Brevet FR2652690A1 — publié le 19910405

La présente invention se rapporte à un dispositif d'élimination des brouillages de type CW (brouillages par porteuse-pure) dans une installation de télécommunications hertziennes utilisant un satellite répéteur transparent, cette installation comportant un réseau de stations fonctionnant, à l'émission comme à la réception dans une même zone de couverture du satellite. Dans ce genre dtinstallation, le satellite, considéré comme un organe "transparent", effectue essentiellement les tâches suivantes . réception des signaux émis à partir du sol . transposition de ces signaux dans une autre bande de fréquences . réémission de ces signaux, après amplification, vers le sol. Pour qu'une liaison puisse être opérationnelle, il faut que le signal reçu par la station de réception soit le reflet le plus fidèle possible du signal émis dans la station d'émission : seuls le bruit thermique du à la liaison et le bruit d'intermodulation lié aux nonlinéarités du satellite doivent altérer la qualité du signal reçu. Cependant, certains phénomènes radioélectriques peuvent perturber une liaison : il s'agit principalement de brouillages de type CW, intentionnels ou non intentionnels. Les brouillages non intentionnels ont souvent pour origine des défauts de conception, ou des défauts de réglage, des chaînes d'émission des stations terriennes. I1 peut se produire en particulier, dans les convertisseurs de fréquence émission, des fuites de la fréquence d'oscillateur local : des recombinaisons de fréquences peuvent alors générer des signaux d'amplitude élevée dont l'effet est préjudiciable. Un autre exemple de brouillage non intentionnel mettant en péril le fonctionnement d'un réseau, consiste en l'émission intempestive d'un pilote de référence parasite par une station non autorisée au sein d'un réseau SCPC : normalement, une station et une seule appelée "station de référence" est autorisée à émettre le pilote de référence servant à synchroniser l'ensemble des stations du réseau. I1 a été possible de constater, au travers d'exemples réels, les effets catastrophiques de l'émission, vraisemblablement par erreur, d'un pilote parasite décalé en fréquence par rapport au pilote de référence officiel. Les brouillages volontaires sont à considérer plutôt dans le cadre de la guerre électronique, pour les télécommunications militaires par satellite. Ils correspondent à l'émission volontaire de porteuses vers le satellite, destinées à brouiller le signal utile transmis par l'adversaire. Dans le cas d'une modulation analogique de type FM, la présence, due au brouillage de type CW, d'une raie parasite, dans la bande de CARSON, située à un écart f de la fréquence centrale de la porteuse utile, crée lors de ltopération de démodulation une tonalité en bande de base à la fréquence f, donc en basse-fréquence, l'amplitude de cette tonalité dépendant de l'indice de modulation parasite généré par le perturbateur. I1 en résulte une dégradation du rapport signal sur bruit (S/B) dans la voie téléphonique après démodulation, car au terme "bruit" B vient s'ajouter le "perturbateur" intelligible P, la qualité finale s'exprimant alors en terme de S/(B+P). Dans le cas d'une modulation numérique à deux ou quatre états de phase (de type MDP2 ou MDP4), la présence d'une raie parasite, dans la bande de NYQUIST, située à un écart f de la fréquence centrale de la porteuse utile, crée lors de l'opération de démodulation une dégradation du taux d'erreur de bits, dont l'importance dépend de la valeur de f par rapport à la bande de boucle de récupération de porteuse du démodulateur de l'amplitude relative du perturbateur parasite par rapport à celle de la porteuse utile. Pratiquement, il est généralement admis qu'un indice de modulation de phase parasite tolérable de 2 degrés environ dans le cas de la modulation MDP4 et de 10 degrés environ dans le cas de la modulation MDP2, n'engendre pas de dégradation significative du taux d'erreur de bits. Au niveau de l'effet de brouillage sur le système de réception, certaines solutions de compromis peuvent être trouvées - Dans le cas d'une modulation FM accepter une qualité de liaison dégradée pour la voie concernée éliminer cette voie (cas d'un multiplex FDM) ; obtenir l'autorisation, pour le correspondant, d'augmenter l'indice de modulation du signal utile (solution plutôt illusoire, car les paramètres de modulation sont régis par des normes internationales). - Dans le cas de la présence d'un pilote de référence parasite : atténuer son effet par ajustement judicieux de la bande de boucle du Contrôle Automatique de Fréquence (AFC) en réception. - Dans le cas d'une modulation numérique MDP2 ou MDP4 combattre la dégradation du taux d'erreur de bits due aux perturbations par adjonction de dispositifs de correction d'erreurs type codeur/décodeur convolutionnel tenter d'agir sur les paramètres de la boucle de récupération porteuse pour atténuer l'effet du perturbateur. Toutes ces solutions connues ont pour inconvénient de ne constituer que des compromis dont les performances attendues et les coûts de mise en oeuvre peuvent s' avérer dissuasifs. Au niveau des possibilités d'action sur l'origine d'un brouillage volontaire, aucune solution "pacifique" n'est par principe possible puisque cette perturbation entre dans un cadre conflictuel de crise. Dans le cas d'un brouillage involontaire, il est en principe possible d'agir sur son origine en vue de l'extinction de la source de perturbation par action technique corrective sur l'équipement incriminé. Une telle action pose les problèmes suivants identification de la station perturbatrice . pressions éventuelles à exercer sur son propriétaire pour le convaincre à intervenir (par l'intermédiaire d'organismes officiels, type INTELSAT, par exemple) . coût élevé de l'action correctrice lié à sa complexité technique. Il s'agit finalement là de solutions opérationnellement délicates, voire souvent impossibles à mettre en oeuvre, et dont les coûts peuvent s' avérer élevés. L'invention vise à remédier à ces inconvénients. Elle se rapporte à ceteffet à un dispositif d'élimination des brouillages de type CW dans une installation de type décrit ci-dessus, ce dispositif consistant en un bloc électronique qui est implanté dans une des stations terriennes réceptrices/émettrices du réseau perturbé, ce bloc électronique étant connecté, dans une station et à l'émission comme à la réception, en fréquence intermédiaire au même titre que le ou les modulateurs et démodulateurs équipant cette station, et étant équipé de moyens pour . recevoir, à l'aide de la chaîne de réception de cette station, le signal perturbateur et le transposer en une deuxième fréquence intermédiaire déterminée (par exemple 46 MHz) émettre vers le satellite, à l'aide de la chaîne d'émission de cette même station, un signal d'annulation du signal perturbateur, ce signal d'annulation étant originellement à cette même deuxième fréquence intermédiaire (46 MHz) . recevoir ce signal d'annulation après sa réception et réémission par le satellite, et, après l'avoir également retransposé en cette deuxième fréquence intermédiaire (46 MHz), le comparer en fréquence et amplitude avec le signal perturbateur simultanément reçu ; et agir, par boucle d'asservissement passant par le satellite, sur la fréquence, la phase, et l'amplitude du signal d'annulation émis pour obtenir, pour les signaux d'annulation et perturbateur reçus, des fréquences identiques, des phases opposées, et des amplitudes sensiblement égales, au seuil minimal de différence d'amplitudes près qui est nécessaire pour maintenir le fonctionnement du dispositif d'asservissement. De toute façon, l'invention sera bien comprise, et ses avantages et autres caractéristiques ressortiront, lors de la description suivante d'un exemple non limitatif de réalisation, en référence au dessin schématique annexé dans lequel - Figure 1 est un schéma général du réseau de télécommunication par satellite ; - Figure 2 est un schéma synoptique de la station terrienne qui comporte le bloc électronique d'annulation du signal perturbateur ; et - Figure 3 est un schéma synoptique de ce bloc électronique d'annulation du signal perturbateur. En se référant tout d'abord à la figure 1, ce réseau permet de réaliser une liaison point/multipoint de la façon simplifiée suivante une station terrestre A émet une porteuse utilise 1 en direction du satellite S ; . ce satellite S, reçoit, transpose en fréquence, amplifie et réémet cette porteuse en direction des stations terrestres B, C, D, qui la reçoivent selon 2, 3, et 4, respectivement. Dans une premier cas de figure, la station A émet également un signal perturbateur simultané 5 qui est, après réflexion sur le satellite répéteur S, également reçu par les stations B, C, et D, respectivement selon 6, 7, et 8. Dans un autre cas de figure, le signal perturbateur est émis selon 5' par une station A' différente de la station A. Il est également reçu en 6, 7, 8 par les stations B, C, D de la zone de couverture du satellite S. Conformément à l'invention, une des stations, par exemple la station B, du réseau perturbé, émet vers le satellite S un signal 9 d'annulation du signal perturbateur, ce signal 9 étant, à sa réception par le satellite S, en opposition de phase avec le signal perturbateur réémis par celui-ci, de même fréquence, et d'amplitude sensiblement égale. Pour ceci, la station B comporte un bloc électronique d'analyse et d'asservissement qui analyse, en les comparant en particulier en fréquence et en amplitude, d'une part le signal perturbateur reçu et d'autre part le signal d'annulation reçu en retour après sa réflexion sur le satellite S, et qui asservit en conséquence, en fréquence, phase et amplitude, le signal d'annulation émis, afin d'obtenir un signal perturbateur reçu qui soit d'amplitude suffisamment atténuée pour ne pas être gênante. La figure 2 montre, de manière simplifiée, la structure de la station terrienne B précitée. Classiquement, cette station comporte une antenne émission-réception 10 raccordée à un duplexeur 11 et pointée vers le satellite ; des chaînes de réception constituées d'amplificateurs à faible bruit 12 et de dispositifs de transposition de fréquence 13 délivrant en 14 les signaux utiles en fréquence intermédiaire (généralement dans la bande 70 MHz + 18 MHz) ; . des chaînes d'émission constituées d'amplificateurs de puissance 15 situés derrière les dispositifs de transposition de fréquence 16 destinés à convertir les signaux à émettre situés, en 32, en fréquence intermédiaire (généralement dans la bande précitée de 70 MHz +18 MHz). En fréquence intermédiaire sont classiquement raccordés . à l'émission, les modulateurs 17 attaqués par le signal en bande de base 18 à émettre ; à à la réception, les démodulateurs 19 délivrant le signal en bande de base 20 à recevoir. Le bloc électronique 21 d'élaboration, selon l'invention, du signal 9 (figure 1) d'annulation de brouillage, est connecté, à l'émission comme à la réception, en fréquence intermédiaire, en 14 et 22, au même titre que les modulateurs 17 et démodulateurs 19. Ce bloc électronique 21 est représenté plus en détails à la figure 3, qui sera maintenant décrite. Le signal reçu en 14, en fréquence intermédiaire dans la bande précitée de 70 MHz + 18 MHz, est appliqué à un mélangeur de transposition de fréquences 23 qui reçoit en 26 d'un synthétiseur réglable 24 un signal d'oscillateur local dans la bande 116 MHz + 18 MHz, et qui est réglé par l'opérateur pour transposer en 25 la fréquence du signal perturbateur reçu Fp en une deuxième fréquence intermédiaire précisément égale à 46 MHz (permettant le rejet de la fréquence-image), cette première opération constituant l'assignation initiale du synthétiseur 24. Ce même signal de la bande 116 MHz +18 Mhz en provenance du synthétiseur 24 est également appliqué en 27 à un autre mélangeur de transposition 28 qui reçoit en 29 le signal d'annulation FA, théoriquement à 46 MHz, qui est généré par un deuxième synthétiseur réglable 31. Le signal d'annulation en 29 est le signal de sortie 32 du synthétiseur 31, atténué par passage dans un atténuateur réglable 30. La fréquence et la phase de ce signal en 32 sont réglées en 33 par un oscillateur de référence 34 constitué par un oscillateur à Quartz Commandé en Tension (ou "VCXO") L'assignation initiale du synthétiseur 31 est effectuée, par l'opérateur, à 46 MHz exactement. Dans cette position initiale, l'atténuateur 30 est, quant à lui, réglé par l'opérateur en position minimale. Le signal d'atténuation initial FA est converti en fréquence intermédiaire (dans la bande précitée de 70 MHz +18 MHz) par le synthétiseur 24 et le mélangeur 28. Ce dernier signal est émis vers le satellite, et il est reçu par la station B considérée, et après passage par la transposition 23, 24, à une fréquence décalée (en raison du décalage en fréquence du à la dérive du satellite) d'une valeur AF (par exemple de 20 kilohertz) par rapport à sa fréquence d'émission de 46 MHz, et avec un écart d'amplitude de AP par rapport à celle du signal perturbateur Fp. Ces signaux Fp et FA reçus en 25 sont tous deux appliqués en 36, à travers un filtre de bande large 35, de largeur +50 KHz par exemple, à un analyseur de spectre 37. Cette largeur de bande est déterminée par les normes actuelles de la plupart des satellites, qui stipulent que la dérive maximale en fréquence de l'oscillateur de transfert des satellites-répéteurs peut au maximum atteindre +48 KHz, par rapport à la valeur nominale. Ces valeurs AP et AF, déterminées et mémorisées par l'analyseur de spectre 37, sont respectivement appliquées sur des entrées de commandes respectives 38 et 39 de l'atténuateur 38 et du synthétiseur réglable 31, afin de constituer respectivement . une consigne de prépositionnement de l'atténuateur d'émission 30 ; . une consigne de prépositionnement en fréquence du synthétiseur 31. Il est ainsi constitué, via le satellite, une première boucle rudimentaire d'asservissement qui réalise un réglage gros, ou prépositionnement, de l'égalité en amplitude et en fréquence du signal perturbateur Fp et du signal annulateur FA reçus. Il convient maintenant de réaliser d'une part le réglage fin de ces égalités de fréquence et d'amplitude, et d'autre part le réglage de phase (à l'émission de FA), nécessaire à la mise en opposition de phase des signaux reçus FA et Fp. Dans ce but, le signal (Fp + FA) reçu en 25 en "deuxième" fréquence intermédiaire est passé par un autre filtre de bande 40, à bande étroite cette fois-ci (de l'ordre de 1 KHz pour fixer les idées), pour obtenir en 41 un phénomène de battement dont la fréquence est d'autant plus basse que le prépositionnement initial en fréquence a été précis, et dont la profondeur est d'autant plus grande que le prépositionnement initial de l'atténuateur 30 a été précis. Ce signal en 41 est appliqué à à un détecteur d'enveloppe 42 permettant de détecter l'enveloppe du battement ; et à à un détecteur d'amplitude Haute-Fréquence 43 apte à détecter le niveau du signal HF résultant au battement nul. Le signal d'enveloppe obtenu en 44 est appliqué à une première entrée d'un comparateur analogique d'asservissement 45, qui reçoit sur sa seconde entrée 46 une tension de consigne fixe égale à 0 volts. Le signal d'amplitude HF obtenu en 47 est appliqué à une première entrée d'un autre comparateur analogique d'asservissement 48, qui reçoit sur sa seconde entrée 49 une tension de consigne fixe s, faible (proche de 0 volts) mais toutefois non nulle pour permettre au dispositif de continuer à fonctionner lorsque les conditions finales (égalité de fréquence, opposition de phase amplitudes sensiblement égales à ce seuil s près) sont atteintes. Les signaux d'asservissement en sorties 50 et 51 des comparateurs 45 et 48 sont sommés dans l'additionneur analogique 52, afin d'être tous deux appliqués en 53 en commande en tension de l'oscillateur de référence 34 : ce dernier réagit alors en modifiant la fréquence et la phase du signal FA émis en 31 par le synthétiseur 31 pour obtenir, en boucle d'asservissement passant par le satellite, à la fois une tension nulle en 44 : condition d'égalité de fréquence, et une tension minimale en 47, égale au seuil s : condition d'opposition de phase. Simultanément, le signal en 51 est appliqué sur une entrée de commande 54 de l'atténuateur 30 pour lui permettre de réaliser, toujours par cette dernière boucle d'asservissement, la condition d'égalité des amplitudes des signaux FA et Fp reçus, à la différence s près : il convient en effet d'atténuer suffisamment le signal perturbateur Fp sans toutefois prétendre l'inhiber totalement pour ne pas entraîner le décrochement du dispositif. Si la fréquence Fp du perturbateur évolue, et lorsque les phases relatives du perturbateur et du signal d'annulation FA évoluent, le dispositif qui vient d'être décrit maintiendra son efficacité à l'intérieur des limites de ses possibilités. Une variation trop importante de la fréquence ou de l'amplitude du perturbateur imposerait un reprépositionnement préalable. Il convient de remarquer que la dérive en fréquence due à l'effet Doppler est ici négligée.On peut montrer facilement que, pour des satellites géostationnaires correctement stabilisés, la vitesse de variation de fréquence est extrêmement lente vis-à-vis des constantes de temps prépondérantes de l'asservissement (un aller/retour satellite, soit environ 250 ms environ). Le dispositif qui vient d'être décrit présente les avantages suivants par rapport à d'autres possibilités . efficacité accrue . effet global au niveau d'un réseau . pas d'intervention physique sur le site d'origine de la perturbation . coût réparti entre plusieurs stations d'un même réseau. Son principe de fonctionnement devrait pourvoir être étendu aux cas de signaux perturbateurs wobulés, voire même étalés en fréquence, dans la mesure où les caractéristiques du processus d'étalement sont connues (aptitude à anticiper le signal de brouillage lors de l'émission du signal d'annulation). Comme il va de soi, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit. C'est ainsi que les réglages d'initialisation de l'atténuateur 30 et du synthétiseur 24, qui sont ici supposés être effectués manuellement par un opérateur, pourraient aussi bien être effectués de manière automatique. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'élimination des brouillages de type CW dans une installation de télécommunications hertziennes utilisant un satellite transparent (S), cette installation comportant un réseau de stations (A, B, C, D) fonctionnant, à l'émission comme à la réception, dans une même zone de couverture du satellite, caractérisé en ce qu'il comporte un bloc électronique (21) qui est implanté dans une (B) des stations terriennes réceptrices/émettrices du réseau perturbé, ce bloc électronique (21) étant connecté, dans cette station (B) et à l'émission comme à la réception, en fréquence intermédiaire (14, 22) au même titre que le ou les modulateurs (17) et démodulateurs (18) équipant cette station (B), et étant équipés de moyens (23 à 54) pour . recevoir, à l'aide de la chaîne de réception (10 à 13) de cette station (B), le signal perturbateur (Fp) et le transposer en une deuxième fréquence intermédiaire déterminée (46 MHz par exemple) ; . émettre vers le satellite (S), à l'aide de la chaîne d'émission (16, 15, 11, 10) de cette même station, un signal d'annulation (FA) du signal perturbateur (Fp) ce signal d'annulation (FA) étant, à l'origine, à cette même deuxième fréquence intermédiaire ; . recevoir ce signal d'annulation (FA) après sa réception et réémission par le satellite (S), et, après l'avoir également retransposé en cette deuxième fréquence intermédiaire, le comparer, en fréquence et amplitude, avec le signal perturbateur (Fp) simultanément reçu ; et agir, par boucle d'asservissement passant par le satellite, sur la fréquence, la phase, et l'amplitude du signal d'annulation (FA) émis pour obtenir, pour les signaux d'annulation (FA) et perturbateurs (Fp) reçus, des fréquences identiques, des phases opposées , et des amplitudes sensiblement égales, au seuil minimal (s) de différence d'amplitudes près qui est nécessaire pour maintenir le fonctionnement du dispositif d'asservissement. 2 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que cette deuxième fréquence intermédiaire est choisie pour entraîner une réjection de la fréquence image. 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un premier synthétiseur (24) de transposition en cette deuxième fréquence intermédiaire, qui est réglé à priori pour transposer le signal perturbateur reçu (Fp) précisément en cette deuxième fréquence intermédiaire ; un autre synthétiseur (31) de création du signal d'annulation (FA) ; . un atténuateur réglable (30) de ce signal d'annulation (FA) à l'émission ;; . une première boucle d'asservissement, passant par le satellite, apte à réaliser un prépositionnement initial, et comportant un filtre (35) à large bande (+50 KHz par exemple) passant les deux signaux reçus (FA, Fp) , et un analyseur de spectre (37) délivrant au second synthétiseur (31) et à l'atténuateur (30) des signaux (AF et AP) de consigne de prépositionnement représentatifs des différences en fréquences et en amplitudes entre les signaux d'annulation (FA) et perturbateur (Fp) reçus par la station (B), cette première boucle d'asservissement réalisant un réglage gros d'égalité de fréquence et d'amplitude entre ces deux signaux reçus (FA et Fp) ;; . une deuxième boucle d'asservissement, passant également par le satellite, et apte à réaliser à la fois un réglage fin des égalités d'amplitude, au seuil différentiel (s) précité, et de fréquence, entre ces signaux perturbateurs (Fp) et annulateur (FA) reçus, et une mise en opposition de phase de ces deux derniers signaux, cette deuxième boucle comportant un filtre (40) à bande étroite (1 KHz par exemple) passant les deux signaux reçus (FA, Fp), dont la sortie est connectée à un détecteur (42) d'enveloppe du battement obtenu et à un détecteur (43) du niveau Haute-Fréquence à battement nul, les tensions de sortie (44, 47) de ces détecteurs (42, 43) attaquant des dispositifs (45, 48) de régulation analogique aptes à commander le second synthétiseur (31) en fréquence et en phase, ainsi que l'atténuateur (30), pour obtenir, conformément à des consignes (0 volts, s) qui leurs sont appliquées, l'annulation de battement (égalité de fréquences), l'égalité des amplitudes au seuil précité (s) près, et l'opposition de phase, entre ces deux signaux reçus (FA et Fp).