Brevet FR2249509A1 — publié le 19750523

L'invention concerne un système de transmission de données utilisant la modulation de fréquence et la démodulation differentiel- le de phase d'un signal porteur, l'émetteur comportant pour produire des excursions de phase du signal porteur un modulateur de fréquence auquel est appliqué un signal de modulation déduit du signal des données â transmettre. Dans un tel système, du genre décrit dans le brevet américain n 3 492 576, on obtient très facilement la modulation de fréquence du signal porteur par le signal des données en utilisant par exemple comme modulateur de fréquence un simple oscillateur Gunn muni d'une diode varicap à laquelle est appliqué le signal de modulation. Pour obtenir 1'immunité maximale au bruit, il est aisé de régler les excursions de phase du signal porteur à ##, en ajustant l'amplitude du signal de modulation. Le signal porteur est par exemple le signal hyperfrôquence d'un faisceau Hertzien. Dans le brevet américain ci-dessus indiqué, le signal de modulation appliqué au modulateur de fréquence est formé d'un train dtimpulsions appelées "polar binary pulses" dans la littérature Anglo-Saxonne, chaque impulsion prenant une valeur soit positive, soit négative pendant toute la durée de chaque élément binaire du signal des données à transmettre. Le spectre dlun tel signal de modulation a une forme en cosinus surélevé et présente une valeur maximale à la fréquence zéro. Or on a souvent besoin de transmettre en même temps que le signal des données, différents signaux de service basse fréquence, associes à ltéquipement de transmission ou au signal des donnees. L'invention fournit des moyens simples pour élaborer à partir du signal des données un signal de modulation dont le spectre s'annule à la fréquence zéro, ce qui permet d'ajouter à ce signal de modulation correspondant aux données, des signaux basse fréquence pour voies de service. Conformément à l'invention le signal de modulation appli qué au modulateur de fréquence est fourni par un modulateur auquel sont appliqués la composante fondamentale du signal dthorloge des données et un signal binaire correspondant au signal des données et qui restitue cette composante fondamentale avec inversion de phase ou non selon la valeur dudit signal binaire, cette inversion de phase se produisant aux instants de passage par zéro de ladite composante. Le signal de modulation obtenu de cette manière présente des variations égales et de signe contraire pendant la durée de cha que élément du signal binaire et de ce fait, conformément au but vi sé, son spectre ne comporte pas de composante continue. D plus, en utilisant un tel signal de modulation, on obtient une variation de phase du signal porteur émis, suivant une loi en cosinus surélevé et ainsi qu'on le verra le spectre de ce signal émis a une forme avantageuse. La description suivante en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est un schéma de ltémetteur du système de transmission de l'invention. La figure 2 montre des diagrammes de signaux illustrant le fonctionnement de ce système. La figure 3 représente des spectres du signal émis. La figure 4 est un schéma du récepteur pouvant être asso cié à l'ômetteur de la figure 1. La figure 1 montre un schéma de la partie émetteur du système de transmission de données conforme à l'invention. Le signal des données à transmettre est appliqué sur la borne 1. Un signal porteur (signai hyperfréquence par exemple), modulé en fréquence par le signal des données, est à fournir à l'antenne emission 2. Selon les brevet américain précité, pour produire des excursions de phase du signal porteur de part et d'autre d'une phase de référence, en correspondance avec le signal des données a transmettre, on utilise un modulateur de fréquence 3 constitué par exemple d'un oscillateur Gunn 4 muni d'une diode varicap S. La sortie de l'oscillateur 4 est reliée à l'antenne 2 et la diode varicap 5 reçoit une tension de polarisation de la source de tension continue 6 et un signal de modulation provenant de la borne 7 et déduit du signal des données.En l'absence de signal de modulation un signal porteur de fréquence fo correspondant à la tension de polarisation est appliqué à l'antenne 2. En présence du signal de modulation, le signal appliqué à l'antenne 2 a une fréquence instantanée qui varie de part et d'autre de la fréquence porteuse fo. A ces variations de fréquence correspondent des excursions de phase autour d'une phase de référence du signal porteur de fréquence fo et il est très facile d'ajuster l'ampli tude de ces excursions de phase a - a' laide de l'atténuateur va 2 riable 8. Dans le brevet américain précité nO 3 492 576 le signal de modulation present sur la borne 7 prend pendant toute la durée de chaque élément binaire une valeur soit positive, soit négative se lon la valeur de cet élément binaire. Le spectre de ce signal pré- sente une valeur maximale à la fréquence zéro et il ntest donc pas possible pour transmettre de façon simple des signaux de service basse fréquence de-les ajouter en 7 à un tel signal de modulation. Selon l'invention, pour obtenir en 7 à partir du signal des données un signal de modulation à appliquer au modulateur de fréquence 3 et dont le spectre s'annule à la fréquence zéro, on utilise un modulateur 9 qui reçoit sur sa borne d'entrée 10 la composante fondamentale du signal d'horloge des données et sur sa borne d'entre Il un signal binaire correspondant au signal des données à transmettre. Ce modulateur 9 -modulateur en anneau par exemple- fournit vers la borne 7 là composante fondamentale du signal dthorloge des données avec inversion de phase ou non selon la valeur du signal binaire appliqué sur sa borne d'entrée 11, cette inversion se produisant aux instants de passage par zéro de ladite composante. La composante fondamentale du signal d'horloge est obtenue à la sortie 12 du circuit 13 qui, de façon connue, récupère la fréquence dthorloge à partir du signal des données. Le signal binaire appliqué à llentrée 11 du modulateur 9 est obtenu par transcodage dans un code différentiel du signal des données appliqué en 1 et supposé code en binaire simple. Pour effectuer ce transcodage qui sera précisé par la suite, on utilise un codeur 14 qui reçoit de la borne 1 le signal des données et de la sortie 15 du circuit 13, le signal rectangulaire d'horloge des données.Le transcodage effectué par le codeur 14 n'est pas nécessaire au système de 1 t invention et l'on pourrait aussi bien appliquer directement à l'entre il du mo adulateur 9, le signal des données codes en binaire simple. Comme on le verra par la suite, ce transcodage facilite seulement llopé- ration de démodulation différentielle effectuée dans le recepteur. Enfin on a montré sur la figure 1 une borne d'entrée 16 pour signaux de service basse fréquence qui sont ajoutés à la borne 7 au signal de sortie du modulateur 9. Le fonctionnement de ltemetteur de la figure 1 va etre explique à laide des diagrammes 2a à 2f de la figure 2. Le diagramme 2a montre une suite d'éléments binaires de durée T correspondant au signal des données à transmettre appliqué en 1. Le diagramme 2b représente le signal rectangulaire d'horloge des données fourni en 15 par le circuit 13. Le diagramme 2c représente le signal binaire fourni par le codeur 14 et qui est obtenu par la règle suivante à partir du signal des données montré en 2a chaque fois qu'un élément binaire "1" se présente à l'en- trée du codeur 14, le signal de sortie de ce codeur est changé après T un temps 2 et chaque fois que se présente un élement binaire "O'', le signal de sortie est inchangé. Le diagramme 2d montre la composante fondamentale du signal d'horloge des données appliquée à l'entrée 10 du modulateur 9. Cette composante passe par zéro aux instants des transitions du signal des données avant transcodage (fig. 2a) ou après transcodage (fig. 2c). Le diagramme 2e montre le signal de sortie du modulateur 9 qui restitue la composante fondamentale 2d sans inversion de phase quand le signal binaire 2c vaut "0" et avec inversion de phase quand le signal binaire 2c vaut "1". Le signal de sortie du modulateur 9 est le signal de modulation correspondant aux données à transmettre et appliqué au modulateur de fréquence 3 et le diagramme 2e représente donc également les variations de fréquence du signal porteur de fréquence moyenne fo qui est appliqué à l'antenne 2. Aux variations de fréquence du signal porteur autour de la fréquence fo correspondent des variations de phase ss (t) de ce signal autour d'une phase de référence. Ces variations de phase sont l'intégrale des variations de fréquence et sont représentées sur la figure 2f. Leur amplitude maximum peut être ajustée à - - a 2 l'aide de 1'atténuateur 8. On peut montrer que pendant la durée d'un élément binaire du signal 2c, la variation de phase ss (t) est éga + à 2 ltt le à ~ 2 cos tTt, le signe + correspondant à un élément binaire "1", le signe - correspondant à un élément binaire "0". Cette loi de variation de phase est dite "en cosinus surélevé". On peut voir que le signal de sortie du modulateur 9, montré sur le diagramme 2e, présente pendant la durée d'un élément binaire quelconque du signal 2c des variations égales et de polarités opposées, ce qui veut dire que quelle que soit la densité des "1" et des "O" du signal 2c, la valeur moyenne du signal 2e est nulle. Autrement dit, le spectre du signal de modulation 2e s'annule à la fréquence zéro. On peut donc profiter de cette forme du spectre du signal de modulation correspondant au signal des données pour ajouter en 7 à ce signal de modulation des signaux de service basse fréquence provenant de la borne 16, qui seront transmis en même temps que les données. Par ailleurs, avec la modulation de phase du signal émis suivant la loi en cosinus surélevé de la figure 2f, on obtient que le spectre du signal émis présente des lobes secondaires dont l'am- plitude décret rapidement, ce qui permet d'éviter des interférences entre canaux de transmission voisins. La figure 3 permet par exemple de comparer le spectre du signal émis avec une modulation de phase en cosinus surélevé (courbe p et différentes raies), avec le spectre qui serait obtenu avec une modulationpar variations brusques de phase (courbe q). Les abscisses x du diagramme de la figure 3 représentent le produit (f-fo).T, où f est la fréquence variable, fo la fréquence du signal porteur, T la durée d'un élément binaire. Les ordonnées sont des affaiblissements en Décibels. La figure 4 montre les éléments principaux d'un récepteur pouvant etre associé à 1'émetteur de la figure 1 pour la restitution des données transmises. Le signal reçu sur l'antenne 20 est mélangé dans le mélangeur 21 avec le signal produit par 1 t oscillateur local 22 et ainsi se trouve transposé en une fréquence intermédiaire FI. Ce signal FI est appliqué à un démodulateur de phase différentiel 23 qui comprend un amplificateur 24 à deux sorties découplées entre elles et raccor- des à deux branches de circuit 25 et 26. Les deux branches de circuit sont raccordées aux deux entrées d'un discriminateur de phase 27, directement pour la branche 25 et par l'intermédiaire d'un circuit de retard 28 de la durée T d'un élement binaire pour la branche 26.Le discriminateur de phase 27 est par exemple un mélangeur équilibré Sur la figure 2, le diagramme 2f qui peut représenter comme on l'a indique ci-dessus les variations de phase du signal émis, représente également les variations de phase du signal FI à la sortie de la branche 25. Le diagramme 29 retardé de la durée T d'un élé- ment binaire par rapport au diagramme 2f, représente les variations de phase du signal FI à la sortie de la branche 26. Le diagramme 2h représente les variations de la différence de phase entre les signaux FI aux sorties des deux branches 25 et 26. Le diagramme 2i représente le signal de sortie du discriminateur de phase 27, qui a une amplitude maximale -1 et +1 quand les deux signaux à son entrée sont en phase et en opposition de phase. Le signal de sortie du discriminateur 27 est appliqué au circuit de régénération 29 pour y être échantillonné à des instants caractéristiques repérés par des flèches sur le diagramme 2i. Ces instants se produisent à la fréquence 1 fournie par le circuit de T récupération d'horloge 30 auquel est appliqué le signal montré sur le diagramme 2i. Du fait de la modulation de phase en cosinus surélevé utilisée, le spectre de ce signal 2i comporte une raie à la fréquence T ce qui améliore la stabilité de la récupération de cet T te fréquence dans le circuit 30. A la sortie du circuit de régéné- ration 29, on obtient le signal montré sur le diagramme 2j, qui correspond au signal des données à transmettre du diagramme 2a. REVENDICATION 1. Système de transmission de données utilisant la modulation de fréquence et la démodulation différentielle de phase d'un signal porteur, l'émetteur comportant pour produire des excursions de phase du signal porteur, un modulateur de fréquence auquel est appliqué un signal de modulation déduit du signal des données à transmettre, caractérisé en ce que ledit signal de modulation est fourni par un modulateur auquel sont appliqués la composante fondamentale du signal d'horloge des données et un signal binaire correspondant au signal des données et qui restitue cette composante avec inversion de phase ou non selon la valeur dudit signal binaire, cette inversion de phase se produisant aux instants de passage par zéro de ladite composante.