Brevet FR2472322A1 — publié le 19810626

BLA/M0A 1 La présente invention concerne les dispositifs de mesure, en exploitation, du niveau de produits de non linéarité dans les équipements de transmission et/ ou de retransmission de signaux de télévision et, en particulier, dans les étages de puissance de ces équi- pements. La non linéarité des équipements introduit géné- ralement de graves détériorations de la qualité des signaux transmis surtout lorsque les équipements trans-- mettent plusieurs porteuses, dont une modulée en am- plitude dans une large bande, comme c'est le cas en télévision. Les conséquences de cette non linéarité se tra- duisent essentiellement par la création de fréquences parasites résultant du battement des fréquences ini- tiales et/ou de leurs harmoniques, phénomène générale- ment appelé intermodulation, et par une modulation en amplitude de chaque fréquence initiale dont la valeur de cette amplitude est fonction de l'amplitude des au- tres, ce qui constitue de la modulation croisée (cross modulation en littérature anglo-saxonne). En dehors des périodes d'exploitation, il existe de nombreux types d'appareillages permettant aux tech- niciens d'entretenir et de régler les équipements pour réduire ces phénomènes et les rendre compatibles avec la qualité requise des signaux transmis. Mais il est très souhaitable de surveiller la qualité de la transmission en cours d'exploitation. Il est connu d'exploiter dans ce but, des si- gnaux de test inclus dans une des lignes des instants de suppression de trame, pendant la durée desquels on effectue une mesure d'intermodulation dans la bande transmise. Mais ces signaux standards constitués de trois fréquences pures, à savoir des porteuses image et son et une bande latérale, représentent un état artificiel et figé de la charge des équipements et surtout, en pra- tique, ils ne sont pas toujours disponibles. Dans cer- tains pays, ils ne le sont pas du tout. La présente invention a pour objet de pallier cet inconvénient. Selon l'invention, un dispositif de mesure, en exploitation, du niveau des produits de non linéarité générés dans les équipements de transmission et/ou de retransmission de signaux de télévision dont les émet- teurs comportent un étage final d'amplification de puissance suivi d'un filtre de bande, est caractérisé en ce qu'il comprend: - un circuit de prélèvement du signal amplifié par cet étage, inséré en amont du filtre de bande, - un premier circuit de traitement du signal pré- levé comportant une entrée de commande, un amplificateur sélectif et un détecteur du spectre de fréquences d'un produit d'intermodulation du troisième ordre situé en de- hors de la bande du spectre du signal amplifié utile, ce premier circuit fournissant un signal d'amplitude propor- tionnelle au niveau du produit d'intermodulation sélecté - un deuxième circuit de traitement comportant un filtre et un circuit détecteur du signal videofré- quence inclus dans le signal prélevé, et un circuit de commande dont la sortie est-couplée à cette entrée de commande et qui délivre un signal de sortie pendant des instants correspondant à au moins un niveau prédéterminé du signal vidéofréquence. L'invention sera mieux comprise et d'autres carac- téristiques apparaîtront à l'aide de la description ci- après et des dessins s'y rapportant sur lesquels - la figure 1 est un schéma de principe général d'un dispositif de mesure selon l'invention associé aux étages terminaux d'un émetteur ou réémetteur de signaux de télévision; - les figures 2 et 3 sont des schémas d'exemples de réalisation de certains organes montrés figure 1. Sur la figure 1, sont représentés, à la gauche d'un trait interrompu 1, des étages terminaux d'émis- sion classiques constitués d'un mélangeur 2 recevant, sur son entrée 3, des signaux à fréquence intermédiaire modulés par un signal composite de télévision, et sur son entrée 4, le signal de sortie d'un générateur d'oscillation loca-e 5,.à travers un coupleur 6, ajouté aux étages classiques, afin de distraire une petite part du signal de ce générateur 5 sur une sortie 7. La sortie du mélangeur 2 est connectée à un am- plificateur de puissance 8 alimentant une antenne d'émission 9 à travers un filtre de bande 10. Entre ce dernier et l'amplificateur 8, est inséré un coupleur 11, afin de distraire une part du signal amplifié sur une sortie 12. Il est supposé dans cet exemple que le signal transmis dans ces étages classiques comporte une por- teuse image de fréquence FI modulée en amplitude néga- tivement, une porteuse son de fréquence F5, modulée en fréquence, et une sous-porteuse de chrominance FC la- quelle n'est qu'un cas particulier des bandes latérales FB dues à la modulation en amplitude de FI l ces fré- quences étant telles que FIF que la bande latérale non atténuée-. Le dispositif de mesure selon l'invention com- porte un mélangeur 13 dont les deux entrées sont re- liées respectivement aux sorties 7 et 12. La sortie du mélangeur 13 est connectée à l'en- trée d'un répartiteur 16 à travers un filtre passe bande 14 suivi d'un amplificateur 15. Ce répartiteur 16 possède trois sorties 104 à 106 connectées respectivement aux entrées de signal de trois circuits de traitement: le circuit 101 fournissant sur sa sortie 109 un signal de modulation croisée, le cir- cuit 102 fournissant sur ses sorties 107 et 108, des informations nécessaires au dernier circuit 103, qui délivre sur sa sortie 110 un signal d'intermodulation. Cette intermodulation, qu'il est connu de mesurer à partir du produit du troisième ordre F-I FB + F5 y situé dans la bande utile transmise et générée soit à l'aide des signaux de test émis dans les instants de suppression de trame, soit à partir de trois générateurs, est ici mesurée à partir d'un autre produit de troisième ordre, situé en dehors de la bande utile et choisi égal, à titre d'exemple, à 2F1 - F5, qui est espacée de la porteuse image de F - F Un tel produit est suffisamment éloigné du spec- tre utile pour être filtré en fréquence intermédiaire par les éventuels traitements subis par le signal en amont de l'amplificateur de puissance B ainsi que par un filtre tel que 10 inclus dans les équipements précédents, mais ilenest suffisamment proche pour ne pas être atténué en sortie par rapport au signal utile, même si l'ampli- ficateur 8 est équipé de tubes, et donc chargé par un circuit sélectif. Il va être montré que la mesure du niveau de ce produit permet d'obtenir une valeur proportionnelle, dans un rapport défini, avec celui du produit FI -FB + F5 jusqu'ici utilisé. Soit K U le terme général du troisième ordre de la caractéristique de transfert d'un dispositif non li- néaire, o K3 est une constante complexe caractéristi- que de la non linéarité dans l'ordre considéré et U le signal composite d'entrée donné par U = I cos i + B cos b + S cos s o I, B, S sont respectivement les amplitudes et i, b, s les phases instantanées des porteuses FI Y FB et F5 Le développement complet du calcul fait apparaître neuf composantes de même fréquence que celle d'entrée, dont six ont une amplitude fonction du carré de celle d'une des deux autres, trois composantes harmoniques du troisième ordre, et seize de fréquences différentes parmi lesquelles P = 3 I B S cos (i - b + s) qui représente B 2 3 le niveau du produit, dans la bande, tel qu'utilisé selon la méthode des trois générateurs (FI - FB + F 5 et PH = 3 K3 I2 5 cos (2i - s) qui représente le niveau du produit hors bande (2F1 - F5) p Il vient H = I P B 2 B Soit en décibels (1) PB PH + 6 + B - I L'intermodulation dans la bande est ainsi bien établie en fonction des niveaux de la porteuse image,de la bande latérale considérée et de la valeur de PH qui est indépendante des bandes latérales, et en particu- lier de la sous porteuse de chrominance. Le filtre passe bande 14 devra donc transmettre un spectre qui s'étend de celui de PH à celui de F5. Le circuit 103 amplifie sélectivement le spectre du produit PH, il est commandé sur son entrée 107 par le circuit 102 afin de prendre en compte la valeur de PH à des instants correspondant à des valeurs bien dé- terminées de la porteuse I. Ce circuit 102 lui fournit également sur son entrée 108, la valeur de crête du si- gnal vidéofréquence qui sert de référence au calcul du niveau de PH en décibels. Si l'instant de commande de la prise en compte de PH est choisi lorsque I est à 8dB en dessous de la crête de signal, et en faisant B - 17dB, 1'équation (1) devient PB = P H - 3 Le niveau mesuré PH doit donc être diminué de 3dB pour reproduire la mesure classique à trois générateurs. De même en choisissant l'instant o I = - 2,5 dB, correspondant au noir absolu (instants de suppression de trame), on aura, toujours avec B - 17dB PB = PH - 8,5 La figure suivante montre un exemple de réalisa- tion des circuits 102 et 103. Sur la figure 2, o les mêmes repères que sur la figure 1 concernent les mêmes organes, l'entrée 106 du circuit 103 est connectée à la sortie 110 à travers les organes suivants connectés en série: un premier filtre passe bande 20, un premier amplificateur 21, un deu- xième filtre passe bande 22, un deuxième amplificateur 23, un détecteur 24, un échantillonneur bloqueur 25 ayant une entrée de commande connectée à la sortie 107 du circuit 102, et un calculateur 26 ayant une entrée auxiliaire connectée à sa sortie 108. L'entrée 105 du circuit 102 est connectée, à tra- vers un filtre passe bande 31 suivi d'un amplificateur 32, à un détecteur 30 dont la sortie 33 est connectée, d'une part, à travers un détecteur de crête 36, à la borne de sortie 108 et à une première entrée 34 d'un comparateur 35, d'autre part à une deuxième entrée 37 du comparateur 35, à travers une porte ET 38, ainsi qu'à l'entrée d'un générateur de tops de synchronisation 39. Une première sortie 40 de ce dernier est connectée à une première entrée 41 d'une porte ET, 42, à tra- vers un premier dispositif à mémoire 43. Une deuxième sortie 44 est connectée, à travers un deuxième dispo- sitif à mémoire 45, à une deuxième entrée 46 de la porte 38 et à une deuxième entrée 47 de la porte 42. Enfin la sortie 107 du dispositif 102 est connec- tée soit à la sortie 48 du comparateur 35 à travers la position b de l'inverseur 49 soit à la sortie de la porte ET 42 à travers sa position a. La borne d'entrée 105 reçoit l'ensemble du spec- tre filtré par le filtre 14 (figure 1), ce spectre est limité, à l'aide du filtre 31, au seul spectre de la porteuse image dont la modulation d'amplitude est dé- tectée par le détecteur 30 pour fournir sur la sortie 33 le signal vidéofréquence duquel est obtenu, d'une part, à l'aide du détecteur 36, le niveau de crête de ce signal, d'autre part à l'aide du générateur 39, les tops de synchronisation de ligne et de trame sur ses sorties respectives 40 et 44. LÈ dispositif à mémoire 45 comporte deux bascules monostables en série, la première est levée par le front avant du top de synchronisation ligne et retombe au bout d'une constante de temps un peu supérieure à la durée de ce top. Sa retombée lève la seconde bascule qui se maintient jusqu'à quelques instants avant l'arri- vée du prochain top. Ainsi la mise au travail de -cette bascule caractérise des instants pendant lesquels les tops de ligne sont absents, et qui sont caractérisés par un "1" logique. De même le dispositif à mémoire 43 comporte deux bascules monostables en série. Mais la première est le- vée par le front avant du top de synchronisation trame et retombe au bout d'une constante de temps un peu su- périeure à la durée de ce top. Sa retombée lève la se- conde bascule qui se maintient presque jusqu'à la fin de la période de suppression de trame. La mise au tra- vail de cette bascule est concrétisée par un "1" logi- que. Ainsi la sortie de la porte 42 délivre un "1" logique pendant les instants de suppression de trame ne coïncidant pas avec le top de synchronisation ligne. La porte 38 fournit à l'entrée 37 du comparateur 35, le signal vidéofréquence, en l'absence de ces mêmes tops, afin de ne pas perturber le fonctionnement -de ce compa- rateur qui délivre un "1" logique sur sa sortie 48 à chaque instant o le niveau du signal vidéofréquence est identique, à une tolérance près d'environ + 1dB à un niveau de BdB inférieur à celui du niveau de crê- te appliqué sur son entrée 34. Il est connu de réaliser des comparateurs ayant une rapidité suffisante pour que cette comparaison soit effectuée en valeur instantanée même lorsque la porteu- se image est modulée à la-fréquence la plus élevée. Toutefois l'expérience montre que cette compa- raison instantanée n'est nécessaire que pour les si- gnaux vidéofréquence modulant La porteuse image en modulation d'amplitude à double bande, c'est-à-dire jusqu'à des fréquences de modulation de 1,5 ou 2MHz au plus. Au delà, la modulation en bande latérale unique entrains, pour un même niveau de modulation, une excur- sion moitié du niveau de la porteuse et la comparaison en valeur moyenne s'avère tout à fait significative, ce qui permet de simplifier la réalisation du comparateur. Est donc disponible, sur la borne de sortie 107, un signal de commande caractéristique soit, pour la po- sition a de l'inverseur 49, des instants de suppression de trame, c'est-à-dire d'un niveau vidéofréquence cor- respondant au noir absolu, auquel correspond environ 2,5dB en dessous du niveau de crête du signal modulé, soit, pour la position b, des instants o le niveau instantané ou moyen du signal modulé est à environ 8dE au dessous de la crête. Ce signal de commande est exploité par le circuit 103 qui reçoit le même signal que le circuit 102 mais dont les filtres de bande 20 et 22 sont centrés sur le produit d'intermodulation PH = 2 FI - F5. Le filtrage a été fractionné à cause du faible ni- veau à exploiter, le premier filtre 20 a surtout pour but d'éviter l'intermodulation parasite que pourrait produire l'amplificateur 21, le second filtre-22 éli- minant le bruit hors bande qu'il génère. La largeur de bande de ces filtres est sensiblement égale à celle du spectre de modulation double bande du produit d'inter- modulation. L'amplitude de PH est obtenue par le détecteur 24 qui réalise une détection instantanée, au moins pour les composantes de modulation qui modulent la porteuse FI en double bande. Elle est prise en compte à des instants déterminés par l'échantillonneur bloqueur 25, qui en maintient la valeur jusqu'à l'échantillonnage suivant afin d'en évaluer, à l'aide du calculateur 26, le niveau -en décibels par rapport au niveau de crête du signal video reçu sur son entrée 108. Ces instants peuvent être choisis à l'aide de l'inverseur 49, qui assure l'échantillonnage à deux niveaux prédéterminés de signal video, comme cela a dé- jà été exposé. Le dispositif de mesure décrit comporte également le circuit de traitement 101 destiné à une mesure de mo- dulation croisée, dont un exemple de réalisation est donné par la figure suivante. Sur la figure 3, la borne d'entrée 104 est connec- tée à l'entrée d'un amplificateur 50 à travers un filtre passe bande 51. La sortie 52 de cet amplificateur 50 est connectée aux deux entrées 53 et 54 d'un calculateur à travers, respectivement, un détecteur de modulation d'amplitude, 56, et un détecteur de crête 57. Le filtre 51 a une largeur de bande limitée au spectre de la porteuse son et de ses bandes latérales de modulation en fréquence. Le calculateur 55 détermine le pourcentage de mo- dulation d'amplitude de la porteuse son par rapport au niveau de crête porteuse. Cette mesure, qui n'est évidemment possible, tout au moins selon la méthode décrite, que dans le cas d'une porteuse son modulée en fréquence, n'est pas indispen- sable pour parvenir au but recherché, c'est-à-dire la connaissance, en permanence, de la linéarité des équi- pements locaux de la liaison, car, pour un équipement donné, modulation croisée et intermodulation varient de pair en fonction des caractéristiques d'une même courbe de transfert. Mais, par construction, la mesure de modulation croisée est une résultante des distorsions introduites sur l'ensemble de la liaison en amont de la mesure alors que celle d'intermodulation ne concerne que les équipements locaux. L'exploitant peut ainsi en tirer des informations intéressantes supplémentaires. Par exemple, si le ni- veau d'intermodulation se maintient à une valeur norma- le, mais si celui de modulation croisée croît avec le temps, il en déduira que la qualité générale de la liai- son se détériore mais que ses équipements sont vraisem- blablement hors de cause. Bien entendu les réalisations décrites ne sont que des exemples parmi beaucoup d'autres possibles. Par exemple, les fonctions des circuits de trai- tement 102 peuvent être réalisées à base de lignes à retard au lieu de portes et de monostables, et d'autres valeurs de niveaux vidéofréquence de référence peuvent être adoptées. De même le produit d'intermodulation hors bande pris en considération, et sélecté, peut être différent et en particulier égal à 2F5 - FI REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure, en exploitation, du ni- veau des produits de non linéarité générés dans les é- quipements de transmission et/ou de retransmission de signaux de télévision dont les émetteurs comportent un étage final d'amplification de puissance suivi d'un fil- tre de bande, caractérisé en ce qu'il comprend: - un circuit de prélèvement, du signal amplifié par cet étage, inséré en amont du filtre de bande - un premier circuit de traitement du signal pré- levé comportant une entrée de commande, un amplificateur sélectif et un détecteur du spectre de fréquences d'un produit d'intermodulation du troisième ordre situé en de- hors de la bande du spectre du signal amplifié utile, ce premier circuit fournissant un signal d'amplitude propor- tionnelle au niveau du produit d'intermodulation sélecté - un deuxième circuit de traitement comportant un filtre et un circuit détecteur du signal videofré- quence inclus dans le signal prélevé, et un circuit de commande dont la sortie est couplée à cette entrée de commande et qui délivre un signal de sortie pendant des instants correspondant à au moins un niveau prédétermi- né du signal vidéofréquence. 2. Dispositif de mesure selon la revendication 2, caractérisé en ce que le deuxième circuit de trai- tement comporte-en outre un détecteur de crête du signal vidéofréquence et en ce que le circuit de commande com- porte un circuit d'extraction des tops de synchronisa- tion de trame et de ligne de ce signal vidéofréquence, et un comparateur comparant ce dernier signal avec un signal de référence issu du détecteur de crête, le ni- veau prédéterminé étant celui correspondant soit aux instants de suppression de trame soit à ceux o le si- gnal vidéofréquence présente un niveau moyen égal au signal de référence. 3. Dispositif de mesure selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de commande comporte en outre un circuit d'inhibition de son signal de sor- tie pendant des intervalles de temps débutant un peu avant, et se terminant un peu après, chaque top de syn- chronisation ligne, le signal de référence ayant un niveau égal à 8dB au-dessous du niveau de la crête du signal videofréquence. 4. Dispositif de mesure selon la revendication 3, caractérisé en ce que le deuxième circuit de traite- ment comporte en outre un échantillonneur bloqueur du signal de sortie du détecteur, cet échantillonneur ayant une entrée de commande couplée à la sortie du circuit de commande et une sortie couplée à un dispositif de calcul dont une entrée de commande est couplée à la sortie du détecteur de crête, ce dispositif de calcul fournissant la valeur de l'atténuation du produit d'in- termodulation sélecté par rapport au niveau de la crête du signal vidéofréquence. 5. Dispositif de mesure selon l'une des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que le produit d'in- termodulation de troisième ordre est égal à 2FI - F5 ou 2F - FI X o FI et F sont respectivement des fréquen- ces des porteuses image et son des signaux de télévi- sion transmis.. 6. Dispositif de mesure selon l'une des revendi- cations 1 à 4, appliqué aux signaux de télévision com- portant une porteuse modulée en fréquence par les signaux audiofréquence, caractérisé en ce qu'il comporte un troisième circuit de traitement comprenant un ampli- ficateur sélectif du spectre de la porteuse modulée, dont'la sortie est couplée à l'entrée d'un détecteur de crête de la porteuse et à celle d'un détecteur de mo- dulation d'amplitude, ainsi qu'un calculateur fournis- sant le pourcentage de modulation d'amplitude de la por- 1 3 teuse modulée. 7. Dispositif de mesure selon l'une des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que le circuit de pré- lèvement comporte un convertisseur du signal prélevé en fréquence intermédiaire. B. Dispositif de mesure selon la revendication 6, appliqué à un émetteur ou un réémetteur comportant un dispositif de transposition de fréquence en fréquen- ce intermédiaire comprenant un générateur d'oscillation locale, caractérisé en ce que le convertisseur est cou- plé au générateur d'oscillation locale. 9. Emetteur ou réémetteur de télévision compor- tant un dispositif de mesure selon l'une des revendi- cations 1 à 7.