Brevet FR2490427A1 — publié le 19820319

CPL/MOA I La présente invention concerne les démodulateurs d'un signal modulé en fréquence, et en particulier les systèmes de télévision comportant de tels démodulateurs. Il est actuellement connu de démoduler des signaux modulés en fréquence à l'aide de discriminateurs de fréquence classiques. Mais ces discriminateurs classi- ques se comportent du point de vue de la résistance au bruit comme des démodulateurs d'amplitude de largeur de bande constante. Autrement dit, le rapport signal sur bruit qui en résulte est proportionnel à la largeur de bande de fréquence du signal à démoduler. Or le signal à démoduler peut présenter à long terme une bande de fréquence totale très importante, ce qui engendre un mauvais rapport signal sur bruit. Cette bande de fréquence totale occupée par le signal cons- titue le "spectre à long terme". La présente invention a pour objet d'améliorer très nettement le rapport signal sur bruit des discri- minateurs classiques en tenant compte, à chaque instant, de la fréquence instantanée et de la bande de fréquence "utile" du signal à démoduler. En effet, lorsque les variations de fréquences sont très lentes devant la fréquence centrale de l'onde modulée, il peut être considéré une largeur de bande "utile" centrée sur la fréquence instantanée du signal et se déplaçant relativement lentement dans la bande to- tale occupée par le signal. Cette bande de fréquence "utile" constitue le spectre à "court terme". Selon l'invention, un démodulateur d'un signal modulé en fréquence, comportant un premier discrimina- teur de fréquence ayant une sortie restituant le signal ffiodulant, est caractérisé en ce qu'il comporte un filtre à accord variable ayant une entrée recevant le signal modulé, une sortie couplée à l'entrée du premier dis- criminateur de fréquence, et une entrée de commande d'accord; et un dispositif de commande d'accord du fil- tre en fonction de la fréquence instantanée et de la bande de fréquence "utile" du signal modulé ayant une sortie couplée à l'entrée de commande du filtre. L'invention sera mieux comprise et d'autres carac- téristiques apparaîtront à l'aide de la description qui suit en référence aux figures annexées. La figure t représente un premier mode de réali- sation du démodulateur de fréquence selon l'invention. La figure 2 représente un deuxième mode de réali- sation du démodulateur de fréquence selon l'invention, plus particulièrement adapté à la démodulation d'un si- gnal de télévision. Le premier mode de réalisation du démodulateur se- lon l'invention décrit sur la figure I comporte deux voies de traitement. Une première voie est constituée d'une ligne à retard 2, d'un filtre 3 à accord variable, et d'un dis- criminateur de fréquence classique 4e respectivement disposés en série entre une borne d'entrée, 1, destinée à recevoir un signal modulé en fréquence convenablement amplifié et préfiltré, et une borne de sortie 16 des- tinée à fournir le signal modulant. Le filtre 3 est, selon le principe de l'invention, un filtre passe bande ayant une entrée de commande des- tinée à recevoir un signal de commande d'accord (fré- quence centrale et largeur de bande passante) fonction de la fréquence instantanée et de la bande de fréquence "utile" du signal modulé. Ainsi, grâce à cette adapta- tion de l'accord, le rapport signal sur bruit engendré par le discriminateur de fréquence 4 est nettement meil- leur que celui obtenu lorsque le filtre est à accord fi- xe. En effet, lorsque le filtre est à accord fixe, il présente une bande passante fixe au moins égale à la bande totale du signal modulé. Le retard apporté par la ligne à retard 2 corres- pond au temps nécessaire à une deuxième voie du démodu- lateur pour fournir le signal de commande d'accord du filtre. Cette deuxième voie est constituée d'un dispositif de détermination 17 de la fréquence instantanée Fi et de la bande de fréquence "utile" b du signal, ayant une entrée reliée à la borne d'entrée 1, une première sortie délivrant Fi, et une deuxième sortie délivrant b, et i u d'un circuit de commande 5 ayant une première entrée connectée à la première sortie du dispositif de détermi- nation 17, une deuxième entrée couplée à la deuxième sortie du dispositif de détermination 17,- et une sortie reliée à l'entrée de commande du filtre 3. La sortie du circuit de commande 5 fournit le signal de commande d'accord du filtre 3 en fonction de F. et de b Le dispositif de détermination 17 est constitué d'un discriminateur de fréquence classique 10, d'un échantillonneur 1I, d'un convertisseur analogique-nu- mérique 12, d'un dispositif de détermination de pente 13, et d'une mémoire 19. - Le discriminateur de fréquence classique 10 com- porte une entrée reliée à la borne d'entrée t sur la- quelle est reçu le signal à démoduler et une sortie qui fournit le signal modulant. Ce signal modulant est échantillonné par l'échantillonneur it, puis converti en numérique par le convertisseur analogique-numérique 12. La sortie de ce convertisseur analogique-numérique 12, reliée à la première entrée du circuit de commande 5, délivre des échantillons numériques du signal modulant qui correspondent aux valeurs de la fréquence instan- tanée Fi du signal modulé. Quant aux valeurs de la largeur de bande "utile" bu, elles sont fournies par la mémoire 19 dont l'entrée 2490427 - d'adresse est connectée à la sortie du dispositif de détermination de pente-13. Ce dispositif de détermina- tion 13 dont l'entrée est connectée à la sortie du con-. vertisseur analogique-numérique 12, fournit sur sa sortie les valeurs de la pente de la courbe amplitude-temps du signal modulant. Ces valeurs de pente sont déterminées par la méthode des moindres carrés à partir de cinq échantillons successifs. A chaque valeur de pente délivrée par le disposi- tif de détermination 13, il est fourni par la mémoire 19 la valeur de bande "utile" bu correspondante.- Afin de ne pas fournir au circuit-de commande des valeurs de bande "utile" bu qui soient erronées, par exemple dans le cas o le signal à démoduler comporte un bruit important, un dispositif de détermination au- xiliaire modifie les valeurs délivrées par la mémoire 19 en tenant compte d'une estimation d'erreur &bu engen- drée sur ces valeurs. Pour cela, le dispositif de détermination auxi- liaire comporte un dispositif d'estimation 18 d'erreur Sbu et un sommateur 8 pour modifier les valeurs de bande "utile" bu Le dispositif d'estimation 18, dont les première et deuxième entrées.sont respectivement reliées à la sortie du discriminateur de fréquence 4 et à la sortie du convertisseur numérique-analogique 12, compare les signaux modulants fournis par. chacune des voies de trai- tement. Ainsi, le dispositif d'estimation 18 est cons- titué d'un échantillonneur 6 dont l'entrée 'est reliée a la sortie du discriminateur de fréquence 4, d'un con- vertisseur analogique-numérique 7 ayant une entrée con- nectée à la sortie de l'échantillonneur 6, d'un dispo- sitif à retard 14 ayant une entrée reliée à la sortie- du convertisseur analogique-numérique 12, et d'un com- parateur 9 ayant des première et deuxième entrées con- nectées à la sortie du convertisseur analogique-numé- rique 7 et à la sortie du dispositif à retard 14. L'échantillonneur 6 délivre des échantillons du signal modulant fourni par la sortie du discriminateur de fréquence 4. Ces échantillons sont ensuite convertis en numérique par le convertisseur analogique-numérique 7, puis comparés par le comparateur 9 aux échantillons fournis par le convertisseur analogique-numérique 12, c'est-à-dire aux échantillons du signal modulant déli- vré par le discriminateur de fréquence 10. Le disposi- tif à retard 14 possède un retard équivalent à la diffé- rence du temps de traitement pour élaborer les échantil- lons à comparer. Le comparateur 9 fournit donc des estimations Gb u de l'erreur affectant les valeurs de bande "utile" b u déterminées par le dispositif de détermination 17. Un sommateur 8 dont les première et deuxième entrées sont respectivement reliées à la sortie du comparateur 9 et à la sortie de la mémoire 19, additionne bu à Ebu et fournit B = b + Sbu sur sa sortie. fouri Bu u La sortie du sommateur 8 étant connectée à la deu- xième entrée du circuit de commande 5, ce circuit déli- vre un signal de commande d'accord du filtre 3 en fonc- tion de Fi et de Bu i u Dans la suite du texte, l'ensemble d'éléments constitué du dispositif de détermination 17, du circuit de commande 5, du sommateur 8 et du dispositif d'esti- mation d'erreur 13, sera appelé dispositif de commande d'accord du filtre. Sur la figure 2 est représenté un second mode de réalisation du démodulateur selon l'invention, plus par- ticulièrement adapté à un signal de télévision modulé en fréquence. En télévision, il est connu que la corrélation en-- tre lignes proches est grande, ce qui permet d'obtenir une estimation de la bande "utile" du signal. En effet, il suffit d'utiliser pour chaque ligne les valeurs de bande "utile" déterminées à la ligne précédente. Pour cela, le dispositif de commande 15 de l'ac- cord du filtre est modifié comme représenté sur la figure 2. Sur cette figure, la borne 1 destinée à recevoir le signal modulé est reliée directement à l'entrée du filtre 3 à accord variable. La ligne à retard 2 a donc été supprimée. La sortie du filtre 3 est toujours cou- plée à la borne 16 à travers le discriminateur de fré- quence 4. Un dispositif de commande d'accord 15' remplit les mêmes fonctions que le dispositif de commande 15 représenté sur la figure 1. Mai's la structure des deux dispositifs est différente. Seuls, l'échantillonneur 6, le convertisseur ana- logique-numérique 7, et le circuit de commande 5 ont été conservés. Un dispositif à retard 30 et un disposi- tif de détermination de pente 31 et une mémoire 32 ont été rajoutés. Le fonctionnement de ce dispositif de commande ' est le suivant: Le signal modulant délivré par le discriminateur de fréquence 4 est échantillonné par l'échantillonneur 6, et converti en numérique par le convertisseur analo- gique-numérique 7. Ce convertisseur analogique-numérique 7 dont la sortie est reliée à une première entrée du dispositif à retard 30 délivre donc des échantillons numériques correspondant aux valeurs de la fréquence instantanée du signal modulant. Le dispositif de détermination de pente 31 et la mémoire 32 sont couplés en série entré la sortie du convertisseur analogique- numérique 7 et une deuxième entrée du dispositif à retard 30 et ont la même fonction que les éléments 13 et 19 représentés sur la figure t. Ils fournissent donc à la deuxième en- trée du dispositif à retard 30 les valeurs de la bande "utile" du signal. Le dispositif à retard 30, de retard égal à une durée d'une ligne de télévision, comporte deux sorties respectivement couplées aux deux entrées du circuit de commande 5. Ainsi, la sortie de ce circuit de commande 5 délivre un signal de commande d'accord du filtre en fonction de la fréquence instantanée et de la bande "utile" du signal déterminées à la ligne précédente. Pour les deux modes de réalisation précédemment décrits, la largeur de bande du filtre adaptable doit 8tre proportionnelle à la rapidité d'évolution du si- gnal démodulé. Une première méthode pour fixer un coef- ficient de proportionnalité convenable, consiste à effectuer des réglages en laboratoire. Mais le résultat peut être amélioré en rendant ce coefficient adaptatif. En effet, il peut 9tre envisagé une seconde mé- thode consistant à filtrer le signal modulé dans trois filtres adaptables centrés sur la m9me fréquence et ayant respectivement comme bande passante: 0,7 Bu Bu et 1,4 Bu. Trois détecteurs d'énergie respectivement associés aux trois filtres détectent les niveaux d'énergie des signaux de sortie des filtres. Ces niveaux d'énergie sont ensuite comparés afin de déterminer le filtre délivrant l'énergie maximale. Un circuit de com- mande permet en fonction de cette comparaison de modi- fier Bu de façon que-le filtre de largeur de bande Bu délivre le maximum d'énergie. Par exemple, si l'énergie détectée à la sortie du filtre de bande passante 1,4 Bu est plus importante que celle détectée à la sortie du filtre de bande passante Bu t il est commandé une augmentation de la bande pas- sante B u Cette méthode peut atre mise en oeuvre sur la première voie du démodulateur selon l'invention, l'en- trée du discriminateur de fréquence 4 étant alors reliée à la sortie du filtre de bande passante B Les filtres à accord variables utilisés peuvent être soit des filtres mécaniques dont l'accord est effectué à l'aide de selsin, soit des filtres électri- ques du type circuit bouchon ou filtre YIG (Ytrium Iron-Garnet). L'invention n'est pas limitée aux modes de réali- sation décrits et représentés, de nombreuses variantes de réalisation sont possibles, en particulier en ce qui concerne la conception d'un filtre adaptable et d'un dispositif de détermination de la-fréquence instantanée et de la bande passante "utile" -du signal modulé. 9 - REVENDICATIONS 1. Démodulateur d'un signal modulé en fréquence, comportant un premier discriminateur de fréquence (4) ayant une sortie restituant le signal modulant, caracté- risé en ce qu'il comporte un filtre à accord variable (3) ayant une entrée recevant le signal modulé, une soi- tie couplée à l'entrée du premier discriminateur de fréquence, et une entrée de commande d'accord; et un dispositif de commande (15 ou 15') de l'accord du fil- tre en fonction de la fréquence instantanée et de la bande de fréquence "utile" du signal modulé ayant une sortie couplée à l'entrée de commande du filtre. 2. Démodulateur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le dispositif de commande (15) de l'accord du filtre comporte: un dispositif de détermi- nation (17) de la fréquence instantanée Fi et de la bande de fréquence "utile" bu du signal modulé ayant une entrée recevant le signal modulé, une première sor- tie délivrant Fi et une deuxième sortie délivrant bu; et un circuit de commande (5) de l'accord du filtre ayant des première et deuxième entrées respectivement couplées aux première et deuxième sorties du dispositif de détermination (17), et une sortie couplée à l'entrée de commande du filtre (3). 3. Démodulateur selon.la revendication 2, carac- térisé en ce que le dispositif de détermination (17) de, Fi et de bu comporte: un deuxième discriminateur de fréquence (10) ayant une entrée recevant le signal modu- lé; un échantillonneur (11) ayant une entrée couplée à la sortie du deuxième discriminateur de fréquence (10); un convertisseur analogiquenumérique (12) ayant une entrée couplée à la sortie de l'échantillonneur (11) et une sortie couplée à la première entrée du circuit de commande (5) et fournissant un signal définissant Fi; et un dispositif de calcul (13 et 19) de la bande de fréquence "utile" bu du signal modulé ayant une entrée couplée à la sortie du convertisseur analogique-numéri- que (12) et une sortie couplée à la deuxième entrée du circuit de commande (5). 4. Démodulateur selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'estimation (18) de l'erreur effectuée sur la déter- mination de la bande "utile" par le dispositif de dé- termination (17), ayant une première entrée couplée à la sortie du premier discriminateur de fréquence (4), une deuxième entrée couplée à la première sortie du dispositif de détermination (17); et un sommateur ayant une première entrée couplée à la sortie du dispo- sitif d'estimation d'erreur (18), une deuxième entrée couplée à la deuxième sortie du dispositif de détermi- nation (17), et une sortie couplée à la deuxième entrée du circuit de commande (5). 5. Démodulateur selon la revendication 4, carac- térisé en ce que le dispositif d'estimation d'erreur (18) comporte: un échantillonneur (6) ayant une entrée couplée à la sortie du premier discriminateur de fré- quence (4); un convertisseur analogique-numérique (7) ayant une entrée couplée à la sortie de l'échantillon- neur (6); un dispositif à retard (14) ayant une entrée couplée A la première sortie du dispositif de détermi- nation (17); et un comparateur ayant des première et deuxième entrées respectivement couplées à la sortie du convertisseur analogique-numérique (7) et à la sortie du dispositif à retard (14), et une sortie couplée A la première entrée du sommateur (8). 6. Démodulateur d'un signal modulé en fréquence selon la revendication 1, ce signal étant plus parti- culièrement un signal de télévision, caractérisé en ce que le dispositif de commande (15') de l'accord du fil- tre comporte un dispositif de détermination (6, 7, 31 et 32) de la fréquence instantanée et de la bande de Et fréquence "utile" du signal modulé ayant une entrée cou- plée à la sortie du premier discriminateur de fréquence (4), un dispositif à retard (30) de retard égal à la du- rée d'une ligne de télévision ayant des première et deuxième entrées respectivement couplées à des première et deuxième sorties du dispositif de détermination (6, 7, 31 et 32); et un circuit de commande (5) d'accord du filtre ayant des première et deuxième entrées res- pectivement couplées à des première et deuxième sorties du dispositif à retard (30), et une sortie couplée à l'entrée de commande du filtre. 7. Système de télévision caractérisé en ce qu'il comporte un démodulateur selon l'une des revendications précédentes.