Brevet FR2670016A1 — publié le 19920605

DISPOSITIF DE MESURE DE BRUIT La présente invention a pour objet un dispositif de mesure du bruit dans un signal électrique. De façon plus précise, l'invention concerne un dispositif de mesure de bruit dans un signal bruité dans le cas où l'amplitude du bruit est très réduite par rapport à celle du signal de base. De telles mesures se rencontrent notamment dans le cadre de la mesure et du contrôle des paramètres de transmission de supports de transmission de signaux vidéo tels que des câbles. En effet, pour de telles installations, un des tests de qualité consiste à mesure le rapport signal/bruit, le signal "pur" étant fourni par une ligne spécifique de tests et son amplitude est, au départ, parfaitement définie et constante. Le dispositif de mesure fait bien entendu intervenir un convertisseur analogique numérique dont le pas de mesure est supérieur à un bruit correspondant à -75 dB. Or, pour effectuer le test de transmission du signal vidéo, il est nécessaire de pouvoir mesurer des bruits qui sont compris entre -30 et -75 dB. Il est donc impossible de faire une mesure directe du bruit à l'aide de tels convertisseurs analogiques numériques. Pour résoudre ce problème, une solution consisterait à amplifier le signal bruité avant de l'appliquer au convertisseur. Une telle solution n'est pas possible car l'amplitude du signal de test pur est trop importante par rapport à liamplitude du bruit à mesurer, ce qui fait qu'en utilisant un coefficient d'amplification correct pour le bruit, le signal global sortirait de la plage de mesure du convertisseur. Une autre solution consisterait, avant d'effectuer l'amplification, à réduire au préalable l'amplitude du signal pur constant. Cette opération est délicate car d'une installation à l'autre la valeur du signal continu de test peut varier. Pour remédier à ces inconvénients, un objet de l'invention est de fournir un dispositif de mesure de bruit utilisant un convertisseur analogique numérique du type décrit ci-dessus mais qui permette d'obtenir une mesure du bruit d'amplitude réduite sans nécessiter une amplification préalable du signal ou une réduction de la tension continue du signal. Pour atteindre ce but, le dispositif de mesure de bruit d'un signal bruité se caractérise en ce qu'il comprend - des moyens pour élaborer une rampe de tension pendant une durée T - des moyens pour superposer au signal bruité ladite rampe de tension - des moyens de conversion analogiques numériques pour convertir des échantillons successifs de la somme du signal bruité et de ladite rampe de tension en des valeurs numériques correspondantes Mn; et - des moyens de traitement pour calculer le bruit B n correspondant à chaque valeur numérique M n à partir de ladite valeur numérique M n de la valeur du signal S et de la valeur de ladite rampe R. De préférence, le dispositif de mesure selon l'invention permet de mesurer le rapport signal/bruit dudit signal bruité et pour ce faire il se caractérise en ce que les moyens de traitement comprennent en outre des moyens pour calculer la valeur quadratique du bruit B à partir des valeurs de bruit B n correspondant à chaque échantillon et des moyens pour effectuer le quotient par la valeur quadratique moyenne du bruit B de la valeur du signal S. De préférence, la valeur de la pente de la rampe R est calculée à partir des valeurs numériques M n correspondant aux échantillons et on calcule à partir de cette pente les valeurs d'amplitude de la rampe R n correspondant à chacun des échantillons. Selon ce mode particulier de mise en oeuvre, on comprend que l'on s'affranchit ainsi des erreurs de mesure qui pourraient naître de la différence entre une valeur de pente de rampe théorique et la valeur de la pente de la rampe effectivement fournie par le générateur de tampe de tension. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de mise en oeuvre de l'invention donnés à titre d'exemple non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est un schéma montrant l'ensemble du dispositif de mesure du rapport signal/bruit ; et - les figures 2a, 2b et 2c sont des diagrammes des temps de tension apparaissant respectivement aux points A, B et C du circuit de la figure 1. En se référant tout d'abord à la figure 1, on va décrire le dispositif de mesure du rapport signal/bruit selon l'invention. Le dispositif comprend une borne d'entrée 10 qui reçoit le signal bruité de la ligne de test dont on veut mesurer le rapport signal/bruit. La borne 10 est reliée à une borne d'entrée 12 d'un commutateur 14 dont le point milieu 16 est relié à l'entrée 18 d'un circuit sommateur 20. En d'autres termes, lorsque le commutateur 14 est dans la position représentée en traits pleins sur la figure 1, l'entrée 18 du sommateur 20 revoit le signal bruité S+B. Le dispositif de mesure comprend également un générateur 22 de rampe de tension R dont la sortie 24 est reliée à la deuxième borne d'entrée 26 du circuit sommateur 20. Le générateur de rampe 22 délivre des rampes de tension R de durée T et d'amplitude maximale A. Ces rampes de tension sont représentées sur la figure 2a. La sortie 28 du sommateur 20 délivre un signal N qui est égal à la somme du signal bruité S+B et des rampes successives de tension R. La sortie 28 du circuit sommateur 20 est reliée à l'entrée d'un circuit échantillonneur 32. L'entrée de commande 34 du circuit échantillonneur 32 est reliée à la sortie 36 d'un circuit séquenceur 38. La sortie 36 du circuit séquenceur 38 délivre des impulsions de période t définissant les instants d'échantillonnage t. appliqués à son entrée 30. Les échantillons N n du signal N sont appliqués à l'entrée 40 d'un convertisseur analogique numérique 42 dont l'entrée de commande 44 est reliée à la sortie 30 du circuit séquenceur 38.Les sorties numériques 46j du convertisseur analogique numérique 42 sont reliées aux entrées d'un dispositif de traitement essentiellement constitué par un microprocesseur de type connu 48 associé à une mémoire vive de données 50 et à une mémoire de programme 52. Une sortie du microprocesseur 48 est reliée à un périphérique d'affichage 54 qui permet de faire apparaître la valeur du signal rapport/bruit du signal bruité transitant sur la ligne à tester. Le convertisseur analogique numérique 42 reçoit sur son entrée 40 des échantillons successifs N n du signal N échantillonné aux instants t. séparés par des intervalles de temps t. Ces échantillons sont convertis en une valeur numérique correspondante par le convertisseur 42. Ces valeurs numériques successives seront appelées Mn La mémoire de programme 52 du microprocesseur 48 comporte des sous-programmes pour faire exécuter au microprocesseur 48 une suite de calculs permettant d'obtenir le rapport S/B. Dans un premier temps, par une technique de régression linéaire en soi connue, on détermine par le calcul la pente des rampes R appliquées à l'entrée du sommateur 20 qui est égale au coefficient de régression ainsi calculé. Il serait également possible d'utiliser la pente théorique de la rampe de tension délivrée par le générateur.Cependant le calcul par régression linéaire permet de s'affranchir de l'terreur entre la pente théorique et la pente effective de la rampe de tension délivrée par le générateur 22. A partir de cette valeur de la pente de la rampe R, le microprocesseur 48 détermine par le calcul des valeurs R n d'amplitude de rampe correspondant aux différents instants d'échantillonnage t.. A partir de la valeur de l'amplitude du signal pur S qui est stocké dans la mémoire 50 et des valeurs d'amplitude de rampe Rn, il est possible de calculer à partir des valeurs numériques d'échantillons M n des valeurs échantillonnées de bruit B . Dans une étape suivante, un sous-programme permet de mettre en oeuvre à l'aide du microprocesseur 48 une étape de calcul permettant de déterminer la valeur quadratique moyenne du bruit B à partir des valeurs d'échantillons de bruit Bn Il suffit alors de calculer le quotient S/B. Cette valeur numérique apparaît sur le dispositif d'affichage 54. On obtient ainsi une valeur du rapport signal/bruit pour chaque période T correspondant à la durée d'une rampe de tension R. Dans l'exemple décrit ci-dessus la durée T de chaque rampe de tension est égale à îOOOxt, clest-à-dire à mille fois la période d'échantillonnage du circuit d'échantillonnage 32. L'amplitude maximale A de la rampe est égale à 100p, si p est le pas de conversion du convertisseur analogique numérique 42. La pente de la rampe de tension R est donc égale à P/lOxt. L'ensemble échantillonneur-convertisseur analogique numérique (32, 60) peut être réalisé à partir du convertisseur analogique numérique de type FLASH, par exemple le convertisseur TDC 1020 de la société TRW. Une mémoire RAM rapide pourra si nécessaire permettre une fréquence de conversion supérieure à la cadence maximale de lecture du microprocesseur 48, cette mémoire étant intercalé entre le convertisseur et le microprocesseur. Si l'on revient à la figure 1, on voit que la deuxième entrée 13 du commutateur 14 est reliée à la masse électrique du dispositif. En plaçant le commutateur 44 de telle manière que la borne 13 soit reliée au point fixe 16 de celui-ci le convertisseur analogique numérique se voit appliquer à son entrée des échantillons d'un signal constitué par la rampe R à laquelle se superpose le bruit propre du convertisseur analogique numérique. Par la technique déjà décrite précédemment, le microprocesseur 48 calcule ainsi la valeur quadratique moyenne du bruit propre Bo du convertisseur analogique numérique. Cette phase initiale est déclenchée par le séquenceur 38 qui émet sur sa sortie 56 le signal INIT qui commande le commutateur 14 pour que celui-ci relie sa borne 13 à son point fixe 16. Après que le générateur de rampe 22 ait émis un nombre convenable de rampes de tension pour l'acquisition de la valeur Bg, le signal INIT repasse au niveau zéro, ce qui commande le retour du commutateur 14 à sa position normale dans laquelle la borne 12 est reliée au point milieu 16. Dans ce mode de réalisation perfectionné, le bruit propre du convertisseur analogique numérique Bo est d'abord retranché de la valeur quadratique moyenne du bruit B avant d'effectuer la détermination du rapport signal/bruit. Selon un mode préféré de réalisation, la rampe R a une durée T qui correspond à mille périodes d'échantillonnage t du circuit échantillonneur 32. L'amplitude maximale A de la rampe R correspond à 100 pas p de conversion du convertisseur analogique numérique 42. Il est important de souligner que, outre le fait que le dispositif de mesure qui vient d'être décrit permet de mesurer effectivement les différents échantillons du bruit, elle permet d'effectuer cette mesure avec une précision supérieure au pas de conversion du convertisseur 42 du fait de la pente de la rampe de tension R. Dans la description précédente, on a considéré un dispositif de mesure du rapport signal/bruit. Il va de soi que le même dispositif peut être utilisé pour calculer seulement la valeur quadratique du bruit, seuls les sous-programmes de calcul dans la mémoire 52 étant modifiés. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure du bruit dans un signal bruité, caractérisé en ce qu'il comprend - des moyens (22) pour élaborer une rampe de tension - des moyens (20) pour superposer au signal bruité (S+B) une rampe de tension (R) - des moyens de conversion analogique numérique (32, 42) pour convertir des échantillons successifs de la somme du signal bruité (S+B) et de ladite rampe (R) en des valeurs numériques correspondantes (Mn) ; et - des moyens de traitement (48, 50, 52) pour calculer le bruit (Bn) correspondant à chaque valeur numérique (Mn) à partir de ladite valeur numérique, de la valeur dudit signal (S), et de la valeur de ladite rampe (R) et de ladite valeur (Mn). 2. Dispositif de mesure selon la revendication 1, pour mesurer le rapport signal/bruit dudit signal bruité, caractérisé en ce que les moyens de traitement comprennent en outre - des moyens pour calculer la valeur quadratique du bruit (B) à partir des valeurs de bruit (Bn) ; et - des moyens pour effectuer le quotient par la valeur quadratique moyenne du bruit (B) de la valeur du signal (S). 3. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement comprennent en outre des moyens pour calculer la valeur de la rampe (R) à partir des valeurs numériques (Mn) correspondant auxdits échantillons ; et des moyens pour calculer à partir de ladite rampe (R) les valeurs d'amplitude de la rampe (Rn) correspondant auxdits échantillons. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement calculent les valeurs de bruit (Bn) en retranchant auxdites valeurs numériques (Mn) correspondant à chaque échantillon la valeur du signal (S) et la valeur correspondante d'amplitude de rampe (Rn). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de conversion présentent un pas de conversion p et une période d'échantillonnage t, et en ce que la pente dudit signal de rampe (R) est de l'ordre de P/lOt.