Brevet FR2146917A1 — publié le 19730309

La présente invention concerne les disposit de filtrage destinés à séparer un signal électrique utile, sinuso#dal ou non sinusordal, d'un signal électrique parasite, les deux signaux pouvant avoir des caractéristiques communes et se présentant superposés en un signal complexe. Elle concerne notamment, dans le cas particulier des pilotes automatiques pour aérodynes, le filtrage des signaux gyroscopiques, provenant de la centrale de verticale et destinés à l'organe de calcul du pilote automatique, qui comprennent un signal utile constitué par une modulation en amplitude de la tension HF (en général 400 Hz) fournie par le réseau de bord, cette modulation étant représentative, par exemple, des variatiens ou écarts d'assiette de l'aérodyne, et qui comprennent un signal parasite superposé au signal utile et constitué par des fluetuations de l'amplitude de la tension HF du réseau de ; rd de l'aérodyne qui n'est pas constante et qui varie d'une façon plus ou moins aléatoire avec le temps.Or, les signaux gyressques ont une fréquence qui se situe dans la bande 0-3 is et les fluctuations parasites d'amplitude se situent dans une bande de fréquence de 2 à 20 Hz, si bien qu'il n'est pas possible, par les méthodes classiques, c'est-à-dire par ltemploi de filtres actifs ou passifs, de séparer les signaux parasites des signaux utiles, ce qui est d'autant plus grave que les amplitudes de ces deux signaux sont peu différentes. L'invention vise à fournir un dispositif de filtrage apte à résoudre dans sa généralité le problème de filtrage ci-dessus, c'est-à-dire apte à traiter un signal complexe comprenant un signal utile constitué par une modulation de l'amplitude d'une porteuse HF et un signal parasite constitué par des fluctuations de l'amplitude de cette porteuse pour en extraire le signal utile, quand bien meme le spectre de fréquence et la loi de répartition d'amplitude du signal parasite seraient comparables aux caractéristiques correspondantes du signal utile, le filtrage étant obtenu sans altérer ni l'amplitude ni la phase du signal utile. A cette fin, le dispositif de filtrage selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte des premiers moyens de démodulation pour démoduler le signal complexe des seconds moyens de démodulation pour démoduler la porteuse seule et un circuit diviseur apte à effectuer la division du signal complexe démodulé par le signal résultant de la démodulation de la porteuse, pour fournir ainsi un signal de sortie comportant le signal utile sans le signal parasite. Une telle division, d'une part permet d'obtenir le signal utile débarrassé du signal parasite quelles que soient les caractéristiques d'amplitude et de fréquence de ce dernier et, d'autre part, ntentratne aucun affaiblissement de l'amplitude du signal utile ni mme un déphasage de ce dernier. Dans une réalisation particulière du dispositif de filtrage de l'invention, le circuit diviseur comporte un élément multiplieur dont l'une des deux entrées est constituée par la porteuse démodulée, un amplificateur différentiel à grand gain dont les deux entrées reçoivent respectivement le signal complexe démodulé et le signal de sortie de l'élément multiplieur et une boucle reliant la sorte de l'amplificateur, qui se trouve titre celle du circuit diviseur, à la seconde entrée de l'élément multiplieur. Avec une telle réalisation du circuit diviseur, l'erreur relative maximale est faible et l'erreur absolue ou erreur de zéro peut être considérée comme négligeable en raison de la boucle reliant la srtie du circuit diviseur à la seconde entrée de l'élément multiplieur. Un mode de réalisation de l'invention est donné, à titre d'exemple, dans la description qui va suivre et qui se réfère au dessin ci-annexé dans lequel la figure unique est une vue schématique d'un dispositif de filtrage selon l'invention. Sur l'unique figure du dessin, la référence 10 désigne une source d'énergie électrique, telle qu'un alternateur par exemple, conçue pour alimenter les différents équipements d'un aérodyne non représenté) avec une tension alternative à haute fréquence, 400 Hs par exemple, d'amplitude sensiblement constante. Pour des raisons de construction et d'alimentation de l'alternateur, l'amplitude de la tension HF de sortie est, dans la plupart des cas, suJette à des fluctuations plus ou moins aléatoires dans le temps.En fait, la tension "Y" de la source 10, qui définit notamment la tension du réseau de bord de l'aérodyne, peut s'exprimer sous la forme Y = a (1 + kB) sin.wt dans laquelle "a" et "k" sont des constantes positives, et "B" une fonction aléatoire du temps souvent périodique ; en général, le facteur parasite kB est inférieur à 0,05 en valeur absolue. La tension "Y" fournie par la source 10 alimente un capteur ou détecteur 12 sensible à un certain phénomène P. Dans l'exemple choisi, le détecteur 12 est constitué par une centrale de verticale conçue pour moduler en amplitude la tension "Y" en fonction du phénomène constitué par les écarts d'assiette de l'aérodyne (non représenté).Le signal gyroscopique fourni par la centrale de verticale 12 se présente donc sous la forme d'une tension "I", modulée en amplitude, qui peut s'exprimer sous la forme X = a b(l + kB) A sin.(#t dans laquelle "b" est une constante positive et "A" est une fonction d#terminée des écarts d'assiette détectés par la centraie 12, la bande de fréquence de la fonction "A8' se situant, en général, entre 0 et 3 Hz. Ce signal complexe "X" contient donc le signal d'information utile "A" et le signal parasite da au facteur B. Conformément à l'inveation, la tension "X" est démodulée et filtrée dans un dispositif de démodulation 14 suivi d'un dispositif de filtrage 16 dont la fréquence de coupure se situe par exemple à 35 Hz, et d'autre part, la tension porteuse "T" seule est démodulée et filtrée, par l'intermédiaire, par exemple, d'un dispositif de redressement classique à double alternance 24 et d'un filtre 26 dont la fréquence de coupure est, par exemple, de 35 Hz. Le signal démodulé n sortant du filtre 16, signal qui peut s'exprimer par la formule x P a b(1 + kB) A est envoyé dans l'entrée "dénominateur" 20 d'un circuit diviseur désigné par la référence 18 tandis que la tension redressée "y" sortant du filtre 26 et qui représente les fluctuations d'amplitude de la tension porteuse "Y" et peut s'exprimer sous la forme suivante y = a (1 + kB) est envoyée dans l'entrée "numérateur "22" du circuit diviseur. Le circuit diviseur 18 se compose essentiellement d'un élément multiplieur 28 d'un type classique, d'un amplificateur différentiel à grand gain, non bouclé 30, et d'une boucle de retour 32. les deux entrées de l'élément multiplieur 28 sont alimentées respectivement avec la tension "y" à l'entrée "numérateur 22 et avec la tension "z" prélevée à la sorte de l'amplificateur 30 par la boucle 32. La sortie de l'élément multiplieur 28, sortie qui représente le produit "y.z", est reliée à l'une des deux bornes de I1 amplificateur différentiel 30 dont l'autre borne est reliée à l'entrée "dénominateur" 18 pour titre alimentée par la tension démodulée tn. L'amplificateur 30 réalise la fonction de comparaison du produit "y.z" et de la tension "x" et fournit la tension,"Z" satisfaisant, gracie à la boucle d'asservissement 28, 30, 52, à l'équation Y. - x = o Ainsi, la tension de sortie "z", qui peut s'exprimer par la formule z = b.A ; contient effectivement le signal utile A débarrassé du signal parasite et qui est alors disponible pour entre envoyé, par exemple, à l'organe de calcul d'un pilote automatique. On remarquera que le signe de la tension redressée "y" est constant de telle sorte, qu'avec une disposition convenable de l'amplificateur 30, le gain total de la boucle reste négatif, ce qui assure la stabilité de cette dernière, et par là, celle du circuit diviseur 18. En d'autres termes, la stabilisation du circuit diviseur ne peut être acquise que dans la mesure où la tension envoyée à l'entrée "dénominateur" varie dans un seul sens, ce qui exclut, en particulier, la possibilité d'une division directe des tensions non redressées "X" et "Y" quand bien meme ces tensions seraient en phase. Par ailleurs, avec un tel montage du circuit diviseur, l'erreur relative maximale au cours d'une multiplication est de t % du résultat, dans le cas le plus général ; cette erreur relative maximale se retrouve sur la division. De plus, la valeur maximale de l'erreur absolue ou erreur de zéro sur la division est inférieu re à 10 3 de la tension maximale. R E V E N D I C A 2 I O N S 1. Dispositif de filtrage conçu pour traiter un signal complexe comprenant un signal utile, constitué par une modulation de l'amplitude d'une porteuse HF et un signal parasite constitué par des fluctuations de l'amplitude de cette porteuse, pour en extraire le signal utile, caractérisé en ce qu'il comporte des premiers moyens de démodulation pour démoduler le signal complexe, des seconds moyens de démodulation pour démoduler la porteuse seule, et un circuit diviseur apte à effectuer la division du signal complexe démodulé par le signal résultant de la démodulation de la porteuse, pour fournir ainsi un signal de sortie comportant le signal utile sans le signal parasite. 2. Dispositif de filtrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit diviseur comporte un élément multiplieur dont~l'unesdes deux entrées est alimentée avec le signal résultant de ta démodulationdela porteuse, un amplificateur différentiel à grand gain, dont les deux entrées reçoivent respectivement le signal complexe démodulé et le signal de sortie de l'élément multiplieur, et une boucle reliant la sortie de l'amplificateur qui se trouve autre celle du circuit diviseur, à la seconde entrée de l'élément multiplieur. 3. Dispositif de filtrage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les seconds moyens de démodulation comportent un élément redresseur et un élément de filtrage dont la fréquence de cou#pure est comprise entre la haute fréquenceae la porteuse et la fréquence du signal parasite. 4. PSote automatique pour aérodyne caractérisé en ce qu'entre la centrale de verticale et l'organe de calcul du pilote automatique est disposé au moins un dispositif de filtrage selon l'une des revendications précédentes de façon à traiter les signaux gyroscopiques de pilotage fournis par la centrale de verticale pour en éliminer les signaux parasites dus aux fluctuations de l'amplitude de la tension du réseau de bord alimentant ladite centrale.