Brevet FR2301964A1 — publié le 19760917

Te présent brevet concerne la synchronisation d'une horloge numérique, synchronisation en fréquence et en phase sur un signal incident. Ce signal incident est, soit un signal de rythme, soit un signal de données qui, après transmission en ligue, se présente avec une certaine distorsion et avec un taux plus ou moins élevé de gigue. La gigue est une variation de la phase dans le teins. An observe en effet un dénlacement variable des impulsions régénérées par rapport à leur position nominale dans le temns. On appelle gigue le défaut apporté par tout répéteur-régénérateur, ciest un phénomène cumulatif. Elle s'exprime en pourcentage et représente le rapport entre le déplacement de période maximum et la longueur de la période elle-meme. Des dispositifs régénérant un signal de rythme à partir d'un signal de données sont déjà connus. Cependant le rythme ainsi obtenu présente une gigue résiduelle qui ntest pas compatible avec les conditions d'échantillonnage. Le diagramme de l'oeil, par exemple détermine la tolérance sur la gigue du rythme régénéré. Ces dispositifs de régénération du signal comprennent en gene ral un oscillateur à fréquence élevée et un diviseur de fréquence entre lesquels est intercalé un dispositif de correction commandé par la sortie d'un comparateur de phase recevant la fréquence incidente du signal de données et la fréquence de sortie du diviseur de fréquence. Ledit dispositif de correction permet d'ajouter ou de rg trancher une impulsion à l'entrée du diviseur de fréquence ce qui a nour effet d'avancer ou de retarder le front du rythme de sortie. Cependant on conçoit qu'une correction coup par coup entraine un taux de gigue trop important. En effet on risque de confondre, lors de la comparaison, les avances et les retards de la position des impulsions avec la distorsion due à la gigue. Pour pallier cet inconvénient, on emploie dans le dispositif selon l'invention un compteur-décompteur qui comptabilise les constatations d'avance ou de retard et qui fournit un ordre pour retrancher bu ajouter une impulsion seulement lorsque la différence entre le nombre de constatations d'avance et le nombre de constatations de retard, ou réciproquement, est supérieure à un nombre fixé Dl. Ce compteur-décompteur joue le rôle d'intégrateur qui, en diminuant la fréauence de correction réduit le taux de gigue. (Nn montre que l'écart de fréquence maximum entre le signal incident de données et le signal émis localement qui peut & re rattrapé par l'horloge selon l'invention, est inversement proportion nel au produit du nombre N facteur de la division de fréquence par le nombre D1 correspondant à l'écart maximum du compteur-décompteur. Par un choix des paramètres D1 et N, il est donc théoriquement possible de rattraper des écarts impartants en fréquence. Mais dans ce cas le pas de correction devient de plus en plus grand et la gigue résiduelle augmente. Ainsi on constate qu'au voisinage de l'écart maximum, la gigue est importante et la synchronisation ne se produit plus au centre de la zone de distorsion et ceci d'autant plus que l'écart maximum de fréquence est plus important. Pour pallier cet inconvénient, le dispositif selon l'invention comporte un dispositif de correction préalable d'écart de fréquence 4f. Ce dispositif selon l'invention comporte essentiellement une mémoire susceptible d'enregistrer l'état de déphasage tt entre les fréquences incidente et de sortie, un compteur-décompteur qui fournit les ordres pour retrancher ou ajouter une impulsion seulement lorsque la différence entre le nombre de constatations d'avance et le nombre de constatations de retard, ou réciproquement, est supérieur à un nombre fixé D2, un accélérateur de cadence qui rapporte la correction de ce dernier compteur-décompteur proportionnellement à sa position.Enfin un dispositif d'aiguillage délivre tordre sur une porte OU reliée au dispositif de correction, ladite porte OU introduisant également la correction de phase effectuée suivant la première boucle. Ledit dispositif correcteur de fréquence, annexé selon l'invention au dispositif correcteur de phase, présente en outre l'avant tage de maintenir un très bon synchronisme de phase m8me lors de coupure du signal incident. En outre les compteurs-décompteurs sont largement ajustables aux circuits, au taux de gigue du signal incident. En effet ils permettent par le choix de leur nombre de positions une prise plus ou moins rapide de synchronisation donc un réglage largement satisfaisant. D'autres caractéristiques apparaitront à l'aide de la description suivante et des dessins aui y sont joints. La figure 1 représente un schéma du dispositif correcteur de phase. La figure 2 représente la position relative des fréquences incidente et de sortie, avant et après introduction dans le comparateur. La figure 3 représente un ode de réalisation préféré lorsque l'écart entre Les fréquences est important. La fréquence NE; délivrée par l'oscillateur 1 de la figure 1, est t divisee par un diviseur de fréquence (3). Le signal de rythme Fs ainsi obtenu est comparé au signal incident Fi. Ce signal incident présente en général 80 à 40% de gigue. On observe dans le comparateur 4 un retard (#1,#3) ou une avance (#2, #4)(figure 2) de la fréquence instantanée par rapport à une fréquence Fs moyenne. il permet ainsi l'élaboration d'impulsions représentées par TA ou 1R' afin d'obtenir un effet d'avance ou de retard du flanc du si- gnal de rythme local Fs à partir du signal incident Fi. On dispose, selon l'invention, mi compteur-décompteur 5 à la sortie du comparateur de phase 4 afin de comptabiliser les ordres d'avance ou de retard. Un compteur-décompteur est formé de bascuies bistabies qui démultiplient par deux à chaque étage. La position des différents étages représente, en code binaire, le nombre d'impulsions appli- quées à l'entrée depuis la remise à zéro. Chaqie impulsion IA, (respectivement IR) fait avancer, (respectivement reculer), le conteur d'un pas. Ce compteur-décompteur comporte n étages. A chaque fois que le compteur atteint la position 2n - 1, en comptant, on crée mie impulsion OA et chaque fois qu'i! atteint la position O, en décomptant, on crée une impulsion OR. A chaque impulsion OA et OR le dispositif est repositionné à 2n soit 2n-1 Ces impuisions OA et OR commandant un dispositif correcteur intercalé eiitre l'osciliateur et le diviseur de fréquence.Ce dispositif correcteur 2 est formé de portes logiques qui repèrent les fronts du si@nal de fréquence NF délivré par l'oscillateur et introduit ou efface des impulsions suivant les signaux OA et PR entre deux fronts de ce même signal. Si on appelle N le facteur de division au diviseur de fréquen- ce, la correction de l'écart de fréquence s'exprime de la façon suivante: #f 2 = f D1N où D1 est le nombre de positions du compteur-decompteur. Le facteur 2 s'explique par le fait que l'on efiectue une correction en repérant les positions des fronts montants du signai aussi bien cue des fronts descendants. La variation t f exprline la gamme de capture de @ a fréquence ; elle est fonction du nombre de divisions du compteur-décompteur. On conçoit aisément qu'un moins grand nombre de divisions augmente la plage de correction et que, en jouant sur le produit D1N on pourrait rattraper des écarts de fréquence importants.Cependant la gigue résiduelle est liée au produit k. 1 , k étant une constante nositive dépendant de la nature de Di~1P la gigue incidente. En conséquence, pour certaines applications, il est nécessaire d'avoir un produit D1N grand et par suite la variation ##/f devient de plus en plus petite et quelquefois incompatible avec le système. On constate qu'au voisinage de l'écart maximal, la gigue augmente et la correction ne se produit plus au centre de la zone de distorsion. La figure 3 représente le dispositif permettant d'obtenir à la fois une gigue résiduelle petite et un #f/f important. Il se compose d'une boucle annexe suivant laquelle on introduit les impulsions OA et OR, issues du premier compteur-décompteur 5. Cette boucle comporte un premier compteur-décompteur 8 qui fonctionne comme celui de la boucle principale figure t) et qui est pourvu de D2 divisions. Les impulsions OA et OR, représentant les ordres d'avance ou de retard, sont comntabilisées par ce deuxième compteur-décompteur 8. Ce compteur-décompteur 8 peut être programmé en D2 et délivre à sa sortie des impulsions A et JR que l'on intro duit dans une mémoire 9.Chaque impulsion J fait avancer un comp A teur de cette mémoire 9 d'un pas, de même que chaque impulsion JR le faire déeroftre. Cependant ce compteur ne péut dépasser sa posi- tion maximum ou sa position minimum, si on lui anplique des impulsions de comptage. En vue de rendre le pas de la correction en fréquence constant, on se propose d'utiliser un dispositif 7 appelé accélérateur de cadence qui fournit une fréquence de sortie f' égale à une fréquence F2 quelconque multinliée par le rapport M/K , M étant un nombre compris entre O et K, M et K étant des nombres réels positifs.La correction en fréquence s'écrit alors si F2 est divisée par D3 dans un diviseur 6 ; #f 1 M T - N XD2XD3 = xD,x K Enfin si la fréquence F2 d'entrée égale Fs, et si M égale K, #f la correction en fréquence maximum s'écrit : f #f 1 2 D1 = = () f ND3 ND1 2D3 comme E est supérieur à 1, la correction en fréquence est meilcomme leure au moyen de l'ensemble du dispositif de la figure 3 comportant deux boucles que lorsque la première boucle assurait seule la correction de phase. L'une des sorties du dispositif 9 délivre le signe de la correction tandis que les autres sorties délivrent l'amplitude de cette correction. Un dispositif 10 introduitZsuivant des portes 11 et 12 OU) ces impulsions d'avance ou de retard issues de l'accélérateur de cadence 7. Ce dispositif d'aiguillage permet de sommer les impulsions avance et retard issues de l'accélérateur 7 de cadence. Le dispositif 9 délivre directement au dispositif 10 le signe de la correction. Un mode de réalisation particulièrement avantageux du présent dispositif consiste à utiliser un compteur-décompteur 5 muni de plusieurs échelles de division . Un dispositif G (figure 3) co sute le compteur-décompteur 5 de D1 à D'1 divisions,D'1 étant inférieur à D1. On réalise ainsi une synchronisation rapide avec le signal incident suivant l'échelle D'1 et une correction plus fine de la différence de phase s'effectue ensuite sur l'échelle D1. L'horloge synchrone suivant l'invention permet de régénérer une fréquence incidente affectée d'une gigue importante et en outre de parasites. En effet si la gigue affectant cette fréquence incidente est importante on peut tout d'abord positionner le dispositif G (figure 3) suivant l'échelle D'1 comportant peu de divisions. D'autre partRsi la fréquence incidente est coupée la mémoire 9 de la boucle "correction de fréquence" (figure 3)- conserve la correction de phase de la dernière opération, ce qui permet de réaliser uni synchronisation des fréquences de façon stable et précise. La réalisation du présent dispositif peut être faite entièrement au moyen de circuits logiques. REVENDICATIONS 1 - Procédé de synchronisation d'un signal numérique sur un signal numérique incident, dans lequel le signal numérique est divisé par un diviseur de fréquence avant d'être introduit dans un comparateur de phase délivrant des impulsions de déphasage, carac- térisé en ce que lesdites impulsions sont intégrées au moyen d'un compteur-décompteur réglé suivant une division variable et en ce que ledit compteur-décompteur délivre des impulsions de correction qui sont ensuite ajoutées ou retranchées du signal numérique avant division dans ledit diviseur de fréquence. 2 - Procédé selon la revendication 1,caractérisé en ce que l'on comptabilise les corrections de phase dans un deuxième compteur-décompteur avant de les enregistrer dans une mémoire et que l'on délivre des ordres d'avance ou de retard au premier correcteur de fréquence au moyen d'un accélérateur de cadence qui apporte les corrections proportionnellement à 11 information délivrée par ladite mémoire. 3 - Procédé selon la revendication l,caractérisé en ce que l'on réalise une gamme de synchronisation variable par un choix d'une partXd'un nombre de division de fréquence, d'autre part1du nombre de positions du compteur-décompteur, en vue d'accélérer ladite synchronisation.