Brevet FR2159187A1 — publié le 19730622

La présente invention a pour objet un système de transmissions radioélectriques à bande latérale unique entre stations mobiles particulièrement adapté au cas où les émetteurs du système peuvent avoir des vitesses relatives très importantes I'uIiepar rapport à l'autre. Lorsque deux stations mobiles émettrice-réceptrice sont animées de vitesses importantes, ce qui est le cas pour des stations portées par exemple par des avions supersoniques, des engins ou des satellites artificiels, la fréquence d'émission d'une station est reçue à l'autre station avec un décalage de fréquence dû à l'effet Doppler. Ce phénomène existe naturellement dans le mode de transmission dit à bande latérale unique avec transmission d'une porteuse résiduelle, seul envisagé dans l'invention et dont les avantages sont bien connus. Or, le récepteur habituel qui, à distance, doit recevoir une telle émission, comporte un filtre moyenne fréquence à largeur de bande très étroite, centré sur ladite porteuse et qui sépare la porteuse, transposée en moyenne fréquence, des bandes latérales de fréquences très voisines. Il est clair que si la variation de la fréquence porteuse, due à l'effet Doppler, est supérieure à la largeur de bande de ce filtre, la réception devient impossible. Le système de transmission selon l'invention permet de rétablir la communication quelles que soient l'importance et les variations de la fréquence porteuse dues à l'effet Doppler, grace à des modifications simultanées de l'émetteur et du récepteur d'une station par rapport aux émetteurs et récepteurs classiques et connus utilisés dans ce genre de transmission. Selon l'invention, l'émetteur est agencé de façon à émettre à chaque début d'émission, un signal non modulé comportant la porteuse seule à fort niveau pendant un court instant, puis ensuite le signal habituel modulé avec porteuse résiduelle. Le récepteur comporte un circuit d'asservissement à la fréquence porteuse, après transposition en moyenne fréquence, comprenant un oscillateur du type V.C.O. bien connu de fréquence commandée par une tension, et qui a une bande passante très étroite, mais dont la fréquence centrale peut suivre d'une façon continue la fréquence porteuse transposée dans une gamme de variations plusieurs fois supérieure à cette bande passante.Une fois que ce circuit est accroché sur la fréquence porteuse transposée reçue localement à niveau normal au début de l'émission, ce circuit reste ensuite accroché sur la fréquence de la porteuse réduite transposée meme lorsque cette fréquence varie du fait de l'effet Doppler. L'invention sera mieux comprise en se référant à la desaption qui va suivre et aux dessins annexés dans lesquels: - la Fig. 1 représente un schéma sous forme de blocs d'un émetteur à bande latérale unique de type connu; - la Fig. 2 représente un schéma sous forme de blocs d'un récepteur de type connu agencé pour recevoir les émissions d'un émetteur à bande latérale unique tel que celui représenté sur la Fig. 1; - la Fig. 3 représente un schéma sous forme de blocs d'une partie d'un émetteur à bande latérale unique comportant des caractéristiques selon l'invention; - la Fig. 4 represente un schéma sous forme de blocs d'un récepteur selon l'invention agencé pour recevoir les émissions d'un émetteur à bande latérale unique même en présence d'un effet Doppler important; et - la Fig. 5 représente un schéma sous forme de blocs d'une variante de réalisation selon l'invention du récepteur de la Fig. 4. Sur toutes ces figures, les mêmes éléments portent les myes numéros de référence. La Fig. 1 représente un émetteur à bande latérale unique de type connu comportant un modulateur équilibré 3, un filtre 4, un amplificateur 7, un oscillateur 40, émettant sur la fréquence porteuse fp, un ensemble d'amplificateurs et de filtre 8, un atténuateur 19 et une antenne d'émission 9o Les signaux basse fréquence de modulation ayant une plage de fréquence, allant de Fmin à Pax provenant du circuit basse fréquence 41 et le signal à la fréquence porteuse fp provenant de l'oscillateur 40 sont appliqués au modulateur équilibré 3 par les connexions respectives 2 et 1. L'une des bandes latérales, par exemple la bande supérieure, correspondant à la plage de fréquence fp+F i à fp+ F est filtrée par le filtre min max 4.L'amplificateur 7 reçoit le signal en provenance du filtre 4 et un signal à faible niveau de fréquence égale à la fréquence porteuse fp engendrée à la sortie de l'atténuateur A par les connexions respectives 5 et 6. Le signal délivré par l'amplificateur 7 est transmis à un ensemble de modulateurs et de filtres représenté schématiquement par le bloc 8 en meme temps qu'un signal à haute fréquence transmis par l'oscillateur haute fréquence 42 et par la connexion 6a de façon à effectuer un changement de fréquence et à transposer le signal issu de l'amplificateur 7 sur une fréquence beaucoup plus élevée avant d'être émis. Le signal de sortie du bloc 8, qui comporte une porteuse à faible niveau de fréquence fpHF et la bande latérale unique conservée, est transmis à l'antenne d'émission 9. A titre d'exemple, et pour une transmission de parole, on peut prendre fpHF = 200 MegaHertz, F = 200 Hz, F - Fmin = 3 KHz. max La Fig. 2 représente un schéma d'un récepteur à bande latérale unique de type connu. Ce récepteur comporte une antenne 9a, un amplificateur haute fréquence 23, un mélangeur 24, un oscillateur local 25, un amplificateur moyenne fréquence 26, un filtre 27, un deuxième oscillateur local 28 et un détecteur 29 relié à un circuit basse fréquence non représenté. Le signal haute fréquence reçu par l'antenne est d'abord transposé en moyenne fréquence à l'aide de l'oscillateur 25. Le signal de sortie de l'amplificateur 26 comporte une porteuse transposée de faible niveau et de fréquence fpJ6E Le filtre 27 isole cette porteuse et synchronise l'oscillateur 28 réglé sur cette meme fréquence à l'origine en l'absence de signal de commande.L'oscillateur 28 engendre donc un signal à niveau normal et à la fréquence porteuse transposée qui est envoyé à l'entrée du détecteur 29 en même temps que le signal de sortie de l'amplificateur 26. Ce détecteur isole le signal de modulation qui est transmis à des circuits d'utilisation basse fréquence. Dans cette réalisation, il est clair que le filtre 27, ayant une bande passante fixe et très étroite, inférieure à la bande de modulation, ne peut plus commander l'oscillateur 28 si la fréquence porteuse transposée sort de sa bande passante, ce qui peut être le cas lorsque cette fréquence porteuse est affectée de variations dues à l'effet Doppler. L'émetteur selon l'invention est représenté partiellement sur la Fig. 3. il comporte, comme l'émetteur connu de la Fig. 1, un modulateur équilibré 3, excité de la même façon, un filtre 4, un amplificateur 7, un oscillateur 4o sur la fréquence porteuse fp et un atténuateur 19. Les circuits à l'aval de l'amplificateur 7 sont identiques à ceux de la Fig. 1 et n'ont pas été représentés. il comporte en outre un relais 18, et un multivibrateur monostable 20. Le commutateur 21 représente la commande d'alternat de l'ensemble émetteur-récepteur à la station considérée. il faut rappeler que la station, fixe ou mobile, est normalement en position "Reception". Quand l'opérateur désire émettre un message, il manoeuvre un bouton de "commande dtalternat" (correspondant à la fermeture du commutateur 21) qui bloque le récepteur et met en marche les différents étages de l'émetteur en leur appliquant les tensions d'alimentation prévues. Le fonctionnement de cet émetteur est le suivant. Lorsque l'opérateur ferme le commutateur 21, la commande des relais du commutateur Emission-Réception s'effectue à l'aide de circuits non représentés connectés au conducteur 22. En même temps, le multivibrateur 20 bascule et excite le relais 18 qui ferme ses contacts 18a et 18b. La liaison est alors coupée entre l'amplificateur 7 et le filtre 4. Un signal non modulé de niveau normal et sur la fréquence porteuse fp est transmis maintenant directement à l'amplificateur 7 par ltoscillateur 40 et, par suite, à l'antenne d'émission.Quelques dixièmes de seconde après, le monostable 20 revient à sa position de repos, le relais 18 n'est plus excité et les deux channes normales 3, 4, 7 & 40, 19, 7 sont maintenant excitées du fait que les contacts 18a et t8b sont fermés, en sorte que émetteur émet un signal à bande latérale unique avec une porteuse résiduelle. La Fig. 4 représente un récepteur selon l'invention adapté à recevoir les signaux provenant de l'émetteur de la Figo 2, même dans le cas où la fréquence porteuse varie, du fait de effet Doppler. Ce récepteur comporte, comme celui de la Fig. 2, une. antenne 9a, un amplificateur haute fréquence 23, un mélangeur 24, un oscillateur à fréquence fixe 25, un amplificateur moyenne fréquence 26, et un détecteur 29 connecté à l'amplificateur 26. Selon l'invention, il est prévu, entre l'amplificateur 26 et le détecteur 29, une channe de circuits en série comprenant un discriminateur de phase 33, un oscillateur à fréquence variable 32 et un déphaseur 34.L'os- cillateur 32 est un oscillateur asservi et réglé, en l'absence de commande, sur la fréquence porteuse moyenne fréquence fpMF.C'est lui qui est chargé de rétablir une porteuse de niveau important. Cet oscillateur est du type à commande par une tension" ou type V.C.O. et il est commandé par la tension de sortie du discriminateur 330 il est prévu une connexion de réaction 35 entre la sortie du discriminateur 33 et l'entrée de l'oscillateur 32, et une connexion entre la sortie de l'oscillateur 32 et la deuxième entrée du discriminateur 33. L'ensemble constitué par les blocs 33 et 32 formant un circuit d'asservissement bouclé est connu en soi. Le déphaseur 34 est un déphaseur fixe qui permet d'ajuster la phase du signal injecté dans le déecteur à une valeur optimale permettant le fonctionnement correct de ce détecteur. Le fonctionnement de ce récepteur, à la station B par exemple, en coopération avec l'émetteur de la Fig. 3, à la station A, est le suivant. Au début de l'émission, seule la fréquence porteuse transposée en haute fréquence fpHF est émise en sorte que l'amplificateur 26 reçoit un signal sur la fréquence porteuse transposée en moyenne fréquence et modifiée par 11 effet Doppler. Le discriminateur de phase 33r qui reçoit des signaux en provenance de l'amplificateur 26 et de ltoscillateur 32, engendre une tension d'erreur qui corrige la fréquence de cet oscillateur en l'accrochant sur la fréquence de l'amplificateur 26 à condition que la bande de fréquence d'accro- chage automatique du système soit supérieure à la variation de fréquence de la porteuse due à l'effet Doppler.L'expérience a montré que, dans les conditions habituelles, cette bande de fréquence, à l'intérieur de laquelle la synchronisation en fréquence des étages 26 et 32 s'effectue, pouvait être dix fois supérieure à la bande de modulation, ce qui justifie l'intérêt de ce système, comparé au système habituel utilisant un récepteur du type de celui de la Fig. 2, qui ne peut fonctionner qu'avec un effet Doppler très faible et inférieur à celui que l1on obtient lorsque les stations mobiles sont portées par des avions supersoniques par exemple. Quelques instants après, l'émetteur de la station A émet un signal à bande latérale unique avec porteuse résiduelle. Malgré la diminution de niveau qui en résulte à la réception, l'oscillateur 32 reste accroché en fréquence sur la fréquence de cette porteuse qui se trouve dans le signal engendré par l'amplif-cateur 26. La bande latérale conservée qui est séparée de la porteuse dans l'am- plificateur 26 d'une bande de fréquence allant de F à F min max ntaffecte pas le fonctionnement du circuit constitué par les étages 33 et 34. Un tel circuit est en effet insensible à des signaux d'amplitude relativement importante ayant des fréquences voisines mais différentes de la fréquence pilote. Il faut bien remarquer cependant que le circuit 33, 34 n'est pas capable de s'accrocher à l'origine sur un signal de niveau très réduit, par exemple sur la fréquence porteuse résiduelle engendrée par l'émetteur de la Fig. 1, ce qui rend nécessaire la modification de l'émetteur indiquée sur la Fig 3. La Fig. 5 représente un( variante selon l'invention du récep- teur de la Fig. 4. I7 comporte toujours les étages 23, 24, 26 et 29 qui sont respectivement l'amplificateur haute fréquence, le mé langeur, l'amplificateur moyenne fréquence et le détecteur. il comporte en outre un oscillateur à fréquence variable 32', du type à commande par une tension, connecté au mélangeur 24 et, par le conducteur 35t, à un discriminateur de phase 33', et un oscillateur à fréquence fixe 25' émettant sur la porteuse moyenne fréquence fixe fpMF.L'oscillateur 32"est commandé par la tension de sortie du discriminateur de phase 33'. Ce discriminateur de phase 33' est lui-même commandé par les signaux de sortie de l'amplificateur 26 et de 1'oscillateur 25'. Ce montage, corme celui de la Fig. 4, a un fonctionnement d'asservissement dans lequel la fréquence du signal délivré par l'amplificateur 26 est constamment égale à la fréquence fpMF imposée par l'oscillateur de restitution de porteuse 25', ce qui constitue la condition nécessaire au bon fonctionnement du détecteur 29. Comme précédemment, la channe des étages 32', 33' et 25' s'accroche sur l'émetteur en début d'émission avec porteuse à fort niveau et effet Doppler, puis reste accrochée quand le niveau de la porteuse devient très faible.La fréquence de l'oscillateur commandé 32' glisse d'une quantité égale à la variation de la fréquence porteuse due à l'effet Doppler en sorte que la fréquence du signal provenant de l'amplificateur 26 redevint égale à la valeur fpMF imposée par l'oscillateur à fréquence fixe 25'. Naturellement, la fréquence propre de l'oscillateur 32' en l'absence de tension de commande est telle que, pour un signal haute fréquence dénué d'effet Doppler reçu par l'amplificateur 23, le changement de fréquence du récepteur produise un signal moyenne fréquence de fréquence fpMF à la sortie du mélangeur 24. A titre d'exemple, la bande de modulation peut etre comprise entre 200 Hz et 3 KHzo Les deux stations émettrice-réceptrice peuvent être montées sur des avions supersoniques dont la vitesse relative maximum est de l'ordre de 600 mètres par seconde (correspondant sensiblement à Mach 2) et la fréquence porteuse peut être égale à 1 GHzo Le déplacement de la porteuse par effet Doppler est alors de + 2000 Hz, valeur presque égale à la largeur de la bande de modulation à transmettre. Il est possible de rendre la plage d'accrochage automatique de la chaîne d'asservissement, selon l'invention, supérieure à cette valeur de façon à permettre un fonctionnement correct desdites stations dans tous les cas. REVENDICATIONS 1 - Système de transmissions radioélectriques entre stations mobiles à grande vitesse comportant chacune un émetteur à bande latérale unique et un récepteur radioélectrique, ce récepteur comportant un oscillateur à fréquence fixe et une channe d'étages comprenant successivement une antenne de réception, un amplificateur haute fréquence, un mélangeur connecté audit oscillateur, un amplificateur moyenne fréquence, un détecteur et des circuits basse fréquence, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un circuit d'asservissement comprenant un oscillateur à fréquence variable connecté audit détecteur et commandé par une tension électrique et un discriminateur de phase qui reçoit sur ses deux entrées les signaux de sortie de l'amplificateur moyenne fréquence et de cet oscillateur à fréquence variable en engendrant une tension de commande transmise à cet oscillateur à fréquence variable en sorte que ladite fréquence variable reste constamment égale à la fréquence porteuse moyenne fréquence transmise par l'amplificateur moyenne fréquence même si cette fréquence varie rapidement du fait de l'effet Doppler dt au déplacement des stations. 2 - Système de transmission selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est prévu un étage déphaseur à déphasage constant entre l'oscillateur à fréquence variable et le détecteur. 3 - Système de transmissions radioélectriques entre stations mobiles à grande vitesse comportant chacune un émetteur à bande latérale unique et un récepteur radioélectrique, ce récepteur comportant un oscillateur à fréquence fixe et une chaine d'étages comprenant successivement une antenne de réception, un amplificateur haute fréquence, un mélangeur, un amplificateur moyenne fréquence, un détecteur connecté audit oscillateur et des circuits basse fréquence, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un circuit d'asservissement comprenant un oscillateur à fréquence variable connecté audit mélangeur et commandé par une tension électrique et un discriminateur de phase qui reçoit sur ses deux entrées les signaux de sortie de l'amplificateur moyenne fréquence et de l'oscillateur à fréquence fixe en engendrant une tension de commande transmise à l'oscillateur à fréquence variable en sorte que l'amplificateur moyenne fréquence reste constamment accroché sur l'oscillateur à fréquence fixe même si la fréquence porteuse varie rapidement du fait de l'effet Doppler. 4 - Système de transmission selon les revendications 1 et 3caractérisé en ce que émetteur de chaque station comporte des moyens de commutation permettant à cet émetteur, dans chaque phase d'émission, d'émettre pendant un court instant un signal non modulé à porteuse de fort niveau puis ensuite un signal à bande latérale unique avec porteuse résiduelle0