Brevet FR2544944A1 — publié le 19841026

La présente invention concerne un circuit de récupération de données numériques, destiné à extraire des signaux numériques de signaux vidéo et de signaux numériques enregistrés par multiplexage de fréquence. Dans un appareil de prise de vues fixe Sdu type magnétoscope, destiné à être compact en utilisant un analyseur d'images à semi-conducteurs et un disque magné- tique, des signaux d'images fixes et des données numériques telles que la date, le titre, le nom ou autres sont enre- gistrés en multiplexage de fréquence sur des pistes concen- triques d'enregistrement vidéo du disque magnétique Les données numériques sont enregistrées dans une bande de fréquences différente de celle des signaux d'images par modulation de phase qui entraine moins d'erreur de lecture à la reproduction Un bit ô'V' des données numériques corres- pond à la phase positive d'une onde porteuse et " O " correspond à sa phase négative. Dans un circuit d'extraction de données numériques d'un disque magnétique sur lesquel ces signaux sont enre- gistrés en multiplexage, une porteuse permanente pour la démodulation est produite sur la base de signaux de porteuse modulés par les données numériques La porteuse permanente et le signal modulé en phase reproduits sont multiplexés pour une détection synchrone afin de démoduler les signaux numériques consistants en des bits " 1 " et " O ". Un oscillateur de porteuse permanente est commandé par une boucle à verrouillage de phase de manière que la sortie de l'oscillateur soit verrouillée en phase avec le signal modulé en phase reproduit. Mais un-signal modulé en phase doit être enre- gistré à un très, faible niveau de manière que le signal vidéo et le signal modulé en phase n'interfèrent pas entre eux Par conséquent, dans le mode de reproduction, un filtre en boucle ayant une constante de temps relati- vement longue est utilisé pour réduire les effets nuisibles des bruits Pour cette raison, la boucle à verrouillage de phase présente une mauvaise caractéristique de réponse à une variation de phase Lorsqu'il se produit un changement de phase brusque de la porteuse du signal modulé en phase en un point de changement d'une même piste due à une rotation irrégulière du disque pendant l'enregistrement ou autre, la phase de sortie de l'oscillateur de porteuse permanente ne peut réagir à ce changement de phase brusque, ce dont il résulte des erreurs de lecture. Un objet de l'invention est donc de proposer un circuit de récupération de données numériques dans lequel la caractéristique de réponse d'une boucle à ver- rouillage de phase par rapport à des données modulées en phase reproduites est améliorée de manière que même s'il se produit un déphasage brusque, une porteuse de démodulation est produite pour réagir à ce brusque déphasage, permettant ainsi une démodulation correcte. Selon l'invention, un circuit de récupération de données numériques destiné à extraire des signaux numériques d'un support d'enregistrement sur lequel sont enregistres des signaux vidéo et des signaux numériques modulés en phases, comporte un oscillateur de porteuse pour effectuer une démodulation de phase; une première boucle de contrôle de phase ayant une constante de temps suffisamment longue et qui contrôle la phase de sortie de l'oscillateur de porteuse sur la base du déphasage entre une sortie de l'oscillateur de porteuse et l'onde porteuse dans le signal modulé en phase reproduit; et une seconde boucle de contrôle de phase qui contrôle la phase de sortie de l'oscillateur de porteuse sur la base du déphasage entre la sortie de l'oscillateur de porteuse et un signal de synchronisation dans le signal vidéo reproduit Avec cette configuration, la vitesse de réponse de la boucle de contrôle de phase est nettement améliorée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La-figure 1 montre le spectre d'une bande d'enregistrement d'un enregistreur d'images fixes selon un mode de réalisation de l'invention, La figure 2 est un schéma d'un modulateur de données en fréquence dans un système d'enregistrement, Les figures 3 A et 3 B montrent la forme d'onde d'un signal de données modulé en phases, La figure 4 est une vue schématique en plan d'un disque magnétique utilisé comme un support d'enre- gistrement, La figure 5 est un schéma simplifié d'un démo- dulateur de données modulées en phase d'un appareil de reproduction d'images fixes selon un mode de réalisation de l'invention, La figure * 6 représente un exemple d'un format de données numériques. La figure 1 montre le spectre d'une bande d'enregistrement d'un enregistreur d'images fixes dans un mode de réalisation de l'invention Comme le montre la figure 1, des signaux de différence de luminence et de couleur sont enregistrés en modulation de fréquence dans des bandes de fréquences différentes Les données numériques à visualiser sur l'écran, comme le titre ou la date, sont modulées en phases et enregistrées dans la partie inférieure des signaux de différences de couleurs, modulés en fréquence. La figure 2 est un schéma d'un modulateur de données en phase dans le système d'enregistrement Les figures 3 A, 3 B montrent un exemple de la forme d'ondes du signal de données modulé en phase Comme le montre la figure 2, un signal de synchronisation horizontal (figure 3 A, SYNC-H) du signal d'enregistrement est appliqué à un circuit 1 de boucle à verrouillage de phase qui produit une onde porteuse 13 f H dont la fréquence est 13 fois celle du signal SYNC-H L'onde porteuse est appliquée directement et par un inverseur 3 à un commuta- teur 2, dans la phase positive et la phase négative - Le commutateur 2 est connecté au coté positif ou négatif 25449 '44 en fonction des données " O " ou " 1 " de manière à effectuer une modulation de phase Ainsi, un signal de données modulées en phase est formé comme le montre la figure 3 B Ce signal de données est superposé sur le signal vidéo d'enregistre- ment après que sa bande latérale a été supprimée par un filtre passe-bande 4. Les données modulées en phase sont dans une relation de phase prédéterminée avec le signal de synchroni- satin horizontale comme le montrent les figures 3 A et 3 B. Cette relation de phase prédéterminée diffère suivant le type d'un enregistreur d'images fixes ou des spécifications de divers fabricants Egalement, même avec un même enregis- treur, cette relation de phase prédéterminée diffère en fonction des propriétés d'un support d'enregistrement utilisé Pour ces raisons, l'appareil de reproduction effectue un traitement de signal en supposant que le signal de synchronisation horizontal est le signal repro- duit et que le signal de données modulées en phase ne nécessite pas une relation de phase spécifique. De la manière décrite ci-dessus, les signaux de luminence, les signaux de différence de couleurs et les signaux de données modulés -en phase sont enregistrés sur une piste 6 d'un disque magnétique 5 représenté sur la figure 4, en relation de multiplexage de fréquence. Si le disque magnétique 5 tourne de façon irrégulière, la phase de l'onde porteuse des données modulées en phase change brusquement à un point de changement sur la piste 6 Si l'oscillateur d'onde porteuse dans un système de démodulation de phase de l'appareil de reproduction ne peut répondre à ce changement brusque de phase, une erreur de lecture (démodulation) est produite dans une position S près du point de changement de la piste 6 comme le montre la figure 4. La figure 5 est un schéma simplifié d'un démo- dulateur de modulation de phase dans un appareil de reproduction d'images fixes selon un mode de réalisation de l'invention Selon la figure 5, un signal à haute fréquence reproduit, reçu à une borne d'entrée 10, est appliqué à un filtre passe-bas 11 Le filtre 11 extrait une composante d'onde porteuse ( 13 f H = 204,54 K Hz) du signal de données modulées en phase La composante d'onde porteuse extraite est appliquée à des multiplicateurs 12 et 15 d'une première boucle 31 de contrôle de phase. La première boucle 31 de contrôle de phase a pour fonction de verrouiller la phase d'un oscillateur commandé par tension 23 sur-le signal de données reproduit, modulé en phase Le verrouillage de phase présente deux points stables de phase positive et négative du signal modulé en phase. Les multiplacateurs 12 et 15 reçoivent respectivement l'onde porteuse de démodulation de l'oscillateur commandé 23 et l'onde porteuse de démodulation qui a été déphasée de 900 par un déphaseur 24 Ainsi, les multiplicateurs 12 et 15 assurent une détection synchrone La sortie du multiplicateur 12 est produite à une borne de sortie 26 comme donnée numérique démodulée Par ailleurs, les signaux à haute fréquence reproduits sont également appliqués à un circuit 14 de traitement vidéo Un signal d'image fixe est obtenu à une borne de sortie 25. Il existe des cas o les " 1 " et " O " des données de sortie de détection sont opposées aux valeurs vraies, suivant que la sortie de l'oscillateur commandé 23 est verrouillée sur la phase positive ou la phase négative du signal d'entrée modulé en phase Mais le codage est agencé dans le système d'enregistrement de manière qu'un bit pilote " 1 " soit additionné au début du train de données afin que des données vraies puissent toujours être reproduites correctement. Quand les deux signaux d'entrée du multiplicateur 12 sont de mêmephase ou de phases différentes, le produit résultant est appliqué à un multiplicateur 18 par l'inter- médiaire d'un filtre passe-bas 16 Par ailleurs, il y a un déphasage de 90 entre les deux signaux d'entrée du multiplicateur d'entrée 15 Par conséquent, la sortie du multiplicateur 15 est zéro Etant donné que ce produit de sortie du multiplicateur 15 est également appliqué au 2544944 l multiplicateur 18 par un filtre passe-bas 17, la sortie du multiplicateur 18 est zéro La sortie du multiplicateur 18 est appliquée à un filtre passe-bas 19, comme un filtre en boucle et sa composante de bruit est éliminée La sortie du filtre passe-bas 19 est appliquée à un additionneur 22 par un amplificateur opérationnel 20 L'autre borne d'entrée de l'amplificateur opérationnel 20 reçoit un potentiel de polarisation par un potentiomètre 21. La sortie de l'additionneur 22 est appliquée à une borne d'entrée de commande de l'oscillateur commandé 23 Ainsi, la phase de sortie de l'oscillateur commandé 23 est verrouillée dans une certaine relation avec la phase du signal d'entrée reproduit, modulé en phase Lorsqu'une différence de phase est établie entre la sortie de l'oscillateur commandé 23 et le signal d'entrée reproduit en modulation de phase, une sortie d'erreur de phase correspondant à cette différence apparaît au point A de la première boucle de contrôle de phase 31, ramenant ainsi la phase de sortie de l'oscillateur commandé 23 à sa valeur initiale Comme cela a été décrit ci-dessus, il n'est pas déterminé si la phase de sortie de l'oscillateur commandé 23 est verrouillée sur la phase positive ou la phase négative du signal d'entrée modulée en phase Par conséquent, quelle que soit la phase stable sur laquelle le système de verrouillage de phase est verrouillé, une sortie d'erreur de phase équivalente peut être obtenue au point A. Le filtre passe-bas 19 servant de filtre dans la première boucle de contrôle de phase 31 a une constante de temps suffisamment longue pour que la boucle ne puisse réagir aux bruits, en produisant une erreur de détection. Mais le filtre de la boucle ne peut réagir à une discon- tinuité de phase de données modulées en phase correspondant à un point de changement de la piste 6, comme le montre la figure 4 Ainsi, une erreur de détection est produite jusqu'à ce que la boucle de contrôle de phase 31 réagisse à cette discontinuité. 2544944 'l En raison de ce problème, l'oscillateur commandé 23 de la figure 5 comporte une seconde boucle de contrôle de phase 30 Le signal de synchronisation horizontale SYNC-H du signal reproduit est appliqué à un détecteur de phase 27 de la boucle 30 Le détecteur de phases 27 compare la phase du signal d'entrée SYNC-H avec la sortie d'un diviseur de fréquence 29 qui divise en( 1/N o N = 13) la fréquence d-e la sortie de l'oscillateur commandé 23 e La sortie d'erreur de phase du détecteur de phase 27 est appliquée à l'additionneur 22 par un filtre passe- bas 28 L'additionneur 22 additionne l'entrée reçue du filtre 28 avec la sortie de la première boucle de contrôle de phase 31 La sortie de l'additionneur 22 est appliquée à l'entrée de commande de l'oscillateur commandé 23. Etant donné que le signal de synchronisation horizontale d'entrée a-un très bon rapport signal-bruit, le filtre 28 de la seconde boucle de contrdlede phase 30 peut être un filtre passe-bas ayant une constante de temps relativement courte Par conséquent, une sortie de commande réagissant rapidement à un déphasage du signal de synchronisation horizontale peut être obtenue Au point de changement de la piste 6, la phase du signal de synchronisation horizontale change en correspondance avec une discontinuité de la phase de l'onde porteuse des données modulées en phase Par conséquent, une onde porteuse de démodulation correspondant à un déphasage brusque des données modulées en phase peut être obtenue en contrôlant la seconde boucle 30 de contrôle de phase. La détection (démodulation) peut donc être effectuée sans erreur. Inversement, le filtre de la première boucle 31 de contrôle de phase peut avoir une constante de temps suffisamment longue Même si le niveau d'enregistrement du signal de données modulées en phase est considérablement réduit, l'effet nuisible du bruit sur le système de reproduction/détection est faible La première boucle -31 de contrôle de phase a pour fonction principale de corriger une erreur de phase absolue (composante continue) Par ailleurs, la seconde boucle de contrôle de phase produit un signal de correction d'erreur de phase alternative qui doit être superposée sur le signal de correction d'erreur de phase continue Les deux boucles de contrôle ont des bandes respectives pour assurer ensemble une correction de phase d'une onde porteuse de démodulation. Etant donné que le niveau relatif d'enregistrement du signal modulé en phase en registrée peut être bas, les données modulées en phase n'interfèrent pas avec les signaux vidéo et de couleur sur l'écran Cela évite l'utilisation d'un filtre passe-bande ayant une bande passante étroite pour des signaux reproduits de différence de couleur La qualité de l'image sur l'écran peut donc être améliorée - Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 5, la première boucle de contrôle de phase 31 peut être remplacée par une boucle de contrôle de phase dans laquelle la fréquence porteuse des données reproduites modulées en phase est doublée et la phase de la sortie de l'oscillateur commandé est verrouillée sur celle du signal doublé Cette boucle de contrôle de phase est verrouillée sur la phase positive ou la phase négative des données d'entrée modulées en phase Dans ce cas, la seconde boucle de contrôle de phase recevant le signal de synchronisation horizontale reproduit comme signal de référence peut être incorporée pour apporter le même effet que celui obtenu avec le mode de réalisation de la figure 5. Un exemple de spécifications d'enregistrement multiplexes de données adoptant le système de modulation de phase est décrit ci-après La figure 6 montre l'affec- tation des codes et bits selon ces spécifications. 1 Enregistrement en multiplexage de fréquence de piste vidéo. a) Niveau d'enregistrement Le niveau d'enregistrement du signal de données est -20 d B + 2 d B par rapport aux signaux de couleur (cette valeur est prévue pour le cas o les signaux de couleur et les signaux de données ne sont pas modulés). b) Fréquence 13 f H ( 204,54 K Hz) 2 Système de modulation a) Modulation de phase différentielle La Nième donnée est exprimée par une différence entre l'information d'enregistrement du (N-1)ème et le nième bit. Nième données = 1 L'information d'enregis- trement du nième bit est changée par rapport à l'informa- tion d'enregistrement du (N-1)ième bit. Nième données = O L'information d'enregis- trement du Nième bit est la même que l'information d'en- registrement du (N-1) ième bit. Ex DONNEE 1011010010 Information d'enregistre 10010011100 ment bit pilote ( O ou 1) b) La porteuse et le signal SYNC-H sont en phase. 3 Débit binaire. 4 H intervalles correspondent à un bit Comme cela a été décrit ci-dessus, et selon l'invention, en plus de la première boucle de contrôle de phase de démodulation (détection) de l'oscillateur de porteuse qui verrouille la sortie de l'oscillateur sur la phase d'onde porteuse des données modulées en phase, une seconde boucle de contrôle de phase est utilisée, utilisant le signal de synchronisation du signal vidéo reproduit comme un signal de référence afin de reproduire les données modulées en phase enregistrées avec les signaux vidéo dans une relation de multiplexage de fréquence Pour cette raison, même si la constante de temps de la première boucle de contrôle de phase est suffisamment longue, le temps de réponse de la boucle de contrôle de phase au moment d'une discontinuité de phase des données reproduites modulées en phase peut être très court Cela améliore les performances de détection (démodulation) des données modulées en phase) Par ailleurs, 2544944 ' étant donné que la première boucle de contrôle de phase a une constante de temps suffisamment longue, le niveau relatif des données d'enregistrement modulées de la phase peut être bas Les données modulées en phase et les signaux vidéo n'interfèrent pas entre eux et une image fixe de haute qualité peut être reproduite. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au mode de réalisation décrit et illustré à titre d'exemple nullement limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Circuit de récupération de données numériques pour extraire des données numériques superposées sur des signaux vidéo en relation de multiplexage de fréquence, et comprenant un séparateur de signaux qui séparent des signaux de porteuse modulés par des données numériques de signaux multiplexés en fréquence, caractérisé en ce qu'il comporte également un premier circuit de verrouillage de phase ( 31) connecté audit séparateur de signaux ( 11) pour produire des signaux de porteuse perma- nente verrouillés en phase avec lesdits signaux de porteuse séparés, un détecteur de données ( 12) connecté audit premier circuit de verrouillage de phase ( 31) et audit séparateur de signaux ( 11) pour extraire des données numériques desdits signaux de porteuse séparés, et un second circuit de- verrouillage de phase ( 30) connecté audit premier circuit de verrouillage de phase ( 31) pour compenser des variations rapides de phase desdits signaux de porteuse séparés, sur la base de signaux de synchronisation des signaux vidéo. 2 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier circuit de verrouillage de phase ( 31) comporte un premier filtre de boucle ( 19) et un oscillateur commandé par tension ( 23) et le second circuit de verrouillage de phase ( 30) comporte un second filtre de boucle ( 28) dont la constante de temps est plus courte que celle dudit premier filtre de boucle. 3 Circuit selon la revendication 2, carac- térisé en ce que les sorties dudit premier filtre de boucle ( 19) et dudit second filtre de boucle ( 28) sont appliquées audit oscillateur commandé par tension ( 23) pour commander la phase d'oscillation desdits signaux de porteuse permanente.