Brevet FR2454223A1 — publié le 19801107

La présente invention concerne un dispositif à ondes élastiques de surface pour circuit de brouillage ou de débrouillage d'émissions de télévision. On connaît des circuits de brouillage d'émissions de télévision qui comprennent des circuits à retard variable contrôlable. On applique à l'entrée du circuit à retard le signal d'image simple à brouiller. Un générateur de séquence numérique pseudo-aléatoire dont l'entrée de signal reçoit des impulsions à la fréquence ligne et l'entrée d'initialisation des impulsions à la fréquence trame délivre un mot numérique qui est appliqué à l'entrée de commande du circuit à retard variable. Les signaux de sortie du circuit à retard sont, avec les signaux de synchronisation, appliqués à un circuit de sortie qui délivre un signal d'image complet brouillé. Ce brouillage peut être complété par des inversions de polarité d'une trame à la suivante.Des circuits de brouillage de ce type sont, par exemple, décrits dans la demande de brevet français 75 34029 déposée le 3 novembre 1975 aux noms conjoints de l'Etat Français et de Télédiffusion de France, ou encore dans la demande de brevet allemand publiée No 1 907 580. Bien entendu, à ces circuits de brouillage, correspondent dans les récepteurs des circuits de débrouillage analogues restituant une image nette. Dans les circuits connus de brouillage et de débrouillage, les circuits à retard sont formés par un ensemble de lignes à retard classiques dont les sorties sont commutées. Le signal appliqué à l'entrée des lignes à retard est le signal vidéo. Or, ces lignes à retard capables d'apporter des retards constants, avec des atténuations constantes, à des signaux compris dans la bande vidéo, sont délicats et coûteux. Un objet de la présente invention consiste à prévoir un dispositif à ondes élastiques de surface utilisé comme circuit de retard, un tel dispositif ayant des caractéristiques meilleures et plus précises que les lignes à retard classiques, tout en étant d'un coût sensiblement réduit. Toutefois, l'utilisation d'un dispositif à ondes élastiques de surface implique que les signaux traités soient en fréquence intermédiaire au lieu d'être des signaux vidéo. Un autre objet de la présente invention consiste à prévoir un dispositif à ondes élastiques de surface utilisé, à la fois, comme circuit de retard pour le brouillage ou le débrouillage et comme filtre à fréquence intermédiaire. L'association du filtrage aux retards présente plusieurs avantages. On élimine ainsi le problème de la réponse linéaire en fréquence de la fonction ligne à retard. On condense en un seul composant deux fonctions ce qui est un pas vers l'intégration. De plus, en utilisant des composants à ondes élastiques de surface, on obtient une bonne reproductibilité en série des caractéristiques si bien que le filtre de fréquence intermédiaire peut etre réalisé avec plus de précision et que la précision des retards est meilleure qu'avec des lignes à retard classiques puisqu'elle est liée à des paramètres géométriques qui sont bien dominés. Suivant une caractéristique de la présente invention, il est prévu un dispositif à ondes élastiques de surface à trois pistes adjacentes, avec un transducteur émetteur rayonnant symétriquement sur la piste médiane, deux coupleurs chevauchant les trois pistes, disposés symétriquement par rapport audit transducteur émetteur et transmettant les ondes reçues sur ladite piste médiane respectivement aux pistes latérales, et quatre transducteurs récepteurs prévus respectivement sur les pistes latérales pour recevoir les ondes transmises sur celles-ci par les coupleurs, les distances entre les transducteurs récepteurs et le transducteur émetteur étant différentes d'un transducteur à un autre. Suivant une autre caractéristique, les deux traisducteurs récepteurs le plus proches du transducteur émetteur situés sur deux pistes latérales différentes, de part et d'autre du transducteur émetteur, sont à égale distance de ce dernier, l'un d'entre eux n'étant pas utilisé. Suivant une autre caractéristique, le dispositif à ondes élastiques de surface est utilisé dans un récepteur de programme de télévision secret dans lequel les signaux d'image simple sont plus ou moins retardés selon une clé par rapport aux signaux de synchronisation de ligne, le transducteur émetteur recevant le signal de télévision à fréquence inter médiane et les transducteurs récepteurs étant sélectivement reliés à une sortie com une, en fonction de ladite clé, pour délivreur le signal à fréquence intermédiaire de manière à égaliser les retards de tous les signaux d'image simple avec un retard prédéterminé par rapport aux signaux de synchronisation de ligne, avant l'application au tube du téléviseur. Suivant une autre caractéristique, les transducteurs du dispositif à ondes élastiques de surface sont prévus de manière qu'il constitue un filtre de fréquence intermédiaire. Suivant une autre caractéristique, tandis que les transducteurs ré sin ont uns réponse x cepteurs ont une réponse en fréquence en x ; le transducteur émetteur est un transducteur échantillonné et modulé. Les caractéristiques de la présente invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 est une vue schématique de dessus d'un dispositif à ondes élastiques de surface suivant l'invention, la Fig. 2 est un diagramme représentant le gabarit à respecter pour le filtre à fréquence intermédiaire, les Figs. 3a et 3b sont des schémas de transducteurs classiques et échantillonnés permettant d'illustrer la description, la Fig. 4 est une vue schématique du transducteur d'entrée du dispositif de la Fig. 1, la Fig. 5 est un diagramme montrant la réponse en fréquence du transducteur d'entrée de la Fig. 4, et la Fig. 6 est un bloc-diagramme d'un récepteur capable de recevoir des émissions brouillées. Le dispositif à ondes élastiques de surface de la Fig. 1 comporte trois pistes adjacentes A, B et C sur un support piézoélectrique. Pour convenir aux conditions de bande passante relative en fréquence intermédiaire, le cristal est choisi en niobate de lithium (LiNb03); il a subi une coupe Y, la direction de propagation, c'est à dire celle des pistes étant Z. Au centre de la piste médiane A, est prévu un transducteur d'entrée TE lançant des ondes de surface symétriquement, vers la droite et la gauche, sur la piste A. De part et d'autre du transducteur d'entrée TE, sont prévus deux coupleurs symétriques R1 et R2 transférant respectivement l'énergie qu'ils reçoivent du transducteur TE, par la piste A, vers les pistes B et C. Sur la piste C, au-delà du coupleur R1, par rapport au transducteur TE, est prévu un transducteur de sortie TSI. Sur la piste B, au-delà du coupleur RI, est prévu un transducteur de sortie TS2. Sur la piste B, au-delà du coupleur R2, est prévu un transducteur de sortie TS3. Sur la piste C, au-delà du coupleur R2, est prévu un transducteur de sortie TS4. Comme le montre la Fig. 1, les axes centraux des transducteurs TS1 et TS3 sont à égale distance de l'axe central du transducteur TE. L'axe central du transducteur TS2 est plus éloigné de l'axe central du transducteur TE que l'axe central du transducteur TS1 d'une longueur L1 tandis que l'axe central du transducteur TS4 est plus éloigné de l'axe central du transducteur TE que l'axe central du transducteur TS3 d'une longueur L2.Si l'on appelle v la vitesse de propagation des ondes de surface sur le substrat, la longueur L1 est égale à la distance parcourue par les ondes en une microseconde, soit L1 = v x (1/us) et la longueur L2 à la distance parcourue par les ondes en deux microsecondes, soit L2 = v x (2 /us). Le transducteur d'entrée TE a une électrode reliée à l'entrée de signal E et son autre électrode à la masse. il a une ouverture égale à la largeur de la piste A et émet des ondes de surface symétriquement par rapport à son axe central, sur la piste A. Chaque coupleur R1 et R2 reçoit les ondes de TE sur la piste A et les transmet, avec division de l'énergie en deux parties égales, respectivement sur les pistes B et C. Les quatre transducteurs de sortie TS1 à TS4 convertissent les signaux élastiques des pistes B et C en signaux électriques de sortie. Ils ont respectivement une électrode reliée à un fil de sortie S1 à S4 et leur seconde électrode à la masse. Dans l'application au brouillage ou au débrouillage d'images de télévision, le signal d'image en fréquence intermédiaire est appliqué à l'entrée de signal E de TE qui convertit le signal électrique en ondes élastiques qui atteignent les transducteurs TS1 et TS3 avec un certain retard T déterminé par la longueur du trajet à parcourir, le transducteur TS2 avec un retard (t + 1 s), et le transducteur TS4 avec un retard (r + 2 mus). Théoriquement, trois transducteurs de sortie suffiraient. Toutefois, pour des raisons de symétrie dans les propagations des ondes, on préfère prévoir les deux transducteurs TS1 et TS3, même si l'on n'utilise qu'une seule sortie S1 ou S3. Les transducteurs de sorties TS1 à TS4 sont des transducteurs à peignes interdigités classiques dont les ouvertures sont égales aux largeurs égales des pistes B et C. La période des doigts des peignes est d = v/Fo où v est la vitesse des ondes élastiques de surface et Fo la fréquence centrale du signal transmis. Le nombre de doigts Ns de ces transducteurs est fixé par la bande de fréquences relative souhaitée. Dans l'exemple décrit, Ns peut être choisi égal à 9. La réponse en fréquence d'un tel transducteur est de la forme F = F sin x où x est un paramètre dépendant du nombre Ns de doigts. du nombre N de o x s La bande passante à 3 dB est voisine de 2FN5 et l'écart de fréquence entre les deux premiers zéros est égal à 4F i Ns. Dans un exemple préféré de réalisation, le transducteur d'entrée TE est un transducteur échantillonné et modulé. En effet, on utilise ce transducteur comme filtre à fréquence intermédiaire. La Fig. 2 montre le gabarit d'un filtre à fréquence intermédiaire typique pour récepteur de télévision. La raideur de ce gabarit nécessite pour le transducteur TE une longueur de l'ordre de 45 0, où > 0 est la longueur d'onde sur la surface de propagation avec Ao = v/F0. Si le transducteur TE était constitué de deux peignes interdigités réguliers classiques, cette condition conduirait à un transducteur comportant 91 doigts, formant ainsi 90 capacités, ce qui introduirait d'importants effets secondaires. En effet, ceux-ci apparaissent lorsque le produit NI2 est supérieur à 2, N représentant le nombre des capacités et K2 étant un coefficient de couplage électro-mécanique égal à 5 % dans le cas du LiNb03 Y.Z. La Fig. 3a montre un tel transducteur classique. Afin de conserver une longueur totale égale à 45 i0, , tout en limitant N à 30, on ne garde qu'une capacité sur trois en supprimant des doigts. Un tel transducteur dit "échantillonné" est montré à la Fig. 3b. Dans ce cas précis, le peigne est échantillonné à M = 3. Par ailleurs, on sait que la réponse en fréquence H(F) d'un filtre non récursif à ondes élastiques de surface est donnée par la formule suivante: dans laquelle: - Wk est la longueur de recouvrement des deux électrodes formant la capacité de rang k, - xk est la position de la kième capacité par rapport au centre du transducteur, et - v est la vitesse des ondes de surface. Si tous les wk étaient égaux à la largeur de la piste A, on aurait une sin x réponse en fréquence en x mentionnée ci-dessus pour les transducteurs de sortie. Afin de compenser le plus exactement possible la réponse de ces transducteurs de sortie, on calcule les wk pour que la réponse du transducteur TE possède deux bosses de part et d'autre de la fréquence centrale Fo, comme le montre le diagramme de la Fig. 5, la position en fréquence et en amplitude de ces bosses étant choisies de façon que la réponse de l'ensemble du dispositif soit plate dans la bande de fréquences souhaitée, soit, d'après le gabarit de la Fig. 2, entre 34,2 et 38,7 MHz.Dans le calcul des Wk, il faut également tenir compte du flanc de Nyquist, à gauche du gabarit, et obtenir à 32,7 MHz une atténuation de 6 dB par rapport à celle de la bande passante. La Fig. 4 montre schématiquement l'allure des doigts du transducteur TE pour obtenir les résultats annoncés ci-dessus. On dit que ce transducteur est échantillonné et modulé. Les réseaux de couplage R1 et R2 sont du type des coupleurs décrits dans l'article technique "Multistrips couplers" paru dans la revue "Electronics letters", 1971, vol. 7, pp. 460-462. Ils se composent de Nr lignes conductrices parallèles équidistantes dans chaque piste. Ce sont des réseaux à large bande passante, dont on fixe la première bande de réjection à une fréquence maximale à transmettre pour une certaine homogénéité de technologie. Ainsi, on a choisi une distance entre traits, dans la piste centrale A, égale à 0,4 À et une largeur de traits égale à 0,2 > 0.Si l'on considère que les o largeurs des pistes B et C sont égales à celle de la piste A, ce qui n'est pas obligatoire, le transfert d'énergie entre là piste A et les pistes B et C sera total avec N k = 112 et des distances entre traits dans les pistes B et C égales à 0,4015 au dans le cas du LiNbO Y.Z. Pour l'utilisation qui est faite dans le domaine de la diffusion secrète de télévision, le dispositif à ondes de surface qui vient d'être décrit se présente comme un ensemble comportant un filtre de Nyquist, qui est propre à la télévision et qui fonctionne en fréquence intermédiaire avec réjection de la porteuse du son. Le bloc-diagramme de la Fig. 6 est celui d'un récepteur fonctionnant suivant le système de débrouillage décrit dans la demande de brevet français 75 34029, déjà mentionnée, dans lequel on utilise pour réaliser les retards le dispositif à ondes élastiques de surface de la Fig. 1. Une antenne de réception 70 est reliée à un étage de changement de fréquence 71 qui délivre, d'une part, le signal d'image en fréquence inter médiane à un amplificateur 72 et, d'autre part, le son en fréquence inter médiaire à un amplificateur 83. La sortie de l'amplificateur 72 est reliée, d'une part, à l'entrée E d'un dispositif à ondes élastiques de surface 73, identique à celui de la Fig. 1, et, d'autre part, à l'entrée d'un circuit d'extraction de signaux de synchronisation 75, qui fonctionne directement en fréquence intermédiaire.Un générateur de signaux de débrouillage 76 a une entrée reliée à la sortie du circuit 75, une autre entrée reliée à la sortie d'une clé électronique 77, une sortie reliée à l'entrée de commande d'un commutateur 74, une sortie reliée à l'entrée de commande d'un circuit d'inversion de luminance 80 et une sortie reliée à l'entrée d'un mélangeur 81. Le commutateur 74 a ses trois entrées de signal reliées respectivement aux trois sorties S1, s2 et S4 du dispositif 73 et, suivant le signal de commande appliqué à son entrée de commande, peut relier une de ses entrées de signal à sa sortie, qui est reliée à l'entrée d'un amplificateur 78. La sortie de l'amplificateur 78 est reliée à l'entrée d'un démodulateur 79 qui délivre les signaux vidéo à l'entrée de signal du circuit 80. La sortie de 80 est reliée à une entrée du mélangeur 81, qui, ainsi, reçoit le signal vidéo retardé de 80 et des impulsions de synchronisation élaborées dans le circuit 76. La sortie de 81 est reliée à l'entrée d'un amplificateur 82, qui a sa sortie reliée à l'appareil de visualisation. Le générateur de signaux de débrouillage 76 comprend un ensemble de circuits logiques que l'on peut retrouver par exemple dans le récepteur montré à la Fig. 6 de la demande de brevet français mentionnée ci-dessus. parmi ces circuits logiques, est notamment prévu un générateur de séquence numérique pseudo-aléatoire dont l'état initial est établi, à chaque réception d'un signal de synchronisation de trame, par le contenu de la clé électronique et dont l'état change à chaque réception d'un signal de synchronisation de ligne. Le circuit d'extraction des signaux de synchronisation 75 fonctionnant à partir du signal à fréquence intermédiaire est un circuit du ressort de l'homme de l'art. Les autres circuits de la Fig. 6 sont classiques. Le fonctionnement du récepteur de la Fig. 6 est le suivant. Le signal d'image à fréquence intermédiaire amplifié par 72 est appliqué au circuit 75 qui extrait les signaux de synchronisation d'image et de ligne et au dispositif 73. Dans le générateur de signaux de débrouillage 76, en fonction de la clé délivrée par 77 et de la place de la ligne dans chaque trame, on élabore un signal de commande qui actionne le commutateur 74 de façon à transmettre le signal d'image simple qui sort de la sortie Si, 52 ou S4 sélectionnée par le signal de commande. Les signaux de sortie de 74, amplifiés dans 78, sont démodulés dans le démodulateur 79. Dans le circuit 80 la vidéo est inversée ou non en fonction du signal de commande engendré dans 76.Puis, on ajoute, dans 81, au signal d'image simple, les signaux de synchronisation engendrés dans 76 pour pouvoir présenter au tube du téléviseur un signal apparemment classique. Dans l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit, on a précisé que le cristal du dispositif était en niobate de lithium, avec une coupe Y. Il doit toutefois être entendu que l'on peut utiliser pour le cristal d'autres matériaux et d'autres coupes à condition qu'ils soient compatibles avec le fonctionnement à large bande décrit ci-dessus. Comme avantage du dispositif de l'invention, on a déjà mentionné que le filtre de fréquence intermédiaire ainsi que les retards obtenus étaient plus précis qu'avec des composants classiques. Il faut encore mentionner que le dispositif permet de réaliser trois retards sur un composant unique. Par ailleurs, les coefficients de transmission des pistes du dispositif sont identiques si bien que les niveaux de sortie aux trois bornes de sortie utilisées sont égaux, ce qui est très important pour l'uniformité de l'image. REVENDICATIONS 1) Dispositif à ondes élastiques de surface, caractérisé en ce qu'il comprend trois pistes adjacentes, avec n transducteur émetteur rayonnant symétriquement sur la piste médiane, deiix coupleurs chevauchant les trois pistes, disposés symétriquement par rapport audit transducteur émetteur et transmettant les ondes reçues sur ladite piste médiane respectivement aux pistes latérales, et quatre transducteurs récepteurs prévus respectivement sur les pistes latérales pour recevoir les ondes transmises sur celles-ci par les coupleurs, les distances entre les transducteurs récepteurs et le transducteur émetteur étant différentes d'un transducteur à un autre. 2) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les deux transducteurs récepteurs 15 plus proches du transducteur émetteur situés sur deux pistes latérales différentes, de part et d'autre du transducteur émetteur, sont à égale distance de ce dernier, l'un d'entre eux n'étant pas utilisé. 3) Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est utilisé dans un récepteur de programme de télévision secret dans lequel les signaux d'image simple sont plus ou moins retardés,selon une clé, par rapport aux signaux de synchronisation de ligne, le transducteur émetteur recevant le signal de télévision à fréquence intermédiaire et les transducteurs récepteurs étant sélectivement reliés à une sortie commune, en fonction de ladite clé, pour délivrer le signal à fréquence intermédiaire de manière à égaliser les retards de tous les signaux d'image simple avec un retard prédéterminé par rapport aux signaux de synchronisation de ligne, avant l'application au tube du téléviseur. 4) Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les transducteurs du dispositif à ondes élastiques de surface sont prévus de manière qu'il constitue un filtre de fréquence intermédiaire. 5) Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que tandis sin x que les transducteurs récepteurs ont une réponse en fréquence en x n , le transducteur émetteur est un transducteur échantillonné et modulé.