie dans une bande de même largeur 2 !#F autour de la fréquence transposée. Pour que la bande du signal de sortie soit de faible étendue, et soit notamment toujours comprise dans la bande des fréquences audibles, il est nécessaire, ou bien que la bande du signal d'entrée soit elle-même de faible étendue, ou bien que la fréquence du signal local suive les variations de la fréquence du signal d'entrée. En réception à modulation de fréquence, la fréquence du signal d'entrée varie généralement dans une bande étroite autour d'une fréquence porteuse que l'on connaSt a priori et la fréquence de l'oscillateur fournissant le signal local peut être facilement réglée pour que le signal transposé soit audible.Par contre, en réception à large bande, on ne connatt pas a priori la fréquence moyenne du signal d'entrée et un circuit classique d'hétérodynage ayant un oscillateur local à fréquence variable ne peut pas entre utilisé. Un objet de l'invention est de proposer un procédé de trans- position de fréquence, et des dispositifs le mettant en oeuvre, permettant de transposer un signal à large bande en un signal à bande étroite, et notamment en un signal audible, réalisant ainsi un système de détection et d'écoute simple et efficace. Selon l'invention, un procédé de transposition de fréquence d'un signal d'entrée à large bande de fréquence en un signal de sortie à bande étroite, bande des fréquences audibles par exemple, par mélange d'un signal local au signal d'entrée et réalisation de battements, est principalement caractérisé en ce que ledit signal local comporte simultanément n signaux de fréquences distinctes, l'ensemble de ces n fréquences couvrant la bande de fréquence du signal d'entrée, D'autres objets et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les figures annexées qui représentent:: - la figure 1, un schéma de principe d'un circuit d'hétérodynage classique, - la figure 2, un graphique illustrant schématiquement un exem- ple de fonctionnement du procédé de changement de fréquence selon l'invention avec rétrécissement de la bande de fréquence. - la figure 3, un schéma de principe d'un exemple de réalisation d'un circuit mettant en oeuvre le procédé selon l'inventiontel qu'illustré par la figure 2. le circuit classique de changement de fréquence de la figure 1 comporte un mélangeur 1 qui reçoit d'une part le signal d'entrée E dont la fréquence FE varie dans une bande 3 et d'autre part le signal local de fréquence FL délivré par un oscillateur 2 accordé de manière que la fréquence de battement F5=F1 - FE du signal S délivré par le mélangeur 1 soit audible. La fréquence image F1 + FB est éliminée par un filtre passe bas 3. Comme il est dit plus haut, la bande de fréquence du signal de sortie S est égale à la bande B du signal d'entrée et le signal de sortie reste audible lorsque la fréquence FB varie beau coup si et seulement si la fréquence locale FL suit la fréquence du signal d'entrée. le but de la présente invention est précisément d'obtenir un signal de sortie constamment audible quelle que soit la fréquence du signal d'entrée, et ceci, sans avoir à modifier le réglage de l'oscillateur local, ce qui revient, en d'autres termes, à trans- poser un signal de bande de fréquence large B en un signal de bande de fréquence étroite b comprise dans la bande des fréquences audibles. Pour cela , la transposition de fréquence est effectuée au moyen d'un signal local contenant simultanément et constamment n fréquences Fi couvrant 11 ensemble de la bande B du signal d'entrée. Elle est ainsi effectuée à chaque instant autour de plusieurs fréquences et les battements obtenus F = | FE - FL | et Fs = FE X F1 sont fonction du paramètre FL = Fi La figure 2 donne un exemple d'application de ce procédé. Dans cet exemple, les n fréquences Fi sont les harmoniques impairs dlune fréquence F0, l'ensemble étant choisi de manière à couvrir la bande de fréquence B du signal d'entrée E. les signaux obtenus par cette transposition multiple constituent les familles de courbes FB h F1, F1 - FE et F E+FL représentées sur la figure 2, Un choix convenable de la valeur de Fo d'une part, et de la bande de détection du signal de sortie S permet d'obtenir une transposition de toutes les fréquences de la bande B en fréquences de la bande b , avantageusement comprise dans la bande des fréquences audibles. Comme l'indique la figure 2, le signal de sortie est, dans ce cas, avantageusement détecté dans une bande Fo \ b FE du signal d'entrée correspond une fréquence et une seule Fo Il faut noter que ce procédé de transposition ne permet pas de reconnattre une fréquence FB , la correspondance Fs = fonction(FE) n'étant pas biunivoque, mais permet de la détecter, ce qui est suffisant dans le cadre des applications envisagées, et notammment pour l'écoute sous-marine. La figure 3 représente schématiquement un exemple de circuit de transposition mettant en oeuvre le procédé de l'invention. Ici, le mélangeur 1 reçoit, outre le signal dientrée E de fréquence FE r le signal local FL , fourni par un générateur d'har- moniques 20 de fréquence fondamentale Po et corrigé en amplitude par un réseau correcteur 4. le générateur d'harmoniques est par exemple constitué d'un générateur de signaux carrés de fréquence 20 9 en effet, la décomposition en série de Fourier d'un tel signal indique qu'il contient les harmoniques impairs de la fréquence fondamentale 20 , l'amplitude de ces harmoniques décroissant avec l'augmentation de leur rang de 6 dB par Fctave. le réseau correcteur 4 est un filtre passe-haut dont les éléments, résistance R et condensateur C par exemple, sont définis par la relation 2 tr RC F max = 1, Fmax étant la fréquence maxi- male de la bande B du signal d'entrée E. Ce réseau 4 ayant une caractéristique amplitude / fréquence inverse de celle du générateur d'harmoniques 20, permet de fournir au mélangeur 1 des raies de meme amplitude. les signaux de fréquences FEh F1 avec FL =(2p+?)Fo obtenus à la sortie du mélangeur 1 et tels que ceux représentés figure 2, sont filtrés par un élément passe-bande 30 dont la bande passante b est comprise entre P et 2 Po le générateur d'harmoniques 20 est par exemple constitué d'un multivibrateur 21 de fréquence 2 Fo suivi d'un diviseur de fréquence, par exemple une bascule bistable 22.Ceci permet d'obtenir des signaux carrés de fréquence 20 ayant un bon facteur de forme et d'améliorer la qualité des harmoniques.en réduisant notamment les éventuels harmoniques pairs. la fréquence fondamentale 20 est choisie en fonction de la largeur et de la position dans la gamme des fréquences que l'on désire obtenir pour la bande b Ainsi, un tel dispositif peut être utilisé pour rendre audi bles tous les signaux apparaissant dans une large bande de fré- quences.Si par exemple la bande B des fréquences d'entrée est 1 bande 0,100 kHz, et si lton désire détecter tout signal apparaissant dans cette bande en le rendant audible dans la bande 1,5 kHz à 3 EEzs la fréquence fondamentale PO du générateur d'harmoniques 20 est choisie égale à 1,5 kH2. Un avantage de ce dispositif, outre sa simplicité de reali sation et dlutilisation,est outil conserve une partie de la mo- dulation de la fréquence d'entrée en la rendant audible, cette modulation étant conservée par bandes, tant que la fréquence du signal d'entrée varie > sur ure meme droite de la courbe de transposition (courbe en traits pleins) de la figure 2. Lorsqu'il n'est pas utile de conserver une telle modulation dans le signal de sortie, les fréquences F. du signal local peuvent titre quelconques, étant entendu qu'elles doivent couvrir la bande B. le générateur d'harmoniques 20 de la figure 3 et le réseau correcteur 4 associé peuvent par exemple être remplacés par un générateur de bruit blanc à large bande dont le spectre de fréquences est continu, Dans ce cas, la bande b du filtre de sortie 30 est avantageusement réduite à une raie de manière à simplifier l'écoute et le matériel nécessaire. Ainsi, le procédé selon l'invention et les circuits permettant sa mise en oeuvre, simplifient considérablement les problèmes de transposition de fréquence du type hétérodynage notamment. leur application aux systèmes de détection de signaux par simple écoute, et d'écoute sous-marine par exemple, est particut lièrement intéressante. la description qui précède est donnée à titre d'exemple non limitatif ; d'autres variantes peuvent etre réalisées faisant partie du cadre de l'invention. R3VENDICATI?NS 1. Procédé de transposition de fréquence d'un signal d'entrée à large bande de fréquence en un signal de sortie à bande étroite par mélange d'un signal local au signal d'entrée et réalisation de battements fournissant le signal de sortie, caractérisé en ce que ledit signal local comporte simultanément n signaux de fréquences distinctes, ltensemble de ces n fréquences couvrant la bande de fréquence du signal d'entrée. 2. Dispositif de transposition de fréquence selon le procédé de la revendication 1 comportant un circuit mélangeur qui reçoit d'une part le signal d'entrée, d'autre part le signal local et délivre les signaux transposés, caractérisé en ce que le générateur de signal local connecté audit mélangeur fournit simultanément les n signaux de fréquences distinctes. 3. Dispositif de transposition de fréquence selon la revendication 2 caractérisé en ce que le générateur de signal local est un générateur des n premiers harmoniques impairs d'une fréquence fondamentale Fo , et en ce que la sortie du mélangeur est connectée à un filtre passe-bande dont la bande passante est comprise entre Fo et 2F0. 4. Dispositif de transposition de fréquence selon la revendication 3 caractérisé en ce que le générateur d'harmoniques in - pairs comporte un générateur de signaux carrés de fréquence BO connecté à un réseau correcteur d'amplitude du type passe-haut délivrant au mélangeur n signaux de même amplitude et de fréquence (2p+1)Bo , p étant un nombre entier supérieur ou égal à zéro. 5. Dispositif de transposition de fréquence selon la revendication 4 caractérisé en ce que le générateur de signaux carrés de fréquence PO comporte un multivibrateur bistable de fréquence 2F suivi d'un diviseur de fréquence par 2. 6. Dispositif de transposition de fréquence selon la revendication 2 caractérisé en ce que le générateur de signal local est un générateur de bruit blanc à large bande. 7. Dispositif de transposition de fréquence selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la bande de fréquence du signal de sortie est comprise dans la bande des fréquences audibles.