Brevet FR2480438A1 — publié le 19811016

L'invention a trait à un appareil pour mesurer la distorsion intermodulation et plus particulièrement à un analyseur de distorsion intermodulation qui se règle automatiquement par rapport à un niveau variable d'entrée. La méthode normalisée (SMPTE-IM) de mesure de la distorsion intermodulation constitue un moyen utile pour caractériser la distor- sion dans un appareillage audio. L'intermodulation peut 9tre définie comme étant la génération, dans un élément de circuit non-linéaire, de fréquences correspondant aux fréquences résultantes et différentiel- les des fondamentales et harmoniques de deux ou d'un plus grand nom- bre de fréquences transmises à travers cet élément. Ainsi, lorsque deux fréquences sont appliquées à l'entrée d'un dispositif à audio- fréquences, non seulement les fréquences fondamentales apparaissent dans la sortie mais aussi les fréquences résultantes et différentielles qui sont, en règle générale, sans aucune relation harmonique avec les fréquences fondamentales. Un analyseur de distorsion intermodulation caractéristique se compose de deux parties essentielles: à savoir, une partie dite de génération de signaux et une partie dite d'analyse. La partie génératrice de signaux engendre deux fréquences de signaux, l'une haute et l'autre basse, qui sont mélangées dans un rapport déterminé et ensuite appliquées à l'entrée du dispositif en cours d'essai ou de vérification. La partie analyseur est branchée par l'intermédiaire de l'extrémité ou boucle de sortie du dispositif en cours d'essais et mesure la distorsion intermodulation engendrée par ce dispositif en valeur de pourcentage d'intermodulation. Les fréquences des signaux délivrés par la partie générateur sont généralement réglées sur le rapport de 4:1, la fréquence infé- rieure ayant une amplitude supérieure de 12 dB à celle de la fré- quence supérieure. Ce rapport peut cependant varier; ainsi, par exemple, certaines applications exigent un rapport de 1:1. La fré- quence inférieure engendrée se situe d'ordinaire entre 40 Hz et 100 Hz, le plus souvent à 60 Hz, tandis que la fréquence supérieure peut se situer en n'importe quel point de la gamme comprise entre 4 000 Hz et 100 000 Hz, le plus souvent à 7 000 Hz. L'atténuation ou au contraire le gain en fonction de la fré- quence dans l'amplificateur soumis à l'essai ou au contrôle modifie encore ce rapport. Par conséquent, le niveau d'entrée de la partie analyseur exige de temps à autre un réglage manuel. -2- Suivant la présente invention, il est prévu un appareil qui permet la mesure automatique de la distorsion intermodulation selon la méthode SMPTE-IM, ce sigle désignant la Society of Motion Picture and Television Engineers - Inter Modulation. Lorsqu'on mesure la dis- torsion en utilisant cette méthode, on mélange suivant un rapport fi- xe un signal basse-fréquence (60 Hz) et un signal haute-fréquence (700 Hz), et on applique ce mélange au dispositif ou élément soumis à l'essai (ESE). Des bandes latérales du signal basse-fréquence sur le signal hautefréquence représentent la distorsion. Bien que le 1o rapport normal d'amplitude entre le signal basse-fréquence et le signal haute-fréquence soit de 4:1, on utilise parfois un rapport de 1:1 pour des applications d'essais plus rigoureuses. L'atténuation ou le gain en fonction de la fréquence dans l'élément soumis à l'essai ESE peut éventuellement modifier ce rapport. Par conséquent, la pré- sente invention vise à assurer un réglage automatique de la partie analyseur pour ce qui concerne l'éventualité de variations dans les niveaux du signal d'entrée. Ce résultat s'obtient en détectant le niveau de la porteuse (l'équivalent du niveau de courant continu dans le signal démodulé) et en formant une boucle de contrôle automatique du niveau avec am- plificateur commandé par la tension et qui est situé en amont dans la chatne de traitement. La sortie de distorsion résultante sera rapportée automatiquement au niveau du signal haute-fréquence ainsi que l'exige la méthode SMPTE-IM. Par conséquent, l'un des buts de l'invention consiste à réalité ser un analyseur de distorsion intermodulation qui soit d'un fonc- tionnement aisé. Un autre but de l'invention consiste à prévoir un contrôle automatique de niveau pour un analyseur de distorsion intermodulation. Ces différents buts, avantages et fonctions propres de la pré- sente invention, ainsi que d'autres encore, ressortiront davantage au cours de la description détaillée qui suit d'un mode préféré de réa- lisation de l'invention donné cependant seulement à titre d'exemple nonlimitatif en se référant au dessin annexé, sur lequel: La FIGURE 1 montre l'état actuel de la technique, afin de permettre de mieux comprendre la présente invention, et La FIGURE 2 montre un schéma synoptique du mode préféré de réalisation de l'invention. Bien que les analyseurs de distorsion intermodulation soient =3- déj. bien connus des spécialistes dans l art, il semble utile de don- ner ici une brève description du fonctionnement d'un analyseur con- ventionnel afin de permettre de mieux comprendre la présente invention, Si l'on se réfère à la Figure 1, on y voit le schéma synoptique d'ul! analyseur-type de distorsion intermodulation. La Figure la montre les deux parties constitutives d'un analyseur tpique de distorsion interulodulation, à savoir une partie 10 pour la génération d'un si- gnal in.%ezmodulation et ule partie 30 formant l'analyseur proprement dit. L'élément ESE est représenté sous forme d'un amplificateur, mais en fait il peut s'agir de n'i_.porze quel dispositif ou circuit à au- dio-fréquenceo Le générateur de signaux 10 produit deux fréquences, p'ar exemple de respectivement 60 Hz et 700 Hz, mélangées dans le rapport de 4:1 et appliqués à l'ESE 20 en passant par la ligne 150 Le signal déform-t sortant de!'ESE 20 est ensuite appliqué à la par- tie analyseur 30 en passant npar une autre ligne 25 La partie ana- lyseur 30 analyse ensuite le signal déformé afin de déterminer la valeur en rourcen'age da cette distorsiono La Figure lb représente wA schéma synoptique plus détaillé de la parti' analyseur de la Figure la. La sortie déformée de 1iESE 20 est reliée par une ligne 25 au filtre passe- haut 31 dont la sortie est reliée d'abord à l'amplificateur 32 et ensuite au démodulateur 33 La sortie du démodulateur 33 est reliée à travers un condensa- teuc de blocage 34 au filtre passe-bas 35 ainsi qu'à un voltmetre à affichage numérique (VLN) 36. Le démodulateur 33 peut être de tout tyje classique, par exemple un redresseur à une alternance, ou bi- pDhasé, ou encore synchrone n service, la sortie déformée de l'ESE 20 est appliquée à l'entrée de l'analyseur en passant par la ligne 25. L'entrée de cet analyseur comprend le filtre passe-haut 31 qui extrait le composant de 60 Hz et ses harmoniques, de manière à ne laisser que le compo- sant déforme de 7 000 Hz. Le signal est ensuite amplifié par l'ampli- ficateur 32. La sortie de l'amplificateur 32 est ensuite appliquée au dé- modulateur 33 qui peut être, par exemple, un amplificateur biphasé. En raison du redressement effectué en biphasé, le composant haute- fréquence est miintenant de 14 000 Hz au lieu de 7 000 Hz. Le composant de 14 000 Hz est alors dirigé à travers le fil- tre passe-bas 35 qui en extrait le composant de 14 000 Hz, ce qui ne laisse subsister que l'enveloppe de modulation produite par le com- - 2480343'8 -4 - posant de 60 Hz. La sortie du filtre 35 est un signal ayant l'aspect d'une tension d'ondulation ou d'une tension continue pulsée. Le con- densateur de blocage de courant continu 34 extrait du signal tout niveau constant de courant continu présent dans ce signal. Le volt- mètre VMN 36 mesure et affiche numériquement l'amplitude de la ten- sion d'ondulation. Ce voltmètre peut 9tre étalonné pour une lecture en pourcentage de distorsion ou en dB. Afin de mieux faire comprendre le mode de fonctionnement de la partie analyseur 30, il convient d'envisager la situation créée par l'utilisation d'un amplificateur exempt de distorsion en tant qu'ESE 20. On utilisera en outre les mêmes haute et basse fréquences, ainsi que le même rapport d'amplitudes, que dans l'exemple cite plus haut. La sortie de l'ESE 20 ne présentera aucune distorsion. et sera pratiquement identique à la sortie de la partie 10 génératrice de signaux. Le signal sans distorsion traverse le filtre passe-haut 31 qui en extrait le composant de 60 Hz, puis l'amplificateur 32 et le démodulateur 33. Etant donné que 1'ESE 20 est par définition sans distorsion, il ne se produit aucune modulation du composant de 7 000 Hz par le composant de 60 hz. Ainsi, la sortie du démodulateur sera constituée par un signal de 14 000 Hz avec des crates d'égale am- plitude. Le condensateur de blocage 34 supprime le composant courant- continu du signal et ne laisse passer que le composant haute-fré- quence qui est ensuite prélevé par le filtre passe-bas 35. Par con- séquent, il n'y a pas de sortie du filtre 35 et le voltmètre VNM 36 n'affiche aucune distorsion. En utilisant l'analyseur de distorsion intermodulation dé- crit ci-dessus, le processus prévu pour mesurer la distorsion in- termodulation d'un dispositif ou appareil caractéristique à audio- fréquence est le suivant: (1) On branche la sortie de la partie génératrice de signaux d'intermodulation à l'entrée du dispositif à mesurer. (2) On boucle la sortie du dispositif et on la relie à l'en- trée de la partie analyseur d'intermodulation. (3) On règle la partie génératrice de signaux sur la combinaison désirée de fréquences. (4) On applique le signal combiné à l'entrée du dispositif, à un niveau qui produira le niveau désiré de sortie. (5) On règle ensuite manuellement le gain de la partie analyseur pour obtenir le niveau correct de courant porteur. (6) On mesure le pourcentage d'inter- modulation qui est affiché par le voltmètre VMN. La présente invention se différencie de l'art antérieur ex- posé ci-dessus en ce qu'elle prévoit un appareil qui supprime la nécessité d'un réglage manuel du gain (phase (5) du paragraphe pré- cédent). La Figure 2 du dessin montre un mode préféré de réalisation de l'invention, sous forme d'un schéma synoptique. Si l'on compare la Figure 2 à la Figure lb, on constate que l'amplificateur 32 est remplacé par un amplificateur 321 commandé par tension (ACT) qui peut être de tout type classique ou connu, par exemple du genre décrit dans Guidebook of Electronic Circuits, John Markus, Copyright 1874, McGraw-Hill Book Company. On a égale- ment ajouté un intégrateur 40 pour produire une tension de commande 42 par intégration de la différence entre la sortie du démodulateur 33 et une tension de référence VREF qui représente le niveau du com- posant haute-fréquence du signal de sortie de la partie génératrice de signaux 10. Le niveau en courant continu de la sortie du démodula- teur 33 équivaut au niveau du composant porteur ou à haute-fréquence. Le dispositif de la présente invention fonctionne d'une façon analogue à celle du dispositif de l'art antérieur. Par conséquent, on ne décrira ici que les perfectionnements apportés par l'invention. Comme on l'a indiqué plus haut, le rapport entre le niveau des com- posants haute-fréquence et basse-fréquence du signal d'essai peut varier. La présente invention vise à maintenir le rapport correct. Le niveau de la porteuse est constamment piloté et comparé à celui du composant haute-fréquence du signal en provenance de la partie géné- ratrice dudit signal. La différence entre ces signaux est intégrée par l'intégrateur 40 et appliquée en tant que tension de commande 42 à la borne de commande du gain de l'amplificateur 32' afin d'en augmenter ou d'en diminuer le gain. Lorsque les deux signaux en cours de comparaison sont égaux, la tension de commande 42 tombe à zéro et le gain de l'amplificateur 32' reste inchangé. Ainsi, il se forme une boucle d'asservissement entre la sortie du dé"odulateur 33 et l'amplificateur commandé par tension 32'.. D'après ce qui précède, on peut constater que la présente in- vention permet de réaliser un analyseur de distorsion intermodulation d'un genre nouveau qui n'exige aucun réglage manuel du niveau de la porteuse. Cependant, on peut noter que l'on a volontairement évité de surcharger la description qui précède par des quantités excessives de détails et d'indications corrélatives, tels que circuits, tempori- - 6- sations, et similaires, attendu que ces notions sont bien connues des spécialistes dans l'art. D'ailleurs, il convient de se référer pour ces détails à l'ouvrage intitulé Audio Cyclopedia, de Howard M. Tremaine, Copyright 1969, publié par Howard W. Sams & Co. on peut également souligner le fait que le mode particulier de réalisa- tion de l'invention qui est représenté et décrit ici ne l'est qu'à titre d'illustration, et non de limitation. Par conséquent, de nom- breuses variantes et modifications pourront venir à l'esprit des techniciens sans qu'ils s'écartent des principes de base de l'inven- tion ou sortent du domaine de protection de celle-ci. eald R EVE N D I CA T ION S i ppareil.pou. mesurer la distorsion d intermodulation dans un équilement éeectronique utilisant le signal d'essai SMPtEI2.I cet april écant caractérise en ce qu'il comprend a) vun filtre passe-haut (31) pour recevoir et filtrer le si- gnal SP1 EIiM afin dCen extraire les composants basse- fzréquence; b) -un moyen aplificateur (32') copndé par la tensione re= lié.' la sortie dudit filtre passe-haut (31), ce moyen comLnportant uone borne doentrée, -une borne de sortie et une borne de com.mmande; c) un moyen.odzlate-c (33) relié a la borne de sortie dudit rnoyen dr alplificatio;. (32') commandé par la tension, afin d' en dndul7er la sortiee d) n filre psse.-as (35) po par la tension. 2. Appareil selon la Redeadication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en ouu'en mtoyen de blocage (34) a courant continu monté entre ledit mOyen de démodulai.on (33) et ledit filtre passe-bas (35). 3. Appa:/eil selon la Revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un voltmtre a affichage numérique (36) branché de f'acon à recevoir la sortie dudit filtre basse-bas (35) et afficher en pourcentage la distorsion d intermodulation. 4. Appareil selon la Revendication 2, caractérisé en ce que ledit 5moyen de blocage (34) à courant continu comprend un conden- sateur. 5. Aopareil selon la Revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de démodulation (33) comprend un redresseur à une al- ternance 6. Appareil selon la Revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de démodulation (33) comprend un redresseur biphasé. 24 043- 8 24,5 433 - 8 - 7. Appareil selon la Revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de démodulation (33) comprend un démodulateur synchrone. -,MA