Brevet FR2439505A1 — publié le 19800516

La présente invention coeicerne un détecteur de phase conprenant deux canaux d'entrée recevant des signaux analogiques, tels que des signaux stéréophoniques issus d'un studio de radiodiffusion, et des moyens pour indiquer la phase de l'un des signaux entraits par rapport à celle de l'autre signl entrant. Les détecteurs de phase connus, du type comparateur de phase ou phasemètre, permettent genCralement de mesurer et d'indiquer précisément le déphasage entre des signaux entrants sensi@lement à la même fréquence. De tels détecteurs de phase connus présentent urrc organisation de leurs différents composants tels que des modulateurs, mélangeurs de fréquence ou analogues;; relativeoeent complexe et coûteuse pour une simple vérification de la mise en phase ou opposition de phase de deux signaux entrants. Ils ne sont pas adaptés à la comparaison de phase de deux signaux analogiques complexes, c'est-à-dire résultant de la somme d'une multitude de signaux ayant des amplitudes et des fréquences différentes, tels que des signaux mono-, steréo- ou quadri-phoniques. La présente invention a pour but de fournir un détecteur de phase à structure relativement sintle tXui permet d'indiquer la sensible mise en phase ou opposition de phase de deux signaux entrants. A cette fin, un détecteur de phase du type défini dans l'entrée en matière est caractérisé, conformément à l'invention, en ce qu'il comporte des moyens reliés auxdits canaux d'entrée pour additionner les amplitudes instantanées des deux signaux entrants afin de produire un signal de tension proportionnel à la valeur absolue de la somme desdites amplitudes instantanées, des moyens reliés auxdits canaux d'entrée pour soustraire les amplitudes instantanées des deux signaux entrants afin de produire un signal de tension proportionnel à la valeur absolue de la différence desdites amplitudes instantanées, des moyens pour intégrer avec une constante d'intégration prédéterminée lesdits signaux de somme et de différence, et des moyens pour comparer les amplitudes desdits signaux de sortie et de différence intégrés afin de transmettre auxdits moyens d'indication de phase une première tension ou une seconde tension inverse de ladite première tension lorsque les signaux. entrants sont sensiblement en phase ou sensiblement en opposition de phase. La détection des deux cas repose sur les critères fondamentaux suivants : a) si les deux signaux entrants sont sensiblelr.ert en phase Fendant ladite constante d'intégration relativement faible, de l'ordre d'une seconde, la valeur absolue de la sormnc de leurs amplitudes instantanées est toujours plus grande que la valcur absolue de la différence de leurs amplitudes instantanées ; et b) si les deus signaux entrants sont sel?siblement en opposition de phase pendant ladite constante d'intégration, la valeur absolue de leur somme instantanée est toujours plus petite que la valeur absolue de leur dif'érence instantanée. Les deux valeurs, somme et différence, peuvent être obtenue par des circuits à amplificateur opérationnel qui fonctionnent tors deux en additionneurs ou soustracteurs, ou respectivement en additionneur et soustracteur et qui ont chacun leurs deux entrées reliées aux deux canaux d'entrée par l'intermédiaire de circuits adaptateurs d'impédance et/ou inverseurs tels que des transfornateurs différence tiels. Après intégration, les deux valeurs, sombre et différence instantanées, sont comparées dans un circuit de comparaison de tension qui excite, par exemple, l'une ou l'autre de deux diodes électroluminescentes montées tête-bêche dont les illuminations respectives indiquent la mise en phase ou en opposition de phase des signaux entrants. Selon une variante de ralisation, la diode indiquant précédemment une ventuelle opposition de phase s'allume également lorsque la valeur absolue de la différence des amplitudes instantanées des signaux entrants est supérieure à une valeur prédéterminée A. Dans ce cas, pour lever l'ambiguïté de cette indication, deux commutateurs à deux contacts fixes interconnectés sur les deux fils conducteurs de l'un des canaux d'entrée sont commandés afin d'inverser la polarité de ce canaux d'entrée. Si ladite différence instantanée est supérieure à A, la diote électroluminescente précitée reste allumée, ce qui indique la présence d'une atténuation accicentelle sur l'un des canaux.Par contre, si la diode électroluminescente précitée s'éteint s'éteint et l'autre s'allume, cela confine que les deux signaux entrants sont bien en opposition de phase. Dans ce dernier cas, il est nécessaire de remédier au mauvais branchement des divers dispositifs électroniques en amont des canaux, tel qu'une inversion d-e polarite, ou de vérifier le sens de la modulation des signaux entrants afin de remettre sensiblement oes derniers en phase. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture -e la description qui suit de plusieurs exemples de réalisWtion et à l'examen des dessins annexés correspondants, dans lesquels : - la Fig. 1 représente en détail sous la folme d'un bloc-diagramme, une réalisation préférée d'un détecteur de phase selon Fiuvention ; et - la Fig. 2 est un bloc-diagraur.e d'un système de détection de phase pour une transmission quadriphonique. En se référant à la Fig. 1, on a représenté cn détail chaque bloc d'un détecteur de phase recevant deux signaux d'entrée sur deux voies C1 et C2. Ces signaux d'entrée sont, de manière générale, deux si naux présentant un faible déphasage, autour de O ou den tels que, par exemple, deux signaux stéréophoniques transmis surles canaux C1 et C2, dits droit et gauche. Par exemple, les canaux d'entrée sont, soit con-enableient connectés en amont à un dispose tif d'émission et, par suite, les signaux entrants sont sensiblerent en phase, soit accidentellement inversés et, par suite, les signaux entrants sont sensiblement en opposition de phase. A chaque canal C* C2 est connecté indirectement - par linter médiaire d'un double commutateur 1 dont le rôle sera précisé dans la suite - ou directement à l'enroulement primaire 20, 30 d'un transformateur différentiel 2, 3. Chaque transformateur 2 ou 3 comprend deux enroulements secondaires 21, 22 ou 31, 32 avec un rapport de transformation égal à 0,5. Le premier transformateur 2 a ses enroulements secondaires 21 et 22 disposés de telle manière que les tensions aux bornes de ses enroulements sont en phase.Par contre, les enroulements 31 et 32 du second transformateur 3 sont disposés de telle maniore que la tension aux bornes du premier enroulement secondaire 31 soit en opposition de phase avec celle aux bornes du deuxième enroulement secondaire 32 qui, par ailleurs, est con@ecté d'une manière analogue aux ceux enroulements secondaires du premier transformateur 2. Les bornes non reliées au potentiel de terre des premiers enroulonients seoondaires 21 et 31 sont reliées respectivement aux deux bornes d'entrée 41 et 42 d'un premier circuit additiolmeur 4. Les bornes non reliées au potentiel de terre ou de référence du détecteur, des deuxièmes anroulements secondaires 22 et 32 sont reliées respectivement aux deux bornes d'entrée 51 et 52 d'un second circuit additionneur 5. D'après la description précédente de la disposition des enroulements secondaires des transformateurs différentiels 2 et 3, il apparaît que les entrées 41 et 42 du premier circuit additionneur 4 ont respectivement des polarités analogue et inverse a celles des signaux des canaux C1 et C2 et eue, par suite, le circuit additionneur i joue le rôle d'un soustracteur de tension.Par contre, puisque les tensions aux entres 51 et 52 ont respectivement la même polarité que celles Ces signaux des canaux C1 et C2, lo second circuit additionneur 5 est un additionneur de tension proprement dit. Le soustracteur 4 et l'additionneur 5 sont constitués essentiellement chacun par un amplificateur opérationnel 43, 53 monté en additionneur de manière classique selon cet exemple préfére de réalisation. L'entrée directe (,F) de cloaque amplificateur 43, 53 est reliée à une résistance 44, 54 coiniectée au potentiel de terre. L'entrée inverse (-) de chaque amplificateur 43 ou 53 est reliée à deux résistances d'entrées 45-46 ou 55-56 qui sont respectivement reliées aux bores non au potentiel de terre des premiers, 21-31, ou des deuxièmes, 22-32, enroulements secondaires. La borne de sortie 47, 57 de chacue amplificateur 43,53 est reliée à sa borne d'entrée inverse (-) par une boucle de contre-réaction résistive, comme il connu, et capacitive. Cette boucle de contre-réaction comprend une résistance 48, 58 et également un condensateur 49, 59, tous deux en parallèle.Ce con ensateur 49, 59 permet la transllission de signaux à tension élevée et à haute fréquence qui est comprise dans une largeur de bande de fréquence s'étendant jusqu'à 8 kHz environ. La borne de sortie 47, 57 de chaque circuit addition@eur 4, 5 est reliée àun circuit intégrateur 6,7 dont les éléments capacitif et résistif déterminent une constante d'intégration de l'ordre d'une seconde. Un circuit intégrateur 6, 7 est composé d'une résistance de faible valeur osmique 60, 70 qui est en série avec une diode 61, 71 et est reliée à la borne de sortie 47, 57 de l'amplificateur opérationnel 43,53 et d'une résistance 62, 72 à valeur ohmique élevée, reliée en parallèle avec un con@ensateur 63, 73 entre le potentiel de terre et la diode 61, 71.Les bornes de sortie 64, 74 des circuits intég:ateurs 6 et 7 sont chacune reliée à l'une des entrées négative et positive d'un circuit de comparaison de tension 8. Ce circuit de comparaison 8 comprend, cotmrc il est coniiu, un amplificateur oparationnel 80, fonctionnant en amplificateur différentiel à ain levé, dont les entrées inverse (-) et directe (+) sont respectivemcnt reliées aux bornes de sortie 64, 74 des circuits intégrateurs 6, 7 à travers deux résistances identiques 81, et dont la borne de sortie 82 est reliée à l'entrée inverse (-) par une résistance de contre-raction 83.La tension à la sortie 82 est positive si la différence ces valcurs absolues des tensions aux entrées 74 et 64 est positive, c'est-t-dire lorsque les tensions des signaux des canaux C1 et C2 ont la valeur absolue de leur somme plus grande que la valeur absolue de leur différence. Au contraire, lorsque les tensions es signaux des c -naux C1 et C2 ont la valeur absolue de leur soIe plus petite ue la valoir absolue de leur différence, la tension à la sortie 82 de l'amplificateur 80 est négative. Comme on le voit sur la Fig. 1, la sortie 82 est reliée au potentiel de terre par une résistance 84 on série avec deux diodes électroluminescentes 90 et 91 montées en opposition et ayant des colorations différentes. De ce qui précède, il apparaît, selon le premier cas, (fue la diode électroluminescente 90 est allumée lorsque la tension à la borne de sortie 85 du circuit de comparaison est positive, c'est-à-dire lorsque les signaux des canaux C1 et C2 sont sensiblement en phase (t &alpha; # O) ou, plus précisément, ont leur écart de phase compris entre -q/4 et ) #/4 environ.Selon le second cas, l'autre diode électroluminescente 91 est allumée lorsque la tension à la borne de sortie 85 est négative, c'est-à-dire lorsque les signaux des canaux C1 et C2 sont sensiblement en opposition de phase (## # #) ou, plus précisément, ont leur écart de phase compris entre #/4 et 7#/4. Outre les éléments précités, le circuit de comparaison 8 comprend deux diodes 86 montées en parallèle à l'opposé entre les bornes de sortie 64 et 74 des circuits intégrateurs. Ces diodes, dont les tensions seuil sont plus grandes que celle des diodes 61, 71 des circuits intégrateurs 7, 8, contribuent avec ces dernières à protéger le circuit de comparaison contre les courants élevés. Par ailleurs, on notera que les éléments composants du circuit de comparaison 8, notamment le rapport des valeurs resistives des résistances 83 et 81, sont choisis de préférence pour que la diode électroluminescente 91 s'allume lorsque la valeur absolue # v de la différence des amplitudes des signaux entraits des canaux C1 et C2, après intégration, est sup4ri ure à une valeur prédéterminée A, par exemple égale à 10 décibels. Dans ce cas, l'illumination de la diode électroluminescente 91 correspond à l'une de deux indications, qui concernent les amplitudes et les phases relatives des signaux entrants. En vue de lever Cet :0 ambiguïté, un circuit de commuta- tion 1 à deux commutateurs simultanés 10, 11 est interconnecté en amont du transformateur différentiel de l'un des canaux C1 et C2, par exemple le canal C1 comme montré à la Fig. 1. Selon cet exemple, les commutateurs à. deux contacts fixes 10 et 11 ont leurs contacts mobiles respectivement relies aux bornes du canal C1 et leurs deux contacts fixes relies aux bornes de l'enrouloment primaire 20 du transformateur différentiel 2, de sorte que la commande du Ciiniit de commutation 1, telle qu'un bouton-pousoir, inverse la polarité de la tension auc bornes de l'enroulement primaire 20. Ainsi, lorsque le circuit de commutation 1 est au repos, c'est à-dire a ses commutateurs 10 et 11 eii position telle que montrée à la Fig. i a) soit la diode électroluminescente 90 s'allume, ce qui indique que les signaux entrants sont sensiblemont en phase (# &alpha; # 0) b) soit la diode électroluminescente 91 s'allume et, par suite, l'ambiguïté est levée en commandant le circuit'de commutatioei 1 afin que les commutateurs 10 et 11 baseulentdans la position inverse de celle représentée à la Fig. 1; deux cas peuvent alors apparaitre b1) la diode électroluminescente 91 reste allumée, ce qui signifie que l'écart des anlplitudes des tensions des signaux entrants #V est supérieur à ladite valeur prédéterminée A (# V > A), la mesure de l'écart de phase étant impossible ; et b2) la diode électroluminescente 91 s'éteint et la diode électroluminescente 90 s'allume, ce qui indique que les signaux entrants sont sensiblement en opposition de phase (# &alpha; # #). Un tel détecteur de phase a été réalisé sous la forme d'un bot- tier transportable incorporant les éléments constituants précités et une alimentation par piles. La mise ei service de l'alimentation s'effectue par bouton-poussoir à retour rappelé élastiquement afin d'éviter toute mise sous tension inutile du détecteur. Bien que l'exemple décrit ci-dessus soit relatif à deu signaux entrants du type stéréophonique, un tel détecteur de phases peu être utilisé pour détecter les sensibles égalités ou oppositions de phase de deux signaux quelconques tels que - les signaux entrant et sortant d'un canal à deux ou plusieurs tronçons interconnectés afin de vérifier ue les branchements des divers tronçons n'ont pas été ef ectués avec une inversion de polarité - ou, plus généralement, deux signaux à modulation différente - ou bien encore, des signaux selon les exemples précédents en vue d'un dépannage. 2 Par ailleurs, une pluralité CN de tels détecteurs dc phase permet de vérifier la sensible égalité de phase d'une plutalité N de signaux par comparaison deux h ceux de leurs amplitudes. A cet égard, on a représenté à la Fig. 2 un système de détection de phase pour détecteur la mise en phase de quatre signaux tels que des signaux quadriphoniques.Les quatre canaux K1 à K4 correspondent aux canaux dits avant gauche, avant droit, arrière gauche et arrière droit d'une transmission quadriphonique. La comparaison des phases de ces canaux deux à deux est réalisée par six détecteurs de phases D12, D13, D14, D23, D24 et D34 analogues au détecteur de phase pré12' 13' 14' 23' 24 34 @ cédemment décrit en référence à la Fig. 1. De manière générale, chaque détecteur de phase Dij avec 1 # i # N - 1 et 2 # j #N, dans un système à C2N = N1/(21(N-2)!) détecteurs de phase et à N canaux, a les enroulements primaires de ses transformateurs différentiels 2 et 3 reliés aux canaux Ki et Kj.Sa borne de sortie 85ij confondue avec la borne 85 commune à la résistance 84 de son circuit de com- paraison 8 et aux diodes électroluminescentes 90, 91, est reliée à l'une des C2N entrées d'une porte ET 92. Deux diodes électroluminescentes 93, 94 sont montées en parallèle à ltopposé entre la sortie de la porte ET 9 et le potentiel de terre. Lune, 93, de ces diodes est allumée lorsque les N signaux des canaux K1 à KN sont sensiblement en phase tandis que l'autre, 94, est allumée lorsqu'au moins l'un des N signaux K1 à K N est en opposition de phase avec les autres ou a une amplitude telle que sa différence avec l'amplitude d'un autre signal est supérieure à A.Dans ce dernier cas, le ou les signaux indésirables sont détectés par l'interprétation Ces illuminations de l'une des diodes électroluminescentes 90, 91 des détecteurs de phase Dij, comme il a été expliqué ci-dessus. Par ailleurs, il faut noter que d'autres structures et organisations du détecteur de phase peuvent être facilement imaginables par l'homme de l'art dans le cadre des revendications annexées. En particulier, les moyens pour obtenir la somme et la différence des amplitudes des signaux peuvent être différents de ceux 3-5 et 2-4 montrés à la Fig. 1 En effet, la combinaison des deux amplificateurs opérationnels fonctionnant tous les deux en soustracteurs, ou respectivement en soustracteur et additionneur est également possible pour autant que les enroulerents secondaires des deux transformateurs différentiels coopèrent convenablement vis-a-vis des enroulements primaires. Enfin, on notera que les paires de diodes électroluminescentes 90, 91 ou 93, 94 peuvent être remplacées par un dispositif de mesure, tel qu'un voltmètre à cadre moile, convenablement étalonné. Les deux ens des déplarements de l'aiguille de ce voltmètre correspondent respectivement à des tensions positive et négative à la sortie 82 de l'amplificateur opérationnel 80 du circuit de comparaison 8. En addition, si le circuit de comparaison est du genre à restituer une tension de sortie proportionnelle à la différence de tension outil mesure, le voltmètre permet avantageusement d'indiquer, à partir de son zéro suivant les deux sens de l'aiguille, une grandeur sensiblerlent proportionnelle à deux fois la valeur absolue de l'amplitude instantanée desdits signaux. Selon une autre variante du mime type que la précédente, il est également possible de remplacer les deux diodes électroluminescentes 90 et 91 par un indicateur de mesure à aiguille. Cet indicateur est branché à la sortie 82 de l'aniplificateur opZration- nel 80 et est étalonné en écart de phase, en ayant pris soin d'égaliser préalablement les niveaux de tension des deux signaux entrants. Dans ce cas, le déphasage des deux signaux entrants compris en O et est restitué analogiquement par l'indicateur précité. REVENDICATIONS 1 - Détecteur de phase comprenant deux canau d'entrée recevant deux signaux analogiques et des moyens pour indiquer la phase de l'un dcsdits signaux entrants par rapport à celle de l'autre signal entrant, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens reliés auxdits canaux d'entrCe pour adcitionner les amplitudes instantanées desdits deux signaux entrants afin de produire un signal de tension proportionnel à la valeur absolue de la somme desdites arnplitudes instan tancées, des troyens reliés auxdits canaux d'entrée pour soustraire les amplitudes instantanées des deux signaux entrants afin de produire un signal de tension proportionnel à la valeur absolue de la différence desdites amplitudes instantanées, des moyens poar intégrer avec une constante d'intégration prédéterminée lesdits signaux de somme et de différence, et des moyens pour comparer les amplitudes desdits signaux de somme et de diférence intégrés afin de transmettre auxdits moyens d'indication de phase une première tension ou une seconde tension inverse de ladite première tension lorsque les signaux entrant s sont sensiblement en phase ou sensiblelent en opposition de phase. 2 - Détecteur de phase conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que, conne moyens d'addition et de soustraction d'amplitudes instantanées, il comporte deux transformateurs différentiels, chacun à deux enroulements secondaires identiques, dont les enroulements primaires sont connectés respectivement aux bornes desdits canaux d'entrée, et deux amplificateurs opérationnels, aynt chacun leurs paires d'entrée reliées respectivement à deux paires différentes d'enroulements secondaires desdits transformateurs et ayant leurs sorties respectiveflielit reliées aux entrée desdits moyens d1intégration, qui fonctionnent tous deux en additionneurs ou sou tracteurs, l'un desdits enroulements secondaires étant symétrique et jouant le rôle d'inverseur de ension par rapport aux trois autres, ou qui fonctionaent respecti ement en additionneur et soustracteur, les quatre enroulements secondaires étant connectés à l'identique. 3 - Détecteur de phase conforme à la revendication 2, cavactérisé en ce que la boucle de contre-réaction de chacun desdits amplifica teurs comprend, outre une résistance, un condensateur en parallèle à ladite résistance dépendant de la largeur de bande de fréquence desdits signaux entrants. 4 - Détecteur d phase conforme à l'une des reveadications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque moyen d'intégration comprend une diode en séric avec sa résistance et lesdits moyens de comparaison comprennent deux diodes on parallèle à l'op@osé reliées entre les bornes de so@tic des moyens d'intégration afin de protéger lesdits moyens de comparaise. contre des tension et courant élevés. 5 - Détecteur de phase conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens d'indication comprennent deux diodes électroluminescentes en parallèle à l'opposé connectées entre la sortie dudit circuit de comparaison et le potentiel de référence du détecteur. 6 - Détecteur de phase conforme à l'une des revendications t à 4, caractérisé en ce Que lesdits moyens d'indication comprennent un voltmètre à cadre mobile. 7 - Détecteur de phase conforme à l'une des revendicabions t à 6, caractérisé en ce que la sortie des moyens de comparaison est à ladite seconde tension lorsque, en outre, la valeur absolue de la différence des amplitudes instantanées desdits signaux entrants est supérieure à une valeur prédéterminée, et en ce qu'il comporte deux commutateurs qui sont interconnectés sur les deux fils conducteurs de l'un desdits canaux d'entrée et qui, lorsque lesdits moyens d'indiction sont excités par ladite seconde Lension, sont cormiandés pour inverser la polarité diidit canal d'entrée afin de confirmer si les signaux entrants sont cil opposition de phase, auquel cas la tension de sortie des moyens de comparaison bascule dans ladite première polarité et indique l'opposition de phase des signaux entrants, ou si les si naux entrants ont la valeur absolue de la dif@érence de leurs amplitudes instantanées supérieure à ladite valeur prédéterminée, auquel cas la tension de sortie des moyens de comparaison reste à ladite seconde polarité. S ~ Système de détection de phase pour indiquer la sensible mise en phase de signaux analogiques transmis sur N N canaux d'entrée, 2 caractérisé en ce qu'il comprend CN détecteurs de phase conformes à l'une des revendic tisons 1 à 7, comparant deux L deux la phase desdits signaux entrants, une porte ET reliée aux sorties des moyens de comparaison desdits détecteurs de phase et des moyens reliés à la sortie de la porte ET pour indiquer la mise en phase desdits signaux entrants ou le déphasage d'au moins l'un desdits signaux entrants par rapport aux autres.