Brevet FR2520565A1 — publié le 19830729

DISPOSITIF DE MODULATION, POUR CHAINE DE MODULATION DE TYPE A BANDE LATERALE UNIQUE L'invention concerne un dispositif de modulation pour chaîne de modulation de type à bande latérale unique (BLU). S La modulation BLU consiste à moduler en amplitude une onde porteuse délivrée par un oscillateuc local et à exécu Zer un filtrage du signal modulé ainsi obtenu, de manière à ne conserver qu'une des bandes latérales de fréquence du signal modulé On distingue la modulation BLU inférieure qui conserve le signal modulé de fréquence inférieure à la fréquence de l'onde porteuse, et la modulation BLU supérieure qui conserve le signal modulé de fréquence supérieure à la fréquence de l'onde porteuse. Ce procédé de modulation présente l'avantage par rapport à la modulation d'amplitude classique, et à puissance d'émetteur égale, d'amé- liorer le rapport signal sur bruit à l'émission d'une quantité égale à 9 d B. Ce gain est un résultat bien connu de la modulation BLU et est ce qui en fait son attrait. Quand la limitation de la puissance d'émission des émetteurs est imposée, limitation technologique dans les émetteurs de grande portée ou limitation administrative dans les configurations d'allocation des diverses gammes de fréquence, il est encore possible d'améliorer le rapport signal sur bruit en jouant sur la forme même du signal modulant. En effet le signal modulant, dans le cas de la parole surtout, présente une variation d'amplitude importante, de l'ordre de 10 d B environ, qui est le fait des syllabes plosives commençant généralement par des lettres telles que les b, les p, ou les t, et ceci même pour un orateur parlant d'une voix égale La puissance d'émission nominale d'un émetteur est donc celle affectée à l'émission de ces signaux les plus forts. Or il s'avère que ces signaux ne représentent qu'une petite proportion des quantités d'information à transmettre et ne sont par entièrement néces- saire à l'intelligibilité d'un message Soit P crête la puissance déployée par un émetteur pour émettre ces signaux de grande amplitude et P moyen la puissance déployée pour émettre la majeure partie des messages On sait, dans ce as, que le rapport signal utile sur bruit est égal à P moyen / P bruit et que la puissance nominale de l'émetteur est égale à P crête On en déduit facilement que, premièrement, l'émetteur émet quasiment en permanence à une puissance inférieure à sa puissance nominale, et que, deuxièmement, le rapport signal sur bruit peut être amélioré dans le rapport P crête / P moyen. U.e przmière solution, imaginée dans l'art antérieur pour réduire cette variation d'amplitude vocale, consistait à réaliser un écrêtement du signal modulant; mais on était rapidement limité par les pertes d'intelli- gibilité dues aux distorsions Une deuxième solution, imaginée dans l'art antérieur, consistait à réguler le gain de la chatne d'émission BLU par un automatisme, appelé compresseur, et à donner à ce compresseur une constante de temps de l'ordre de 20 à 50 ms Dans ces conditions on ne tenait pas compte de la variation d'amplitude des signaux du signal 1, modulant, même de ceux dont la fréquence était la plus basse, mais seulement des intonations que l'orateur voulait imprimer à son discours. Ce dispositif permettait d'améliorer le rapport signal sur bruit d'environ 6 d B. La méthode la plus efficace, qui permet d'augmenter au maximum la puissance moyenne, et donc le rapport signal sur bruit, sans altérer sensiblement l'intelligibilité, consiste à écrêter le signal en BLU, car, en BLU, une partie de la quantité d'information à transmettre est véhiculée par une modulation de la phase de la porteuse Ceci s'explique de la manière suivante: soit wp la pulsation de l'onde porteuse et o la pulsation du signal modulant, la valeur du signal modulé en BLU est m cos (w wm) t, selon que l'on pratique une modulation BLU supérieure ou inférieure; un écrêtement en BLU revient à agir sur m quand m est trop grand du fait d'un signal modulant trop fort; le signal, perçu après cet écrêtement, est certes m' cos (o p + wm) t, avec m contre lnformationw m de nature à assurer l'intelligibilité du message. Dans ces conditions la puissance moyenne d'émission peut se rapprocher le plus de la puissance nominale de l'émetteur, et le rapport signal sur bruit peut s'approcher le plus de son maximum. Dans l'art antérieur cet écrêtement BLU, réalisé après le filtrage BLU, nécessite un filtrage complémentaire pour limiter, à sa partie utile seulement, la bande de fréquence explorée par le signal modulé En effet l'écrêtement BLU, s'il ne modifie pas notablement le spectre du signal modulé, a cependant pour conséquence de générer des harmoniques de ce signal modulé Il convient, avant de transmettre, d'éliminer ces harmoniques Sur le plan pratique le filtre complémentaire nécessaire est identique au premier filtre BLU Par ailleurs le besoin se fait sentir, dans l'industrie, de réaliser des émetteurs BLU pouvant émettre au choix sur l'un des deux canaux: le canal BLU supérieure ou le canal BLU inférieure. Ce besoin se fait particulièrement sentir en transmission radioélectrique ou la permutation des canaux est une pratique courante pour palier certains inconvénients de transmission des ondes dans l'atmosphère. L'équipement de ces deux canaux avec le dernier dispositif présenté nécessite la réalisation de deux couples de filtres: un couple de filtres accordés sur la bande de fréquence inférieure et un couple de filtres accordés sur la bande de fréquence supérieure Ces filtres d'une techno- logie très élaborée, filtres à quartz en particulier, sont réalisés un par un, avec beaucoup d'opérations manuelles, et sont en conséquence très coûteux Il importe d'en réduire le nombre. La présente invention a pour objet d'associer deux dispositifs à savoir un dispositif d'émetteurs double canaux: BLU inférieure et BLU supérieure, et un dispositif d'écrêtement BLU pour augmenter le rapport signal sur bruit Et ceci tout en divisant par deux le nombre des filtres nécessaires pour réaliser ces opérations dans l'art antérieur. L'invention consiste en un dispositif de modulation, pour chaîne de modulation de type à bande latérale unique BLU, caractérisé en ce qu'il comprend: un premier modulateur pour moduler un premier signal de porteuse par un signal modulant (BF) et délivrer un premier signal modulé comportant une première bande latérale inférieure et une première bande latérale supérieure; un premier filtre pour recevoir le premier signal modulé, éliminer l'une des deux premières bandes latérales et délivrer l'autre; un dispositif de traitement de signal pour traiter le signal délivré par le premier filtre un deuxième modulateur pour moduler par le signal délivré par le dispositif de traitement de signal, un deuxième signal de porteuse dont la fréquence est le double de celle du premier signal de porteuse, et délivrer un deuxième signal modulé comportant une deuxième bande latérale inférieure et une deuxième bande latérale supérieure; et un deuxième filtre pour recevoir le deuxième signai modulé éliminer la deuxième bande latérale supérieure et délivrer la deuxième bande latérale inférieure qui est identique à la première bande latérale éliminée par le premier filtre. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui la soutiennent Celles-ci sont données à titre indicatif et non limitatif des caractéristiques de l'invention Elles représentent: la figure 1, un schéma d'un dispositif d'écrêtement BLU de l'art antérieur; la figure 2, un schéma d'un émetteur BLU double canal de l'art antérieur; la figure 3, un schéma d'un dispositif d'écrêtement BLU, double canal, de l'art antérieur;* la figure 4, un dispositif d'écrêtement BLU canal supérieur selon l'invention; la figure 5, un dispositif d'écrêtement BLU canal inférieur selon l'invention; ú 5 la figure 6, un dispositif d'écrêtement BLU double canal selon l'invention. Sur ces différentes figures les mêmes repères désignent les mêmes éléments. Selon Pinvention, en disposant un filtre BLU inférieure après un mélangeur mélangeant le signal modulant de fréquence f et la porteuse émise par un oscillateur local de fréquence Fol, le mélange Fol + f. sortant du mélangeur, devient Fol f Un dispositif de traitement de signal, situé à la suite du mélangeur, ne modifie pas d'une manière fondamentale le spectre de ce dernier signal C'est-à-dire que le spectre du signal émergent de ce dispositif de traitement de signal contient d'une part les composantes Fol f et d'autre part des harmoniques de ce signal. Plus particulièrement dans le cas qui nous préoccupe ce dispositif de traitement de signal sera un écrêteur BLU, mais cela n'est nullement une condition restrictive du champ d'application de l'invention qui est plus vaste Un deuxième mélangeur mélangeant ce signal à celui d'un oscil- lateur dont la fréquence est le double exactement, 2 Fol, de celle du premier oscillateur local produit un signal: ( 2 Fol + (Fol-f)} identique à( 2 Fol (Fol-f) et 2 Fol + (Fol-f)}, qui peut encore s'écrire: Fol + f et 3 Fol f. Le passage de ce dernier signal dans un filtre BLU supérieur élimine la composante 3 Fol f et restitue le signal utile Fol + f On voit que l'on a premièrement obtenu un signal modulé en BLU, ayant subi un écrête- ment BLU, et deuxièmement utilisé deux filtres différents appariés. Plus précisément on a représenté sur la figure 1 le dispositif classique de l'écrêteur BLU Un signal de modulation, référencé par les lettres BF, arrive sur Pune des voies d'un mélangeur 1 Ce mélangeur 1 est un mélangeur classique, connu de l'art antérieur Un signal d'une onde porteuse, de fréquence Fol, arrive sur l'autre-voie en provenance d'un oscillateur local non représenté Le signal modulé, élaboré par le mélan- geur 1, attaque un filtre BLU 2, filtre BLU supérieure ou inférieure selon le canal choisi, qui a pour objet d'éliminer la partie inutile du signal élaboré par le mélangeur Un écrêteur BLU 3, d'un type connu dans l'art antérieur, réalise un écrêtement du signal modulé Un filtre BLU 2 identique au précédent éliminé les composantes du signal sortant de l'écrêteur BLU 3 situées hors de la bande de fréquence utile et qui ont été générées par l'écrêteur BLU 3 En effet il est pénalisant de conserver un signal encombré d'harmoniques parasites Le signal sortant de ce dernier filtre BLU 2 est alors utilisé pour attaquer un émetteur ou tout autre système de traitement du signal. La figure 2 représente un modulateur BLU double canal comportant un mélangeur 1 identique au précédent, un filtre BLU supérieure 4 réalisant le filtrage du signal modulé selon le canal supérieur, et un filtre BLU inférieure 5 apparié réalisant le filtrage du signal modulé selon le canal inférieur Les deux filtres 4 et 5, sont dits appariés car ils ont pour rôle de filtrer chacun un des canaux existant de part et d'autre d'une même onde porteuse En 7 et 8 sont schématisés les commutateurs permettant le passage d'un canal à un autre Dans la position de ces commutateurs, représentée sur la figure 2 le canal de bande latérale unique supérieure est celui retenu Le commutateur 7 sélectionne pour le signal élaboré par le mélangeur l la direction du filtre BLU supérieure 4, et le commutateur- 8 collecte le signal émis par ce filtre BLU supérieur 4. Les filtres 4 et 5 présentés sont des filtres passe-bande, connus de l'art antérieur, et ayant des caractéristiques de filtrage très sélectives Ils sont généralerffent constitués d'une série de cellules à quartz: le nombre des cellules est directement lié à la raideur des flancs de la courbe de réponse en fréquence de ces filtres; la construction à base de quartz de chacune de ces cellules leur confère une grande sélectivité: de l'ordre de quelques kilohertz autour d'une fréquence d'oscillateur de plusieurs mégahertz Le réglage de l'accord de ces filtres est très délicat et très précis. La figure 3 représente l'association des deux dispositifs précédents telle qu'elle se présentait dans l'art antérieur On remarque en particulier l'existence de deux couples appariés: le couple des filtres BLU supérieure 4 et le couple des filtres BLU inférieure 5 La réalisation d'un dispositif complet tel qu'il est ainsi décrit nécessite donc quatre filtres En effet sur un canal sélectionné par le commutateur 7, le canal de bande latérale unique supérieure dans le cas de cette figure, on rencontre successi- vement un premier filtre BLU supérieure 4, un écrêteur de signal 3, et un deuxième filtre BLU supérieure 4 De la même façon, sur le canal non présentement sélectionné, on distingue successivement, un premier filtre BLU inférieure 5, un écrêteur de signal 3 et un deuxième filtre BLU inférieure 5 On a donc bien un dispositif global comportant quatre 3 filtres: deux filtres BLU inférieure 5 et deux filtres BLU supérieure 4 Le commutateur 8 organise la collecte du signal émis sur le canal recherché. On a représenté sur la figure 4 le schéma du modulateur-écrêteur BLU selon Pinvention On y distingue en particulier un mélangeur 6 intercalé entre recrêteur BLU 3 et le filtre BLU supérieure 4 Ce mélangeur 6 reçoit un signal venant de l'écrêteur BLU 3 et un signal émis par un multiplicateur 13 de l'oscillateur local La fréquence du signal émis par le multiplicateur est le double exactement de la fréquence de la porteuse initiale Le signal sortant de ce mélangeur 6 comporte donc un 3 spectre de composantes Fol + f et de composantes 3 Fol f comme il a été dit précédemment En effet le signal sortant de l'écrêteur BLU 3 est du même type que celui qui sort de l'écrêteur BLU 3 dans le cas de la figure 1. Il a été obtenu par battement du signal modulant, noté BF, et dont la fréquence es', f, avec le signal émanant d'un oscillateur lot-al, non représentés dont la fréquence du signal est Fol Ce battement est effectué dans un mélangeur 1 connu de l'art antérieur Le spectre du signal sortant du mélangeur 1 comporte, en particulier, des composantes Fol f et Fol + f Le passage de ce signal dans le filtre BLU inférieure 5 supprime la composante Fol + f Il reste donc la composante Fol f Ce signal, sortant 1, du filtre BLU inférieure 5, attaque l'écrêteur BLU 3 qui provoque entre autres la génération d'harmoniques du signal Fol f Le signal sortant de cet écrêteur BLU 3 attaque à son tour, le mélangeur 6 sur une de ses voies L'autre voie de ce mélangeur 6 étant attaquée par le signal de fréquence 2 Fol émanant du multiplicateur 13 Le battement de ces deux derniers signaux dans le mélangeur 6 génère un signal dont le spectre comporte les composantes significatives: 2 Fol (Fol f) et 2 Fol + (Fol f). Ceci peut encore s'écrire: Fol + f et 3 Fol f. Le filtre BLU supérieure 4 permet de retrouver en sortie le signal de spectre Fol + f en éliminant la composante 3 Fol f ainsi que les harmoniques parasites émises par l'écrêteur BLU 3 éventuellement trans- posées par le modulateur 6 Le dispositif de la figure 4 permet donc l'émission sur le canal supérieur. La figure 5 représente une configuration symétrique de la précé- dente dans laquelle les filtres BLU supérieure 4 et les filtres BLU inférieure 5 ont été intervertis Le dispositif de la figure 5, symétrique de celui de la figure 4 permet l'émission sur le canal inférieur Dans chacune de ces deux configurations on remarque que seuls deux filtres ont été utilisés, un filtre BLU supérieure 4 et un filtre BLU inférieure 5 La demanderesse a imaginé un dispositif de commutation pour permettre, à partir de deux filtres appariés, de réaliser le dispositif de modulation selon linvention sur un quelconque des canaux, le canal supérieur ou le canal inférieur. Ce dernier dispositif est décrit par la figure 6 Sur cette figure on remarque en particulier un ensemble de contacteurs 9, 10, Il et 12 orgnik Int aus choix le parcours du signal se lon une des deux configurations décrites en figures 4 et 5 La commutation de tous ces contacteurs 9, 10, Il et 12 est simultanée selon un dispositif connu de l'art antérieur et non représenté sur la figure On remarque en particulier sur cette figure un commutateur 9 permettant au signal émis par le modulateur 1 d'attaquer le filtre BLU supérieure 4 Le commutateur 10 dirige le signal sortant de ce filtre BLU supérieure 4 vers l'entrée d'un écrêteur BLU 3 La sortie de cet écrêteur BLU 3 attaque un mélangeur 6 selon l'invention La sortie de ce mélangeur 6 est dirigée vers l'entrée du filtre BLU inférieure 5 par l'intermédiaire du commutateur Il Le signal sortant de ce filtre BLU inférieure 5 est dirigé vers son traitement ultérieur par l'intermédiaire du dernier commutateur 12 On constate que, si l'on commute ensemble -tous les commutateurs 9, 10, 11 et 12, le signal suivra un chemin symétrique et sera dirigé à la sortie du filtre BLU supérieure 4, vers son traitement ultérieur par le passage dans le commutateur 10 La première configu- ration permet l'émission sur le canal inférieur, la deuxième configuration permet l'émission sur le canal supérieur On constate donc qu'au moyen d'un seul jeu de deux filtres appariés et au moyen d'un jeu de commutateurs on peut réaliser la modulation et l'écrêtement BLU sur chacun des canaux. Un dispositif conçu selon ce dispositif global trouve son application particulièrement dans les émetteurs BLU double canaux. Les récepteurs BLU, utilisant avant démodulation des filtres BLU associés à l'émission, les filtres ici représentés peuvent aussi remplir cette fonction. Un dispositif conçu selon la configuration globale de la figure 6 trouve donc aussi une application dans les émetteurs-récepteurs double canaux. REVENDICATIONS 1 Dispositif de modulation, pour chaîne de modulation de type à bande latérale unique, caractérisé en ce qu'il comprend: un premier modulateur ( 1) pour moduler un premier signal de porteuse par un signal modulant (BF) et délivrer un premier signal modulé compor- S tant une première bande latérale inférieure et une première bande latérale supérieure; u Jn premier filtre ( 5) pour recevoir le premier signal modulé, éliminer l'ur e des deux-premières bandes latérales et délivrer l'autre; un dispositif de traitement de signal ( 3) pour traiter le signal délivré par le filtre; un deuxième modulateur ( 6) pour moduler par le signal délivré par le dispositif de traitement de signal, un deuxième signal de porteuse dont la fréquence est le double de celle du premier signal de porteuse, et délivrer un deuxième signal modulé comportant une deuxième bande latérale 1 inférieure et une deuxième bande latérale supérieure; et un deuxième filtre ( 4) pour recevoir le deuxième signal modulé, éliminer la deuxième bande latérale supérieure et délivrer la deuxième bande latérale inférieure qui est identique à la bande latérale éliminée par le premier filtre. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un doubleur de fréquence ( 13) pour recevoir le premier signal de porteuse et délivrer le deuxième signal de porteuse. 3 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le premier filtre ( 5) est un filtre de bande latérale unique inférieure, et que le deuxième filtre ( 4) est un filtre de bande latérale unique supérieure; ce dispositif délivrant un signal bande latérale unique correspondant à un canal supérieur pour la porteuse utilisée. 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le premier filtre ( 4) est un filtre de bande latérale unique supérieure, et que le deuxième filtre ( 5) est un filtre de bande larérale unique inférieure; ce dispositif délivrant un signal bande latérale unique correspondant à un canal inférieur pour la porteuse utilisée. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de commutation ( 9 12) pour interchanger les filtres, ce qui permet d'obtenir un signal de sortie correspondant à un canal supérieur ou à un canal inférieur pour la porteuse utilisée. 6 Dispositif selnn l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce que le dispositif de traitement de signal est un écrêteur bande latérale unique ( 3).