Brevet FR2260234A1 — publié le 19750829

L'invention concerne un modulateur de fréquence destiné à la transmission de données par déplacement de fréquence, ce modulateur comportant un générateur de fréquence fixe connecté à un diviseur de fréquence programmable à l'aide d'un signal logique de commande, sur des rapports de division correspondant aux fréquences à fournir par le modulateur. Dans le cas le plus fréquent où les donnees à transmettre sont à deux niveaux, le diviseur de fréquence est progrn ble sur deux rapports de division. Dans les modulateurs connus de ce genre, le signal logique de commande du diviseur de frequence est constitué par le signal des données lui-même et la fréquence du signal à la sortie de ce di- viseur varie comme les niveaux du signal des donnes, Ce genre de modulateur est simple, peu coûteux à réaliser et fournit des fréquences très stables lorsque le générateur de fréquence fixe est un oscillateur à quartz. Mais on a l'inconvénnent que le spectre du signal à la sortie du diviseur de fréquence couvre generalement un domaine de fréquence relativement étendu, égal par exemple à plusieurs fois l'intervalle entre les fréquences de modulation.Pour éviter de perturber des canaux proches du canal de transmission raccordé à la sortie du modulateur, il est necessaire de limiter la largeur de bande du signal à la sortie du diviseur de fréquence, par un filtre passe-bande dont les caractéristiques peuvent etre assez sévères et qui peut etre couteux et difficile à réaliser. L'invention a pour but de fournir un modulateur du genre envisagé ci-dessus, qui tout en restant simple, réduit la difficulté de construction du filtre passe-bande. Conformément à l'invention, le signal logique de commande du diviseur de fréquence est formé à la sortie d'un circuit logique dont une entrée est connectée à la source de données et dont l'autre entrée est connectée à la sortie d'un circuit recevant le signal des données et engendrant à chaque transition de ce signal un train d'impulsions pour inverser le signal des données à la sortie dudit circuit logique pendant la durée de chaque impulsion, la durée de ce train d'impulsions étant inférieure à la durée d'un élément binaire du signal des données, la densité de présence de ces impulsons dans le train d'impulsions variant selon une loi prédéterminée pour atteindre une valeur nulle à la fin du train dtimpulsions. Avec le modulateur de l'invention on obtient que le dépla cement de fréquence s'effectue en moyenne progressivement suivant ladite loi prédéterminée. On peut ainsi obtenir que la majeure partie de lténergie du signal à la sortie du diviseur de fréquence soit concentrée au voisinage immédiat des fréquences correspondant aux niveaux des données et entre ces fréquences, ce qui facilite dans une grande mesure la construction du filtre limiteur de bande. 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 montre le schéma d'un modulateur connu. La figure 2 représente le schéma du modulateur de l'invention. La figure 3 montre des diagrammes destinés à en expliquer le fonctionnement. Le modulateur connu de la figure 1, destiné à la transmission de données par déplacement de fréquence, comporte un générateur de fréquence fixe 1, usuellement un oscillateur à quartz, qui est connecté à un diviseur de fréquence 2. En supposant que les données à transmettre, fournies par la source de données 3, sont à deux niveaux logiques "O" et "1", le diviseur de fréquence est d'un type numérique connu et aisément réalisable, qui peut être programmé sur deux rapports de division n1 et n2, à l'aide d'un signal logique de commande appliqué sur sa borne de commande 4. Ce signal logique de commande est constitué par le signal des données lui-même. En appelant fo la fréquence fournie par l'oscillateur à quartz 1, on obtient à la sortie du diviseur 2 les fréquences, f0 f1 = n quand le signal des données vaut 20", fo f2 = - quand le signal des données vaut "1". n2 La sortie du diviseur de fréquence 4 est connectée au canal de transmission 5 par l'intermédiaire d'un filtre passe-bande 6. Le rôle de celui-ci est de limiter la largeur de bande du signal de sortie du diviseur de fréquence pour éviter de perturber des canaux de transmission proches du canal 5. En effet, ce signal ne comporte pas seulement des composantes aux fréquences flet f2. Tout d'abord, comme le signal de sortie du diviseur de fréquence numérique a une forme rectangulaire, il comporte des composantes aux fréquences harmoniques de f1 et f2; ces composantes sont relativement faciles à éliminer par filtrage dans le filtre 6. Mais surtout, du fait qu'aux transitions du signal des données, la fréquence de sortie du diviseur passe brusquement de fl à f et inversement, le signal modulé qui en résulte a en général un spectre continu, qui est symétrique autour de la fréquence moyenne fl 2 f2 et qui stétend largement en deçà de la fréquence inférieure fl et au-delà de la fréquence supérieure f2.La forme de ce spectre dépend en particulier du rapport entre le déplacement de fréquence f2 - fl et le débit des données. A ce sujet, on pourra consulter l'ouvrage "Data Transmission" de Bennett et Davey, Mc Graw-Hill Book Company, 1965, chapitre 19, pages 326 à 329. En particulier les courbes 19-5 et 19-8 de cet ouvrage montreS qu'unie partie importante de l'énergie du signal modulé est largement étalée à l'extérieur de la bande de fréquence allant de f1 à f et peut perturber des canaux proches du canal-5 auquel est connecté le modulateur.Le filtre passe-bande 6 destiné à éliminer cette énergie perturbatrice, peut requérir des caractéristiques assez sévères et être relativement motteux et encombrant vis-à-vis des autres éléments du modulateur, qui sont treks simples et facilement intégrables. Le modulateur de l'invention montré sur la figure 2 permet par des moyens simples d'éviter cette difficulté de filtrage. Ce modulateur utilise les mêmes éléments que ceux de la figure 1, désignés par les memes références. Il comporte notamment le diviseur de fréquence 2 programmable sur deux rapports de division n1 et n2 pour fournir les fréquences fl et f en correspondance avec les deux niveaux logiques "O" et "X" des données à transmettre. Conformément à l'invention, le signal logique de commande du diviseur 2, appliqué à sa borne de commande 4 est formé à la sortie du circuit logique 7 qui, dans le cas d'un signal de données à deux niveaux, est un simple circuit "OU exclusif" ; une entrée 8-de ce "OU exclusif" est raccordée à la source de données 3 ; l'autre entrée 9 est connectée à la sortie 10 d'un circuit Il recevant de la source 3 le signal des données et engendrant, à chaque transition de ce signal, un train d'impulsions pour inverser le signal des données à la sortie du circuit logique 7 pendant la durée de chaque impulsion, la durée de ce train d'impulsions étant au plus égale à la durée d'un élément binaire-du signal des données, la densité de présence de ces impulsions variant selon une loi prédéterminée pour atteindre une valeur nulle à la fin du train dtimpulsions. Etant donné une certaine durée prise comme unité de temps et au moins une impulsion se produisant pendant cette unité de temps, on appelle densité de présence de ces impulsions, le temps pendant lequel elles sont présentes, rapporté à cette unité de temps. Dans l'exemple de réalisation de la figure 2 le circuit îl comporte à l'entrée un circuit détecteur de transitions 12 qui est formé par un circuit "OU exclusif" 13 recevant sur une entrée le signal des données et sur l'autre entrée le signal des données retardé par le circuit de retard 14. Ce dernier est un registre à décalage connecté au générateur d'impulsions de décalage 15. A la sortie du circuit 12, on obtient à chaque transition du signal des données, une impulsion dont la durée est égale au retard produit par le registre à décalage 14. La sortie du circuit détecteur de transitions 12 est connectée au circuit 16 engendrant à chaque transition détectée le train d'impulsions à appliquer à l'entrée 9 du circuit "OU exclusif" 7.Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, ce circuit 16 comporte un registre à décalage 17 dont l'entrée reçoit les impulsions correspondant aux transitions du signal des données. Ce registre reçoit par ailleurs des impulsions de décalage du générateur 15, tandis que certains de ses éléments ont leurs sorties connectées aux entrées du circuit OU 18. En correspondance avec lesdits éléments de registre à décalage, on obtient à-la sortie 10 du circuit OU 18, le train d'impulsions désiré. Le fonctionnement du modulateur de la figure 2 va être expliqué à l'aide des diagrammes de la figure 3. Le diagramme 3a montre des éléments binaires successifs du signal des données, ayant chacun la durée T et déterminant notamment une transition négative TR1 pendant laquelle le signal des données passe de "l" à "O" et une transition positive TR2 pendant laquelle le signal des données passe de "O" à "1". Le diagramme 3b montre le signal à la sortie du circuit détecteur de transition 12 qui comporte notamment deux impulsions I1 et I2 de valeur "l" correspondant aux transitions TE et TR2. Le diagramme 3c montre le signal obtenu à la sortie 10 du circuit OU 18. Ce signal comporte notamment deux trains identiques d'impulsions de valeur "l",-formés a la suite des transitions TRI et TR2. Il est aisé de voir comment sont produits ces trains d'impulsions. On suppose qu'avant l'apparition des transitions TRl ou TR2 du signal des données, le contenu de tous les éléments du re sistre à décalage 17 est au niveau "O". Aux instants de ces transitions, les impulsions I1 ou I2 apparaissent à l'entrée du registre 17 et s'y propagent ensuite, de sorte qu'à la sortie 10 du circuit OU 18, on obtient, après chaque transition, un train d'impulsions "1" dont les caractéristiques sont entièrement déterminées par le nombre d'élements du registre à décalage 17, par la fréquence des impulsions de décalage du générateur 15, et enfin par la position dans le registre 17 des éléments qui sont connectés au circuit OU 18. On peut obtenir en particulier que la durée totale du train d'impulsions soit inférieure à la durée T de chaque élément binaire du signal des données. On peut également obtenir que la densité de présence des impulsions dans le train d'impulsions varie selon une loi déterminée pour atteindre une valeur nulle à la fin du train d'impulsions. Sur le diagramme 3c, on a choisi par exemple que pendant la durée totale d'un train d'impulsions, divisée en in tervalles égaux de durée # t, il se produise, durant chaque inter- valle t une impulsion "1", la durée des impulsions "l" successives décroissant suivant une loi linéaire jusqu'à zéro.On obtient alors une loi de décroissance linéaire de la densité de présence des impulsions "1", cette loi étant représentée par les droites en pointillé dl et d2 pour les deux trains d'impulsions montrés sur le diagramme 3c. Pour ne pas surcharger le diagramme 3c, on nta représenté qu'un nombre réduit d'impulsions dans chaque train d'impul- sions. En pratique, ce nombre d'impulsions est plus important et peut être par exemple de 50 impulsions. A partir du signal de données du diagramme 3a et du signal impulsionnel du diagramme 3c, qui sont appliqués aux entrées du "OU exclusif" 7, il est aisé de construire le signal logique de commande du diviseur de fréquence 2. Le diagramme 3d représente ce signal de commande et représente donc également le rapport de division du diviseur de fréquence, qui prend les valeurs n1 ou n2 correspondant aux fréquences de sortie f1 ou f selon que le signal de commande vaut "O" ou "1". On constate que pendant la durée de ltélement binaire qui suit la transition negative TR1, le signal de commande du diviseur de commande du diviseur n'a pas toujours la valeur "O" de cet élément binaire et le rapport de division n'a pas toujours la valeur n1 comme ce serait le cas avec le modulateur connu de la figure 1. Pendant la durée des impulsions "l" du train dtimpulsions du dia gramme 3c qui suit la transition TR1, le signal logique de commande 3d prend la valeur "1", inverse de la valeur "O" de l'élément binaire et le rapport de division prend la valeur n2 qui était établie avant la transition TR1. Le signal logique de commande ne prend la valeur "O" et le rapport de division ne prend la valeur n1 qu'à la fin du train d'impulsions. Pendant la durée de ce train d'impulsions, le rapport de division nl s'établit en moyenne suivant une loi correspondant à la loi de densité de présence des impulsions dans le train d'impulsions. Dans le cas de la figure 3d cette loi est linéaire et est représentée par la droite en pointillé D1. De la même manière, on peut voir sur le diagramme 3d, qu'à la suite de la transition positive TR2, le rapport de division n2 s'établit en moyenne suivant une loi linéaire représentée par la droite en pointillé D2 et correspondant à la loi de densité de présence des impulsions dans le train d'impulsions du diagramme 3c, qui suit ladite transition TR2. Le rapport de division n2, n'est établi complètement qu'après la fin de ce train d'impulsions. La fréquence du signal à la sortie du diviseur de fréquence 2 varie de la même manière que le rapport de division ; après la transition TR1, elle passe de la valeur f2 à la valeur f1 suivant la loi moyenne représentée par la droite D1 sur le diagramme 3d et après la transition TR2, elle passe de la valeur f1 à la valeur f suivant la loi moyenne représentée par la droite D2. On a observé le résultat que de cette manière la largeur du spectre du signal de sortie du diviseur de fréquence est réduite de façon importante par rapport à celle que lton obtiendrait à la sortie du diviseur de fréquence du modulateur connu de la figure 1. En commandant les variations de fréquence de f2 à fl et de fl à f2 après les transitions, par les trains d'impulsions ci-dessus définis, avec un nombre d'impulsions dans chaque train suffisamment grand (de tordre de 50 impulsions), on obtient à peu près le même spectre que celui que fournirait le modulateur de la figure 1, auquel serait appliqué un signal de données aux transitions "adoucies", représentées par les droites en pointillé E1 et E2 sur le diagramme 3a ; mais ce modula- teur devrait être muni d'un diviseur de fréquence programmable de façon quasi-continue de nl à n2 et ce diviseur serait coûteux et difficile à construire. Le modulateur de l'invention de la figure 2 permet d'obtenir de façon beaucoup plus simple que la plus grande partie de l'énergie du signal à la sortie du diviseur de fréquence 2, se trouve concentrée au voisinage immédiat des fréquences f1 et f2 et entre ces deux fréquences. La construction du filtre 6, destiné à li- miter la largeur de bande de ce signal, est facilitée dans une très grande mesure. Dans les diagrammes de la figure 3, la densité de présence d'impulsions dans les trains d'impulsions suivant les transitions, varie de façon linéaire. On peut choisir toute autre loi que l'on désire. Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, il suffit, pour obtenir une loi quelconque, de connecter des éléments convenables du registre à décalage 17 aux entrées du circuit OU 18. I1 est clair que le modulateur de l'invention peut être construit suivant d'autres modes de réalisation que celui représenté sur la figure 2. Par exemple le circuit détecteur de transitions 12 peut être un circuit différentiateur. Le circuit 16 peut comporter une mémoire de laquelle, à chaque transition détectée, sont extraits séquentiellement > suivant un programme déterminé, des éléments ln et totts pour former le train d'impulsions désire. Le modulateur de l'invention peut être utilisé également pour la transmission de données à plus de deux niveaux, par dépla- cement de fréquence. On doit utiliser alors un diviseur de fréquen- ce 2 programmable sur des rapports de division dont le nombre correspond au nombre de niveaux des données et un circuit logique 7 adapté à la commande du diviseur de fréquence. Sous l'actiondes trains d'impulsions fournis par le circuit 11 à chaque transition du signal des données, les rapports de division du diviseur s'établissent en moyenne suivant une loi déterminée par les caractéristiques des trains d'impulsions. On obtient également une reduction de la largeur du spectre du signal à la sortie du diviseur de fréquence. REVENDICATIONS 1. Modulateur de fréquence destiné à la transmission de données par déplacement de fréquence, ce modulateur comportant un générateur de fréquence fixe connecté à un diviseur de fréquence programmable à l'aide d'un signal logique de commande, sur des rapports de division corrèspondant aux fréquences à fournir par le modulateur, ce modulateur étant caractérisé en ce que le signal logique de commande du diviseur de fréquence est formé à la sortie d'un circuit logique dont une entrée est connectée à la source de données et dont ltautre entrée est connectée à la sortie d'un circuit recevant le signal des données et engendrant à chaque transition de ce signal un train d'impulsions-pour inverser le signal des données à la sortie dudit circuit logique pendant la durée de chaque impulsion, la durée de ce train d'impulsions étant inférieure à la durée,d'un élément binaire du signal des données, la densité de présence de ces impulsions dans le train d'impulsions variant selon une loi prédéterminée pour atteindre une valeur nulle à la fin du train d'impulsions. 2. Modulateur de fréquence selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit engendrant un train d'impulsions à chaque- transition du signal des données comporte un circuit détecteur de transitions qui fournit une impulsion à chaque transition du signal des données et qui est connecté à un registre à décalage dont certains éléments ont leurs sorties connectées aux entrées d'un circuit OU fournissant ledit train d'impulsions, ces éléments du registre à décalage étant choisis en correspondance avec les caractéristiques dudit train d'impulsions. 3. Modulateur de fréquence selon la revendication l, caractérisé en ce que le circuit engendrant un train d'impulsions à chaque transition dusignal des données comporte un circuit détecteur de transitions qui fournit une impulsion à chaque transition du signal des données et qui est connectée à des moyens pour extraire séquentiellement d'une mémoire, suivant un programme prédéterminé, des éléments "l" et "O", ce programme étant choisi en correspondance avec les caractéristiques dudit train d'impulsions. 4. Modulateur de fréquence selon l'une des revendications 1 à 3, comportant un diviseur de fréquence programmable sur deux rapports de division, caractérisé en ce que le circuit logique formant le signal logique de commande du diviseur de fréquence est un circuit "OU exclusif".