Brevet FR2170152A1 — publié le 19730914

La présente invention a essentiellement pour objet un démodulateur de fréquence à large bande. La demande de brevet américaine NO 2511412 ayant pour titre "TELEPHONE IMAGE ERANSNISSION SYSTEM" décrit un dispositif capable de transmettre des images de télévision fixes d'objets à trois dimensions par l'intermédiaire de voies de télécommunication telles que des lignes téléphoniques de grande distance à bandes vocales non équilibrées. Un tel dispositif inclut une caméra de télévision qui fournit continuellement un signal vidéo-fréquence à un tube à mémoire conçu pour emmagasiner chaque trame dtinformations vidéo-fréquences.La trame unique qui y est mise en mémoire- c'est-à-dire l'image à transmettreest ensuite convertie en un signal audio-fréquence afin d'être transmis par voie téléphonique à un récepteur éloigné ou un second tube à mémoire emmagasine l'information audio-fréquence transmise. Une fois la transmission achevée, l'information audio-fréquence reçue dans la mémoire est reconvertie en un signal vidéo-fréquence pour être visualisée sur un écran de contrôle. Fondamentalement, le signal transmis est modulé en fréquence, ce qui se traduit par le fait que la valeur de la fréquence instantanée du signal transmis est directement proportionnelle à la luminance de l'élément d'image emmagasiné qui est alors transmis. Parmi les différents systèmes-de transmission, le système dit "simplex" ou à exploitation unidirectionnelle se rapporte à un système où la transmission par voie téléphonique se fait toujours dans le même sens. Par ailleurs, on nomme généralement système à exploitation semi-bidirectionneLe ou "semi-duplex" ceux qui consistent à faire acheminer des informations dans l'un ou l'autre sens, mais non simultanément. L'expérience a montré que les caractéristiques de phase et de largeur de bande d'une voie téléphonique posent des conditions très exigentes quanta dispositif de démodulation incorporé au récepteur, afin qu'une image soit transmise en un temps raisonnable. Dans l'appareillage conçu conformément aux enseignements de la demande précitée, il y est fait usage d'une technique consistant à doubler la fréquence de la porteuse de manière à faciliter la séparation effective du contenu de l'information modulée en fréquence à la fréquence de la porteuse. Avec cet appareillage, une transmission complète d'une image prend environ 60 secondes, après quoi le tube à mémoire incorporé au récepteur contient une image sensiblement identique à celle qui était emmagasinée dans l'émetteur. Comme il apparaîtra plus clairement ci- après, le démodulateur conforme à la présente invention effectue également une multiplication de la fréquence porteuse afin de faciliter sa séparation de l'information significative que l'on veut extraire. Cependant, alors que le démodulateur antérieur doublait la fréquence enréagissant auxpassages par zéro de l'onde porteuse sinusordale , le démodulateur de cette invention quadruple la fréquence de la porteuse grâce à un diviseur de phase de 900. Il en résulte une séparation plus efficace de l'information significative par rapport à la porteuse, ainsi que la possibilité de restituer l'information significative en utilisant un filtre passe-bas de conception simple.On verra également plus bas que le fait de quadrupler la fréquence de la porteuse, associé au fait que le filtre passe-bas ne requiert plus que des conditions l ches, donne au système la possibilité de transmettre une image complète par voie téléphonique en un temps plus court-30 secondes au lieu de 60 secondessans montrer de pertes significatives de la définition. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui suit faite en référence au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 représente schématiquement le circuit constituant un démodulateur de fréquence conçu conformément à la présente invention ; et - la figure 2 illustre les formes d'onde qui apparafssent en divers points du eircuitmeprésenté sur la figure 1 afin d'en faciliter la compréhension dosai fonctionnement, Le démodulateur de fréquence représenté sur la figure 1 inclut deux limiteurs10, 12 ayant respectivement leur entrée connectée aux bornes de sortie 14, 16 d'un diviseur de phase 18 de9oo.A la borne d'entrée 20 de ce diviseur 18 est appliqué un signal g modulé en fréquence dont la valeur instaetanée de fréquence est représentative de la luminance de l'élément d'image vidéo-fréquence qui est alors reçu de la ligne de transmission audio-fréquence. Des signaux, dont la forme d'onde est une succession de créneaux sensiblement rectangulaires, sont ensuite amenés de la sortie islimiteun 10, 12 par un couple de bornes d'entrée a et b d'un circuit de recombinaison générateur d'impulsions 22. Ce circuit 22 comprend également deux autres bornes d'entrée c et d auxquelles sont respectivement appliqués des signaux de même forme d'onde mais de phase opposée à ceux qui sont appliqués en a et d grâce à deux circuits inverseurs 24, 26 reliant respectivement la sortie délimiteur 10, 12 aux bornes d'entrée c et d du circuit de recombinaison 22. Le signal d'entrée modulé en fréquence est donc converti par le diviseur de phase 18 et les limiteurs 10, 12 en un couple d'ondes de sortie en créneaux ayant une différence de phase constante à 900, et de quatre signaux appliqués au circuit de recombinaison 22, les deux premiers étant ceux obtenus précédemment et les deux autres étant les mêmes mais avec leurs faces opposées. On trouvera dans la figure 2 une représentation de la relation de Xase qui existe entre les quatre signaux a, b, c, d, en même temps qu'une représentation de l'onde de sortie du circuit de recombinaison, e. On verra que ce circuit 22 est du type engendrant une impulsion à chaque fois qu'un front positif de créneau se présente sur chacune de ces bornes d'entrée. Le démodulateur de la figure 1 inclut également un générateur d'impulsions uniformes 30 et un filtre passe-bas 32. Plus précisément, le signal de sortie du circuit de recombinaison 22 (qui est celui représenté par la forme d'onde e sur la figure 2) est appliqué à un générateur d'impulsions uniformes 30, conçu pour former des impulsions toutes du même genre quand il est exité par chacune des impulsions formées par le circuit 22. Selon le mode de réalisation décrit, on a donné au générateur d'impulsions 30 un montage du genre basculeur mono stable délivrant une impulsion dont la largeur est au moins inférieure au quart de la période du signal d'entrée modulé en fréquence. Les impulsions uniformes ainsi développées, reproduites par la forme d'onde f sur la figure 2, sont amenés par l'intermédiaire du filtre passe-bas 32 à une borne de sortie 34 du signal démodulétà partir de laquelle ces impulsions sont ensuite dirigées aysue porte d'échantillonnage 36 afin de moduler en intensité le tube à mémoire du récepteur.Il sera ainsi avantageux que le fonctionnement de la porte de l'échantillonneur 36 soit teleque la modulation en intensité soit sensiblement t synchronisme avec l'infor- mation correspondante reçue de la ligne audio-fréquence et appliquée à la borne 20. tes impulsions qui auront alors traversé le filtre passe-bas 32 auront leur fréquence de répétition fondamentale éliminée ainsi que les fréquences plus élevées, alors que la valeur moyenne des impulsions uniformes sera conservée. Cette valeur moyenne représente ainsi M!information de modulation de chaque instant la tension ou le courant continu variable qui en résulte étant alors représentatif de la totalité de l'information de brillance vidéo-fréquence Ainsi, selon le mode décrit conformément à l'invention, quatre impulsions de sortie sont engendrées à intervalle de 5r/2 radians du signal d'entrée qui est appliqué au démodulateur. te train d'impulsions qui se forme à la borne de sortie 34,et qui correspond à la forme d'onde f de la figure 2 > ne contienteucune fréquence fondamentale, ni meme le second ou le troisième harmonique du signal d'entrée. Par ailleurs, la porteuse la plus basse comme composante de fréquence présente dans le spectre de train d'impulsions aura quatre fois la valeur de la fréquence du signal d'entrée. Un filtre passe-bas peut alors être utilisé non seulement comme intégrateur afin de constituer la valeur moyenne des impulsions, mais encore pour rejetter les fréquences égales ou supérieures à celle qui a quatre fois la valeur de la fréquence du signal d'entrée. Le signal de modulation- sous forme de valeur moyenne des impulsionstraversera ainsi le filtre 32 en tant que signal démodulé. En ce qui concerne le filtre 32, il en ressort facilement que sa fréquence de coupure ne doit pas être trop élevée afin de permettre aux impulsions individuelles (représentées par la forme d'onde f sur la figure 2) de passer. En effet, les impulsions présenteraient une distorsion par rapport à la composante moyenne du courant continu résultant en sortie du filtre, cette composante étant proportionnelle à l'information significative qui a été modulée en fréquence.D'autre part, le calcul de la valeur de la fréquence de coupure du filtre ne doit pas être déterminée sans tenir compte de donner à l'information une large bande de transmission et de se prémunir de toute grandeur parasite de transmission, et doit pour cela être basse Bien que généralement la détermination de cette caractéristique de coupure du filtre passe-bas est importante toutes les fois que la fréquence de la porteuse n'est pas très différente des fréquences auxquelles l'information modulée apparatt, cette détermination est particulièrement importante pour effectuer une transmission d'images conformément à la demande suscitée correspondant à une technique antérieure qui utilise une voie de transmission audio-fréquence du type téléphonique pour la transmission de l'information représentative du signal vidéo-fréquence.En particulier, la largeur de bande relativement étroite de la voie téléphonique et ses caractéristiques de distorsion de phase sont telles qu'il est souhaitable que les fréquences du signal soient comprises entre 1,5 et 2,5 kilohertz afin d'obtenir un pouvoir de transmission optimal. Dans le cas où le type de démodulateur de fréquence utilisé engendnÇtdes impulsions de meme nature que celles décrites ci-dessus en réponse, par exemple, aux passages par zéro du signal sinusoïdal qui lui est appliqué, il serait alors nécessaire d'y incorporer des filtres plus élaborés ayant des caractéristiqùes de linéarité de phase et de coupure aussi rapides que cela est nécessaire pour permetre une séparation entre l'information significative de la modulation et la porteuse qui lui est supperposée.En variante, des filtres moins compliqués pourraient être utilisés, mais il faut alors réduire les fréquences de modulation par rapport à celle de la porteuse afin d'en permettre la séparation efficace- en quel cas la réduction de la largeur de bande de l'information n'exigerait pas, en conséquence, une réduction de la fréquence à laquelle la transmission aurait pu être effectuée. Avec un dispositif de transmission d'images correspondant à la technique antérieure, la transmission, par voies téléphoniques, d' images mises en mémoire s'achevait au bout de 60 secondes environ sans obtenir pour cela les avantages qu'offrent le démodulateur de la présente invention. Par ailleurs, en divisant la phase de la fréquence de la porteuse en vue de former des signaux en créneaux comme cela a été décrit ci-dessus, - et en notant le fait de l'absence de la fréquence fondamentale, ainsi que de ses second et troisième harmoniques, du signal de sortie du générateur d'impulsions 30- il est possible d'utiliser un filtre de construction plus simplifiée et de fréquence de coupure plus élevée afin d'offrir une plus ample bande passante de fréquence pour l'information à transmettre. En utilisant le démodulateur de la présente invention en association avec le système de transmission d'images de référence, il en résulte une réduction de 50% de la durée de transmission, qui est dans ce cas de 30 secondes, sans pour cela en affecter d'une manière significative le pouvoir de résolution. Une telle augmentation de la fréquence de coupure permet la transmission de plusieurs bits d'information par seconde et, en conséquence, la transmission de plusieurs éléments d'images par seconde. Bien entendu, d'autres variantes conformes à l'invention peuvent être apportées au dispositif qui vient d'être décrit. Ainsi, au lieu d'un diviseur de phase de 900, il est tout-à-fait possible d'utiliser des diviseurs de phase de 450, engendrant des impulsions à une fréquence huit fois plus petites que celle de la porteuse. Bien que cela apporterait des simplifications pour la conception du filtre passe-bas, il en résulterait cependant une sensible diminution des performances résultant du dispositif de référence en raison de la complexité accrue du diviseur de phase lui-m#me. En tout cas, quel que soit le degré de phase du diviseur de phase utilisé, on voit que,par parla technique conforme à l'invention les fréquences résultant de la démodulation par rapport à la porteuse peuvent être multipliées sans pour cela altérer une fréquence quelconque de l'information significative par action sur la valeur du courant continu représentative de l'information deluminance de l'image. Le spectre de fréquence du signal de modulation pourrait même s'étendre au spectre du signal modulé en fréquence que, par la technique de division de phase qui vient d'être décrite, il serait encore possible de restituer l'information de modulation et de la séparer des produits de la fréquence de porteuse par un simple filtrage passe-bas. Comme le filtre est utilisé en tant qu'intégrateur pour rétablir la valeur moyenne par rapport au temps des impulsions qui lui sont appliquées; on lui donnera de préférence une fréquence de coupure telle qu'il rejette dans ce cas toutes ces fréquences, supérieures à quatre fois la fréquence d'entrée la plus basse, sans affecter le signal de modulation. L'invention n'est donc nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre dFexemple. Au contraire, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVEND I CAT IONS 1.- Démodulateur de fréquence comprenant des premiers moyens délivrant un signal d'entrée modulé en fréquence, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des seconds moyens convertissant ledit signal d'entrée en un nombre donné de signaux en forme de créneauxdécalés les uns des autres par une différence de phase sensiblement constante, des troisièmes moyens réagissant atEfmnt desdits créneaux pour engendrer un train d'impulsions d'amplitude et de largeur uniformes se succèdant à une fréquence fonction de celle à laquelle se succède lesdits signaux, des quatrièmes moyens formant la composante continue en courant dudit train d'impulsions dont la valeur moyenne par unité de temps correspond à la fréquence instantanée dudit signal d'entrée modulé en fréquence. 2.- Démodulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les troisièmes moyens cités comprennent un basculeur monostable. 3.- Démodulateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les quatrièmes moyens cités comprennent un filtre passe-bas. 4.- Démodulateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les premiers moyens précités délivrent un signal audio-fréquence dont la fréquence de démodulation est représentative de l'information vidéo-fréquence de la luminance, et en ce que les quatrièmes moyens guidés forment une composante continue en courant dont la valeur moyenne est proportionnelle de la luminance. 5.- Démodulateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits premièrs moyens comprennent une voie de transmission téléphonique. 6.- Démodulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lg, secondsmoyersprécités convertissent ledit signal d'entrée modulé en fréquence en quatre signaux de forme d'onde en créneaux décalés les uns des autres par une différence de phase sensiblement constante de 900. 7.- Démodulateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens incluthun diviseur de phase pour convertir ledit signal d'entrée modulé en fréquence en un couple de signaux intermédiaires décalés en phase sensiblement de 900, un premier et un second circuits limiteurs pour former un premier couple de signaux de sortie en créneaux décalés de 900 l'un de l'autre, et un premier et un second circuit inverseur reliés respectivement à une borne de sortie desdits circuits limiteurs pour former un second couple de signaux de sortie en créneaux décalés de 900 l'un de l'autre mais chacun en opposition de phase par rapport à leurs signaux respectifs en créneaux qu'ils reçoivent à leur entrée. 8.- Démodulateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les quatrièmes moyens cités comprennent un filtre passe-bas ayant une fréquence de coupure inférieure à quatre dois la fréquence de la porteuse dudit signal d'entrée modulé en fréquence.