Brevet FR2559587A1 — publié le 19850816

DISPOSITIF POUR DETERMINER L'INSTANT DU DEBUT DU FRONT AVANT D'UNE IMPULSION HAUTE FREQUENCE. La présente invention concerne un dispositif pour déterminer L'instant to du début du front avant d'une impulsion V haute fréquence reçue de forme: V = A.(t - to).sin 2Â Ft (t > to) o: V est la tension instantanée A est la pente (inconnue a priori) du front avant t est le temps F est la fréquence. Les dispositifs de ce genre peuvent trouver d'importantes applications notamment dans le domaine de la radionavigation. On pourra à ce sujet consulter l'article de la revue ALTA FREQUENZIA, intitulé "A New Technique for the Precision DME of Microwave Landing System" de CHIARINI et autres, paru dans le volume LI n 5 de Septembre-Octobre 1982. Dans cet article il est fait mention, au paragraphe 4, d'un dispositif du genre mentionné dans. Le préambule. Pour faire fonctionner correctement ce dispositif connu on doit s'imposer les exigences suivantes: - il faut détecter l'impulsion selon une loi linéaire afin de respecter la linéarité de la pente du front avant; - et il faut que la fréquence de l'impulsion avant détection soit élevée. En effet dans le domaine d'application envisagé, la durée de la partie linéaire du front avant n'est que de 300 ns alors que ta précision demandée est de 30 ns environ. Pour obtenir cette précision il faut que la période de la haute fréquence soit inférieure à 30 ns, c'est-à-dire une fréquence supérieure à 30 MHz. Ceci interdit la technique pourtant avantageuse par ailleurs du deuxième changement de fréquence et de Là le passage de la première fréquence intermédiaire (63 MHz) à la deuxième fréquence habituelle (10 MHz). 255958? L'invention propose un dispositif pour déterminer l'instant du début du front avant d'une impulsion haute fréquence avec lequel on n'est pas confronté avec ces exigences. Pour cela il est remarquable en ce qu'il comporte un circuit de retard pour retarder l'impulsion reçue d'un laps de temps égal à k/2F (k entier) et pour fournir ainsi une deuxième impulsion VR de forme: VR = A.(t - to - T.sin 2X[ F(t -.kF et un circuit de calcul pour donner l'instant to en effectuant le calcul: t0:-t -k(- 1) k V o 2F,v_)kV VR] La description suivante, en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente un schéma d'un dispositif de l'invention. Les figures 2 et 3 montrent l'allure du front avant de l'impulsion à 63 MHz et à,10 MHz respectivement. La figure 4 montre un premier mode de réalisation du dispositif de l'invention. La figure 5 montre un deuxième mode de réalisation du dispositif de l'invention. La figure 6 montre un troisième mode de réalisation du dispositif de l'invention. La figure 7 montre un schéma d'un autre dispositif conforme à l'invention. A la figure 1, la référence 1 indique une antenne captant L'onde dont la fréquence porteuse est de l'ordre du GHz. Après un premier changement de fréquence obtenu par un premier mélangeur 2 coopérant avec un premier oscillateur local 3, on obtient une fréquence intermédiaire de 63 MHz. La figure 2 représente l'allure du front avant d'une durée de 300 ns d'une impulsion à la sortie du mélangeur 2. Après passage dans un ampLificateur 4, un deuxième changement de fréquence à 10 MHz est obtenu par un deuxième mélangeur 12 coopérant avec un deuxième oscillateur local 13 suivi d'un amplificateur sélectif 14. L'allure du front montant est représentée à la figure 3. Avec le dispositif connu précité, on détermine l'instant to à partir de l'impulsion recueiLlie à la sortie du premier changement de fréquence o les signaux à traiter sont rapides; l'invention propose donc un dispositif o l'instant to est déterminé par des signaux recueillis à la scrtie du deuxième changement de fréquence o des signaux à traiter sont plus lents. Le front avant de cette impulsion peut s'écrire sous la forme: (1) V = AIt - to).sin 2n Ft (t > to) o V est la tension instantanée A est la pente (inconnue a priori) du front avant t est le temps et F est la fréquence (ici 10 MHz). Conformément à l'invention, Le dispositif 50 pour déterminer l'instant to de début du front avant d'une impulsion haute fréquence comporte.un circuit de retard 51 pour retarder l'impulsion reçue d'un Laps de temps égal à k/2F (k entier) et pour fournir ainsi une deuxième impulsion VR de forme: (2) VR = At -to -. k).sin[2îF(t - k) et un circuit de calcul 52 pour donner L'instant to en effectuant le calcul: k(- 1)k (3) to = t - 2F - 1)k V- VR] Pour justifier l'équation (3) il suffit de remarquer que: sin[2IF(t -4-] = (- 1)k sin 2Â Ft et que la relation (1) donne: V sin 2T Ft = t A.(t - to) De préférence, on prendra k = 2 de sorte que (3) s'écrira: (4) t = t V o F(V - VR) La figure 4 représente un mode de réaLisation du dispositif de L'invention. Ce mode de réalisation comporte deux convertisseurs analogiques-numériques 60 et 61 l'un pour convertir le signal V et l'autre Le signal VR à la sortie du circuit à retard 51. Les sorties numériques de ces convertisseurs 60 et 61 sont reLiées à des registres tampons 62 et 63. Une horLoge 70 fournit en permanence des signaux d'incrémentation à un compteur de temps 72 qui donne ainsi l'indication du temps "t". Les sorties en paraLLèLe du compteur 72 sont aussi reliées à un registre tampon 74. Les registres 62, 63 et 74 munis d'une commande de chargement reLiée à un fil Ln servent d'interface au circuit de caLcuL in 52 constitué à partir d'un ensemble de caLcuL à microprocesseur 80. Les sorties en paralLèle des registres 62, 63 et 74 sont reLiées à la ligne BUSD du microprocesseur 80. Un registre tampon 83 dont Les entrées en paraLLèle sont reLiées aussi à La Ligne BUSD sert à contenir la vaLeur to recherchée. Le microprocesseur comporte aussi une Ligne BUSA pour véhiculer des codes d'adresses; chaque registre 62, 63, 74 peut être ainsi sélectionné pour être lu d'une manière non représentée; cependant un code particuLier a été affecté pour que les commandes de chargement (fil L in) des registres 62, 63 et 74 soient activées en même temps. Ceci est obtenu par un décodeur 85. Un autre code transmis dans un fil Lout permet Le chargement du registre 83. Pour déclencher Le calcuL indiqué par La formuLe (4), on attend un signal apparaissant sur L'entrée IRQ du microprocesseur 80. Ce signal est élaboré par un comparateur 85 suivi d'un deuxième circuit de retard de 1/4 F portant La référence 87; ce comparateur fournit un signal actif dès que La tension V passe par La valeur "0". Le circuit de retard 87 permet d'assurer que les signaux V et VR aient une amplitude voisine du niveau maximum, lorsque le signal est appliqué à l'entrée S d'une bascule 88 de type RS. Le signaL à la sortie Q de cette bascule 88 est appliqué à l'entrée IRO du microprocesseur 80. A la réception de ce signal, le programme d'interruption est exécuté. Les registres 62, 63 et 74 sont chargés en même temps et Le caLcuL indiqué à La formule (4) est exécuté; le résultat est ensuite chargé dans le registre 83. Il est évident que plusieurs calculs peuvent être exécutés. Pour cela, les registres 62, 63 et 74 seront chargés plusieurs fois et la valeur emmagasinée finalement dans le registre 83 sera la valeur moyenne de tous ces caLcuLs. Le programme d'interruption peut encore commencer par des séries de lectures des registres 62, 63 et 74 et le calcul ne sera effectué que pour les valeurs les plus fortes contenues dans les registres 62 et 63. A la fin des calculs, un code d'adresse est engendré qui, décodé par le décodeur 85, provoque l'apparition d'un signal de remise à zéro à l'entrée R de la bascule 88. La figure 5 montre un autre exempLe de réalisation, les éléments communs avec ceux des figures précédentes portant Les mêmes références. Dans cet exemple, un seul convertisseur numérique-analogique 90 est prévu. L'horloge 70 fournit aussi les signaux d'incrémentation au compteur de temps 72. Les données à la sortie du convertisseur 90 et à La sortie du compteur 72 sont emmagasinées dans une mémoire 95 du type première information entrée, première information sortie (mémoire FIFO). L'enregistrement de ces données s'effectue au rythme du signal de sortie d'une porte ET 96 recevant sur la première de ses entrées un signal de l'horlooe 70 et sur l'autre, le signal de sortie Q d'une bascule 97 de type RS. Cette bascule 97 est mise à l'état "1" ou "0" sous la commande du microprocesseur 80; pour cela on a affecté deux codes 2559S87 d'adresses différents. Ces codes sont transmis par le bus BUSA vers un décodeur d'adresse 98 qui fournit deux fils SW et RR, les codes de mise à l'état "1"' et à l'état "0" respectivement. Dans cet exempte on choisit la fréquence de L'horloge 70 d'une manière telle qu'après une division de fréquence simple on puisse obtenir une fréquence multiple (par exemple 10) de la fréquence F (celle de la fréquence intermédiaire). C'est ce signal de période 1/1OF qui est appliqué à ladite première entrée de la porte 96, Pour déclencher le fonctionnement du microprocesseur on utilise le signal de sortie d'un comparateur 99; ce signal appliqué à l'entrée IRQ du microprocesseur n'apparaît que si le signal à l'entrée (+) du comparateur connectée à la sortie de l'amptificateur-14 excède une valeur de seuiL Vs à l'entrée (-). Dès qu'un signal actif est appliqué à l'entrée IRQ, le traitement débute par l'enregistrement dans la mémoire 95 des données à la sortie du convertisseur analogique- numérique 90 et du compteur de temps 72; pour cela ta bascule 97 est mise à l'état "1" pour autoriser cet enregistrement au rythme de l'horloge 70. Après cette phase d'écriture, on traite les données emmagasinées dans cette mémoire 95. Un signal actif apparaît alors sur le fil RR ce qui met la bascule 97 à l'état "0" bloquant ainsi la porte 96 et rend disponibles àla sortie de la mémoire 95 les premières données enregistrées. On effectue L'opération indiquée par la formule (4) selon les critères déjà cités et t'on charge la valeur trouvée dans le registre 83. Bien que les données soient espacées dans le temps de 1/10Fles calculs sont effectués pour des couples de valeurs espacés de 1/F. Le mode de réalisation montré à la figure 6 permet d'utiliser des conversions analogiques-numériques à un rythme beaucoup plus lent que le mode de réalisation montré à La figure 5. Pour cela, il comporte deux convertisseurs 90' et "; le premier est connecté directement à la sortie de l'amplificateur 14, le deuxième à la sortie d'un circuit de retard 100 amenant un retard de l'ordre de 1/4F. L'entrée de ce circuit est connectée aussi à la sortie de l'amplificateur 14. Un comparateur 101 est connecté à L'entrée du circuit 100. Les données aux sorties des convertisseurs 90' et 90" et du compteur 72 sont enregistrées par les signaux actifs à la sortie de la porte 96. Bien que le montage soit semblable à celui de la figure 5, ici, la cadence des signaux est au rythme de 1/F. Le fonctionnement du microprocesseur est déclenché dès que la tension à l'entrée du circuit 100 dépasse La valeur V5. Ce fonctionnement commence par l'enregistrement pendant 300 ns dans la mémoire 95',de plus faible capacité que la mémoire 95, des différentes données. On choisit ensuite la série de vaLeurs fournies par l'un des convertisseurs 90' et 90", celle qui donne les plus fortes valeurs et l'on effectue alors le calcul. Ce calcul devra, bien entendu,tenir compte du retard 1/4F amené par Le circuit 100 si c'est la série fournie par le convertisseur " qui a été choisie. Toujours dans le cadre de l'invention, on peut prendre des retards différents de k/F tels qu'amenés par le circuit 51. Dans ce cas,iL faut prévoir un deuxième circuit de retard. Ainsi à la figure 7 on a représenté deux circuits de retard 51' et 51" amenant des retards respectifs différents a et B. Les signaux de sortie de ces circuits 51' et 51" sont appelés Va et VB respectivement, le signal d'entrée appelé V; dans ce cas on écrit: (5) V = A.(t - to).sin 21 Ft (6) Va = A.(t - to - a) .sin 2i F(t - a) (7) V = A.(t - to - e).sin 21 F(t - B) Dans ce cas le circuit de calcul 52' doit effectuer l'opération: t- t cos 2r Fe.sin 2i Fa. - cos 2r Fa.sin 2î F6.a (8) 0 t VVa sin 2i FU - V sin 2Â Fa - V sin 2u F(5 - a) REVENDICATIONS: 1. Dispositif pour déterminer l'instant t du début o du front avant d'une impulsion V haute fréquence reçue de forme: V = A.(t - t o).sin 21 Ft (t > to) o: V est la tension instantanée A est la pente (inconnue a priori) du front avant t est le temps F est La fréquence, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de retard pour retarder L'impulsion reçue d'un Laps de temps égal à k/2F (k entier) et pour fournir ainsi une deuxième impulsion VR de forme: VR = A.(t - to k).sin 21 T(t _ 2kF et des moyens de calcuL pour donner l'instant to en effectuant Le caLcul: t- = t _ k(- 1) V 2|-( 1)k V- VR] 2. Dispositif pour déterminer l'instant to du début du front avant d'une impulsion V haute fréquence, caractérisé en ce que k = 2. 3. Dispositif pour déterminer l'instant to du début du front avant d'une impulsion V haute fréquence selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de retard sont constitués par un circuit de retard. 4. Dispositif pour déterminer l'instant to du début du front avant d'une impulsion V haute fréquence selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de retard sont constitués par un circuit de prélèvement d'échantiLlons séparés dudit retard, coopérant avec un circuit d'échantillonnage de l'impulsion reçue. Z559587 5. Dispositif pcur déterminer L'instant t du début o du front avant d'une impulsion V haute fréquence seLon L'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu un circuit de seuil pour décLencher Le circuit de caLcuL dès que L'ampLitude de L'impuLsion reçue prend une certaine vaLeur. 6. Dispositif pour déterminer L'instant t du début o du front avant d'une impulsion V haute fréquence seLon L'une des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que La cadence. d'échantilLonnage est rapide par rapport à La fréquence F. 7. Dispositif pour déterminer L'instant t du début o du front avant d'une impulsion V haute fréquence selon L'une des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que La cadence d'échantiLLonnage est de L'ordre de grandeur de La fréquence F. 8. Dispositif pour déterminer L'instant to du début du front avant d'une impulsion V haute fréquence reçue de forme: V = A.(t - to0).sin 2u Ft (t > to) o: V est La tension instantanée A est La pente (inconnue a priori) du front avant t est Le temps F est La fréquence caractérisé en ce qu'il comporte des premiers moyens de retard pour retarder L'impulsion reçue d'un Laps de temps égal à a et pour fournir ainsi une impulsion Va de forme V = A.(t - t -a).sin 2n F(t - a) a o des deuxièmes moyens de retard pour retarder l'impulsion reçue d'un laps de temps égal à X et pour fournir ainsi une impulsion V de forme: V = A.(t --t - B).sin 21 F(t -) et des moyens de calcul pour donner L'instant t en effectuant o le calcul: to cos 2u FU.sin 2u Fa.3 - cos 2w Fa.sin 2w FB.a to =t - V Va sin 2u Fa - V" sin 2U Fa - V sin 2u F($ - a)