Brevet FR2464603A1 — publié le 19810306

- 1 - 2464603 La présente invention concerne un récepteur de signaux radioélectriques modulés par déplacement de fréquence. Le brevet britannique N0 1 517 121 décrit un récep- teur approprié à ce type de signaux, qui se compose de deux canaux de réception identiques. Chaque canal comprend un circuit de mélange du signal d'entrée, constitué par une por- teuse radioélectrique modulée par déplacement de fréquence (MDF), avec un signal de même fréquence que ladite porteuse, produit par un oscillateur local, suivi d'un filtre passe-bas et d'un étage d'amplification et de limitation d'amplitude du signal de mélange. Le mélangeur du premier canal reçoit direc- tement le signal de référence de l'oscillateur local, tandis que celui du second canal le reçoit après un déphasage de 900. Une bascule bistable de type D reçoit le signal de sortie d'un canal sur son entrée D et elle est synchronisée par le signal de sortie de l'autre canal qui lui est appliqué sur son entrée d'horloge. Les récepteurs de radiocommunication comportant les moyens de démodulation simples du type précédent présentent l'inconvénient d'une vitesse de commutation limitée de la bascule D par la modulation du signal MDF. Cette limitation est due au fait qu'au moins un front de montée du deuxième signal de mélange doit être présent sur l'entrée d'horloge de la bascule D pour chaque période d'élément binaire d'informa- tion. Le débit binaire maximal est donc égal à l'écart de fréquence 8 de la modulation MDF de l'onde porteuse de fré- quence f. Cette contrainte s'exerce également sur les ampli- ficateurs de limitation. Comme ces composants préservent les passages par zéro du signal tout en limitant son amplitude, certains passages par zéro doivent obligatoirement se produire quand le signal a une fréquence située de part et d'autre de la fréquence de l'oscillateur local. Quand le débit binaire est plus élevé que l'écart de fréquence e il ne peut y avoir plus d'une transition de chaque côté de la fréquence porteuse et, le critère de Nyquist n'étant pas satisfait, l'information obtenue est insuffisante. Comme les signaux en bande de base de chaque côté de la fréquence porteuse ont une phase arbitraire, le changement d'état de la sortie décodée se produit avec un retard variable. En conséquence, la présente invention se propose - 2 - 2464603 d'améliorer les circuits de décodage de ce type de récepteur pour signaux radioélectriques modulés par déplacement de fréquence, dans le but de permettre des débits binaires de transmission plus élevés. Un récepteur de radiocommunication en modulation par déplacement de fréquence (MDF) conforme à l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte n/2 paires de canaux de réception du signal MDF, n étant un multiple de 2, dans chacun desquels on trouve un moyen de mélange du signal radio- électrique MDF reçu avec le signal de sortie d'un oscillateur local fonctionnant à la fréquence de l'onde porteuse, de manière que les signaux de mélange des deux canaux d'une même paire soient en quadrature de phase et que les signaux de mélange des paires successives de canaux se déduisent des signaux de la paire précédente par un déphasage de 180 0/n, puis un filtre passe-bas et un étage d'amplification et de limitation d'amplitude qui reçoivent le signal de mélange correspondant et fournissent un signal de sortie de forme rectangulaire; un circuit logique de décodage associé à chaque paire de canaux pour indiquer les variations de la phase relative des signaux de sortie des amnlificateurs de la paire de canaux correspondante; et un moyen d'addition des signaux de sortie des circuits logiques de décodage nécessaires aux n/2 paires de canaux. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limita- tif en se reportant aux figures annexées qui représentent - figure 1: un schéma fonctionnel d'un récepteur de signauxradioélectriques MDF conforme à l'invention, à une seule paire de canaux; - figure 2: undiagrammed'états du circuit logique de décodage associé aux canaux du récepteur de la figure 1; - figure 3: un schéma fonctionnel d'un circuit logique de décodage simple pour le récepteur de la figure 1; - figure 4: un schéma fonctionnel d'une variante de circuit logique de décodage utilisable pour le récepteur de la figure 1; - figure 5: un schéma fonctionnel d'un autre récep- teur de signaux MDF conforme à l'invention, à deux paires de canaux. - 3 - 2464603 On va commencer la description en se reportant à la figure 1 o l'on trouve le schéma d'un récepteur de radio- communication en modulation par déplacement de fréquence (îDF) du type le plus simple, conforme à l'invention. Les signaux radioélectriques MDF reçus f + S t o f est la fréquence de l'onde porteuse et & le saut de fréquence utilisé pour la modulation MDF, sont appliqués à deux mélangeurs 1, 2. Un signal à la fréquence porteuse fc, fourni par un oscillateur local 3, est appliqué directement au mélangeur 1 et le signal fc en quadrature est appliqué au mélangeur 2 au moyen d'un déphaseur 4 de 900. Les signaux de sortie des mélangeurs 1 et 2 traversent respectivement les filtres passe-bas 5 et 6 et les amplificateurs à grand gain et à limitation d'amplitude 7, 8. Les signaux filtrés et limités X, Y à la sortie des amplificateurs 7, 8 sont des ondes rectangulaires en quadra- ture de phase qui peuvent être traités comme des signaux logi- ques à niveaux limités parfaitement symétriques. Ces signaux sont reçus par une logique de décodage 9 qui peut en déduire l'information en bande de base. La logique de décodage 9 fonctionne selon le diagramme d'états logiques représenté figure 2. Elle fournit une sortie Z qui dépend de la séquence des états des deux entrées X, Y de la manière indiquée. Si, par exemple, on part de l'état QO caractérisé par la sortie Z = 1, on ne peut obte- nir l'état Z = O que si X et Y passent simultanément à l'état 1 ou si Y seul change d'état. La seule autre transition possible de l'état d'entrée, soit X = 1 et Y = 0, ne modifie pas l'état de sortie. Toutes les séquences possibles peuvent être facilement déduites du diagramme de la figure 2. La logique de décodage correspondant aux schémas des figures 3, 4 et 5 utilise des bascules bistables dites synchronisées, de type D. Ces bascules propagent sur leur sortie Q (ou sortie 1) l'information qui est présente sur l'entrée D quand survient un front de montée d'une impulsion d'horloge. En même temps, elles fournissent le niveau d'infor- mation binaire complémentaire sur la sortie U (ou sortie 0). Dans le montage de la figure 3, chaque signal X, Y est appliqué directement à l'entrée D d'une bascule (10 pour X et 11 pour Y) et à l'entrée d'horloge CK de l'autre bascule (11 pour X et 10 pour Y) d'une première paire de bascules - -4 2464603 bistables (10 et 11), et chaque signal complémentaire X, Y constitue respectivement l'entrée D (12 pour X et 13 pourV) et l'entrée d'horloge CK (13 pour Y et 12 pour Y) des bascules 12 et 13 constituant une seconde paire de bistables. Les bascules sont synchronisées par les fronts de montée du signal d'horloge. Les sorties Q des bistables 10 et 12 et U des bistables 11 et 13 constituent les conditions d'entrée d'une première porte OU-NON 14 et les quatre sorties restan- tes excitent la seconde porte OU-NON 15. Les sorties des portes 14, 15 sont reliées respectivement à l'entrée S et à l'entrée R d'une bascule bistable 16 dite de type R-S. Un niveau logique O présent à l'entrée S de cette bascule entraî- ne le passage de la sortie Q à l'état 1 et vice-versa. La transition s'effectue sur les fronts de descente de ses deux entrées. La sortie Q de la bascule R-S 16 constitue le signal de sortie Z du récepteur de modulation par déplacement de fréquence. La figure 4 représente un autre arrangement de déco- dage dans lequel les sorties des quatre bistables sont d'abord décodées par paires, chaque paire de bistables comportant un bistable synchronisé par la sortie Cirecte d'un canal (X ou Y) et un bistable synchronisé par la sortie complémentaire (X ou Y) et leurs entrées D étant fournies par le signal Y ou X de l'autre canal. Les signaux de sortie des deux circuits de décodage numérique sont ensuite ajoutés algébriquement. La vitesse de cette logique dé décodage n'est égale qu'à la moitié de celle du circuit de la figure 3 (ou à deux fois la gigue de phase de chaque sortie) mais cette variante de circuit présente l'avantage que les impulsions parasites produites à la sortie Z en réponse à des bruits ou des erreurs survenant sur une seule entrée X ou Y ont une ampli- tude maximale réduite de moitié. La vitesse de décodage du récepteur peut être accrue en augmentant le nombre de canaux de réception, pourvu que le nombre n de canaux soit toujours un multiple de deux, que les signaux de mélange des canaux d'une même paire soient en quadrature de phase et que les signaux en quadrature de chaque paire de canaux soient déphasés de 180'/n par rapport aux signaux de la paire précédente. Dans un système à quatre canaux, tel que le repré- - 5 - 2464603 sente la figure 5, il y a deux fois plus de transitions (décisions) disponibles sur les sorties des amplificateurs de limitation dans une période donnée et le circuit à quatre canaux est donc capable de décoder l'information deux fois plus vite que le circuit de base à une seule paire de canaux. La logique de décodage de la figure 5 utilise deux paires de bascules D identiques aux paires 10, 11 et 12, 13 de la figure 3 pour chaque paire de canaux, et deux portes OU-NON à 8 entrées pour le total de 8 bascules D. En règle générale, une logique de décodage appropriéeà un récepteur à n canaux comprend 2n bascules D et deux portes OU-NON à 2n entrées. La distorsion maximale d'un bord d'une impulsion reçue est alors donnée par: D = Débit binaire. % max 2 n6 Il y a une probabilité de 0,5 pour une absence de distorsion et une probabilité de 0,5 distribuée de manière uniforme sur la plage de distorsion allant de O à Dmax* En conséquence, un circuit d'extraction d'horloge indiquera la transition d'un élément binaire d'information avec un retard moyen de 0,25 Dmax sur l'instant réel de transition, si les déviations de fréquence utilisées de part et d'autre de la fréquence porteuse pour les éléments binaires 1 et O sont égales. Il est bien évident que la description précédente n'a été faite qu'à titre d'exemple non limitatif et que d'autres variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. - 6 - 2464603 REVENDICATIONS 1. Récepteur de signaux radioélectriques modulés par déplacement de fréquence (signaux MDF) caractérisé par le fait qu'il comprend n/2 paires de canaux de réception auxquels les signaux MDF entrants sont appliqués, n étant un entier multiple de deux, un oscillateur local à la fréquence de l'onde porteuse des signaux MDF, un circuit mélangeur dans chaque canal pour mélanger le signal de sortie de l'oscilla- teur local avec les signaux MDF reçus de façon que les signaux de mélange des deux canaux d'une même paire soient en quadra- ture de phase et que les signaux de mélange des canaux succes- sifs soient déphasés de 180'/n par rapport aux signaux des canaux adjacents, un filtre passe-bas et un étage d'amplifica- tion à limitation d'amplitude recevant dans chaque canal le signal de mélange correspondant et fournissant un signal de sortie rectangulaire, un circuit logique de décodage associé à chaque paire de canaux pour indiquer les changements de la phase relative des signaux de sortie des deux canaux et un circuit d'addition des signaux de sortie des circuits logiques de décodage utilisés pour les n/2 paires de canaux. 2. Récepteur conforme à la revendication 1, caracté- risé par le fait que ledit circuit logique de décodage compor- te deux paires de bascules bistables de type D, le signal de sortie d'un canal étant appliqué à l'entrée D d'une bascule d'une première paire et à une entrée d'horloge de l'autre bascule de cette première paire et le signal de sortie de l'autre canal étant appliqué à l'entrée D de ladite autre bascule de la première paire et à l'entrée d'horloge de ladite première bascule, les mêmes connexions étant réalisées entre les mêmes entrées des bascules de la seconde paire et des signaux obtenus par inversion de phase des signaux de sortie respectifs des deux canaux, un moyen d'addition logique du signal présent sur la sortie Q de la première bascule de chaque paire avec le signal U de la seconde bascule de chaque paire et un circuit bistable pour comparer la phase des signaux de sortie des deux moyens d'addition. 3. Récepteur conforme à la revendication 1, carac- térisé par le fait que le circuit logique de décodage comporte - 7 - 2464603 deux paires de bascules bistables de type D, les bascules constituant chaque paire étant excitées par le signal de sortie d'un canal respectif et synchronisées respectivement par le signal de sortie de l'autre canal et par un signal obtenu par inversion de phase de ce dernier signal, deux moyens d'addition logique des signaux respectifs Q et Z des deux bascules pour chacune desdites paires de bascules, un circuit bistable servant de comparateur de phase entre les signaux de sortie desdits moyens d'addition logique, et un moyen d'addition algébrique des signaux de sortie des deux circuits bistables correspondants aux deux paires de bascules. 4. Récepteur conforme à la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que ledit circuit bistable est une bascule R-S. - 5. Récepteur conforme à l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé par le fait que les phases relatives des canaux de réception sont déterminées par un réseau déphaseur situé à l'entrée des signaux MDF, plutôt qu'à la sortie de l'oscillateur local.