Brevet FR2466155A1 — publié le 19810327

BLA/MOA 1 La présente invention concerne les dispositifs d'amplification de puissance de signaux modulés en ampli- tude et en particulier les émetteurs et réémetteurs de té- lévision comportant de tels dispositifs qui présentent un rendement, une linéarité et une fiabilité accrus grâce à l'amplification séparée des signaux modulés à porteuse réduite et de signal porteur seul. Tout émetteur à modulation d'amplitude doit satisfaire à des conditions de linéarité sévères de l'amplitude du signal modulé par rapport à celles du signal de modulation. Il en résulte un rendement global en crête très mo- deste de tels émetteurs, et en particulier une limitation sévère de la puissance maximale possible des amplificateurs réalisés en version transistorisée. Il est connu par la demande de brevet français 76 27255 intitulée "Système de transmission en modulation d'amplitude à haute performance et émetteur et réémetteur comportant un tel système" de réaliser un système o les signaux vidéofréquences à transmettre sont appliqués à un modulateur genre modulateur en anneau délivrant un signal modulé à porteuse réduite en fréquence intermédiaire, ce signal est ensuite transposé sur la fréquence finale et amplifié en puissance dans des amplificateurs en classe AB. Par ailleurs le signal porteur ayant servi à la modula- tion est ensuite lui-même transposé et amplifié en puissan- ce dans une chaîne séparée, o l'amplification est réalisée cette fois en classe C donc à très haut rendement. La demande ci-dessus citée montre comment on réalise ainsi un émetteur de signal de télévision standard avec un rendement, une linéarité et une fiabilité nettement accrus par rapport aux systèmes classiques. Toutefois l'expérience montre qu'un tel système pose quelques problèmes à l'exploitation. En effet, dans un tel système, de la modulation à l'amplification finale, il est fait usage de signaux non normalisés, c'est-à-dire de signaux à porteuse réduits qui rendent les opérations de maintenance différentes par rap- port aux émetteurs classiques. De plus, certaines instabi- lités se manifestent du fait que la recombinaison des si- gnaux recueillis en sortie des deux chatnes d'amplification séparées est éloignée d'un grand nombre d'étages des dis- positifs qui leur ont donné naissance. La présente invention a pour but de pallier ces incon- vénients tout en gardant intégralement les avantages ci- dessus cités du principe de ce dispositif. Selon l'invention, un dispositif d'amplification de puissance d'un signal de télévision composite comprenant au moins un signal porteur modulé par une information videofr- quence, le dispositif comportant un circuit de filtrage du signal porteur pur de l'information videofréquence ayant une entrée et une sortie, un premier et un deuxième ampli- ficateur amplifiant respectivement les signaux porteurs modulM.et pur et un dispositif sommateur ayant une première et une deuxième entrée respectivement couplées aux sorties des premier et deuxième amplificateurs et une sortie cons- tituant la sortie du dispositif, est caractérisé en ce que le signal porteur modulé est appliqué à l'entrée du premier amplificateur à travers une première entrése et la sortie d'un soustracteur ayant une deuxième entrée, l'entrée du circuit de filtrage étant couplée à la première entrée du soustracteur, et en ce qu'il comprend un dispositif de cou- plage ayant une entrée couplée à la sortie du circuit de filtrage et une première et une deuxième sortie respecti- vement couplées à la deuxième entrée du soustracteur, et à l'entrée du deuxième amplificateur. L'invention sera mieux comprise et d'autres caracté- ristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins s'y rapportant sur lesquels: - la figure 1 est un exemple de réalisation d'un dispositif d'amplification de puissance selon l'invention; - la figure 2 est un diagramme explicatif; - la figure 3 représente une variante du dispositif d'amplification salon l'invention. Sur la figure 1, une borne 10, destinée à recevoir un signal porteur haute fréquence modulé par des signaux videofr6quences, est connectée à l'accès 1 d'une première paire d'accès conjugués d'un coupleur hybride 3dB 14, dont le deuxième accès 3 est connecté à la sortie d'un déphaseur variable P1. Un des accès de la deuxième paire d'accès conjugués du coupleur 14 est relié à une impédance de charge Z et l'autre, 2, connecté à l'entrée d'un amplificateur 12 de gain G et dont la sortie alimente l'accès 7 de la pre- mière paire d'accès conjugués d'un deuxième coupleur hybri- de 3dB 16 dont le deuxième accès 8 est relié à la sortie d'un amplificateur 13 de m me gain G. L'un des accès de la deuxième paire d'accès conjugués du coupleur 16 est connec- té à une impédance de charge Z et l'autre è la borne de sortie 9 du dispositif d'amplification. Une deuxième borne d'entrée 11 destinée à recevoir le signal porteur non modulé est connectée à un accès 6 d'une première paire d'accès conjugués d'un coupleur hybride 3dB 15 dont l'autre accès est connecté à une impédance de charge Z. Les accès 4 et 5 de la deuxième paire d'accès conjugués de ce coupleur sont connectés respectivement à l'entrée du déphaseur variable P1 à travers un atténuateur variable A1 et à l'entrée de l'amplificateur 13 à travers un atténuateur variable A2 suivi d'un déphaseur variable P2 Les coupleurs 14, 15 et 16 sont supposés avoir des accès de m8me impédance Z. Le fonctionnement sera décrit à l'aide de la figure 2 o la courbe 20 représente en fonction du temps t l'enve- loppe d'un signal porteur modulé négativement par un signal videofréquence d'un niveau crête standard de 1 volt, c'est- à-dire que A + B + C = 1 volt, o A est le niveau d'impul- sion de synchronisation, soit A = 0,25 volt, B l'écart de niveau entre le noir et le blanc absolus, soit B = 0,65 volt, et C le niveau de porteur minimal, C = 0,1 volt. La courbe 21 représente le même signal après combinaison en opposition de phase avec un signal porteur de niveau 2+ C = 0,425 volt, d'o résulte un nouveau niveau de crête égal à A + 9 = 0,575 volt. Les signaux représentés par les courbes 20 et 21 sont respectivement identiques à ceux des figures 3c et 3f de la demande de brevet citée ciavant et sont respectivement amplifiés par l'amplificateur 12 fonctionna0t en classe AB et l'amplificateur 13 fonctionnant en classe C. L'ensemble constitué de ces deux amplificateurs 12 et 13 ainsi que du coupleur 14, utilisé ici en sommateur, est identique à celui-utilisé dans la demande de brevet 78 27255 et en présente toutes les caractéristiques et avantages exposés en détail dans cette demande, notamment lorsque le niveau de porteur réduit est choisi de manière à obtenir des ni- veaux de blanc et de noir absolus identiques comme dans la cas du signal représenté par la courbe 21. Mais la formation de ce signal modulé è niveau de por- teur réduit est obtenue, dans le cas de la figure 1, à par- tir du signal porteur non modulé, appliqué à la borne d'en- trée 11, et qui est extrait directement du signal modulé standard présent à la borne d'entrée 10 du dispositif d'amplification. Il est ensuite réparti par le coupleur 15, en deux si- gnaux de même puissance respectivement appliqués au coupleur 14, utilisé en soustracteur algébrique, et à l'amplificateur 13. Il va être montré les propriétés particulières de cet cette disposition. 2466155 ' Soit M le signal modulé négativement par le signal standard videofréquenca tel que représenté par la courbe 20 de la figure 2, et appliqué, avec un niveau de cr:te de 1 volt pris comme référence, è la borne d'entrée 10 du dispo- sitif d'amplification de la figure 1. Le signal présentL è l'entrée 1 du coupleur 14 est pria comme référence de phase, il est alors écrit: M1 = M /XC A la sortie de ce m me coupleur, le signal M devient M2 = 2rM A car seront, pour l'instant, négligées, les rotations de phase dues aux connections. Soit C le signal porteur non modulé extract du signal M et supposé appliqué à la borne d'entrée 11 avec un niveau de cr te de 1 volt. A la borne d'entrée 6 du coupleur 15 la signal C aura une phase quelconque y par rapport è M, on peut écrire alors C6 C A la sortie 4 du coupleur 15 le signal C garde la m me phase mais est atténué de 3dB d'o c4 E 2 / C -C AL. et après passage dans l'atténuateur A1 et le déphaseur P1, il sera affecté respectivement d'un coefficient d'atténua- tion0(j et d'un retard de phase q, d'o à l'entrée 3 du coupleur 14 un signal C tel que r 2 0( cP ax 1 C3 2 -l A la sortie 2 du coupleur 14 le signal C subit une nou- velle atténuation de 3dB et un retard de x d'o C2 =1 C /9 - - 2 c2 2- - Le signal résultant R fourni par le coupleur 14 sur sa borne de sortie 2 sera R2= M2 + C2 2 M/ + C - - ut 2 14 LO + C 2_ 2' Pour obtenir le signal représenté par la courbe 21 de la figure 2, le coupleur 14 doit jouer le r8le d'un sous- tracteur algébrique, pour cela il faut que - - 2 X d'o i 1 + 2 soit le retard de phase à donner au déphaseur P1 Il faut également que les amplitudes de C et de M soient dans le m me rapport d'amplitude cr te que 1 volt par rapport à 1 - (A + D) volt, soit i 2,35 - - 0,575 2,35 d'o O = 2,35 eto1 = 0,6 soit 4,4 dB Avec ces réglages de A1 et P1, on peut alors écrire une nouvelle valeur R!2 de R2: R', M /o + o0,3 C 2 = 2 Par ailleurs sur la sortie 5 du coupleur. 15 on obtient un signal C égal à C6 retardé de et diminué de 3dB à savoir: C5 - 2 Soit 02 le coefficient d'atténuation de l'att6nuateur A2 t 2 le retard de phase de P2 et G le gain commun des amplificateurs 12 et 13, le signal C devient à l'entrée 8 du coupleur 16: ce G 2f 2 C,/@ 2 -2 Ce dernier atteint la bonne de sortie 9 après une etté- nuation de 3dB et un retard de phase de D d'oà C9 = G- 2 C/. 2 En ce même point parvient le signal résultant R qui, à partir de la sortie 2 du coupleur 14 garde, par hypothèse, la même phase mais est amplifié du coefficient S par l'aint. - plificateur 12 et atténué de 3dB par le coupleur 16 d'ou FI = G M 2"1G C R9 2 L9.± / '1 2 Le nouveau signal r'sultant S obtenu à la sortie du dispositif sera S C9 + R9 = G M LO + 622G C /9 2 -+ 2 Pour obtenir S = G /, c'est-à-dire un signal identique au signal modulé présenté au dispositif amplifi- cateur, au niveau près, il suffit de faire 2= 12 c'est-a-dire (1 (2 2 2 ='I 2 2 donc que les deux atténuateurs soient différents de 3dB, ainsi que: (y 92 x) - 1 2 comme un point équilibré; lorsque ces variations se pro- duisent, elles affectent seulement le point de croisement, c'est-à-dire d'inversion de phase du porteur sur le signal représenté par la courbe 21. En effet, il vient d'âtre vu que le signal 21 tel que représenté n'est obtenu que si - ' p + donc fonc- tion de g et si A1 a une valeur bien déterminée de 4,4dB, ce qui fige la valeur de C. Les valeurs de A1 et A2 étant maintenant déterminées, l'atténuateur de plus faible valeur,A1, peut videmment être supprimé à condition de baisser de la m9me valeur le niveau C, c'est-à-dire de 4,4dB. L'atténuateur A2 atténuera alors seulement de 3dB au lieu de 7,4dB. Bien entendu, en pratique, les valeurs de retard de phase calculées doivent être modifiées an fonction des rotations de phase dues aux éléments du montage. D'autre part, les expériementations ont montré qu'un léger décalage de phase systématique entre les signaux M et C, c'est-à-dire de ç par rapport à q1 permettrait d'é- liminer les légères variations de gain différentiel pro- duites au point de croisement dans l'amplificateur 12 du fait du déblocage des transistors de puissance en classe AB. La figure suivante montre une variation de la figure précédente o un exemple de dispositif de filtrage du signal porteur non modulé est représenté ainsi que la prise en compte d'une voie d'amplification de signaux audiofré- quences. Sur la figure 3, o les mêmes repères que sur la fi- gure 1 concernent les m mes organes identiquement utilisés, la borne d'entrée 11 est reliée à la sortie d'un mélangeur 33 dont l'entrée est connectée à la borne 10 à travers un filtre de bande 32 précédé d'un mélangeur 31. Les mélan- geurs 31 et 33 ont chacun une deuxième entrée connectée à la borne d'entrée 30. En outre, la sortie de l'amplifica- teur 13 est ici couplés au coupleur 16 à travers les accès 171 et 173 d'un quatrième coupleur 17 dont l'accès 174 est connecté à une impédance de charge Z et l'accès 172 est relié à la sortie d'un amplificateur de puissance 18 dont l'entrée reçoit, à travers une borne 19, un signal porteur modulé par des signaux audiofréquences. Le signal porteur non modulé est isolé dans le filtre 32 qui est un filtre passe bande étroit, à quartz, centré sur une fréquence intermédiaire égale à celle utilisée pour la modulation des signaux videofréquences. Le signal de transposition appliquée à la borne 30 eat un signal de fré- quence égale à celle du signal porteur videofréquence plus ou moins la fréquence intermédiaire, il peut -re fourni soit par un générateur extérieur piloté par quartz, soit par le générateur de transposition de l'émetteur auquel est associt le dispositif d'amplification. Le coupleur 17 symbolise la réalisation d'un diplexeur classique comportant deux coupleurs 3dB en série avec un système de protection sur la différence des fréquences porteuses additionnées par ce diplexeur, ce qui permet d'éviter pratiquement toutes pertes sur chacunedes compo- santes. La réalisation du couplage des signaux audiofréquences en amont du coupleur 16, plutôt qu'à la sortie 9 du cou- pleur 16 permet d'éviter de perturber le temps de retard de groupe dans la voie modulée par les signaux audiofré- quences. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'amplification de puissance d'un signal de télévision composite comprenant au moins un 8i- gnal porteur modulé par une information videofréquence, le dispositif comportant un circuit de filtrage du signal porteur pur de l'information vidéofréquence ayant une en- trée et une sortie, un premier et un deuxième amplificateur amplifiant respectivement les signaux porteurs modulé et pur et un dispositif sommateur ayant une première et une deuxième entrée respectivement couplées aux sorties des premier et deuxième amplificateurs et une sortie consti- tuant la sortie du dispositif, caractérisé en ce que le signal porteur modulé est appliqué à l'entrée du premier amplificateur à travers une première entrée et la sortie d'un soustracteur ayant une deuxième entrée, l'entrée du circuit de filtrage étant couplée à la première entrée du soustratsur, et en ce qu'il comprend un dispositif de cou- plage. ayant une entrée couplée à la sortie du circuit de filtrage et une première et une deuxième sortie respecti- vement couplées à la deuxième entrée du soustracteur et à l'entrée du deuxième amplificateur. 2. Dispositif d'amplification selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier et le second amplifica- teur appartiennent respectivement aux classes AB et C et ont un même gain nominal, la première et la deuxième sortie du circuit de filtrage étant respectivement couplées à la deuxième entrée du soustracteur h travers un premier atténuateur variable en série avec un premier déphaseur va- riable, et à l'entrée du deuxième amplificateur h travers un deuxième atténuateur variable en série avec un deuxième déphaseur variable, le premier déphaseur et le premier atténuateur étant ajustés de manière à obtenir en sortie du soustracteur respectivement une opposition de phase à quel- ques degrés près des signaux porteurs purs et modulés et une égalité de niveau de modulation pour le noir et le blanc absolus, et le second déphaseur et le second atté- nuateur étant ajustés pour obtenir respectivement, en sor- tie du sommateur, une mise en phase des signaux de sortie des premier et second amplificateurs et un niveau relatif de signal porteur identique à celui du signal appliqué à l'entrée du dispositif. 3. Dispositif d'amplification selon la revendication 2, caractérisé en ce que le soustracteur, le dispositif de couplage et le sommateur sont des coupleurs hybrides 3dB à 900, le circuit de filtrage comportant un filtre de bande étroit à quartz préc6dé et suivi d'un convertisseur de fré- quence. 4. Dispositif d'amplification selon l'une des revendi- cations 1 à 3 destiné à recevoir un signal de télévision composite comportant en outre un signal porteur modulé par une information audiofréquence, caractérisé en ce qu'il comporte un troisième amplificateur amplifiant le signal porteur, dernier cité, et dont la sortie est connectCe une première entrée d'un additionneur, la sortie du deuxième amplificateur étant couplée à la deuxième entrée du somma- teur à travers la deuxième entrée et la sortie de l'addi- tionneur. 5. Emetteur de télévision caract6risé en ce qu'il comporte un dispositif d'amplification de puissance selon l'une des revendications 1 à 4. 6. Rédmetteur de tél6évision caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'amplification de puissance selon l'une des revendications 1 à 4.