Brevet FR2505113A1 — publié le 19821105

i "Système pour vérifier la synchronisation d'un récepteur" La présente invention concerne un système servant à vérifier la synchronisation d'un récepteur pour des signaux de données présentant un spectre de puissance en regard de la fréquence comprenant deux bandes latérales placées d'un côté et de l'autre d'une fréquence de symbole, le signal de données reçu étant échantillonné dans chaque intervalle de sym- bole à deux instants synchrones qui sont espacés l'un de l'autre d'une moitié d'un intervalle de symbole. Des systèmes du type décrit plus haut sont qualifiés de systèmes de contrôle La synchronisa- tion du récepteur est habituellement effectuée par un dispositif à signal d'horloge qui dérive un si- gnal d'horloge synchrone du signal de données sur la- base d'une information d'horloge présente dans le signal de données lui-même Un traitement non li- néaire du signal de données reçu permet d'obtenir une composante de signal puissante ayant une fré- quence égale au double de la fréquence de symbole. Le signal d'horloge, qui est nécessaire pour la ré- génération des signaux, doit être dérivé de cette composante de signal par division de fréquence, ce qui introduit une ambiguité dans la phase du signal d'horloge Un système de contrôle sert à détermi- ner la phase correcte du signal d'horloge. Dans un système de contrôle pour une mo- dulation biphasée (code manchester) décrit dans la demande de brevet anglais NO 2 048 016 A on obtient le critère de contrôle en intégrant les échantillons sur un certain nombre de cycles du signal reçu en vue de déterminer si la puissance moyenne du premier instant d'échantillonnage est supérieure à celle disponible au second instant d'échantillonnage. Il ressort des diagrammes de l'oeil repré- sentés dans la demande de brevet précitée et sur la Fig 4 des dessins annexés au présent mémoire, que le vrai oeil, c'est-à-dire l'oeil qui doit corres- pondre au premier instant d'échantillonnage, ne con- tient que des excursions d'amplitude complètes, tan- tis que le faux oeil peut contenir des lignes qui croisent l'oeil et dont la tension est approximati- vement nulle Par conséquent, lorsqu'on fait une moyenne sur de nombreuses périodes, la puis- sance présente dans le vrai oeil est supérieure à celle présente dans le faux oeil Le système de contrôle décrit dans la demande de brevet précitée utilise ce principe pour différencier les deux yeux et effectuer un recadrage si le signal d'horloge a une phase incorrecte. Bien que ce système soit utilisable, il souffre de certaines limitations pratiques qui ne ressortent pas d'une étude théorique du problème. Par exemple, on a souvent constaté que l'amplitude de pointe ou de crête du faux oeil est supérieure à celle du vrai oeil, ce qui atténue la différence de puissance entre les deux oeils De plus, les tran- sitions de tension qui ont nominalement la valeur zéro dans le faux oeil peuvent avoir une amplitude considérable, ce qui atténue encore davantage la différence de puissance Finalement, le signal peut contenir des composantes de bruit de basse fré- quence considérables dues au fonctionnement de cir- cuits d'échantillonnage et de maintien dans les étages précédents de l'ensemble du système Le résultat de ces défauts est qu'il devient progres- sivement plus difficile de distinguer un oeil de l'autre,à mesure que l'atténuation de l'agent de transmission est accrue sans recourir à des cons- tantes de temps excessives dans les circuits inté- grateurs. L'invention a pour but de procurer un sys- tème de contrôle du type précité dans lequel cer- tains au moins des inconvénients décrits soient at- ténués. L'invention prévoit un système permettant de vérifier la synchronisation d'un récepteur pour des signaux de données, comme décrit dans le premier paragraphe, caractérisé en ce qu'il comprend un dis- positif pour détecter la valeur minimum du signal échantillonné à chacun des deux instants et un dis- positif pour produire un signal de vérification dont la valeur dépend du fait que le niveau minimum, sur un certain nombre de cycles des données d'entrée, du signal échantillonné au premier instant, est supé- rieur à celui du signal échantillonné au second ins- tant. Un tel système a l'avantage qu'il n'est pas affecté par l'atténuation de la différence de puissance entre les deux yeux lorsque l'amplitude de pointe du faux oeil est supérieure à celle du vrai oeil, car la différenciation entre le vrai et le faux oeil est basée sur les niveaux minimums détectés dans cha- que oeil. Une forme d'exécution de l'invention sera décrite ci-après à titre d'exemple avec référence aux dessins annexés, dans lesquels: la Fig 1 illustre des formes d'ondes de signaux de données associées au code "vilebrequin"; la Fig 2 illustre quelques spectres d'am- plitude de divers procédés de codage (modulation); la Fig 3 est un schéma synoptiqui d'-un récepteur pourvu d'un système de contrôle conforme à l'invention, et la Fig 4 illustre quelques diagrammes de l'oeil. Sur la Fig l,-les formes d'ondes de si- gnaux pour les symboles de données " 1 " et " O " sont représentées dans un intervalle de symbole de 7- secondes, ces symboles de données étant codés selon le code "vilebrequin" qui est appelé ainsi en raison de l'aspect de la forme d'onde Le spectre d'ampli- tude du code "vilebrequin" est représenté sur la Fig 2 par la courbe CS Le spectre d'amplitude pour la modulation biphase ordinaire est représenté sur la Fig 2 par la courbe BP La courbe TH de la Fig 2 illustre le spectre d'amplitude pour un code dit "chapeau haut de forme" qui est une autre forme de modulation biphase décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 846 583. Le code "vilebrequin", la modulation bi- phase et le code "chapeau haut de forme" sont des exem- ples de codes dans lesquels le signal codé ou modulé est un signal sur double bande latérale présentant, en tant que fréquence d'onde porteuse, la fréquence de symbole l/T Hz La description suivante se réfè- rera au code "vilebrequin" Des adaptations néces- saires pour le code de modulation biphase et pour le code "chapeau haut de forme" seront mentionnées à la fin de la description. Comme le montre la Fig 3, un récepteur pour le code "vilebrequin" comprend un filtre de réception 1, un interrupteur d'échantillonnage 2 et un détecteur de polarité 3 Le filtre de récep- tion optimum est un filtre passe-bas présentant une fréquence de coupure valant le double de la fréquence de symbole 2/T Hz Entre O Hz et 2/T Hz, la courbe d'amplitude en regard de la fréquence comprend une variation sinusoïdale définie par l'expression: j sin T) ( 1) Le spectre du code "vilebrequin" est par approximation aussi donné par l'expression ( 1) Le résultat est qu'à la sortie du filtre de réception 1, le spectre est donné approximativement par l'ex- pression: sin 2 @"T) ( 2) Des signaux présentant un spectre tel que donné par l'expression ( 2) ont un diagramme de l'oeil qui est représenté sur la Fig 4 a,pour lequel l'in- terrupteur d'échantillonnage 2 devrait échantillonner le signal de données reçu aux instants d'échantil- lonnage t O + n T en vue d'assurer une réception op- timum. Le canal de signal d'horloge du récepteur comporte, d'une manière classique, un détecteur de passage par zéro 4, une boucle à accrochage de phase (PLL) 5 et un diviseur de fréquence 6 divisant par deux. Entre la sortie du filtre de réception 1 et le détec- teur de passage par zéro 4 est connecté un intégra- teur 7 par l'intervention duquel des passages par zéro se présentant à l'entrée du détecteur 4 sont espacés d'un multiple de T/2 secondes Des passages par zéro perturbateurs à des distances de T/4 secondes des passages par zéro souhaités sont éliminés par l'intégrateur 7 Sur la Fig 4 a, les passages par zéro souhaités sont désignés par a, b, c et d et les passages par zéro perturbateurs par e et f. A la sortie du détecteur de passage par zéro 4 apparaît une forte composante de signal d'une fréquence égale au double de la fréquence de symbole 2/T Hz Cette composante est sélectionnée par la boucle à accrochage de phase 5 Le diviseur de fréquence 6 divise la fréquence par deux pour obte- nir la fréquence de symbole 1/1 Hz. Le diviseur de fréquence 6 comporte deux sorties 6-Q et 6-Q Les impulsions d'échantillon- nage qui doivent apparaître aux instantst O + n T (Fig 4 a) sont dérivées de la sortie 6-Q Les impulsions qui apparaissent à la sortie 6-Q se trouvent au milieu entre les impulsions qui appa- raissent à la sortie 6-Q Les instants déterminés par ces impulsions sont indiqués par t 1 + n T (Fig 4) L'instant t 1 diffère de T/2 secondes de l'instant to O La Fig 4 a illustre la situation ap- propriée de l'instant to et de l'instant t 1 par rap- port au diagramme de lbeil Si le diviseur de fré- quence 6 n'a pas été ajusté sur la phase appropriée, le signal de données est échantillonné par l'inter- rupteur d'échantillonnage 2 dans la partie du diagramme de l'oeil dans laquelle se trouvent les passages par zéro perturbateurs e et f Ceci a pour effet de falsifier les données régénérées. Le diviseur de fréquence 6 comprend une entrée de commande 6-1 permettant de le régler sur la phase appropriée Un circuit de contrôle de phase 8 qui est connecté à la sortie du filtre de réception 1, est connecté à l'entrée de commande 6-1. Le circuit de contrôle de phase 8 comprend un circuit redresseur des deux alternances 9 dont la sortie est connectée à deux interrupteurs d'échan- tillonnage 10 et 11 qui sont commandés par les sor- ties 6-Q et 6-J, respectivement, du diviseur de fréquence 6, de sorte que l'interrupteur 10 échan- tillonne la sortie du circuit redresseur 9 aux instants t O n T et que l'interrupteur 11 échantil- lonne la sortie du circuit redresseur 9 aux instants t 1 + n T. Les échantillons de signaux présents aux sorties des interrupteurs d'échantillonnage 10 et 11 sont amenés, respectivement, à un premier et à un deuxième détecteur de tension minimum 12 et 13. Le détecteur 12 comprend un condensateur Cl, une diode Dl et le montage en parallèle d'un condensa- teur C 3 et d'une résistance Rl Le condensateur Cl, la diode Dl et le montage en parallèle C 3-R 1 sont connec- tés en série entre une barre d'alimentation positive et la masse La jonction du condensateur Cl et de la diode Dl est connectée à la sortie de l'inter- rupteur d'échantillonnage 10, tandis que la jonction de la diode Dl, du condensateur C 3 et de la résis- tance Rl est connectée à une première entrée d'un comparateur 14 Le détecteur 13 comprend un conden- sateur C 2, une diode D 2 et le montage en parallèle d'un condensateur C 4 et d'une résistance R 2 inter- connectés de la même manière que celle décrite pour le détecteur 12 et il est connecté entre la sortie de l'interrupteur d'échantillonnage 11 et une seconde entrée du comparateur 14 La sortie du comparateur 14 est amenée à un générateur d'impulsions 15,qui peut être un multivibrateur monostable, pour ramener le diviseur de fréquence 6 à son état initialpar l'intermédiaire de l'entrée de commande 6-llorsque la phase du signal d'horloge est incorrecte. Comme le montre la Fig 3, les détecteurs 12 et 13 produisent un signal de sortie çIont l'am- plitude dépend du signal échantillonné le plus pe- tit appliqué au condensateur Cl dans le cas du détec- teur 12 et C 2 dans le cas du détecteur 13 Le signal échantillonné à la sortie de l'interrupteur 10 est stocké dans un condensateur Cl La tension à la jonction de la diode Dl et de la résistance Rl dé- pend de la tension sur le condensateur Cl aussi longtemps que la diode Dl est polarisée en sens pas- sant et le condensateur C 3 est chargé à la tension aux bornes de la résistance Rl Si la tension du signal échantillonné devient plus positive, la diode Dl passe en non conduction et la tension à la sor- tie du détecteur 12 reste au niveau précédent plus négatif pendant une période dépendant-de la constante de temps du montage en parallèle C 3-Rl Le détecteur 12 produit donc un signal de sortie qui dépend de l'échantillon le moins positif appliqué au conden- sateur Cl De même, le détecteur 13 produit un signal de sortie dépendant de l'échantillon le moins positif appliqué au condensateur C 2 Les circuits détecteurs 12 et 13 sont représentés construits en vue d'être utilisés avec un circuit redresseur 9 qui produit des tensions positives par rapport à la terre Si le circuit redresseur 9 était connecté en sens opposé, c'est-à-dire s'il ne produisait que des tensions devenant négatives, les diodes Dl et D 2 devraient être polarisées de manière opposée et une barre d'alimentation négative devrait remplacer la barre d'alimentation positive. Pour le critère de contrôle, on utilise le fait que dans la partie du diagramme de l'oeil dans la- quelle se trouvent les passages par zéro perturba- teurs e et f, l'amplitude de signal aux instants d'échantillonnage peut avoir une faible valeur, qui dépend des données (Fig 4 a) Les passages par zéro perturbateurs e, f peuvent se déplacer lors- qu'un câble est présent entre l'émetteur et le récepteur, comme le montrent les Fig 4 b et 4 c qui illustrent le diagramme de l'oeil pour une longueur de câble croissante Cependant, il ressort des Fig 4 b et 4 c que des échantillons de signaux de faible amplitude continuent à se présenter dans cette par- tie du diagramme de l'oeil Par conséquent, si la phase du signal d'horloge dérivé est correcte, la sortie du détecteur 12 est plus positive que celle du détecteur 13 Cependant, si la sortie du détec- teur 13 devient plus positive que celle du détec- teur 12, la sortie du comparateur 14 change d'état et déclenche le générateur d'impulsions 15 qui pro- duit une courte impulsion pour ramener le diviseur de fréquence 6 à son état initial et modifier la phase de l'horloge. Comme chaque détecteur 12, 13 détecte la tension minimum pendant une série d'impulsions dans sa propre partie du diagramme de l'oeil, ce procédé évite les difficultés rencontrées lorsque l'ampli- tude de pointe du signal dans le faux oeil est supé- rieure à celle présente dans le vrai oeil. Le diagramme del'oeil du code "chapeau haut de forme" comporte aussi une partie dans laquelle, en fonc- tion des données, des amplitudes de signal de faible va- leur peuvent se présenter Le système de contr Cle dé- crit peut donc aussi être utilisé directement pour le code "chapeau haut de forme" La différence dans le ré- cepteur représenté sur la Fig 3 réside dans la forme de la courbe de filtrage du filtre de réception 1 Lors- qu'on utilise le code "chapeau haut de forme", le filtre de réception 1 peut avoir une courbe d'amplitude en regard de la fréquence uniforme jusqu'à la fréquence de coupure de 2/T Hz. Dans la pratique, on a constaté qu'un si- gnal modulé biphase ordinaire qui traverse un diffé- renciateur présente un diagramme de l'oeil qui est comparable à celui obtenu à la sortie du filtre de réception 1 lorsquon utilise le code "vilebrequin" Pour une utilisation avec une modu- lation biphase ordinaire, le circuit de contrôle 8 doit alors être précédé d'un différenciateur Dans ce cas également, le filtre de réception 1 pourrait avoir une courbe d'amplitude en regard de la fré- quence uniforme. Bien que le système ait été décrit dans le cas d'un récepteur de données utilisant un traitement analogique, il n'est pas limité à un tel récepteur, mais peut être utilisé avec des récepteurs dans lesquels le signal reçu subit un traitement numérique. R E V E N D I C A T I O N S 1. Système servant à vérifier la synchro- nisation d'un récepteur pour des signaux de données présentant un spectre de puissance en regard de la fréquence comprenant deux bandes latérales placées d'un côté et de l'autre d'une fréquence de symbole, le signal de données reçu étant échantillonné dans cha- que intervalle de symbole à deux instants synchrones qui sont espacés l'un de l'autre d'une moitié d'un intervalle de symbole, caractérisé en ce qu'il com- prend un dispositif pour détecter la valeur minimum du signal échantillonné à chacun des deux instants et un dispositif pour produire un signal de vérifi- cation dont la valeur dépend du fait que le niveau minimum, sur un certain nombre de cycles des données d'entrée, du signal échantillonné au premier ins tant, est supérieur à celui du signal échantillonné au second instant. 2. Système suivant la revendication l,carac- térisé en ce que le dispositif servant à détecter la va- leur minimum du signal échantillonné au premier et au second instant comprend un premier et un second détecteur comprenant chacun le montage en série d'un premier condensateur dans lequel le signal échan- tillonné est stocké, d'une diode et d'un second con- densateur, disposé entre des barres d'alimentation positive et négative, une résistance étant connec- tée en parallèle avec le second condensateur, la sortie de chaque détecteur étant disponible à la jonction de la diode et de la résis- tance. 3. Système suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un comparateur comportant une première et une seconde entrée aux- quelles les sorties du premier et du second détec- teur sont connectées, un signal de vérification étant fourni par la sortie du comparateur.