Brevet FR2482339A1 — publié le 19811113

La présente invention a pour objet un système de transmission radioélectrique BLU utilisant deux fréquences pilotes pour l'asservissement d'oscillateurs locaux. Elle trouve une application en telécommunica- tions et notamment dans la réalisation de faisceaux hertziens. Une installation de faisceaux hertziens com- prend, de manière classique et selon le schéma général de la figure 1, une station émettrice 10, une suite de stations relais 11,. , 19 et une station réceptrice 20. Chaque station relais comprend un répéteur dont la structure est schématisée sur la figure 2. Le répéteur 25 représenté est relié à un organe de réception 30 captant le signal radioélectrique transmis par la station relais précédente, et il comprend un premier oscillateur local 0(fr) délivrant un signal hétérodyne de réception présentant une fréquence fr, un mélangeur d'entrée 32 relié à l'organe de réception 30 et recevant le signal hétérodyne de réception issu de 0(fr), ce mélangeur dé- livrant un signal situe dans une bande de fréquence in- termédiaire (f1), une chaîne d'amplification 34 fonc- tonnant dans cette bande de fréquence intermédiaire, un deuxième oscillateur local O(fe) délivrant un signal hé- aérodyne d'émission situe à une fréquence f e les fréquences fr et fe différant d'une quantité f dite fréquence de transposition, un mélangeur de sortie 36 relié à la chaîne 34 et recevant le signal hétérodyne dBémis- sion issu de Q(fe). La sortie du répéteur 25 est reliée à un organe d'émission 38 réémettant un signal radioélectrique en direction de la station relais suivante. A titre indicatif, les fréquences d'émission f e et de réception r peuvent différer, par exemple, de 213 kEiz pour le plan de fréquence employé en France dans la bande 3,8 à 4,2 GHz. La fréquence intermédiaire est en général voisine de 70 Hz ou zen de 140 Hz Dans un système de ce genre, on peut faire usage de la modulation d'amplitude dite à bande latérale unique (BLU). Le plan de fréquences correspondant est schématiquement représenté sur la figure 3 où l'on voit des bandes latérales 41, 42, 43 représentant des paquets de voies de transmission multiplexées. (Les fréquences fmt fm f1 et f2 qui apparaissent dans ce schéma feront l'objet de l'exposé qui va suivre). Les faisceaux- hertziens travaillant en modulation d'amplitude à bande latérale unique ainsi que les faisceaux hertziens numériques nécessitent une très bonne compensation de la distorsion d'amplitude. Celle-ci est provoquée par des interférences destructives entre différents trajets empruntés par l'onde radioélectrique entre les stations d'émission et de réception. En outre, dans les faisceaux hertziens analogiques à modulation d'amplitude ainsi que dans les faisceaux hertziens numé- riques transportant des multiplex de fréquences porteuses modulées en amplitude et en phase par des trains issus de multiplex numériques, il faut restituer, après chaque répéteur et avec une très grande exactitude, les fréquences du multiplex émis. Les ondes hétérodynes des stations relais des faisceaux hertziens sont traditionnellement engendrées à partir d'oscillateurs à guartz, suivis de multiplicateurs et/ou diviseurs de fréquence et associés à des moyens d'asservissements en phase. Les faisceaux hertziens de type connu, fonctionnant en modulation d'amplitude à bande latérale unique, emploient des oscillateurs locaux de type traditionnel avec cependant des quartz de très haute stabilité et une simple boucle d'asservissement de la fréquence de l'onde hétérodyne de la dernière transposition ramenant les multiplex de la fréquence intermédiaire à la bande de base. Cet asservissement est réalisé au moyen d'une fréquence pilote insérée dans le multiplex et comparée à une référence de fréquence engendrée localement, à partir d'ondes de référence fournies par un réseau de transmission en cables coaxiaux enterrés. La détection du niveau des fréquences pilotes, nécessaire à la commande des égaliseurs dynamiques d'amplitude, a'effectue par redressement de l'onde pilote extraite du multiplex par un filtre à bande passante très étroite. Cette technique antérieure présente de nombreux inconvénients. Tout d'abord, la génération des ondes hétérodynes d'émission et de réception est assez complexe. Ensuite, la reproduction exacte des fréquences du multiplex en fréquence intermédiaire n'est pas assurée, et la reconstitution exacte du multiplex en bande de base nécessite l'emploi de fréquences de référence transmises par un réseau en câbles. Enfin, l'extraction des pilotes nécessite des filtres de tres faible bande passante, qui sont de réalisation délicate, et elle ne permet par l'obtention d'information sur la phase relative des pilotes dans la bande. L'invention a justement pour objet un système de transmission qui remédie à ces inconvénients, notamment en ce qu'il conduit à - une simplification des circuits hyperfréquences né cessaires à la génération des ondes hétérodynes, - une détection cohérente des fréquences pilotes, ce qui simplifie grandement les filtres employés pour extra i- re les pilotes du multiplex et permet la détermination des déphasages relatifs des ondes pilotes, déphasages engendrés par les distorsions dues à la propagation radioélectrique, d'où une commande plus précise des circuits de compensation de la distorsion d'amplitude et de phase, - la possibilité d'insérer ou d'extraire des porteuses modulées, directement en fréquence intermédiaire, me me dans les stations relais. Ces buts sont atteints, selon l'invention, par l'insertion dans le signal transmis de signaux sinusol- daux donnant naissance, dans la bande de fréquence intermédiaire (c'est-à-dire après mélange avec l'onde hétérodyne de réception), à deux fréquences fl et f2 (ce sont les fréquences représentées sur la figure 3) et par l'extraction, dans chaque répéteur, de la fréquence de battement f3 entre ces deux fréquences ; cette fréquence f3 étant indépendante des fluctuations de fréquence de l'onde hétérodyne de réception, elle peut être prise comme fréquence de référence pour asservir les deux oscillateurs locaux hétérodynes.L'ensemble des fréquences utilisées dans le système est ainsi verrouillé sur l'écart fl - f2 initial et sur les fréquences fl et f2 correspondantes. Toutes les fréquences mises en oeuvre sont ainsi portées d'une extrémité à l'autre du système, de station en station. Ces fréquences permettent le calage des oscillateurs locaux intermédiaires et la démodulation BLU par la porteuse reconstituée (qui nécessite une précision de 2 Hz). Naturellement, les fréquences f1 et f ne doivent pas être quelconque afin de faciliter les opérations d'asservissement des oscillateurs situés dans les répéteurs. De façon plus précise, la présente invention a pour objet un système de transmission du genre de ceux qui ont été décrits plus haut et qui est caractérisé en ce que A) - la station émettrice comprend un moyen pour insérer dans le signal transmis deux signaux à des fréquen ces pilotes correspondant, dans la bande de fré quence intermédiaire, à des fréquences fl et f2 tombant entre des voies multiplexées, les fréquen ces fl et f2 (f2 > fl) étant choisies de telle sor te que, l'écart r entre elles vérifie les rela tions :: f3 = f4/n et pf3 = qfl où n, p et q sont des nombres entiers (fq étant toujours la différen ce des fréquences fr et fe) ; B) - Chaque répéteur comprend a) - un premier filtre centré sur la fréquence pi lote fl et relié à la chaîne d'amplification, b) - un second filtre centré sur la fréquence pilo te f2 et relié à la chaîne d'amplification, c) - un mélangeur à deux entrées reliées aux pre mier et second filtres et à une sortie déli vrant un signal à la fréquence de battement f3 = 2' d) - un troisième oscillateur local 0(f4) déli vrant une fréquence f4, cet oscillateur étant associé à un circuit C4 d'asservissement de sa fréquence f4 à la fréquence de battement f31 e) - un circuit C(f1) de formation d'un signal de fréquence fa asservi au signal délivré par l'oscillateur 0(f4), f) - des moyens d'asservissement des deux oscilla- teurs locaux de réception O(fr) et d'émission O(fc) à partir des signaux délivrés par l'os- cillateur O(f4) et par le circuit C(f1). La raison de ces relations particulières entre les fréquences ainsi que d'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux après la description qui suit, d 9exemples de réalisation.donnés à titre explica- tif et nullement limitatif Cette description se réfère à des dessins sur lesquels - la figure 4 représente une première boucle d'asservissement appliquée à l'oscilîateur local O(f4) et travaillant sur la fréquence de battement des ondes pilotes, - la figure 5 représente une seconde boucle d'asservissement appliquée à 1'oscillateur local de réception (fr) et utilisant le circuit C(fl) de formation d'un signal de fréquence f11 - la figure 6 représente un premier mode de réalisation de ce circuit - la figure 7 représente un second mode de réalisation de ce circuit C(fl), - la figure 8 représente une troisième boucle d'asservissement, appliquée à l'oscillateur - local d'émission (fe) et utilisant l'oscillateur O(fq), - la figure q représente un mode particulier de réalisation d'un circuit délivrant la fréquence hétérodyne d'émission fet - la figure 10 illustre un plan de fréquences particulier qui peut être adopté selon l'invention, - la figure 11 représente globalement une variante de réalisation dsun répéteur selon l'invention, correspondant au plan de fréquence précédent. La boucle d'asservissement représentée sur la figure 4 comprend : a) - un premier filtre 51 centré sur la fréquence pilote f1 et relié à la chaîne d'amplification 34 du répé teur, b) - un second filtre 52 centré sur la fréquence pilote f et relié à cette même chaîne d'amplification 34, c) - un mélangeur 54 à deux entrées reliées aux premier et second filtres 51 et 52 et à une sortie déli vrant un signal à la fréquence de battement f3 f2 fl (si f2 est supérieure à fl comme sup posé), d) - un oscillateur local O(fq) délivrant une fréquence f4, cet oscillateur étant associé à un circuit C4 d'asservissement à la fréquence de battement f3. Dans une première variante, ce circuit C4 comprend : un diviseur de fréquence 56 par n, relié à l'oscillateur O(fq) pour ramener la fréquence f4 à la fréquence f3, (f 3 étant en effet égal à f4/n par hypothèse), un détecteur de phase 58 à deux entrées reliées l'une au diviseur 56 et l'autre à la sortie du mélangeur 54, une boucle de commande 60 de l'oscillateur O(fq) à partir du signal délivré par le détecteur de phase 58. Dans une seconde variante, un peu plus com- plexe, le circuit d'asservissement C4 de l'oscillateur local 0(f4) comprend, en plus du diviseur 56 et du comparateur de phase 58, un second diviseur 62, un oscilla- teur de référence 0(f5) commandé par le comparateur 58, cet oscillateur O(f5) et le diviseur 62 étant conçus pour que les fréquences f5 qu'ils délivrent soient les mêmes, et enfin un comparateur de phase 66 à deux entrées reliées au diviseur 62 et à l'oscillateur O(fg), ce comparateur commandant l'oscillateur O(f). La figure 5 représente une seconde boucle d'asservissement qui est appliquée à l'oscillateur local O(f,) déaivrant le signal hétérodyne de réception. Le circuit représenté comprend un circuit G(fli de formation d'un signal à la fréquence f11 un comparateur de phase 70 à deux entrées reliées respectivement à ce circuit et au premier filtre 51 centre sur f1F une boucle de commande 72 du premier oscillateur local O(fr) à partir du signal délivré par le comparateur de phase 70. Les figures 6 et 7 représentent deux modes particuliers de réalisation du circuit C(f) de formation du signal de fréquence f1. Dans la variante de la figure 6, ce circuit comprend, en plus de l'oscillateur 0(f4) déjà introduit, un diviseur de fréquence 80 par q, ce diviseur étant relié à O(f4) pour ramener la fréquence f4 à la valeur f4/q, un oscillateur local O(fl) délivrant un signal à la fréquence f1, un diviseur de fréquence 82 par p, ce diviseur étant relié à 1'oscillateur O(fl) pour ramener la fréquence f1 à la valeur flip, un comparateur de phase 84 à deux entrées reliées aux deux diviseurs 80 et 82, ce comparateur recevant donc deux fréquences égales puisque, par hypothèse, on a qEl = pf4, donc f1/p = f4/q et enfin, une boucle 86 de commande du quatrième oscilalteur O(f1) à partir du signal délivré par le comparateur de phase 84. Dans la variante de la figure 7, le circuit de formation du signal de fréquence fl est simplement constitué par un diviseur 88 par r, relié au troisième oscillateur 0(f4), ce qui suppose que soit vérifiée la relation f1 = f4/r, autrement dit que les nombres p, q et r soient liés par 1'égalité : g = r. p La figure 8 représente une autre boucle d'asservissement appliquée cette fois à l'oscillateur local O(fe) qui délivre le signal hétérodyne d'émission à la fréquence fe. Cette boucle comprend un mélangeur 90 à deux entrées reliées respectivement aux premier et second oscillateurs O(fr) et o(fe) et une sortie délivrant un signal à la fréquence de transposition f4, (f4 = |fr - fe|) un comparateur de phase 92 à deux entrées reliées respectivement au mélangeur 90 et à l'os- cillateur O(f4) déjà introduit et une boucle 94 de commande du second oscillateur (fe) à partir du signal délivré par le comparateur 92. La fréquence d'émission fe peut être obtenue par un autre moyen, qui est représenté sur la figure 9 et qui comprend simplement un mélangeur 96 relié à llos- cillateur de réception O(fr) et à l'oscillateur local 0(f4). Ce mélangeur délivre un signal de fréquence égal à la différence entre f r et f4, c'est-à-dire par hypothèse, à la fréquence fe. Les figures 10 et 11 représentent un exemple de réalisation correspondant aux fréquences suivantes : f1 = 71 MHZ (14,2 x 5 MHz), f2 = 85,2 MHz (14,2 x 6 MHz), f2 fl = 14,2 MHz, f4 = 213 MHz (14,2 x 5 x 3 MHz), f r = 4 GHz, f5 = 4,7333 MHz (14,2 : 3 MHz). Le schéma de la figure il reprend les variantes illustrees par les figures 4, 5, 7 et 9. Quant à l'onde pilote fm représentée sur les figures 3 et 10, elle est obtenue à partir de f1 et f3 par la relation s(fl - ;) = tf3 où s et t sont des entiers (dans le cas particulier du plan de fréquences de la figure 10, on a s = t = 1) Cette onde particulière peut être obtenue par simple battement à partir de f1 et f2, le produit de battement étant filtré puis amplifie. Si s et t sont supérieurs ou égaux à 2, cette fréquence pilote peut être obtenue par asservissement ou division à partir de l'oscillateur O(f4). Naturellement, plusieurs ondes de ce type (fm, fm',... cf. figure 3) peu- vent être engendrées pour l'obtention des informations nécessaires à la compensation dynamique des distorsions d'amplitude et de phase apportées par la propagation hertzienne. REVENDICATIONS 1. Système de transmissions radioélectriques du type à bande latérale unique et à voies multiplexées, comprenant une station émettrice (10), une suite de stations relais (11,...19) et une station réceptrice (20),chaque station relais comprenant un répéteur (25) constitué par un premier oscillateur local (O(fr) délivrant un signal hétérodyne de réception à une fréquence f r appliqué à un mélangeur d'entrée (32) qui délivre un signal dans une bande de fréquence intermédiaire (fi), une chaîne dlamplification (34) reliée au mélangeur d'entrée et fonctionnant dans ladite bande de fréquence intermédiaire, un deuxième oscillateur local O(fe) délivrant un signal hétérodyne d'émission à une fréquence les les fréquences f r et f e différant d'une quantité 4, un mélangeur de sortie (36) relié à cette chaîne (34) et recevant le signal hétérodyne d'émission, ce système étant caractérisé en ce que :: A) - la station émettrice comprend un moyen pour insérer dans le signal transmis deux signaux à des fréquen ces pilotes correspondant, dans la bande de fré quence intermédiaire, à des fréquences f1 et f2 tombant entre des voies multiplexées, les fréquen ces fl et f2 (f2. > f1) étant choisies de telle sor te que l'écart f3 entre elles vérifie les relations f3 = f4/n et pf3 = qfl, où n, pet q sont des nom bres entiers ;; B) - Chaque répéteur comprend a) - un premier filtre (51) centré sur la fréquence pilote f1 et relié à la chaîne d'amplifica tion (34), b) - un second filtre (52) centré sur la fréquence pilote f2 et relié à la chaîne d'amplifica tion (34), c) - un mélangeur (54) à deux entrées reliées aux premier et second filtres (51 52) et à une sortie délivrant un signal à la fréquence de battement f3 = f2 - f1, d) - un troisième oscillateur local 0(4) déli vrant un signal de fréquence f4, cet oscilla teur étant associé à un circuit C4 d'asservis- sement de sa fréquence à la fréquence de bat tement f3 ;; e) - un circuit C(fl) de formation d'un signal de fréquence f1 asservi au signal délivré par l'oscillateur 0(f4) ; f) - des moyens d'asservissement des deux oscilla teurs locaux de réception (fr) et d'émission O(fe) à partir des signaux délivrés par lgos- cillateur 0(4) et par le circuit C(fl) 2.Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit C4 d'asservissement de l'os- cillateur local O(f) comprend un diviseur de fréquence (56) par n relié audit oscillateur pour ramener la frequence f4 à la fréquence f3, un détecteur de phase (58) à deux entrées reliées l'une audit diviseur (56) et l'autre à la sortie du mélangeur (54) délivrant le signal de battement à la fréquence f3, une boucle de commande (60) dudit oscillateur 9(f4) à partir du signal délivré par le détecteur de phase (58). 3. Système selon la revendication 2, caracté- risé en ce que les moyens d'asservissement du premier oscillateur local Otr) travaillant à la fréquence de réception (fr) comprennent un comparateur de phase (70) à deux entrées reliées respectivement au circuit C(fl) de formation du signal asservi de fréquence f1 et au premier filtre (51) centré sur la fréquence f1, une bou cle de commande (72) agissant sur le premier oscillateur local O(fr) à partir du signal délivré par le comparateur de phase (70). 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit C(f1) de formation du signal de fréquence f1 comprend un diviseur de fréquence (80) par q relié au troisième oscillateur local C(f4) pour ramener la fréquence f4 à la valeur f4/q, un quatrième oscillateur local O(fl) délivrant un signal à la fréquence fl, un diviseur de fréquence (82) par p relié audit quatrième oscillateur local pour ramener la fréquence fl à la valeur f1/p, un comparateur de phase (84) à deux entrées, reliées à ces deux diviseurs (80, 82) et une boucle de commande (86) du quatrième oscillateur Olfl) à partir du signal délivré par ce comparateur de phase (84). 5. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que p et q étant liés par la relation 2 - r (r entier), on a fl = f4/r et en ce que le cir p cuit C(fl) de formation du signal de fréquence fl est constitué par un diviseur (88) par r relié au troisième oscillateur 0(f4). 6. Système selon la revendication 2, caracté- risé en ce que les moyens d'asservissement du second oscillateur local O(fe) travaillant à la fréquence d'émission f e comprennent un mélangeur (90) à deux entrées reliées respectivement aux premier et second os cillateurs locaux O(fr) et O(fe) et une sortie délivrant un signal à la fréquence f4, un comparateur de phase (92) à deux entrées reliées respectivement audit mélan- geur (90) et au troisième oscillateur asservi O(fq), une boucle de commande (94) du second oscillateur (fe) à partir du signal délivré par ce comparateur (92). 7. Système selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que chaque répéteur comprend des moyens pour restituer au moins une fréquence pilote fm telle que s|fm - f1| = tf3,s et t étant des nombres entiers, la fréquence f m servant à l'obtention d'informations nécessaires à une compensation dynamique des distorsions d'amplitude et de phase.