Brevet FR2493087A1 — publié le 19820430

L'invention concerne les circuits de détection de signaux et plus particulièrement un circuit de détection de signal pour détecter si un signal d'entrée contient une composante d'une fréquence prédéterminée. Habituellement on utilise un récepteur panoramique pour déterminer quelles composantes de fréquence existent dans un signal d'entrée. Un tel analyseur est toutefois un appareil électro- nique compliqué et coûteux. Donc, lorsqu'il faut seulement détermi- ner si une seule composante sinusoïdale particulière est présente dans un signal d'entrée à un instant précis, il est préférable d'employer un dispositif plus simple et moins coûteux qu'un récep- teur panoramique. Par exemple, dans un téléviseur couleur il est souvent souhaitable de déterminer si une sous-porteuse de couleur ou de chro- minance est présente dans un signal vidéo d'entrée reçu par le télé- viseur, par exemple pour commander un circuit suppresseur du canal de chrominance ou pour commander un circuit séparateur luminance/chro- minance. Selon un mode de réalisation de l'invention, un cir- cuit de détection de signal pour détecter la présence d'un signal de forme générale sinusoTdale et d'une fréquence prédéterminée f dans un signal d'entrée comprend une entrée pour recevoir le signal d'entrée, un dispositif d'échantillonnage pour échantillonner le signal d'entrée et fournir un premier, un second et un troisième échantillon de signal représentant l'amplitude du signal d'entrée respectivement à un premier instant, à un second instant suivant le premier instant d'une période prédéterminée 1/f, ainsi qu'à un troisième instant suivant le second instant de la période prédéter- minée l1f, un circuit de sommation pour calculer la somme des pre- mier et troisième échantillons de signal et pour fournir un signal somme A+B dont la valeur représente cette somme, un circuit de calcul pour calculer la valeur 2B cos e, dans laquelle B est l'amplitude du second signal échantillonné et e égale 271f (1/f), et pour fournir ps un signal calculé dont la valeur représente 2B cos e, de même qu'un circuit d'évaluation pour évaluer si la valeur du signal somme est sensiblement égale à la valeur du signal calculé et pour fournir un signal de sortie lorsque cela est le cas. Le circuit d'évaluation peut comporter un circuit soustracteur recevant le signal somme et le signal calculé, et un comparateur auquel sont appliquées la sortie du circuit soustracteur et une faible tension de seuil R représentant, par exemple, des erreurs de quantification. L'invention est applicable aussi bien à un signal d'entrée analogique qu'à un signal d'entrée numérique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'exemples de réalisation préférés, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est un diagramme représentant les distri- butions de fréquence relatives de la composante de luminance et de la composante de chrominance d'un signal vidéo couleur NTSC; la figure 2 est un schéma synoptique d'un circuit de détection de signal selon un exemple de réalisation de l'invention; la figure 3 est un diagramme à forme d'onde servant à expliquer le fonctionnement du circuit de figure 2; et la figure 4 montre un autre exemple de réalisation d'un circuit selon l'invention. Le diagramme de figure 1 s'applique à un signal vidéo couleur selon le système NTSC, qui contient une composante de signal de luminance Y et une composante de chrominance C utilisant la même bande passante. La composante de chrominance C occupe une portion de bande relativement étroite centrée autour de la fréquence f de la sous-porteuse de couleur ou de chrominance, qui est d'environ 3,58MEz dans le système NTSC. Bien que la composante de luminance Y s'étende sur toute la bande de la composante de chrominance C dans la repré- sentation de figure 1, les deux composantes Y et C sont en réalité formées de noeuds mutuellement imbriqués. Ainsi, il est courant d'employer un filtre peigne comme séparateur de signal luminance/chro- minance pour séparer la composante de luminance Y et la composante de chrominance C en vue de leur traitement consécutif dans un récepteur vidéo. Généralement, un filtre peigne est constitué d'un circuit de retard à deux lignes et assure une bonne corrélation entre chaque ligne et la ligne suivante, ce qui donne d'excellents résultats dans la séparation des composantes de luminance Y et de chrominance C. Cependant, du fait qu'il produit un retard de deux lignes, le filtre peigne diminue quelque peu la qualité du signal vidéo. Pour cette raison, il est préférable de déconnecter le filtre peigne et d'éviter ainsi une dégradation inutile du signal lorsque la composante de chrominance C n'est pas présente dans le signal vidéo d'entrée. A cet effet, le circuit de détection de signal selon l'invention détecte ou détermine sî oui ou non une quafttité notable de la sous- porteuse de couleur fsc est présente dans le signal vidéo, de sorte qu'il peut être utilisé pour mettre en fonctionnement un circuit séparateur liminance/chrominance s'il détecte la présence de la sous-porteuse de couleur. Dans le cas contraire, c'est-à-dire lorsque le circuit de détection constate que la composante de sous-porteuse de chrominance dans le signal vidéo est inférieure à un niveau de seuil, le circuit séparateur luminance/chrominance peut être mis hors service. La figure 2 représente un premier exemple de réalisa- tion du circuit de détection de l'invention. Une borne d'entrée 2 reçoit un signal d'entrée, par exemple un signal vidéo composite, et le transmet par un filtre passe-bande 3, dont la fréquence centrale est la fréquence f de sc la sous-porteuse de chrominance, à l'entrée d'une bascule 4. Une sortie de cette dernière est couplée à une entrée d'une autre bas- cule 5, dont la sortie est reliée à une entrée d'un circuit addi- tionneur 6.Les bascules 4 et 5 sont actionnées à une fréquence d'échantillonnage prédéterminée f qui est supérieure à la fréquence f du signal à détecter et qui est de préférence d'au moins 3 f L'entrée de la bascule 4 est couplée à une autre entrée du circuit additionneur 6. Les bascules constituent un circuit d'échantillonnage pour échantillonner le signal d'entrée et fournir un premier, un second et un troisième échantillon de signal A, B et C. Ces échan- tillons représentent respectivement l'amplitude du signal d'entrée à un premier instant, un second instant suivant le premier d'une période prédéterminée 1/f et un troisième instant suivant le second de la même période prédéterminée 1/f. Le circuit additionneur 6 fournit un signal somme A+C qui est échantillonné par un circuit à bascule 7 également actionné à la fréquence d'échantillonnage fs. Le second échantillon de signal B est appliqué à un circuit de calcul 8. Ce dernier, en réponse au second échantillon de signal B, fournit un signal calculé ayant la valeur 2B cos e, dans laquelle e = 21lf /f. Il est à noter que 2 cos 9 est une constante à condition que la fréquence d'échantillonnage f et celle de la sous-porteuse f à détecter soientconstantes.Pour cette raison, le circuit de calcul 8 doit seulement assurer la fonction de multipli- cation. Le circuit de calcul 8 est suivi d'une bascule 9 actionnée à la fréquence d'échantillonnage f pour maintenir le signal calculé 2B cos 9. Le signal somme A+C et le signal calculé 2B cos 0 sont appliqués chacun à des entrées correspondantes d'un circuit soustracteur 10 qui, à son tour, fournit à sa sortie un signal différence A+C - 2B cos e. Un circuit convertisseur 11 con- vertit le signal différence en un signal de valeur absolue jA+C = 2B cos e | Dans cet exemple de réalisation, le circuit con- vertisseur 11 inverse la polarité du signal différence lorsque celui- ci devient négatif, de sorte que le signal de valeur absolue est toujours zéro ou supérieur à zéro. Le circuit convertisseur 11 peut comprendre, par exemple, un redresseur biphasé. La sortie du circuit convertisseur il est appliquée à une borne d'entrée d'un comparateur 12, et une faible tension de seuil de référence R est appliquée à une autre borne d'entrée 13 de ce comparateur. Celui-ci fournit un signal de sortie qui est 1" lorsque le signal de sortie A+C - 2B Cos O j du circuit conver- tisseur 11 est inférieur au niveau de seuil de référence R mais qui est "0" dans le cas contraire. Le fonctionnement du circuit de figure 2 peut être expliqué en référence à la figure 3. Comme représenté figure 3, les trois niveaux de signal A, B et C échantillonnés séquentiellement peuvent être consi- dérés comme des points sur une onde sinusoïdale et peuvent être séparés l'un de l'autre d'un angle de phase e = 21tf f /f. Par consé- quent, on peut établir facilement les équations suivantes: A = K sin 21'fffS t........................ (1) sc B = K sin (21rf St + e).......... ........(2) sc..DTD: C = K sin (21rf Sct = 2 0).................. (3). De ces trois équations, par application de la trigo- nométrie élémentaire, on peut tirer l'équation générale: A+C = 2B cos e.............................(4). Le signal d'entrée peut contenir des composantes harmoniques d'ordre élevé, à savoir Z K.isin(i21rf f). Néanmoins, comme cette quantité est commune à toutes les valeurs A, B et C, la présence de composantes harmoniques d'ordre élevé n'affectera pas l'équation (4). Le circuit soustracteur 10, le circuit convertisseur 11 et le comparateur 12 agissent comme un montage d'évaluation pour contrôler si le signal d'entrée appliqué à la borne 2 satisfait à l'équation (4). Dans cet exemple, on utilise le faible niveau de référence R parce qu'il peut y avoir un certain bruit de quantifi- cation ou une distorsion de transmission. Donc, le comparateur 12 produit un "1" à sa sortie 14 lorsque l'équation (4) est pratiquement satisfaite, c'est-à-dire lorsque la différence entre la valeur de somme A+C et la valeur calculée 2B cos e est inférieure à la valeur du niveau de seuil de référence R, c'est-à-dire lorsqu'elle est prati- quement zéro. Il est a noter que, dans le cas particulier o la fréquence d'échantillonnage f correspond exactement à quatre fois la fréquence fc de la sous-porteuse, on obtient: sc 21r 2B cos e = 2B cos r = 2B cos 90 . Or, le cosinus de 90 est égal à zéro. Par conséquent, dans le cas particulier o fs = 4f c les étages 8, 9 et 10 peuvent être omis, comme représenté dans l'exemple de la figure 4. Sur la figure 4, des éléments identiques à ceux de l'exemple de figure 2 portent les mêmes références et ne seront pas de nouveau décrits en détail. Il est à noter que, dans ce deuxième exemple, les échantillons de signal A et C sont séparés en phase de Irou 180 , c'est-à-dire d'une période 1/2f c La bascule 7 est couplée u 18 : cest--dir d'ue pdiode1/2sc. directement au circuit convertisseur 11, lequel fournit le signal somme A+ C| à l'une des entrées du comparateur 12, représenté ici comme un amplificateur opérationnel. Donc, le comparateur 12 produit une sortie "1" chaque fois que la valeur absolue du signal somme A+C est inférieure à la valeur de seuil R; si cela n'est pas le cas, la sortie du comparateur 12 est "0'. Afin d'empêcher le circuit de détection de fournir une indication fausse lorsque le niveau du signal d'entrée est égal à zéro, un détecteur de seuil 15 peut être prévu pour déterminer la puissance du signal d'entrée. Ce détecteur serait couplé à -l'une des entrées d'une porte 16, laquelle laisserait seulement passer le signal de sortie sur la borne 14 du comparateur quand le signal d'entrée est supérieur à un niveau de seuil. Bien que les exemples de réalisation représentés n'utilisent que deux bascules 4 et 5, il est à noter que l'on peut utiliser tout nombre de bascules en cascade entre le filtre passe- bande 3 et le circuit additionneur 6. Le nombre de ces bascules doit être égal a la moitié du rapport entre la fréquence d'échantillonnage fa et la fréquence f de la sous-porteuse de chrominance,,ou de la fréquence f de tout autre signal détecté. Il va de soi qu'un circuit de détection selon l'inven- tion peut être appliqué aussi bien à la détection d'une onde sinu- soidale pure qu'à la détection d'une composante sinusoïdale d'un signal complexe. L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisa- tion décrites et l'homme de l'art pourra y apporter diverses modi- fications, sans pour autant sortir de son cadre. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Circuit de détection de signal pour détecter la pré- sence d'un signal de forme générale sinusoïdale et d'une fréquence f prédéterminée dans un signal d'entrée, caractérisé en ce qu'un P dispositif échantillonneur (4, 5) échantillonne le signal d'entrée et fournit un premier échantillon de signal A et un échantillon de signal C postérieur au premier, les deux échantillons de signal représentant l'amplitude du signal d'entrée à des instants séparés par un intervalle prédéterminé, qu'un circuit de sommation (6) calcule la somme du premier échantillon de signal et de l'échantil- lon de signal postérieur et fournit un signal somme A+C, et qu'un montage d'évaluation (8, 9, 10, 11, 12, 13, 14) détermine si la valeur du signal somme A+C est telle qu'elle indique la présence du signal de forme générale sinusoïdale, et fournit un signal de sortie indiquant sa présence. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que-le dispositif d'échantillonnage comporte des circuits à bas- cule (4, 5) pour échantillonner le signal d'entrée et fournir le premier échantillon de signal A à un premier instant, un second échantillon de signal B à un second instant suivant ie premier ins- tant d'une période prédéterminée 1/f et un troisième échantillon de signal C à un troisième instant suivant le second instant de la même période 1/f, et que le montage d'évaluation comporte un circuit de calcul (8) pour calculer une valeur 2B cos e, o B est l'amplitude du second signal échantillonné et 0 égale 21rfp(1/fs), et pour four- nir un signal calculé représentant la valeur 2B cos 0, de même qu'un circuit d'évaluation (10, 11, 12) qui détermine si la valeur du signal somme A+C est sensiblement égale à la valeur du signal calculé 2B cos e) et qui fournit un signal de sortie lorsque ces valeurs sont sensiblement égales. 3. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit d'évaluation comporte un circuit soustracteur (10) auquel sont appliqués le signal somme A+C et le signal calculé 2B cos e et qui fournit un signal différence A+C - 2B cos e dont la valeur représente la différence entre le signal somme et le signal calculé, de même qu'un comparateur (12) pour comparer ce signal différence avec un niveau de référence R. 4. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit d'évaluation comporte en outre un convertisseur (11) interposé entre le circuit soustracteur (10) et le comparateur (12) pour inverser la polarité du signal différence A+C - 2B cos e lorsque ce dernier est soit positif soit négatif mais pour maintenir la pola- rité de ce signal lorsqu'il a le signe contraire. 5. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un détecteur de seuil'(15) déter- mine si le signal d'entrée dépasse un seui prédéterminé et en ce qu'une porte (16) couplée à ce détecteur de seuil (15) laisse seule- ment passer le signal apparaissant à la sortie (14) du comparateur (12) lorsque le signal d'entrée dépasse ledit seuil.