Brevet FR2555847A1 — publié le 19850531

"FILTRE DE PRESELECTION DE CANAUX, NOTAMMENT POUR RECEPTEUR DE TELEVISION OPERANT DANS UNE BANDE ETENDUE DE FREQUENCES" La présente invention concerne, dans un récepteur, un filtre de présélection de canaux du type a couplage capacitif entre un circuit accordé primaire, soumis a l'excitation du signal d'entriez et un circuit accordé secondaire délivrant un signal présélectionné vers un étage mélangeur du récepteur, chacun des circuits accordés primaire et secondaire étant constitué principalement par un montage en parallèle d'une self d'accord et d'une capacité d'accord et l'un de ces éléments d'accord étant, au sein des deux circuits, rendu simultanément variable pour l'accord du filtre sur un canal déterminé d'une bande de fréquences. Un filtre de présélection de ce type est connu du brevet français nO 1 328 132 pour une utilisation dans un récepteur de radio, conjointement avec un modulateur en anneau dans l'étage mélangeur. Dans le filtre connu, c'est la self d'accord de chacun des circuits primaire et secon- daire qui est rendu variable pour la présélection dsun canal déterminé Le couplage capacitif y est réalisé au moyen d'un condensateur de valeur fixe. Une telle technique ne peut être utilisée, en pratique, dans les bandes de fréquences élevées telles que celles en usage pour la réception des programmes de télévision, et notamment pour des fréquences dépassant nettement 100 MHz.On ne connaît pas, en effet, de moyens simples et suffisamment précis pour faire varier de manière continue les selfs d'accord dont la valeur nominale pourrait être utilisée a des fréquences aussi élevées. D'autres types de filtres de présélection de canaux sont encore connus du brevet allemand nO 1 766 289 pour une utilisation dans des bandes de fréquences élevées (canaux UHF de télévision), filtres dans lesquels le couplage entre circuit primaire et circuit secondaire n'est pas réalisé seulement par une liaison de couplage dite "en tête" mais encore par au moins une liaison de couplage supplémentaire dite "de pied", c'est-a-dire réalisée à un point à faible impédance de chaque circuit. Les filtres ainsi proposés diune part sont de structure compliquée à réaliser, et d'autre part nécessiteraient une mise an point difficile voire impossible pour qu'ils fonctionnent convenablement dans une bande très étendue de fréquences VHF par exemple allant de 40 à 300 MHz. Par ailleurs, il est à noter que pour les filtres connus du brevet allemand cité, le couplage entre circuits primaire et secondaire n'est pas exclusivement et simplement capacitif, mais en réalité un couplage multiple complexe, de nature capacitive et inductive à la fois. Un des buts de l'invention est donc de proposer un filtre de présélection de canaux, notamment pour récepteur de télévision dans la bande VHF, qui soit de structure simple, commode à ajuster et dont le couplage soit réalisé uniquement sous forme capacitive. Un autre but de l'invention est de fournir un filtre dont les caractéristiques de largeur de bande transmise et d'atténuation de la fréquence-image soient sensiblement constants sur une bande étendue de fréquences, notamment entre 40 et 300 MHz, de sorte que ce filtre soit utilisable pour la réception d'émissions de télévision distribuées par cable selon toute l'étendue des canaux VHF de cette bande de fréquences. On sait que, dans ce cas, si les niveaux de signaux des différents canaux utilisés sont sensiblement identiques, contrairement aux signaux des émissions reçues sur une antenne, le nombre de canaux utilisés, par contre, est important de sorte que la présélection doit répondre à des normes plus sévères de rejection des fréquences-images dans toute l'étendue de la bande des fréquences utilisables. L'invention prend en considération l'idée qu'un filtre de présélection de canaux de caractéristiques convenables pourrait être obtenu en effectuant un couplage capacitif dont la capacité de couplage serait rendue variable, cette variation de capacité de couplage pouvant être combinée avec la variation des éléments d'accord des circuits accordés primaire et secondaire du filtre. En effet, selon l'invention, un filtre du type indiqué en préambule est notamment caractérisé en ce que l'élément d'accord variable des circuits primaire et secondaire est une diode à capacité variable, une électrode de première polarité de cette diode étant connectée, dans chacun des circuits, à un potentiel fixe de référence, et l'autre électrode de seconde polarité étant soumise à une tension variable de commande, commune aux deux circuits, en ce que la liaison capacitive de couplage comporte deux diodes de couplage, à capacité variable et de caractéristiques semblables, montées en série et dans des sens tels que, d'une part, le noeud commun de ces diodes relie leurs électrodes de ladite première polarité, ce noeud étant relié au potentiel fixe de référence via une impédance de blocage du courant haute fréquence et que, d'autre part, les électrodes de deuxième polarité soient directement connectées aux électrodes de deuxième polarité des diodes d'accord respec tives des circuits primaire et secondaire, ladite tension variable de commande étant, de ce fait, simultanément appliquée aux diodes de couplage. Un des avantages essentiels du filtre selon l'invention est qu'il repose sur une structure excessivement simple. La valeur de la capacité. de couplage, qui est ici rendue variable, correspond à la moitié de la capacité de chacune des diodes de couplage, ce qui est avantageux étant donné que des capacités de très faible valeur sont nécessaires en pratique. De plus, le montage conforme à l'invention simplifie considérablement le problème des variations concomitantes de capacités entre les capacités d'accord et la capacité de couplage puisqu'il réalise ces variations au moyen d'une tension de commande unique. En définitive, le travail de mise au point du filtre selon l'invention consiste essentiellement à sélectionner parmi les différents types de diodes à capacité variable disponibles sur le marché les deux types qui conviennent - l'un pour la paire de diodes d'accord, l'autre pour la paire de diodes de couplage - de sorte qu'associées au sein du filtre, les caractéristiques obtenues soient convenables. A titre indicatif, lorsque les valeurs de capacité des diodes en fonction de la tension de commande restent sensiblement proportionnelles pour deux types déterminés de diodes, des résultats convenables ont été obtenus lorsque le rapport entre la capacité d'une diode utilisée pour l'accord et la capacité d'une diode utilisée pour le couplage était de l'ordre de 2,3.Néanmoins, la condition d'une stricte homothétie des valeurs de capacités entre une diode de couplage et une diode d'accord n'est nullement indispensable car, comme il sera exposé ci-apres, un ajustement du taux de couplage entre les circuits accordés peut encore être opéré très simplement, en particulier en ce qui concerne la partie des fréquences élevées de la bande de fréquences considérées. La sélection des diodes à capacité variable qui conviennent dans le filtre de l'invention doit donc être opérée principalement par l'observation des caractéristiques du filtre dans la partie à fréquence la plus basse de la bande de fréquences envisagée. Selon un mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, dans lequel les caractéristiques d'un filtre - largeur de bande et atténuation de la fréquence image sont maintenues pratiquement constantes sur une bande très étendue de fréquences, ce filtre dans lequel les selfs d'accord sont partagées en une première portion de self d'accord et au moins une deuxième portion de self d'accord, la première portion de self d'accord étant utilisée seule pour une gamme de fréquences élevées de la bande de fréquences, et la deuxième portion de self d'accord étant introduite en série avec la première portion1 pour une gamme de fré quences basses de la bande de fréquences, le point de jonction entre les portions de self d'accord pouvant être relié du point de vue de la haute fréquence, au potentiel fixe de référence au moyen de commutateurs, est notamment caractérisé en ce qu'une capacité de dérivation est connectée entre le noeud commun des diodes de couplage et le point de jonction entre les portions de self d'accord du circuit accordé secondaire. Ainsi, suivant la position du commutateur du circuit accordé secondaire permettant la sélection de la gamme de fréquences élevées ou de la gamme de fréquences basses de la bande de fréquences, la capacité dite "de dérivation" qui est de valeur fixe se trouve respectivement connectée soit au potentiel de référence (masse), soit an point de jonction entre les portions de self d'accord du circuit accordé secondaire. Dans le premier cas, la capacité de dérivation dérive à la masse une partie de l'énergie transmise par la liaison de couplage contribuant ainsi à réduire le couplage entre circuits accordés primaire et secondaire, et ce, principalement aux fréquences les plus élevées de la bande de fréquences, lorsque les diodes de couplage ont une capacite dont la valeur est du même ordre ou plus faible que celle de la capacité de dérivation. En l'absence. de la capacité de dérivation, on observe que le couplage serait excessif ces fréquences élevées. Dans le second cas, la capacité de dérivation contribue à accroître au contraire le couplage puisqu'elle transmet au circuit accordé secondaire une énergie supplémentaire par rapport aux seules diodes de couplage, et ce d'autant plus que l'on s'approche de la limite haute de cette gamme. On observe, en pratique, qu'en l'absence de la capacité-de dérivation, le couplage aurait été insuffisant dans cette plage inter médiaire de fréquences. Avantageusement, la valeur de la capacité de deriva- tion est choisie telle qu'elle se situe entre les limites de variation de capacité des diodes de couplage. Ainsi, un ajustement convenable du couplage est obtenu par le jeu d'un unique condensateur de valeur fixe. Le filtre selon ce mode de mise en oeuvre de i'invention, bien qu'étant d'une structure particulièrement simple, permet de couvrir la bande de fréquences VHF en deux gammes de 40 à 70 MHZ et de 100 à 300 MHz, par le jeu des commutateurs mentionnés, avec d'excellentes caractéristiques de filtrage et de réjection de la fréquence-image située à 70 MHz environ de la fréquence centrale utilisée. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente le schéma électrique d'un filtre selon l'invention. La figure 2 montre le schéma électrique d'une variante du filtre selon l'invention dans le cas ot la bande des fréquences couverte par le filtre est étagée en deux gammes au moyen d'une pluralité de selfs d'accord et par le jeu de commutateurs. A la figure 1, un filtre 11 de présélection de canaux selon l'invention est représenté dans la portion de figure entourée d'un cadre en tirets. Une borne d'entrée 12 du filtre 11 reçoit le signal large bande délivré par un étage préamplificateur 13 du récepteur, alimenté lui-mextie par la source de signaux, symbolisée par 14, qui peut être une antenne ou encore une prise de raccordement à un câble de distribution de programmes. La borne de sortie 15 du filtre est connectée à un étage mélangeur 16 qui reçoit également les signaux d'un oscillateur local 17. A la sortie de l'étage mélangeur 16, le signal est transmis aux étages d'amplification et de sélection à la fréquence intermédiaire F.I. Le filtre 11 comporte un circuit accordé primaire composé d'une self d'accord 20, d'une capacité d'accord, ici une diode à capacité variable 21, connectés en parallele à travers une capacité fixe dite "de padding 22, de valeur relativement élevée par rapport à la capacité de la diode d'accord 21 alors qu'une capacité fixe, dite "trimmer" 23, de faible valeur, est branchée en parallele sur la diode d"accord 21. Un circuit accordé secondaire est également disposé dans le filtre, à la suite du circuit accordé primaire, composé d'éléments semblables et de même fonction, à savoir une self d'accord 30, une capacité d'accord - également ici sous forme d'une diode à capacité variable 31 -, une capacité fixe de "padding" 32 et une capacité fixe "trimmer" 33. Les circuits accordés primaire et secondaire sont connectés d'un côté au potentiel de référence (masse), les diodes d'accord 21 et 31 étant montées de sorte que leur anode y soit reliée. Le circuit accordé primaire reçoit en tete le signal de la borne d'entrée 12, tandis que le circuit accordé secondaire délivre le signal présélectionné vers l'étage mélangeur 16 via un diviseur selfique, constitué d'une self de tète 35 et d'une self de pied 36.Une liaison de couplage capacitif est réalisée entre le circuit accordé primaire et le circuit accordé secondaire au moyen de deux diodes de couplage 40 et 41, à capacité variable, montées en série entre les noeuds actifs des circuits accordés, le sens dans lequel ces diodes sont branchées étant tel que leurs anodes sont réunies entre elles, ce noeud commun aux deux anodes étant, par ailleurs, porté, en ce. qui concerne la composante de courant continu, au potentiel de référence (masse) au moyen d'une résistance 42 de valeur suffisamment élevée pour bloquer pratiquement la composante de courant de haute fréquence. Comme les cathodes des diodes d'accord et de couplage respectivement : les diodes 21 et 40 et les diodes 31 et 41 se trouvent réunies, il est alors possible de prévoir une commande très simple de variation simultanée des capacités d'accord et de couplage à partir d'une borne de commande unique 45 sur laquelle on applique une tension variable de commande qui est transmise respectivement auxdites cathodes par l'intermédiaire de résistances 46 et 47 bloquant la composante haute fréquence. La disposition en série des diodes de couplage 40 et 41 présente un autre avantage car il s'avère nécessaire en pratique d'utiliser une capacité de couplage de valeur faible comparée à la capacité d'une diode d'accord. La disposition en série de'deux diodes réduit par un facteur 2 la capacité que l'on aurait obtenue à l'aide d'une seule diode de couplage. Bien entendu, la sélectivité du filtre ainsi réalisé dépend principalement du couplage plus ou moins important réalisé par la liaison de couplage, mais elle dépend également de nombreux autres facteurs tels que les coefficients de surtension des circuits accordés qui peuvent varier avec la fréquence, de sorte qu'il est difficile de prévoir les caractéristiques du filtre sur une plage étendue de fréquences. On va montrer maintenant comment un ajustement des caractéristiques de transfert peut être obtenu très sim- plement au moyen d'une capacité fixe additionnelle, de faible valeur. En effet, un procédé pour ajuster les caractéristiques du filtre consiste à sélectionner d'abord la paire de diodes de couplage 40 et 41 de sorte que la bande passante souhaitée du filtre soit obtenue dans la partie des fréquences basses de la bande de fréquences considérée. Dans le cas d'un filtre de présélection de canal pour récepteur de télévision, et comme il a déjà été indiqué, on a observé que les caractéristiques convenables étaient obtenues lorsque la capacité nominale de chacune des diodes de couplage était inferieure à la capacité nominale de chacune des diodes d'accord, le rapport entre ces valeurs de capacité, pour une polarisation identique et faible, étant de l'ordre de 1/2 à 1/2,5. Lorsque la paire de diodes de couplage a été ainsi sélectionnée, on observe par exploration de la partie des fréquences élevées de la bande de fréquence à couvrir quel est le comportement du filtre. Selon les cas, on peut être amené à opérer deux types de corrections pour la partie haute de la bande de fréquences, l'une pour réduire le couplage qui deviendrait excessif dans cette partie de la bande, l'autre pour augmenter le couplage qui devien drait au contraire insuffisant dans cette même partie de la bandé. Dans le premier cas, une réduction de couplage est obtenue en insérant une capacite fie 50, de valeur relati ventent faible, qui est représentée en pointillé sur la figure 1, capacité désignée ci-apres par l'expression de capacité de dérivation, et qui est branchée en parallèle aux bornes de la résistance 42. La capacité de dérivation 50 a pour effet de réduire le couplage essentiellement dans la partie élevée de la bande de fréquences ou son effet de dérivation du signal vers la masse est important, tandis que dans la partie basse de la bande de fréquence, son effet reste peu prononcé. Dans le second cas, ou une augmentation du couplage serait nécessaire dans la partie de fréquences élevées de la bande de fréquences, une telle correction peut être obtenue en insérant une autre capacité de dérivation 51, de faible valeur, comme indiqué également en pointillé sur la figure, connectée cette fois en parallèle sur la diode de couplage 41. On peut noter qu'un effet similaire serait obtenu si la capacité de dérivation 51 avait été connectée en parallèle sur la diode de couplage 40. On observe que la capacité de dérivation 51 a bien pour effet de renfor cer le couplage, mais ceci dans la mesure ou sa valeur de capacité est significative devant la capacité de la diode de couplage 41, c'est-a-dire principalement dans la partie de fréquences élevées de la bande de fréquences couverte par le filtre. A l'aide de la figure 2, on va décrire maintenant une variante du filtre selon l'invention dans laquelle la bande des fréquences couverte est étendue en deux gammes par le jeu de commutateurs appropriés. Sur la figure 2, les éléments communs à ceux de la figure 1 portent des repères numeriques identiques. Le circuit accordé primaire connecté à la borne d'entrée 12 comporte les mêmes éléments capacitifs que ceux du circuit accords correspondant de la figure 1, à savoir une diode d'accord 21 et les capacités padding 22 et trimmer 23. La self d'accord est ici partagée en deux portions, une première portion de self 200 utilisee dans la gamme de fréquences élevées, et une seconde portion de self 201, en série avec la première, pour couvrir la gamme basse de la bande de fréquences. La seconde portion de self 201 peut être court-circuitée à la masse, au moyen d'une diode de commutation 55 et d'une capacité de liaison 56 de valeur élevée.La diode de commutation 55 joue alors le rible d'un commutateur qui est fermé lorsqu'un courant continu de valeur convenable est appliqué sur la borne 57 dans le sens passant de la diode 55 vers la masse. De manière similaire, le circuit accordé secondaire comporte les éléments capacitif s déjà décrits à propos de la figure 1, à savoir : une diode d'accord 31, et les capacités padding 32 et trimmer 33. Une premiere portion de self 300 pour l'accord du circuit secondaire est utilisée pour la gamme des fréquences élevées, tandis qu'une deuxième portion de self 301 et une troisième portion de self 302 sont ajoutées en série avec la première portion pour le fonctionnement dans la gamme basse de la bande de fréquences. Une diode de commutation 58 permet l'utilisation de la seule première portion de self 300 pour la gamme de fréquences élevées lorsqu'un courant continu est appliqué à la borne 59 en direction de la masse dans le sens passant de la diode 58.Pour permettre cette fonction, une capacité de liaison 60, de forte valeur, est insérée entre les portions de self 301 et 302, capacité de liaison qui ne joue aucun rôle du point de vue de l'accord du circuit en haute fréquence. Dans la liaison de sortie du circuit accordé secondaire vers la borne de sortie 15, on trouve, comme à la figure 1, une self de tête 35 d'un diviseur selfique de sortie, précédée d'une diode de commutation 61. Cette dernière est commandée en parallèle avec la diode de commutation 58 à partir de la borne 59 de sorte que, lorsque ces diodes sont à l'état passant (pour la gamme de fréquences élevées), les portions de self 301 et 302 jouent ensemble et en parallèle le roule de self de pied du diviseur selfique de sortie. Lorsque les diodes de commutation 58 et 61 ne sont pas alimentées, et que le filtre fonctionne alors en gamme basse de fréquences, d'une part la diode 61 interrompt la liaison de sortie vers la self 35, et d'autre part les trois portions de self 300, 301 et 302 fonctionnent en série tandis que le signal de sortie se trouve prélevé par la liaison 62 reliant la borne de sortie 15 au noeud de jonction entre la portion de self 302 et la capacité de liaison 60. Le signal de sortie se trouve ainsi prélevé sur un diviseur selfique dont la portion de self 302 joue le rôle d'élément de pied et les portions de self- 301 et 300 en série jouent le rôle d'élément de tête. Pour le fonctionnement dans la gamme basse de la bande, il peut être utile de limiter la surtension développée au circuit accordé secondaire au moyen d'une résistance 303 connectée en parallèle sur la diode de commutation 58. Le couplage entre les circuits accordés primaire et secondaire est assuré, de manière semblable au cas de la figure 1, au moyen de deux diodes de couplage 40 et 41 montées en série, avec leur anode réunie, tandis que les cathodes connectées respectivement aux cathodes des diodes d'accord 21 et 31 sont soumises à une tension variable de commande à partir de la borne 45, tension qui est appliquée simultanément aux diodes de couplage et aux diodes d'accord, via les résistances 46 et 47. A cet effet, une résistance 42 bloquant la composante haute fréquence assure néanmoins une liaison en ce qui concerne la composante de courant continu entre le noeud commun des diodes 40, 41 et la masse. Enfin, une capacité de dérivation 500 a été connectée entre le noeud commun des diodes 40, 41 et le point de jonction entre les portions de self 300 et 301 du circuit secondaire. Comme on peut aisément le constater, cette capacité de dérivation 500 influe dans le sens d'une réduc- tion du couplage dans la partie haute de la gamme des fré quences élevées, tandis qu'elle influe au contraire dans le sens d'une augmentation du couplage dans la partie haute de la gamme des fréquences basses. I1 a été constaté, en pratique, que pour un filtre reproduisant la structure indiquée à la ligure 2, l'unique capacité de dérivation 500 pouvait accomplir les ajustements souhaités du couplage,qui conviennent simultanément pour les deux gammes de fréquences utilisées. Dans un exemple de réalisation pour un filtre de présélection de canaux VHF de télévision, les gammes de 41 à 68 MHz et de 127,5 à 303,5 MHz ont été couvertes avec une largeur 'de bande sensiblement constante de 7 MHZ et une atténuation de plus de 60 dB de la fréquence-image située à 70 MHz environ de la fréquence centrale d'accord. A titre indicatif, les valeurs pratiques des éléments essentiels du filtre qui ont été utilisés sont résumées dans le tableau suivant : capacité trimmer 23 et 33 0,5 pF capacité padding 22 et 32 150 pF résistance 42 47 kn résistances 46 et 47 47 kn capacité de dérivation 500 5,6 pF résistance 303 2,7 kn Capacité Capacité Type sous 3 V sous 13V diodes d'accord 21 et 31 BB 909 B 26 pF 6,5 pF diodes de couplage 40 et 41 BB 405 B 12 pF 4,1 pF I1 doit être entendu que les valeurs numériques fournies ici n'ont été données qu'à titre d'exemple et que les détails de réalisation décrits pourraient varier sans pour autant sortir du cadre de l'invention revendiquée. Notamment, il est clair que la polarisation des diodes à capacité variable, telle que décrite à partir des cathodes, par une tension de polarisation positive par rapport à la masse, pourrait tout aussi bien être réalisée à partir des anodes par une tension de commande négative. I1 suffirait, pour cela, d'inverser simultanément le sens des diodes en question. La commutation de gammes de fréquences au moyen de diodes de commutation, bien que très commode, pourrait également être effectuée par tout autre commutateur approprié. - REVENDICATIONS 1. Filtre de présélection de canaux du type à couplage capacitif entre un circuit accordé primaire, soumis à l'excitation du signal d'entrée, et un circuit accordé secondaire délivrant un signal présélectionné vers un étage mélangeur du récepteur, chacun des circuits accordés primaire et secondaire étant constitué principalement par un montage en parallèle d'une self d'accord et d'une capacité d'accord et l'un de ces éléments d'accord étant, au sein des deux circuits, rendu simultanément variable pour l'accord du filtre sur un canal déterminé d'une bande de fréquences, caractérisé en ce que l'élément d'accord variable des circuits primaire et secondaire est une diode t capacité variable, une électrode de première polarité de cette diode étant connectée, dans chacun des circuits, à un potentiel fixe de référence, et l'autre électrode de seconde polarité étant soumise à une tension variable de commande, commune aux deux circuits, en ce que la liaison capacitive de couplage comporte deux diodes de couplage, à capacité variable et de caractéristiques semblables, montées en série et dans des sens tels que, d'une part le noeud commun de ces diodes relie leurs électrodes de ladite première polarité, ce noeud étant relié au potentiel fixe de référence via une impédance de blocage du courant haute fréquence et que, d'autre part, les électrodes de deuxième polarité soient directement connectées aux électrodes de deuxième polarité des diodes d'accord respectives des circuits primaire et secondaire, ladite tension variable de commande étant, de ce fait, simultanément appliquée aux diodes de couplage. 2. Filtre selon la revendication 1, dans lequel les selfs d'accord sont partagées en une première portion de self d'accord et au moins une deuxième portion de self d'accord, la première portion de self d'accord étant utilisée seule pour une gamme de fréquences élevées de la bande, et la deuxième portion de self d'accord étant introduite en série avec la première portion, pour une gamme de fréquences basses de la bande de fréquences, le point de jonction entre les portions de self d'accord pouvant être relié du point de vue de la haute fréquence, au potentiel fixe de référence au moyen de commutateurs, caractérisé en ce qu'une capacité de dérivation est connectée entre le noeud commun des diodes de couplage et le point de jonction entre les portions de self d'accord du circuit accordé secondaire. 3. Récepteur de télévision caractérisé en ce qu'il comporte un filtre de présélection de canaux conforme à l'une des revendications 1 et 2 pour la réception d'une bande VHF étendue, notamment dans un système de distribution par câble.