Brevet FR2531288A1 — publié le 19840203

La présente invention se rapporte à l'extraction du rythme d'horloge d'un signal MIC (à Modulation par Impulsions Codées), en particulier mais non exclusivement pour utilisation dans des répéteurs- régénérateurs pour systèmes de transmission sous-marins. Dans le cas o le circuit d'extraction du signal d'horloge possède un circuit résonateur ou résonnant passif qui est attaqué par un signal d'horloge extrait du flux de données-numériques entrant, et si le signal de données est un signal sans retour à zéro (signal NRZ), Avec le genre de motifs de bits qu'il est vraisemblable de recevoir dans, par exemple, un système de transmission de données numériques sous-marin, le signal d'horloge peut tendre à disparaître. Un but de la présente invention est d'essayer de surmonter ce problème. Selon la présente invention, il est prévu un circuit d'extrac- tion du rythme d'horloge pour signal NRZ en MIC, lequel circuit fournit une puissance sensiblement constante et comprend au moins un dispositif de stockage d'énergie (C 2) chargé par un courant constant (i) et se déchargeant dans un circuit amplificateur du type double alternance (TR 1, TR 2) qui fournit sa puissance à un filtre (F) filtrant le signal d'horloge. De préférence, un deuxième dispositif de stockage est employé grâce auquel le circuit amplificateur est auto-limitant. Dans une forme de réalisation préférées un transformateur d'en- trée est prévu possédant un enroulement de sortie symétrique branché de façon à attaquer symétriquement ("en push-pull") lecircuit amplifica- teur du type double alternance De préférence ce circuit amplificateur du type double alternance opère dans les conditions de la classe C. Une forme de filtre commode pour filtrer le signal d'horloge est un filtre à ondes acoustiques de surface (filtre SAW). Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui repré- sentent: la figure 1, un schéma fonctionnel, par blocs, d'un répéteur pour un système de transmission sous-marin selon une forme de réalisation de l'invention. la figure 2, de façon plus détaillée, un mode de réalisation du circuit d'extraction de rythme d'horloge pour le répéteur de la figure 1; et la figure 3, les formes d'ondes survenant en différents points du circuit de la figure 2. Considérant la figure 1, celle-ci représente un module régéné- rateur d'un répéteur pour un sens de transmission (de gauche à droite) Pour le sens de transmission opposé, il y aurait un autre module semblable (non représenté). Les modules régénérateurs sont alimentés par une source de cou- rant de ligne constant, située à l'extrémité terminale. La lumière reçue est détectée par une photodiode à avalanche , au silicium, polarisée de façon à fournir un egnal de srtie lectrique qui varie linéairement avec le niveau de lumière reçu Ce signal est pré- amplifié en 11, amplifié an 12 et égalisé en 13 L'information de resynchronisation est tirée, par le circuit 15, du flux de données et est basée sur l'extraction d'un signal d'horloge du flux de données, à 320 N Hz dans l'exemple considéré Un amplificateur 14 à CAG maintient un signal de données à niveau fixe à la sortie de l'amplificateur 12 Un circuit 16 de décision et de resynchronisation effectue, au front montant de chaque impulsion d'hor- loge, une comparaison entre le signal de données et une tension de ré- férence, interprète l'impulsion de donlées comme étant O ou 1, et resyn- chronise les données régénérées Un laser 17 à l'arséniure de gallium et aluminium, opérant à 1,3 pm, est utilisé comme émetteur et est modulé en 18 par des don- nées du type "non-retour-à-zéro" (NRZ). Similairement, les données reçues sont du type NRZ. Le circuit 15 d'extraction de signal d'horloge extrait l'in- formation de synchronisation ou d'horloge, du flux de données reçu qui est utilisé pour attaquer un circuit résonateur passif Avec le genre de motifs binaires utilisé dans ce système, le contenu en rythme d'horloge peut varier de 16 à 18 d B, si bien qu'une précision d'horloge de 1 sur 10 T est requise Comme le contenu en rythme d'horloge varie dans cette plage étendue, le signal d'horloge engendré par le générateur passif attaqué par le signal d'horloge extrait peut avoir tendance à s'éva- nouir Ainsi, avec un signal NRZ, le contenu en rythme d'horloge des données reçues varie avec le motif binaire Par exemple 10101010, 10101010 est un signal avec contenu en rythme d'horloge maximal 11111111, 00000000 est un signal ayant un contenu de rythme d'horloge bien moindre Le circuit 15 d'extraction de rythme d'horloge extrait le contenu en rythme d'horloge de divers signaux de ce genre et fournit une puissance presque constante à un filtre qui, en fait, sélectionne le signal à fréquence d'horloge Le circuit d'extraction d'horloge 15 est décrit de façon plus détaillée sur la figure 2. On va maintenant considérer la figure 2 Le signal entrant, en pro- venance de l'amplificateur principal 12 (figure 1), est convenablement termi- né sur une résistance R 1 de 50 ohms, mais le condensateur C et le transfor- mateur T 1 ont pour effet qu'il y a différentiation et fonctionnement alterné (push-pull) des transistors TRI et TR 2, de sorte que chaque transition du signal d'entrée provoque une impulsion de sortie comme dans un circuit ampli- ficateur du type double alternance Lorsque le signal d'entrée est absent, la tension v stabilisée par au moins deux diodes D 1 i D 2 est la cause d'un faible courant de polarisation, i, qui polarise les deux bases des transistors TRI, TR 2 via une résistance R 2. A l'état de repos, aucun courant alternatif n'étant présent, les deux transistors TRI et TR 2 vont absorber de faibles courants définis par le courant constant i et par la résistance de charge R 3. On pourrait aussi concevoir un agencement de type demi-onde t une alternance). Lorsqu'un signal de données est appliqué, les impulsions positives mises en forme déchargent partiellement le condensateur de stockage C 2 par les circuits de base des transistors TRI et TR 2, et les impulsions résultantes sur les collecteurs déchargent partiellement, dans le filtre, le condensateur de stockage C 3 Avant ce processus, C 2 est chargé par le courant constant i, via R 2, et la charge accumulée est ainsi proportionnelle au temps entre impulsions d'horloge Ce condensateur se décharge soit dans la boucle incluant T Ri -et la partie d'enroulement du transformateur qui lui est associée, soit dans la boucle incluant TR 2 et la partie d'enroulement associé Une importante partie de la charge de C 3 est déchargée dans le filtre, en assurant un signal d'horloge à puissance sensiblement constante Le filtre F est de préférence un filtre à ondes acoustiques de surface (filtre SAW), mais il pourrait s'agir d'un filtre RC ou d'un filtre actif. Pour une fréquence d'horloge particulière, par exemple 320 M Hz, les valeurs de C 1, C 2, C 3 et R 2, et les paramètres de T 1 peu- vent être choisis pour obtenir le fonctionnement ci-après. Les données à grand contenu d'horloge ( 101010,etc) font que C 2 est déchargé toutes les trois nanosecondes (dans le cas d'une horloge à 320 M Hz) Si 11001100 etc se présente, le courant de décharge tend à être le double, et ainsi de suite Comme dans d'autres circuits satura- bles, les résistances et inductances parasites sont la cause d'une perte de rendement aux courants de pointe les plus importants, de sorte que des séquences 11111111, 00000000 donnent une sortie d'horloge plus faible d'environ 1 d B (au lieu des 1 I d B théoriques en l'absence de compensation). Dans ce dernier cas, il y a huit périodes de bits ( 24 ns) entre impulsions, mais ces impulsions sont alors plus importantes. Les valeurs de C 1, C 2, C 3 et R 2 peuvent être choisies de fa- çon à obtenir un compromis entre moindre instabilité, meilleur rapport signal/bruit et moindre dépendance de la sortie du filtre ou du contenu en signal d'horloge des configurations transmises. Le filtre à bande étroite résonne et remplit les intervalles entre impulsions, en fonction de la valeur effective &e son facteur Q. La sortie du filtre est appliquée au cirduit 16 de décision et de resynchronisation. Si l'on considère les formes d'onde représentées sur la figure 3, la forme d'onde 1 représente un signal NRZ idéal, tandis que la for- me d'onde 2 montre la forme de signal NRZ qui peut être reçu, au point 2 sur la figure 2, dans un système numérique sous-marin Les formes d'on- de 3 et 4 montrept le signal après différentiation (point 3) et redres- sement (point 4), si bien qu'an point 4 l'onde a été largement transfor- mée en une onde sinusoïdale du fait du facteur Q du filtre F Le signal de résonance 5, qui apparaît sous une forme partiellement filtrée à la sortie du filtre F sur la figure 2 (filtre SAW, c'est-à-dire à ondes acoustiques de surface), et le signal de résonance déphasé 6 seront engen- drés dans le circuit de resynchronisation représenté sur la figure 1, et le circuit de décision selon la figure 1 engendrera le signal NRZ resynchro- nisé de la forme d'onde 7. Il est bien évident que toutes les descriptions qui précèdent ont été données qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Circuit d'extraction de rythme d'horloge d'un signal NRZ à modulation par impulsions codées, fournissant une puissance sensiblement constante caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif de stocka- ge d'énergie chargé par un courant constant et se déchargeant dans un cir- cuit amplificateur du type simple ou double alternance, lequel circuit ampli- ficateur fournit sa puissance à un filtre qui filtre le signal d'horloge. 2 Circuit selon la revendication 1, comportant un deuxième dispo- sitif de stockage arrangé pour que le circuit amplificateur soit autolimi- tant. 3 Circuit selon la revendication 1 ou 2, comportant un transfor- mateur d'entrée doté d'un enroulement de sortie symétrique branché de façon à attaquer symétriquement deux transistors formant un circuit amplificateur du type double alternance. 4 Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit amplificateur du type double alternance opère dans les conditions de la classe C. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le filtre est un filtre à ondes acoustiques de surface. 6 Circuit selon la revendication 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que le transformateur forme une partie d'un circuit différentiateur. 7 Répéteur sous-marin pour système de transmission numérique sous-marin ayant au moins un régénérateur avec circuit d'extraction d'horloge comme revendiqué dans l'une quelconque des revendications précédentes.