Brevet FR2604794A1 — publié le 19880408

FILTRE, DISPOSITIF DE MESURE DE PHASE ET PROCEDE METTANT EN OEUVRE LEDIT FILTRE La présente invention concerne un filtre, un dispositif de mesure de phase et un procédé mettant en oeuvre ledit filtre. Pour effectuer des mesures sur un signal radioélectrique il est avantageux de faire passer ledit signal dans un filtre adapté pour augmenter son amplitude. Toutefois si la quantité à mesurer varie avec le temps la mesure risque de tenir compte de deux valeurs successives de ladite quantité. Ainsi il est primordial d'effectuer la mesure au moment o le signal, à la sortie du filtre adapté n'est influencé que par une seule valeur de la quantité à mesurer. Le dispositif selon la,, présente invention permet notamment d'effectuer des mesures de phase d'un signal continu. La présente invention a principalement pour objet un filtre pour le traitement de signal caractérisé par le fait qu'il a une fonction de transfert impair, la fonction de transfert dudit filtre est symétrique en amplitude et antisymétrique en phase, par rapport à la fréquence centrale dudit filtre. La présente invention a aussi pour objet un procédé de mesure de phase d'un signal comportant une pluralité d'échantillons carac- térisé par le fait que l'on détermine l'instant de mesure de la phase et/ou d'échantillonage du signal en détectant le passage par O du signal ayant traversé un filtre dont la fonction de transfert est antisymétrique en phase et symétrique en amplitude par rapport à la fréquence centrale dudit filtre. La présente invention sera mieux comprise au moyen de la description ci-après et des figures annexées données comme des exemples non limitatifs parmi lesquels: - la figure 1 est un schéma illustrant l'enveloppe d'un signal - la figure 2 est un schéma illustrant l'enveloppe du signal de la figure I après son passage dans un filtre adapté; - la figure 3 est un schéma illustrant l'enveloppe d'un signal la figure 4 est un schéma illustrant les limites de variation de l'enveloppe du signal de la figure 3 après son passage dans le filtre adapté; - la figure 5 est un exemple de l'enveloppe du signal de la figure 3 après le passage dans un filtre adapté; - la figure 6 est un schéma montrant la phase d'un signal après le passage dans un filtre impair; - la figure 7 est un schéma d'une première variante de réalisation du dispositif selon l'invention; - la figure 8 est un schéma d'une seconde variante du dispositif selon l'invention; - la figure 9 est un schéma d'une troisième variante de réalisation du dispositif selon l'invention; la figure 10 est un schéma d'une quatrième variante de réalisation du dispositif selon l'invention. Sur les figures 1 à 10 on a utilisé les mêmes références pour désigner les mêmes éléments. Pour la clarté des figures 1 à 6 on n'y a pas représenté les porteuses. Sur la figure 1, on peut voir l'enveloppe d'un signal carré 194. - Dans l'exemple illustré, le signal 194 est un signal cohérent d'ampli- tude et de phase constante. Sur la figure 2, on peut voir l'enveloppe 195 du signal 194 de la figure 1 après son passage dans un filtre adapté. La phase du signal à la sortie du filtre adapté est la même que celle du signal 194. Ainsi, si l'on désire mesurer cette phase cette mesure peut être effectuée à tout moment. Avantageusement on effectue la mesure de phase lorsque l'amplitude du signal à la sortie du filtre adapté est maximale. Sur la figure 3, on peut voir un chronogramme comportant trois signaux 194 successifs. Le signal est par exemple un signal cohérent d'aplitude constante. Chaque échantillon 194 du signal cohérent d'arnplitude constante. Chaque échantillon 194 du signal comporte sa propre phase prenant par exemple des transmissions d'information en modulation de phase. Sur la figure 4, on peut voir la valeur que peut prendre la valeur du signal de la figure 3 ayant traversé un filtre adapté à un échantillon 194 du signal. Les trois losanges 195 correspondent au signal que l'on obtiendrait en faisant passer par le filtre adapté individuellement chaque échantillon 194 du signal. L'enveloppe to- tale du signal comporte la moitié du premier losange 195, est incluse dans le triangle hachuré 196, passe par le point 197 dont la valeur correspond à celle des losanges 195, est incluse dans le triangle hachuré 196 et se termine par la fin du dernier losange 195. Si l'on effectue la mesure de la phase du signal présent à la sortie du filtre adapté, sans prendre de précautions particulières on risque de mesurer la valeur de la somme de phase de deux échantillons 195 successifs du signal. Par exemple, si on effectue la mesure de phase à l'instant correspondant à la référence 199 sur la figure 4, on 3 cP1 + p2 mesurera une phase qui correspondra à 4 1 étant la phase du premier échantillon 194 du signal, ç2 la phase du second échantillon 194 du signal. Sur la figure 5, on peut voir un exemple d'enveloppe d'un signal ayant traversé un filtre adapté à l'échantillon du signal. Comme on peut voir sur les figures 4 et 5, une mesure de phase faite au temps correspondant au point 197 permet de mesurer la phase pure correspondant à un seul échantillon du signal 194. Sur la figure 6, on peut voir l'enveloppe du signal 198 ayant traversé un filtre impair. On voit que le signal s'annule au point 199. La présente invention utilise ce phénomène pour déterminer le point 197 permettant la mesure de phase correspondant à un seul échantillon 194 du signal. Le filtre impair est par exemple un filtre à onde de surface (SAW en terminologie anglo-saxonne) ou un filtre numérique. Un filtre impair, ou asymétrique est un filtre dont la fonction de transfert est impaire pour la phase, par rapport à la fréquence centrale du filtre et est symétrique pour l'amplitude par rapport à la fréquence centrale dudit filtre. Sur la figure 7, on peut voir un dispositif 20 permettant de mesurer successivement la phase des divers échantillons de signal. Le dispositif 20 comporte connectés en série un filtre adapté , un échantillonneur numérique 142 et un dispositif de mesure de phase 192. Un filtre impair 141 est connecté à l'entrée du filtre adapté 140. La sortie du filtre impair 141 est connecté à l'entrée d'un dispositif de détection de phase 191. Le dispositif de détection de phase 191 commande le dispositif d'échantillonnage 142. Le dispositif de détection 191 est par exemple un trigger de Schmit. Le dispositif de mesure de phase 192 est par exemple un comparateur de phase comparant la phase du signal reçu avec une phase de référence reçue par une ligne 850. Dans une variante de réalisation analogique du dispositif selon l'invention les filtres adaptés 140 et les filtres impairs 141 sont par exemple réalisés sous forme du dispositif à ondes acoustiques de surface. Dans une seconde variante de réalisation du dispositif selon l'invention les filtres adaptés 140 et les filtres impairs 141 sont des filtres numériques. Dans l'exemple illustré sur la figure 7 le dispositif selon l'invention est connecté à un dispositif de réception d'ondes mo- dulées en phase. Les ondes modulées en phase transmettent par exemple les émissions de télévision, des émissions radiophoniques, des instructions de commande ou des données alphanumériques. Dans un exemple illustré sur la figure 7 le dispositif de réception comporte connectés en série une antenne de réception 4, un amplificateur hyperfréquence 3, un dispositif de réduction de fré- quence 82, un amplificateur fréquence intermédiaire 3. Le dispositif -de réduction de fréquence 82 comporte par exemple un duplexeur 80 raccordé d'une part à l'amplificateur hyperfréquence 3 et d'autre part à un oscillateur local 81. Dans une variante simplifiée de réalisation du dispositif selon l'invention le dispositif de détection 191 commande directement le dispositif de mesure de phase 192. Lors du passage par 0 du signal ayant traversé le filtre impair 141 le dispositif de détection envoi un signal de commande per- mettant l'échantillonnage du signal. Le passage par 0 du signal correspond au point 199 de la figure 6 et donc au point 197 des figures 4 et 5. Lors de la réalisation du dispositif 20 selon l'invention on prend bien soin que les retards induits dans la branche compor- tant le filtre adapté 140 et l'échantillonneur 142 soient compensés par le retard induit dans la branche comportant le filtre impair 141 et le dispositif de détection 191. Sur la figure 8, on peut voir un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention assurant la séparation de la partie réelle et imaginaire du signal, c'est-à-dire la partie en phase et en quadrature de phase, et effectuant les traitements séparés sur les deux parties du signal jusqu'à la mesure de phase. La séparation du signal en sa partie réelle et imaginaire permet de simplifier la mesure de phase. En effet la valeur de la partie réelle est proportionnelle au cosinus de la phase, tandis que, la valeur de la partie imaginaire est proportionnelle au sinus. Ainsi de la comparaison de la partie imaginaire et de la partie réelle on peut déduire de façon simple et bi-univoque la phase du signal. Dans le cas o la précision exigée, c'est-à-dire le nombre de bits d'adresse nécessaire le permet, on tabule la conversion des valeurs de la partie réelle et de la partie imaginaire du signal à phase. Dans ce cas, le dispositif de mesure de phase 192 est une mémoire permanente. Les valeurs I et Q du signal sont connectées sur le bus d'adresse 813 la valeur de la phase est recueillie sur le bus de donnée 816. Pour des productions de grande série on utilisera avantageusement une mémoire morte (ROM en terminologie anglo- saxonne). Pour des séries plus faibles on utilisera des mémoires mortes programmables (PROM en terminologie anglo-saxonne), de mémoires mortes effaçables (EPROM en terminologie anglo-saxon- ne) ou de mémoires mortes électriquement effaçables et (EPROM en terminologie anglo-saxonne). Dans la mesure o l'on veut se réserver la possibilité de modifier les données de la table contenue dans la mémoire il est possible d'utiliser des mémoires vives (RAM en terminologie anglosaxonne). Les valeurs de la table sont stockées chaque fois qu'on le désire -par exemple à partir d'un disque magnétique. Sur la figure 9, on peut voir une variante de réalisation du dispositif selon l'invention comportant une boucle de verrouillage de phase (PLL en terminologie anglo-saxonne). Le dispositif de ver- rouillage de phase 143 est connecté entre le dispositif de détection 191 et l'échantillonneur 142. Le dispositif de verrouillage de phase comporte, par exemple, connectés en série un comparateur de phase 144, un filtre passe-bas 145 et un oscillateur commandable en tensions 146 (VCO en terminologie anglo-saxonne). La sortie de l'oscillateur contrôlable par rétention 146 est connectée d'une part au dispositif d'échantillonnage 142 et d'autre part à une seconde entrée du comparateur 144. Sur la figure 10, on peut voir un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention associant le principe de la séparation du signal en partie réelle et imaginaire et l'utilisation d'un circuit 143 de verrouillage de phase. Le dispositif selon l'invention comporte con- nectés en série une antenne de réception 4, un amplificateur hyperfréquence 3, un dispositif de réduction de fréquence 82, un amplificateur fréquence intermédiaire 3, un dispositif 193 de sépa- ration de la composante réelle et imaginaire du signal, un filtre adapté 140, un échantillonneur 142, un bus d'adresse 813, un dispositif de mesure de phase 192 et un bus de donnée 816. D'autre part, à la sortie du dispositif de séparation de la partie réelle et imaginaire du signal 193 sont connectés en série un filtre impair 41, un dispositif de détection 191, un dispositif de verrouillage de phase 143. Le dispositif de verrouillage de phase 143 comporte par exemple un comparateur 144 connecté à un filtre passe-bas 145 et à un oscillateur commandable en tension 146. Le filtre adapté 140, les filtres impairs 141, l'échantillonneur 142 ainsi que le dispositif de détection 191 traitent simultanément les composantes imaginaires et réelles du signal. Le dispositif de détection 191 est connecté à une première entrée du comparateur 144. La sortie de l'oscillateur commandable en tension 146 est connectée d'une part au dispositif de commande de l'échantillonneur 142 et d'autre part à une seconde entrée du comparateur 144. La présente invention s'applique principalement à la détection, à la démodulation et au déçodage de phase. La présente invention s'applique notamment à la réception d'émission des télévisions, d'émissions radiophoniques ou des trans- missions des données transmises en modulation de phase ou en modulation de phase et d'amplitude. La présente invention s'applique aussi au dispositif radar. REVENDICATIONS 1. Filtre (141) pour le traitement de signal, caractérisé par le fait qu'il a une fonction de transfert impair, la fonction de transfert dudit filtre (141) est symétrique en amplitude et antisymétrique en phase, par rapport à la fréquence centrale dudit filtre (141). 2. Filtre (141) selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est réalisé sous la forme d'un filtre à ondes acoustiques de surface. 3. Filtre (141) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit filtre est un filtre numérique. 4. Dispositif de mesure de phase susceptible de mesurer la phase d'un signal à la sortie d'un filtre adapté (140), caractérisé par le fait qu'il comporte un filtre de fonction de transfert anti- symétrique (141) selon la revendication 1, 2 ou 3, susceptible d'être connecté à la sortie dudit filtre adapté (140). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comporte, connecté à la sortie du filtre de fonction de transfert antisymétrique (141), un détecteur (191) de passage à O du signal. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le dispositif (191) de passage à O de signal est un trigger de Schmitt. 7. Dispositif selon la revendication 4 ou 5 caractérisé par le fait qu'il comporte un échantilloneur (142) du signal commandé par le détecteur (191) de passage à O. 8. Dispositif selon la revendication 4, 5, 6 ou 7, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif de verrouillage de phase (143). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif (193) susceptible de séparer la partie réelle et imaginaire du signal, le filtre adapté (140), le filtre de fonction de transférer asymétrique en phase (141) l'échantilloneur (142) et le dispositif de détection de passage par O du signal (191) traitant la partie réelle et la partie imaginaire du signal. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la mesure de la phase est effectuée par un dispositif (192) en comparant la valeur de la partie réelle du signal à la valeur de la partie imaginaire du signal. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le dispositif (192) effectuant la mesure de phase est une mémoire permanente, les valeurs des parties réelles et imaginaires du signal étant appliquées à un bus d'adresses (813), la valeur de phase correspondante, tubulée dans ladite mémoire étant émise sur un bus de données (816). 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 11, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif (82) susceptible de réduire la fréquence du signal. 13. Procédé de mesure de phase d'un signal comportant une pluralité d'échantillons (194) caractérisé par le fait que l'on déter- mine l'instant de mesure de la phase et/ou d'échantillonage du signal en détectant le passage par O du signal ayant traversé un filtre (141) dont la fonction de transfert est antisymétrique en phase et symétrique en amplitude par rapport à la fréquence centrale dudit filtre.