Brevet FR2529367A1 — publié le 19831230

La présente invention concerne un dispositif de lecture de signaux de modulation numériques et, plus spécialement, un dispositif de lecture utilisé dans la reproduction d'une infor- mation numérique dont le signal MIC (modulation par impulsions codées) est enregistré sur un support d'enregistrement ou est trans- mis à un moyen de transmission selon un système de modulation dans lequel le rapport temporel de la durée des signaux de niveau haut à la durée des signaux de niveau bas dans l'unité de temps est sen- siblement égal à l'unité. Pour l'enregistrement d'un signal d'information numé- rique, comme un signal MIC, sur un support d'enregistrement, il est effectué une modulation prédéterminée Dans des exemples de systèmes de modulation pouvant être utilisés à cet effet, le rapport temporel de la durée des signaux de niveau haut à la durée des signaux de niveau bas dans l'unité de temps est sensiblement égal à l'unité Avec ce système de modulation, l'avantage est que le signal de sortie reproduit ne comporte pas de composante de courant continu Pour la reproduction de ces signaux, un signal HF (haute fréquence) reproduit à partir du capteur prend la forme d'une onde sinusotdale déformée en raison des caractéristiques de fréquence finie du capteur ou du support d'enregistrement Pour conformer en forme d'onde rectangulaire une semblable forme d'onde déformée, il a été utilisé un système de comparaison dit au niveau zéro com- portant un comparateur de niveaux. Dans un système d'enregistrement et de reproduction optique utilisant un disque d'enregistrement optique sur lequel la présence et l'absence d'une marque en creux correspondent res- pectivement à des niveaux haut et bas d'un signal de modulation numérique, et sur lequel ces niveaux haut et bas sont lus optique- ment, on détecte le niveau binaire en mesurant la quantité de lumière projetée qui est réfléchie par le disque, de sorte que les valeurs de pic des niveaux haut et bas d'un signal reproduit peuvent ne pas être symétriques (voir partie b de la figure 2) Même si le niveau reproduit est comparé à un niveau de comparaison constant (niveau zéro) dans un comparateur de niveaux, il est impossible d'obtenir l'information numérique initiale exacte. Pour résoudre ce problème, il est habituel, comme le montre la figure 1, de mesurer la composante de courant continu contenue dans le signal de sortie du comparateur de niveaux 2, lequel fait fonction de conformateur du signal de sortie de l'ampli- ficateur de reproduction 1, au moyen d'un intégrateur 3, et produit un signal de sortie correspondant à la composante de courant continu d'un amplificateur différentiel 4 Ce dernier signal de sortie est utilisé comme niveau de comparaison dans le comparateur de niveaux 2. Ainsi, lorsque la composante de courant continu contenue dans le signal de sortie du comparateur de niveaux 2 augmente dans un sens positif, il est possible de rendre égales la durée du niveau haut et la durée du niveau bas du signal de comparaison en augmentant de manière correspondante le niveau de comparaison du comparateur 2, puisque la durée du niveau haut dans le signal d'entrée de repro- duction est plus longue que l'autre Inversement, lorsque la com- posante de courant continu du signal de sortie de comparaison augmente dans le sens négatif, on peut compenser ceci en abaissant le niveau de comparaison du comparateur 2 d'une manière correspon- dante Un circuit permettant d'effectuer une semblable opération est appelée un circuit CAS (commande automatique de seuil) et est décrit en détail dans la demande de brevet japonais N O 56-215 207 de la demanderesse. La figure 2 montre une forme d'onde de signal d'enre- gistrement destinée à être délivrée à un support d'enregistrement suivant le système de modulation MHQ (modulation huit-quatorze), dans lequel le rapport temporel du niveau haut au niveau bas est rendu sensiblement égal à l'unité La forme d'onde (b) est la forme d'onde reproduite lorsque le signal d'enregistrement indiqué par la forme d'onde (a) est capté et reproduit La forme d'onde (b) est une onde sinusoïdale déformée dont les pics positifs et négatifs sont symétriques l'un par rapport à l'autre visà-vis d'un niveau zéro désigné par la référence 5 La forme d'onde (c) est le signal de sortie de comparaison obtenu par comparaison de niveaux de la 7 forme d'onde (b) avec le niveau zéro 5, et elle diffère encore du signal initial (a), c'est-à-dire qu'il n'est pas une reproduction exacte de celui-ci Avec la délivrance de la forme d'onde (b) au circuit (CAS) de la figure 1, le niveau de comparaison du compa- rateur 2 subit un ajustement automatique, comme cela est indiqué par une ligne 6 en trait mixte, ce qui conduit à la reproduction d'une forme d'onde identique à la forme d'onde (a). Avec ce système, la constante de temps de l'intégra- teur 3 qui a pour fonction de mesurer le rapport temporel est néces- sairement grande, puisque ce système utilise le fait que le rapport temporel du niveau haut au niveau bas du signal de modulation est sensiblement égal à l'unité sur l'étendue d'une base de temps pro- longée Ainsi, le niveau de comparaison (niveau de seuil) du com- parateur de niveaux 2 ne peut suivre un phénomène de réduction de niveau faisant suite à une lacune instantanée, ou un phénomène analogue, comme cela est indiqué par la ligne 6 en trait continu apparaissant sur la figure 5 A Par conséquent, il peut être produit une partie sans données. La demande de brevet japonais N O 55-150644 mise à la disposition du public décrit un circuit présentant une caractéris- tique de poursuite améliorée du fait que la constante de temps du circuit CAS a été rendue plus petite La figure 3 représente un schéma simplifié de ce circuit Le signal venant de l'amplificateur de reproduction 1 est comparé dans le comparateur de niveaux 2 à un niveau de comparaison prédéterminé, comme dans le cas du circuit de la figure 1 Comme niveau de comparaison, il est utilisé le signal de sortie d'un synthétiseur 9, lequel est obtenu par exemple par addition des signaux de sortie de circuits 7 et 8 de maintien de pics qui maintiennent les valeurs de pics positives et négatives respectives du-signal de reproduction dans un rapport approprié. Dans le cas d'un signal de reproduction tel que celui représenté par la courbe 10 de la figure 4, les signaux de sortie de maintien de pics positifs et négatifs deviennent ceux respective- ment représentés par les courbes 11 et 12 en trait mixte, tandis qu'un niveau intermédiaire entre les pics positifs et négatifs, lequel est obtenu au moyen de l'additionneur 9, devient celui repré- senté par la courbe 13. Dans ce circuit, les constantes de temps des circuits 7 et 8 de maintien de pics deviennent très petites par comparaison avec la constante de temps du circuit de la figure 1, si bien que le temps de réponse du niveau de seuil est plus bref En outre, en cas de lacunes le niveau de seuil 14 varie de la manière représentée graphiquement sur la fibure 5 B, de sorte qu'il n'y a pas de partie sans données Toutefoia, lorsque l'on utilise ce circuit pour con- former le signal de reproduction d'un support d'enregistrement présentant l'asymétrie de la figure 2 (partie b), il peut apparaître des défaillances dans le fonctionnement normal, lesquelles seront décrites ci-après. Ainsi, lorsque les constantes de temps des circuits de maintien de pics sont suffisamment petites pour pouvoir suivre les pics respectifs du signal, il n'y a pas de variation de niveau par suite de lacune, ou de phénomène analogue, lorsque l'amplitude du signal HF reproduit 10 varie de la manière présentée sur la fi- gure 4 Toutefois, le niveau de seuil varie toujours de la manière représentée par la courbe 13 et est astable En outre, puisque le niveau de seuil 13 coupe le signal HF 10 en des points présentant un écart avec le niveau de seuil réel 15, il est impossible d'obte- nir une forme d'onde de reproduction exacte Inversement, si les constantes de temps des circuits respectifs de maintien de pics positifs et négatifs sont suffisamment grands pour pouvoir suivre en cas de lacune, ils ne peuvent alors suivre les pics du signal HF, le niveau de seuil devient une ligne passant par les valeurs inter- médiaires des pics respectifs La ligne 16 en trait continu de la figure 4 est une représentation de ce dernier cas, et elle diffère du niveau de seuil vrai 15, si bien qu'une reproduction exacte est, dans ce cas encore, impossible. Un but de l'invention est de proposer un dispositif de lecture de signaux de modulation numériques qui est toujoûrs en mesure de produire un signal de sortie de reproduction stable indépendamment des variations de niveau tels que lacunes ou phéno- mènés analogues provenant du support d'enregistrement ou du système de transmission. Le dispositif-de lecture de signaux de modulation numé- riques selon l'invention commande le niveau de comparaison (c'est- à-dire le niveau de seuil) du comparateur de niveaux d'un circuit CAS en fonction du rapport temporel du niveau haut au niveau bas existant dans un signal de sortie de comparaison, et en fonction des niveaux intermédiaires des pics positifs et négatifs respectifs d'un signal de reproduction. Un autre mode de réalisation de dispositif de lecture de signaux de modulation numériques selon l'invention utilise, comme signal d'entrée du comparateur de niveauxdu circuit CAS, un signal dont le décalage est commandé selon les niveaux intermédiaires des valeurs de pics respectives du signal de reproduction, et commande le niveau de comparaison en fonction du rapport temporel du niveau haut au niveau bas du signal de sortie du comparateur de niveaux. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est un schéma de principe d'un exemple de circuit CAS; la figure 2 représente les formes d'onde permettant d'expliquer le fonctionnement du circuit de la figure 1; la figure 3 est un schéma de principe d'un autre exemple de circuit CAS; la figure 4 est un schéma de formes d'onde permettant d'expliquer le fonctionnement du circuit de la figure 3; les figures 5 A et 5 B montrent les formes d'onde dans le cas o il apparaît une lacune dans le circuit de la figure 1 et, ou bien, de la figure 3; la figure 6 est un schéma de principe d'un mode de réalisation de l'invention; les figures 7 A et 7 B montrent des courbes caractéris- tiques d'un circuit régénérateur de la figure 6; les figures 8 A et 8 B sont des formes-d'onde permettant d'expliquer les effets obtenus par l'invention; la figure 9 est un schéma de principe d'un autre mode de réalisation de l'invention; et la figure 10 est un schéma de circuit correspondant au schéma de principe de la figure 6. Sur la figure 6, est représenté un schéma de principe d'un mode de réalisation de l'invention, dans lequel un signal de reproduction venant d'un capteur est amplifié par un amplificateur de reproduction 1, puis est délivré à un circuit régénérateur 17. Le circuit régénérateur 17 possède des caractéristiques de compen- sation de fréquence vis-à-vis du support d'enregistrement, ces carac- téristiques étant présentées sur les figures 7 A et 7 B Ainsi, la caractéristique fréquence-gain est représentée sur la figure 7 A et la caractéristique fréquence-retard est présentée sur la figure 7 B. Comme cela résulte clairement des courbes caractéristiques, la caractéristique de retard est plate jusqu'à environ 1 M Hz et l'am- plitude correspondant à la fréquence de signal MHQ fondamentale maximale de 720 k Hz est plus grande d'environ 6 d B que celle corres- pondant à la fréquence fondamentale minimale de 196 k Hz Le régéné- rateur 17 est constitué d'un déphaseur et d'un amplificateur de haute fréquence (voir figure 10) D'autres structures de régénéra- teurs sont naturellement possibles. Du fait que le signal de reproduction passe dans le régénérateur 17, les différences d'amplitude dues à la fréquence du signal de reproduction peuvent devenir sensiblement uniformes, si bien que le circuit est stabilisé vis-à-vis de la composante de bruit en amplitude Le signal de sortie du régénérateur est utilisé comme signal d'entrée d'un comparateur de niveaux 2 qui constitue le circuit CAS Le rapport temporel du niveau haut au niveau bas du signal de sortie de comparaison est mesuré par la combinaison de l'intégrateur 3 et d'un amplificateur différentiel 4, comme dans le cas de la figure 1 Le signal correspondant au niveau continu du signal de sortie de mesure du rapport temporel, c'est-à-dire le signal de sortie de l'amplificateur 4, est appliqué à une entrée d'un syn- thétiseur 18. D'autre part, les valeurs de pics positives et néga- tives du signal de sortie du régénérateur 17 sont respectivement mesurées par des circuits 7 et 8 de maintien de pics, et les signaux de sortie traités des circuits de maintien de pics sont ajoutés au signal de sortie de mesure du rapport temporel dans le synthétiseur 18. Le signal de sortie résultant du synthétiseur est utilisé comme niveau de comparaison dans le comparateur de niveaux 2. Avec ce montage, le niveau de sortie du régénérateur 17 devient sensiblement uniforme, indépendamment de la fréquence du signal et, par conséquent, le signal de sortie additionné venant du synthétiseur 9 représente le niveau de tension intermédiaire des pics positifs et négatifs du signal de reproduction Ceci signifie que la constante de temps de chacun des circuits de maintien de pics peut être suffisamment grande pour suivre les lacunes et non pas suffisamment petite pour suivre les pics du signal HF de reproduction. Ainsi, le niveau de comparaison du comparateur de niveaux 2 ne varie pas avec la fréquence du signal HF selon les variations d'amplitude, et une valeur de seuil stable peut être obtenue En cas d'abaissement du niveau par suite de lacune, ou d'un phénomène analogue, le niveau de seuil est commandé par le signal de sortie de détection de niveau intermédiaire venant de la combinaison des circuits 7 et 8 de main- tien de pics et du synthétiseur 9 Pour les variations du rapport temporel du niveau haut au niveau bas s'étendant sur une longue période, le niveau de seuil est commandé par le signal de sortie de détection du rapport temporel venant de la combinaison de l'inté- grateur 3 et de l'amplificateur différentiel 4 Ainsi, le niveau de seuil 6 peut suivre le phénomène de lacune tel que présenté sur la figure 8 A, ce qui conduit à une conformation d'onde efficace du signal de reproduction. La figure 9 est un schéma de principe d'un autre-mode de réalisation de l'invention, dans lequel les composants analogues ou identiques à ceux de la figure 6 sont désignés par les mêmes numéros de référence, de sorte qu'on omettra d'en faire une des- cription détaillée Dans ce mode de réalisation, le signal de sortie synthétisé de la combinaison formée par les circuits de maintien de pics et le synthétiseur 9, à savoir le niveau de tension intermé- diaire du signal de sortie de reproduction, est combiné, dans un autre synthétiseur 19, avec le signal de reproduction du régénéra- teur 17 de manière voulue, et le signal synthétisé résultant est utilisé comme signal d'entrée de comparaison de niveaux appliqué au circuit CAS Dans le synthétiseur 9, le niveau de tension inter- médiaire des valeurs de pics positives et négatives du signal de sortie de reproduction est détecté comme c'était le cas pour la figure 6 L'amplitude du décalage du signal de sortie du régénéra- teur est compensée par le niveau de tension intermédiaire, de sorte que, lorsque l'amplitude diminue par suite d'une lacune, le niveau intermédiaire du signal de reproduction s'abaisse jusqu'à atteindre sensiblement le même niveau que dans la marche habituelle Par con- séquent, le synthétiseur 19 peut être construit sous forme d'un circuit de réduction (différence) Ainsi, il est toujours obtenu, indépendamment des lacunes, un signal de sortie de conformation d'onde stable Quand aux variations du rapport temporel sur une période allongée, le circuit CAS comportant l'intégrateur 3, l'ampli- ficateur différentiel 4, etc offre la même fonction que dans le cas de la figure 6. Selon une autre possibilité, on obtiendra un effet analogue en concevant le synthétiseur 9 sous forme d'un circuit d'addition et en inversant la phase du signal de sortie du régéné- rateur 17 ou du synthétiseur 9. La figure 10 montre le circuit de la figure 6 de manière plus détaillée Sur les figures 6 et 10, les constituants analogues ou identiques sont désignés par les mêmes numéros de référence Le régénérateur 17 est constitué de transistors Q 1 à Q 4, de condensa- teurs C 1 à C% et de résistance R à R Le transistor Q 1, le con- 1 1 10 ' densateur C 2 et les résistances R 3 à R 5 constituent un déphaseur dont le gain est égal à l'unité et dont la fonction est de ne faire varier que la phase, tandis que le transistor Q 3, le condensateur C 3 et les résistances R à R constituent un amplificateur de renforce- ment de haute fréquence Le signal de sortie de ce régénérateur est délivré, via un circuit de couplage constitué d'un condensateur C 4 et d'une résistance Ril et un circuit de couplage constitué d'un condensateur C 5 et d'une résistance R 12, respectivement au compara- teur de niveaux 2 et aux circuits 7 et 8 de maintien de pics Les constantes de temps de ces circuits de couplage sont communes si bien qu'il peut être obtenu des formes d'onde de réponse analogues. Le circuit 7 de maintien de pics positifs est constitué d'une diode D 1, une résistance R 13 et d'un condensateur C 6 ' et le circuit 8 de maintien de pics négatifs est constitué d'une diode D 2, d'une résistance R 14 et d'un condensateur C Les signaux de sortie de ces circuits de maintien sont additionnés dans un additionneur 9 constitué de résistances R 15 et R 16 et d'un amplificateur opéra- tionnel O P 1, la somme résultante étant délivrée à une entrée d'un synthétiseur 18 appartenant à un étage ultérieur Le synthétiseur 18 est constitué de comparateurs C 8 et C 9 et de résistances R 17 et R 18 * Le signal de sortie de l'amplificateur 4 du circuit CAS est appliqué à l'autre entrée du synthétiseur Comme on peut le voir, du coté de l'additionneur, la constante de temps du circuit formé de la résis- tance R 18 et du condensateur Cg est suffisamment grande, et la cons- tante de temps de couplage de la sortie de l'additionneur est sen- siblement déterminée par le condensateur C 8 et la résistance R 17 ' Le "pôle" produit par la résistance-R 17 et le condensateur C, lorsqu'on regarde depuis le côté du circuit CAS, peut être rendu extérieur à la bande de fréquence du circuit CAS et négligeable par un choix approprié des valeurs de ces éléments Comme précédem- ment mentionné, les constantes de temps de décharge (C 6 R 13 et C 7 R 14) des circuits de maintien de pics respectifs 7 et 8 sont choisis de façon que, alors que ces circuits peuvent suivre en cas de lacune, ils ne peuvent pas toujours suivre les pics respectifs du signal HF, si bien que le bruit aléatoire ordinaire du niveau de seuil passe au minimum L'intégrateur 3 du circuit CAS est constitué par une résistance R et un condensateur C 19 10. Dans l'un et l'autre des modes de réalisation des figures 6 et 9, il est possible d'insérer un circuit retardateur dans la ligne des signaux HF, c'est-à-dire la ligne de sortie du régénérateur, afin de compenser les retards dus aux constantes de temps des circuits de maintien de pics positifs et négatifs. Comme précédemment décrit, selon l'invention, le niveau de seuil peut être suivi et commandé efficacement en cas d'abaisse- ment du niveau du signal HF, par exemple en cas de lacune, et le niveau de seuil est toujours stable en fonctionnement normal, sans variations aléatoires Ainsi, il est toujours possible d'obtenir un signal de sortie de reproduction (forme d'onde) exact En outre, pendant une recherche d'information d'alimentation rapide, en cas de phénomène de lacune ou d'abaissement de niveau du signal RF, ce qui peut se produire lorsque le point de détection d'information coupe les pistes d'enregistrement, le niveau de seuil est susceptible de suivre si bien qu'il est possible de reproduire le signal HF. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir'des dispositifs dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses va- riantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS l Dispositif de lecture destiné à lire une information numérique enregistrée ou transmise avec une modulation effectuée suivant un système de modulation dans lequel le rapport temporel de la durée des signaux de haut niveau à la durée des signaux de bas niveau est sensiblement égal à l'unité, caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen comparateur ( 2) qui compare le niveau d'un signal de sortie obtenu à partir du signal de modulation avec un niveau de comparaison prédéterminé, un moyen ( 3, 4) qui mesure le rapport temporel de la durée des signaux de haut niveau à la durée des signaux de bas niveau du signal de sortie dudit moyen comparateur, un moyen ( 17, 7, 8, 9) de détection de niveau inter- médiaire qui détecte sensiblement le niveau intermédiaire de valeurs de pics positives et négatives respectives dudit signal de sortie, et un moyen ( 18; 19) qui synthétise les signaux de sortie dudit moyen de mesure de rapport temporel et dudit moyen de détection de niveau intermédiaire afin de produire un signal de sortie cons- tituant ledit niveau de comparaison prédéterminé. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de mesure de rapport temporel comprend un moyen qui détecte ( 3) la composante de courant continu du signal de sortie dudit moyen comparateur et qui produit ( 4) un signal de sortie de détection correspondant au niveau de la composante de courant continu. 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, ledit moyen de détection de niveau intermédiaire comprend un circuit régénérateur ( 17) qui exerce une compensation sur ledit signal de sortie vis-à-vis des caractéristiques de fréquence et des moyens qui maintiennent ( 7, 8) les valeurs de pics positives et négatives d'un signal de sortie dudit circuit régénérateur et qui les synthétise ( 9) de manière voulue. 4 Dispositif de lecture destiné à lire une information numérique enregistrée ou transmise avec une modulation effectuée suivant un système de modulation dans lequel le rapport temporel de la durée des signaux de haut niveau à la durée des signaux de bas niveau est sensiblement égal à l'unité, caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen de commande ( 7, 8, 9, 19) qui commande l'amplitude de décalage du signal de sortie du signal de modulation en fonction d'un niveau intermédiaire de valeurs de pics positives et négatives respectives dudit signal de sortie, un moyen de com- paraison ( 2) qui compare le niveau de sortie commandé par ledit moyen de commande avec un niveau de comparaison déterminé, et un moyen ( 3, 4) qui mesure le rapport temporel de la durée des signaux de haut niveau à la durée des signaux de bas niveau du signal de sortie dudit moyen de comparaison et qui commande ledit niveau de comparaison prédéterminé en fonction du rapport temporel mesuré. 5 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen de mesure de rapport temporel comprend un moyen qui détecte ( 3) la composante de courant continu du-signal de sortie dudit moyen comparateur et qui produit ( 4) un signal de sortie de détection correspondant au niveau de la composante de courant continu.