Brevet FR2669166A1 — publié le 19920515

Dispositif de réception formé d'une pluralité de branches de réception". Description La présente invention concerne un dispositif de ré- ception formé d'au moins deux branches de réception pour rece- voir une onde dont le spectre en fréquence est pratiquement constant dans une bande de fréquence déterminée, d'un circuit combineur pour combiner les ondes à la sortie des branches de réception et d'un asservissement pour maintenir constant le spectre du signal à la sortie du circuit combineur en agissant sur un circuit déphaseur inséré dans l'une desdites branches. Une telle invention trouve d'importantes applica- tions dans les systèmes de réception à diversité d'espace no- tamment pour faisceaux hertziens Dans ce domaine, il est appa- ru comme indispensable de mettre en oeuvre des moyens de lutte contre les effets de distorsion sélective dus à la propaga- tion L'un d'entre eux consiste à combiner de manière appro- priée les signaux reçus d'un même émetteur sur deux antennes différentes, (diversité d'espace) La manière la plus répandue de procéder consiste à effectuer cette opération en fréquence intermédiaire Les deux signaux en fréquence intermédiaire sont déphasés et atténués ou amplifiés de façon convenable l'un par rapport à l'autre afin que le signal résultant de leur somma- tion (signal dit combiné) présente des caractéristiques suffi- santes pour satisfaire aux conditions de transmission correc- te Il est connu et prouvé que le signal combiné peut et est, dans la plupart des cas, meilleur que les signaux individuels reçus par chacune des branches Ceci est particulièrement ap- préciable dans le cas o l'un ou les deux signaux reçus est ou sont affecté(s) de distorsions dues à un phénomène sélectif (en fréquence) de propagation En effet, il est aisé de montrer et de vérifier que lorsque les antennes de réception sont suffi- samment distantes (diversité d'espace) ou orientées selon des incidences différentes (diversité angulaire), les signaux res- pectivement reçus présentent des distorsions décorrélées dont une combinaison linéaire convenable suffit à restituer un si- gnal beaucoup moins distordu et exploitable. Il est connu d'agir sur le déphaseur pour augmenter le niveau global (maximalisation de la puissance). Un critère d'asservissement plus particulier est décrit dans la demande de brevet européen n' O 128 812 Dans cette demande, le spectre du signal combiné est analysé et l'on agit sur le déphaseur pour égaliser le spectre. Le dispositif décrit dans la demande de brevet eu- ropéen présente des inconvénients L'analyse du signal combiné est faite au moyen d'un oscillateur, accordable sur une multi- tude de fréquences, qui sélectionne ainsi par l'intermédiaire d'un circuit mélangeur différentes raies du signal combiné. Outre le fait que cet oscillateur engendre des fréquences qui peuvent être néfastes pour le bon fonctionnement du disposi- tif, on se trouve confronté à un traitement compliqué de ces différentes raies impliquant des mémoires et un microproces- seur. La présente invention propose un dispositif du gen- re mentionné dans le préambule présentant une structure bien plus simple que celle du dispositif connu. Pour cela, un tel dispositif est remarquable en ce que l'asservissement est constitué par un circuit discrimina- teur de fréquence pour analyser les ondes combinées, par un circuit sélectif réglable pour prélever une bande de fréquence du spectre du signal combiné en fonction du signal de sortie du discriminateur de fréquence et par un circuit de commande qui agit sur le circuit déphaseur pour rendre maximal le si- gnal de sortie du circuit sélectif. L'invention repose sur les considérations suivan- tes. L'asservissement consiste à mettre en oeuvre un dispositif de maximalisation de la puissance mesurée dans une bande du spectre du signal combiné présentant le moins d'éner- gie Autrement dit l'on suppose que le spectre idéal présente une enveloppe connue (propriété des transmissions numériques pseudo aléatoires souvent utilisées dans les faisceaux hert- ziens et que tout écart relativement à cette enveloppe (dis- torsion) est associé à un point de minimum d'énergie dans la bande Ce principe apparaît donc comme étant celui d'un critè- re de minimalisation de la distorsion en bande De fait, il est prouvé et expérimenté que tous les systèmes connus de dé- modulation de signaux numériques sont d'autant plus sensibles aux distorsions que le rapport signal à bruit global se dété- riore, ou autrement dit que le critère de minimalisation des distorsions est prépondérant devant celui de la maximalisation de la puissance lorsque des distorsions sont présentes dans la bande utile. Il est également particulièrement important de si- gnaler que lorsque les distorsions disparaissent (retour aux conditions normales de propagation) le dispositif de l'inven- tion retrouve ipso-facto le comportement d'un système de maxi- malisation de la puissance quand bien même celle-ci est mesu- rée dans une bande passante réduite En effet il peut être fa- cilement prouvé qu'en l'absence de distorsion la maximalisa- tion de la puissance mesurée dans une bande passante réduite conduit aux mêmes conditions que celles obtenues en mesurant la puissance dans une bande passante globalisant le signal. Ce procédé est donc indissociable de celui permet- tant d'asservir de manière autoadaptative un filtre de mesure de puissance, constamment centré sur la fréquence particulière du spectre présentant le moins d'énergie comparativement à l'allure nominale dudit spectre idéal Un avantage apporté par l'invention est qu'il n'est pas fait appel, comme cela existe parfois dans l'état de l'art, à une quelconque notion de seuil faisant basculer l'asservissement d'un critère de maximalisa- tion de puissance à celui de minimisation de distorsion et ré- ciproquement. La description suivante, accompagnée des dessins ci-annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 montre un dispositif conforme à l'in- vention. La figure 2 montre en a le spectre du signal émis et en b le spectre du signal déformé et l'allure de la bande passante du circuit sélectif. La figure 3 montre un mode de réalisation préféré d'un dispositif conforme à l'invention. La figure 4 montre la composition vectorielle des signaux présents dans le montage du dispositif de la figure 3. Le dispositif de l'invention montré à la figure 1 comporte deux branches de réception 1 et 4 Chaque branche est pourvue d'une antenne de réception 7, 8 pour recevoir une onde de quelques Gigahertz utilisée pour transmettre des données numériques codées d'une manière pseudo aléatoire et donc, cet- te onde présente un spectre S plat dans une bande passante donnée BU comme cela est montré à la figure 2 a. A ces antennes sont raccordées respectivement pour chacune de ces branches un récepteur 9 et 10 qui amplifie ces ondes et les transpose à une fréquence intermédiaire Dans l'une des branches, la branche 4, est inséré un circuit dépha- seur 12 Les signaux de sortie de ces branches sont combinés par superposition au moyen, par exemple, d'un circuit hybride qui constitue ainsi un circuit combineur Les signaux su- perposés sont alors accessibles à une borne 20 pour un traite- ment supplémentaire ne faisant pas partie de l'invention. Conformément à l'invention, pour maintenir plat le spectre des données reçues, on a prévu un asservissement formé d'un discriminateur de fréquence 25 pour analyser le spectre du signal combiné, un filtre sélectif 27 réglable par le si- gnal de sortie du discriminateur pour prélever une partie de largeur BF (voir figure 2 b) du spectre du signal combiné Un circuit de niveau 29, 31 agit sur le circuit déphaseur 12 en fonction du niveau du signal de sortie du filtre 27 Le cir- cuit 29, 31 est formé d'un détecteur d'enveloppe 29 et d'un circuit de commande 31 qui fournit la tension pour commander au déphaseur 12. Pour la réalisation du circuit déphaseur on pourra se reporter à la figure 10 de l'article de A RICAGNI et T TESTI intitulé: "IF COMBINING TECHNIQUES FOR SPACE DIVER- SITY IN ANALOG AND DIGITAL RADIO SYSTE Mn paru dans IEEE Inter- national Conference On Communications 13/17 juin 1982 PHILADELPHIA pages 4 B 6 1 à 4 B 6 5. Le discriminateur peut être un modèle à circuit in- tégré, par exemple le circuit fabriqué par PLESSEY sous l'im- matriculation SL 1454. La figure 3 montre un mode de réalisation préféré d'un dispositif conforme à l'invention Les éléments communs avec ceux de la figure 1 portent les mêmes références. Le dispositif de la figure 3 comporte, outre les éléments du dispositif de la figure 1, un deuxième circuit combineur 40 pour combiner, d'une part les signaux de sortie de la branche 1 déphasés à basse fréquence et dans une faible mesure par un circuit modulateur de phase 42 et, d'autre part les signaux de sortie de la branche 4. L'entrée du filtre sélectif 27 est branchée à la sortie de ce circuit 40 et son entrée de commande reçoit le signal du discriminateur 25, toujours connecté au niveau de la borne 20, le détecteur d'enveloppe mesure le niveau du signal de sortie du filtre 27 et son signal de mesure est appliqué à un mesureur de phase 43 recevant un signal de référence d'un oscillateur 45 commandant aussi le déphaseur 42 Le signal de sortie de ce mesureur déphasé est appliqué au déphaseur 12. Des circuits accessoires sont insérés entre la sortie du cir- cuit combineur 15 et la borne 20, un filtre passe-bande 48 et un circuit de régulation d'amplitude 50 afin d'améliorer la qualité du signal. Le fonctionnement d'un tel dispositif est le sui- vant On se reporte à la figure 4. Soit àW l'amplitude de la modulation de phase ap- portée par le démodulateur de phase 42 et OD le déphasage du signal de sortie 54 de la branche 4. Soit de l'amplitude de la modulation apportée par le déphaseur 42 Le signal de sortie Si de la branche Bl va prendre deux positions S'1 et Sui si on considère la représen- tation vectorielle de la figure 4 o la phase de référence est donnée par le signal 54 de sortie de la branche 4. On envisage deux cas donnés par le déphasage de Si par rapport à 54. Premier cas: le déphasage est positif et égal à + OD la composition du signal 54 avec S"o donne le signal E"(+) et celle du signal avec S'1 donne E'(-) On consta- te que E"(+)>E'(-) donc que l'amplitude du signal diminue de AV. Deuxième cas: le déphasage est négatif et égal à OD en appliquant les mêmes compositions on obtient les si- gnaux E"(-) et E'(-) et l'on constate que E"(-) que AV est positif. De cela il découle que pour un changement de phase de OD on a une modulation du signal qui est en opposition de phase, ce qui donne en sortie du circuit 43 un signal dont le signe est apte à contrôler le déphaseur 12. On peut améliorer le dispositif de l'invention en agissant sur l'amplitude des signaux aux sorties de chaque branche afin de les rendre égales Ceci peut être fait par un amplificateur à gain variable faisant partie des branches de réception. Revendications 1 Dispositif de réception formé d'au moins deux bran- ches de réception pour recevoir une onde dont le spectre en fréquence est pratiquement constant dans une bande de fréquen- ce déterminée, d'un circuit combineur pour combiner les ondes à la sortie des branches de réception et d'un asservissement pour maintenir constant le spectre du signal à la sortie du circuit combineur en agissant sur un circuit déphaseur inséré dans l'une desdites branches, caractérisé en ce que l'asser- vissement est constitué par un circuit discriminateur de fré- quence pour analyser les ondes combinées, par un circuit sé- lectif réglable pour prélever une bande de fréquence du spec- tre du signal combiné en fonction du signal de sortie du dis- criminateur de fréquence et par un circuit de commande qui agit sur le circuit déphaseur pour rendre maximal le signal de sortie du circuit sélectif. 2 Dispositif de réception selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de commande est formé par un circuit de modulation de phase relié à une sortie d'une branche, un circuit oscillateur pour agir sur le circuit de modulation, un détecteur d'enveloppe branché à la sortie du circuit sélectif réglable et un circuit détecteur de phase pour agir sur le circuit déphaseur en fonction de la mesure de l'écart de phase des signaux aux sorties du circuit oscilla- teur et du circuit sélectif. 3 Dispositif de réception selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu deux circuits combineurs: un affecté audit circuit de commande et un autre pour fournir des signaux non affectés par la modulation apportée par le circuit modulateur de phase.