Brevet FR2577732A1 — publié le 19860822

I Dispositif précorrecteur du signal audiofréquence dans une chaîne de modulation crd'impulsions en largeur d'émetteur de signaux radioélectriques à modulation damplitude La présente invention concerne un dispositif précorrecteur du signal audiofréquence dans une chaîne de modulation d'impulsions en largeur d'rémetteur de signaux radioélectriques à modulation d'amplitude. Dans certains émetteurs d'ondes radioélectriques à modulation d'amplitude, le signal audiofréquence de modulation est converti en impulsions modulées en largeur et le train d'impulsions obtenu à la sortie du modulateur est transmis à un tube découpeur par l'intermédiaire dune fibre optique, afin d'obtenir un bon isolement galvanique entre rétage convertisseur et le tube découpeur qui se trouve à un potentiel flottant par rapport à la masse générale de rémetteur. La sortie de la fibre optique est reliée à un amplificateur transistorisé qui a pour but de produire les impulsions nécessaires à rexcitation du tube découpeur pour le faire fonctionner en hacheur de tension. La cathode du tube découpeur est reliée à un filtre passe-bas pour reconstituer le signal audiofréquence avant de l'appliquer à la sortie de l'amplificateur haute fréquence qui engendre ronde porteuse du signal audiofréquence à transmettre. Le signal audiofréquence qui est ainsi amplifié présente une forte distorsion spécialement lorsque les taux de modulation sont importants. Dans ces cas, en effet, les impulsions sont soit très fines ou très larges et comme la capacité d'entrée relativement importante des tubes découpeurs augmente les temps de montée et de descente des impulsions, certaines impulsions très fines sont éliminées. D'autre part, le tube découpeur a un fonctionnement différent suivant qu'il se trouve dans l'état conducteur ou bloqué, ceci étant dû pour une part, à la dissymétrie entre la charge et la décharge du condensateur entre la grille et le circuit de masse et pour une autre part, à la présence de la diode dite "de roue libre" qui referme le circuit à la masse lorsque le tube est bloqué. -2577732 Enfin, la distorsion augmente avec la fréquence de modulation du fait même du principe de la modulation à largeur d'impulsion qui est utilisée. Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités. A cet effet, l'invention a pour objet, un dispositif précorrecteur du signal audiofréquence dans une chaîne de modulation d'impulsions en largeur d'émetteur de signaux radioélectriques à modulation d'amplitude caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif convertisseur du signal audiofréquence en échantillons numériques, des moyens de traitement numérique couplés à la sortie du dispositif convertisseur pour calculer des largeurs cd'impulsions en fonction de,amplitude des échantillons numéri- ques fournis par le dispositif convertisseur du signal audiofréquence, des moyens de mémorisation adressés par les moyens de traitement et contenant pour chaque largeur d'impulsion calculée par les moyens de traitement une largeur correspondante corrigée, et un registre calibreur d'impulsions commandé par les moyens de mémorisation pour fournir sortie des impulsions dont la largeur correspond à la valeur de chaque largeur d'impulsion corrigée lue dans les moyens de mémorisation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description faite au regard des dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels: - la figure 1 représente une chaîne d'émission dun signal audiofré- quence converti en impulsions modulées en largeur, selon l'art connu, - la figure 2 un diagramme représentatif de la réponse à un signal audiofréquence sinusoidal de la chaîne d'émission de la figure 1, - la figure 3 un schéma synoptique du dispositif de précorrection selon l'invention, - la figure 4 un mode de réalisation des moyens de traitement représentés à la figure 2. La chaîne d'émission de l'art connu représentée à la figure 1 comprend, d'une part, une chaîne de modulation d'impulsions en largeur constituée par un convertisseur I de signaux audiofréquence en impulsions modulées en largeur, une fibre optique 2, un amplificateur 3, un tube découpeur 4, et d'autre part, un filtre passe-bas 5 pour reconstituer le signal audiofréquence à partir des signaux hachés par le tube découpeur, et un tube amplificateur haute fréquence 6 relié par l'anode à la sortie du filtre passe-bas 5. Le point de liaison commun entre la sortie du filtre passe-bas 5 et l'anode du tube amplificateur haute fréquence 6 est relié à l'entrée d'un adaptateur cd'antenne 7 qui est lui-même relié par sa sortie à une antenne 8. Le point commun reliant l'entrée du filtre passe- bas 5 à la cathode du tube découpeur 4 est relié à la masse générale d'alimentation de l'émetteur au travers d'une diode 9 et d'une self de choc 10. Dans cette réalisation les tubes 4 et 6 sont reliés en cascade, la cathode du tube 4 étant reliée à l'anode du tube 6 au moyen du filtre passe-bas 5. La cathode 0 du tube 6 est reliée à la masse d'alimentation générale du circuit de l'émetteur et l'anode du tube 4 est reliée à la haute tension rd'alimentation +U de lémetteur au travers d'une self de choc 11. Le signal audiofré- quence de modulation de l'émetteur est appliqué à l'entrée du conver- tisseur 1 pour être échantillonné et converti en impulsions de fréquence fixe et de rapport cyclique variable en fonction de l'amplitude de chaque échantillon fixe. Le train d'impulsions obtenu à la sortie du convertisseur I est appliqué à l'entrée de l'amplificateur 3 au moyen de la fibre optique 2 qui opère l'isolement galvanique entre l'Pétage convertisseur 1 et le tube découpeur 4. L'amplificateur 3 amplifie les impulsions de fréquence fixe et de rapport cyclique variable pour exciter la grille du tube 4 de manière à le faire fonctionner en hacheur de tension. Le filtre passe-bas 5 restitue la valeur moyenne du signal modulé en largeur, amplifié par le tube 4 ainsi obtenu et applique ce signal sur l'anode du tube amplificateur haute fréquence 6 ce qui a pour effet, de moduler en amplitude le signal haute fréquence engendré par le tube 6 à l'entrée de l'adaptateur d'antenne 7 pour alimenter l'antenne 8. Dans le mode de réalisation de la figure 1 le signal audiofréquence qui est amplifié par la chaîne constituée des éléments 1 à 5 présente une forte distorsion qui est d'autant plus importante que le taux de modulation est important, cette distorsion se manifestant par une déformation du signal audiofréquence reconstitué, de la manière représentée à la figure 2 qui montre la réponse B de la chaîne d'amplification à un signal sinusoïdal audiofréquence A appliqué à l'entrée de la chaîne d'amplification. Le dispositif de précorrection selon l'invention qui est représenté par le schéma synoptique de la figure 3 permet de remédier à ces -4 inconvénients. Ce dispositif se substitue au dispositif convertisseur 1 de la chaîne de modulation représentée à la figure 1 et a pour fonction de définir des valeurs de largeurs d'impulsions corrigées pour qu'à la sortie du filtre 5 de la chaîne d'amplification, le signal audiofréquence obtenu ait une allure similaire à celle du signal audiofréquence appliqué à son entrée. Le dispositif de précorrection de la figure 3 comprend, d'une part, un convertisseur analogique-numérique 12 couplé par ses entrées de commande à une horloge d'échantillonnage 13 et par sa sortie à des moyens de traitement 14 et comprend, d'autre part, des moyens de mémorisation 15 de données de correction adressés par les moyens de traitement 14 et couplés par leurs sorties à un dispositif calibreur d'impulsions 16, formé par un registre ou tout autre moyen équivalent susceptible de fournir des impulsions de rapport cyclique variable à la fréquence de découpage du tube découpeur 4. Le signal audiofréquence qui est appliqué à l'entrée du convertisseur analogique-numérique 12 est échantillonné à une fréquence très supérieure à la fréquence de découpage du tube découpeur 4. Les échantillons numériques obtenus à la sortie du convertisseur analogique-numérique 12 sont appliqués à l'entrée des moyens de traitement 14 qui calculent la valeur moyenne des échantillons qui lui sont transmis à l'intérieur de chaque période de découpage du tube découpeur 4 pour déterminer la largeur théorique de l'impulsion corres- pondant aux valeurs numériques de ces échantillons. Les moyens de traitement 14 déterminent également la gamme de fréquences du signal audiofréquence qui est appliquée à l'entrée du convertisseur analogique- numérique 12 en analysant la progression de la valeur des échantillons qui lui sont transmis. Par une analyse séquentielle de ces échantillons les moyens de traitement 14 définissent également le sens croissant ou décroissant du signal audiofréquence. La valeur théorique de la largeur d'impulsion calculée par les moyens de traitement 14 est appliquée aux entrées d'adressage des moyens de mémorisation 15 pour pointer à l'intérieur des moyens de mémorisation 15 une largeur d'impulsion corrigée correspondante. Ces valeurs de correction qui sont mémorisées à l'intérieur des moyens de mémorisation 15 sont déterminées au moment de la mise en service de chaque configuration d'émetteur en fonction des niveaux de modulation du signal audiofréquence, d'un nombre déterminé de gammes de fréquence du signal audiofréquence, du front croissant ou décroissant du signal audio- fréquence et du tube découpeur utilisé. Ces valeurs de correction sont enregistrées par exemple sous la forme de 2 N tables correspondant à un nombre limité de N gammes de fréquences du signal audiofréquence appliqué à l'entrée de l'émetteur pour reproduire correctement le signal de modulation. Les 2 N tables sont réparties à Pintérieur des moyens de mémorisation 15 dans deux mémoires de correction 17 et 18 représentées sur la figure 3. La mémoire 17 est destinée à contenir les N tables de correction correspondant aux fronts montants du signal audiofréquence et la mémoire de correction 18 est destinée à contenir les N tables de correction correspondant par exemple aux fronts descendants du signal audiofréquence. Les contenus des mémoires de correction 17 et 18 sont appliqués au rythme de la fréquence de récurrence du signal modulé en largeur sur l'entrée du dispositif calibreur d'impulsions 16 qui fournit sur sa sortie une impulsion dont la largeur correspond à celle de la valeur fournie par une des mémoires de correction 17 ou 18. Un exemple de réalisation des moyens de traitement 14 est représenté à la figure 4. Les moyens de traitement représentés à la figure 4 comprennent, représentés à lintérieur de rectangles en pointillés, des moyens 19 de calcul de la valeur absolue de la largeur d'impulsion théorique correspondant à une suite déchantillons numériques Ui fournie par le convertisseur analogique-numérique 12 de la figure 3, des moyens de calcul 20 du sens de variation croissant ou décroissant du signal audiofréquence appliqué à l'entrée du convertisseur analogique-numérique 12 et des moyens 21 de détection de la fréquence du signal audiofréquence appliqué à l'entrée du convertisseur analogique-numérique. Les moyens de calcul 19 comprennent, également représentés à l'intérieur de rectangles en pointillés, un premier dispositif 22 de calcul de la valeur moyenne de chaque N+l échantillons apparaissant durant une période de récurrence des signaux de fréquence constante modulés 'en' largeur appliqués à l'entrée du tube découpeur 4 de la figure 1 et un! dispositif 23 de calcul de l'écart moyen entre le premier échantillon d'ordre zéro et le dernier échantillon dordre N pris à l'intérieur d'une période de récurrence du signal modulé en largeur appliqué à l'entrée du tube découpeur 4. Les moyens de calcul 19 comprennent également un soustracteur 28 et une mémoire morte programmable 29. Le soustracteur 28 possède deux entrées cd'opérandes, une première entrée d'opérande est reliée à la sortie du dispositif de calcul 22 et une deuxième entrée d'opérande est reliée à la sortie du dispositif de calcul de l'écart moyen 23. La mémoire morte programmable 29 comprend deux entrées- d'adres- sage, une première entrée cd'adressage est reliée à la sortie du soustrac- teur 28 et une deuxième entrée d'adressage est reliée à la sortie du dispositif 22 de calcul de la valeur moyenne des impulsions. La sortie de la mémoire PROM 29 fournit sur une ligne d'adresses AI la valeur théorique de la largeur d'impulsion calculée par le moyen de calcul 19 et applique cette valeur aux entrées d'adressage des mémoires de correction 17 et 18 de la figure 3. Le dispositif de calcul 22 de la valeur moyenne des impulsions pendant une période de récurrence des signaux modulés en largeur appliqués à Pl'entrée du tube découpeur 4 comprend un circuit additionneur 24 et un circuit diviseur 25. Le circuit additionneur 24 est constitué par un registre accumulateur qui accumule les valeurs numéri- ques des N+I échantillons fournis par le convertisseur numérique- analogique 12 durant chaque période de récurrence du signal modulé en N largeur fourni à l'entrée du tube découpeur 4. Le résultat cumulé U i=0 des N+l valeurs d'échantillons U. dans le registre accumulateur 24 est appliqué à l'entrée du circuit diviseur 25 par N+1 qui fournit sur sa sortie N la valeur moyenne NI 57 U. des échantillons U. fournis par le conver- - i=0 tisseur numérique-analogique 12 durant chaque période de récurrence et applique ce résultat sur la première entrée d'opérande du soustracteur 28 et sur la première ligne d'adresse de la mémoire morte programmable 29. Le dispositif de calcul de l'écart moyen 23 comprend un soustracteur 26 qui détermine la différence d'amplitude existant à l'intérieur d'une période de récurrence entre l'échantillon UN cd'ordre N et le premier échantillon U0 d'ordre 0, la différence UN - U0 est appliquée à l'entrée d'un circuit UN - U0 diviseur par deux 27 et le résultatN 2 de la division effectuée par le circuit diviseur 27 est appliqué sur la deuxième entrée d'opérande du circuit soustracteur 28. Le circuit soustracteur 28 calcule la valeur absolue de la différence des résultats fournis par les circuits diviseurs 25 et 27 et le résultat de la soustraction N 2 - N!1 __. Ui est 2 11 i=0 appliqué sur la deuxième entrée d'adressage de la mémoire morte pro- grammable 29. Les moyens de calcul 20 du sens de variation du signal audiofré- quence comprennent un circuit soustracteur 30 et un compteur- décompteur 31. Le circuit soustracteur 30 calcule la différence d'ampli- tude existant entre deux échantillons successifs Ui+ et Uiet la diffé- rence Ui+l obtenue est enregistrée à l'intérieur d'un registre accumulateur 31 dont le contenu croissant ou décroissant est appliqué sur une ligne d'adressage A2 pour adresser la mémoire de correction 17, lorsque la différence entre deux échantillons successifs est positive ou la mémoire de correction 18 lorsque cette différence est négative. Les moyens de détection de fréquence 21 comprennent, en commun avec les moyens de calcul du sens de variation du signal audiofréquence 20, le soustracteur 30 et comprennent en plus un registre accumulateur 32 qui accumule durant plusieurs périodes de récurrence les résultats fournis par le circuit soustracteur 30, le résultat obtenu, 2 U1i+l - Uj est appliqué sur une j=l il+ ligne dadressage A3 des mémoires de correction 17 et 18 pour sélec- tionner à l'intérieur de celle-ci les tables de correction correspondantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif précorrecteur du signal audiofréquence dans une chaîne de modulation (2, 3, 4) d'impulsions en largeur d'émetteur de signaux radioélectriques à modulation d'amplitude, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif convertisseur (12) du signal audiofréquence en échantillons numériques, des moyens de traitement numérique (11) couplés à la sortie du dispositif convertisseur (12) pour calculer des largeurs d'impulsions en fonction de l'amplitude des échantillons numériques four- nis par le dispositif convertisseur (12) du signal audiofréquence, des moyens de mémorisation (15) adressés par les moyens de traitement et contenant pour chaque largeur d'impulsion calculée par les moyens de traitement une largeur correspondante corrigée, et un dispositif calibreur d'impulsions (16) commandé par les moyens de mémorisation pour fournir des impulsions dont la largeur correspond à la valeur de chaque largeur d'impulsion corrigée lue dans les moyens de mémorisation. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif calibreur d'impulsion (16) est constitué par un registre décomp- teur. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les moyens de mémorisation (15) comprennent une première mémoire (17) pour mémoriser les largeurs d'impulsions corrigées correspondant aux fronts montants du signal audiofréquence, et une deuxième mémoire (18) pour mémoriser les largeurs d'impulsions corrigées correspondant aux fronts descendants du signal audiofréquence. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les moyens de traitement (14) comprennent des moyens (19) de calcul de la valeur absolue de la largeur d'impulsion théorique en fonction de l'amplitude dun nombre déterminé d'échantillons fourni par le convertisseur numérique-analogique (12). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce que les moyens de traitement (14) comprennent égale- ment des moyens (20) de calcul du sens de variation du signal audiofré- quence et des moyens (21) de détection de la fréquence du signal audiofréquence. 6. Dispositif selon les revendications 4 et 5 caractérisé en ce que les moyens de mémorisation (15) sont adressés par les sorties des moyens (19) de calcul de la valeur absolue de la largeur d'impulsion théorique, par les sorties des moyens de calcul (20) du sens de variation du signal audiofréquence et par les sorties des moyens (21) de détection de la fréquence du signal audiofréquence. 7. Dispositif selon Pune quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens (19) de calcul de la valeur absolue de la largeur d'impulsion théorique comprennent des moyens (22) de calcul de la valeur moyenne des impulsions fournies par le convertisseur analogique- numérique (12) durant chaque période de récurrence du signal modulé en largeur fourni par la chaîne de modulation, un dispositif (25) de calcul de l'écart moyen entre le premier échantillon cd'ordre zéro et le dernier échantillon d'ordre N pris à l'intérieur d'une période récurrence du signal modulé en largeur fourni par la chaîne de modulation, un soustracteur (28) couplé respectivement par deux entrées d'opérandes aux moyens (22) de calcul de la valeur moyenne des impulsions et au dispositif (23) de calcul de l'écart moyen, pour calculer la différence en valeur absolue de l'écart entre les résultats fournis par les moyens (22) de calcul de la valeur moyenne des impulsions et par le dispositif (23) de calcul de l'écart moyen, une mémoire morte programmable (29) adressées par les moyens (22) de calcul de la valeur moyenne et par la sortie du soustracteur (28) pour délivrer sur sa sortie en direction du dispositif calibreur cd'impulsions (16) les valeurs d'impulsions corrigées.