Brevet FR2197274A1 — publié le 19740322

Dans la technique conventionnelle, la transmission de données binaires entre des dispositifs numériques a jusqu'à présent con- sisté à transmettre réellement sur un canal de transmission ou sur une ligne téléphonique des signaux analogiques sur une largeur de bande importante. Un tel système est décrit dans le brevet U.S. 3.238.299 de Lender. De tels dispositifs comprennent généralement un montage pur convertir ou moduler un courant de caractères binaires cu bits er un signal analogique modulé en fréquence (EM) d'une première et d'une seconde fréquences identifiée "Mark and space" (marque-espa- ce), puis reconvertir ou démoduler un tel signal analogique en sa forme numérique initiale. Ces dispositifs de mcdulation-démodulation sont en général connus sous la désignation de modems. Voir la publication "Design a 1200 bit/s FSK Modulator" Electronic Design du 15 mars 1971, pages 80-83. Cependant il est désirable qu'une telle transmission "Marque Espace" soit obtenue par des techniques numériques car des fréquences peuvent être pilotées par quartz d'une façon plus précise et de plus les montages peuvent être obtenus en faisant usage de composants semi conducteurs MOS bien connus ou de toute autre com binaison numérique couramment employée. La présente invention vise donc à présenter un système desti- né à la modulation par déplacement de fréquence (qui sera doréna- vant désignée dans ce texte par FSK par souci de simplification) de signaux numériques pour leur transmission "Marque-Espace" sur des lignes téléphoniques. Dans ure première réalisation illustrée de l'invention, un signal sous forme d'impalsion binaire de fréquence F est divise en parallèle par deux diviseurs de fréquence NI et N2 produisant ainsi deux signaux. de fréquences différente F/I et F/N2. Chacun de ces signaux F/N1 et F/N2 commande un détecteur de transition associé séparément, produisant a la sortie de ces détecteurs une série d'impulsions de courte durée de fréquences F/N1 et F/N2.Ces signaux sont chacun, à leur tour, appliqués à une porte ET associe Ces portes ET peuvent être également déclenchées par la valeur réelle ou par le complément d'un signal cl'information binaire pour produire comme sorties à ces portes, une série de signaux de frequence F/N1 ou F/N2 selon la détermination imposée par la durée du signal d'information binaire, Ces signaux de fréquent alternée F/NI ou F/N2 sont à leur tour, divisés par un troisième diviseur de fréquence Nm produisant comme sortie un signal binaire à fré Cluences alternées F/N1Nm ou F/N2Nm, ces signaux alternés étant le signal d'information modulé par FSK (déplacement de fréquence). Dans un second circuit plus généralisé, n diviseurs de fréquence montés en parallèle N1 -Nn, tous commandés par la même fréquence F, sont, à leurs portes ET associées séparément, al brnativement déclenchés par l'un des n différents signaux d'information alternés, appliqués à ces portes. Les signaux à fréquence alternée F/N1 F/Nn sont, à la sortie commune d'une porte OU couplés à un autre diviseur de fréquence Nm, dont la sortie est le n-aire signal FSK ayant alternativement une des fréquences F/N1Nm... F/NnNm selon la détermination par les signaux d'information n-aire. Une autre réalisation utilise jusqu'à n différentes fréquences de commande Fn au lieu d'une seule fréquence F. L'invention sera explicitée ci-après en référence au dessin annexé. La fig. 1 est un schéma synoptique d'un modulateur selon la présente invention. La fig. 2 représente un jeu de formes d'ondes de signaux traités dans le modulateur de la fig. 1. La fig. 3 est un schéma synoptique du modulateur de la fig. 1 incorporant un oscillateur séparé dans chaque canal de diviseur de fréquence. La fig. 4 est un schéma synoptique d'une réalisation plus généralisée d'un modulateur comprenant n canaux de diviseurs de fréquence montés en parallèle. En faisant particulièrement référence à la fig. 1 on voit le schéma synoptique d'un modulateur FSK numérique asynchrone selon l'invention, désigné par 10 et dont le fonctionnement va être décrit en considérant spécialement les formes d'ondes de signaux représentées enfig, 2, les indices numériques apparaissant à la gauche de cette fig. se rapportant aux formes de signaux présents aux branchements de la fig. i désignés par les même indices. Â l'origine, un oscillateur t2 émet au point de branchement 30, un signal à imp@lsions @@ inaires 30 ayant une fréquence F.Ce signal 30 est à son tour co@plé en parallèle au diviseur de fréquence 14 est au diviseur de fréquence 15 qui divisent la fréquence du signal respectivement a le facteur 1 et le facteur N2. Ces facteurs positifs sont représentes de préférence par des nombres pre@iers entre eux c'est à dire n'ayant d'autre diviseur commun que 1. Les diviseurs de fréquence 14 et 15 émettent à leurs connexions associées 31 et 32 les signaux respectifs de sortie 31 et 32 aux fréquences respectives F/N1 et F/N2.Des détecteurs de transition 16 et 17 détectent, par exemple, la transition à tendance négative des signal 31 et 32 émettant à leurs connexions respectives 33 et 34, leurs signaux de sortie associés respectifs 33 et 34 aux fréquences respectives F/N1 et F/N2. Ces signaux 33 et 34 sont à leur tour couplés comme première entrée aux portes ET associées respectives 18 et 19. Egalement couplés aux portes ET 18 et 19 apparaissent des signaux de déclenchement de ces portes, à savoir le signal d'entrée "réel" 35 de l'information binaire et par l'intermédiaire de l'inverseur 37 le complément 36 du signal d'information d'entrée binaire. Le signal 35 qui est le signal réel d'information binaire, alternativement avec le signal complémentaire 36 déclenchent tour à tour les portes ET 18 et 19 autorisant ces portes à émettre les signaux alternés 38 et 39 qui sont appliqués par deux entrées séparées à une porte OU 21. Le signal 40 qui est formé par le signal alterné 38 ou 39 déterminé par le signal 75 va être à la connexion 40 appliqué à un diviseur de fréquence 22 qui divise la fréquence du signal 40 par le facteur Nm, émettant à sa borne de sortie 42, un signal de sortie binaire FSK (modulé par déplacement de fréquence) aux fréquences alternées F/N1Nm ou F/N2Nm. Dans la réalisation illustrée, la modulation FSK par le signal d'information binaire est obtenu par un décalage entre deux fréquences différentes f Im = F/N1 Nm f 2m = F/N2 nM ces deux fréquences représentant les signaux "marque-espace" pour la transmission du signal d'information binaire. S'il se produit une discontinuité de phase à une transition du signal d'information, une interférence peut en résulter, Interférence qui 7a déforme: le signal de sortie dérrodulé. Tout processus numérique destiné à effectuer une modulation asynchrc;- FSK, doit éviter de produire une discontinuité de phase dans le signal de sortie modulé. La réalisation montrée en fig. satisfait à cette prescription. La fréquence de sortie particul@ère du modulateur 10 est sélectionnée par-le signal d'entrée d'informa tion binaire de telle sorte que la discontinuité ou la déformation est réduite par un coefficient proportionnel à 1/Nm. Par exemple, on peut considérer que dans le modulateur 10, on a les valeurs suivantes F = 844,8 k Hz N1 = 11 N2 = 6 Nm = 64 Donc fîm = 1200 Hz f2m = 2200 Hz On suppose que le signal d'entrée binaire est au niveau haut et que la porte ET 18 est déclenchée. Le modulateur 10 va donner un signal de sortie 42 à la fréquence flm = 1200 Hz. Au moment où une transition du signal d'entrée 35 se produit, les bistables constituant le diviseur de fréquence 22 sont mis à un état binaire qui représente la fraction d'un cycle de la fréquence porteuse flm qui s'est écoulée avant la transition du signal d'entrée. Suivant immédiatement la transition du signal d'entrée, la porte ET 19 est déclenchée et la fréquence porteuse va être décalée à la fréquence f2m.Lorsque le signal de sortie FSK passe de la fréquence fim à la fréquence f2m, la même phase de signal porteur (cycle fractionnaire) est maintenue avec une précision égale à p = (N x 1000) % d'un cycle de signal porteur où la déformation P est évaluée en pourcentage d'une fréquence de signal porteur qui suit la transition du signal d'entrée. Ainsi, la déformation P est inversement proportionnelle à Nm. La valeur de Nm (qui doit être normalement une puissance de 2 : Nm = 2x oU x est un nombre entier positif) est choisie pour donner la valeur maximale requise de la déformation indiquée par l'équation (1); Les fréquences porteuses désirées fim et f2m dictent ensuite le choix de F, N1 et N2. Si la relation numérique existant entre flm et f2m n'est pas telle qu'elle puisse donner un jeu de valeurs convenables pour F, N1 et N2, les deux oscillateurs 12a et 12b de fréquences différentes Fa et Fb pourraient être alors couplés séparément aux diviseurs de fréquence 14 et 15, comme on le montre en fig. 3. En faisant référence à la fig. 4, on voit le schéma synoptique d'un modulateur asynchrone numérique FSK globalement désigné par le numéro de référence 60 et qui est une forme plus généralisée de la présente invention. Dans cette réalisation on utilise un seul oscillateur 62 qui émet au branchement 63 un signal sous forme d1im- pulsion binaire de fréquence F qui est couplé en parallèle aux diviseurs de fréquence 64, 66 ... 68. Comme dans le cas de la fig. 1, les paires diviseur de fréquen- ce-détecteur de transition respectives 64-70, 66-72... 68-74 donnent des sorties à fréquences respectives F/N1, F/N2 ..... F/Nn qui sont appliquées aux premières entrées des portes ET associées 76,78 80. En outre, appliqués aux portes ET 76, 78 ..... 80 comme signaux de déclenchement apparaissent les signaux d'information d'entrée.alternés sur les lignes de signaux d'information res pectives 82,84 ..... 86. Comme seule, l'une des lignes 82,84 ... est excitée à un instant donné, la sortie de la porte OU 90 est un signal sélectionné parmi le groupe de signaux de fréquences F/N1, F/N2 ..... F/Nn qui sont alternativement appliquées comme signal d'entrée au diviseur de fréquence 92. Ce diviseur de fréquence 92 divise encore la fréquence d'entrée par un coefficient Nm produisant ainsi une sortie sur la ligne simple de sortie 94, un signal d'information binaire, numérique FSK avec des fréquences alternées successivement égales à F/NI .Nm, F/N2.Nm ... .. F/Nn.Nm. -:- REVENDICATIONS -: l. Modulateur asynchrone numérique, pour modulation par déplacement de fréquence (F S K) caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif pour engendrer l à n signaux binaires ayant des fréquences respectives Fl à Fn; un dispositif détecteur de transition commande par lesdits signaux binaires de fréquences r1.à Fn pour engendrer des signaux binaires associés de fréquences Fl à Fn; un dispositif diviseur de fréquence pour diviser la fréquence d'un signal d'entrée pat le facteur N1; 1 à n portes ET; 1 porte OU; un dispositif pour appliquer chacun desdits signaux binaires de fréqunences F1 à Fn comme première entrée à seulement l'aine desdites portes ET dont le nombre varie de 1 à n; un dispositif pour coupler chacune des sorties desdites 1 à n portes ET en tant qu'entrées séparées de ladite porte OU; un dispositif pour coupler la sortie de ladite porte OU à l'entrée dudit dispositif diviseur de fréquence par le coefficient Nm; un dispositif pour coupler chacun des signaux d'information d'entrée alternés dont le nombre est compris entre 1 et n à la seconde entrée de chacune desdites 1 à n portes ET pour appliquer seulement l'un desdits signaux binaires associés de fréquences Fl à Fn à ladite porte OU; ledit dispositif diviseur de fréquence par N engendrant un signal de sortie binaire modulé FSK de fréquences alternées de r1/N1 à Fn/Nm dont les durées respectives sont déterminées par lesdits 1 à n signaux d'entrée alternés0 2.Modulateur FSK numérique asynchrone selon la revendication l, caractérisé en ce que ledit dispositif pour engendrer lesdits l à n signaux binaires de fréquences respectives r1 à Fn comprend un oscillateur pour engendrer un signal oscillant de fréquence F; 1 à n dispositifs diviseurs de fréquence pour diviser la fréquence F dudit signal d'oscillateur par les coefficients N1 à Nm et engendrer lesdits 1 à n signaux binaires ayant les fréquences respectives F1 à F n 3. Modulateur FSK numérique asynchrone selon la revendication 1, dans lequel ledit coefficient N est une puissance de 2 (Nm = 2X) 4. Modulateur FSK numérique asynchrone dans lequel lesdits coefficients N1 et N sont des nombres positifs premiers entre eux. 5. Modulateur FSK numérique asynchrone selon la revendication 2, dans lequel ledit signal oscillant de fréquence P a un coefficient d'utilisation de 50 460 60 Modulateur FSK numérique asynchrone selon la revendication 2 dans lequel les longueurs d'impulsions binaires respectives desdits 1 à n signaux binaires de fréquences F1 à Fn sont des multiples entiers de la longueur d'impulsion dudit signal oscillant, 70 Modulateur FSK numérique asynchrone selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif pour engendrer lesdits 1 à n signaux binaires de fréquence respectives F1 à comprend t 1 à n oscillateurs pour engendrer des signaux os cil- lants de fréquences Fa à F;; l à n dispositifs diviseurs de fréquence pour diviser lesdits 1 à n signaux oscillants de fréquences Fa à Fb, respectivement par les coefficients N1 à Nn et engendrer lesdits 1 à n signaux binaires de fréquences F1 à F 8.Modulateur FSK numérique asynchrone caractérisé en ce qu'il comprend:un dispositif pour engendrer un premier et un second signaux binaires de fréquences différentes F/N1 et F/N2: un premier dispositif déteeteur de transition commandé par ledit premier signal binaire de fréquence F/N1 pour engendrer an troisième signal binaire de fréquence F/N1; un second disposi- tif détecteur de transition commandé par ledit second signal binaire de fréquence F/N2 pour engendrer un quatrième signal binaire de fréquence F/N2; un dispositif diviseur de fréquence pour diviser la fréquence d'un signal par le coefficient N une première et une seconde portes ET; une première porte OU un dispositif pour coupler ledit troisième signal binaire de frécuence F/NL comne première entrée à ladite première porte ET; un dispositif pour coupler ledit quatrième signal binaire de fréquence F/N2 comme première entrée à ladite seconde porte ET; un dispositif pour coupler les sorties desdites première et seconde portes ET comme première et seconde entrées séparées à ladite première porte OU; un dispositif pour coupler les sorties de ladite première porte OU comme entrée audit dispositif diviseur de fréquence par Nm; un dispositif couplant de réel et le complément dtun signal d'entrée d'information primaire comme secondes entrées auxdites première et seconde portes ET, respectivement pour coupler alternativement lesdits troisième ou quatrième si- gnaux binaires à ladite première porte OU; ledit dispositif diviseur de fréquence par N produisant un signal de sortie binaire modulé FSX de fréquences alternées égales à F/N1Nm ou F/N2Nm et de durées respectives déterminées par ledit signal d'entrée d'information binaire0 9.Modulateur FSK asynchrone numérique selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit dispositif pour engendrer lesdits premier et second signaux binaires de fréquences respectives F/Nl et F/N2 comprend : un oscillateur pour produire un signal oscillant de fréquence F; un dispositif diviseur de fréquence pour diviser ledit signal oscillant de fréquence F par un coefficient N1 et engendrer ledit premier signal binaire de fréquence PIN ; un dispositif diviseur de fréquence pour diviser ledit signal oscillant de fréquence F par un coefficient N2 et engendrer ledit second signal binaire de fréquence F/N20 10. Modulateur FSK asynchrone numérique selon la revendication 8 dans lequel ledit coeficient N est une puissance de 2Nm=2x. 11. Modulateur FSK asynchrone numérique selon la revendication 8 dans lequel lesdits coefficients N et N2 sont des nombres entiers positifs, premiers entre eux 12. Modulateur FSK asynchrone numérique selon la revendication 9 dans lequel ledit signal oscillant de fréquence P a un coefficient d'utilisation de 50 k, 13. Modulateur FSK asynchrone numérique-selon la revendication 9 dans lequel les longueurs d'impulsion respectives desdits pie- mier et second signaux binaires sont des multiples entiers des longueurs d'impulsion dudit signal oscillant. 14. Modulateur FSK asynchrone numérique selon la revendication 8 caractérisé en ce que ledit dispositif pour engendrer les dits premier et second signaux binaires de fréquences respectives F/N1 et F/1Q comprend - un premier oscillateur pour engendrer un signal oscillant d'une première fréquence Fa; - un second oscillateur pour engendrer un signal oscillant d'une seconde fréquence Fb; - un dispositif diviseur de fréquence pour diviser ledit premier signal oscillant de fréquence Fa par un coefficient NI et engendrer ledit premier signal binaire de fréquence F/N1; - un dispositif diviseur de fréquence pour diviser ledit second signal de fréquence Fb par un coefficient N2 et engendrer ledit second signal b-inaire de fréquence F/N2.