Brevet FR2353176A1 — publié le 19771223

La présente invention concerne le domaine de la technique. de réception et d'émission, et, plus particulièrement, un discriminateur de fréquence utilisable comme détecteur de signal traité par changement de fréquence dans un appareillage électronique de transmission, dans la téléinformatique et la télémécanique, et comme élément à seuil, sensible à la variation de fréquence d'ondes électriques appliquées à son entrée et utilisable dans les systèmes de régulation automatique. On connaît un discriminateur de fréquence comportant, à entrée, un formateur d'impulsions rectangulaires à partir du signal traité par changement de fréquence ; la sortie du formateur est reliée à l'entrée d'un comparateur de durée de chaque impulsion rectangulaire du signal traité par changement de fréquence avec celle d'un signal de ;référence, les sorties dudit comparateur comportant un inverseur étant reliées électriquement, à travers deux circuits ET, à des entrées respectives d'une bascule à niveaux dont l'un des états correspond à la présence à l'entrée du discriminateur d'une certaine fréquence, et l'autre état, à la présence à l'entrée du discriminateur d'une autre fréquence du signal traité par changement de fréquence. Le comparateur de la durée de chaque impulsion rectangulaire du signal traité par changement de fréquence avec celle d'un signal de référence contient également un premier monostable dont l'entrée est raccordée à la sortie du formateur d'impulsions rectangulaires et la sortie est reliée, à travers un deuxième monostable, à la première entrée du premier circuit ET et à l'entrée d'un'troisième monostable dont la sortie est reliée à la première entrée du deuxième circuit ET. Les deuxièmes entrées desdits circuits ET sont reliées à la sortie d'un quatrième monostable. La sortie du formateur d'impulsions rectangulaires est reliée, à travers un inverseur, à l'entrée du quatrième monostable. On sait que les paramètres temporels des impulsions produites par des monostables fonctionnant dans une plage étendue de températures, par exemple de -40 à +60"C, ne sont pas stables. L'emploi de tels monostables pour la génération des impulsions de référence conduit à une mauvaise stabilité de la fréquence moyenne du discriminateur. Pour cette raison le discriminateur de fréquence existant est incompatible avec les systèmes téléinformatiques qui ont recours aù signal traité par changement de fréquence à faible dé viation relative de fréquence. L'emploi du discriminateur de fréquence suivant l'art antérieur à des fréquences basses et ultra-basses de l'ordre dudit ecdeladizaned'Hertzplique des monostables à retards importants dont la réalisation nécessite des condensateurs possédant une capacité de forte valeur(de l'ordre de la dizaine et de la centaine de microfarads). Pour assurer la stabilité requise aux paramètres temporels des monostables, on doit utiliser des condensateurs stables à film qui, pour des capacités de forte valeur, deviennent encombrants et onéreux. Employé dans cette gamme de fréquences, le discriminateur existant s'avère d'un coût élevé et d'un grand encombrement. Pour régler le discriminateur de fréquence existant à une fréquence donnée, ou l'ajuster, il faut agir sur les quatre monostables ce qui rend compliquée l'exploitation du discriminateur. I1 est à noter de plus que le discriminateur de fréquence existant est pratiquement irréalisable sous forme de circuit intégré à cause de la capacité relativement importante des condensateurs dont ont besoin les multivibrateurs. La présente invention vise à fournir un discriminateur de fréquence permettant, grâce notamment à une conception nouvelle du comparateur de la durée de chaque impulsion rectangulaire du signal traité par changement de fréquence avec celle d'un signal de référence, d'améliorer la stabilité de la fréquence moyenne, d'étendre la gamme de travail vers les fréquences basses et ultrabasses et d'étendre la plage de températures, tout en simplifiant le réglage et l'exploitation et en présentant une bonne compatibilité avec les techniques d'intégration. Dans ce but, l'invention propose un discriminateur de fréquence comportant un formateur d'impulsions rectangulaires à partir du signal traité par changement de fréquence dont la sortie est -reliée à l'entrée d'un comparateur de la durée de chaque impulsion rectangulaire du signal traité avec celle d'un signal de référence, les sorties dudit comparateur, comprenant un inverseur étant reliées, à travers deux circuits ET, aux entrées respectives d'une bascule à niveaux dont les deux états correspondent l'un à la présence à l'entrée du discriminateur de la fréquence de travail inférieure et l'autre, à la présence à l'entrée du discrimi nateur de la fréquence de travail supérieure du signal traité par changement de fréquence, discriminateur de fréquence caractérisé en ce que le comparateur de la durée de chaqué impulsion rectangulaire du signal traité avec celle d'un signal de référence contiens une horloge, un troisième circuit ET qui a l'une de ses entrées reliée à la sortie du formateur d'impulsions rectangulaires et son autre entrée raccordée à la sortie de l'horloge, un formateur d'impulsions de remise à zéro (RAZ) dont l'entrée est reliée à la sortie du formateur d'impulsions rectangulaires, reliée également à ltentrée de l'inverseur, et un compteur dont le nombre de bascules est choisi en fonction de la résolution requise du discriminateur, les sorties de deux dernières bascules du compteur étant reliées aux entrées des premier et deuxième circuits ET, la sortie non inverseuse de la dernière bascule et la sortie inverseuse de l'avant-dernière bascule du compteur étant raccordées à deux entrées du premier circuit ET, la sortie inverseuse de la dernière bascule et la sortie non inverseuse de l'avant-dernière bascule du compteur étant reliées à deux entrées du deuxième circuit ET, et les troisièmes entrées desdits circuits ET étant raccordées à la sortie d'un inverseur, alors que l'une des entrées du compteur est reliée à la sortie du formateur d'impulsions RAZ, l'autre entrée du compteur étant reliée à la sortie du troisième circuit ET, et à la sortie du formateur d'impulsions rectangulaires est raccordée l'entrée de l'horloge dont les impulsions sont récurrentes à une fréquence égale au double du produit de la moyenne géométrique des fréquences utiles supérieure et inférieure du signal traité par la différence entre le double des impulsions nécessaires pour déclencher la dernière bascule du compteur et l'unité. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'une forme particulière d'exécution, faite avec référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente le schéma synoptique du diriminateur de fréquence; - la figure 2 montre, en lignes a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, I, et m, les chronogrammes des signaux de sortie des blocs du discriminateur de fréquence Le discriminateur de fréquence (fiv.1) comprend un formateur 1 d'impulsions rectangulaires du signal traité par changement de fréquence (fig.1) dont la sortie est reliée à l'entrée d'un comparateur 2 entre la durée de chaque impulsion rectangulaire du signal traité par changement de fréquence et celle d'un signal de référence. Le comparateur de durée 2 comporte une horloge 3 dotée d'un diviseur de fréquence dont l'entrée de commande est reliée la sortie du formateur dtimpdsions rectangulaires 1. Le comparateur 2 contient également : un circuit ET 4 dont une entrée est reliée à la sortie de l'horloge 3 et la deuxième entrée est raccordée à la sortie du formateur 1; un inverseur 5 dont l'entrée est raccordée à la sortie du formateur 1; un formateur d'impulsions de remise à zéro (RAZ) 6 dont l'entrée est reliée à la sortie du formateur 1; et un compteur binaire 7 composé de bascules 8, 9, 10, il et 12. Le minimum de bascules que doit comporter le compteur 7 (au moins deux) est imposé par la résolution à obtenir du discriminateur de fréquence et est donné par la formule p > ? 3,4 log (Fo/ tF) (1) où : p est le nombre de bascules du compteur 7; log est le signe du logarithme décimal; F est la fréquence moyenne du signal traité; o 4 F est la déviation ou balancement de fréquence du signal traité par changement de fréquence. La fréquence de répétition des impulsions fournies par l'horloge 3 est choisie à partir de la formule suivante où : F est la fréquence de répétition des impulsions fournies par l'horloge 3; F1 et F2 sont respectivement les fréquences de travail in férieure et supérieure du signal traité; n=2P est le nombre d'impulsions nécessaire pour déclencher la dernière bascule 12 du compteur 7; p est le nombre de bascules dans le compteur 7, trouvé à l'aide de la formule (1). L'entrée de comptage de la bascule 8 du compteur 7 est reliée à la sortie du circuit ET 4; les entrées d'initialisation de toutes les bascules 8, 9, 10, Il et 12 du compteur 7 sont raccordées à la sortie du formateur d'impulsions RAZ 6. Le discriminateur de fréquence contient de plus des circuits ET 13 et 14 ayant chacun trois entrées, et une bascule 15 à niveaux ou seuils, à deux entrées. La sortie non inverseuse 16 de l'avant dernière bascule 11 du compteur 7 est reliée à l'une des entrées du circuit ET 14, la sortie de l'inverseuse 17 de ladite bascule Il étant réunie à l'une des entrées du circuit ET 13. La sortie non inverseuse 18 de la dernière bascule 12 est reliée à une autre entrée du circuit ET 13, la sortie inverseuse 19 de ladite bascule 12 étant raccordée à une autre entrée du circuit ET 14. Les troisièmes entrées des circuits ET 13 et 14 sont raccordées à la sortie de l'inverseur 5; les sorties des circuits ET 13 et 14 sont reliées à des entrées respectives de la bascule à niveaux 15 dont les sorties 20 et 21 constituent les sorties du discriminateur de fréquence. La figure 2 représente les chronogrammes des signaux de sortie a, de l'horloge 3; b, du formateur d'impulsions rectangulaires 1; c, du circuit ET 4; d, de l'inverseur 5; e, du formateur d'impulsions RAZ 6; f, à la sortie non inverseuse 16 de la bascule 11; g, à la sortie inverseuse 17 de la bascule 11; h, à la sortie inverseuse 19 de la bascule 12; i, à la sortie non inverseuse 18 de la bascule 12; j, du circuit ET 14; k, du circuit ET 13; 1, à la sortie 20 de la bascule 15; m, à la sortie 21 de la bascule 15. Le discriminateur de fréquence fonctionne de la manière suivante. Le formateur d'impulsions rectangulaires 1 (figure 1) reçoit sur son entrée un signal, traité par changement de fréquence, de la voie de communication et délivre sur sa sortie une suite d'impulsions rectangulaires 22 (figure 2,b) correspondant à la fréquence de travail inférieure F1 et d'impulsions 23 correspondant à la fréquence de travail supérieure F2 dudit signal. En réponse à la première impulsion 22 apparaissant à l'en- trée du formateur d'impulsions RAZ 6 (figure 1) celui-ci délivre aux entrées d'initialisation des bascules 8, 9, 10, Il et 12 du compteur 7 une brève impulsion de remise à zéro 24 (figure 2,e), formée à partir du front avant de l'impulsion 22 (figure 2,b). Dans le même temps, cette impulsion 22 est appliquée à une des entrées du circuit ET 4 (figure 1) dont l'autre entrée reçoit la série d'impulsions d'horloge 25 (figure 2,a) de l'hor- loge 3 (figure 1). Le circuit ET 4, devenu passant, conduit pendant l'impulsion 22 (figure 2,b) la suite des impulsions de référence 25 (figure 2,c) vers l'entrée de comptage de la bascule 8 du compteur 7. Au même instant une impulsion inversée 26 apparaît à la sortie de l'inverseur S (figure 2,d) et bloque les circuits ET 13 et 14 (figure 1) pendant la durée de l'impulsion 22 (figure 2,b). Pendant cette impulsion 22 le compteur 7 (figure 1) est incrémenté par les impulsions d'horloge 25 (figure 2,c), le nombre d'impulsions 25 formant la suite de référence étant suffisant pour déclencher la dernière bascule 12 (figure 1) du compteur 7. Dans ce cas, la bascule 12 délivre à sa sortie inverseuse 19 et la bascule 11 délivre à sa sortie non inverseuse 16, l'une les signaux 27 (figure 2,h) et l'autre les signaux 28 (figure 2,f)-de déclenchement arrivant sur les entrées du circuit ET 14 (figure 1). L'impulsion 22 terminée (figure 2,b), le circuit ET 4 (figure 1) se bloque et l'inverseur 5 fournit à sa sortie une impulsion d'ouverture 29 (figure 2,d) qui rend conducteur le circuit ET 14 (figure 1). Le signal 30 (figure 2,j) sortant de ce dernier arrive sur l'une des entrées de la bascule à niveaux 15 (figure 1) pour le mettreen état correspondant à la présence de la fréquence de travail inférieure F1 du signal traité par changement de fréquence. La sortie 20 de la bascule à niveaux 15 fournit alors un signal 31 (figure 2,1). La comparaison de la durée de l'impulsion 22 (figure 2,b) au nombre d'impulsions d'horloge 25 (figure 2,c), contenu dans la suite des impulsions de référence appliquée à l'entrée du compteur 7 (figure 1), est reprise en réponse à chaque impulsion 22 (figure 2,b) dont la durée corses pond- à la fréquence de travail inférieure F1 du signal manipulé par déplacement de fréquence. L'état de.la bascule 15 (figure 1) reste alors inchangé. Dès que le formateur 1 reçoit sur son entrée une impulsion 23 (figure 2,b) d'une durée correspondant à la fréquence supérieure F2 du signal traité par changement de fréquence, le compteur 7 (figure 1) commence à recevoir les impulsions d'horloge 25 (figure 2,c); le nombre des impulsions 25 dans la série de réfé rence n'est dans ce cas suffisant que pour déclencher l'avant-der- nière bascule Il (figure 1-) du compteur 7. La bascule 11 délivre par sa sortie inverseuse 17 et la bascule 12, par sa sortie non inverseuse 18, respectivement, les signaux de déclenchement 32 (figure 2,g) et 33 (figure 2,i) aux entrées du circuit ET 13 (figure 1). Dès que l'impulsion 23 est terminée (figure 2,b), le circuit ET 4 (figure 1) cesse d'être validé et une impulsion d'ouverture 29 (figure 2,d) apparait à la sortie de l'inverseur 5 qui débloque ou valide le circuit ET 13 (figure 1). Le signal 34 (figure 2,k) fourni par le circuit ET 13 à l'autre entrée de la bascule à niveaux 15 (figure 1) met celle-ci dans l'état inversé, représentatif de la fréquence de travail supérieure F2 du signal traité par changement de fréquence. La sortie 21 de la bascule à niveaux 15 fournit alors un signal ou niveau 35 (figure 2, m). La comparaison de la durée de l'impulsion 23 (figure 2,b) au nombre d'impulsions d'horloge 25 (figure 2,c) contenu dans la série d'impulsions de référence arrivant sur l'entrée du compteur 7 (figure 1), a lieu à chaque apparition d'une impulsion 23 (figure 2,b) dont la durée correspond à la fréquence de travail supérieure F2 du signal traité par changement de fréquence. Dans ce cas, la bascule 15 (figure 1) ne change pas d'état. Ainsi, lors de l'application d'un signal traité par changement de fréquence comportant deux fréquences de travail F1 et F2 à l'entrée du discriminateur de fréquence, la bascule à niveaux 15 s'inverse chaque fois que les fréquences de travail F1 et F2 dudit signal changent, autrement dit, le discriminateur de fréquence se comporte comme un détecteur du signal traité. Cette invention est due à Kuzma Afanasievich Konev. REVENDICATION Discriminateur de fréquence comportant un formateur d'impulsions rectangulaires à partir du signal traité par changement de fréquence qui a sa sortie reliée à l'entrée d'un comparateur de la durée de chaque impulsion rectangulaire de signal traité avec celle d'un signal de référence, ledit comparateur, qui comprend un inverseur, ayant ses sorties reliées à travers deux circuits ET, à des entrées respectives d'une bascule à niveaux dont l'un des états correspond à la présence à l'entrée du dis criminateur de la fréquence de travail inférieure et l'autre, à la présence à l'entrée du discriminateur de la fréquence de tra vail supérieure du signal traité, discriminateur étant caractérisé par le fait que le comparateur entre la durée de chaque impulsion rectangulaire de signal traité et celle d'un signal de référence contient une horloge, un troisième circuit ET dont une entrée est reliée à la sortie du formateur d'impulsions rectangulaires et l'autre entrée est reliée à la sortie de l'horloge, un formateur d'impulsions de remise à zéro dont l'entrée est reliée à la sortie du formateur d'impulsions rectangulaires, raccordée également à l'entrée d'un inverseur, un compteur dont le nombre de bascules est choisi en fonction de la résolution à obtenir du discriminateur, les sorties de deux dernières bascules du compteur étant reliées aux entrées des premier et deuxième circuits ET, la sortie non inverseuse de la dernière bascule et la sortie inverseuse de l'avant-dernière bascule du.compteur étant raccordées à deux entrées du premier circuit ET, la sortie inverseuse de la dernière bascule et la sortie non inverseuse de l'avant-dernière bascule du compteur étant reliées à deux entrées du deuxième circuit ET, des troisièmes entrées desdits circuits ET étant raccordées à la sortie d'un inverseur, alors que l'une des entrées du compteur est reliée à la sortie du formateur d'impulsions de remise à zéro et une autre entrée du compteur est reliée à la sortie d'un troisième circuit ET et la sortie du formateur d'impulsions rectangulaires est raccordée à l'entrée de l'horloge dont la fréquence est égale au double du produit de la moyenne géométrique des fréquences de travail supérieure et inférieure du signal traité par le double des impulsions nécessaires pour déclencher la dernière bascule du compteur diminué d'une unité.