Brevet FR2586521A1 — publié le 19870227

La présente invention concerne des démodulateurs de signaux modulés en fréquence, appelés démodulateurs de modulation de fréquence, et en particulier un appareil destiné à donner une extension programmable du seuil dans des démodulateurs de signaux modulés en fréquence. Les ensembles démodulateurs de signaux modulés en fréquence de type actuel qui utilisent un démodulateur en quadrature pour la démodulation, par exemple le démodula- teur "Plessey" SL 1452, ont habituellement un seuil théo- rique du rapport du signal de porteuse au signal de bruit d'environ 10,5 dB. Le seuil du rapport du signal de porteuse au signal de bruit correspond au rapport du signal de porteuse au signal de bruit à l'entrée, au moment o le bruit commence à introduire un bruit caractéristique de modulation de fréquence dans l'appareil. Lorsque le signal modulé en fréquence est un signal vidéo diffusé, l'introduction d'un tel bruit caractéristique de modulation de fréquence dans l'appareil fait apparaître des "scintil- lements" dans l'image vidéo démodulée et ainsi dégrade la qualité de l'image vidéo si bien que l'observation de l'image peut devenir inacceptable. En outre, un niveau de seuil d'environ 10,5 dB est beaucoup trop élevé dans de nombreuses applications si bien qu'un dispositif d'extension de seuil doit être utilisé avec le démodulateur. D5 L'extension de seuil est un procédé assurant un étalement du rapport du signal de porteuse au signal de bruit en un signal ayant un bruit croissant mais donnant cependant le signal démodulé de sortie de même qualité qu'avec des rapports plus élevés de la porteuse au bruit. Dans le cas des signaux vidéo diffusés en modulation de fréquence, ceci peut donner une qualité acceptable des images vidéo à- partir de signaux d'entrée ayant un bruit important, parvenant au démodulateur. L'extension de seuil peut être obtenue par disposi- tion, avant le démodulateur, d'un circuit diviseur et oscil- lateur verrouillé par injection. Un circuit diviseur et oscillateur verrouillé par injection est une combinaison d'un mélangeur et d'un oscillateur dont la fréquence fondamentale de sortie a tendance à se verrouiller sur la fréquence du signal injecté dans le circuit diviseur- oscillateur ou sur un sous-harmonique de cette fréquence. Le signal modulé en fréquence qui doit être modulé est injecté par la voie d'entrée du mélangeur et, pourvu que l'écart de fréquence ne soit pas excessif, la fré- quence de sortie du circuit diviseur-oscillateur ou un sous-harmonique de cette fréquence a tendance à se ver- rouiller en phase sur le signal d'entrée modulé en fré- quence, dans une extension de seuil des démodulateurs modu- lés en fréquence. L'écart maximal permis est proportionnel au niveau du signal qui est injecté dans la voie d'entrée du mélangeur. En conséquence, l'extension de seuil obtenue avec de tels appareils est primordiale pour le niveau du signal d'entrée transmis au circuit diviseur et oscilla- teur verrouillé par injection. Les circuits de réglage automatique de gain peuvent être utilisés pour l'obtention d'un niveau constant du signal d'entrée, mais ces circuits ne peuvent pas faire la distinction entre des signaux d'entrée modulés en fré- quence intenses ou faibles. L'extension de seuil est donc appliquée indépendamment de l'intensité du signal d'entrée, même lorsque le signal d'entrée modulé en fréquence est suffisamment intense pour qu'il donne une qualité acceptable au signal démodulé de sortie sans qu'une extension de seuil soit nécessaire. L'utilisation d'une extension de seuil provoque normalement une réduction de la largeur de bande vidéo dans le signal démodulé de sortie. En conséquence, l'exten- sion de seuil n'est pas toujours avantageusement utilisée car une réduction superflue de la largeur de bande vidéo du signal de sortie du démodulateur peut apparaître dans les signaux qui sont suffisamment intenses pour donner une qualité acceptable du signal démodulé de sortie sans qu'une extension de seuil soit nécessaire. La présente invention remédie à cet inconvénient par réalisation d'un appareil capable d'assurer une exten- sion programmable de seuil du démodulateur. Ainsi, l'invention concerne un démodulateur de signaux modulés en fréquence, comprenant un circuit de réglage de gain disposé afin qu'il donne un niveau sensi- blement constant au signal de sortie sur toute une gamme de niveaux de signaux d'entrée, et un circuit diviseur et oscillateur verrouillé par injection, couplé sur le circuit de réglage de gain, le circuit de réglage de gain ayant un noeud de commande destiné à recevoir un signal de commande permettant le réglage du niveau du signal de sortie du circuit de réglage de gain, le signal de commande étant choisi en fonction de l'intensité d'un signal d'entrée modulé en fréquence qui doit être démodulé, si bien que le degré d'extension de seuil assuré par le démodulateur peut être programmé en fonction de l'inten- sité du signal d'entrée modulé en fréquence. Le circuit de réglage de gain comporte avanta- geusement un circuit préamplificateur et limiteur monté en série avec un amplificateur tampon à gain variable. Le niveau du signal de sortie du circuit de réglage de gain peut être programmé par réglage du gain de l'amplifi- cateur tampon à l'aide du signal de commande provenant du noeud externe de commande. De préférence, le circuit limiteur et préamplificateur comporte un amplificateur à plusieurs étages, à phase linéaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un diagramme synoptique d'un démodulateur de signaux modulés en fréquence comprenant un appareil destiné à assurer une extension programmable de seuil selon l'invention; et la figure 2 est un diagramme synoptique d'un démodulateur de signaux modulés en fréquence représenté sur la figure 1 mais comprenant une boucle de réglage automatique de gain dans le circuit d'extension de seuil. On se réfère à la figure 1; un démodulateur 2 de signaux modulés en fréquence comporte un circuit limiteur et préamplificateur 4 destiné à recevoir un signal d'entrée modulé en fréquence qui doit être démodulé, par exemple un signal vidéo à fréquence intermédiaire à 600 MHz. Le circuit limiteur et préamplificateur 4 est couplé par un étage à gain variable, par exemple un amplificateur tampon 6, à un circuit diviseur et oscillateur verrouillé par injection 8 destiné à assurer l'extension de seuil du démodulateur. La combinaison du circuit limiteur et préamplificateur et de l'amplificateur tampon forme le circuit de réglage de gain indiqué précédemment. Le signal de sortie du circuit 8 diviseur et oscillateur verrouillé par injeetion est -couplé- par un circuit diviseur 10 à un circuit discriminateur de fréquence tel qu'un démodulateur en quadrature 12 afin que le signal modulé en fréquence soit démodulé. Un amplificateur 14 est destiné à amplifier le signal démodulé de sortie du démodulateur 12 en quadrature afin qu'il transmette un signal vidéo de sortie. L'amplificateur tampon 6 comporte un noeud central externe 16 destiné à recevoir un signal de commande comme représenté sur la figure 1. Le circuit limiteur et préam- plificateur 4, en combinaison avec l'amplificateur tampon 6, joue le râle d'un circuit de réglage de gain qui peut donner un niveau sensiblement constant au signal transmis au circuit diviseur et oscillateur 8 sur toute une gamme de niveau du signal d'entrée modulé en fréquence. Le gain de l'amplificateur tampon 6 peut être réglé à l'aide du signal de commande qui est appliqué au noeud 16 de commande et en conséquence le niveau du signal de sortie du circuit de réglage de gain et donc le degré d'extension de seuil assuré, peuvent être programmés d'après le signal de commande parvenant au noeud externe 16 de commande. Dans le mode de réalisation représenté, le circuit limiteur et préamplificateur 4 est un amplificateur à plusieurs étages qui a des caractéristiques linéaires de phase combiné à une bande de fréquences qui permet le logement d'une large bande de fréquences du signal d'entrée à fréquence intermédiaire, par exemple entre 60 et 1000 MHz environ. La phase linéaire du circuit limiteur et préampli- ficateur 4 assure la constance pratiquement dans toute la plage des fréquences intéressantes, des déphasages éven- tuels qui peuvent être introduits par le dispositif entre l'entrée et la sortie. Le circuit limiteur et préampli- ficateur 4 est aussi réalisé afin qu'il ait une large plage dynamique, c'est-à-dire que la puissance du signal de sortie transmis à l'entrée de l'amplificateur tampon 6 ne varie pratiquement pas entre des limites préalablement déterminées de niveau de puissance du signal d'entrée modulé en fréquence. Ces caractéristiques du circuit limi- teur et préamplificateur 4, en combinaison avec le circuit amplificateur tampon 6 et le noeud 16 de commande, faci- litent la programmation du niveau du signal d'entrée transmis au circuit diviseur et oscillateur 8 verrouillé par injection. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, le circuit limiteur et préamplificateur 4 est un amplificateur à plusieurs étages. Un amplificateur à un seul étage peut cependant être utilisé pour le circuit limiteur et préamplificateur. Le circuit limiteur et préamplificateur 4 peut aussi faire partie d'un circuit de réglage automatique de gain soit par lui-même soit avec l'amplificateur tampon suivant 6, comme représenté sur la figure 2. Une boucle 18 de réglage automatique de gain est destinée à assurer un réglage plus précis du niveau du signal transmis au circuit diviseur et oscillateur 8, d'une manière programmée par le signal de commande transmis au noeud 16 de l'ampli- ficateur tampon 6. L'appareil selon l'invention peut être utilisé dans les ensembles de démodulation des signaux des satel- lites car une extension du seuil est souvent nécessaire. Le circuit limiteur et préamplificateur 4 et l'amplifica- teur tampon 6 destiné à donner l'extension de seuil, en combinaison avec le circuit diviseur et oscillateur et le démodulateur, peuvent être réalisés sous forme d'un dispositif à circuit intégré qui peut remplacer un amplifi- cateur à lignesplatesséparéespour fréquence intermédiaire, ayant un réglage automatique du gain, et un démodulateur de signaux modulés en fréquence qui peut avoir ou non une extension de seuil. L'appareil selon l'invention peut aussi être réalisé avec un filtre à ondes acoustiques de surface qui peut comporter ou non un préamplificateur correspondant. Le démodulateur, y compris le préamplifica- teur à ondes acoustiques de surface, peut être réalisé sous forme d'un circuit intégré. Dans une variante, le circuit limiteur et préamplificateur 4 et l'amplificateur tampon 6 peuvent être réalisés sous forme d'un circuit intégré indépendant destiné à être utilisé en combinaison avec un type quelconque de démodulateur existant de signaux modulés en fréquence, par exemple des démodulateurs à boucle de verrouillage en phase. Bien qu'on ait décrit l'invention en référence à un mode de réalisation particulier, il faut noter que des variantes entrent dans le cadre de l'invention. Par exemple, lorsque la fréquence du signal d'entrée modulé en fréquence est comprise dans la plage de fonctionnement du démodulateur 12 en quadrature, par exemple pouvant atteindre 150 MHz, le dispositif peut ne pas comporter le circuit diviseur 10. En outre, l'amplificateur 14 destiné. à amplifier le signal démodulé peut ne pas faire partie de l'appareil mais peut être réalisé sous forme d'un dispositif séparé. La description qui précède montre que le démodula- teur de modulation de fréquence selon l'invention est avantageux par rapport aux démodulateurs connus car le degré d'extension de seuil est réglé en fonction de l'intensité du signal d'entrée si bien que la largeur de bande du signal démodulé est rendue maximale pour toute intensité du signal d'entrée modulé en fréquence. En outre, le fonctionnement du démodulateur peut être réglé de manière qu'aucune extension de seuil ne soit appliquée lorsque l'intensité du signal d'entrée modulé en fréquence dépasse un niveau prédéterminé qui donne une qualité acceptable du signal démodulé de sortie sans$qu'une extension de seuil soit nécessaire. REVENDICATIONS 1. Démodulateur de signaux modulés en fréquence, du type qui comprend un circuit de réglage de gain destiné à donner un niveau sensiblement constant au signal de sortie dans toute une gamme de niveaux du signal d'entrée reçu, et un circuit diviseur et oscillateur verrouillé par injection, couplé au circuit de réglage de gain, caractérisé en ce que le circuit de réglage de gain (4, 6) a un noeud (16) de commande destiné à recevoir un signal de commande du niveau du signal de sortie et provenant du circuit de réglage de gain (4, 6), le signal de commande étant choisi en fonction de l'intensité du signal d'entrée modulé en fréquence qui doit être démodulé, si bien que le degré d'extension de seuil fixé par le démodulateur (2) peut être programmé en fonction de l'intensité du signal d'entrée modulé en fréquence. 2. Démodulateur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le circuit de réglage de gain (4, 6) est destiné à être commandé par le signal de commande de sorte que, lorsque l'intensité du signal d'entrée modulé en fréquencedépasse un niveau prédéterminé, aucune exten- sion de seuil n'est assurée par le démodulateur si bien que la largeur de bande du signal de sortie du démodulateur (2), obtenue à partir des signaux d'entrée modulés en fréquence dépassant le seuil prédéterminé, est rendue maximale. 3. Démodulateur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le circuit de réglage de gain (4, 6) comprend un circuit limiteur et préamplifi- cateur (4) monté en série avec un amplificateur tampon (6) à gain variable disposé de manière que le niveau du signal de sortie du circuit de réglage de gain puisse être pro- grammé par réglage du gain de l'amplificateur tampon à l'aide du circuit de commande transmis au noeud de commande (16). 4. Démodulateur selon la revendication 3, caracté- risé en ce que le circuit limiteur et préamplificateur (4) comporte un amplificateur à plusieurs étages à phase linéaire. 5. Démodulateur selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de réglage de gain (4, 6) est un circuit de réglage automa- tique du gain en boucle fermée. 6. Démodulateur selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé par un démodulateur (12) de signaux modulés en fréquence, couplé à la sortie du circuit diviseur et oscillateur (8) verrouillé par injec- tion. 7. Démodulateur selon la revendication 6, caracté- risé par un circuit diviseur (10) monté entre le circuit diviseur et oscillateur (8) et le démodulateur (12) de signaux modulés en fréquence. 8. Démodulateur selon la revendication 7, caracté- ris en ce que le démodulateur (12) de signaux modulés en fréquence est un démodulateur en quadrature. 9. Démodulateur selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé par un filtre à ondes acoustiques de surface précédant le circuit de réglage de gain (4, 6). 10. Démodulateur selon la revendication -9, caractérisé par un préamplificateur à ondes acoustiques de surface des- tiné à amplifier le signal transmis au filtre à ondes acoustiques de surface. 11. Démodulateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, 10 et 11, caractérisé en ce qu'il est sous forme d'un circuit intégré.