Brevet FR2490428A1 — publié le 19820319

La présente invention concerne un dispositif de recherche de la fréquence d'accord d'un récepteur radioélectrique à modulation de fréquence, et plus particulièrement un dispositif de recherche de la fréquence d'accord d'un récepteur radioélectrique à modulation de fréquence mobile par rapport à des stations émettrices émettant à des fréquences différentes. Un tel dispositif peut être utilisé, par exemple, dans un sys- tème de liaison par radio entre un train et des stations fixes réparties le long de la voie ferrée. Les fréquences d'émission possibles sont par exemple au nombre de trois, et deux stations fixes consécutives émettent à des fréquences différentes. Lorsque le récepteur monté sur le train parcourt l'intervalle entre deux stations, il doit à un moment donné 9tre conmandé pour ne plus recevoir la fréquence de la station qu'il a quittée et recevoir la fréquence de la prochaine station. Pour cela un récepteur comporte classiquement différents oscil- lateurs locaux fournissant les différentes fréquences d'accord correspondant aux différentes fréquences d'émission, le choix entre ces différents oscillateurs locaux étant effectué au moyen d'un dispositif de recherche de fréquence d'accord. Le fonctionnement du dispositif de recherche de fréquence d'accord est généralement basé sur un contr8le de la qualité du signal démodulé. Dans un dispositif de recherche de fréquence d'accord connu, ce contrôle de la qualité du signal démodulé se fait en isolant le bruit du signal utile, puis en mesurant la durée pendant laquelle le niveau du bruit est supérieur à un certain seuil. Si cette durée excède un certain seuil, on décide d'effectuer la commutation d'un oscillateur local sur un autre. La mise en oeuvre de cette méthode nécessite donc un filtre passe-bande pour sélectionner le bruit en dehors de la bande du signal utile, un détecteur de seuil pour sélectionner le bruit dont le niveau est supérieur à un certain seuil, un générateur d'horloge associé à une porte "ET" pour rendre possible la mesure de la durée du bruit sélectionné par le détecteur de seuil, et un système de compteurs pour mesurer cette durée et la comparer à la valeur seuil. La présente invention a pour but un dispositif de recherche de fréquence d'accord, de mise en oeuvre simplifiée, et dans lequel le contrôle de la qualité du signal démodulé s'effectue de manière totalement différente. L'invention consiste en effet à tirer parti d'un phénomène considéré habituellement comme un phénomène parasitaire et de ce fait indésirable. Ce phénomène est connu sous le nom de "clicks" et est décrit notamment dans l'ouvrage de S.0. Rice, intitulé Time Series Analysis (Ed.M.Rosenblatt, pages 395-422, Wiley 1963). Dans un démodulateurà-asynchrcae, à partir du seuil de démodu- lation, des impulsions de bruit, appelées "clicks", apparaissent. Ces impulsions sont produites par un brusque passage en quadrature du bruit et du signal utile. Leur amplitude, théoriquement infinie, est en pratique très supérieure à celle du bruit et du signal utile et leur nombre est inversement proportionnel au rapport signal à bruit en moyenne fréquence. La mesure de la fréquence de ces implusions de bruit permet donc de connaître le rapport signal'démodulé à bruit. Et pour comparer le rapport signal à bruit en basse fréquence sur différen- tes fréquences il suffit de comparer la fréquence de ces impulsions de bruit, la fréquence d'accord recherchée correspondant à celle pour laquelle cette fréquence est minimale. Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif de recherche de fréquence d'accord pour récepteur radioélectrique à modulation de fréquence mobile par rapport à des stations émettrices émettant à des fréquences d'émission différentes, le récepteur comportant un démodulateur muni de moyens pour synthétiser diffé- rentes fréquences d'accord correspondant aux différentes fréquences d'émission, ce dispositif de recherche de fréquence d'accord comporte - des moyens pour compter, pour chaque fréquence d'accord et pen- dant une durée T, le nombre d'impulsions de bruit apparaissant en sortie du démodulateur; - des moyens pour repérer la fréquence d'accord pour laquelle le nombre d'impulsions de bruit est minimum, cette fréquence étant la fréquence d'accord recherchée, les moyens de repérage fournis- sant le signal de commande des moyens pour synthétiser les diffé- - rentes fréquences d'accord. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de recherche de fréquence d'accord comporte des moyens pour intégrer les résultats fournis par les moyens de comptage relativement à chaque fréquence d'accord, intercalés entre les moyens de comptage et les moyens de repérage. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de recherche de fréquence d'accord comporte des moyens pour activer les moyens de comptage, d'intégration et de repérage, à une fré- quence f. Les objets et caractéristiques de la présente invention appa- ra tront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en rela- tion avec les dessins ci-annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma d'un récepteur radioélectrique compor- tant un dispositif de recherche de fréquence d'accord conforme à l'invention; - la figure 2 est un algorithme qui représente la succession des différentes étapes du traitement effectué par le dispositif de recherche de fréquence d'accord conforme à l'invention. Le récepteur radioélectrique représenté sur la figure I comporte à la suite de l'antenne de réception 1, un démodulateur 2, muni d'un synthétiseur de fréquences 3 apte à générer différentes fré- quences d'accord correspondant aux différentes fréquences d'émis- sion, et un dispositif de recherche de fréquence d'accord compor- tant lui-même des moyens 4 de comptage d'impulsions de bruit, con- nectés en sortie du démodulateur et des moyens 5 de repérage de la fréquence d'accord pour laquelle le nombre d'impulsions de bruit est minimum, insérés entre la sortie du dispositif de recherche de fréquence d'accord et l'entrée de commande du synthétiseur. Le démodulateur 2 comporte à la suite de l'antenne I un premier mélangeur 6 destiné à faire subir au signal reçu un premier changement de fréquence. -Le signal nécessaire à ce changement de fréquence provient du synthétiseur de fréquences 3. Le premier mélangeur 6 est suivi d'un premier amplificateur 7, d'un premier filtre passe-bande 8, d'un atténuateur 9, d'un second amplificateur 10, d'un second mélangeur 11, d'un second filtre passe-bande 12, et d'un discriminateur 13. Le signal obtenu en sortie du discriminateur est le signal d'entrée démodulé. Le signal nécessaire au second changement de fréquence effectué 1o par le second mélangeur Il provient d'un oscillateur local 14. Le synthétiseur de fréquences et l'atténuateur sont commandés par le circuit 3 de recherche de fréquence d'accord. L'atténuateur-permet de remonter le niveau du bruit par rapport à celui du signal utile, et de se ramener dans une zone o la mesure du rapport signal à bruit est possible, donc d'augmenter la dynamique de mesure du dispositif de commande de recherche de fré- quence. Le dispositif de recherche de fréquence d'accord comporte des moyens 4 pour compter pendant une durée T et pour chaque fréquence d'accord, le nombre d'impulsions de bruit apparaissant en sortie du démodulateur, et des moyens 5 pour repérer la fréquence d'accord pour laquelle le nombre d'impulsions de bruit est minimum, cette fréquence étant la fréquence d'accord recherchée. Les moyens de comptage comportent un redresseur 15 qui reçoit le signal de sortie du démodulateur, un détecteur de seuil 16 qui reçoit le signal de sortie du redresseur, un circuit 17 de mise en forme des signaux fournis par le détecteur de seuil 16, et un compteur 18 incrémenté au rythme du signal fourni par le circuit de mise en forme 17 et commandé par le signal fourni par les moyens de repérage 5. Les moyens de repérage 5 sont constitués par un microprocesseur qui commande et exploite les mesures effectuées par les moyens de comptage 4. Le dispositif de recherche de fréquence d'accord fonctionne de la façon suivante. Le signal présente à l'entrée du redresseur 15 est la superpo- sition du signal utile démodulé, de bruit et d'impulsions de bruit. Conformément à l'invention, ce signal est exploité tel quel, sans aucun traitement préalable, par le dispositif de recherche 4. Le dispositif de recherche selon l'invention étant basé sur une exploitation des impulsions de bruit, et ces impulsions pouvant être positives ou négatives, le signal de sortie du démodulateur est préalablement redressé au moyen du redresseur 15 de manière à avoir par la suite un traitement uniforme quelle que soit la polarité de ces impulsions. Le détecteur de seuil 16 est destiné à détecter les impulsions de bruit à l'intérieur du signal fourni par le redresseur 15. Cette détection peut en effet se faire suivant un critère de seuil, en raison de la grande différence existant entre l'amplitude de ces impulsions et l'amplitude du reste du signal. Le seuil choisi pour le détecteur 16 tient compte de cet ordre de grandeur, et de ce fait est placé relativement haut. Le circuit de mise en forme 17 est destiné à mettre les impul- sions de bruit retenues par le détecteur 16 sous une forme exploi- table par le compteur 18, c'est-à-dire sous la forme rectangulaire. Ainsi le compteur 18 compte le nombre d'impulsions de bruit appa- raissant sur le signal démodulé. Dans l'exemple de réalisation décrit, le repérage est effectué à l'aide d'un microprocesseur qui exploite les résultats fournis par les moyens de comptage 4. Le microprocesseur effectue également une intégration des résultats fournis par les moyens de comptage relativement à chaque fréquence d'accord. C'est également le mocroprocesseur qui active les moyens de comptage, d'intégration et de repérage, à une fréquence f qu'il est capable de modifier en fonction des résultats des mesures précédentes. Enfin le microprocesseur réinitialise les moyens de comptage à la fréquence _ Le microprocesseur 5 est programmé conformément à l'algorithme représenté à la figure 2 que l'on décrit maintenant. Cet algorithme débute par la programmation du synthétiseur de fréquences 3 avec l'une des fréquences d'accord fi possibles. Pour cette fréquence d'accord f-, le microprocesseur autorise le -i comptage du compteur 18 pendant une durée T, puis mémorise le contenu du compteur 18 à la fin de cette période T. Le même traitement est ensuite effectué pour la fréquence d'accord fini et ainsi de suite pour toutes les fréquences d'accord. Puis on recommence n fois de suite le même traitement pour toutes les fréquences d'accord de manière à faire une intégration des résultats obtenus pour chaque fréquence d'accord. Le microprocesseur effectue alors la moyenne des résultats obtenus pour les n mesures relatives à chaque fréquence d'accord et compare ces différentes fréquences moyennes pour retenir la plus faible. La fréquence moyenne la plus faible correspond en effet à celle pour laquelle la fréquence moyenne des impulsions de bruit est minimale, c'est-à-dire à la fréquence d'accord re- cherchée. Le synthétiseur de fréquences 3 est alors programmé, avec la fréquence d'accord retenue. Puis le microprocesseur procède à la détermination des condi- tions de mesure relatives aux prochaines mesures, c'est-à-dire à la détermination de la fréquence des mesures suivantes, et de l'atténuation procurée par l'atténuateur 9. Pour cela, le microprocesseur fait un certain nombre de tests sur la fréquence moyenne retenue précédemment. Un premier test consiste à situer la fréquence moyenne retenue à l'intérieur d'une gamme de mesures, une gamme de mesures compor- tant toutes les fréquences comprises entre une limite inférieure et une limite supérieure de fréquence moyenne des impulsions de bruit. Un second test consiste la gamme de mesure retenue à l'inté- rieur d'un ensemble de gammes de mesure qui sont juxtaposées de manière à couvrir une zone de fréquences plus ou moins étendue selon le-nombre de gammes choisi. Le premier test a pour but de sélectionner l'atténuation que devra procurer l'atténuation 9 lors des prochaines mesures. Le second test a pour but de déterminer la fréquence des prochaines mesures. Les deux paramètres: atténuation et fréquence des mesures suffi- sent à déterminer la game de mesures dans laquelle vont se situer les prochaines mesures. Au cours du premier test, on compare la fréquence moyenne rete- nue avec les limites supérieure et inférieure de la gamme de mesures sélectionnée précédemment. Si la fréquence moyenne retenue est proche de la limite supérieure de la gamme de mesures sélection- née précédemment, on décide de réduire l'atténuation procurée par l'atténuateur pour les prochaines mesures. Si au contraire, la fréquence moyenne retenue est proche de la limite inférieure de la gamme de mesures sélectionnée précédemment, on décide d'augmen- ter cette atténuation. Au cours du second test, on recherche sila fréquence moyenne retenue se trouve dans la gamme de mesures la plus basse. On entend par gamme de mesures la plus basse celle o les valeurs de fréquence moyenne d'impulsions de bruit sont les plus élevées. Si tel est le cas, on décide que la fréquence des prochaines mesures sera la fréquence la plus élevée, c'est-à-dire f En effet, si la fréquence moyenne des impulsions de bruit retenue est trop forte, cela signifie que l'on est dans une zone de transition entre les différentes fréquences d'émission, donc que les mesures doivent se renouveler assez rapidement pour trouver le plus vite possible la fréquence d'accord correspondant à la nouvelle fréquence d'émission. Si tel n'est pas le cas on cherche si la fréquence moyenne retenue se trouve dans la gamme de mesures la plus haute. On entend par gamme de mesures la plus haute celle o les valeurs de fréquence moyenne des impulsions de bruit sont les plus faibles. Si la fréquence moyenne retenue se trouve dans la gamme de mesures la plus haute, on décide que la fréquence des prochaines mesures sera la fréquence la plus faible, c'est-à-dire f3. En effet, si la fréquence moyenne des impulsions de bruit retenue est très faible, cela signifie que le récepteur se trouve dans une zone o les interférences avec d'autres fréquences d'émission ne se fait pas encore sentir, et o par conséquent il n'est pas nécessaire de renouveller fréquemment les mesures. Si maintenant la fréquence moyenne retenue ne se trouve ni dans la gamme de mesures la plus basse, ni dans la gamme de mesures la plus haute, on décide que la fréquence des prochaines mesures sera une fréquence f2 intermédiaire entre les fréquences f1 et f3. L'algorithme décrit ci-dessus se répète ainsi à la fréquence de mesures sélectionnée. La possibilité de faire varier le taux d'atténuation du signal mesuré et la fréquence des mesures permet d'améliorer sensiblement la qualité et l'opportunité des mesures. REVENDICATIONS 1. Dispositif de recherche de fréquence d'accord pour récepteur radioélectrique à modulation de fréquence, mobile par rapport à des stations émettrices émettant à des fréquences d'émission diffé- rentes, le récepteur comportant un démodulateur (2) muni de moyens (3) pour synthétiser différentes fréquences d'accord correspondant aux différentes fréquences d'émission, caractérisé en ce qu'il com- porte des moyens de comptage (4) pour compter pour chaque fréquence d'accord, et pendant une durée T, le nombre d'impulsions de bruit apparaissant en sortie du démodulateur, et des moyens de repérage (5) pour repérer la fréquence d'accord pour laquelle le nombre d'impulsions de bruit est minimum, cette fréquence étant la fré- quence d'accord recherchée, les moyens de repérage fournissant le signal de commande des moyens (3) pour synthétiser les différentes fréquences d'accord. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de comptage (4) comportent un redresseur (15) connecté en sortie du démodulateur, un détecteur de seuil (16) connecté en sortie du redresseur (15), un circuit de mise en forme (17) con- necté en sortie du détecteur de seuil (16), et un compteur (18) incrémenté par le signal de sortie du circuit de mise en forme (17), et réinitialisé par un signal d'horloge de fréquence I 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'intégration (5) pour intégrer les résultats fournis par les moyens de comptage (4) relativement à chaque fréquence d'accord, intercalés entre les moyens de comptage et les moyens de repérage. 4. Dispositif selon les revendications 1 et 2 ou 2 et 3, carac- térisé en ce qu'il comporte des moyens (5) pour activer les moyens de comptage (4), d'intégration et de repérage (5), à une fréquence f. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la fréquence f est variable en fonction des résultats fournis par les moyens de repérage (5). 6. Dipositif selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, dans lequel le démodulateur (2) comporte un atténuateur (9) apte à rehausser le niveau du bruit par rapport à celui du signal utile, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (5)-pour commander l'atténuateur (9) en fonction des résultats fournis par les moyens de repérage (5).