Brevet FR2391599A1 — publié le 19781215

La présente invention est relative à une lnstallatio pour la transmission de signaux d'information à l'aide d'une modulation delta à réglage numérique, avec un circuit de comparaison à l'émission qui compare les signaux d'information à transmettre avec des signaux de comparaison produits dans un circuit de réaction et engendre1 sur la base de la différence déterminée entre les signaux d'information et ceux de comparaison1 des impulsions de sortie qui sont transmises au coté de réception, le circuit de réfaction comportant un analyseur de sériesd'impul- sions raccordé à la sortie du circuit de comparaison, qui engendre lors de l'apparition d'au moins trois impulsions de sortie de me me genre suçcessives à partir du circuit de comparaison, un signal de sortie, un circuit de réglage connecté à la sortie de l'analyseur de séries d'impulsions, qui produit sur la base des signaux de sortie engendrés par l'analyseur de séries d'impulsions, des signaux de sortie de polarité opposée qui déterminent l'imporkance des degrés ds quantification , et un circuit de décision agencé entre le circuit de réglage et celui de compara i- son, qui envoie en fonction du genre des impulsions de sortie du circuit de comparaison, les signaux de sortie due l'une ou l'autre polarité engendrés par le circuit de réglage, au circuit de comparaison. Une telle installation est connue et a été représentée schématiquement à la figure 1 des dessins annexés! qui illustre le principe de la modulation delta à réglage numérique suivant EUROCOM. Cette installation connue présente la propriété indésirable qu'au cours de l'établissement du circuit de réaction, un degré de quantification minimum est déterminé, ce qui signifie que des signaux d'information avec des amplitudes qui sont inférieures à une valeur limite inférieure, ne peuvent plus être quantifiés. En outre, cette installation présente l'inconvénient que les paramètres des éléments de circuit numériques ont une grande influence sur la précision de l'installation. La présente invention a pour but d'éliminer le-s inconvénients précités. Le but est atteint suivant l'invention, grace au fait que le circuit de réglage présente un circuit d'inté- gration à caractéristique non linéaire connecté à la sortie de l'analyseur de séries d'impulsions. Avec la solution suivant l'invention, les degrés de quantification sont à tout moment proportionnels à la valeur absolue des signaux d'information à transmettre. De la sorte1 même des signaux d'information de faible amplitude peuvent encore être codés correctement. D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est un schéma d'un montage connu pour la transmission de signaux d'information à l'aide d'une modulation delta à réglage numérique. La figure 2 est un schéma de ltémetteur, La figure 3 est un schéma d récepteur d'une installation suivant l'invention destinée à la transmission de signaux d'information à l'aide d'une modulation delta à réglage numérique. La figure 4 est un diagramme donnant l'allure par rapport au temps de différents signaux. Sur la base du montage illustré à la figure 1, on décrira le principe de la modulation delta à commande numérique connue suivant EUROCOM. Dans un circuit de comparaison 1, commandé par des signaux d'horloge T, la valeur instantanée du signal d'information analogique UA à transmettre est comparée à un signal de comparaison Uv, qui est engendré dans un circuit de réaction 2. Sur la base de la comparaison entre ces signaux UA et Uvî le circuit de comparaison 1 produit Le circuit de réaction 2 présente à cette fin un analyseur de séries d'impulsions 4 qui est formé par un registre de décalage à 3 bits 5 et un organe de combinaison logique 6 qui lui est connecté. Si trois impulsions de sortie analogues successives ("O", "O", "0" ou "1", "l", "1") sont mémorisées dans le registre de décalage 5 connecté à la sortie A du circuit de comparaison 1, organe de combinaison 6 applique à sa sortie une impulsion. Ces impulsions sont uniformisées dans un circuit d'uniformisation 7 connecté à la suite due l'organe de combinaison 6.A la sortie de ce circuit d'uniformisation 7 apparaît donc une tension quasi-continue, qui est proportionnelle à la densité dans le temps des impulsions de sortie de l'organe de combinaison 6. Cette tension de sortie du filtre d'uniformisation 7 est appliquée en tant que tension de commande à deux sources de courant 8, 9 de polarité opposée. Ces sources 8, 9 chargent un intégrateur 10 d'un degré Au dans le sens positif ou né gatif, suivant qu'il apparat à la sortie A du circuit de comparaison 1, un signal "1" ou un signal "O", L'intégrateur 10 fournit le signal de comparaison Uv au circuit de comparaison 1. Pour décharger l'intégrateur 10, on connecte l'une ou l'autre des sources de courant 8, 9 à l'intégrateur 10, au moyen d'un circuit de décision 11.Ce dernier est commandé parles impulsions de sortie du circuit de comparaison 1. La grandeur des courants des deux sources 8, 9 et donc la grandeur des degrés de quantification sont ainsi adaptées à la pente du signal d'information UA Plus grande est la pente de ce dernier, c'est-a-dlre plus gran- des sont son amplitude et sa fréquence, et plus fréquemment apparaissent des groupes de trois signaux semblables ou plus à la sortie du circuit de comparaison 1. D'une façon correspondante, des impulsions de sortie plus fréquentes apparaissent également à la sortie de l'organe de combinaison 6, de telle sorte que la tension de commande à la sortie B du filtre d'uniformisation 7 et donc la grandeur des degrés de quantification ss U sont augmen tées. Le montage coté réception dans l'installation connue correspond à celui côté émission illustré à la figure 1, avec pour seule différence que le circuit de comparaison 1 est éliminé, Cette installation connue présente alors les inconvénients dépeints précédemment, qui sont éliminés gracie à l'installation suivant l'invention illustrée aux figures 2 et 3. Le montage de l'émetteur, illustré à la figure 2, pré sente tout comme le montage suivant la figure l, un circuit de comparaison 20 à une entrée + duquel sont appliqués les signaux d'information à transmettre UA et à l'autre entrée - des signaux de comparaison Uv produits dans un circuit de réaction 21. Les -signaux d'information UA à transmettre peuvent par exemple être des signaux de conversation, qui sont appliqués après filtrage et amplification, à une borne d'entrée 22a. A l'aide de l'installation illustrée aux figures 2 et 3, on peut cependant aussi coder des signaux de courant continu ou des signaux de données à basse fréquence, par exemple des signaux auxiliaires, d'occupation et d'appel dans des installations téléphoniques. Ces signaux de courant continu ou ces signaux de données à basse fréquence sont appliqués après une préparation appropriée, à une borne d'entrée 22b. A la sortie 20a du circuit de comparaison 20 est connecté un analyseur de séries d'impulsions 23, qui est formé par un registre de décalage à trois bits 24 et un organe de combinaison logique 25 qui lui est connecté. Cet analyseur d'impulsions 23 est suivi par un circuit de réglage 26, qui présente un intégrateur 27 qui est constitué par un amplificateur opérationnel 28, un condensateur 29 connecté en parallèle avec celui-ci et une résistance 30. L'entrée de l'intégrateur 27 est connectée par l'intermédiaire d'une diode 31 à la sortie de l'organe de combinaison 25. La sortie de l'intégrateur 27 est reliée, d'une part, à la borne de sortie 26a (borne - ) du circuit de réglage 26 et, d'autre part, à une entrée d'un inverseur 32 formé par un amplificateur opérationnel, dont la sortie est raccordée à la borne de sortie 26b (borne + ) du circuit de réglage 26. Ce circuit de réglage 26 présente en outre un parcours de courant 33 qui comporte une diode 34 connectée à la sortie de l'organe de combinaison 25 et une résistance 35 connectée en série avec cette diode, qui est raccordée à la borne 26b. Ce parcours de courant 33 a pour effet que l'intégrateur 27 présente une caractéristique non linéaire. Aux deux sorties 26a, 26b du circuit de réglage 26 est connecté un circuit de décision 36, qui est représenté schémati quement en tant que commutateur et qui relie, en fonction du genre du premier signal mémorisé dans le registre dedécalage 24, soit la borne de sortie 26a, soit la borne de sortie 26b, à.un filtre passe-bas 37 connecté à la suite du circuit de décision 36. La liaison due commande entre le registre de décalage 24 et le circuit de décision 36 a été représentée schématiquement par la liaison 36a. La sortie du filtre passe-bas 37, à laquelle apparat le signal de comparaison Uv, est reliée à l'entrée - du circuit de comparaison 20. L'émetteur illustré à la figure 2 comporte en outre une borne de sortie 38 connectée à la sortie du re Les impulsions apparaissant à la borne de sortie 38 sont transmises au récepteur, représenté à la figure 3. Ce récepteur est construit d'une façon analogue à celle de l'émetteur, à l'exception du fait que le circuit de comparaison 20 fait défaut. Les impulsions transmises 'par l'émetteur sont appliquées par une borne d'entrée 40 à un analyseur de séries d'impulsions 41, qui a une construction semblable à celle de l'analyseur 23 de l'émetteur et qui comporte également un registre de décalage à trois bits 42 et un organe de combinaison logique 43. Au registre de décalage 42 est en outre reliée une borne d'entrée 44 pour des impulsions d'horloge. A la sortie de l'analyseur de séries d'impulsions 41 est connecté un circuit de réglage 45 qui correspond par sa construction et son mode de fonctionnement au circuit de réglage 26 de l'émetteur. Le circuit de réglage-45 comporte également un intégrateur 46, formé par un amplificateur opérationnel 47, un condensateur 48 et une résistance 49. L'amplficateur opération- nel 47 est relié à la sortie à un inverseur 50 et à une borne de sortie - 45a. L'intégrateur 50 est connecté à une borne de sortie + 45b. Le circuit de réglage 45 presente en outre un parcours de courant 51 shuntant l'intégrateur 46, avec une diode 52 et une résistance 53. L'entrée de l'intégrateur 46 est rac cordée par une diode 54 à la sortie de l'analyseur de séries d'impulsions 41. Aux bornes de sortie 45a, 45b est connecté, tout comme dans l'émetteur de la figure 2, un circuit de décision 55 qui est commandé par l'intermédiaire d'une liaison de commande 56, à partir du registre de décalage 42 et glui refile à chaque fois ltune des bornes de sortie 45a ou 45b à un filtre passe-bas 57 correspondant au filtre passe-bas 37 côté émission. Au filtre passe-bas 57 est raccordé un convertisseur d'impédance 58, qui est connecté côté sortie à une borne de sortie 59a et, par l'intermédiaire d'une résistance 60 conjointement avec un condensateur 61, à une borne d'un circuit de comparaison 62. L'autre borne d 'entrée de ce circuit de comparaison 62 est reliée à une source de tension de comparaison 63.La sortie du circuit de comparaison 62 est con > -ectée à une borne de sortie 59. Comme déjà décrit à propos de la figure 1, le circuit de comparaison 20 de l'émetteur (figure 2) engendre des impulsions de sortie qui dépendent de la différence des signaux d'information UA et des signaux de comparaison Uv comparés entre eux dans le circuit de comparaison 20. Si cette différence est positive, c'est-à-dire lorsque UA est supérieur à uv, il apparatt à la sortie ZOa du circuit de comparaison 20, une impulsion "1". Pour une différence négative, c'est-à-dire lorsque U est A inférieur à Uv, le circuit de comparaison 20 produit une impulsion "0". A la figure 4a, les deux signaux UA et UV comparés entre eux ont été représentés, tandis qu'à la figure 4b sont illustrées les impulsions de sortie du circuit de comparaison 20. Ces dernières sont décalées par le registre de décalage 24 et à l'aide des impulsions d'horloge appliquées à l'entrée 39, en des signes équidistants vers la sortie 38, à partir de laquelle ces impulsions de sortie sont envoyées par- une voie de transmission non représentée, pare > emple une ligne de transmission, au récepteur (figure 3). Les impulsions de sortie du circuit de comparaison 20 introduites dans le registre de décalage 24 ont été illustrées à la figure 4c. A la sortie -e l-'organe de combinaison 25 apparatt alors toujours un signal "1" lorsque trois impulsions semblables ("0", "O", "O" ou "1", "1", "1") sont mémorisées dans le registre de décalage 24. Ceci signifie que l'organe de combinaison 25 produit alors toujours un signal "l" lorsque le circuit de comparaison 20 a déterminé pendant au moins trois comparaisons successives, une différence positive ou négative. A la figure 4d, on a représenté les signaux de sortie de l'organe de combinaison 25. Ces signaux de sortie sont intégrés dans l'intégrateur 27. Le signal de sortie de ce dernier apparatt à la borne 26a et est inversé dans l'inverseur 32, de telle sorte qu'à la borne 26b est appliqué le signal de sortie inversé de l'intégrateur 27, illustré à la figure 4e. On obtient grace au parcours de courant 33 que la caractéristique de l'intégrateur 27 ne soit pas linéaire Les signaux de sortie de l'organe de combinaison 25 sont appliqués, d'une part, à l'intégrateur 27 pour une intégration et, d'autre part, à la borne 26b par l'intermédiaire du parcours de courant 33. Suivant la valeur de tension à la borne 26b ou à-la borne 26alun courant plus ou moins important circu le dans l'intégrateur 27.Le temps a d'intégration de ce der- nier dépend donc de la valeur absolue à la borne 26b ou 26a, ce qui a pour conséquence que la caractéristique de commande du circuit de commande 26 est à tout moment proportionnelle à la valeur absolue du signal d'information UA, ce qui a pour conséquence une quantification plus fine pour de faibles amplitudes et donc une amélioration du rapport signal/bruit pour de petits signaux d'information. Les diodes 31 et 34 empêchent une décharge lorsqu'un signal "0" apparat à la sortie de l'organe de combinaison 25, Suivant le genre de la première impulsion mémorisée dans le registre de décalage 24, la borne 26a ou la borne 26b est reliée au filtre passe-bas 37 par le circuit de décision 36. Si la première impulsion mémorisée dans le registre de décalage 24 est une impulsion "1", le filtre passe-bas 37 reçoit alors le signal positif à la borne 26b, Dans le cas opposé (impulsion "0" dans le registre de décalage 24),le signal négatif à la borne 26a est appliqué au filtre passe-bas 37. A la sortie de ce dernier apparatt le signal de comparaison UV renvoyé au circuit de comparaison 20. A l'émission, le signal de comparaison UV est récuperé de la manière décrite à partir des impulsions de sortie du cir cuit de comparaison 20 et il est amené à suivre le signal d'information UA Le signal de comparaison Uv correspond par conséquent au signal d'information UA introduit. Il est donc possible sans difficulté d'obtenir à la réception, avec les mêmes composants et à partir des impulsions de sortie transmises du circuit de comparaison 20 à l'émission, un signal de sortie qui- correspond au signal de comparaison UV à l'émission et donc au signal d'information UA. Les impulsions de sortie du circuit de comparaison 20 à l'émission, produites et transmises par l'émetteur, sont introduites à la réception (figure 3) par l'intermédiaire de l'entrée 40, dans le registre de décalage 42 de l'analyseur de séris d'impulsions 41. Sur la base des signaux de sortie de l'organe de combinaison 43, le circuit de réglage 45 produit tout comme à l'émission, des signaux de sortie inverses aux bornes 45a et 45b, qui sont appliqués au filtre passe-bas 57 en fonction du genre de la première impulsion mémorisée dans le registre de décalage 42. A la sortie 57a de ce filtre passe-bas 57 apparat un signal qui correspond au signal de comparaison U à l'émission. Ce si v gnal de sortie du filtre passe-bas 57 est appliqué à basse impédance, par l'intermédiaire du convertisseur d'impédance 58, à la borne de sortie 59a. Le circuit de comparaison 62 compare le signal apparaissant à la sortie du convertisseur d'impédance 58 avec une tension de comparaison produite par la source de tension de comparaison 63. Sur la base de cette comparaison, le circuit 62 produit un signal de sortie qui est appliqué à la borne 59. Si alors, un signal de courant continu ou un signal de données à basse fréquence appliqué par l'intermédiaire de la borne d'entrée 22b est introduit et codé dans l'émetteur, ce signal de courant continu ou de données à basse fréquence est déterminé à l'aide du circuit de comparaison 62 et transmis, Avec l'installation décrite, on peut donc coder et transmettre des signaux de courant continu et des signaux de données à basse fréquence, avec une fréquence atteignant jusqu'à environ 12 Hz. -Dans l'exemple de réalisation illustré, la constante de temps d'intégration des intégrateurs 27 et 46, est choisie égale à 4,7 ms Cette constante de temps d'intégration et les proprie- tés des filtres passe-bas 37 et 57 sont rendues optimales pour le spectre d'énergie de la conversation pour une cadence de bits de transmission de 32 kbits par seconde. La même installation peut aussi être exploitée avec des vitesses de bits de transmission de 64 kbits par seconde,ce qui permet d'améliorer encore d'environ 10 dB le rapport signal/ bruît. L'installation décrite peut encore être exploitée avec les mêmes calculs de filtre jusqu'a une vitesse de bits de transnission de 12 kbits/seconde, en devant toutefois alors tenir compte d'une réduction de qualité correspondante. Avec une vitesse de bits de transmission de 16 kbits par seconde, on doit encore considérer comme satisfaisante l'intelligibilité de la conversation, des syllabes et de la voix. Au lieu des intégrateurs 27 et 46 illustrés, dont la caractéristique n'est pas linéaire à cause de la présence des parcours de courant 33 et 51, on peut aussi mettre en oeuvre des intégrateurs qui présentent en soi unie caractéristique non linéaire, par exemple logarithmique. L'installation suivant l'invention utilise au- lieu des sources de courant 8, 9 du montage connu suivant la figure 1, une source de tension (circuit de réglage 26), ce qui a pour conséquence que l'effet du réglage dynamique sur le filtre passebas 37 diminue pour des niveaux supérieurs du signal d'information UA Ceci revient à dire que le montage dans l'installation suivant l'invention agit en tant que limiteur pour de grands niveaux. A cause du fait que dans l'installation suivant l'invention, la grandeur des gradins de quantification est proportionnelle à la valeur absolue intéressée du signal d'information UA à transmettre, on obtient les avantages suivants: - Une quantification très fine des petites valeurs d'amplitude du signal d'information à transmettre. I1 en résulte une amélioration de l'intervalle signal/bruit (plus faiblie bruit de quantification); - Le plus petit degré de quantification ne dépend plus que des valeurs limites des-composants utilisés, par exemple la tension de décalage du circuit de comparaison 20, qui peut enco re être compensée; ; - Une amélioration en ce qui concerne la vitesse dradap tation du signal de réglage produit par le circuit de réglage 26 aux variations instantanées du signal d'information UA introduit; - Le codage et la transmission de signaux.de courant continu et de signaux de données à basse fréquence devient possibles,par exemple des signaux auxiliaires, d'occupation et d'appel dans des installations téléphoniques Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet. REVENDICATIONS 1, Installation pour la transmission de signaux d ' in- formation à l'aide d'une modulation delta à reglage numérique, avec un circuit de comparaison à l'émission qui compare les signaux d'information à transmettre avec des signaux de comparaison produits dans un circuit de réaction et engendre, sur la base de la différence déterminée entre les signaux d'infermation et de comparaison, des impulsions de sortie qui sont transmises au c8té de réception, le circuit de réaction comportant un analyseur de séries d'impulsions raccordé à la sortie du circuit de comparaison, qui engendre un signal de sortie lors de l'apparition d'au moins trois impulsions de sortie semblables successives du circuit de comparaison, un circuit de réglage raccordé à la sortie de l'analyseur de séries d'impulsions, qui engendre sur la base des signaux de sortie produits par l'analyseur de séries d'impulsions, des signaux de sortie de polarité opposée qui déterminent la- grandeur des degrés de quantification, et un circuit de décision agencé entre le circuit de réglage et le circuit de comparaison, qui retransmet, en fonction du genre des impulsions de sortie du circuit de comparaison, les signaux de sortie de l'une ou l'autre polarité produits par le circuit de réglage, au circuit de comparaison, caractérisé en ce que le circuit de réglage comporte un circuit à effet d'intégration avec une caractéristique non linéaire raccordé à la sortie de l'analyseur de séries d'impulsions. 2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le récepteur comporte un analyseur de séries d'impulsions, qui reçoit les impulsions de sortie transmises par l'émetteur et qui a une construction semblable à celle de l'analyseur de séries d'impulsions côté émission, en ce que l'analyseur de séries d'impulsions côté réception est suivi par un circu-it de réglage qui correspond à celui côté émission, avec également un montage d'intégration à caractéristique non linéaire et produisant des signaux de sortie de polarité opposée, et en ce qu'au circuit de réglage côté réception est connecté un circuit de décision correspondant à celui côté émission et retransmettant1 en fonction des impulsions reçues, les signaux de sortie de l'une ou l'autre polarité produits par le circuit de réglage. 3. Installation suivant l'une ou~l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le circuit de réglage côté émission et côté réception présente un intégrateur connecté à la sortie de l'analyseur de séries d'impulsions, qui est relié à la sortie à un inverseur, des signaux de sortie inverses apparaissant aux sorties de l'intégrateur. et de l'inverseur, 4. Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce qu'il existe un parcours de courant shuntant l'intégrateur, qui est raccordé à l'entrée de l'intégrateur et à la sortie de l'inverseur et qui forme avec l'intégrateur, le circuit à intégration présentant une caractéristique non linéaire. 5, Installation suivant la revendication 4, caractéri sien ce qu'une résistance est connectée dans le parcours de courant précité. 6. Installation suivant la revendication 3, caractéri solen ce que l'intégrateur présente une caractéristique non linéaire, par exemple logarithmique. 7. Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'aussi bien à l'émission qu'à la réception, le circuit de décision est suivi par un filtre passe-bas, celui à l'émission étant connecté en sortie au circuit de comparaison. 8. Installation suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le filtre passe-bas côté réception est suivi par un convertisseur d'impédance. 9. Installation suivant l'une ou l'autre des revendication 1 et 2, caractérisée en ce que les analyseurs de séries d'impulsions à l'émission et à la réception présentent chacun un registre de décalage avec au moins trois positions de mémorisation, dans lequel peuvent être mémorisées les impulsions engendrées par le circuit-de comparaison ou celles reçues, et en ce que chacun des trois emplacements de mémoire au moins du registre de décalage est relié à une entrée d'un organe de combinaison à la sortie duquel est connecté le circuit à action d'intégration du circuit de réglage. 10. Installation suivant: la revendication 9, caractérisée en ce que les circuits de décision côté émission aussi ben que réception retransmettent, sur la base e l'impulsion mémorisée dans le premier emplacement de mémoire du registre de décalage, les signaux de sortie de l'une ou l'autre polarité produits par le circuit de réglage. 11. Installation suivant llune ou l'autre des revendications 7 et 8, caractérisée en ce que le récepteur comporte un circuit de comparaison dont une entrée est connectée à la sortie du filtre passe-bas ou à celle du convertisseur d'impédance et dont l'autre entrée est connectée à une source de tension de comparaison, tandis qu'il produit à sa sortie et sur la base de la comparaison effectuée, un signal de sortie qui correspond à un signal d'information en courant continu ou de données à basse fréquence appliqué à l'émission au circuit de comparaison.