Brevet FR2559003A1 — publié le 19850802

Emetteur et son utilisation dans un réseau d'appel de personnes L'invention se rapporte à un émetteur, particulièrement adapté à la recherche de personnes, et à son utilisation dans un réseau d'appel de personnes. Classiquement les émetteurs utilisés dans ce type de réseaux, dits "paging systems" dans la littérature technique anglo-saxonne, émettent des signaux d'information codés en numérique par modulation de fréquence à deux états d'une porteuse à fréquence fixe. Cette modulation se fait généralement en fréquence intermédiaire par modulation en fréquence d'un oscillateur à fréquence F = 10,7 MHz par exemple, dont la fréquence est augmentée ou diminuée suivant l'état du signal d'information de f, soit 3,8 KHZ par exemple. Le signal ainsi modulé est ensuite transposé à une fréquence d'émission de plusieurs centaines de MHz. Ce procédé de modulation ne permet pas d'obtenir une bonne pureté spectrale, le bruit résultant de la modulation en fréquence d'un oscillateur ne pouvant être complètement supprimé. L'invention a pour objet un émetteur qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus et qui en même temps reste simple, et donc de coût réduit. Suivant l'invention, un émetteur de deux fréquences caractérisant les deux états d'un signal d'information binaire à transmettre ayant un étage à fréquence intermédiaire et un étage haute fréquence, à la fréquence porteuse d'émission, est caractérisé en ce que l'entrée ENRZ de signal binaire commande un circuit de commutation de deux signaux à fréquences fixes F1 et F2 toutes deux multiples de leur écart de fréquence AF = F1 - F2, l'un de ces deux signaux ayant une fréquence F1 sous multiple de la fréquence intermédiaire générée par division de fréquence du signal fourni par l'oscillateur local utilisé dans l'étage à fréquence intermédiaire, l'autre étant généré à partir d'un oscillateur asservi par une boucle de phase en référence à un signal de fréquence ISF issu par division de fréquence du signal fourni par l'oscillateur local à fréquence intermédiaire. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques appa raîtront à l'aide de la description suivante et des figures l'illustrant: - La figure 1 est le schéma synoptique d'un émetteur suivant l'invention; - Les figures 2 à 5 sont des schémas plus détaillés de certains éléments de l'émetteur représenté sur la figure 1 - La figure 6 représente le spectre du signal émis pour un signal pseudo-aléatoire à l'entrée; - La figure 7 représente, en 7a et 7b, deux exemples de signaux résultant de la commutation. L'invention est basée sur le fait que les deux fréquences d'émission caractérisant les deux états du signal numérique à transmettre dans un réseau d'appel de personnes peuvent être obtenues par commutation de deux générateurs de fréquences porteuses pures. Dans ce cas la pureté spectrale du signal résultant peut être notablement plus grande que dans les systèmes conçus jusqu'à présent. Cependant, jusqu'à présent, il ne paraissait pas possible de mettre en oeuvre cette solution du fait des discontinuités dans le signal résultant. En effet, deux porteuses à fréquences différentes n'ont pas la même amplitude aux instants de commutation. Ces échelons de tension génèrent dans le cas général, des suroscillations fonction de la réponse impuisionnelle du circuit qui suit. L'émetteur suivant l'invention résoud ce problème en générant deux fréquences basses F1 et F2 décalées de 1SF = F1 - F2, proche de la valeur 2f = 7,6 kHz du décalage utilisé dans les systèmes classiques, ces deux fréquences étant asservies à la même référence de fréquence, à laquelle est également asservi le synthétiseur de sortie fixant la fréquence d'émission. Ces deux fréquences F1 et F2, toutes deux multiples de leur écart de fréquence AF, sont générées dans un système particulièrement simple, et transposées en fréquence intermédiaire dans une gamme normalisée, autour de 10,7 MHz, cette fréquence intermédiaire étant utilisée classiquement dans les émetteurs; en conséquence les filtres associés sont des filtres à quartz du commerce ayant une bonne sélectivité et parfaitement au point.Pour cela, à partir d'une fréquence intermédiaire, FI = Il MHz par exemple, pour que les fréquences transpo sées, par exemple Fl - F1 et Fl - F2 , soient dans la bande passante d'un filtre centré sur 10,7 MHz, de 30 KHz de bande passante, c'est-à-dire dans la bande 10,685 MHz à 10,715 MHz, les fréquences basses F1 et F2 doivent être dans l'intervalle 285 KHz à 315 KHz, distantes d'à peu près 7,6 KHz, et aussi proches que possible du centre de la bande passante. Pour résoudre ce problème, la fréquence F1 est choisie diviseur de 11 MHz et multiple d'une fréquence voisine de 7,6 KHz. De plus F2 est distante de F1 de la même fréquence AF voisine de 7,6 KHz F1 - Il 000 KHz = 7,6.p = 2300 KHz F2 :c 7,6 .(p - 1) KHz où m et p sont des entiers. La solution la plus simple consiste à choisir m = 36, p = 40, p - 1 = 39. Soit: F1 = 305,555 KHz FF2î 297,917 KHz F2 = F2 = 7,638 KHz. La figure 1 représente le schéma synoptique de l'émetteur suivant l'invention. Il comporte une entrée de signal codé à deux états par non retour à zéro, ENRz, commandant un circuit de commutation, 1, des deux fréquences F1 et F2 . La sortie du circuit de commutation est reliée à une entrée d'un mélangeur 2 à fréquence intermédiaire recevant sur sa deuxième entrée le signal à fréquence intermédiaire FI. La sortie de ce mélangeur 2 est reliée à un filtre passe brande à fréquence intermédiaire 3 dont la sortie est reliée à l'entrée d'un mélangeur HF, 4, recevant par ailleurs la porteuse à la fréquence d'émission, Fp . La sortie du mélangeur 4 est reliée à l'amplificateur de sortie 5 qui délivre le signal modulé à deux fréquences. Le signal à fréquence porteuse Fp, et les signaux à fréquence F1 et F2 sont liés à une même fréquence de référence FR issue d'une source de référence 6, de la manière suivante : La sortie de la source de référence 6, à FR = 5 MHz, est reliée à l'entrée de commande d'un synthétiseur 7 fournissant le signal à la fréquence porteuse Fp par exemple égale à 920 MHz; elle est également utilisée comme référence dans la boucle de phase d'un oscillateur per mettant de générer un signal à fréquence intermédiaire Fol = il MHz à partir duquel sera généré le signal à fréquence basse F1 . Ce circuit comporte un oscillateur à quartz, VCXO, 8, à fréquence 5,5 MHz suivi dtun multiplicateur de fréquence par deux, 9.La sortie du multiplicateur qui fournit un signal à fréquence FI = Il MHz est reliée à la seconde entrée du mélangeur à fréquence intermédiaire 2. L'oscillateur 8 comporte une entrée de commande de phase permettant sa synchronisation sur le signal de référence de la manière suivante: La sortie de la source de référence 6 est reliée à un diviseur par dix, 10, dont la sortie est reliée à la première entrée d'un comparateur de phase 11. La sortie de l'oscillateur 8 est reliée à un diviseur par onze, 12, dont la sortie est reliée à la seconde entrée du comparateur. La sortie du comparateur 11 est reliée à l'entrée de commande de ltoscillateur. Par ailleurs, la première fréquence basse, F1 est également obtenue à partir du signal à fréquence intermédiaire 11 MHz au moyen d'un diviseur par trente six, 13, dont la sortie est reliée à la première entrée de signal du circuit de commutation 1. F1 est donc égale à 305,555 KHz comme indiqué ci-dessus. La génération de la seconde fréquence basse F2 est obtenue à partir d'un oscillateur commandé en tension 14 oscillant à une fréquence voisine du double de la fréquence F2, plus facile à réaliser qu'un oscillateur VCO à la fréquence F2 Le signal de sortie de cet oscillateur est mis en forme par un circuit de mise en forme 15, puis sa fréquence est divisée par deux au moyen d'un diviseur de fréquences par deux, 16. Le signal de sortie de ce diviseur a ainsi un rapport cyclique égal à 1/2 et est appliqué à la seconde entrée de signal du circuit de commutation.Pour l'asservissement en fréquence de ce signal à fréquence F2 sur le signal à la fréquence F1, décalé de AF = 7,638 KHz comme indiqué ci-dessus, le signal à la fréquence F1 est appliqué à l'entrée d'un diviseur de fréquence par quarante, 17 dont la sortie est reliée à la première entrée d'un comparateur de phase 18. Le signal appliqué à cette première entrée a donc une fréquence égale à 7,638 KHz. De la même manière, la sortie à la fréquence F2 du diviseur 16 est reliée à l'entrée d'un diviseur de fréquence par trente neuf, 19, dont la sortie est reliée à la seconde entrée du comparateur 18. La sortie de ce comparateur est reliée à l'entrée de commande de fréquence de l'oscillateur 14.Ainsi, par cette boucle de commande de phase, la fréquence de l'oscillateur est maintenue égale à 2 x 39 x 7,638 KHz, soit 595,834 KHz et la fréquence F2 , asservie sur F1 et donc sur la fréquence de référence, reste égale à 297,917 KHz. Les diviseurs de fréquence sont réalisés à partir de bascules et de portes logiques ou de diviseurs programmables. La division par trente six, dans le diviseur 13, peut être faite par exemple par 3 étages successivement diviseurs par trois, par trois et par quatre et réalisée au moyen de 6 bascules D de type 74LS74 et de portes NAND type 74LS00 suivant le schéma représenté sur la figure 2. La division par quarante dans le diviseur 17 peut être faite par 3 étages successivement diviseurs par quatre, par cinq, et par deux et réalisée à partir de bascules D de type 74LS74 et de portes NAND, type 74LS00. Un exemple de schéma du diviseur par quarante est représenté sur la figure 3. La division par trente neuf dans le diviseur 19 peut être faite par 2 étages diviseurs par trois, puis par treize et réalisée au moyen de 6 bascules JK de type 312CJ, MOS et de portes NAND, MOS CDA4011 suivant le schéma représenté sur la figure 4. Un mode de réalisation du circuit de commutation, 1, et du mélangeur FI, 2, est représenté sur la figure 5. Le circuit de commutation 1 comporte 4 portes NAND 20, 21, 22, 23, la porte 20 permet d'inverser le signal de données ENRZ qu'elle reçoit sur sa première entrée, sa seconde entrée recevant en permanence un "1" logique.Les portes 21 et 22 reçoivent respectivement sur leurs premières entrées le signal ENRZ et ce même signal inversé ENRZ présent à la sortie de la porte 20, et sur leurs deuxièmes entrées respectivement les signaux aux fréquences F1 et F2, La porte 23 a ses entrées reliées aux sorties des portes 22 et 23 et fournit un signal à F1 = 305,555 MHz lorsque ENRZ=0 et un signal à F2 = 297,917 KHz lorsque ENRZ=1. Un circuit à résistance 24 et capacité 25, est placé en parallèle sur la sortie du circuit de commutation. Dans le mélangeur 2, une porte NAND 26 réalise le produit logique du signal résultant de la commutation avec la porteuse à fréquence intermédiaire FI = Il MHz. Un étage d'adaptation de sortie est également prévu dans ce mélangeur. I1 comporte un transistor 27, monté en émetteur suiveur, dont la base est reliée à la sortie de la porte 26, le collecteur étant polarisé à un potentiel + V, un potentiomètre 27 étant relié entre l'émetteur et la masse, une résistance 28 étant reliée entre la base et la masse. Un transformateur de sortie 29 prélève la tension de sortie sur le potentiomètre 27. La tension du secondaire du transformateur 29 est filtrée dans le filtre FI, standard, 3, filtre à 8 pôles centré à 10,7 MHz et de 30 KHz de bande passante à 3dB. Ce filtre élimine les raies à 11 MHz mais conserve la raie à FI - F1 = (11 - 0,305555)MHz = 10,694 MHz convoluée avec le signal de données et la raie Fl - F2 = (11 - 0,297917)MHz = 10,7020 MHz également convoluée avec l'information. Ces raies ne sont pas symétriques par rapport à la fréquence centrale FC = 10,7 MHz du filtre, comme le montre la figure 6 qui représente un exemple du spectre issu du filtre pour un signal ENRZ pseudo-aléatoire. Si les fréquences FI - F1 et FI - F2 étaient parfaitement symétriques par rapport à la fréquence centrale du filtre FC = 10,7 MHz, la réponse du filtre à une commutation de FI - F1 à Fl - F2 serait identique à celle d'une commutation de FI - F2 à FI - F1 , ce qui n'est généralement pas le cas. De plus la forme du signal pendant une transition est fonction de la réponse impulsionnelle du filtre et du déphasage entre les deux porteuses au moment de la commutation. Si Tb est la période du signal d'information ENRZ > la forme du signal transitoire sera conservée d'une commutation à la commutation suivante dans le même sens si le décalage temporel entre les deux porteuses est conservé tous les nTb où n est un entier. Dans ce but la période du signal d'information est avantageusement choisie multiple de: 1 103 = - 7,638 KHz = 7,638 La figure 7 représente en 7a un exemple de signal résultant lorsque Tb est multiple de F et en 7b un exemple de signal résultant lorsque 1F n'est pas multiple de BF . Sans changer les valeurs des fréquences basses F1 et F2 choisies, le schéma de la figure 1 peut être modifié: Par exemple, pour générer la fréquence F1 il est possible d'utiliser directement le signal de sortie du YCXO, 8, au lieu du signal à fréquence intermédiaire et de remplacer le diviseur par trente six, 13, par un diviseur par dix huit. I1 est également possible de générer la fréquence FI par un VCXO à cette fréquence, Il MHz, qui peut être asservi en phase à une source de référence à 1 MHz par exemple, qui commanderait également le synthétiseur à la fréquence porteuse d'émission.De la même manière pour générer la fréquence F2 , il est possible de remplacer l'oscillateur VCO, -14, à une fréquence double de F2 s suivi d'un diviseur par deux, par un oscillateur VCO à la fréquence F2 directement, bien que, comme indiqué ci-dessus, il soit plus facile de réaliser un VCO autour de 600 KHz qu'autour de 300 KHz. Enfin le schéma de détail de la figure 5 n'est qu'un mode de réalisation qui peut être remplacé par tout circuit équivalent. Les fréquences F1 et F2 ont été choisies autour de 300 KHz pour ramener, après mélange avec Fl =11 MHz, les premières raies Fl-F1 et Fl - F2 dans la bande d'un filtre standard à 10,7 MHz. Il est également possible de choisir differemment les fréquences F1 et F2 en utilisant le même filtre mais en changeant la fréquence intermédiaire, ou même d'adapter le choix des fréquences F1 et F2 à un autre gabarit de filtre en fréquence intermédiaire. Pour conserver la simplicité du système, il est essentiel cependant que les fréquences F1 et F2 soient multiples de leur écart de fréquence, cet écart de fréquence étant lui-même voisin de 2 x 3,8 KHz et dans un rapport simple avec une fréquence disponible dans l'émetteur et calée en phase sur la même référence que celle utilisée par l'étage de transposition aux fréquences d'émission. REVENDICATIONS 1. Emetteur de deux fréquences caractérisant les deux états d'un signal d'information binaire à transmettre ayant un étage à fréquence intermédiaire et un étage haute fréquence, à la fréquence porteuse d'émission, caractérisé en ce que l'entrée ENRz de signal binaire commande un circuit de commutation (1) de deux signaux à fréquences fixes F1 et F2 toutes deux multiples de leur écart de fréquence = = F1 - F2, l'un de ces deux signaux ayant une fréquence F1 sous multiple de la fréquence intermédiaire générée par division de fréquence du signal fourni par l'oscillateur local (8) utilisé dans l'étage à fréquence intermédiaire, I'autre étant généré à partir d'un oscillateur (14) asservi par une boucle de phase en référence à un signal de fréquence AF issu par division de fréquence du signal fourni par l'oscillateur local à fréquence intermédiaire (8). 2. Emetteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'oscillateur local (8) de l'étage à fréquence intermédiaire est lui-même asservi par une boucle de phase, en référence à un signal de référence (FR) également utilisé pour commander un synthétiseur (7) à la fréquence porteuse d'émission dans l'étage haute fréquence. 3. Emetteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étage à fréquence intermédiaire comporte un filtre passe bande, sélectif, centré à 10,7 MHz, la fréquence intermédiaire FI étant choisie égale à 11 MHz et les fréquences F1 et F2 étant respectivement égales à FI et Fixe 39 X AF étant égale à 36F140 36 36x40 > 36 x 40 x 4.Emetteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'oscillateur (14) utilisé pour générer le signal à fréquence F2 est un oscillateur commandé en tension oscillant à la fréquence 2F2 et suivi d'un 2 circuit de mise en forme et d'un diviseur de fréquence par deux, la boucle de phase associée comportant un diviseur par trente neuf (19) dont la sortie est reliée à une entrée d'un comparateur de phase (18), l'autre entrée de ce comparateur recevant le signal à fréquence F1 après division dans un diviseur par quarante (17). 5. Emetteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la période du signal d'information binaire est choisie égale à un multiple de iF S de façon que le signal résultant des commutations ait la même forme pour toutes les commutations successives dans le même sens. 6. Utilisation d'un émetteur selon l'une quelconque des revendications précédentes dans un réseau d'appel de personnes.