Brevet FR2066976A1 — publié le 19710813

t 2066976 L'invention concerne un récepteur pour impulsions modulant un porteuse et situées à l'intérieur d*une bande de signal donnée, impulsions dont les instants d'apparition sont déterminés par une fréquence d'horloge fixe alors eue de part et d'autre de la bande de signal se trouvent des fréquences pilotes f^ et f^; ce récepteur comporte un dispositif qui ^orir.e â partir des fréquences pilotes f^ et f^ la fréquence de somme et la fréquence de différence f^ - à partir des quelles la fréquence d'onde porteuse locale et la fréquence d'horloge locale sont respectivement déduites. Le mode de modulation des impulsions reçues peut par exemple être: la modulation de phase, la modulation orthogonale, la modulation k bande latérale unique, etc. Pour obtenir des conditions de réception optimales, on attend des récepteurs envisagés dans le préambule que l'onde porteuse et le signal d'horloge rétablis localement corr pondent non seulement en fréquence mais également en phase â quelques degrés près respectivement au signal de porteuse et au signal d'horloge du côté de l'émetteur. La synchronisation de phase pose de très sévères exigences à la réalisation de ces récepteurs. En particulier, dans des formes de réalisation connues de ces récepteurs pour le rétablissement local de la porteuse et du signal d'horloge dans le dispositif décrit ci-dessus^ les deux fréquences pilotes f.j et f0 sont sélectionnées * l'aide de filtres pilotes. Après mélange de f^ et-f^ dans un étage mélangeur on obtient au moyen de filtres sélectifs les fréquences f-j, + f0 ou f^ - f?, à partir desquelles la porteuse locale et respectivement le signal d'horloge sont déduits par exemple après une division de fréquence éventuelle. Avec de systèmes de ce genre on rencontre des difficultés s'il se présente cans la voie de transmission des décalages de fréquence qui sont par exemple provoqués par un système de téléphonie par courant norteur inséré entre l'émetteur et le récetsteur, système dont les oscillateurs d'onde r>orteuse du côté ie 1*émetteur et du côté du récepteur ne sont ras parfaitement synchronisés mais peuvent présenter usuellement une différence ne fréquence de quelques Hertz. Far suite des filtres sélectifs précités des -éphasages indésirables sont introduits par suite de ces décalages ie fréquence dans les siynaux d1où sont réduits le signa} de porteuse local et le signal d*horloge local. Pour compenser ces déxihasayss tributaires '"e la fréquence il faut prendre '"es mesures additionnelles de sorte que ces récepteurs deviennent particulièrement compliqués » L'invention vise une autre conception du dispositif décrit cÎTdessus avec lequel de façon particulièrement simpl^ dans toutes T bad 0Wg,NAL 70 39486 2 2066976 les circonstances^ les déphasages tributaires de décalages de fréquence de la porteuse locale et du signal d'horloge local sont fortement réduits. Le récepteur conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte deux boueles de correction automatique de phase (CAP) 5 comportant chacune un oscillateur et un étage mélangeur fonctionnant comme discriminateur de phase, alors que le signal d'oscillateur et un signal de commande sont appliqués â llétage mélangeur à la sortie duquel est obtenu un signal qui par l'intermédiaire d'une ligne de régulation est appliqué à un filtre passe-bas à la sortie duquel on obtient une ten-10 sion de régulation qui commande un organe de l'oscillateur déterminant la fréquence, récepteur dans lequel l'oscillateur de la première boucle CAP est accordé sur une des fréquences pilotes l'étage mélangeur de la première boucle CAP les signaux reçusalors qu'à la sortie de l'étage mélangeur de la première boucle CAP, outre la ligne 15 de régulation sont connectées deux lignes parallèles dont la première est appliquée à l'étage mélangeur de la deuxième boucle CAP- dont l'oscillateur est accordé sur la fréquence f^ + tandis que la deuxième ligne est appliquée, à un circuit sélectif accordé sur la fréquence f^ - f^t alors que la fréquence de somme f^ "+ fg et que la fréquence de différence f^ - f^ 20 sont respectivement prélevées sur 1rosciilateur de la deuxième boucle CAP et circuit sélectif. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, fera bien comprendre comment l^invention peut être réalisée. La fig. t représente un dispositif récepteur pour la 25 réception des signaux modulés orthogonalement. La fig. 2 représente un diagramme de fréquence des signaux reçus. La fig. 3 représente un dispositif conforme à l'inven- ■ tion. 30 Sur la fig. "I est représenté un-récepteur pour la récep tion d'impulsions modulant une porteuse et situées dans une bande de signal dè, par exemple, 150G-Hz, impulsions dont les instants d'apparition sont déterminés par une fréquence d'horloge fixe de, par exemple, 1200 Hz. Le récepteur représenté est conçu pour la réception simultanée de deux 35 séries d'impulsions meàulant chacune une porteuse distincte, ces porteuses ayant la même fréquence de par exemple 1800 Hz mais présentant entre elles un déphasage de 90°• Ce mode de modulation est connu sous le nom de modulation orthogonale. PQur le rétablissement local de la porteuse et du 40 signal'd'horloge, on émet de part et d'autre de la bande de signal des BAD ORIGINAL 70 39486 3 2066976 fréquences pilotes f^ de par exemple 2700 Hz et f^, de par exemple 900 Hz. La fréquence d'onde porteuse s'élève dans cet exemple de réalisation à (f.| + f2V2 et la fréquence d'horloge 2(f^ - f2)/3» Sur la fig. 2, on a représenté le diagramme de fréquence des signaux reçus, A représentant la 5 bande de signal, B et C les fréquences pilotes f^ et fg. Dans le récepteur représenté, les séries d'impulsions modulées orthogonalement reçues sont appliquées par l'intermédiaire d'un amplificateur 1 à un dispositif de démodulation orthogonal comportant deux modulateurs en équilibre 2, 3 et deux filtres de sortie 4, 5. Aux modula-10 teurs équilibrés 2, est appliqué un signal d'Dnde porteuse obtenu localement, alors que dans une des lignes d'alimentation de porteuse se trouve un circuit dépbaseur de 90°, 6. Les filtres de sortie 4 et 5 sont reliés respectivement à deux dispositifs d'échantillonnage 7 et 8 auxquels est appliqué également un signal d'horloge obtenu localement. Les sorties 15 des dispositifs d'échantillonnage sont connectées à deux dispositifs utilisateurs 9 et 10r Pour rétablir le signal d'onde porteuse et le signal d'horloge, on a connecté à la sortie de l'amplificateur 1 un dispositif qui sera décrit par la suite, dont à la sortie 12 ou 13 sont prélevés res-20 pectivement un signal à fréquence, f-j + f2 ou ^ - f2*--^a soï"tie 12 est reliée â l'entrée d'un diviseur par deux 1.4 â. la sortie duquel est obtenu le signal de porteuse local à fréquence (f^ + fg)/2, tandis que la sortie 13 est reliée par l'intermédiaire d'un formateur, d'impulsions 15 â l'entrée pour impulsions d'horloge d'un compteur en anneau 16 qui est conçu-25 comme un registre à décalage rétrooouplé constitué par un certain nombre d'éléments de registre à décalage connectés en cascade 17» 18, 19, alors que la sortie du registre â décalage est reliée â son entrée, tandis que le contenu des éléments de registre à décalage 17, 18, 19 sont décalés par les impulsions provenant du formateur d'impulsions 15 et le compteur 30 en anneau 16 comporte par ailleurs un dispositif de surveillance non représenté qui fait en sorte que chaque fois une des sorties des éléments de registre à décalage 17, 18, 19 prenne la valeur logique "-1". Le signal d'horloge local à fréquence 2(f^ - f^)/^ est dans ce cas prélevé sur la sortie de l'élément de registre à décalage 18. Le signal de porteuse et 55 le signal d'horloge ainsi rétablis, à partir des signaux pilotes f^ et sont appliqués respectivement aux modulateurs équilibrés 2, 3 et aux dispositifs d'échantillonnage 7» 8» Pour un bon fonctionnement du récepteur il faut tenir compte qu'il se produit par suite de la division de fréquence à l'aide 40 d'un diviseur par deux 14 et par le compteur en anneau 16 une pluralité 70 39486 4 2066976 dans la phase du signal de porteuse local et du signal d'horloge local. Le signal de porteuse prélevé sur le diviseur par. detbc 14 peut être en phase avec le signal de porteuse reçu mais également être décalé de 180°. De même, les instants d'apparition des impulsions dans le signal d'horloge 5 local coïncident avec les instants d'échantillonnage mais sont décalés par rapport à ceux-ci dans le temps d'un intervalle 1/3 ^orXoge 0U • ' 2/3 Wloge danS leqiiel fhorloge = 2(f1 " f2^* Puur ^vit^r perturbateur de la dualité de phase du signal de porteuse local, on utilise, de façon connue dans l'émetteur un convertisseur de code ayant la 10 forme d'un modulateur à changement d'état tandis que dans le récepteur l'effet inverse .est obtenu à l'aide d'un modulateur à changement d'état .20 ou 21 connecté à la sortiedu dispositif d'échantillonnage 7 ou- 8. Pour éliminer la pluralité de phase du signal d'horloge, la sortie du compteur en anneau 16 est reliée par-1'intermédiaire d'une porte d'inter-15 diction 22 et d'une porte OU 23 à son entrée pour impulsion d'horloge, l'entrée de la porte OU 23 est dans ce cas également reliée à la sortie du formateur d'impulsions 15 tandis que l'entrée de la porte d'interdiction 22 est ég lement reliée à la sortie d'un détecteur .de passage par zéro 24 connecté à la sortie du filtre de.sortie 4» ce détecteur fournis-20 sant une impulsion â la porte d'interdiction à chaque passage par zéro du signal d'information modulé. Si les instants d'apparition des impulsions d'horloge locales coïncident avec les instants d'échantillonnage, les impulsions données par le détecteur de passage par zéro 24 coïncident avec les impulsions apparaissant à*la sortie, du compteur en anneau 16. De ce 25 fait c'est uniquement, les impulsions provenant du formateur d'impulsions .15 par l'intermédiaire de la porte OU 23, qui sont, appliquées à l'entrée pour impulsion d'horloge du compteur en anneau 16Si les instants précités coïncident, il n'apparaîtra aucune.impulsion à la sortie du compteur en anneau-16 à ces instants où le détecteur de passages par zéro 24 30 fournit une impulsion. De ce fait, des impulsions additionnelles sont transmises par l'intermédiaire de la porte 0ÏÏ 23 à l'entrée d'impulsion d'horloge du compteur en anneau, de sorte que la correction de phase désirée du signal d'horloge local est réalisée. De cette façon, dans le récepteur, sont rétablis en 35 évitant une pluralité de phase à partir des fréquences pilotes f^ et f^ le signal d'onde porteuse et le signal d'horloge dont les fréquences correspondent avec précision respectivement à la fréquence de la porteuse reçue et à la fréquence du signal d'horloge du côté de l'émetteur. S'il se produit dans la voie de transmission un décalage de fréquence de Af, 40 la fréquence d'horloge n'en est pas influencée étant donné qu'elle est 70 39486 5 2066976 invariable pour les décalages de fréquence dans la voie de transmission, mais la fréquence d'horloge et les fréquences pilotes subissent de ce fait un décalage de fréquence de A f. La fréquence d'horloge rétabli â partir des fréquences pilotes f^ + A f et + û f qui est prélevée sur le comp-5 teur en anneau 16 s'élève à 2(f^ - fg)/3 et est tributaire du décalage de fréquence tandis que la fréquence de porteuse rétablie .qui est -prélevée sur le diviseur par deux 14 s'élève à /~(f-j + et a subi un décalage de fréquence de A f de sorte que la fréquence de porteuse locale est égale à la fréquence du signal de porteuse reçue. Les phases du signal 10 de porteuse local et du signal d'horloge local subissent toutefois un décalage tributaire de la grandeur du décalage de fréquence À f, qui peut prendre de grandes valeurs étant donné la forte sélectivité des circuits sélectifs utilisés dans le dispositif 11. C'est ainsi que ce décalage s'élève par exemple â 70® pour un décalage de fréquence ^f = 10 Hz. De 15 ce fait la propriété de distinction des impulsions du récepteur est fortement réduite et la sensibilité aux parasites est fortement augmentée. De façon â réduire fortement le déphasage du signal de porteuse et du signal d'horloge locaux provoqué dans la voie de transmission par de décalages de fréquences, on a prévu conformément à l'invention 20 le dispositif 11 représenté sur la fig. 3 comportant deux houcles de correction automatique "de phase (CAP) 25 et 26 comportant chacune un oscillateur 27 ou 28 et un étage mélangeur 29 ou 3® alors que le signal de l'oscillateur et le signal de commande sont appliqués à un étage mélangeur 29 ou 30 â. la sortie duquel on obtient un signai qui est appliqué par 1fin-25 termédiaire d'une boucle de réglage 31 ou 32 à un filtre passe-has 33 ou 34, à la sortie duquel est prélevée une tension de régulation qui commande un organe déterminant la fréquence 35 ou 36 de l1,oscillateur 27 ou 28. Dans ce dispositif l'oscillateur 27 de la boucle CAP 25 est accordé sur la fréquence pilote f^ et on applique â l'étage mélangeur 29 de la boucle 30 CAP 25 les signaux reçusy tandis qu'à la sortie de l'étage mélangeur de la boucle CAP 25 sont connectées outre la ligne de régulation deux lignes parallèles 37 ou 38, la ligne 37 étant appliquée à l'étage mélangeur 20 de la boucle CAP 26 dont l'oscillateur 28 est accordé sur la fréquence f^+f^, tandis que la ligne 38 est connectée â un circuit sélectif accordé sur la 35 fréquence f^ - f^ ce dispositif sélectif étant constitué par un filtre sélectif 39 alors que la fréquence de somme f^ + ét-la fréquence de différence f^ - fg sont prélevées respectivement sur l'oscillateur 28 de la boucle CAP 26 et sur le filtre séleetif 39» Dans le dispositif 11 représenté sur la fig. 3» les 40 70 39486 6 2066976 signaux reçus,, avec un diagramme de fréquence tel que représenté sur la fig. 2, sont appliqués à 1*étage mélangeur 29 fonctionnant comme diseri— minâteur de phase. Par mélange du signal provenant de 1'oscillateur 27 accordé sur la fréquence f^ et signal pilote â fréquence f^ qui remplit 5 la fonction de signal de commande pour l'oscillateur 27, on prélève à la sortie de l'étage mélangeur 29 un signal de régulation qui après suppression de composantes de fréquence indésirables est appliqué au moyen du filtre passe-bas 35 pour la synchronisation â un élément déterminant la fréquence 55 ête l'oscillateur 27. Si la fréquence initiale de l'oscilla-ÎO teur 27 n'est pas égale à la fréquence pilote f^, il apparaît de la façon décrite ci-dessus à la sortie du filtre passe-bas 23 .une tension continue de régulation qui synchronise l'oscillateur 2J avec précision sur la fréquence f^. Le filtre passe-bas 33 peut par exemple être constitué par une résistance série et un condensateur transversal avec une fréquence limite 15 de par exemple 0,1 Hz, Dans le dispositif 11 représenté, la sortie de l'étage mélangeur 29 est non seulement reliée par l'intermédiaire de la ligne de régulation 31. au filtre passe-bas 55 mais également par l'intermédiaire de deux lignes parallèles 57 et 58 respectivement à la boucle CAP 26 et 20 au filtre sélectif 39» En effet, il apparaît à la sortie-de l'étage mélangeur 29 non seulement la tension continue de régulation pour la synchronisation de l'oscillateur 27, mais également d'autres produits de mélange. En particulier, il apparaît à la sortie de 1*étage mélangeur 29 par mélange de la fréquence de l'oscillateur f^ et de la fréquence pilote f2 25 les fréquences f^ - f^ et f^ + f^. A l'aide du filtre sélectif inséré dans la ligne 38, 3% la fréquence f^ est. sélectionnée, du signal de sortie de 1'étage mélangeur 29 tandis que le signal S fréquence f^ + f^ forme dans le signal de sortie de l'étage mélangeur 29 le signal de commande de la bouele CAP 26 dont l'oscillateur 28 est synchronisé sur la fréquence 30 f-| + f~2 d'une façon décrite pour la boucle CAP 25. A l'aide du compteur en anneau 16 connecté au filtre sélectif 29 et au diviseur par deux 14 connecté à l'oscillateur 28, on rétablit à partir des fréquences sélectionnées respectivement du signal d'horloge à fréquence £f^ - î^)f~5 et le signal d'onde porteuse S fréquence (f^ + 35 Tout comme pour le dispositif connu les décalages de fréque. ce dans la voie de transmission sont suivis par la fréquence de porteuse rétablie et la fréquence d'horloge rétablie reste indépendante de ces décalages de fréquence. S'il se produit par exemple dans la voie de transmission, un décalage de fréquence ^ f, â cause duquel les fréquences 40 pilotes deviennent f^ + û f et + A f» l'oscillateur 25 est alors syn 70 39486 7 2066976 chronisé sur la fréquence f^ + et il apparaît à la sortie de l'étage mélangeur 29 en particulier lés fréquences r f2 et f^ + fg + 2^f. La fréquence fi - fg est sélectionnée par le filtre sélectif 39 tandis que la fréquence f j + fg + 2 A f est mise à pro-5 fit pour la synchronisation de 11oscillateur 28. Comme pour le dispositif connu la fréquence'du signal d'horloge prélevé' sur le compteur en anneau 16 de 2(fi - fg)/3 et la fréquence du signal de porteuse prélevé sur le diviseur par deux 14 /~(f i+f 2)/2/+ A f.» mais le dispositif conforme à l'invention se distingue en ce que le dépha-10 sage provoqué par le décalage de fréquence A f est fortement réduit comme on va l'expliquer par la suite. Dans ce but, on part de l'état où la fréquence de l'oscillateur 27 est pratiquement égale à la fréquence pilote f^ et où la fréquence de l'oscillateur 28 est pratiquement égale à une fréquence f^ + 15 f2» Dans ce cas pour la synchronisation de l'oscillateur 27 sur la fréquence f-|_, il se produit une tension de régulation minimale de grandeur négligeable. Cela signifie que le sigial pilote fj et le signal d'oscillateur présentent entre eux un déphasage de pratiquement /T /2, du fait que seulement dans ces circonstances il n'ap-20 paraît pas de tension de régulation à la sortie de l'étage mélangeur 29« En effet, en représentant le signal pilote f^ par A sinus 27Tfi et le signal d'oscillateur 27 par B sinus obtient par mélange de ces signaux dans l'étage mélangeur 29 le produit de mélange C sinus 2/Ti'it. sinus (2 X fi+ 7T /2j ne comportant aucune 25 composante continue. De même, entre le signal apparaissant à la sortie de l'étage"mélangeur 29-à fréquence f^+f2 et le signal provenant de l'oscillateur 28 il existe un déphasage de pratiquement /2. S'il se produit dans la voie de transmission un décalage de fréquence^ f, les fréquences pilotes deviennent fj_+^f et fg+A f et 30 pour l'obtention d'une tension de régulation de grandeur R nécessaire pour la synchronisation de l'oscillateur 27 sur la fréquence f-j_ + A f> celui-cj. subxt outre le dépnasage fixe ae Jf /2 un déphasage additionnel par rapport a la pnase du signal pilote ij_+ A f. A la sortie ae xrétage mélangeur 29 apparaît aiors une tension continue 35 qux par x'intermédiaire de x'amplificateur de tension continue 40, est appliquée comme tension de régulation à l'organe 35 déterminant la fréquence de l'oscillateur 27. Si par exemple le signal pilote £±+û f est représenté par A sinus 2JT(fi+ àl)t et le signal provenant de l'oscillateur 27 par B sinus £"2 X (f 1+A f ) t+ X /2+ , 40 le produit de mélange C sinus sera 2 t(f1+ Af)t.sinus 70 39486 8 2066976 i^;24to+ Af)t+X/2+y. A la sortie de l'étage mélangeur 29 apparaît une composante de tension continue de grandeur C sinus cette composante de tension continue étant appliquée-après amplification dans l'amplificateur de tension continue 40 qui a un fac-5 teur d'amplification V, fournit la tension de régulation de grandeur H» En formule, on a donc : VC sinus ^ =R, Si l'on introduit dé façon connue la sensibilité k de l'oscillateur qui est défini comme 10 k « 2>CÛ f/R on obtient le déphasage à partir de la relation sinus =2. X ^ f/kVC. Il ressort de ceci que le déphasage- est rendu suffisamment petit par une valeur suffissamment élevée du facteur d'ampli-15 ficationVo Dans une forme de réalisation pratique avec laquelle kV = 3000 Rad/Vosec, le déphasage s'élevait à 1° pour un décalage de fréquence de 10 Hz. Le fonctionnement de la boucle CAP 26 est identique au fonctionnemènt de la boucle CAP 25 décrite ci-d'.essus, de sorte qu'également par la boucle CAP 26 le déphasage provoqué 20 p Lors de l'apparition de décalage de fréquence dans la voie de transmission on obtient par mélange dans l'étage mélangeur 29 des 25 . signaux reçus et du signal provenant d'oscillateur 27 notamment les signaux à fréquence f1+f2+2 A f et fj - fg* qui servent d'une part pour le rétablissement de signal d'onde porteuse et respectivement du signal, d'horloge et sont appliqués par l'intermédiaire de la ligne 37 à la boucle CAP 26 et d'autre part par l'intermédiaire 30 de la ligne 38 au filtre sélectif 39» Le signal à fréquence f^+fg +2 A f est prélevé sur l'oscillateur ce signal présentant également un déphasage de quelques degrés» Le signal à fréquence f^-fg est prélevé sur le filtre sélectif 39 et ne-présente pas de déphase tributaire de la fréquence étant donné que la fréquence fi-fg est 35 indépendante des décalages de fréquence se produisant dans la voie de transmission. On obtient de cette façon : que pour le signal d'onde porteuse et le signal d'horloge rétablie qui sont fir-élevés respectivement sur le diviseur par deux 14 et sur le compteur en anneau 16, le 70 39486 9 2066976 déphasage» par suite des décalages de fréquence dans la voie de transmission sont réduits à quelques degrés, de sorte qu'avec un appareillage simple dans toutes les circonstances, on obtient dans le récepteur des conditions de réception optimales. En particulier le récepteur conforme à l'invention se distingue par une propriété de distinction des impulsions optimales et par une insensibilité maximale aux perturbations. Pour être complet, il faut encore remarquer que l'oscillateur 27 peut être accordé non pas sur la fréquence f-j., mais sur la fréquence f2* tandis qu'on peut également mettre à profit un autre rapport entre la fréquence d'horloge et'f-^-fg® Il est également possible d'utiliser dans l'exemple de réalisation repré- f senté au lieu d'un filtre sélectif 39s une boucle CAP. 70 39486 10 2066976 REVENDICATION: Récepteur pour impulsions modulant une porteuse et situées à l'intérieur d'une bande de signal donnée, impulsions dont les instants d'apparition sont déterminés par une fréquence d'hor-5 loge fixe alors que de part et d'autre de la bande de signal se trouvent des fréquences pilotes f^ et fg ; ce récepteur comporte un dispositif qui forme à partir des fréquences pilotes fi et f2 la fréquence de somme f-^+fg et la fréquence de différence f^-fg* à partir desquelles la fréquence d'onde porteuse locale et la 10 fréquence d'horloge locale sont respectivement déduites, ce récèp-teur étant caractérisé en ce qu'il comporte deux boucles de correction automatique de phase (CAP) comportant chacune un oscillateur et un étage mélangeur fonctionnant comme discriminateur de phase, alors que le signal d'oscillateur et un signal de commande 15 sont appliqués à l'étage mélangeur à la sortie duquel est obtenu un signal qui par l'intermédiaire d'une ligne de régulation est appliqué à un filtre passe-bas à la sortie duquel on obtient une tension de régulation qui commande un organe de 1'oscillateur dé-" terminant la fréquence, récepteur dans lequel l'oscillateur de 20 ]_a première boucle CAP est accordé sur une des fréquences pilotes f^, dans lequel on applique à l'étage mélangeur de la première boucle CAP les sirpiaux reçus, alors qu'à la sortie de l'étage mélangeur de la première boucle CAP, outre la ligne de régulation sont connectées deux lignes parallèles dont la première est appli-25 quée à l'étage mélangeur de la deuxième boucle CAP dont l'oscillateur est accordé sur la fréquence tandis que la deuxième ligne est appliquée à un circuit sélectif accordé sur la fréquence f^-fgj alors que la fréquence de somme fj+fg ®t que la fréquence de différence SOI1t respectivement prélevées sur l'oscilla-30 teur de la deuxième boucle CAP et le circuit sélectif.