Brevet FR2655439A1 — publié le 19910607

L'invention concerne un procédé et un dispositif de comparaison de deux signaux analogiques variables, par exemple dans le temps, tels que des signaux audio ou vidéo. I1 est connu, pour comparer entre eux deux signaux analogiques variables, de déterminer une fonction de corrélation entre ces signaux et de vérifier à partir des valeurs de cette fonction s 'il y a identité ou non entre les signaux. On utilise pour cela des méthodes de calcul numérique de la fonction de corrélation, qui amènent à utiliser des filtres de bande à pentes abruptes, des convertisseurs analogiques-numériques, un système de traitement de l'information permettant le calcul en temps réel de la fonction de corrélation, et un algorithme de traitement complexe capable de prendre en compte et de compenser un éventuel déphasage entre les signaux. Le coût des systèmes permettant ce calcul est en général assez élevé. L'invention a notamment pour but de simplifier ces procédés et systèmes et donc d'abaisser largement leur coût tout en conservant la rapidité et la précision souhaitées d'établissement de la corrélation. L'invention propose, à cet effet, un procédé de comparaison de deux signaux analogiques variables consistant à déterminer un signal de corrélation entre les signaux analogiques et à vérifier à partir des valeurs de ce signal s'il y a identité ou non entre les signaux analogiques, caractérisé en ce qu'il consiste à transformer les signaux analogiques initiaux en signaux logiques binaires, à appliquer ces signaux logiques aux entrées d'un circuit logique du type OU exclusif ou multiplieur, pour obtenir en sortie un signal logique binaire, et à appliquer à ce dernier une fonction somme pour obtenir un signal de corrélation entre les signaux initiaux La transformation des signaux analogiques en signaux logiques binaires (qui ne peuvent avoir que deux valeurs distinctes) permet de travailler sur un seul bit et d'utiliser ensuite un opérateur logique pour effectuer la corrélation entre les signaux. I1 en résulte une simplification importante du procédé de corrélation. Selon une autre caractéristique de l'invention, ce procédé consiste également à transformer chaque signal analogique en signal logique binaire par détection des passages par zéro de ce signal analogique, et attribution d'une première valeur logique au signal lorsqu'il est positif, et d'une seconde valeur logique lorsqu'il est négatif. La détection du passage par zéro des signaux analogiques permet d'obtenir de façon simple une excellente dynamique (de l'ordre de 60 à 80dB) qui correspondrait à au moins 12 bits de résolution dans les procédés connus de calcul numérique. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste également à relier la sortie du circuit logique à un filtre passe-bas pour réaliser la fonction somme précitée. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste à effectuer une première comparaison du type précité entre les deux signaux analogiques pour obtenir un premier signal de corrélation, à effectuer une seconde comparaison du même type entre ces signaux, après avoir fait subir un déphasage de 90 degrés à l'un deux, pour obtenir un second signal de corrélation, et à faire la somme des valeurs absolues des premier et second signaux de corrélation, pour obtenir un troisième signal de corrélation indépendant d'un éventuel déphasage entre les signaux initiaux. L'invention propose également un dispositif de comparaison de deux signaux analogiques variables, comprenant des moyens de détermination d'un signal de corrélation entre ces deux signaux analogiques et des moyens de comparaison de ce signal à une valeur prédéterminée pour vérifier s'il y a identité ou non entre les signaux analogiques, caractérisé en ce qu'il comprend des circuits de transformation des signaux analogiques en signaux logiques binaires et un circuit logique du type OU exclusif ou multiplieur, dont les entrées reçoivent les signaux logiques binaires et dont la sortie est reliée à un circuit d'établissement par sommation d'un signal de corrélation. Un filtre passe-bas en sortie du circuit logique permet d'obtenir la valeur du signal de corrélation correspondant à un décalage donné entre les signaux analogiques. Le dispositif comprend par ailleurs deux voies parallèles de traitement des signaux analogiques, dont l'une comprend des moyens de déphasage de 90 degrés de l'un des signaux, ces deux voies comprenant chacune en série des circuits de transformation des signaux analogiques en signaux logiques binaires, un circuit logique du type OU exclusif ou multiplieur, un circuit d'établissement par sommation d'un signal de corrélation et un circuit d'addition des valeurs absolues de ces deux signaux de corrélation, produisant en sortie un troisième signal de corrélation indépendant du déphasage entre les signaux analogiques. Avantageusement, la sortie du circuit additionneur est relié à l'entrée d'un filtre passe-bas, réalisant un lissage du signal de corrélation. On évite ainsi les inconvénients liés à la comparaison de ces signaux aux instants où ils ont des valeurs très faibles. De préférence, le dispositif selon l'invention comprend également en entrée des circuits de mise à ni veau des signaux analogiques, tels par exemple que des circuits à contrôle automatique de gain, et des filtres passe-bande. Les circuits de transformation des signaux analogiques, en signaux logiques binaires sont avantageusement des circuits de comparaison des signaux analogiques à une valeur déterminée, en particulier la valeur zéro, permettant la détection des passages des signaux analogiques par zéro et l'attribution à ces signaux de deux valeurs binaires selon qu'ils sont positifs ou négatifs. De façon générale, le coût d'un dispositif selon l'invention est très inférieur à celui des dispositifs classiques de calcul numérique d'une fonction de corrélation, et ses performances sont excellentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement un exemple d'application du dispositif de corrélation selon l'invention; - la figure 2 représente schématiquement les circuits essentiels du dispositif selon l'invention; - les figures 3, 4 et 5 sont des graphes représentant des variations de signaux de corrélation en fonction du déphasage entre deux signaux analogiques comparés; - la figure 6 représente schématiquement une variante de réalisation du dispositif selon l'invention. Pour mieux faire comprendre l'intérêt de l'invention, on se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente un exemple d'application du procédé et du dispositif selon l'invention. La référence 10 désigne un récepteur de radio ou de télévision, relié à une antenne 12 et associé à un appareil 14 de détection de la fréquence sur laquelle est accordé le récepteur 10. Cet appareil 14 comprend un récepteur de référence 16, également relié à l'antenne 12, un dispositif de corrélation 18 selon l'invention, un micro-processeur 20 de traitement de l'information, une mémoire 22 d'enregistrement de données, un circuit 24 d'interface électronique permettant de piloter le récepteur 16 sous commande du micro-processeur 20, et une horloge de datation 25. Les sorties des récepteurs 10 et 16 sont reliées aux entrées du dispositif de corrélation 18 dont la sortie est reliée à une entrée du micro-processeur 20. Celui-ci, au moyen de l'interface 24, réalise un balayage systématique des fréquences reçues par le récepteur 16 de référence, dont les signaux de sortie sont comparés à ceux du récepteur 10 par le dispositif 18. La corrélation entre ces signaux établit que les récepteurs 10 et 16 sont réglés sur la même fréquence. Les dates de corrélation et les fréquences correspondantes sont enregistrées dans la mémoire 22 d'où elles peuvent être ensuite extraites et utilisées. La figure 2 représente schématiquement la constitution d'un dispositif 18 de corrélation selon l'invention. Dans ce dispositif, les signaux audio ou vidéo produits par les récepteurs 10 et 16 sont appliqués à des circuits d'entrée comprenant notamment des circuits 26 de mise à niveau, tels que des circuits à contrôle automatique de gain, générant des signaux analogiques ayant des niveaux de tension maximale déterminés, et des filtres passe-bande 28, permettant de réduire la gamme de fréquences des signaux à une bande prédéterminée. La sortie de chaque filtre 28 est appliquée à l'entrée d'un circuit 30 de transformation du signal analogique en signal logique binaire par comparaison à une valeur prédeterminée, qui est de préférence la valeur zéro. Les circuits 30 peuvent donc être de simples comparateurs, dont les entrées positives reçoivent les signaux de sortie des filtres 28 et dont les entrées négatives sont reliées à la masse. Les sorties des deux comparateurs 30 sont reliées aux deux entrées d'un circuit logique 32 du type OU exclusif, dont le signal de sortie est un signal logique binaire, de niveau haut (par exemple I) quand les deux signaux d'entrée sont identiques, et de niveau bas (0 ou -1), quand les deux signaux d'entrée sont différents. La fonction du circuit 32 est donc équivalente à une multiplication logique. La sortie du circuit 32 est reliée à un filtre passe-bas 34 qui réalise une sommation des signaux de sortie du circuit logique 32, et qui produit un signal de corrélation entre les signaux à comparer. On sait qu'une fonction de corrélation est du type donné par la relation suivante C (T) = c x(i) y(i +I) i où : x (i) et y (i) sont les signaux à comparer, T est le décalage entre les signaux. Le circuit 34 permet d'obtenir cette fonction de corrélation pour une valeur nulle du décalage entre les signaux. On obtient ainsi en sortie du circuit 34 un signal S1 qui est égal au signal de corrélation S0 entre les signaux à comparer quand leur décalage est nul et qui est inférieur à ce signal lorsqu'il existe une distorsion de phase entre les signaux à comparer. La variation du rapport S1/S0 a été représentée en figure 3 en fonction du déphasage entre les signaux à comparer. On voit que ce rapport est égal à 1 lorsque le déphasage est nul ou multiple de 2ir , qu'il est égal à 0 pour des déphasages de 90 degrés, 270 degrés etc. -. et qu'il est égal à -1 pour des déphasages de Tr , 3Tr , etc (la variation de ce rapport entre les valeurs 1 et -1 suppose que les valeurs binaires du signal de sortie du circuit logique 32 sont 1 et -1). Le graphe de la figure 3 montre que l'on a en fait une perte totale de corrélation en sortie du circuit 34 lorsque le déphasage entre les signaux à comparer est voisin de w/2, 3tir/2, etc... Pour éliminer cet inconvénient, l'invention prévoit de comparer une seconde fois les signaux analogiques initiaux, après avoir déphasé l'un d'entre eux de 90 degrés. Pour cela (figure 3), les sorties des circuits 28 sont reliées aux entrées d'un circuit 36 ajoutant un déphasage de 90 degrés à l'un des signaux analogiques, par rapport à l'autre signal analogique. Les sorties du circuit 36 sont reliées, comme précédemment, aux entrées positives de comparateurs 30 dont les sorties sont reliées aux entrées d'un circuit logique 32 identique au circuit 32 précédemment décrit.La sortie de ce circuit logique est reliée à l'entrée d'un filtre passe-bas 34 dont le signal de sortie S2 est comparable au signal de sortie S1 précité, mais est déphasé de 90 degrés par rapport à celui-ci. Le graphe de la figure 4 représente la variation du rapport S2/S0 en fonction du déphasage entre les signaux à comparer. On voit qu'il suffit d'ajouter l'une à l'autre les valeurs absolues des rapports S1/S0 et S2/S0 pour obtenir un rapport qui est constant et égal à 1, quel que soit le déphasage entre les signaux à comparer. Les sorties des filtres 34 sont donc reliées aux entrées de circuits 38 de mise en valeur absolue (par exemple des circuits de redressement double alternance) dont les sorties sont reliées aux entrées d'un circuit additionneur 40. Le signal de sortie S du circuit 40 est un signal de corrélation qui est indépendant du déphasage entre les signaux à comparer, et dont la variation du rapport au signal de corrélation SO est représentée figure 5. Ce signal S peut être appliqué à l'entrée d'un circuit 42 de lissage tel qu'un filtre passe-bas, dont la sortie est reliée à l'entrée positive d'un comparateur 44. L'entrée négative de ce comparateur reçoit une tension de valeur prédéterminée à laquelle est comparé le signal de sortie 42. Le signal de sortie du comparateur 44 est applicable à une entrée du microprocesseur 20 de l'appareil 14 de la figure 1. Le fonctionnement de ce dispositif découle de ce qui précède - les signaux audio ou vidéo produits par les récepteurs 10 et 16 sont appliqués aux circuits de mise à niveau 26, puis traités par les filtres passe-bande 28 et transformés en signaux logiques binaires par les comparateurs 30. Ils sont ensuite comparés entre eux par le circuit logique 32, une première fois directement, une seconde fois après que l'un de ces signaux ait subi un déphasage de 90 degrés par rapport à l'autre signal, des signaux de corrélation sont établis par les filtres passe-bas 34, et les valeurs absolues de ces signaux sont ajoutées pour obtenir un signal de corrélation indépendant du déphasage entre les signaux analogiques initiaux. Ce signal de corrélation est lissé et comparé à une valeur prédéterminée. S'il est supérieur à cette valeur, les signaux analogiques seront considérés comme identiques, tandis qu'ils seront considérés comme différents l'un de l'autre si le signal de corrélation est inférieur à la valeur prédéterminée. Le dispositif de corrélation, dont les composants essentiels ont été représentés en figure 2, est donc relativement simple et a l'avantage important de travailler sur un seul bit, au contraire des systèmes comparables de calcul numérique utilisés dans la technique antérieure, qui fonctionnent en général sur 8 ou 16 bits de résolution numérique. Une variante de réalisation du dispositif est représenté schématiquement en figure 6. Dans cette variante, la sortie de chaque circuit ou exclusif 32 pilote un circuit compteur-décompteur 46, qui compte par augmentation quand le signal de sortie du circuit 32 est au niveau +1, et par diminution quand ce signal de sortie est au niveau -1. Un circuit de temporisation 48 associé à une horloge 50 remet périodiquement à zéro les circuits 46. Au bout d'un temps T, la somme des valeurs absolues des contenus des deux circuits 46 est calculée par un circuit additionneur 52 et comparée par un circuit 54 à un double seuil (seuils symétriques par rapport à zéro). La sortie du comparateur 54 fournit un signal de décision de corrélation ou de non-corrélation entre les signaux analogiques initiaux. Le circuit additionneur 52 effectue soit la somme des signaux S1 et S2 des circuits 46 quand ils sont de même signe, soit leur soustraction quand ils sont de signe contraire. Il est commandé pour cela par les bits de signe sl et s2 des signaux S1 et S2. L'invention est bien entendu applicable à d'autres signaux analogiques que les signaux audio et vidéo, et elle s'applique également à des signaux analogiques qui varient en fonction d'un autre paramètre que le temps. REVENDICATIONS 1-Procédé de comparaison de deux signaux analogiques variables consistant à établir un signal de corrélation entre les signaux analogiques et à vérifier à partir des valeurs de ce signal s'il y a identité ou non entre les signaux analogiques, caractérisé en ce qu'il consiste à transformer les signaux analogiques initiaux en signaux logiques binaires, à appliquer ces signaux logiques aux entrées d'un circuit logique (32) du type OU exclusif ou multiplieur pour obtenir en sortie un signal logique binaire, et à appliquer à ce dernier une fonction somme pour obtenir un signal de corrélation (S1) entre les signaux analogiques initiaux. 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à transformer chaque signal analogique initial en signal logique binaire par détection des passages par zéro de ce signal analogique, et attribution d'une première valeur logique au signal lorsqu'il est positif et d'une seconde valeur logique lorsqu il est négatif. 3- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à relier la sortie du circuit logique (32) à un filtre passe-bas (34) pour réaliser la fonction somme précitée. 4- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à relier la sortie du circuit logique (32) à un circuit compteur-décompteur (46) pour réaliser la fonction somme précitée. 5- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu il consiste à effectuer une première comparaison du type précité entre les deux signaux initiaux pour obtenir un premier signal de corrélation (S1), à effectuer une seconde comparaison du même type entre les deux signaux initiaux, après avoir fait subir un déphasage de 90 degrés à l'un deux, pour obtenir un second signal de corrélation (S2), et à faire la somme des valeurs absolues des premier et second signaux de corrélation pour obtenir un troisième signal de corrélation (S) indépendant d'un éventuel déphasage entre les signaux initiaux. 6- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en qu'il consiste à effectuer un lissage du troisième signal de corrélation (S) avant de le comparer à une valeur prédéterminée pour vérifier l'identité ou un défaut d'identité entre les signaux initiaux. 7- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les signaux analogiques initiaux sont des signaux audio produits par des récepteurs radio, ou des signaux vidéo produits par des récepteurs de télévision. 8- Dispositif de comparaison de deux signaux analogiques variables, comprenant des moyens de détermination d' un signal de corrélation entre ces deux signaux analogiques et des moyens de comparaison de ce signal à une valeur prédéterminée pour vérifier s'il y a identité ou non entre les signaux analogiques, caractérisé en qu'il comprend des circuits (30) de transformation des signaux analogiques en signaux logiques binaires, et un circuit logique (32) du type OU exclusif ou multiplieur, dont les entrées reçoivent les signaux logiques binaires et dont la sortie est reliée à un circuit (34,46) d'établissement par sommation d'une fonction de corrélation. 9- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en qu il comprend deux voies parallèles de traitement des signaux analogiques dont l'une comprend des moyens (36) de déphasage de 90 degrés de l'un des signaux par rapport à l'autre, ces deux voies comprenant chacune en série des circuits (30) de transformation des signaux analogiques en signaux logiques binaires, un circuit logique (32) du type multiplieur ou OU exclusif, un circuit (34) d'établissement par sommation d'un signal (S1, S2) de corrélation et un circuit (38,40,52) d'addition des valeurs absolues des deux signaux de corrélation (S1,S2), produisant en sortie un signal de corrélation (S) insensible au déphasage entre les signaux analogiques. 10- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en que la sortie du circuit additionneur (40) est reliée à l'entrée d'un filtre passe-bas (42) réalisant un lissage du signal de corrélation. 11- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en qu'il comprend en sortie un circuit (44) de comparaison du signal de corrélation à un seuil prédéterminé. 12- Dispositif selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en que le circuit d'établissement par sommation du signal de corrélation est un filtre passebas (34), dont la sortie est reliée à un circuit (38) de mise en valeur absolue tel qu'un circuit de redressement double alternance. 13-Dispositif selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que le circuit d'établissement du signal de corrélation est un compteur-décompteur (46) associé à un circuit (48) de remise à zéro périodique. 14- Dispositif selon l'une des revendications 8 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend des circuits d'entrée constitués par un circuit (26) de mise à niveau, tel qu'un circuit à controle automatique de gain, et par un filtre passe-bande (28). 15- Dispositif selon l'une des revendications 8 à 14, caractérisé en ce que le ou les circuits de transformation en signaux logiques binaires comprennent des circuits (30) de comparaison des signaux analogiques à une valeur déterminée, en particulier la valeur zéro.