Brevet FR2556527A1 — publié le 19850614

La présente invention concerne un synchronisa- teur de phase de type numérique pour signaux isofréquen- tiels, en particulier pour démodulateur de signaux. Un exemple typique de circuit dans lequel il est nécessaire d'effectuer la synchronisation de phase de deux signaux isofréquentiels est représenté par les démodulateurs, connus en soi, dans lesquels un signal de référence à fréquence réduite est tout d'abord multiplié en fréquen- ce puis mis en battement en synchronisme de phase avec le signal modulé afin d'obtenir un signal démodulé appro- prié pour les buts visés. C'est ce qui se produit, par exemple, dans certains téléviseurs, dans lesquels la fré- quence de référence disponible est de 15,6 kHz et celle de la porteuse modulée (le ton pilote) est d'environ 54,7 kHz, c'est-à-dire 3,5 fois la fréquence de référen- ce. Dans les démodulateurs de ce genre, la multipli- cation de fréquence du signal de référence est classique- ment obtenue au moyen d'un dispositif PLL ("Phase locked loop", c'est-àdire "boucle à accrochage de phase"), dans lequel un oscillateur VCO ("voltage controlled os- cillator", c'est-à-dire "oscillateur commandé par une tension") est mis en oscillation à la fréquence de la porteuse du signal modulé à démoduler, en donnant nais- sance à ce qu'on appelle une "porteuse régénérée", qui est ensuite mise en battement avec le signal modulé pré- cité. Dans un tel dispositif PLL, l'oscillateur VCO est commandé par une tension commandée elle-même par le si- gnal d'erreur résultant de la comparaison de phase entre le signal de référence et le signal de sortie de l'oscil- lateur VCO, soumis à une division de fréquence par un facteur égal au rapport de fréquence existant entre les signaux précités. Dans les téléviseurs, ce rapport, et par conséquent, le facteur de division de fréquence, sont par exemple, de 3,5. Dans certains cas, étant donné que la division de fréquence par 3,5 présente certaines difficultés, on obtient le même résultat en faisant osciller le VCO à une fréquence multiple de celle du signal modulé et en tirant ensuite de ladite fréquence multiple, par une di- vision de fréquence, la "porteuse régénérée" désirée, qui possède une fréquence égale à celle du signal modu- lé. Le signal de sortie de l'oscillateur VCO est en ou- tre soumis à une nouvelle division de fréquence, par un facteur égal au rapport de fréquence existant entre le- dit signal de sortie et le signal de référence, ce qui donne le signal utile pour la comparaison de phase avec le signal de référence et pour la production consécutive de la tension de commande de l'oscillateur VCO. En parti- culier, pour les téléviseurs, on adopte habituellement un oscillateur VCO qui oscille à une fréquence égale à 112 fois la fréquence de.référence et cette fréquence est divisée par 32 pour donner la "porteuse régénérée' et par 112 pour donner le signal utile pour la comparai- son de phase avec le signal de référence. Dans les cas mentionnés en dernier, la synchro- nisation de phase entre les deux signaux isofréquentiels soumis à "battement" (c'est-à-dire la porteuse régénérée et le signal modulé) est obtenue par un procédé analogi- que, dans lequel on tire du "battement" un signal indica- tif de la différence de phase, que l'on fait intervenir sur l'oscillateur VCO, au moyen de circuits analogiques appropriés, de manière à modifier si nécessaire la fré- quence d'oscillation de cet oscillateur. Il est connu par ailleurs que, pour une grande diversité de raisons, il peut quelquefois être préféra- ble d'utiliser des dispositifs numériques en remplace- ment de dispositifs analogiques. Le but de la présente invention est donc de réa- liser un synchronisateur de phase, particulièrement bien que non exclusivement destiné à un démodulateur de si- gnaux, dans lequel il soit prévu d'utiliser des circuits numériques. Selon l'invention, ce but est atteint au moyen d'un synchronisateur de phase pour signaux isofréquen- tiels dans lequel l'un desdits signaux isofréquentiels est fourni par un diviseur de fréquence, par division de la fréquence d'un signal numérique possédant une fréquen- ce multiple qui est produit par un générateur de fréquen- ce, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit d'avan- ce/retard des instants de commutation de signaux numéri- ques intercalé entre ledit générateur de fréquence et le- dit diviseur de fréquence, un capteur de phase capable de percevoir l'erreur de phase entre lesdits signaux iso- fréquentiels et un capteur numérique d'erreur capable de transformer cette erreur de phase en un signal numérique de commande pour ledit circuit d'avance/retard des ins- tants de commutation. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention 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 représente le schéma bloc d'un démo- dulateur de signaux comprenant un synchronisateur de pha- se selon l'invention; la figure 2 représente des graphiques illustra- tifs des formes d'onde des signaux sur lesquels opère le- dit synchronisateur de phase. Sur la figure 1, on a représenté un démodula- teur de signaux destiné, par exemple, à la télévision, dans lequel un signal modulé M, en particulier, une por- teuse modulée, est soumis à une démodulation par batte- ment avec un signal isofréquentiel ou "porteuse régéné- rée" B, obtenu par une multiplication et division appro- priées de la fréquence (plus basse) d'un signal de réfé- rence R. Par exemple, dans l'hypothèse de l'utilisation en télévision qui a été mentionnée plus haut, la porteu- se modulée M pourra avoir une fréquence de 54,7 kHz tan- dis que le signal de référence R pourra avoir une fré- quence de 15,6 kHz, qui est alors la fréquence de li- gnes. Pour la multiplication de fréquence, on a utili- sé un oscillateur VCO 1 que l'on a fait osciller à une fréquence multiple de celle du signal de référence, par exemple, avec un facteur de multiplication égal à 112, ainsi que de celle de la porteuse modulée M, par exem- ple, avec un facteur égal à 32. L'oscillateur 1 est commandé par une tension V qui est tirée, après filtrage exécuté dans un filtre pas- se-bas 2, du signal d'erreur E qui résulte d'une compa- raison de phase, exécutée dans un comparateur 3, entre le signal de référence R et un signal de même fréquence S, qui lui-même obtenu par division de la fréquence d'os- cillation de l'oscillateur 1 dans un diviseur 4, par un facteur égal à celui de la multiplication, qui est dû à la boucle comprenant l'oscillateur 1. Dans l'exemple con- sidéré, le diviseur 4 effectue alors une division par 112. L'oscillateur 1,, le comparateur 3, le filtre 2 et le diviseur 4 forment en substance un générateur de fréquence 11 à la sortie duquel on dispose d'un signal numérique A d'une fréquence multiple (figure 2). Ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 1, on fait ensuite passer le signal A à travers une porte logique de trans- fert 5 et on le soumet à une division de fréquence (par 32 dans l'exemple considéré) dans un diviseur 6 jusqu'à ce qu'on ait obtenu un signal numérique B (figure 2) qui possède la même fréquence que la porteuse modulée M, c'est-à-dire ce qu'on appelle la "porteuse régénérée". Finalement, un circuit de battement 7 effectue le "battement" de la porteuse modulée M avec la porteuse régénérée B, en donnant naissance, à travers un filtre passe-bas 12, au signal démodulé DM désiré. Toutefois, pour obtenir une démodulation correc- te, il est nécessaire que les deux signaux isofréquen- tiels M et B mis en battement soient également en phase entre eux. A cet effet, on a prévu un synchronisateur de phase selon l'invention, qui est indiqué en 10 sur la fi- gure 1 et qui comprend, outre la porte de transfert 5 précitée, un capteur de phase 13, un filtre passe-bas 8 et un capteur numérique d'erreur 9. Le capteur de phase 13, qui est constitué, par exemple, par un autre circuit de battement ou par un com- parateur de phase, reçoit les deux signaux isofréquen- tiels M et B, dont l'un (le signal B dans l'exemple re- présenté) est soumis à un déphasage à 90 dans un dépha- seur 14, et capte l'erreur de phase entre ces signaux sous la forme d'un écart entre le cosinus et la valeur un. Cette erreur de phase est transmise à travers le filtre passe-bas 8 au capteur d'erreur, qui la trans- forme en un signal numérique d'erreur DE (une ou plu- sieurs impulsions de longueur fixe ou variable), lequel commande le temps d'ouverture de la porte de transfert , d'une façon continue ou discontinue, jusqu'à ce qu'on ait obtenu l'annulation de l'erreur de phase. Pour mieux comprendre le mode de fonctionnement du synchronisateur 10, il est utile de considérer les graphiques de la figure 2, sur lesquels on a pris pour hypothèse qu'on peut obtenir à partir du signal A possé- dant une fréquence multiple une porteuse régénérée B qui possède la même fréquence que la porteuse modulée M, mais, avec avance de phase par rapport à celle-ci. Il existe donc une erreur de phase, d'o on ti- re, à travers le capteur 9, un signal numérique d'erreur DE, qui, par la commande du temps d'ouverture de la por- te 5, retarde le front ascendant de la porteuse régéné- rée B jusqu'à ce qu'il coïncide avec celui de la porteu- se modulée M. Le même synchronisateur se comporterait de fa- çon analogue dans le cas d'un retard de phase du signal B par rapport au signal M. Naturellement, celui qui est représenté sur les dessins ne constitue qu'un exemple possible de réalisa- tion pratique du synchronisateur numérique de phase se- lon l'invention et on peut apporter diverses modifica- tions à l'exemple ci-dessus sans sortir du domaine de l'invention. En particulier, par exemple, la porte logique de transfert 5 peut être remplacée par un circuit logi- que différent (par exemple du type NON ET ou NON OU), ou encore par un circuit qui assure la production d'impul- sions pour avancer le signal B par rapport au signal M au lieu de le retarder. En général, le circuit 5 doit de toute façon être un circuit capable d'avancer ou de re- tarder les instants de commutation du signal de fréquen- ce multiple A. En outre, le synchronisateur de phase pourrait ne pas être incorporé dans un démodulateur de signaux mais être utilisé génériquement pour la synchronisation de phase de deux signaux isofréquentiels B et M pour les utilisations les plus variées. Dans ce cas, le généra- teur de fréquence 11 pourrait être d'un type connu quel- conque et utiliser, soit un signal de référence possé- dant une fréquence réduite, comme le signal R précité, soit le signal B lui-même, pour créer par multiplication le signal A de fréquence multiple qu'il s'agit de comman- der au moyen d'un circuit d'avance/retard comme la porte logique de transfert 5 ou au moyen d'un autre circuit ap- proprié. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non li- mitatif sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C AT I 0 NS 1 - Synchronisateur de phase du type numérique pour signaux isofréquentiels, en particulier pour démodu- lateur de signaux, dans lequel l'un desdits signaux iso- fréquentiels est produit par un diviseur de fréquence (6) par division de la fréquence d'un signal numérique possédant une fréquence multiple qui est produit par un générateur de fréquence (11), caractérisé en ce qu'il comprend un circuit d'avance/retard (5) des instants de commutation de signaux numériques intercalé entre ledit générateur de fréquence (11) et ledit diviseur de fré- quence (6), un capteur de phase (13) capable de détecter l'erreur de phase entre lesdits signaux isofréquentiels, et un capteur numérique d'erreur (9) capable de transfor- mer ladite erreur de phase en un signal numérique de com- mande pour ledit circuit d'avance/retard (5) des ins- tants de commutation. 2 - Synchronisateur de phase selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que ledit circuit d'avance/re- tard (5) des temps de commutation est constitué par une porte logique de transfert possédant des temps d'ouvertu- re commandés par ledit signal numérique de commande. 3 - Synchronisateur de phase selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que ledit circuit d'avance/re- tard est constitué par un circuit logique du type NON ET/NON OU. 4 - Synchronisateur de phase selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que ledit circuit d'avance/re- tard un générateur d'impulsions. - Synchronisateur de phase selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que ledit capteur de phase (13) est constitué par un circuit de battement agissant sur lesdits signaux isofréquentiels. 6 - Synchronisateur de phase selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que ledit capteur de phase (13) est constitué par un comparateur de phase. 7 - Synchronisateur de phase selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que ledit générateur de fré- quence (11) est constitué par un multiplicateur de fré- quence alimenté par un signal numérique de référence pos- sédant une fréquence réduite. 8 - Synchronisateur de phase selon la revendica- tion 7, caractérisé en ce que ledit signal de référence possède une fréquence inférieure à celle desdits signaux isofréquentiels. 9 - Synchronisateur de phase selon la revendica- tion 7, caractérisé en ce que ledit signal de référence possède la même fréquence que lesdits signaux isofréquen- tiels. 10 - Synchronisateur de phase selon la revendi- cation 7, caractérisé en ce que ledit générateur de fré- quence (11) comprend un oscillateur VCO (oscillateur com- mandé par une tension) (1) que l'on fait osciller à une fréquence multiple de celle desdits signaux isofréquen- tiels.