Brevet FR2213625A1 — publié le 19740802

La présente invention concerne un système de transmission numérique de heure au moyen d'un poste émetteur de radiodiffusion émettant en ondes longues, grâce.à une double modulation de l'onde porteuse de ce poste émetteur, en amplitude par le signal analogique de radiodiffusion et en phase par le message numérique horaire. Les postes émetteurs de radiodiffusion ayant des fréquences comprises entre 100 et 200 lcoeIz sont assujettis à une faible tolérance sur leur fréquence porteuse, inférieure-à 20 Hz par exemple. Comme une modulation linéaire de phase de te en un temps t fait varier la fréquence porteuse de ae/2frt il est nécessaire dechoisir T assez grand pour que ##/2## soit inférieur à la tolérance. Si, par exemple, l'on prend ae =#/4 et t= 25 ms, le quotient ##/2## est égal à 5, ce qui est une valeur acceptable. On On est ainsi amené à donner aux bits des données numériques horaires une forme d'onde de triangle isocèle dont la base a une durée d'un ordre de grandeur de 50 ms . Or, la transmission d'un message horaire complet comprenant au moins le quantième du jour du mois de 1 à 31, l'heure de O à 23, la minute de O à 59 et la seconde de- O à 59 exige au moins huit chiffres décimaux qui, codés en décimal codé binaire, représentent 32 bits de 50 ms, soit 1 ,6 si, On voit que la durée d'un message horaire est supérieure à la seconde et qu'il n'est pas possible par suite de transmettre, sans troubler l'émetteur de radiodiffusion, un message horaire par seconde. Selon l'invention, on transmet sous la forme de bits triangulaires positifs correspondant à une modulation de phase linéaire dans un sens donné suivie d'une modulation de phase linéaire en sens opposé audit sens donné, les instants d'occurrence ou tops des secondes justes et sous la forme de bits triangulaires négatifs correspondant à une modulation de phase linéaire dans le sens opposé au sens donné suivie d'une modulation de phase linéaire dans le sens donné le nombre représentant le quantième du mois et les nombres d'heures, de minutes et de secondes. Pour les raisons qui ont été exposées, seuls les instants~d'oc- currence de toutes les secondes sont bien transmis, mais seuls sont transmis dans le codage les nombres pairs de secondes : 00, 02,... 58. Des moyens sont prévus au poste récepteur pour afficher aux moments voulus les nombres impairs de secondes s 01, 03,... 59, bien qu'ils n'aient pas été transmis dans le codage. Le fait de ne transmettre le message de secondes qu'ive fois sur deux entrain à la réception un problème relatif à l'affichage des messages horaires lors du passage par les instants 00 minute, 00 seconde quelle que soit l'heure et du passage par l'instant 00 heure, 00 minute, 00 seconde en ce qui concerne lTaffichage des jours.On verra dans la suite comment ce problème est résolu; L'invention va etre maintenant décrite en détail en relation avec les dessins annexés dans lesquels : - la Fig. 1 représente le poste récepteur de modulation de phase - la Fig. 2 est un diagramme de signaux, montrant la formation des impulsions de top de seconde, des impulsions d'échantillonnage du contenu du message horaire et des impulsions de reconnaissance de trame - la Fig. 3 représente la composition d'une trame du message horaire numérique ; et - la Fig. 4 représente le dispositif de décodage et d'affichage du message horaire. En se référant à la -Fig. 1, 100 désigne une antenne, 101 un amplificateur à radiofréquence recevant un signal à la fréquence porteuse de 164 kIz modulée en amplitude et en phase et 102 un oscillateur à quartz oscillant à la fréquence de 100 kIf. La sortie de l'amplificateur à radiofréquence est reliée, d'une part à des changeurs de fréquence, à un amplificateur à- fréquence intermédiaire et à un démodulateur d'amplitude non représentés et, autre part à des changeurs de fréquence 103 et 104 et à un amplificateur à fréquence intermédiaire 105. Le changeur de fréquence 103 reçoit l'onde locale de l'oscillateur 102 divisée par 5 dans le diviseur de fréquence 106 et multipliée par 7 dans le multiplicateur-de fréquence 107.La première fréquence intermédiaire est donc de 24 kHz. Lechangeur de fréquence 104 reçoit directement l'onde locale de l'oscillateur 102 divisée par 5 dans le diviseur de fréquence 106. La seconde fréquence intermédiaire est donc de 4 kHz. Le signal de ltoscillateur local, divisé par 5 dans le diviseur de fréquence 106 et également divisé par 5 dans le diviseur de fréquence 108, donc au total par 25, est appliqué d'une part à un diviseur de fréquence par 2, 109, à la sortie 1 duquel on trouve un signal d'horloge à la fréquence de 2 kHz. Le signal à la fréquence de 4 Hz sortant du diviseur de fréquence 108 est appliqué à un détecteur synchrone 110 qui reçoit d'autre part le signal de sortie de l'amplificateur à fréquence intermédiaire 105. Le détecteur synchrone 110 délivre une compo sante alternative proportionnelle à la différence de phase en superposition à une composante continue représentant l'écart moyen entre les phases des deux signaux à 4 kHz. Les composantes continue et alternative sont isolées du signal à 4iz dans le filtre passe-bas 111 et la composante continue est isole dans le filtre passe-bas 112. Cette composante continue agit sur une diode à capacité variable associée à l'oscillateur à quartz 102 pour servir au calage en phase du quartz.Ainsi donc, l'oscillateur local est bloqué en phase sur l'émetteur à radiofréquence dont le signal est reçu par l'antenne 100. La composante alternative du dejodulateur est appliquée à travers le condensateur 113 et les diodes de clampage 114 à deux comparateurs 115 et 116 qui comparent les impulsions triangulaires positive et négative à là moitié de ieurs valeur de crête. Les comparateurs 115 et 116 sont suivis respectivement d'amplificateurs 117 et 118. L'amplificateur 117 est relié à un basculeur monostable 119 dont la borne de sortie est désignée par 2, La borne de sortie de l'amplificateur 118 est désignée par 3. En se référant maintenant à la Fig: 2, on voit sur la ligne a la forme d'onde en triangle isocèle des bits appliqués aux entrées des comparateurs 115 et 116. Ces comparateurs comparent l'amplitude du bit à un niveau égal à la moitié de 11 amplitude de crête du bit, ce niveau étant positif dans le comparateur 115 et négatif dans le comparateur 116. Sur la ligne a de la Fig. 2, l'amplitude des bits 122, 123 est comparée au niveau positif 124 dans le comparateur 115 et on trouve, à la sortie de-ce comparateur, des impulsions rectangulaires 125, 126 (ligne. b).L'impulsion 125 déclenche le basculeur monostable 119 qui fournit l'impulsion 127, plus longue que les deux impulsions 122, 123 réunies (ligne c). Le circuit composé de la résistance 120 et du condensateur 121 transforme l'impulsion longue 127 en une impulsion courte 4 (ligne d) coineidant avec le flanc avant de 127. Deux impulsions positives jointives 122, 123 constituent le signal de "seconde justes. Il correspond. donc à ces signaux de "seconde juste" des impulsions de "seconde juste" ou tops 4 qui servent à déclencher l'affichage de heure; cas impulsions d'affichage 4 ont une période de récurrence de 1 s. La trame des données est de 4 s. Elle est divisée en huit mots 0 à VII de une demi-seconde chacun, qui représentent respectivement N O -les secondes (S) N I, II, III des informations diverses (ID) N0 IV les secondes (S) N V les jours (J) N VI les heures (H) N VII les minutes (M) Chaque mot contient dix fentes temporelles numérotées de 0 à 9 et comprend deux chiffres décimaux codés en décimal codé binaire. Les bits du chiffres des unités occupent les fentos 1 à 4 inclusivement (indiquées A0, B0, C0, D0 dans la Fig. 3) du mot et les bits du chiffre des dizaines occupent les fentes 5 à 8 inclusivement (indi@uées A1, B1, C1, D1 dans la Fig. 3). Les @entes 0 et 9 ne sont généralement pas utilisées sauf dans certains cas particuliers qui seront exposés dans la suite. Les bits ont avant décodage, ainsi qu'il a été @it, une forme d'onde en triangle isocèle et une durée de 50 ms. La fin dés mots 0, Il, IV, VI est marquée (Fig. 3, lino b) par deux bits positifs adjacents (comme 122-123 de la Fig. 2), respectivement 09, 10 pour le mot 0, 29, 30 pour le mot II, 49, 50 pour le mot IV, 69, 70 pour le mot VI, et le point d'intersection de ces deux bits adjacents, respectivement 0910, 2930, 4o50, 6970, coincide avec la fin du mot et le début du suivant, c'est-à-dire avec la fin de la fente 9 du mot considéré et avec le début de la fente O du mot suivant. Ainsi qu'on l'a vu,à chaque couple d'im- pulsions 09-10, 29-30, 49-50, 69-70 correspond une impulsion d'affichage 4 qui se produit 37,5 ms avant los instants 0910, 2990, 4950, 6970. Le codage @e Theure est effectué au moyen de bits négatifs (line a de la Fig. 3). On voit ue - dans le mot IV (S) est inscrit en A0, B0, C0, D0 le chiffre des unités S et en A1, B1, C1, D1 le chiffre des dizaines 5, soit 58 secondes - dans le mot V (J) est inscrit en A0, B0, C0, D0, le chiffre des unités 7 et en A1, B1, C1, D1 le chiffre des dizaines 0, soit le 7ième jour du mois - dans le mot VI (II) est inscrit en A0, B0, C0, D0 le chiffre des unités 3 et en A1, B1, C1, D1 le chiffre des dizaines 1 soit 13 heures - dans le mot VII (M) est ins crit en A0, B0, C0, D0 le chiffre des unités 4 et en A1, B1, Ci, D1 le chiffre des dizaines 2 soit 24 minutes - dans le mot O (S) est inscrit en Ao, Bo, C , D le chiffre des o unités 0 et en A1, 3 B1, C1 D1 le chiffre des dizaines 0, soit 00 secondes. La base de temps 20 (Fig. 4) est alimentée par le signal à 2 kHz qui est produit sur la borne 1. La période de récurrence de ce signal est donc de 0,5 ms. La base de temps comprend quatre diviseurs de fréquence 200, 201, 202, 203; les trois prerniers sont des diviseurs décimaux et le troisième un -diviseur octal. Les diviseurs 200, 201, 202 sont des diviseurs décimaux à dix sorties sur lesquelles apparaissent des signaux ayant uile fréquence de récurrence dix fois plus faible que les signaux d'attaque, donc à la récurrence de 5 ms sur les sorties de 200, à la récurrence de 50 ms sur les sorties de 201 et à la récurrence de 0,5 s sur les sorties de 202, mais séparés dans le temps par la période des signaux d'attaque du diviseur.Les sorties 5 du diviseur décimal 200 et 2 du diviseur décimal 201 sont reliées à la porte ET 204 qui fournit à sa sortie des impulsions à la période de récurrence de 50 ms et décalée d'un quart de période de récurrence, soit t2,5 ms, par rapport aux impulsions d'attaque. Ces impulsions sont représentées en 5 sur la Fig. 2 et coincident avec les crêtes des signaux triangulaires positifs ou négatifs. Ces impulsions 5 sont appliquées aux premières entrées des portes ET 210-217. Les secondes entrées de ces portes sont reliées respectivement aux sorties du diviseur octal 203 et leurs troisièmes entrées sont reliées à la sortie-d'une porte OU-NON 205 dont les entrées sont reliées aux sorties 0 et 9 du diviseur décimal 202.La base de-temps qui vient d'entre décrite distribue sur les sortiesdes portes ET 210-217- des impulsions fines d'échantillonnage de période de récurrence 50 ms tombant au milieu des fentes 1 à 8 de chaque mot. Les fentes O et -9 ne sont pas échantillonnées dans le cas général, gracie à liinhi- bition causée par la porte OU-NON 205. La remise à zéro des diviseurs 200 et 201 s'effectue par les impulsions 4 toutes les secondes. La remise à zéro des diviseurs 202 et 203 est faite par les signaux de synchronisation de trame 7900 (Fig. 3) qui sont des impulsions triangulaires négatives sim ples dont le crête coincide avec le début du mot 0. Ces signaux de synchronisation de trame sont donc décalés de 3/4 dtimpulsion par rapport aux impulsions constituant le signal de "seconde juste1,. Le signal d'échantillonnage 5 ne les échantillonnant pas, elles sont échantillonnées par un signal d'échantillonnage spécial 6 obtenu par la porte ET 206 dont les entrées sont reliées respectivement à la sortie 5 du diviseur décimal 200 et à la sortie 7 du diviseur décimal 201. Le signal d'échantillonnage sortant de 206 est appliqué à une porte ET 207 qui recoit d'autre part le signal de synchronisation de trame de la borne 3. L'impulsion de trame 6 traverse 207 quand cette porte reçoit l'impulsion 7900 sur son autre entrée et est appliquée auxdiviseurs 202 et 203 pour les remettre à zéro. Les impulsions d'échantillonnage sortant des portes ET 210 et 214 sont appliquées à la porte OU 208 et, de là, à l'entrée "horlo gen du registre à décalage des secondes 30 S. Ce registre à décalage reçoit sur son entrée "données" les signaux de données ayant traversé la porte ET 501 dont le rtle sera-vu dans la suite. Les impulsions d'échantillonnage sortant des portes ET 211, 212, 213 relatives aux "informations diverses" sont appliquées aux portes ET 4t1, 412, 413 d'un commutateur 40 commandé par la clé 400 puis, dans le cas où cette clé est dans la position "infommations diverses" aux portes OU 421, 422, 423 et enfin respectivement aux entrées "horloge" des registres à décalage 30 J des jours, 30 H des heures, 30 M des inutes. Ces registres à décalage reçoivent en ce qui concerne les deux premiers 30 J et 30 H, le-s signaux de données directement de la borne 3 et en ce qui concerne le dernier, 30 M, ces mêmes signaux de données ayant traversé la porte ET 501. On voit que, dans le cas où les mots I, Il, III contiennent des informations diverses, ces informations sont ainsi enregistrées dans les registres 30 J, 30 H, 30 M. Les impulsions -d'échantillonnage sortant des portes ET 215, 216, 217 relatives à la transmission de heure, c'est-à-dire respectivement aux mots des jours, des heures et des minutes sont appliquées aux portes ET ki5, 416, 417 du commutateur 40 qui sont passantes dans le cas où la clé 400 du commutateur est dans la position "transmission de l'heure". Les porte-s ET 411, 412, 413 d'une part, et 415, 416, 417 d'autre part, sont toujours en position inverses, passantes ou bloquées ou bloquées ou passantes, grâce à l'inverseur 401. Les impulsions d'échantillonnage comman- dent les registres à décalage 30 J, 30 H, 30 M qui enregistrent ainsi les mots des jours, des heures et des minutes. Les impulsions d'échantillonnage en provenance des portes ET 215 et 216 passent, avant d'atteindre les portes ET 415 et 416 du commutateur 40, par les portes OU 515 et 516 d'un circuit 50 d'af@ichage du jour et de l'heure à la seconde zéro dort le rôle sera vu ultérieurement. Toutes les secondes les impulsions 4 provoquent le transfert des informations contenues dans les registres à décalage 30 S, 30M, 30 I-I, 30 J dans les registres d'affichage 31 S, 31 M, 31 H, 31 J. Mais le nombre de secondes n'étant transmis que toutes les der secondes, il faut éviter que la même indication des secondes ne soit affichée deux fois consécutives. Dispositif d'interpolation des secondes irÂpaireso Ainsi qu'on l'a expliqué dans l'entrée en matière, les nombres de secondes sont transmis toutes les deux secondes dans les mots 0 et IV de la trame de 4 secondes, et doivent être affichés toutes les secondes sous la commande des tops de seconde 40 Si doiic, av!cunc précaution n1 était prise, seules les secondes transtnises, les secondes paires par exerlple, seraient affichées et seraient affichées deux fois de suite.En d'autres termes, le registre à décalage 30 S transmet toujours sur le fil de poids binaire zéro relatif au chiffre des unités (fil 32 SU) un zéro0 Le bit transmit par le fil 32 SU du registre à décalage 30 S au registre d'affichage 31 S est changé au rythme des secondes grâce au dispositif d'interpolation des secondes impaires 60. Ce circuit comprend une porte ET-NON 601 associée-à un inverseur 602. Le fil 32 SU est relié à travers l'inverseur 602 à la première entrée de la porte 601 dont la sortie est reliée au registre 31 S. La seconde entrée de la porte 601 est commandée par le basculeur 603. Si le basculeur 603 applique un un à la porte 601, le zéro sortant au poids binaire zero de 30 S qui caractérise les secondes paires est transmis au registre 31 S. Si le basculeur 603 ap-lique un zéro à la porte 601, le zéro sortant au poids binaire zéro de 30 S est transformé en un un appliqué au registre 31 S. Les impulsions d'échantillonnage relatives aux entes 9 des mots 0 et IV, II, VI ouvrent respectivement les portes 610-61x, 612, 616. Les sorties de ces trois portes sont reliees à une porte OU 604 qui commande le basculeur 603.Des impulsions négatives dites d'imparité de seconde 2000 et 6000 sont prévues dans le signal transmis par les poste de radiodiffusion, dans les @entes O des mots II et VI et elles sont appliquées au basculeur 603 qui, les recevant en même temps que les impulsions @'échantillonnage, donne un zéro à sa sortie. Par contre, comme il n'est pas prévu d'impulsions d'imparité de secondes dais les fentes O des mots O et IV, le basculeur produitun un dans ces fentes0 On voit donc, sur la Fig. 3, que l'affichage des secondes fait à l'instant 4950 sera un affichage du nombre de secondes codé dans le mot IV, c'est-à-dire un nombre de secondes pair, tandis que l'affichage des secondes fait à l'instant 6970 qui suit l'impulsion d'imparité 6000 sera un affichage d'un nombre de secondes modifié, ctest-à-dire le nombre impair immédiatement supérieur au nombre pair codé dans le mot IV. Dispositif d'affichage du jour et de l'heure à la seconde zéro. Les mots étant affichés toutes les secondes, mais transmis toutes les deux secondes seulement en ce qui concerne le mot des secondes et toutes les quatre secondes seulement en ce qui concerne les mots des jour5, des heures et des minutes, des irrégularités se produisent aux passages par "00 minute, 00 seconden quelle que soit l'heure et au passage par "00 heure, 00 minute, 00 secondes" en ce qui concerne respectivement l'affichage des heures et des jours. Si lton suppose par exemple que l'instant 4950 correspond à 23 heures, 59 minutes, 58 secondes, l'instant 6970 correspondra à 23 heures, 59 minutes, 59 secondes e-t à l'instant 0910,-le registre d'affichage affichera "23 heures 59 minutes 00 seconde" alors qu'il aurait dû afficher "28 heures OQ minute 00 seconde".On peut poser que le changement de minutes peut intervenir dans le @o@ VII entre les instants 6970 et 091 O, ce qui donne à l'instant 0910 le message "23 heures, 00 minute, OC seconde". Mais le changement d'heure ne peut intervenir que dans le mot VI entre les instants 4950 et 6970 du cycle suivant; le message horaire affiché à l'ins- tant 4950 de ce cycle suivant sera "23 heures, 00 minute, 02 secon- des" alors qu'il devrait être "0 heure, 00 minute, Q2 secondes". Pour régulariser la transition de minuit, on introduit dans la modulation une impulsion 5900 coïncidant avec la fente 9 du mot V. Si cette impulsion existe, elle est appliquée au basculeur 503 et est échantillonnée par l'impulsion d'échantillonnage de la fente 9 du mot V gr8ce à la porte ET 504 qui sélectionne cette impulsion d'échantillonnage. Un un est produit à la sortie du basculeur 503 que la porte 502 laisse passer pendant le mot O des secondes et le mot VII des minutes. Ce un est transformé en un zéro par l'inver- seur 506 et ce zéro bloque la porte 501. La modulation arrivant par la borne 3 est alors coupée dcs r@gistres 30 S et -30 M grAce à la porte 501 et ces registres restent à zéro. Ce même un de sortie du basculeur 503 ouvre les portes 510 et 517 correspondant 2uo mots O et VII qui laissent passer les impulsions d'échantillonnage de ces mots. Comme les mots VII et O n1 cnt plus besoin de contenir les nombres indiquant les minutes et les secondes puisque dans le cas concerné ces nombres sont nuls, on remplace dans le mot O l'indication des secondes par l'indication des heures et dans le mot VII l'indication des minutes par l'indication des jours (passage du 28, 30 ou 31 d'un mois au ler du mois suivant). - R E V E N D I C AT I 0 N S - 10) - Système de transmission de messages numériques horaires par poste émetteur de radiodiffusion, particulièrement à ondes longues, à double modulation en amplitude et en phase de l'onde porteuse dudit poste, et de réception et d'affichage desdits messages par un poste récepteur à démodulation de phase, caractérisé en ce que les bits positifs ou négatifs du message numérique horaire ont une forme d'onde triangulaire respectivement positive ou négative correspondant à une modulation de phase linéaire par rapport au temps d'abord dans le sens des phases croissantes puis dans le sens des phases décroissantes pour la fonne d'onde triangulaire positive ou d'abord dans le sens des phases décroissantes puis dans le sens des phases croissantes pour la forme d'onde triangulaire négative, la durée des bits 5Net l'excursion masima- le de phase étant choisies de façon que ne dépasse pas quelques dizaines de Hertz. 20) - Système de transmission de messages numériques horaires conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le messagé comprend des tops de seconde transmis sous la forme de bits d'une certaine polarité et un message horaire proprement dit constitué par les codes de nombres d'unités de temps tels que jours, heures, minutes, secondes transmis en code décimal codé binaire sous la forme de bits de l'autre polarité. 30) - Système de transmission de messages numériques horaires conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que la durée dix message numérique horaire est plus grande qu'une seconde et que par suite le code des nombres de secondes contenu dans le message n'est transmis qu'avec une période de recurrence de plusieurs secondes, les codes des nombres de secondes non transmis étant reconstitués au poste récepteur par un circuit dlinterpolation commandé par des bits particuliers contenu dans le message. 4) - Système de transmission de messages numériques horaires conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que la durée du message numérique horaire est égale à quatre secondes et qutil contient deux codes de nombres de secondes7 ces deux codes étant distants de deux secondes dans le message d'où il résulte que les codes des nombres pairs de secondes (ou impairs) sont décodés par le récepteur tandis que les codes des nombres impairs (ou pairs) de secondes sont reconstitués par le circuit d'interpolation. 5 ) - Système de transmission de messages numériques horaires conforme à la revendication 2, dans lequel le poste récepteur comprend un registre à décalage, une mémoire d'affichage et des moyens de transfert du contenu du registre à décalage dans la mémoire d'affichage, caractérisé en ce que le registre à décalage est rempli par les bits d'une certaine polaritéreprésentant- les codes des nombres d'unités de temps et que les moyens de transfert sont commandés par les bits de l'autre polarité représentant les tops de seconde. 60) - Système de transmission de messages numériques horaires conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que,pour corriger des erreurs d'affichage du code de l'heure lors du passage par 00 minutes 00 seconde et des erreurs dtaffichage du code du jour lors du passage par 00 heure, 00 minute, 00 seconde, il est prévu un dispositif de remise à zéro de la partie du registre à décalage relative aux minutes et aux secondes, ledit dispositif étant commandé par des bits particuliers contenus dans le message, et des moyens de diriger vers la partie du registre à décalage relative aux jours et aux heures les bits du message numérique horaire contenus dans les parties dudit message relatives aux minutes et aux secondes qui sont devenues libres pour une inscription particuliere à cause du fait que les codes du nombre de minutes et du nombre de secondes sont à cet instant égaux à zéro.