Brevet FR2526609A1 — publié le 19831110

RECEPTEUR DE SIGNAUX MULTIPORTEUSES PROTEGE DES SIGNAUX PERTURBATEURS L'invention se rapporte aux équipements de transmission de type multiporteuses, et plus particulièrement à un récepteur adapté à ce type de transmission protégé des signaux perturbateurs. Lors de la réception de signaux composés de plusieurs porteuses modulées, l'un des problèmes à résoudre concerne la protection contre les effets des perturbateurs. Pour la réception de signaux composés de plusieurs porteuses modulées, il n'est pas rentable d'utiliser une voie de réception par fréquence porteuse Le récepteur comprend donc généralement des cir- cuits à haute fréquence et à fréquence intermédiaire communs à toutes les porteuses modulées, et pour chaque porteuse un circuit particulier permettant la démodulation. L'amplificateur en fréquence intermédiaire commun à toutes les porteuses est un amplificateur à commande automatique de gain, dont le gain est commandé par une tension proportionnelle à l'enveloppe du signal reçu ayant le niveau le plus élevé parmi les signaux transmis sur les différentes porteuss Cette disposition permet d'obtenir dans des condi- tions normales un fonctionnement linéaire de l'amplificateur à commande de gain. En sortie de cet amplificateur, le signal est aiguillé sur les différentes voies accordées sur les fréquences à démoduler Un circuit de commande recevant les tensions détectées sur les différentes voies sélectionne en permanence la tension détectée la plus élevée pour l'appliquer à l'entrée de commande de gain de l'amplificateur à fréquence intermédiaire. En présence d'un signal perturbateur, la protection d'un tel récepteur est donnée par les filtrages successifs en haute fréquence et en fréquence intermédiaire avant l'amplification, et par le filtrage à bande étroite centré sur chacune des fréquences intermédiaires Lorsque le perturbateur a une fréquence située à l'intérieur de la bande passante des filtres à bande étroite la perturbation est maximum De plus, lorsque la tension détectée maximum est celle correspondant à la voie dont la fréquence porteuse est voisine de la fréquence du signal perturbateur, c'est cette tension détectée maximum qui est prise comme référence pour j la commande de gain de l'amplificateur à fréquence intermédiaire En conséquence, pour un niveau croissant du signal perturbateur, le gain de l'amplificateur à fréquence intermédiaire diminue, donc le niveau du signal avant démodulation diminue jusqu'à atteindre la valeur limite admissible pour un bon fonctionnement des démodulateurs Le niveau du signal perturbateur maximum admissible est déterminé en fonction du niveau des signaux utiles, qui doivent être maintenus au-dessus du seuil inférieur de la dynamique du démodulateur. Un tel récepteur résiste classiquement à des perturbateurs dont la fréquence est voisine de l'une des fréquences reçues, et dont le niveau maximum admissible est de l'ordre de 20 décibels au-dessus du signal utile de niveau le plus élevé, compte-tenu du fait que la dynamique du démodulateur a un seuil inférieur de l'ordre de 30 d B par rapport au niveau nominal. La présente invention a pour objet un récepteur de signaux protégé des perturbations, l'écart entre le signal perturbateur et le signal utile de niveau le plus élevé pouvant atteindre 80 décibels, la fréquence du perturbateur étant proche voire égale à une des fréquences reçues. Suivant l'invention, un récepteur de signaux multiporteuses com- portant des circuits d'amplification à haute fréquence et à fréquence intermédiaire communs à l'ensemble de N porteuses modulées et un circuit de démodulation comportant pour chaque porteuse modulée un filtre, un amplificateur détecteur, et un démodulateur, est caractérisé en ce que, pour la protection contre les signaux perturbateurs, le récepteur comporte en outre un circuit de détection des perturbateurs couplé aux sorties du circuit de démodulation et fournissant des signaux de commande caracté- ristiques de l'apparition ou de la disparition d'un signal perturbateur sur chacune des voies, et un circuit de présélection et d'atténuation sélective des porteuses en fréquence intermédiaire inséré entre le circuit à haute fréquence et le circuit à fréquence intermédiaire, le circuit de présélec- tion et d'atténuation comportant des filtres accordés sur les porteuses en fréquence intermédiaire suivis d'atténuateurs commandés par les signaux de commande. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques appa- raîtront à l'aide de la description qui suit en référence aux figures annexées. La figure I représente le schéma classique d'un récepteur multipor teuses. La figure 2 est un diagramme schématique du spectre des fréquences. La figure 3 est le schéma du récepteur multiporteuses protégé des perturbations suivant l'invention. Sur les figures I et 2, les éléments analogues sont indiqués par les mêmes références. Le récepteur multiporteuses classique représenté sur la figure 1, comporte des circuits à haute fréquence 1, des circuits en fréquence intermédiaire 2, et des circuits d'amplification, de détection et de démodulation 3. Les circuits haute fréquence 1 comportent un filtre passe bande 11 couplé à l'entrée E du récepteur, dont la sortie est reliée à l'entrée d'un amplificateur 12 ayant sa sortie reliée à la première entrée d'un mélan- geur 13 La seconde entrée du mélangeur est reliée à la sortie d'un oscillateur local 14 La sortie du mélangeur fournit le signal à fréquence intermédiaire appliqué à l'entrée des circuits à fréquence intermédiaire 2 qui comportent un filtre passe bande 20 suivi d'un amplificateur à fréquence intermédiaire 21 Cet amplificateur est un amplificateur à commande automatique de gain ayant une entrée de CAG La sortie de cet amplificateur 21 constitue la sortie des circuits à fréquence intermé- diaire et est reliée à l'entrée des circuits de démodulation 3 Ces circuits de démodulation comportent, pour chaque porteuse, un filtre passe bande 30 accordé sur la fréquence de la voie correspondante, f 1 1 f 2 fn ' la sortie de ce filtre passe bande étant reliée à l'entrée d'un amplificateur détecteur 31 dont la sortie est reliée à un circuit limiteur 32 Un démodulateur 33 a son entrée reliée à la sortie du limiteur et sa sortie délivre le signal démodulé, Si, i = I à N Il a été indiqué ci-dessus que l'amplificateur à fréquence intermé- diaire à commande automatique de gain était commandé par la tension détectée maximum des différentes porteuses Pour cela, les sorties des amplificateurs détecteurs 31, fournissant les tensions détectées Vdl, Vd 2 Vdn, sont reliées aux entrées d'un circuit de commande automatique de gain 4 Ce circuit sélectionne parmi les tensions appliquées sur ses différentes entrées, celles dont le niveau est le plus élevé, et la transmet, avec un gain convenable, à l'entrée de commande automatique de gain de l'amplificateur à fréquence intermédiaire 21. La figure 2 représente les niveaux détectés dans les différentes voies à fréquences porteuses fl f 2 fn Soit Vdmin et Vdmax les tensions détectées minimale et maximale sur les différentes voies D O est l'écart entre les deux tensions détectées extrêmes, et est généralement de l'ordre de 10 d B. A titre d'exemple sur cette figure un signal perturbateur de niveau Vp a été représenté en pointillés à une fréquence voisine de la fréquence fi de la voie i Soit D la dynamique utile des limiteurs permettant un bon fonctionnement des démodulateurs Dans un récepteur classique, D est de l'ordre de 30 décibels, la différence D-Do égale à 20 décibels fixe le niveau maximum admissible du signal perturbateur à 20 décibels au-dessus du signal utile le plus élevé Si le niveau est dépassé, le signal à l'entrée des démodulateurs devient inférieur à leur seuil de bon fonctionnement; toutes les voies sont affectées par ce perturbateur. La figure 3 représente le récepteur suivant l'invention Il com- porte comme le récepteur classique des circuits haute fréquence 1 dont l'entrée est couplée à l'entrée E du récepteur et dont la sortie est couplée à l'entrée des circuits à fréquence intermédiaire 2 Mais, entre les circuits haute fréquence et les circuits à fréquence intermédiaire, le récepteur suivant l'invention comporte un circuit de présélection et d'atténuation sélective en fréquence, 5, constitué de la manière suivante La sortie des circuits haute fréquence 1 est reliée aux entrées de N filtres passe'bande, centrés respectivement sur les fréquences porteuses des différentes voies. Chaque filtre passe bande 51 est suivi d'un atténuateur 52 à commande électronique dont l'atténuation maximale peut dépasser 80 décibels, l'atténuation résiduelle étant de quelques décibels Les sorties de ces atténuateurs sont reliées aux entrées d'un additionneur 53 Les filtres passe bande de ce circuit de présélection, centrés sur les fréquences fi Y ont une largeur de bande suffisante pour transmettre le signal modulé, et ont un affaiblissement permettant d'éliminer les fréquences voisines des fréquences fi La sortie de l'additionneur 53 est reliée à l'entrée des circuits à fréquence intermédiaire 2 La sortie de ces circuits est reliée, comme dans le récepteur classique, à l'entrée d'un circuit de détection et de démodulation 3, à N voies séparées Ce circuit 3 fournit comme précédemment les signaux de sortie démodulés 51 Sn, et les tensions détectées Vdl Vdn Le récepteur suivant l'invention comporte en outre un circuit de détection de la voie perturbée, 6, qui reçoit les tensions détectées Vdi et les signaux de sortie Si, de i = 1 à N Le signal utile démodulé Si de la voie i contient une information caractéristique Hi permettant de l'identifier comme un signal effectivement émis Cette information peut être une fréquence pilote lorsque le circuit transmet des signaux analogiques, ou la fréquence horloge récupérée pour une trans- mission de signaux numériques. Ces fréquences pures, connues du récepteur, sont sélectionnées par filtrage et détectées Pour cela, le circuit de détection de la voie perturbée 6 comporte pour chaque voie, un filtre 61 dont l'entrée est reliée à la sortie de signal démodulé correspondante, suivi d'un détecteur 62 La sortie du détecteur 62 et la sortie de signal détecté Vdi de la voie correspondante du circuit de détection et de démodulation 3 sont reliées aux entrées d'un comparateur 63 Ce circuit comparateur 63 fonctionne de la manière suivante: en l'absence de signal perturbateur le niveau d'horloge détecté Hi est élevé, tandis que lorsqu'un perturbateur apparaît, ce niveau d'horloge détecté décroit rapidement De plus, la tension détectée Vdi en l'absence de signal perturbateur reste inférieure au niveau détecté d'horloge, alors que, lorsqu'un signal perturbateur apparaît, la tension détectée Vdi reste à fort niveau tandis que le niveau d'horloge détecté est faible Le comparateur 63 est un amplificateur différentiel qui fournit sur sa sortie un signal positif ou négatif selon qu'un signal perturbateur est apparu sur la voie i correspondante ou non La sortie du circuit comparateur 63 est reliée à l'entrée d'un circuit de commande 64, (circuit logique à seuil O volt) dont la sortie délivre des impulsions de commande d'ouverture ou de fermeture à des interrupteurs de la manière suivante: Tout d'abord les sorties Si du circuit de détection et de démodula- tion 3 sont reliées aux entrées du circuit de traitement du récepteur (non représenté) par des interrupteurs à commande électronique 7 Ce circuit de traitement est par exemple un circuit de combinaison des signaux des différentes voies pour un récepteur fonctionnant en diversité de fréquen- ces La sortie du circuit de commande 64 de la voie i est reliée à l'entrée de commande de l'interrupteur correspondant, l'interrupteur étant fermé lorsqu'aucun signal perturbateur n'a été détecté par le circuit compara- teur, l'interrupteur 7 étant au contraire ouvert lorsqu'un signal perturba- teur a été détecté puis refermé lorsque ce signal perturbateur a disparu. Cette information est donnée par la sortie du comparateur 63 via le circuit de commande 64. De plus, les sorties de signal détecté Vdi sont reliées aux entrées du circuit de commande automatique de gain, CAG, 4 par l'intermédiaire d'interrupteurs à commande électronique 8 L'entrée de commande de l'interrupteur correspondant à la voie d'indice i est reliée à la sortie Ci du circuit de commande correspondant Lorsqu'un signal perturbateur est apparu sur la voie d'indice i, l'interrupteur correspondant est ouvert, de façon que la tension détectée Vdi ne contribue pas à l'élaboration de la tension de commande de gain de l'amplificateur à commande automatique de gain Ainsi, la sortie du circuit de CAG 4 délivre à l'entrée de commande automatique de gain la tension Vdrnax égale à la tension détectée la plus élevée de toutes les voies hormis celle de la voie i dans laquelle un signal perturbateur a été détecté. A l'arrivée d'un signal perturbateur, le circuit 6 détecte donc la voie i perturbée par disparition de la fréquence pilote ou horloge alors que le signal détecté a un niveau élevé, et élimine par l'intermédiaire des interrupteurs 7 et 8 la contribution de la voie i dans le signal démodulé d'une part et pour l'élaboration de la tension de commande automatique de gain du circuit à fréquence intermédiaire d'autre part. Néanmoins, avec un tel circuit, le signal perturbateur subsiste à fort niveau à l'entrée de l'amplificateur à fréquence intermédiaire Il est donc nécessaire de l'atténuer pour éviter la formation de produits d'intérmodulation dans cet amplificateur intermédiaire commun aux n porteuses En effet, un signal perturbateur à fort niveau à l'entrée de l'amplificateur à fréquence intermédiaire sature l'amplificateur qui tra- vaille alors dans une zone non linéaire et génère des produits d'intermo- dulation Compte-tenu de la proximité des fréquences des différentes voies et de l'espacement régulier qui existe généralement entre ces fréquences, les produits d'intermodulation générés par la non linéarité de l'amplificateur à fréquence intermédiaire sont des produits du type 2 fkfiy k et i étant les indices des deux porteuses voisines Ces produits peuvent se situer aux alentours d'une fréquence f voisine des deux premières. Pour résoudre ce problème, une première solution consiste à couper la voie d'indice i à l'entrée de l'amplificateur à fréquence intermédiaire en commandant une atténuation Ai très élevée de l'atténua- teur 52 correspondant de la voie i Cette solution permet d'éviter le problème ci-dessus mais a l'inconvénient de ne plus donner d'information sur la présence du signal perturbateur Pour obtenir cette information il est donc nécessaire dans un circuit de ce type de remettre en service périodiquement la voie i, pour s'assurer que le signal perturbateur existe toujours, ou au contraire qu'il a disparu; dans ce dernier cas les interrupteurs 7 et 8 correspondants doivent être à nouveau fermés. Une deuxième solution correspondant au mode de réalisation préféré de l'invention représenté sur la figure 3, consiste à introduire une atténuation avant amplification en fréquence intermédiaire, sur la voie d'indice i dans laquelle un signal perturbateur a été détecté, cette atténuation étant variable avec le niveau de perturbation d'une part, et les niveaux détectés des autres voies d'autre part Cette solution permet de ramener le signal perturbateur à l'entrée de l'amplificateur à fréquence intermédiaire à un niveau tel que les non linéarités soient évitées, éliminant ainsi tout risque d'intermodulation, mais en gardant ce signal perturbateur à un niveau compris dans la dynamique du démodulateur, par exemple au niveau le plus élevé des n-I autres fréquences porteuses utiles. A cet effet, le récepteur suivant l'invention comporte un circuit de comparaison 9 comportant N comparateurs tels que 91, recevant d'une part la tension détectée Vdi de la voie correspondante, et d'autre part la tension détectée maximum Vdrax des tensions détectées dans les voies non perturbées Cette tension Vdmax n'est autre que la tension de sortie du circuit de commande automatique de gain 4 Le comparateur 91 délivre alors un signal proportionnel à Vdrmax-Vdi transmis ou non à l'atténuateur 52 correspondant de la voie i selon que l'interrupteur correspondant du circuit d'interruption 10 est ouvert ou fermé; cette commande des interrupteurs 10 est réalisée par les signaux de commande Ci Ainsi, après atténuation dans la voie i dans laquelle le signal perturbateur a été détecté, le niveau dans la voie perturbée est égal au niveau maximum détecté dans les autres voies, et le circuit de détection de signal perturbateur fournit en permanence l'information de présence de ce signal perturbateur, le signal détecté dans cette voie ayant un niveau relative- ment élevé tandis que le niveau d'horloge du signal récupéré dans cette même voie est très faible Lors de la disparition du signal perturbateur, le niveau d'horloge redevient élevé par rapport au niveau du signal détecté dans cette même voie et le signal de commande change d'état; les interrupteurs correspondants 7 et 8 se referment tandis que l'interrupteur commandant l'atténuation s'ouvre. Avec des atténuateurs électroniques à diode PIN, il est possible de réaliser une atténuation A de l'ordre de 80 décibels En conséquence, le récepteur décrit ci-dessus est protégé pour des signaux perturbateurs dont la fréquence est voisine ou égale à l'une des fréquences reçues et dont le niveau maximum est de l'ordre de 80 décibels au-dessus du signal utile ayant le niveau le plus élevé Ces chiffres sont typiquement ceux qui correspondent à une diffusion troposphérique ou lonosphérique, perturbée par des signaux reçus en vue directe. Ainsi, un récepteur multiporteuses du type décrit ci-dessus conti- nue à fonctionner dans de bonnes conditions avec des signaux perturba- teurs, l'amélioration apportée étant de l'ordre de 60 décibels par rapport au système classique décrit ci-dessus. L'invention s'applique aux équipements de transmission de type multiporteuses et en particulier aux radiocommunications par satellites, aux radiocommunications troposphériques ou ionosphériques en diversité de fréquences, ou aux radiocommunications à partir de véhicules mobiles, en diversité de fréquences. REVENDICATIONS 1 Récepteur de signaux multiporteuses comportant des circuits d'amplification à haute fréquence ( 1) et à fréquence intermédiaire ( 2) communs à l'ensemble de N porteuses modulées et un circuit de démodula- tion ( 3) comportant pour chaque porteuse modulée un filtre ( 30), un amplificateur détecteur ( 31), et un démodulateur ( 33), caractérisé en ce que, pour la protection contre les signaux perturbateurs, le récepteur comporte en outre un circuit de détection des perturbateurs ( 6) couplé aux sorties (Si, i = I à n) du circuit de démodulation et fournissant des signaux de commande (Ci) caractéristiques de l'apparition ou de la disparition d'un signal perturbateur sur chacune des voies, et un circuit de présélection et d'atténuation, sélective ( 5) des porteuses en fréquence intermédiaire inséré entre le circuit à haute fréquence ( 1) et le circuit à fréquence intermé- diaire, le circuit de présélection et d'atténuation ( 5) comportant des filtres ( 51) accordés sur les porteuses en fréquence intermédiaire suivis d'atténuateurs ( 52) commandés par les signaux de commande (Ci). 2 Récepteur selon la revendication 1 dans lequel l'amplificateur à fréquence intermédiaire est commandé par un circuit de commande automatique de gain ( 4) dont les entrées sont couplées aux sorties des amplificateurs détecteurs ( 31) et dont la sortie suit la tension détectée la plus élevée présente sur ces sorties, caractérisé en ce qu'il comporte en outre, entre les sorties des amplificateurs détecteurs ( 31) et les entrées du circuit de commande automatique de gain ( 4), des interrupteurs ( 8) à commande électronique commandés par les signaux de commande (Ci) pour empêcher la transmission du signal détecté sur une voie perturbée au circuit de commande automatique de gain. 3 Récepteur selon l'une des revendications I et 2 fonctionnant en diversité de fréquences et comportant un circuit de combinaison des porteuses démodulées couplé aux sorties du circuit de démodulation, caractérisé en ce que des interrupteurs ( 7) à commande électronique commandés par les signaux de commande (Ci) sont placés entre les sorties du circuit de démodulation et le circuit de combinaison pour annuler le signal de sortie d'une voie perturbée. 4 Récepteur selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que le circuit ( 6) de détection des perturbations comporte pour chaque porteuse un circuit ( 61, 62) de récupération et de détection de signal horloge (Hi) dont l'entrée est reliée à la sortie correspondante (Si) du circuit de démodulation, un comparateur ( 63) dont les entrées sont reliées à la sortie de signal détecté (Vdi) correspondante et à la sortie du circuit de détection de signal horloge, et un circuit de commande ( 64) qui, à partir des niveaux relatifs du signal horloge et du signal détecté, fournit le signal de commande (Ci) correspondant. 5 Récepteur selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que l'atténuation sélective en fréquence commandée par le signal de commande correspondant lors d'une apparition de signal perturbateur sur la porteuse correspondante est une atténuation maximum, les atténuateurs ( 52) étant mis en circuit par fermeture d'interrupteurs ( 10) commandés par les signaux de commande (C), le récepteur comportant en outre un dispositif de commande de test de la porteuse correspondante pour le changement d'état du signal de commande correspondant lors de la disparition du signal perturbateur. 6 Récepteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce -que l'atténuation, sélective en fréquence, commandée par le signal de commande correspondant lors d'une apparition d'un signal perturbateur sur la porteuse correspondante est une atténuation variable ramenant l'amplitude du signal perturbateur à l'entrée du circuit fi ( 2) à un niveau compris dans la dynamique des voies non perturbées, les atténuateurs étant mis en circuit par fermeture d'interrupteurs ( 10) commandés par les signaux de commande (Ci) et appliquant un signal d'amplitude variable aux atténuateurs. 7 Récepteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le niveau d'une porteuse perturbée est ramené par l'atténuateur variable correspondant commandable en tension au niveau de la porteuse de niveau maximum parmi les porteuses non perturbées, le récepteur comportant, pour chaque voie, un circuit de comparaison ( 91) du niveau de la porteuse détectée et du niveau de la porteuse détectée non perturbée de niveau maximum dont la sortie est reliée par un interrupteur ( 10) à l'entrée de commande en tension de l'atténuateur.