Brevet FR2462816A1 — publié le 19810213

La présente invention concerne les dispositifs de génération d'une onde modulée en phase et préfiltrée, en particulier ceux qui équipent les modulateurs de phase utilises dans les systèmes de transmission de données. Dans ces systèmes la transmission d'un signal de données binaires à laide d'une onde porteuse modulée en phase consiste généralement à diviser la succession de données binaires à transmettre en paquets de n bits (n entier superieur ou égal à 1), et d'associer chaque paquet à un changement de phase de tonde porteuse. Ce changement de phase se produit à un instant donné appelé, dans ce qui suit, instant de signalisation. A chaque paquet correspond un élément de signal de durée égale à n fois la période bit, cet élément de signal étant choisi dans un ensemble de 2n formes possibles; les ele- ments de signal sont transmis de façon consécutive à un rythme appelé rythme "baud". Afin de rendre le signal de données transmis moins sensible aux distorsions apportes par la voie de transmission et de faciliter la restitution du rythme binaire à la réception, il est nécessaire d'effectuer un filtrage de l'onde porteuse modulée en phase avant son émission sur la voie de transmission. Cependant la forme de cette onde porteuse modulée en phase présente l'inconvénient d'avoir un spectre assez étendu et difficile à filtrer par des moyens simples en raison des variations brutales dtamplitude aux instants de signalisation. Le filtre doit entre d'ordre élevé pour atténuer convenablement les produits hors bande tout en étant linéaire en phase dans sa bande passante pour respecter la partie utile du spectre. Le préfiltrage qui consiste à moduler en amplitude l'onde porteuse modulée en phase, est un moyen d'affaiblir de façon sensible les produits hors bande sans modification notable de la partie utile du spectre ; il suffit alors d'un filtre beaucoup plus simple, en sortie du modulateur, pour éliminer les résidus subsistants hors bande. I1 est connu de réaliser un préfiltrage en agissant sur la phase de la porteuse de façon à donner à celle-ci une variation linéaire lors des instants de signalisation. Mais d'une part la forme d'onde de ltélément de signal associé à chaque paquet de bits étant dépendante des paquets de bits qui précédent et des paquets de bits qui suivent, cette forme d'onde peut prendre une parmi 23n formes possibles; et d'autre part cette méthode a peu d'incidence sur la valeur moyenne du signal qui reste pratiquement conservée. Le préfiltrage effectué par le dispositif de la présente invention possède divers avantages dont les suivants - 2" formes d'onde possibles de ltélément signal à associer 3n à chaque paquet de bits au lieu des 2 de la méthode précé- dente. - une réduction dans de forte proportion de la valeur moyenne de l'onde modulée, ce qui rend moins sensible au contenu des données et aux distorsions apportées par la voie de transmission ltopération de restitution de l'onde porteuse nécessaire à la démodulation. - une acquisition et un-entretien de la synchronisation du rythme lorsque aucun saut de phase ntest généré. Selon l'invention, un un dispositif de génération d'une onde module en phase par un signal de données à transmettre et préfiltrée, comportant des moyens de génération d'une onde intermédiaire modulée en phase par le signal de données, cette onde intermédiaire présentant à des instants dits de signalisation un changement de phase associe à un paquet de données à transmettre, est caractérisé en ce qutil comporte des moyens de modulation recevant l'onde intermédiaire et délivrant l'on- de modulée en phase. et préfiltrée correspondant à l'onde inter médiaire ayant subi une modulation par un signal ayant une valeur nulle aux instants de signalisation et à eux seuls, passant par un maximum entre ces instants, et ayant une fréquence de répétition égale à la fréquence de ces instants de signalisation. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaStront à l'aide de la description et des dessins sty rapportant sur lesquels : - la figure 1 représente un schéma dtun mode de réa- lisation d'un dispositif selon l'invention ; - la figure 2 représente un schéma d'une variante du dispositif de la figure 1; - la figure 3 représente des signaux permettant d'expliquer les avantages de la forme de modulation réalisée par les dispositifs des figures 1 et 2. Sur la figure 1, une borne 1 destinée à recevoir un signal de données, est couplée à 11 entres d'un circuit de modulation en phase différentielle 2. La sortie de ce circuit de modulation 2 est reliée à une première extrémité d'une résis- tance R dont la deuxième extrémité est reliée à la sortie d'un multiplexeur 9 et à la borne "+" "+" d'un amplificateur operation- nel 3 à travers une résistance r. La borne "-" de cet amplificateur opérationnel 3 est reliée à sa sortie, elle meme reliée à une borne de sortie 4. Le multiplexeur 9 comporte huit entries E1 à E et trois entrées de commande.Ces trois entrées de commande sont respectivement couplées aux sorties de trois portes OU exclusif, 6, 7 et 8 dont les premières entrées sont respectivement reliées à trois sorties Q1' Q2 et Q3 d'un compteur 5. Une quatrième sortie Q4 de ce compteur 5 est reliée à chacune des deuxièmes entrées des portes OU exclusif, 6, 7 et 8. Ce compteur 5 comporte en outre une entre de remise à zéro recevant un signal d'horloge H1 à travers un différentiateur 10 et une entrée d'horloge recevant un signal d'horloge H2. Les sept entrées E2 à E8 du multiplexeur 9 sont respectivement cou plées à une source de tension V à travers des résistances R2 à p Ra.L'entrée E1 est couplés à cette source de tension V à tra p vers une résistance R1 nulle non représentée. Le compteur 5 et les trois portes OU exclusif 6, 7 et 8 constituent un compteur-décompteur 18. L'exemple de réalisation decrit s'applique à un circuit de modulation en phase différentielle à 2400 bits par seconde. Dans ce type de modulation, la fréquence de la por teuse est égale à 1800 Hz, la modulation de phase différen tielle effectuée par le circuit 2 consiste à appliquer à cette porteuse à chaque instant de signalisation un saut de phase de 0,900, 1800 ou 2700, chaque saut de phase correspon dant à un groupe de deux bits de données. La fréquence f des sauts de phase est égale à 1200 Hz, deux instants de signa lisation sont donc séparés par une durée de 1/1200 de seconds, soit par 1,5 période de porteuse. Sur la figure 3 sont représentés des signaux a, b, c. Le signal a et le signal c représentent respectivement, en fonction du temps t, une onde porteuse modulée en phase dif férentielle par un signal de données aux instants de signa lisation to, t1, t2, t3, t4, et une onde résultante obtenue en modulant l'amplitude de l'onde correspondant au signal a par un signal modulant de forme représentée par le signal b. Cette forme de signal modulant est particulièrement intéressante. Elle permet d'une part une réduction dans de forte proportion de la valeur moyenne de l'onde par rapport à une onde uniquement modulée en phase différentielle, et d'autre part une acquisition et un entretien de la synchronisation du rythme "baud" lorsque aucun saut de phase ne se produit par une simple exploitation de la forme du signal modulé. il est à remarquer que pour l'onde correspondant au signal c, les seules formes d'onde possibles pour les élé- ments de signal compris entre deux instants de signalisation, sont les quatre formes Oi, 02, 03' 04 représentées respectivement entre les instants t1 - to, t2 - t1 t3 - t2 et t4 t3 par le signal c. Les dispositifs décrits sur chacune des figures 1 et 2 permettent à l'aide de moyens simples d'obtenir une onde modulie en phase différentielle et modulée par un signal modulant de m8me forme que le signal b. Le circuit 2 délivre une onde modulée en phase différentielle par le signal de données reçu sur la borne d'entrée 1. Cette onde est appliquée au diviseur de potentiel variable constitué par la résistance R, le multiplexeur 9, les résistances R. (i variant de 1 à 8), et la source de tension Vp La tension d'entrée de ce diviseur de potentiel est la tension délivrée par le circuit 2; la tension de sortie est celle obtenue à la sortie du multiplexeur 9. Le multiplexeur 9 est commandé par le compteur-décompteur 18 constitué du compteur 5 et des portes OU exclusif 6, 7 et 8. Le compteur 5 délivre un nombre binaire de quatre bits qui croit de 0000 à 1111 suivant la fréquence f1 du signal d'horloge H2, 1 étant égale à 16 f (f : fréquence des sauts de phase).Ce compteur 5 est remis à zéro par des impulsions délivrées par le différentiateur 10 agissant sur les fronts montants du si gnal d'horloge H1 de fréquence f. Ainsi ce compteur 5 delivre un nombre binaire compris entre 0000 et 1111 à partir de chaque instant de signalisation. Tant que le bit b4 présent sur la sortie Q4 du compteur 5 est nul, les sorties des portes OU exclusif 6, 7 et 8 délivrent respectivement les bits présents sur les sorties Q1' Q2 et Q3 du compteur 5.Dès que le bit b4 est égal à 1, les sorties des portes OU exclusif déli- vrent respectivement les bits inverses de ceux présents sur les sorties Q1' Q2 et Q3 du compteur 5. Ainsi à partir de chaque instant de signalisation le compteur-décompteur 18 délivre sur ses trois sorties un nombre binaire 3 de trois bits qui croit de 000 à 111 puis décroît de cette valeur 111 à 000. les valeurs de ces trois bits sont appliquées en parallèle sur les trois entrées de commande du multiplexeur 9. A partir d'un instant de signalisation donné le multiplexeur 9 est commandé de façon à ce que sa sortie soit couplée à la source de tension V à travers la resistance R qui correspond à la p J valeur décimale j du nombre linéaire B délivré par le comp- teur-decompteur 18. Soit V la tension d'entrée et V la tension de sor e tie du diviseur de potentiel, V5 peut s'écrire sous la forme : V = V + V cos (2SCfot) e m o o avec V : valeur moyenne de la tension d'entrée m V : valeur crête de la tension d'entrée o f0 : fréquence de l'onde porteuse d'où V : s Pour que la modulation n'affecte que la porteuse et non la valeur moyenne, il faut = constante pour cela V doit entre choisie égale à V p m d'ou : Les valeurs des résistances de R2 à R8 sont choisies de fa çon à croître suivant une progression arithmétique, afin que l'amplitude de l'onde modulée en phase différentielle appli quée à l'entres de l'amplificateur opérationnel 3 soit modu lée par un signal de la forme du signal b. L'amplificateur opérationnel 3 monté en suiveur de tension transmet cette onde à la borne de sortie 4. Un autre mode de réalisation du dispositif dont le fonctionnement vient d'être explicité est représenté sur la figure 2. Sur cette figure une borne d'entrée 1 est reliée à une première entrée diun circuit logique 11. Une première et une deuxième sortie de ce circuit logique il sont respectivement relises à ltentrée d'une première bascule syn chronisée 12 et d'une deuxième bascule synchronisée 13. Les sorties de ces deux bascules synchronisées sont respectivement reliées à une deuxième et à une troisième entrée du circuit logique 11, et sont en outre relises respectivement à une entres e6 et à une entrée e7 d'une mémoire 16. Chacune des bascules synchronisées 12 et 13 comporte une entrée d'hors loge reliés à la sortie d'un différentiateur 14 dont l'entrés reçoit un signal d'horloge H1.La sortie de ce différentiateur 14 est en outre couplée à ltentrée d'un compteur 15 ayant une entrée d'horloge recevant un signal dthorloge H3. Ce compteur 15 comporte en outre cinq sorties reliées respectivement à cinq entrées e1 à e5 de la mémoire 16. Cette mémoire 16 comporte six sorties couplées à six entrées d'un convertisseur numérique analogique 17. La sortie de ce convertisseur numérique analogique 17 est reliée à une borne de sortie 44 Le circuit logique Il et les deux bascules synchronisées 12 et 13 constituent un dispositif de commande 20. Le fonctionnement de cette variante réalisés pour moduler de façon simultanée la phase et l'amplitude de l'onde porteuse est le suivant Chacune des quatre formes d'onde possibles 01, 02, 03 et 04 (figure 3) est enregistrée dans la mémoire 16 sous la forme d'un ensemble de 24 échantillons d'amplitude de l'onde porteuse modulée codés sous forme binaire. A chaque zone mémoire ou se trouve mémorisée une forme d'onde est associée un nombre binaire de 2 bits. Ainsi la génération de l'onde porteuse modulée en phase et en amplitude s'obtient en sélectionnant à chaque instant de signalisation la zone mémoire ou se trouve ltune des quatre formes onde désirée.Cette sélection se fait en appliquant sur les entrées E6 et E7 de la mémoire 16 les bits correspondant au nombre binaire associé à la zone mémoire voulue. Le compteur 15 est remis à zéro à chaque instant de signalisation, sa fréquence de comptage est égale à 24 f. il permet de balayer toutes les adresses des 24 échantillons consécutifs de la forme d'onde sélectionnée. Les échantillons codés sous forme binaire et délivrés par la mémoire 16 sont ensuite convertis en valeur analogique par le convertis seurnumérique analogique 17. Ainsi il est obtenu sur la borne de sortie 4 une onde modulée en phase différentielle suivant les valeurs binaires reçues sur la borne d'entrée 1 et modulés en amplitude par un signal modulant de la forme du signal b de la figure 3.A chaque instant de signalisation les deux bits appliqués respectivement sur les entrées E6 et E7 de la mémoire 16 sont délivrés par le dispositif de commande 20. Ces bits correspondent à un nombre binaire associé à une forme d'onde qui est déphasée par rapport à la forme d'onde de l'instant de signalisation précédent de 00, 900, 180 ou 2700 selon le groupe de deux bits à transmettre. Pour cela à chaque instant de signalisation le circuit 11 reçoit sur sa première entrée le signal de données et en parallèle sur ses deuxième et troisième entrées les bits d'un nombre binaire correspondant à la forme d'onde sélectionnée à l'instant de signalisation précédent, et délivre un nouveau nombre binaire Bt correspondant à une forme d'onde qui est déphasée de ss par rapport à la forme d'onde sélectionnée à l'instant de si gnalisation précédent. La valeur de A q ; 00, 900, 180 ou 2700 correspond au nouveau groupe de deux bits à transmettre. Les valeurs des bits du nombre binaire But 1 sont délivrées par chacune des bascules synchronisées 12 et 13 qui introduisent un retard égal à la durée d'un élément de signal. Les échantillons codés sous forme binaire délivrés par la mémoire 16 sont ensuite convertis en valeur analogique par le convertisseur 17. L'onde modulée en phase et en amplitude est géné rée sur la borne de sortie 4. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, en particulier, il est à la portée de l'homme de l'art de réaliser des moyens de modulation de l'amplitude de l'onde modulée en phase avec des éléments différents. L'exemple de réalisation décrit s'applique à un modulateur en phase différentielle à 2400 bits par seconde, mais l'invention est applicable à tous types de modulateur en phase. il est à noter que tout signal modulant ayant une valeur nulle aux instants de signalisation et à eux seuls passant par un maximum entre ces instants et ayant une fréquence de répétition égale à la fréquence de ces instants de signalisation'peut être utilisé comme signal modulant de l'amplitude de l'onde porteuse. REVENDICATIONS 1. Dispositif de génération d'une onde modulée en phase par un signal de données à transmettre et préfiltrée, comportant des moyens de génération d'une onde intermédiaire modulée en phase par le signal de données, cette onde intermédiaire présentant à des instants dits de signalisation un changement de phase associé à un paquet de données à transmettre, est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de modulation recevant l'onde intermédiaire et délivrant l'on- de modulée en phase et préfiltrée correspondant à tonde intermédiaire ayant subi une modulation par un signal ayant une valeur nulle aux instants de signalisation et à eux seuls, passant par un maximum entre ces instants, et ayant une fréquence de répétition égale à la fréquence de ces instants de signalisation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de modulation comportent une résistance ayant une première extrémité recevant l'onde intermédiaire et unedeuxièmeextrémité; un multiplexeur ayant une sortie couplée à la deuxième extrémité de la résistance, q entrées (q entier positif) et une entrée. de commande ; une source de tension ; q résistances couplant respectivement cette source de tension aux q entrées du circuit multiplexeur ; et-un compteur décompteur couplé à l'entrée de commande du multiplexeur pour commander ce multiplexeur, tonde modulée en phase et préfiltrée étant obtenue à la sortie du circuit multiplexeur. 3. Dispositif de génération d'une onde modulée en phase par un signal de données, préfiltrée et présentant des changements de phase associés aux données à transmettre à des instants dits instants de signalisation, comportant une mémoire ayant m cases de mémoire (m entier positif) contenant chacune une suite de valeurs numériques correspondant à l'une des m formes d'onde désirée entre chaque instant de signalisation ; des moyens de commande recevant le signal de données pour sélectionner la case voulue et commander la lecture des valeurs numériques de cette case suivant une cadence prédé- terminée ; un convertisseur numérique analogique des valeurs numériques délivrées par la mémoire, caractérisé en ce que les m formes d'onde mémorisées représentent les m formes d'onde que peut prendre l'onde modulée en phase et préfiltrée correspondant à une onde intermédiaire modulée en phase ayant subi une modulation par un signal ayant une valeur nulle aux instants de signalisation et à eux seuls, passant par un maximum entre ces instants, et ayant une fréquence de répétition égale à la fréquence de ces instants de signalisation. 4. Modulateur de phase comportant un dispositif selon ltune des revendications 1 à 3.