Brevet FR2469844A1 — publié le 19810522

La présente invention concerne un perfectionnement apporté aux dispositifs de réception de signaux de télévision. Elle concerne plus particulièrement un perfectionnement apporté à un dispositif de réception de signaux de télévision qui permet de recevoir des signaux de télévision obtenus par modulation de fréquence par un signal vidéo. Dans la réception d'un signal de télévision, qui est produit par modulation de fréquence par un signal vidéo, se pose le problème que le bruit des impulsions noires et le bruit des impulsions blanches sont susceptibles de se produire dans l'image reproduite, en particulier, lorsque la puissance du signal de télévision reçu est faible. Jusqu'ici, aucune mesure effective n'a été proposée qui permette de diminuer de tels bruits dans l'image reproduite. La présente invention a par conséquent pour objet de prévoir un dispositif de réception de signaux de télévision perfectionné qui soit apte à reproduire une image de meilleure qualité. Le dispositif de réception de signaux de télévision selon la présente invention permet de recevoir un signal de télévision qui est obtenu par modulation de fréquence par un signal vidéo. En conséquence, le dispositif selon l'invention peut être utilisé dans un système de transmission ou de relais de signaux de télévision et en particulier dans un système de télévision par satellite. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante faite en liaison avec les dessins cijoints dans lesquels La figure 1 est un schéma de circuit représentant une construction générale d'un récepteur de signaux de télévision connu permettant de décrire le principe de la présente invention; La figure 2 est un diagramme de forme d'onde d'un signal vidéo; La figure 3 est un graphique représentant une relation générale entre les bruits d'image et la dérive de la fréquence centrale d'un filtre passe-bande d'un dispositif de réception de signaux de télévision; La figure 4(a) est un diagramme vectoriel permettant d'expliquer un effet de bruit du signal vidéo; Les figures 4(b) et 4(c) sont des diagrammes de temps expliquant la production d'un bruit dans le signal vidéo;; La figure 5 représente des courbes qui indiquent les relations entre les dérives de fréquence 8 FBo de la fréquence centrale d'un filtre passe-bande d'un dispositif de réception de signaux de télévision et les échelles de dégradation de l'image reproduite; La figure 6 est un schéma de circuit représentant un exemple de dispositif de réception de signaux de télévision selon la présente invention; La figure 7(a) est un exemple de filtre passe-bande du dispositif de réception de signaux de télévision; La figure 7(b) est une courbe représentant la relation entre la fréquence centrale et une tension anti-fading du dispositif de la figure 6; et La figure 8 est un graphique représentant des données expérimentales de bruit d'image et de dérive de fréquence centrale d'un filtre passe-bande pour un mode particulier de réalisation de la présente invention. Tout d'abord, les bases de la présente invention seront décrites en liaison avec les figures 1 à 5. La figure 1 représente une construction générale d'un récepteur de signaux de télévision par satellite connu où la borne de sortie d'une antenne parabolique 1 disposée à l'extérieur est connectée à la borne d'entrée d'un convertisseur SHF/UHF 2 qui transforme le signal de télévision SHF en signal de télévision UlIF et le transmet à un câble UHF 9 à une borne d'entrée d'un convertisseur UHF/VHF, c'est-à-dire à un second convertisseur de fréquence 3 d'un ensemble 8 situé à l'intérieur.Le second convertisseur de fréquence 3, utilisant le signal de sortie d'un oscillateur local 31, transforme le signal UHF en signal Fo ayant une seconde fréquence intermédiaire (appelée ci-après II-IF) et le transmet, par l'intermédiaire d'un filtre passe-bande 4, à un amplificateur de seconde fréquence intermédiaire 5 (appelé ci-après amplificateur II-UF). L'amplificateur II-IF 5 est un amplificateur connu à commande à gain automatique et amplifie le signal II-IF du signal à modulation de fréquence et transmet le signal à un détecteur à modulation de fréquence (FM) 6 connu constitué d'un limiteur et d'un discriminateur. Ce détecteur détecte le signal II-IF et émet à une borne de sortie 7 un signal multiple détecté qui est constitué d'un signal vidéo et d'un signal de sous-porteuse de son. Dans la construction décrite ci-dessus, selon la règle connue de Carson de modulation de fréquence, on peut écrire les équations suivantes FBo = Fo ...................... (1) et B = 2( h F + Fm) ........... (2) Fo est la seconde fréquence intermédiaire (II-IF); fm est la composante de fréquence maximum comprise dans le signal vidéo; #F est la dérive de fréquence maximum du signal FM; FBo est la fréquence centrale du filtre passe-bande 4; B est la largeur de bande du signal FM. Dans le système classique, les dispositifs de réception de signaux de télévision qui reçoivent les signaux de télévision à modulation de fréquence ont été conçus de façon à ce que les équations ci-dessus soient satisfaites. Cependant, l'inventeur a trouvé empiriquement que les bruits de l'image reproduite sont davantage réduits lorsque la fréquence centrale FBo est décalée à partir de Fo II-IF, qui est une frequence correspondant au niveau central du signal vidéo, vers le côté de l'autre fréquence correspondant à une fréquence instantanée du niveau du signal blanc. Les bases de la présente invention seront décrites ciaprès en détail. La porteuse de signaux de télévision est modulée par un signal de modulation qui est constitué d'une composante de signal d'image et d'une composante de signal de synchronisatior comme cela est représenté dans la figure 2. Le rapport de la deviation de fréquence maximum "a" (correspondant à un passage du niveau noir au niveau blanc) pour la composante de signal vidéo à la déviation de fréquence "b" pour la composante de signal de synchronisation est choisi égal à 7/3 . Comme cela est représenté dans la figure 2,les niveaux instantanés du signal vidéo correspondent à des fréquences instantanées du signal FM de II-IF. Dans le dispositif de réception classique, la fréquence centrale FBo du filtre passe-bande 4 est choisie à une valeur qui est le milieu de la somme des déviations de fréquence a + b. En consé quence, la fréquence centrale du filtre FBo se trouve,non au centre de la déviation de fréquence vidéo "a", mais près du côté correspondant au niveau noir, avec un décalage de fréquence de 3/14 x a. Dans la réception de signaux de télévision par satellite, le signal d'entrée SHF n'est pas suffisamment fort et, par conséquent, la réception du signal FM modulé en fréquence est faite au voisinage de son niveau de seuil FM, c'est-à-dire lorsque le rapport porteuse/bruit est petit. Comme cela est connu, dans une telle réception de signaux FM au voisinage du niveau de seuil, se pose le problème du bruit triangulaire et du bruit d'impulsion qui sont particuliers à la modulation de fréquence. En particulier, au voisinage du niveau de seuil, le bruit d'impulsion augmente rapidement avec la diminution de la puissance du signal d'entrée. Sur l'image, l'effet des bruits d'impulsion est réparti en génération de bruits d'impulsions noires et de bruits d'impulsions blanches. La relation entre la dérive aFBo de la fréquence centrale FBo du filtre passe-bande 4 et le nombre de bruits d'impulsions noires, de bruits d'impulsions blanches et leur total est représentée dans la figure 3. Comme le montre la figure 3, pour une dérive nulle de fréquence ( h FBo = O), où le dispositif de réception de télévision classique place la fréquence centrale, le bruit d'impulsions noires est supérieur au bruit d'impulsions blanches.D'autre part, le nombre des bruits d'impulsions noires et d'impulsions blanches est relativement petit, et leur total est également minimum pour une dérive de fréquence FBo = c, où la fréquence centrale FBo du filtre passe-bande est choisie au centre des fréquences correspondant au niveau blanc et au niveau noir du signal vidéo, comme cela est représenté dans la figure 2. L'inventeur a trouvé empiriquement que le résultat le meilleur de la diminution des bruits dans l'image était obtenu pour une nouvelle dérive à d FBo = d de la fréquence centrale FBo du filtre passe-bande. C'est-à-dire que l'image ayant le bruit le plus faible peut être obtenue par sélection de la fréquence centrale FBo à une fréquence plus proche de la fréquence correspondant au niveau blanc, dépassant la fréquence centrale c de la gamme de fréquence "a" pour le signal d'image. Ce fait empirique pourrait s'expliquer par le fait qu'un oeil humain moyen apprécierait les bruits d'impulsions noires plus fortement que les bruits d'impulsions blanches. La raison de la génération et de la nature des bruits d'impulsion induits dans le signal vidéo peut s'expliquer de la façon suivante Le signal vidéo et le bruit d'origine peuvent être représentés dans un diagramme de vecteurs indiqué dans la figure 4(a) où D est le vecteur du signal vidéo d'origine, N le vecteur d'un bruit tel qu'un bruit thermique dans le dispositif de réception et S le vecteur composé des vecteurs D et N. Au fur et à mesure que le temps s'écoule, le vecteur de bruit thermique change de longueur et de direction pour donner,par exemple, celui qui est représenté par la flèche en pointillé D'.En conséquence, le vecteur composite passe de S à S', comme cela est représenté dans la figure 4(a), et pendant le changement la pointe du vecteur se déplace autour du point d'origine du vecteur D par changement du sens du vecteur de 2n . Comme la sortie du détecteur FM 6 est proportionnelle au différentiel de temps de la phase instantanée de la porteuse, le changement de 25 du vecteur composite produit un bruit d'impulsions représenté dans la figure 4(c) et l'impulsion forme le bruit noir ou le bruit blanc. De façon à supprimer de tels bruits d'impulsions, on a proposé jusqu'ici un système de démodulation FM à réaction, un sy tème de démodulation à accrochage de phase et un système de démodulation FM à réaction à boucle multiple. Cependant, de tels sys tèmes requièrent des constructions très compliquées, et, par con séquentwrendent le dispositif de réception beaucoup trop cher pour des applications domestiques telles que la réception en direct pai satellite. L'échelle de dégradation d'image due à des facteurs autres que les bruits d'impulsion, par exemple, le gain difféten- tiel et la phase différentielle du signal vidéo, le bruit de canal résiduel et la distorsion du signal de synchronisation a les carac téristiques représentées par la-courbe e de la figure 5, laquelle montre la relation entre la dérive de fréquence centrale et l'échelle de dégradation. Comme l'indique la courbe e, l'échelle s'altère le plus lorsque la dérive de la fréquence centrale du filtre passe-bande augmente à partir de la fréquence centrale des gammes de fréquence a + b de la figure 2-. Cela est dû à la carac téristique de retard de groupe connue d'un filtre passe-bande. Les courbes f, g et h représentent les caractéristiques de dégradation totale d'image comprenant la caractéristique de bruit d'impulsions indiquée ci-dessus, où le paramètre des courbes e à f est la puissance du signal vidéo d'entrée. Comme l'indiquent ces courbes, la puissance du signal de télévision d'entrée diminuant, l'échelle devient pire et, d'autre part, la condition pour obtenir une dégradation minimum passe de ss FBo=O à 6 FBo = c ou OFBo = d. En résumé, la dérive de la fréquence centrale doit être accentuée vers la fréquence de niveau blanc lorsque le signal de télévision d'entrée est plus faible, et pour un signal de télé vision d'entrée suffisamment fort, la condition ss FBo = O du dispositif classique est acceptable. En conséquence, dans un dispositif de réception de signaux de télévision à modulation de fréquence par un signal vidéo, le perfectionnement selon la présente invention est caractérisé en ce qu'un filtre passe-bande est prévu dans le récepteur pour prélever sélectivement le signal vidéo à une fréquence centrale qui est sé- lectionnée entre une fréquence instantanée correspondant au niveau central du signal vidéo et une autre fréquence instantanée correspondant au niveau de signal blanc. Un mode particulier de réalisation de la présente invention est décrit en liaison avec les figures 6 et 7. Dans le circuit représenté dans la figure 6, la borne de sortie d'une antenne parabolique 1 placée à l'extérieur est connectée à la borne d'entrée d'un convertisseur SHR/UHF 2, qui transforme le signal de télévision à modulation de fréquence à hyperfréquence en signal de télévision FM SHF en signal de télévision FM UHF et le transmet par l'intermédiaire d'un câble UHF à la borne d'entrée d'un convertisseur UHF/VHF, c'est-à-dire d'un second convertisseur de fréquence 3 d'une unité placée à l'intérieur 8. Le second convertisseur de fréquence 3, utilisant le signal de sortie de l'oscillateur local 31, transforme le signal UHF en un signal FO d'une seconde fréquence intermédiaire (II-IF) et le transmet par l'intermédiaire d'un filtre passe-bande 4 à un amplificateur 5 de seconde fréquence intermédiaire (II-IF).L'amplificateur 5 est un amplificateur connu à commande à gain automatique et amplifie le signal II-IF du signal FM et transmet le signal à un détecteur FM connu 6 comprenant un limiteur et un discriminateur. Le détecteur FM détecte le signal II-IF et produit un signal multiplex constitué d'un signal vidéo et d'un signal de sous-porteuse de son à la borne de sortie 7. L'amplificateur II-IF 5 transmet un signal qui correspond au niveau de puissance du signal d'entrée, par l'intermédiaire d'une connexion 18, à un circuit de commande de tension 17. Alors, le circuit 17 applique des tensions de commande au filtre passe-bande 4 et à l'oscillateur local 31, de sorte que le filtre passe-bande 4 change sa fréquence centrale et que l'oscillateur local 31 change sa fréquence d'oscillation.La figure 7(a) représente un exemple de construction de circuit~d'un filtre passe-bande connu 4, où des diodes à capacité variable Cv sont connectées en série à des condensateurs de chacun des circuits résonants parallèles, et où une tension de polarisation est appliquée aux diodes Cv à partir d'une borne Va. Le filtre passebande 4 a des caractéristiques qui sont représentées par la courbe de la figure 7(b), où l'abscisse représente la tension aux bornes des électrodes et l'ordonnée la fréquence centrale FBo. Grâce à la variation de tension à la connexionl8, la caractéristique du filtre passe-bande 4 est contrôlée de façon que la dérive de fréquence de la fréquence centrale réponde à l'intensité du signal de télévision d'entrée de la zone hachurée de la figure 5.La fréquence d'oscillation de l'oscillateur local 31 du second convertisseur de fréquence 3 est également commandée par d'autres éléments à capacité variable de façon que la sélection puisse être facilement faite par application d'une tension de commande appropriée par le circuit 17. La figure 8 représente des courbes de relation mesurées entre la dérive de fréquence A FBo de la fréquence centrale FBo du filtre passe-bande 4 du mode de réalisation de la figure 6 et le nombre de bruits d'impulsions blanches, et d'impulsions noires et de leur total. Dans ce mode de réalisation, la largeur de bande "a" du signal vidéo est de 12 MHZ et la largeur de bande du filtre passe-bande 4 est de 26 MHz. Le paramètre est la "pointe" de puissance d'entrée du signal de télévision. Comme le montrent les courbes, les meilleures performances quant au bruit sont obtenues lorsque la dérive de fréquence ssFBo se trouve entre 1 et 1,5 MHz du côté du niveau blanc.Grâce à la dérive de la fréquence centrale FBo, la valeur N/B est améliorée pour prendre une valeur équivalente à celle obtenue lorsque le dispositif reçoit un signal de télévision plus puissant de 1 à 2 dB que le signal reçu actuellement. Comme cela a été décrit, la sélection de la fréquence centrale du filtre passe-bande d'une manière spécifique permet au dispositif de réception selon la présente invention de reproduire l'image avec un meilleur bruit. Par conséquent, un signal d'entrée de télévision plus faible permettant la réception' directe d'une émission par satellite est de 1 à 2 dB inférieur à celui d'un dispositif classique. Cela permet l'utilisation d'antennes paraboliques plus petites et de récepteurs ayant un bruit plus élevé, et par conséquent, une fabrication en série des récepteurs de télévision meilleur marché que pour les récepteurs classiques. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de réception d'un signal de télévision qui est obtenu par modulation de fréquence par un signal vidéo, le dispositif comportant un filtre passe-bande pour prélever sélectivement un signal de télévision sélectionné à transmettre à un détecteur FM pour l'émission d'un signal vidéo, caractérisé en ce que la fréquence centrale du filtre passe-bande est sélectionnée entre une fréquence instantanée correspondant au niveau central du signal vidéo et une autre fréquence instantanée correspondant au niveau du signal blanc. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un convertisseur de fréquence contenant un oscillateur local, dont la fréquence d'oscillation est réglée par l'intensité du signal de télévision d'entrée. 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre passe-bande comprend des circuits résonants contenant des éléments à capacité variable, et un circuit de commande pour appliquer une tension répondant à l'intensité du signal de télévision d'entrée aux éléments à capacité variable. 4 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'oscillateur comprend des éléments de capacité variable, et un circuit de commande pour appliquer une tension répondant à l'intensité du signal de télévision d'entrée aux éléments à capacité variable. 5 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le filtre passe-bande comprend des circuits résonants qui contiennent des éléments à capacité variable , en ce que l'oscillateur local comprend des éléments à capacité variable, et en ce que le dispositif comprendenoutre un circuit de commande pour appliquez des tensions de commande répondant à l'intensité du signal de télévision d'entrée aux éléments à capacité variable. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la dérive maximum de fréquence est choisie de façon à être environ égale à 3/14 x a,où "a" est la déviation maximum de fréquence du signal d'image.