Brevet FR2591827A1 — publié le 19870619

Démodulateur de signal à fréquence variable, à large bande de fréquence et rapide. La présente invention concerne un démodulateur de signal à fréquence variable, à large bande de fréquence et rapide. Elle s'applique plus particulièrement à la mesure des fréquences d'émission et de réception des émetteurs-récepteurs radioélectriques à évasion de fréquence. Dans les émetteurs-récepteurs à évasion de fréquence, la fréquence d'émission ou de réception varie plusieurs fois par seconde suivant une loi aléatoire en prenant des valeurs discrètes dans des gammes très étendues pour éviter que d'éventuels brouilleurs ne puissent repérer et perturber les communications. Il est souhaitable de disposer pour la mise au point de ceux-ci d'appareils capables d'effectuer des mesures précises de fréquences en des temps très courts. Or les démodulateurs de fréquence et les fréquencemètres connues possèdent des temps de réponse qui les rendent mal adaptés à la mesure rapide des fréquences d'émission-réception des émetteurs-récepteurs à évasion de fréquence. Le but de Mirivention est de pallier les inconvénients précités. A cet effet, l'invention a pour objet, un démodulateur de signal à fréquence variable, à large bande de fréquence et rapide caractérisé en ce qu'il comprend un générateur d'impulsions rectangulaires, d'amplitude et de largeur constantes commandé sur une entrée par le signal à démoduler et fournissant un nombre d'impulsions par unité de temps proportionnel à la fréquence du signal à démoduler et un filtre de Bessel couplé à une sortie du générateur d'impulsions pour fournir un signal de sortie dont I'amplitude est proportionnelle à la fréquence du signal appliqué sur l'entrée du générateur d'impulsions. Le démodulateur selon l'invention a pour principal avantage qu'il permet d'effectuer la mesure, d'une façon continue, de fréquences variant par sauts à l'intérieur d'une bande pouvant couvrir une centaine de mégahertz avec une précision de l'ordre d'une centaine de hertz. Egalement sa simplicité de réalisation permet d'obtenir des temps de réponse relativement courts inférieurs à us D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront ci-après à l'aide de la description faite en regard des dessins annexés qui représentent La figure 1, un schéma de principe du démodulateur de fréquence selon l'invention. La figure 2, un exemple détaillé du démodulateur de fréquence représenté par le schéma de principe de la figure 1. Le démodulateur de fréquence représenté à la figure 1 comprend un générateur d'impulsions 1, montré à l'intérieur d'un rectangle en pointillés, et un filtre de Bessel 2. Le générateur d'impulsions 1 et le filtre de Bessel 2 sont couplés l'un à l'autre à travers un dispositif d'adaptation d'impédance 3. Le signal à fréquence variable S(fl à démoduler est appliqué sur l'entrée marquée A du générateur d'impulsions 1. Sous l'excitation du signal S(f), le générateur d'impulsions 1 fournit par une sortie marquée B, des impulsions S(N) dont le nombre par unité de temps est proportionnelle à la fréquence à démoduler.Les impulsions S(N) sont appliquées par le dispositif d'adaptation d'impédance 3 à une entrée marquée C du filtre de Bessel 2 qui restitue sur une sortie marquée D un signal de sortie S(D) dont l'amplitude correspond à la valeur moyenne des impulsions S(N). Comme l'amplitude du signal S(D) peut être faible pour les fréquences basses dans la gamme de mesure, le démodulateur de la figure 1 sera éventuellement complété par un étage de sortie amplificateur 4. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, le générateur 1 est constitué par un circuit diviseur de fréquence 5 couplé à un dispositif de mise en forme d'impulsions 6 et le filtre 2 a une structure de filtre de Bessel d'ordre 7 qui est d'après les recherches de l'inventeur la structure la mieux adaptée pour pouvoir reproduire fidèlement les variations de fréquence du signal d'entrée. Ce filtre est dimensionné pour permettre de restituer uniquement la composante moyenne, de signaux impulsionnels de fréquences comprises entre 2,5 MHz et il, 5 MHz. Ce choix permet, en fixant, par exemple, le rapport de division N du circuit diviseur de fréquence égal à 10, la démodulation de signaux ayant des fréquences comprises dans une gamme étendue de fréquences comprises entre 25 et 115 MHz. Les détails de réalisation du démodulateur selon l'invention sont représentés à la figure 2. Dans ce mode de réalisation le filtre 2 de Bessel d'ordre 7 qui est représenté à l'intérieur d'un rectangle en pointillés comprend quatre inductances référencées de L1 à L4 et trois condensateurs référencés de Cl à C3. Les inductances ont respectivement pour valeurs: L1 = 14 /u H L2 = 68 /u H L3 113 /u H et L4 = 164 /u H et les condensateurs ont respectivement pour valeurs C1 = 168 pF C2 =369 pF et C3 = 538 pF Ainsi constitué le filtre 2 présente une fréquence de coupure de 500 KHz avec un temps de réponse impulsionnelle de 1,2 /us. Selon le mode préféré de réalisation de l'invention ce circuit diviseur de fréquence 5 est constitué par un circuit intégré type SP8695 commercialisé par la Société PLESSEY et l'étage de mise en forme 6 est constitué par deux circuits intégrés MC10198 et MC10125 commercialisés par la Société MOTOROLA. Ces deux derniers circuits sont reliés en série entre le circuit diviseur 5 et le dispositif adaptateur d'impédance 3. Le circuit MC10198 est un circuit monostable et est relié directement à la sortie du circuit diviseur 5. Ce circuit monostable est réglé pour fournir des impulsions amplitude constante et de durée constante égale à 40 ns. Le dispositif adaptateur d'impédance 3, qui est représenté à l'intérieur d'un rectangle en pointillés réalise l'adaptation d'impédance entre la sortie de l'étage de mise en forme 6 et l'entrée C du filtre 2, qui du fait de son ordre élevé présente une impédance d'entrée variant rapidement qui prend des valeurs selfiques ou capacitives de façon alternative quand la fréquence varie. Il comprend un transistor T1 monté en émetteur commun.La base de ce transistor est reliée à la sortie de l'étage de mise en forme 6 à travers une résistance R1 et d'un condensateur C4 placé en parallèle sur la résistance Rl. Le collecteur du transistor T1 est relié d'une part, à une tension d'alimentation +U du dispositif d'adaptation, à travers une résistance R2 et une inductance de choc L5 montées en série et d'autre part, à l'entrée C du filtre 2 à travers une résistance R3 dont la valeur est déterminée pour que la charge du transistor apparaisse toujours résistive quelques soient les variations de l'impédance d'entrée du filtre 2. Une diode D1 relie la base et le collecteur du transistor T1.Dans l'exemple d'application les éléments de polarisation du transistor T1 ont respectivement pour valeur: R1 = lk In, R2 = 50# R3 = #î0A C4 = 15pF etL5=10/URX Le transistor est un transistor type 2N5109 et la diode D1 est du type 1N57l1. L'étage de sortie 4 qui est représenté à la figure 2 à l'intérieur d'une ligne en pointillés, comprend un amplificateur opérationnel A1 couplé par son entrée marque (+), d'une part, à la sortie D du filtre 2 à travers une résistance R4 et d'autre part, à la ligne de masse M du démodulateur au travers des résistances R4 et R5 montées en série, un condensateur C5 étant monté en parallèle avec la résistance R5. Le gain de l'amplificateur est déterminé par les résistances R6 et R7 montées dans cet ordre en série entre la sortie de l'amplificateur A1 et la ligne de masse M et dont le point commun est relié à l'entrée marque (-) de l'amplificateur A1. Un condensateur C6 est monté en parallèle sur la résistance R6. Dans l'exemple d'application de l'invention les valeurs à donner aux éléments de bouclage de l'amplificateur A1 sont respective- ment les suivantes: R4 = 47 K A R5 = 5,1 K L R6 = 390 Kh R7=47K JI L'amplificateur A1 est constitué par un circuit intégré du type LF 357 commercialisé par la Société National Semiconductor. L'exemple qui vient d'être donné d'une réalisation préférée de l'invention n'est pas limitatif, il va de soi, que d'autres modes de réalisation sont également possibles dépendant principalement de la gamme de fréquence utilisée et de la rapidité avec laquelle la commutation des fréquences dans la gamme de mesure s'effectue. On pourra noter également que pour des gammes de fréquences moins étendues et pour des temps de commutation plus importants l'utilisation de filtre de Bessel d'ordres différents de 7 pourra être tout à fait satisfaisante, sans que pour autant les réalisations correspondantes sortent du cadre ou de la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Démodulateur de signal à fréquence variable, à large bande de fréquence et rapide, caractérisé en ce qu'il comprend un générateur d'impulsions rectangulaires (1) d'amplitude et de largeurs constante com mandé sur une entrée par le signal à démoduler et fournissant un nombre d'impulsions par unité de temps proportionnel à la fréquence du signal à démoduler et un filtre de Bessel (2) couplé à une sortie du générateur d'impulsions pour fournir un signal de sortie dont l'amplitude est proportionnelle à la fréquence du signal appliqué sur l'entrée du générateur d'impulsions. 2. Démodulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre (2) est un filtre de Bessel d'ordre 7. 3. Démodulateur selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le générateur d'impulsion rectangulaire (1) comprend un circuit diviseur de fréquence (5) et un circuit monostable (6) reliés en série. 4. Démodulateur selon l'une quelconque des revendications 1à3 caractérisé en ce qu'un dispositif adaptateur d'impédance (3) est couplé entre la sortie du générateur d'impulsion rectangulaire (1) et le filtre de Bessel (2). 5. Utilisation du démodulateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 à la mesure des fréquences d'émission et de réception des émetteurs-récepteurs radioélecriques à évasion de fréquence.