Brevet FR2426367A1 — publié le 19791214

L'invention concerne des appareils destinés à la collecte de messages émanant d'une multiplicilé de postes et au traitement desdits messages en vue d'en tirer les informations qu'ils contiennent. De tels appareils trouvent utilisation dans une installation de transmission qui comprend une multiplicité de balises réparties sur un territoire et émettant des messages en langage numérique par modulation de phase d'une onde porteuse, lesdits messages étant destinés à etre captés par un appareil porté par un satellite se dépla çant au-dessus du territoire, soit pour la mise en mémoire des messages reçus, soit pour leur retransmission. Les messages émis par les diverses balises parviennent au satellite d'une manière aléatoire et la fréquence de leur onde porteuse est inconnue, de sorte que l'appareil comprend des moyens de balayage en fréquence sur une bande de fréquences à l'intérieur de laquelle sont contenues les fréquences des ondes porteuses émises ainsi que des dispositifs de traitement à boucle de phase pour assurer la démodulation du ou des messages retenus au cours du balayage ou analyse spectrale. La présente invention vise divers perfectioiinements à un tel appareil qui permettent d'aboutir à une réalisation simple et économique et d'une grande efficacité. A l'égard de l'analyse spectrale ou balayage du spectre, pour l'ajustement de l'appareil sur l'émission d'une balise, elle est caractérisée par l'application d'un synthétiseur de fréquences programmable pour le balayage du spectre, intervenant dans une boucle fermée à oscillateur dont la fréquence est contrôle par tension. Alors que, jusqu'ici, on cherchait dans ce but à faire utilisation des qualités d'un oscillateur à quartz, il a été constaté que l'erreur due à la variation du trainage du synthétiseur de fréquences programmé était inférieure à celle qui résulte de la dérive de l'oscillateur à quartz et de la recopie, cette dernière étant inévitable pour la commande de l'oscillateur dans une boucle ouverte. L'invention prévoit aussi des moyens pour maintenir à une valeur constante le gain d'un récepteur qui trouvent une application avantageuse dans le cas d'un récepteur porté par un satellite destiné à collecter et traiter des signaux provenant d'une multiplicité de balises réparties sur un territoire au-dessus duquel se déplace le satellite. T.!invention pallie ici les phénomènes de vieillissement et trouve une utilisation intéressante dans le cas où les mesures de niveau ont une importance pour le traitement de messages Suivant un premier procédé, l'invention prévoit que les niveaux détermines par 11 appareil de traitement que comprend ltappa- treillage du satellite soient transmis vers le sol et, en cas de variation du niveau moyen des signaux transmis, une télécommande fait varier le gain du récepteur pour le maintenir à une valeur conservant à celui-ci la propriété d'amplifier avec le mame gain tous les signaux qu'il reçoit, quelle que soit leur intensité. Suivant un autre mode d'exécution, le satellite comprend un moyen pour engendrer un signal de référence de niveau constant, et l'appliquer à l'entrée du récepteur pour asservir le gain de celuici au signal correspondant résultant de l'amplification fournie par le récepteur. Encore un autre mode d'exécution fait application da bruit thermique et, selon ce mode, le gain du récepteur est corrigé selon le niveau du bruit thermique amplifié. L'invention prévoit à cet égard un stade de fonctionnement pendant lequel le récepteur traite un bruit thermique à l'exclusion d'un signal reçu de l'extérieur. Selon encore un autre mode d'exécution, on utilise les informations de niveau qui sont fournies par l'analyseur de spectre et lesdites informations font l'objet d'un traitement statistique en vue de la comparaison avec des valeurs préalablement calculées ou résultant d'informations antérieures. Une telle réalisation est particulièrement intéressante lorsque la gestion utilisée fournit les informations de niveau en valeur numérique. l'invention vise les appareils faisant intervenir une boucle de phase, notamment pour la démodulation de signaux modulés en phase, et elle s'applique en particulier pour la démodulation de messages pouvant avoir des fréquences réparties dans une bande de fréquences qui peut être située dans la gamme des Iiiz ou des dizaines de S- ou plus élevée et elle s'applique aux appareils comprenant au moins une boucle de phase pour le traitement d'un message qui est amenée dans une condition opératoire par détermination de la fré quence d'une onde pure précédant la partie modulée du message. La condition d'un Don calage en fréquence de la boucle, aussi bien dans sa condition préliminaire où elle s'accorde sur la fréquence porteuse de la modulation qe dans sa condition où elle participe à la démodulation a, jusqu'ici, et compte tenu des bandes de fréquences allouées pour la collecte de données, amené à choisir pour composants d'une telle boucle de phase des composants à haute stabilité de fréquence, habituellement de nature piézo-électrique, que ces composants soient des oscillateurs et/ou des filtres. Jusqu'à présent, en conséquence, une boucle de phase de collecte d'informations ou de données travaille dans une gamme de fréquences où lesdits composants piézo-électriques sont opératoires, c'est-à-dire une gamme de fréquences élevées. Une boucle de phase de collecte de données est ainsi relativement conteuse et cela en raison du fait qu'elle comporte des composants piézo-électriques La présente invention, dans cet aspect, est basée sur cette remarque qu'on peut obtenir une stabilité de fréquence absolue aussi bonne avec des composants de stabilité de fréquence relativement faible si ces composants travaillent dans une gamme de fréquences basses. Elle est alors caractérisée par l'application en tant qutos- cillateur et filtre dans une boucle de phase de collecte de données d'un oscillateur habituel, non piézo-électrique, et d'un filtre de bande, également non piézo-électrique, les signaux appliqués à la boucle de phase étant amenés par un changement de fréquence dans une gamme de fréquences peu élevées, de l'ordre de la dizaine ou de la centaine de kHz. On aboutit alors à des résultats aussi bons qu'avec l'utilisation de composants piézo-électriques. L'invention est particulièrement avantageuse dans le cas où l'appareil dont fait partie la ou les boucles de phase comprend un oscillateur ultrastable et elle prévoit alors d'utiliser ledit oscillateur ultrastable pour, si nécessaire, ramener les composants à faible stabilité relative de fréquence-dans la condition où ils restent opératoires dans la boucle de phase. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est un schéma relatif à une forme de réalisa tion - la figure 2 est un schéma relatif à une autre forme de réalisation - la figure 3 est un schéma relatif à une autre forme de réalisation ; - la figure 4 est un schéma relatif à une autre forme de réalisation - la figure 5 est un schéma relatif à une autre forme de réalisation ; - la figure 6 est un schéma relatif à une autre forme de réalisation. Un récepteur radioélectrique 201 (figure 1) destiné à fournir des signaux à un analyseur de spectre et à des dispositifs de traitement, a une entrée 202 sur laquelle sont appliqués les signaux captés par une antenne 203. Sa sortie 204 se divise en deux branshesy l'une 205 qui constitue 11 entrée d'un dispositif 206 de mesure-de niveau et de fréquence des signaux reçus, et autre 207 à partir de laquelle sont dérivées les voies 2081 ... 208n aboutissant à des dispositifs de traitement 2091 ... 209n. la constitution du récepteur 201, dont la sortie est à fréquence unique, est particulièrement simple. On se réfère maintenant à la figure 2. les signaux provenant d'un récepteur radioélectrique parviennent à une entrée 211, laquelle est appliquée par un circuit 212 à l'entrée 213 d'un mélangeur 214. la seconde entrée 215 dudit mélangeur est reliée par un circuit 216 à une boucle fermée 217 comprenant un oscillateur 218, dont la fréquence est contrtlée par une tension appliquée à son entrée 219, ainsi qutun filtre de bande 221, un diviseur de fréquence 222, programmable par degrés proches l'un de 11 autre sous l'effet d'une commande de programmation 223 appliquée par un circuit 224. la boucle 217 comprend également un comparateur de phases 225 dont une entrée 226 fait partie de la boucle et dont une autre entrée 227 applique au comparateur de phases 225 une fréquence ultrastable fournie par un oscillateur ultrastable 228 avec intervention d'un diviseur de fréquence 229 introduisant un facteur de division fixe. le balayage en fréquences est commande par l'intervention du diviseur prograsmable 222. la valeur de la fréquence appliquée à l'entrée 215 du mélan- geur 214 ne dépend pas des conditions de vieillissement d'un oscillateur, puisque la précision est celle de l'oscillateur ultrastable 228, laquelle est conservée précisément par l'asservissement fourni par la boucle fermée 217. La sortie 231 du mélangeur 214 se divise suivant un certain nombres de voies 2321 ~ 232n dans chacune desquelles est disposé, à la suite d'un amplificateur 233, un filtre 234, le nombre de voies, donc le nombre de filtres dépendant de la largeur de bande de fréquences balayée par le synthétiseur comparée à la largeur totale du spectre à balayer. Chaque filtre 234 est suivi d'un détecteur 235 suivi d'un filtre 236 et les voies 232 sont échantillonnées par un commutateur 237 d'un multiplexeur 238 commandé par un circuit 230 provenant d'un séquenceur 239 relié par un circuit 240 à l'oscillateur ultrastable 228. Le circuit 241 relié au commutateur 237 forme L'entrée d'un convertisseur analogique/numérique 242 dont la sortie 243 est appliquée par un circuit 244 à une unité de commande 245 reliée également au séquenceur 239 par un circuit 246. A la sortie 247 de l'unité de commande 245 sont présents en succession des couples de valeurs de niveau N et de fréquence F qui constituent l'information recherchée par le balayage du spectre. Ces informations peuvent être utilisées pour l'ajustement en fréquence, à tout instant, d'un dispositif 248 de traitement des signaux provenant de l'entrée 211 et qui sont acheminés, par un circuit 249, et qui ont la même fréquence que les signaux appliqués à l'entrée 213 de l'analyseur spectral. On a constaté que, en remplaçant ltoscillateur piézo-électri- que du type VCXO, nécessitant une commande provenant d'un convertisseur numérique/analogique et faisant partie d'une boucle ouverte, par un synthétiseur de fréquences intervenant sur le mélangeur par l'intermédiaire d'une boucle fermée comprenant un oscillateur du type VCO, c'est-à-dire non piézo-électrique, comme on vient de la décrire, on pouvait, toutes choses égales d'ailleurs, augmenter considérablement la vitesse de balayage, dans un rapport pouvant aller de 1 à 4. il est également possible d'assurer ainsi le balayage d'une plage de fréquences plus large en faisant appel à un synthétiseur de fréquences et non pas à un oscillateur local à boucle ouverte, comme classique jusqu'ici. Dans l'appareil de mesure de niveau et de fréquence montré sur la figure 3, les signaux captés par l'antenne 251 sont appliqués à ventrée 252 d'un récepteur 253. la sortie 254 du récepteur est reliée à l'entrée 255 d'un appareil d'analyse spectrale 255 dont la sortie 257 est reliée à l'entrée 258 d'une unité de commande 259. Celle-ci fournit à sa sortie 261 une information de niveau et à sa sortie 262 une information de fréquence. Une dérivation 263 de la sortie 254 du récepteur 253 se divise suivant un certain nombre de voies 2641 ... 264n dont chacune aboutit à l'entrée 265 d'un dispo= sitif de traitement 266 et les sorties 2671 ... 267n desdits dispo- sitifs aboutissent à un dispositif de regroupement des informations ou multiplexeur 268 La sortie 269 dudit dispositif est reliée à l'entrée 271 d'un dispositif de calcul 272 qui délivre à sa sortie 273 un "niveau moyen attribué" ou NA qui correspond à la moyenne de n essages traités la valeur moyenne est transférée dans une mémoire re ou registre tampon 274 et la valeur moyenne des n messages sui- vants est calculée0 La valeur mise en mémoire est comparée, dans un comparateur 275, à une valeur moyenne de référence de niveaux attrir buée fournie par un dispositif 276. le résultat de la comparaison, présent àla sortie 277 du comparateur 275, est traité par un conver- tisseur numérique/analogique 278 et, après amplification dans un am plificateur 279, est introduit à l'entrée 281 du récepteur 253 de contrôle du gain de ce récepteur. l'invention prévoit également, en plus du convertisseur 278 et de l'amnlificateur 279, un dispositif sommateur 282 permettant, par l'application sur son entrée 283 d'une tension de polarisation, l'exécution de tests. On se réfère maintenant à la figure 4. le signal d'entrée d'une boucle de phase faisant partie d'un dispositif de traitement de signaux modulés en phase est appliqué à l'entrée 301 d'un premier mélangeur 302 faisant partie de la boucle de phase 300. la fréquence du signal appliqué à l'entrée 301 est relativement faible. Dans le cas de signaux de fréquence élevée captés par un récepteur, ledit récepteur comprend un changeur de fréquence pour amener le signal appliqué à l'entrée 301 à une valeur de l'ordre de la dizaine ou de la centaine de kHz. la boucle de phase 300 comprend un amplificateur 303, un filtre 304, qui est un Filtre du type RC, c'est-à-dire à résistance et condensateur, un limiteur 305, un comparateur de phases 306, auquel est appliquée sur une entrée 307 une fréquence de référence, qui peut être fournie par un oscillateur ultrastable que comprend l'appareil. La boucle 300 se poursuit par un filtre de boucle 308 et un commutateur 309 est interposé entre la sortie 311 du comparateur 306 et l'entrée 312 du filtre de boucle 308. Ia boucle comprend un oscillateur à contrôle par tension 313, en principe d'un type non piézo-électrique, dont la sortie 314 est reliée à la seconde entrée 315 du premier mélangeur 302 par un circuit 316 qui comprend un troisième mélangeur 317.Sur l'entrée 318 de ce dernier est appliquée la sortie 319 d'un synthétiseur de fréquences 321 relié par un circuit 322 à une unité de commande et à 11 entrée 323 duquel est appliquée une fréquence de référence provenant de l'oscillateur ultrastable. Un circuit de dérivation 324 peut être rendu opératoire par le commutateur 309 pour former une boucle 325 comprenant non seulement le filtre de boucle 308 et l'oscillateur 313, mais également un comparateur 326 dont l'entrée 327 est reliée à la sortie 314 de l'oscillateur 313 et la sortie 328 reliée, par l'intermédiaire d'un amplificateur 329, à l'entrée 312 du filtre de boucle 300 lorsque le commutateur 309 est dans la position montrée en trait pointillé. Lorsque le commutateur 309 est dans la position montrée en trait plein, la boucle de phase 300 est propre à assurer l'acquisition en phases et la démodulation, le message transporté par le signal appliqué à l'entrée 301 étant disponible sur la sortie 331 de la boucle. Lorsque le commutateur 309 est amené dans la position montrée en trait pointillé, la fréquence de référence appliquée à l'entrée 332 du comparateur 326 remet, s'il y a lieu, l'oscillateur 313 dans la condition qui correspond au fonctionnement ultérieur de la boucle de phase 300. On se réfère maintenant à la figure 5. Dans cette forme de réalisation, apparentée à celle qu'on vient de décrire, l'oscillateur 335, faisant partie d'une boucle de phase 336, joue également le rôle d'oscillateur du synthétiseur de fréquences 321 (figure 4). I1 fait partie non seulement de la boucle de phase 336 mais également d'une boucle 337 comprenant un diviseur programmable 338, dont l'entrée 339 est reliée à l'unité de commande et dont la sortie 341 est reliée à l'entrée 342 d'un comparateur de phases 5449 sur la seconde entrée 344 duquel est appliquée une fréquence de référence issue de ltoscillateur ultrastable. la boucle 337 comprend en outre une mémoire 346 reliée à la sortie 345 du comparateur de phases 343 par un commutateur 347 actionné, comme schématisé en 348, à partir de 1!unité de commande. La sortie 349 de la mémoire 346 est reliée à l'entrée 351 d'un sommateur 352 interposé entre le filtre de boucle 308 et l'oscillateur 335. lorsque le commutateur 347 est dans la position montrée en trait plein, la boucle de phase fonctionne de la même manière que la boucle de phase de la forme de réalisation précédente, pour faire apparaître à la sortie 331 les informations portées par le message. Lorsque le commutateur 347 est dans la position montrée en trait pointillé, la mémoire 346 emmagasine la valeur de tension qui dans la condition suivante, ou le commutateur 247 est ramené dans la position montrée en trait plein, est propre à remettre la boucle de phase 335 dans sa condition opératoire. Dans cette forme de réalisation, un oscillateur autonome pour le synthétiseur de fréquences est évité. On se réfère maintenant à la figure 6. Dans cette forme de réalisation, 11 entrée 361 d'un mélangeur 362 reçoit un signal qui peut titre à fréquence élevée quelconque fournie par un récepteur du type habituel dans un appareil - prévu pour la collecte et le traitement sur un satellite ("informations provenant d'une multiplicité de balises. Une transposition de fréquence est assurée par le mélangeur 362 qui reçoit sur sa seconde entrée 363 la sortie d'un synthétiseur de fréquences 364 commandé par son entrée 365 à partir de l'unité de# commande. Une fréquence de référence est appliquée à une seconde entrée 366 et provent d'un oscillateur ultrastable. Après traversée d'un filtre 367, le signal à fréquence transposée, présent sur la sortie 368 dudit filtre, est acheminé vers une boucle de phase 369 qui peut être du type montré sur la figure 4 ou du type montré sur la figure 5. Cette réalisation permet d'utiliser les montages montrés sur les fieGures 4 et 5 lorsque la bande dans laquelle se trouvent les signaux est large, l'utilisation dtun synthétiseur permettant dtobte- nir en sortie une bande de fréquences plus étroite. REVENDICATIONS 1. Appareil pour la détermination de la fréquence de l'onde porteuse de signaux reçus contenue dans une bande de fréquences par mélange avec les signaux reçus d'une fréquence locale de valeur progressivement variable suivant une bande de ladite largeur, caractérisé en ce que ladite fréquence locale est fournie par un synthétiseur de fréquences programmé. 2. Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que la référence de fréquence du synthétiseur de fréquences est issue d'un oscillateur ultrastable. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le programme est appliqué à un diviseur de fréquence faisant partie d'une boucle et introduisant un facteur de division variable en fonction du programme. 4. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce aue la sortie du mélangeur est dirigée vers une multiplicité de voies de filtrage parallèles, les filtres de bandes des diverses voies ayant des fréquences centrales régulièrement étagées. 5. Appareil pour la sélection en fréquence en fonction du niveau des signaux reçus d'un signal parmi une multiplicité de signaux de fréquences différentes contenus à l'intérieur d'une bande de fréquences, comprenant un récepteur à amplificateur fournissant les signaux d'entrée audit appareil, caractérisé en ce qu'en vue du contrôle du gain du récepteur, on injecte à l'entrée de celui-ci un signal de référence très stable en niveau et en ce que le gain du récepteur est maintenu constant à l'aide de la valeur du signal correspondant amplifié. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'en variante le contrôle de gain a lieu sur le signal résultant de l'amplification du bruit thermique. 7. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que, suivant une autre variante, on règle le gain en fonction des informations de niveau des signaux reçus et traitement statistique desdits signaux. 8. Appareil selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les niveaux sont, avant utilisation, traduits en informations numériques. 9. Appareil pour le traitement de signaux faisant partie d'une multiplicité de signaux à modulation de phase dont les fréquences porteuses sont contenues dans une bande de fréquences d'une largeur comprise entre la dizaine et quelques centaines de kHz située dans la gamme des MHz ou des dizaines de MHz ou plus élevé, compre- nant une boucle de phase, caractérisé en ce qu'avant d'être appli- qués a la boucle de phase les signaux à traiter sont transposés en fre,quence pour avoir une fréquence suffisamment basse pour que la boucle de phase soit opératoire avec des composants non piézo-élec- triques, en particulier un filtre du type R, et un oscillateur commandé en tension. 10 Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'oscillateur non piézo-électrique de la boucle est, en dehors de la période opératoire de la boucle, un composant d'une autre boucle fermée, pour son asservissement à une fréquence de référence pro gammée. 11. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que l1une des transpositions de fréquence se fait à l'aide d'un synthé- tisseur de fréquences.