Brevet FR2221861A1 — publié le 19741011

La présente invention concerne un démodulateur de signaux analogiques modulés par des signaux digitaux, adaptable à plusieurs types de modulations. Dans les récepteurs de télécommunication, les démodulateurs les plus couramment employés sont destinés à démoduler des signaux transmis en modulation d'amplitude, de fréquence ou de phase. Ces ddmodulateurs sont, de manière générale, constitués de circuits spécifiques à chaque type de démodulation, L'objet de la présente invention est un démodulateur permettant d'effectuer des démodulations d'amplitude, et/ou de fréquence,et/ou de phase, à partir dtun ensemble de circuits communs à CffS trois démodulations et de circuits de sortie plus spécialement affectés à l'une ou l'autre de ces démodulatisons, Selon l'invention un démodulateur de signaux analogiques modulés par des signaux digitaux, comportant un amplificateur d'entrée à commande autcmatique de gain, est caractérisé en ce qutil comporte un convertisseur analogique-digital pour le codage des signaux de sortie dudit amplifieateur, ce codage étant effectué à la période T1 ; une mémoire dans laquelle sont emmagasinés, sous forme digitale, des signaux représentatifs d'échantillons d'une période d'un signal sinusoïdal ; un comparateur comparant les signaux de sortie dudit convertisseur et de ladite-mémoire et un circuit d'analyse commandé par les signaux de sortie dudit comparateur et commandant le gain dudit amplificateur, le balayage de ladite mémoire et la restitution des signaux modulant lesdits signaux analogiques. 1invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins sty rapportant sur lesquels - la figure 1 est le schéma d'un démodulateur d'amplitude selon l'invention ; - la figure 2 est le schéma d'une première variante de démodulateur de fréquence selon l'invention - la figure 3 est le schéma d'une seconde variante de démodulateur de fréquence selon l'invention - la figure 4 est le schéma d'un démodulateur de phase selon l'invention. La figure l représente un démodulateur selon l'invention, un cadre C en traits mixtes entoure ce qui dans la suite du texte sera appelé 11 organe de base du démodulateur. A cet organe de base sont connectés dëux circuits spécifiques d'une démodulation d'amplitude. Comme il sera vu à l'aide des figures 2 , 3 et 4 il est possible de connecter à 11 organe de base des circuits permettant d'effectuer des démodulations de fréquence et de phase. Be démodulateur de la figure I comporte une entrée de signal E qui est l'entrée d'un amplificateur, I , à commande automatique de gain. Cet amplificateur est suivi, en série, d'un convertisseur analogique-digital 2 , d'un circuit de transfert , 3 , composé de portes, et d'un registre 4. 'tes sorties du registre 4 aboutissent à l'un des deux groupes d'entrées d'un comparateur, 5 , constitué par un soustracteur à deux sorties indiquées + et - . A l'autre groupe d'entrées du comparateur 5 aboutissent les sorties d'une mémoire morte 6 dont les entrées d'adresse sont connectée aux sorties d'un compteur d'adresse. Bes sorties + et - du comparateur 5 sont respectivement reliées d'une part aux premières entrées de deux portes 20 et 21 et d'autre part aux secondes entrées de deux portes 24 et 25 cen secondes entrées étant des entrées avec inversion. Bes sorties des portes 20 et 21 sont respectivement réunies aux entrées de mise à 1 de deux basculeurs 22 , 23 . lies sorties directes des basculeurs 22 , 23 sont d'une part réunies respectivement aux premières entrées des portes 24 et 25 , et d'autre part réunies aux deux autres entrées d'un circuit OU 26 dont la sortie est reliée à la seconde entrée d'une porte 30 ; la sortie de la porte 30 est connectée à l'entrée du compteur d'adresse 9 et constitue par ailleurs une sortie O de 1 1organe de base du démodulateur. Bes sorties des portes 24 et 25 sont réunies par un circuit OU 27 à l'entrée d'un élément de retard 28, de temps de retard r3 , et à l'entrée de remise à zéro d'un basculeur d'initialisation 32 ; la sortie de ltélément de retard 28 est réunie aux entrées de remise à zéro des basculeurs 22 , 23. La sortie directe du basculeur d'initialisation 32 est réunie aux deuxièmes entrées des portes 20 et 21 , et - ces portes ont leurs troisièmes entrées respectivement connectées aux sorties inverses des basculeurs 23 et 22. Une porte 10, dont les entrées sont également réunies aux sorties du compteur d'adresse 9 pour décoder le passage de ce dernier par sa valeur maximum, a sa sortie réunie aux secondes entrées de deux portes ET , Il , 12 , dont les premières entrées sont réunies rzspectivement aux sorties + et - du comparateur 5 et dont les sorties sont connectées aux entrées + et - d'un circuit intégrateur 13. 'ta sortie du circuit intégrateur 13 est conneotée,par 11in- termédiaire d'un circuit de détection 14,à l'entrée de commande de l'amplifieateur 1 ; cette sortie constitue de plus une sortie s2 de ltorgane de base-du démodulateur et, à ce titre, est réunie à l'entrée d'un circuit échantillonneur ; un circuit de restitution de base de temps t 4f , est-conneeté entre la sortie s2 ot l'entrée de commande du circuit échantillonneur. La sortie de ce démodulateur est la sortie du circuit échantillonneur 40. Une base de temps , 15 , munie d'un oscillateur pilote, fournit les différents signaux rythmés nécessaires au fonctionnement du démodulateur. Elle est en particulier destinée à fournir des impulsions brèves de période T0 sur la première entrée de la porte 30 et des impulsions brèves de période T2 sur l'entrée de commande du circuit de restitution de base de temps 41 Elle est également destinée à fournir des impulsions brèves de période T1 à l'entrée de commande du convertisseur 2 , à ltentrée de mise à 1 du basculeur 32 par l'intermédiaire d'un élément de retard 31 de temps de retard r4 ' et à l'entrée de commande du circuit de transfert 3 par l'intermédiaire d'un élément de retard , 7 , de temps de retard r1 la sortie de l'élément de retard 7 étant réunie par un autre élément de retard, 8 , de temps de retard r2 , à une entrée de commande de comparaison du comparateur 5. Be démodulateurainsi décrit fonctionne comme indiqué ei-après. La mémoire morte 6 qui, dans l'exemple décrit, est une mémoire morte du type matriciel, est programmée pour fournir sous forme digitale les valeurs de sin k Q , avec k entier 360 variant de 0 à 255 et Q = 256 , au moyen de nombres binaires de 12 bits au maximum, le nombre de bits pris en compte dépendant de la difinition du signal modulé. Be convertisseur 2 transforme, à la fréquence h , les Tj signaux analogiques reçus sur l'entrée E et amplifiés par l'amplificateur 1 , en signaux codés , caractérisant l'amplitude de chaque échantillon. L'échantillonnage se fait à'une fréquence suffisante pour la reconstitution du signal analogique en fonction des fréquences susceptibles d'êtres reçues, ceci donnant,par exemple, une dizaine d'échantillonnages par cycle pour la fréquence moyenne de réception. Chacun de ces signaux, après transfort par le circuit de transfert 3 dans le registre tampon 4 , est comparé dans le comparateur 5 , avec les signaux sortant de lá mémoire 6 comme il sera indiqué ci-après. Bes entrées du comparateur 5 correspondant aux sorties du registre 4 sont des entrées de basculeurs de-type D ; ces basculeurs de type D dort les sorties sont réunies à un des deux groupes d'entrées du comparateur proprement dit, ont leur entrée de commande connectée à la sortie de l'élément de retard 8. Les retards r et r2 introduits par les éléments de retard 7 et 8 sont destinés à n'autoriser une opération dans un circuit que lorsque celle à effectuer au préalable dans un ircuit précédent est effectivement terminée, ces retards sont très faibles devant la période T q Si l'on prend pour instant initial ltinstant où-un signal analogique est codé par le convertisseur 2, le comparateur 5 pourra, pendant le laps de temps allant de rl + r2 à 1 + r + r2 effectuer une comparaison entre le signal digital résultant de oe signal analogique et les signaux successivement fournis par la mémoire 6 pendant le même laps de temps.Ce laps de temps de durée T1 sera appelé cycle de comparaison dans la suite de la description. Comme il sera vu ci-apsrès , d'une part l'amplificateur à gain variable est commandé pour fournir une tension de valeur efficace constante quelle que soit la tension d'entrée compa- tible avec ses caractéristiques ; d'autre part, pendant un laps de temps tel que celui compris entre les instants r1 + r2 et T1 +r1 + r2 , la mémoire 6 est commandée de manière à pouvoir éventuellement fournir deux fois de suite les 256 signaux quelle contiens Selon que la valeur représentée parle signal à analyser transmis par le regis-tre 4 au comparateur 5 est superieure, inférieure ou égale à celle du signal fourni par la mémoire 6 le comparateur fournit un niveau 1 sur sa sortie + , fournit un niveau 1 sur sa sortie - ou fournit un niveau 0 sur ses deux sorties. Si un niveau 1 apparat sur la sortie + à l'instant rI + r2 suivant l'instant de codage d'un signal analogique, le basculeur 32 passe à t à l'instant r4 ainsi que le basculeur 22 car d'une part les basculeurs 22 , 23 et 32 sont à zéro en début de cycle comme le montrera la suite de cette description et d'autre part le temps r4 de ltélément de retard 31 est pris légèrement supérieur à r1 + r2 lie circuit OU 26 fournit alors un signal autorisant l'envoi des brèves impulsions de période T0 par la porte 30 pour faire avancer le compteur d'adresse 9 et effectuer une exploration du contenu de la mémoire 6. Dans T1 l'exemple décrit T0 # 512. Quand, du fait de l'exploration de la mémoire e, 6 sortie + du compteur passe à zéro, la porte 24 qui reçoit un niveau 1 sur son entrée directe et un niveau 0 sur son entrée avec inversion envoie, à travers le circuit OU 27 f un signal de remise à zéro des basculeurs 32 et 22 , 23. La remise à zéro du basculeur 32 intervient directement sous l'action du circuit OU 27, La remise à zéro des basculeurs 22 , 23 intervient , du fait de l'élément de retard 28 , un temps r3 après la remise à zéro du basculeur 32 , ce temps de retard est destiné à assurer la mise à zéro définitive des basculeurs 22 , 23 pour la suite du cycle de comparaison en cours. Si à l'instant r1 + r2 un niveau I apparaît sur la sortie du comparateur 5, un processus semblable d'exploration du contenu de la mémoire 6 se déclenche grâce au basculeur 23 qui passe à I pour autoriser l'exploration du contenu de la mémoire 6. Dans le cas où, à l'instant r1 + r2 S les deux sorties du comparateur 5 seraient à zéro, les basculeurs 22 ? 23 n'étant pas mis à t , il n'y aurait pas d'envoi d'impulsions de période T# pour effectuer une exploration du contenu de la mémoire 6. La porte 10 est connectée en sortie du compteur d'adresse 9 de telle manière qu'elle donne un signal de sortie uniquement lorsque le compteur passe par la veur correspondant à la valeur maximum contenue dans la mémoire 6. Ainsi le circuit intégrateur 13 effectue une intégration sur les signaux de sortie du comparateur 5 au moment où la mémoire 6 fournit sa valeur maximum. Après détection de sa valeur moyenne par le circuit de détection 14 , le signal de sortie du circuit inté- grateur permet ainsi une commande de li amplificateur 1 telle que ce dernier fournisse une tension de sortie de valeur moyenne efficace constante. La figure 1 montre comment peut être effectuée la démodulation d'amplitude dans un démodulateur selon 11 invention. lie circuit échantillonneur 40 et le circuit de restitution de base de temps 41 sont alimentés par les signaux de sortie du circui* intégrateur 13. Ce circuit 41 est un circuit analogue à celui utilisé dans un démodulateur dlamplitude olassique pour reconstituer une série d'impulsions à la fréquence de récurrence de l'information reçue et ayant une phase telle quelles permettent un échantillonnage en milieu de bits ; le circuit de restitution de base de temps 41 reçoit pour cela, outre le signal 92 de sortie de l'intégrateur 13 , les brèves impulsions à la période T2 s fournies par la base de temps 15 , figure 1 , ces dernières impulsions étant à une fréquence multiple de celle des impulsions de période T .Le signal de données peut ainsi autre régénéré par le circuit échantillonneur 40 qui effectue un échantillonnage du signal s2 avec les impulsions dw circuit de restitution de base de temps 411. Dans une autre variante, moins perfectionnée, les circuits 40 et 41 sont remplacés par un circuit à seuils alimenté par les signaux de sortie du circuit intégrateur ; le nombre et les amplitudes respectives des seuils sont définis en fonction des taux de modulation caractéristiques du signal rà démoduler. La figure 2 représente dans une première variante, un démodulateur de fréquence selon llinvention, pour la démodulation d'un signal à deux fréquences de modulation. Un compteur binaire 50 reçoit sur son entrée de signal les impulsions d'analyse de la sortie s1 de l'organe de base, C du démodulateur ; ce compteur est remis à zéro par les impulsions brèves de période T1 venant également de l'organe de base du démodulateur. Be compteur binaire 50 compte donc le nombre d'impulsions d'analyse arrivant pendant un temps Tt. , Be contenu de ce compteur est introduit dans un ensemble de registres à décalage, 51 , également commandé par if.S impulsions de période T lie nombre d'étages de cet ensable 51 est tel qu'il contient les nombres relatifs à tous les echantillon - nages reçus pendant la durée T précédant l'obtention du dernier échantillon, T étant le temps élementaire de modulation. lie contenu du registre à décalage 51 est , tous les T1 , sommé dans un circuit de sommation 52 comportant un convor- tisseur digital-analogique de sortie . Be signal résultant permet,grâce à un circuit à seuil 53,de restituer directement le signal de données sous forme asynchrone. Be signal de sortie du circuit à seuil 53 peut servir à restituer le signal de données sous forme synchrone, pour cela il suffit de connecter en sortie de ce circuit 53 un échantillonneur, 54 , associé à un circuit de restitution de base de temps,55 ; ces deux derniers circuits, semblables respectivement aux circuits 40 , 41. représentés en figure 1 , sont branchés de la même manière et le circuit de restitution de base de temps 55 reçoit, outre le signal de sortie du circuit à seuil 53 , les brèves impulsions à la période T2 provenant de la base de temps 1 5 figure 1. La figure 3 représente, dans une seconde variante, un démodulateur de fréquence selon l'invention pour la démodulation d'un signal à deux fréquences de modulation. Comme dans la première variante les impulsions d'analyse sont comptées dans un compteur 60 identique au compteur 50 de la figure 2 et également remis à zéro par les brèves impul sions de période Tî fournies par la base de temps 15 , figure 1. Be passage Ear une valeur prédéterminée du compte du compteur 60 est caractéristique de la fréquence supérieure de modulation. Ce passage est observé au moyen d'une porte 61 convenablement branchée aux sorties directes ou complémentaires des différents étages du compteur 60.Te signal de sortie de la porte 61 ast appliqué comme signal de mise à 1 d'un basculeur 62 dont la sortie directe, par l'intermédiaire d'une porte 64 , et la sortie inverse, par l'interm4- diaire d'une porte 65 , commandent respectivement la mise à 1 et la remise à zéro d1un basculeur de sortie 66 donnant sous forme asynchrone le signal démodulé*es portes 64 et 65 reçoivent également les brèves impulsions de période T1 pour n'autoriser le changement-d1état du basculeur 66 qu'au moment de ces brèves impulsions ; quant au basculeur 62 , il est remis à zéro par les brèves impulsions de période T1 retardées d'une durée r5 faible devant U1 grAce à un élément de retard 63. Ce démodulateur ne peut autre employé qutavec un bon rapport signal sur bruit, si ce n'est pas le cas, le démodulateur de la figure 2 doit lui être substitué. Il est à remarquer que le démodulateur de la figure 3 est destiné à effectuer la démodulation d tun signal modulé comportant deux fréquences différentes. Ce démodulateur s'adapte aisément à un nombre plus élevé de fréquences de modulation. Par exemple, dans le cas de quatre fréquences de modulation, trois décodeurs constitués par trois portes semblables à la porte 61 décodent le passage de nombres N1 r N2 , N3 , correspondant aux fréquences supérieures. Les sorties de ces portes sont reliées par un circuit OU à un compteur modulo 4 , correspondant au basculeur 62 , remis à zéro par les brèves impulsions ? retardées. De contenu de ce compteur modulo 4 est transféré avec une période de recurrence T1 2 dans un registre tampon servant d'élément de sortie ; à ce registre tampon correspondent les éléments 64 , 65 , 66 de la figure 3 dans le cas de deux fréquences de modulation. La figure 4 représente un démodulateur de phase selon l'invention, dans le cas d'une modulation à quatre phases. Ce modulateur de phase comporte deux parties, l'une destinée à restituer la base de temps, l'autre destinée à la démodulation proprement dite. La restitution de la base de temps fonctionne sur un principe identique à celui de la démodulation de fréquence décrite en deuxième variante à l'aide de la figure 3. Par rapport aux circuits 60 à 66 de la figure 3 , les circuits correspondants de la figure 4 , également connectés à la sortie Sj de l'organe de base C du démodulateur, portent des repères augmentés de dix. Un circuit de restitution de base de temps 77 , reçoit les impulsions fournies par le basculeur 76 ainsi que les brèves impulsions à la période T2 fournies par la base de temps 15 , figure 1.Ce circuit de restitution de la base de temps comporte deux sorties ; il fournit de manière classique sur sa première sortie des impulsions représentatives des temps élémentaires, et sur sa seconde sortie des impulsions à une fréquence double de celle des précédentes, La démodulation proprement dite comporte (m compteur 81 ayant une capacité suffisante pour compter les impulsions qu'il reçoit, pendant chaque temps élémentaire, de la sortie s1 de l'organe de base C du démodulateur.A chaque temps élémentaire correspond donc un cycle de comptage ; ce cycle est arrêté à la fin du temps élémentaire grtce à un signal obtenu en retardant d'un temps r7 , par un élément de retard 80 , l'impulsion fcurnie par la première sortie du circuit de restitution de base de temps 77. lie contenu du compteur 81 est décodé dans un circuit de décodage,82 , réalisant une restitution des données sous forme parallèle. Le circuit de décodage 82 comporte trois décodeurs d'entrée décodant le passage du compte du compteur 81 par les valeurs correspondant aux déphasages de 900 , 1800 et 2700 . Les sorties de ces décodeurs sont reliées par un circuit OU à un compteur modulo 4 , remis à zéro par les impulsions de la première sortie du circuit de restitution de base de temps 77. Les deux sorties du compteur modulo 4 constituent les sorties du circuit de décodage 82. Un registre tampon, 83 , commandé par les impulsions de la seconde sortie du circuit de restitution de base de temps T7 et recevant les signaux de sortie du circuit de décodage 82 permet de restituer le signal de données sous forme synchrone. Il ça de soi que l'invention couvre également tout démodulateur polyvalent Oi6 d1 effectuer au moins deux démodulations sur les principes des démodulations décrites dans les exemples ci-avant. REVENDICATIONS 1. Démodulateur de signaux analogiques modulés par des signaux digitaux, comportant un amplificateur d'entrée à commande automatique de gain, caractérisé en ce qu'il comporte un convertisseur analogique-digital pour le codage des signaux de sortie dudit amplificateur, ce codage étant effectué à la période Tt ; une mémoire dans laquelle sont emmagastnés, sous forme digitale, des signaux représentatifs d'échantillons d'une période d'un signal sinusordal ; un comparateur comparant les signaux de sortie dudit convertisseur et de ladite mémoire et un circuit d'analyse commandé par les signaux de sortie dudit comparateur et commandant le gain dudit amplificateur, le balayage de ladite mémoire et la restitution des signaux modulant lesdits signaux analogiques. 2. Démodulateur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit circuit d'analyse comporte un compteur d'adresse commandant le balayage de ladite mémoire, et des moyens d'avance dudit compteur en fonction des signaux de sortie dudit comparateur. 3. Démodulateur selon la revendication 2 , caractérisé en ce que ledit circuit d'analyse comporte un circuit intégrateur recevant les signaux de sortie dudit comparateur au moment du passage dudit compteur d'adresse par une valeur prédéterminée et en ce que la sortie dudit circuit intégrateur est couplée à entrée de commande de gain dudit amplificateur. 4. Démodulateur selon la revendication 2 , caractérisé en ce que lesdits moyens d'avance comportent une porte de sortie recevant des impulsions récurrentes, et un circuit de commande d'ouverture de ladite porte lui-m8me commandé par ledit comparateur. 5. Démodulateur selon la revendication 4 , caractérisé en ce que, pour effectuer ladite restitution des signaux dans le cas d'une modulation d'amplitude, il comporte un circuit écreteur auquel sont appliqués les signaux de sortie dudit circuit intégrateur. 6. Démodul- > teur selon la revendication 4 , caractérisé en ce que , pour effectuer ladite restitution des signaux dans le cas d'une modulation d'amplitude, il comporte, en association, un circuit d'échantillonnaga et un circuit de restitution de base de temps auxquels sont appliqués les signaux de sortie dudit circuit intégrateur. 7. Démodulateur selon la revendication 4 , caractérisé en ce que, pour effectuer ladite restitution des signaux dans lecas d'une modulation de fréquence, ladite période T1 étant prise T égale à où T est le temps élémentaire de modulation et k k un nombre entier supérieur à 1 , il comporte : un compteur auquel sont appliquées les impulsions de sortie de ladite porte, ledit compteur effectuant un comptage de ces impulsions pendant chacune desdites périodes T1 ; un dispositif de sommation effectuant avec une période de récurrence Tt la sommation des valeurs fournies par ledit compteur pendant ledit temps T un convertisseur digital-arAalogique transformant en signaux analogiques les signaux de sortie dudit dispositif de sommation ; un écreteur recevant ld5 signaux de sortie dudit convertisseur et effectuant ladite restitution de signaux sous forme asynchrone. 8. Démodulateur selon la revendication 7 , caractérisé en ce que, pour effectuer ladite restitution dw signaux sous forme synchrone, il comporte, en association, un circuit d'é- chantillonnuge et un circuit de restitution de base de temps auxquels sont appliqués les signaux de sortie dudit écrêter. 9. Demodilatzur selon la revendication 4 , caractérisé en ce que, pour effectuer ladite restitution des signaux dans le cas d'une modulation de fréquence, il comporte : un compteur comptant les impulsions de sortie de ladite porte pendant chacune desdites périodes T1 ; un dispositif de décodage fournissant une impulsion lors du passage du compte dudit compteur par n valeurs prédéterminées (n étant égal au nombre de fréquences de modulation) ; un compteur modulo n effectuant le compte des impulsions de sortie dudit dispositif de modulation, et un registre tampon de sortie. 10. Démodulateur selon la revendication 4 , caractérisé en ce que, pour effectuer ladite restitution des signaux dans le cas d'une modulation de phase, il comporte : un premier compteur comptant les impulsions de sortie de ladite porte pendant chacune desdites périodes T1 ; un dispositif de décodage fournissant une impulsion lors du passage du compte dudit compteur par une valeur prédéterminée ; un circuit de restitution de base de temps recevant les impulsions de sortie dudit dispositif de décodage ; un second compteur comptant les impulsions de sortie de ladite porte ; un circuit de décodage,pour la restitution des données sous forme parallèle , recevant les signaux de sortie dudit second compteur, et un registre tampon de sortie recevant les signaux de sortie dudit circuit de décodage, lesdits second compteur, circuit de décodage et registre tampon étant commandés au rythme des signaux de sortie dudit circuit de restitution de base de'temps. 11. Récepteur caractérisé en ce qusil comporte un démodulateur selon l'une des revendications précédentes.