Brevet FR2586871A1 — publié le 19870306

DISPOSITIF D'AMELIORATION DU RAPPORT SIGNAL/BRUIT DANS UN DEMODULATEUR DE FRéQUENCE La présente invention concerne un dispositif d'amélioration du rapport signal/bruit dans un ddmodulateur de fréquence. Ce dispositif est utilisable notamment dans le domaine de la réception de signaux de tXlXvision transmis par l'intermédiaire de satellites. Le comportement d'un démodulateur de fréquence peut, lorsque la porteuse module est perturbée par un bruit blanc gaussien additif se manifestant au niveau du canal de transmission, être décrit b laide d'une fonction f intervenant de la façon suivante PSV/PBV = f(PHF/PBC) Dans cette expression, PSV et PBV ddsignent respectivement la puissance du signal vidéo démodulé et la puissance de bruit vidéo, et PHF et PBC respectivement la puissance de la porteuse et la puissance du bruit dans le canal. Cette fonction f, dont l'allure est représentée sur la figure 1 et qui possède une asymptote de pente +1, est caractérisée par la présence d'un coude au-dessous duquel sa pente devient plus forte que dans la partie asymptotique, ce qui signifie que, pour un bruit croissant dans le canal de transmission, la puissance de bruit vidéo PBV augmente de façon soudaine à partir de ce seuil (c'est-à-dire au-dessous de lui, à faible niveau de réception). Il serait donc souhaitable d'améliorer le rapport PSv/PBv, ce qui est réalisable notamment à l'aide de dispositifs à abaissement de la valeur de seuil, dits à amélio- ration de seuil, en agissant par exemple soit sur la bande passante propre du démodulateur, soit par diminution de la bande équivalente de bruit du filtre de canal du récepteur. Un dispositif à abaissement de valeur du seuil est décrit dans la demande de brevet japonais publiée sous le no 59-158133. Ce dispositif comprend dans la chaîne de démodulation un filtre passif passe-bande, composé plus précisément d'un filtre fixe BPF1 et d'un filtre BPF2 commandable. Cette commande du filtre BPF2 est réalisée par l'intermédiaire d'un circuit à transistor dont la conduction se produit lorsque le niveau de la porteuse franchit une valeur de seuil déterminée. Cette commande n'est cependant que de type discret, puisque la conduction du transistor permet simplement l'application d'une tension V2, et donc limitée dans ses effets. Le but de 11 invention est de proposer dans un modulateur de fréquence un nouveau dispositif d'amélioration du rapport signal/bruit par abaissement du seuil de démodula- tion, voire par décalage de l'asymptote (vers les valeurs positives de PSV/PBV)* Le dispositif selon l'invention est, à cet effet, caractérisé en ce que : - le filtre ajustable est symétrique et comprend deux résonateurs couplés à fréquence de résonance réglable - le circuit de commande comprend des moyens de réglage continu desdites fréquences de résonance. Le dispositif ainsi proposé est avantageux essentiellement en ce sens que la diminution de la bande équiva- lente de bruit du filtre est obtenue à l'aide d'un filtre ajustable dont la largeur est commandable de façon continue et monotone. Les particularités de l'invention apparaîtront maintenant de façon plus précise dans la description qui suit et dans les dessins annexés, donnés à titre d'exemples et dans lesquels : - la figure 1 montre l'allure de la fonction f intervenant dans l'expression PSV/PBV =f(PHF/PBC) les figures 2a et 2b montrent respectivement un exemple de filtre fixe et un exemple de filtre ajustable du filtre passe-bande du dispositif selon l'invention ; - les figures 3a, 3b, 3c montrent respectivement l'allure des réponses du filtre ajustable, du filtre fixe, et du filtre global constitué par le regroupement de ces filtres réglable et fixe, lorsque le filtre ajustable présente sa largeur maximale et lorsqu'il présente se largeur minimale. Selon un mode de rdalisation préférentael de l'invention, le dispositif d'amdlioration du rapport signal/bruit proposé comprend un filtre passif passe-bande compost d'une part d'un filtre fixe F1 et d'autre part d'un filtre ajustable F2.Le filtre fixe F1 peut comprendre par exemple les 1é ments suivants, représentés sur la figure 2a : une inductance 10 de couplage d'entrée, une inductance 11 et un condensateur 12 formant un premier résonateuk, des inductances 13 et 14 formant un circuit de couplage médian (il y a couplage par mutuelle induction entre les inductances 10 et li d'une part et 11 et 13 d'autre part), un condensateur 15 et une inductance 16 formant un deuxième rêsonateur, et une inductance 17 de couplage de sortie (il y a également couplage par mutuelle induction entre les inductances 14 et 16 d'une part et 16 et 17 d'autre part). Le filtre ajustable F2 est symétrique et comprend, dans l'exemple de réalisation décrit, les éléments suivants, représentés sur la figure 2b : une inductance 20 de couplage d'entrée, un premier résonateur réglable comprenant une inductance 30, des condensateurs 31, 32, 33 et une première diode varicap 34, un circuit de couplage médian comprenant des inductances 40a et 40b, un deuxième résonateur réglable comprenant une inductance 50, des condensateurs 51, 52, 53 et une deuxième diode varicap 54, une inductance 60 de couplage de sortie, et deux résistances 71 et 72 reliées d'une part aux résonateurs réglables respectivement associés et d'autre part à des tensions d'alimentation V+ et V (par exemple +15 et -15 volts).Comme précédemment, il y a dans ce filtre ajustable couplage par mutuelle induction entre les éléments suivants : entre les inductances 20 et 30, entre les inductances 30 et 40a, entre les inductances 40a et 40b, entre les inductances 40b et 50, et entre les inductances 50 et 60. Les résistances 71 et 72 sont reliées à une borne des diodes 34 et 54 respectivement. L'autre borne de ces diodes est reliée au circuit de commande des résonateurs réglables. Ce circuit de commande comprend deux transistors 101 et 102 dont les émetteurs sont reliés le premier à l'anode de la diode 34 et le second à la cathode de la diode 54, ces diodes étant montées tête-bêche, et également reliés par l'interme- diaire de résistances 103 et 104 à la tension V de polarisation. Les collecteurs des transistors 101 et 102 sont reliés à la tension V+ de polarisation, et leurs bases sont reliées, dans le démodulateur de fréquence, à une borne de prélèvement 200 de l'information destinée à commander l'ajustement du filtre. La présence des transistors 101 et 102 dans le circuit de commande permet d'isoler le filtre ajustable de son circuit de commande, c'est-à-dire d'effectuer cette commande sous impédance élevée pour ne pas réaliser de couplages parasites accidentels des deux résonateurs réglables. Les filtres fixe et ajustable F1 et F2 sont centrés sur la même fréquence centrale fo. La disposition têtebêche des diodes varicap 34 et 54 conduit à ce que la commande commune exercée par le circuit de commande fasse varier la capacité et donc la fréquence naturelle de chaque résonateur réglable en sens contraire, pour maintenir la symétrie du filtre par rapport à la fréquence fO. La combinaison de ce filtre F2 ajustable en largeur et du filtre fixe F1 conduit à un filtre global F dont la réponse est sensiblement plate dans la bande passante utile lorsque le filtre ajustable présente sa largeur maximale (voir les figures 3a, 3b, 3c qui montrent l'allure de la réponse respective du filtre ajustable, du filtre fixe et du filtre global). La sensibilité du filtre ajustable est déterminée par la valeur des capacités des condensateurs 31, 32, 33 d'une part, 51, 52, 53 d'autre part qui, selon qu'elles sont plus ou moins élevées, masquent plus ou moins la capacité des diodes varicap. A ces diodes est en quelque sorte confié le rôle de permettre une variation d'appoint A C de capacité, autour d'une valeur essentiellement imposée par les autres condensateurs de chaque résonateur si l'on ne veut pas une sensibilité trop élevée. L'information présente sur la borne 200 et destinée à commander le réglage du filtre ajustable est fournie par un organe de mesure permettant d'évaluer la dégradation du signal démodulé due h celle du rapport PHF/PBC et délivrant alors une grandeur électrique (courant ou tension) de commande dudit filtre. Dans ce cas, la chaîne de démodulation comprend, comme indiqué sur la figure 4, un organe d'entrée 300, tel qu'un sélecteur de canal, le filtre passe-bande 310 lui-m#me, un organe intermédiaire 320 de eontr81e de niveau, et le démodulateur de fréquence 330 qui fournit le signal démodulé. Le signal démodulé constitue également le signal d'entrée de l'organe de mesure 340, ce dernier délivrant en sortie de la boucle d'asservissement ainsi constituée la grandeur de commande du filtre. Un tel organe de mesure est par exemple décrit dans la demande de brevet européen N 0150880 également déposée par la demanderesse. Cette demande concerne en effet un démodulateur de phase ou de fréquence comprenant dans une connexion de rétroaction un circuit de contrôle automatique de bruit qui mesure la densité des décrochements temporaires de la boucle. Dans le cas de la présente invention, l'organe de mesure peut autre ce circuit de contrôle. Comme indiqué sur la figure 4, l'insertion du filtre passe-bande dans la chaîne de démodulation est ici réalisée en amont du circuit dont le signal de-sortie est utilisé par ledit organe de mesure pour organiser la commande de réglage du filtre. Ainsi, il y a non seulement asservissement du filtre pour compenser la dégradation du rapport signal/ bruit conformément à l'objectif essentiel du dispositif ici décrit, mais également compensation de la variation de la perte d'insertion du filtre, perte qui évolue bien entendu selon le niveau du signal de commande.On assure ainsi, grâce à cette compensation, réalisée à l'aide de l'organe intermédiaire 320 de contrôle de niveau qui est par exemple un amplificateur 9 limiteur ou à contrôle automatique de gain, le maintien du niveau de la porteuse, à l'entrée du démodulateur, à une valeur indépendante de la largeur du filtre. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés, à partir desquels des variantes peuvent être proposées sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Par exemple, l'insertion du filtre passe-bande en amont de l'organe de contrôle du niveau de la porteuse n'est pas la seule disposition possible. Dans le cas de l'emploi d'un démodulateur à boucle à verrouillage de phase dont la fréquence de coupure propre est une fonction directe du niveau de la porteuse incidente, le filtre passebande peut être inséré en aval de l'organe intermédiaire de contrôle du niveau de la porteuse. Dans cette configuration, une diminution de la largeur du filtre entraîne une diminution du niveau de la porteuse à l'entrée du démodulateur et donc une réduction de ladite fréquence de coupure propre, conduisant de ce fait à un abaissement du seuil de démodulation. Le dispositif décrit précédemment a été utilisé notamment dans le domaine de la réception de signaux de télévision diffusés par satellites, avec les valeurs suivantes - fréquence centrale de travail : 450 mégahertz - bande de bruit vidéo démodulée : 5 mégahertz - largeur nominale B du canal : 36 mégahertz - type de démodulateur : à boucle à verrouillage de phase - rapport A du filtre ajustable : 4,5 (cette valeur de X est donnée, pour le filtre utilisé, par le rapport entre la valeur B qui, comme indiqué sur la figure 3c, représente la bande passante du filtre. global dans le cas ob le filtre ajustable présente sa largeur maximale et la valeur B/R X correspondante lorsque le filtre ajustable présente sa largeur minimale). - avec les valeurs ainsi choisies, on a obtenu une amélioration du seuil supérieure à 3,5 décibels et une amélioration d'asymptote supérieure à 1 décibels (la largeur du filtre ajustable au-dessous de laquelle une amélioration d'asymptote intervient étant de 10 mégahertz). REVENDICATIONS 1. Dans un démodulateur de fréquence, dispositif d'amélioration du rapport signal/bruit comprenant un filtre passif passe-bande composé d'un filtre fixe et d'un filtre ajustable par l'intermédiaire d'un circuit de commande, caractérisé en ce que - le filtre ajustable est symétrique et comprend deux résonateurs couplés à fréquence de résonance réglable ; - le circuit de commande comprend des moyens de réglage continu desdites fréquences.de résonance. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque résonateur réglable comprend au moins une inductance et un ou plusieurs condensateurs associés à une diode varicap, en ce que ces diodes sont montées tête-bêche l'une par rapport à l'autre, et en ce que le circuit de commande est relié à chaque résonateur réglable de façon à ce que la variation de grandeur électrique ainsi commandée augmente la capacité de l'un des résonateurs réglables et, de façon symétrique, diminue celle de l'autre. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la capacité des diodes varicap est sensiblement plus faible que celle du ou des autres condensateurs de chaque résonateur réglable.