Brevet FR2659508A1 — publié le 19910913

"Démodulateur de fréquences à abaissement de seuil ' La présente invention concerne un dispositif démodulateur pour des signaux modulés en fréquence, d'un type comportant en amont du démo- dulateur proprement dit un filtre à fréquence d'accord variable asservie à la fréquence du signal d'entrée au moyen d'une rétroaction ramenant le signal démodulé issu du démodulateur à l'entrée de réglage d'accord dudit filtre via une boucle comportant un filtre passe-bas. Un tel démodulateur est connu par un article de J H ROBERT "Dynamic tracking filter as a low threshold demodulator in FM-FDM satel- lite systems" Proc IEE 1968, Vol 115, p 1597-1606. Le dispositif de l'invention s'applique notamment en télévision par satellite, pour la démodulation d'un signal à fréquence intermédiaire dans la gamme de fréquences 400-700 Mhz, o peuvent se présenter aussi bien des signaux en standard PAL qu'en standard MAC. Le but de l'invention est d'éviter l'apparition, dans le signal FM démodulé, de parasites appelés "clicks" On sait que de tels parasites se produisent en présence de bruit lorsque ce dernier est assez puissant pour entraîner un saut de phase de plus de 180 du signal d'entrée du démodulateur Pour éviter les clicks, il est connu de réduire la bande passante avant le démodulateur au moyen d'un filtre, ou bien d'utiliser un démodulateur dont les caractéristiques sont choisies de façon qu'il ne puisse pas suivre les sauts de phase, ou encore d'insérer selon le préam- bule ci-dessus un filtre asservi à la fréquence du signal. Le signal démodulé est d'autant plus perturbé que le signal utile à l'entrée est faible On appelle seuil le rapport porteuse à bruit à l'entrée, mesuré dans une bande de bruit de référence, pour lequel les clicks disparaissent Il existe un seuil statique (c'est-à-dire mesuré avec un signal modulant continu: image blanche) et un seuil dynamique (c'est-à-dire mesuré avec un signal modulant variable: mire de barres couleur par exemple): ce dernier est plus difficile à abaisser que le seuil statique Lorsqu'on citera dans la suite des valeurs de seuil, il s'agira toujours de seuils dynamiques. L'invention procure un seuil amélioré, c'est-à-dire plus bas, notamment en réception PAL. A cet effet, le dispositif selon l'invention comporte en paral- lèle avec la susdite boucle une deuxième boucle comportant un filtre passe-bande, et un additionneur pour additionner les signaux issus de chacune des deux boucles et les appliquer à l'entrée de réglage d'accord du filtre. Dans le cas d'un récepteur de télévision au standard PAL, ou bien un filtre passe-haut destiné à corriger la phase est placé en série avec le filtre passe-bande et ce dernier est accordé sur la fréquence de la sousporteuse couleur PAL, ou bien la deuxième boucle ne comporte pas de filtre passe-haut, mais le filtre passe-bande est accordé sur une fréquence décalée par rapport à la fréquence de la porteuse couleur PAL de manière à introduire, à cette dernière fréquence, un déphasage en avance, pour produire sur la phase le même effet qu'un filtre passe-haut en série. Dans le cas d'un récepteur de télévision bistandard, par exemple PAL/MAC, il est intéressant de pouvoir adapter la boucle de rétroaction en fonction du standard que l'on désire recevoir à un instant donné: à cet effet, le dispositif comporte avantageusement un interrupteur pour mettre en service soit une seule boucle, soit les deux boucles ensemble. La description qui va suivre, en regard du dessin annexé décri- vant un exemple non limitatif fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure unique est un schéma-bloc du dispositif de l'invention. Un signal modulé en fréquence en provenance d'un satellite est d'abord amplifié et sa fréquence est transposée dans un appareil non représenté qui ne fait pas partie de l'invention, puis il est amené à l'entrée 1 du dispositif démodulateur Il traverse deux filtres passe- bande en cascade 3 et 4, et parvient au démodulateur proprement dit 5, qui est de préférence un démodulateur de type bien connu à circuit de quadrature et multiplieur Pour ce démodulateur, on peut utiliser par exemple un circuit intégré du type SL 1452 (Plessey) Néanmoins, le démo- dulateur 5 pourrait aussi être d'un autre type connu Le signal démodulé produit par le démodulateur 5 est fourni en sortie sur la borne 2. Pour abaisser le seuil d'apparition des clicks, on connait au moins trois méthodes: -selon une première méthode, on peut réduire la largeur de bande du filtre 3, ce qui a l'inconvénient d'introduire un risque de troncature du signal avec production d'une distorsion importante Le seuil dépend de la largeur de bande de ce filtre et de la forme de la fonction de transfert amplitude/fréquence, et aussi du type de modulation du signal: par exem- ple le seuil n'est pas le même selon que le signal reçu est du type PAL ou du type MAC (il s'agit ici du PAL destiné à la transmission par satel- lite) En outre il y a trois sortes de PAL (satellite), avec des excur- sions de fréquence différentes, à savoir 16, 20, ou 25 Mhz Avec cette méthode, on utilise un filtre de largeur 14 Mhz en MAC et de largeur 30 Mhz en PAL 25 Mhz (qui est parmi les trois sortes de PAL celui qui pose le problème le plus difficile), et on arrive à gagner environ un décibel par rapport à un circuit de référence muni d'un filtre de largeur stan- dard. -selon une deuxième méthode, employée lorsque le démodulateur est de type PLL, on peut ajuster les paramètres de la boucle d'asservissement du PLL pour que ce dernier décroche lors des sauts de phase du signal d'en- trée Il se produit encore un signal parasite traduisant la tentative avortée du circuit pour suivre le saut de phase, mais ce signal peut être atténué par filtrage en sortie du démodulateur Avec cette méthode, on arrive à gagner environ un décibel en PAL 25 M Hz et 2 à 3 décibels en MAC, comme avec la méthode précédente, et la bande passante est un peu meilleure dans le cas du MAC. -la troisième méthode enfin utilise un filtre étroit mais dont la fré- quence d'accord suit celle du signal: c'est la méthode choisie ici et que l'invention se propose d'améliorer. Dans le dispositif de l'invention, on utilise un filtre 3 en amont du démodulateur comme avec la première méthode, mais ce filtre a une largeur de bande standard, et on y ajoute un deuxième filtre 4, dont la largeur de bande est étroite de façon à bien limiter le bruit en sor- tie Dans l'application à un récepteur bistandard D 2-MAC/PAL (satellite), le filtre 3 est accordé sur 479,5 M Hz et a une largeur de bande de 37 M Hz et le filtre 4 a une largeur de bande de 14 M Hz La troncature du signal utile est évitée du fait que la fréquence centrale du filtre 4 est variable et suit celle du signal utile La variabilité de la fréquence centrale est obtenue par exemple en utilisant de façon connue comme capacités d'accord du filtre 4 des diodes à capacité variable dites "varicap" dont la valeur de capacité est déterminée par la tension appliquée sur l'entrée de commande de fréquence d'accord 13. Cette entrée 13 de commande de fréquence d'accord est pilotée par un signal de rétroaction obtenu à partir du signal démodulé fourni sur la borne 2. Une boucle de rétroaction comporte un amplificateur 6 pour ajus- ter le niveau du signal de rétroaction, afin que la variation de la fré- quence d'accord du filtre suive aussi exactement que possible celle de la fréquence du signal d'entrée Toutefois un suivi parfait est impossible, et c'est pourquoi un filtre passe-bas 7 est inséré dans la boucle, afin d'établir un compromis entre la part de signal et la part de bruit qui sont réinjectés par la boucle. Plus la fréquence du signal modulant augmente, plus l'erreur d'asservissement augmente pour un temps donné de retard de groupe de la boucle Ainsi la bande passante est d'autant plus faible que le retard de groupe est plus grand Or la densité spectrale de puissance du signal modulé est différente avec le MAC et avec le PAL Le filtre 4 ne peut pas être optimisé dans les deux cas On peut alors penser à introduire une commutation au niveau du filtre 4 pour l'adapter selon le standard: ceci est difficile car les différences sont importantes entre les caractéris- tiques des filtres adaptés à l'un et à l'autre standard On peut aussi penser à disposer deux boucles et à choisir soit l'une soit l'autre selon le standard L'invention est basée sur la constatation qu'en fait la solution la meilleure consiste à utiliser deux boucles ensemble, c'est-à- dire conserver en PAL la boucle optimisée pour le MAC et y ajouter une seconde boucle. Ainsi le dispositif est muni d'une deuxième boucle qui comporte en cascade à partir de la borne 2 un filtre passe-haut 11, un amplifica- teur 10 pour ajuster le niveau de rétroaction, et un filtre passe-bande 9 Bien entendu l'ordre de succession de ces différents éléments dans la boucle peut être modifié. Le signal à la sortie 14 de la boucle 6, 7 est amené à un addi- tionneur 8 pour être additionné au signal fourni par l'autre boucle 9, , 11 et c'est le signal somme issu de cet additionneur 8 qui est amené à l'entrée 13 de commande de fréquence d'accord pour faire varier dynami- quement la fréquence d'accord du filtre 4. La boucle 6, 7 joue un rôle principal lorsque l'excursion de fréquence est faible, c'est-à-dire en MAC ou en PAL noir et blanc, et la boucle 9, 10, 11 en quelque sorte relaie la première au voisinage de la sous- porteuse couleur PAL Le filtre passe-bande 9 a pour fréquence centrale celle de ladite sous porteuse ( 4,43 M Hz) Il joue un rôle analogue à celui du filtre passe-bas 7: il s'agit d'établir un compromis entre la part de signal et la part de bruit qui sont réinjectés par la boucle Le filtre passe-haut 11 corrige la phase dans la région de ladite sous porteuse. Pour simplifier encore la réalisation du dispositif, il est possible en pratique de supprimer le filtre passe-haut 11 (la deuxième OS boucle comporte alors les seuls éléments 9 et 10), car pour réaliser la correction de phase apportée par ce filtre passe-haut, on a découvert qu'il suffit de décaler légèrement l'accord du filtre passe-bande par rapport à la fréquence de la porteuse couleur PAL de manière à introduire à cette dernière fréquence un déphasage en avance, qui produit sur la phase le même effet que le filtre passe-haut en série. Un interrupteur 12 est prévu à la sortie de la boucle 9, 10, (et éventuellement 11), et permet de la mettre hors circuit. Le fait de conserver en permanence en service la boucle munie du filtre passe-bas 7 offre l'avantage de transmettre la composante continue, ce qui s'avère nécessaire. Avec un récepteur bistandard PAL/MAC, l'interrupteur 12 est fermé dans le cas du PAL, c'est-à-dire que la boucle 9, 10, 11 est en service, et il est ouvert dans le cas du MAC Il va de soi que dans le cas d'un récepteur exclusivement PAL, cet interrupteur 12 serait supprimé et la sortie du filtre 9 reliée directement à l'additionneur 8. Lorsque l'interrupteur 12 est ouvert, le signal sortant de la deuxième boucle de rétroaction 9, 10, Il peut être mis à la masse comme le montre la figure. Avec le présent dispositif, l'abaissement du seuil est de trois décibels en PAL 25 Mhz, ce qui est le meilleur résultat obtenu jusqu'à présent C'est dans ce standard que l'amélioration est la plus forte, et en MAC l'abaissement du seuil est comparable à celui obtenu par les autres démodulateurs à abaissement du seuil cités. REVENDICATIONS: 1 Dispositif démodulateur pour des signaux modulés en fréquence, d'un type comportant en amont du démodulateur proprement dit un filtre à fréquence centrale d'accord variable asservie à la fréquence du signal d'entrée au moyen d'une rétroaction ramenant le signal démodulé issu du démodulateur à l'entrée de réglage d'accord dudit filtre via une boucle comportant un filtre passe-bas, caractérisé en ce qu'il comporte en parallèle avec ladite boucle une deuxième boucle comportant un filtre passe-bande, et en ce qu'il comporte un additionneur pour additionner les signaux issus de chacune des deux boucles et les appliquer à l'entrée de réglage d'accord du filtre. 2 Dispositif selon la revendication 1, pour un récepteur de télévi- sion au standard PAL, caractérisé en ce qu'il comporte un filtre passe- haut en série avec le filtre passe-bande et en ce que ce dernier est accordé sur la fréquence de la sous-porteuse couleur PAL. 3 Dispositif selon la revendication 1, pour un récepteur de télévi- sion au standard PAL, caractérisé en ce que le filtre passe-bande est accordé sur une fréquence décalée par rapport à la fréquence de la porteuse couleur PAL de manière à introduire à cette dernière fréquence un déphasage en avance, pour produire sur la phase le même effet qu'un filtre passe-haut en série. 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour un récepteur de télévision bistandard, caractérisé en ce qu'il comporte un interrupteur pour mettre en service soit une seule boucle, soit les deux boucles ensemble.