Brevet FR2681994A1 — publié le 19930402

DISPOSITIF DE TRANSMISSION NUMERIQUE COMPORTANT UN RECEPTEUR A DEMODULATION COHERENTE REALISEE DIRECTEMENT EN HYPERFREQUENCE La présente invention se rapporte à un dispositif de transmission numérique d ' informations, et plus particulièrement à un dispositif de télécommunications par faisceau hertzien numérique, ce dispositif comportant un récepteur à démodulation cohérente réalisée directement en hyperfréquence. Le faisceau hertzien est un canal de transmission pour 1 ' information contenue dans le débit numérique. I1 comprend au moins un émetteur et au moins un récepteur. La modulation généralement utilisée est une modulation à plusieurs états de phase et d ' amplitude, qui définit dans le plan complexe une "constellation" à nombre pair d'états. Un dispositif de transmission numérique classique de ce type est représenté sous forme synoptique sur les figures 1 et 2 jointes. I1 s ' agit là d'un dispositif à démodulation cohérente, c ' est à dire synchrone de l'émission, cette démodulation étant réalisée directement en hyperfréquence, et donc sans transposition en fréquence intermédiaire. La figure 1 est un schéma partiel de la partie émission, et la figure 2 un schéma partiel de la partie réception. Cette partie émission, telle qu'elle est donc représentée en figure 1, comprend succesivement, de l' amont vers l' aval: - Un oscillateur hyperfréquence 1, qui peut être synthétisé ou non, et qui fournit la fréquence porteuse d'émission sur sa borne de sortie 2. - Un modulateur hyperfréquence 3 qui d'une part reçoit cette fréquence porteuse en 2, et d'autre part reçoit classiquement, sur ses deux entrées de modulation 4 et 5, les trains de données à émettre P et Q fournis en bande de base. - Une partie 6 d ' amplification du signal modulé obtenu sur la sortie 7 du modulateur 3, le signal en sortie 8 de cet amplificateur 6 étant appliqué à 1 ' antenne via un filtre émission (non représenté) pour être émis vers le récepteur. La partie réception qui est représentée en figure 2 comprend à son tour: - Un amplificateur 9 à faible bruit, ou "A. F. B.", qui reçoit sur son entrée 10 le signal à radio-fréquence provenant de l ' antenne de réception via un filtre réception non représenté. - Un démodulateur hyperfréquence 11 qui reçoit sur son entrée 12 le signal reçu et amplifié par l'amplificateur 9. - Un oscillateur de démodulation hyperfréquence commandé 13, du type "V.C.O.", dont la sortie 14 est appliquée au démodulateur 11. Il s'agit d'un oscillateur qui, devant avoir une bonne pureté spectrale et une faible dérive en fréquence, est en général réalisé à l'aide de résonateurs diélectriques à fort coefficient de sur tension. Une partie 15 qui réalise le traitement du signal en bande de base. Cette partie 15 comporte classiquement par exemple: un amplificateur à faible bruit, un filtre passe-bas, un correcteur de Temps de Propagation de Groupe, et un amplificateur à Commande Automatique de Gain, ou "C.A. G.". Elle traite les deux trains de données P et Q, reçues et démodulées, qui lui sont respectivement appliqués sur ses bornes d' entrée 16 et 17 en provenance du démodulateur 14, et fournit, après traitement, ces deux trains P et Q traités en bande de base, sur les deux sorties 18 et 19 de cette partie réception. - Un estimateur de phase 20, réalisé en bande de base, qui reçoit sur ses entrées 21,22 ces deux trains de données P et Q en sortie du dispositif de traitement 15, et qui fournit sur sa sortie 23 un signal d'erreur de phase sous forme d'une tension continue qui est appliquée sur l'entrée de commande de l'oscillateur 13, afin de former ainsi une boucle d ' asservissement en phase qui tend à annuler la différence de phase entre le signal reçu et la porteuse reconstituée. En d' autres termes, cet estimateur de phase 20 génère une tension qui est fonction de 1' erreur de phase entre la porteuse récupérée et la porteuse reçue.Cette tension issue en 23 de cet estimateur de phase permet d' asservir en fréquence et en phase l'oscillateur de réception 13, et permet ainsi la démodulation "cohérente" du signal reçu. Une installation classique telle que celle qui vient d' être décrite présente les inconvénients suivants: . Le récepteur possède une faible bande passante: L ' oscillateur de démodulation 13 devant avoir une bonne pureté spectrale et une faible dérive de fréquence ne peut pas posséder une grande agilité en fréquence, de sorte qu'en pratique ce genre de récepteur est en général apte à ne recevoir qu'un seul canal, ce qui limite considérablement son utilisation. . Le système est sensible aux "faux accrochages": En démodulation cohérente, il existe des faux accrochages qui sont situes, en fréquence, de part et d'autre de la fréquence porteuse à des multiples du quart du débit numérique dans le cas de la modulation, ici considérée, sur deux axes en quadrature. Le système de récupération de porteuse doit donc obligatoirement comporter un dispositif de détection et de correction de ces faux accrochages. Il en résulte en particulier un quasi-impossibilité d'utiliser la démodulation directe soit dans le cas de très faibles debits numériques, soit lorsqu'il s 'agit de récepteurs devant être agiles en fréquence. L ' utilisation d'un synthétiseur de fréquences comme oscillateur de démodulation pourrait théoriquement permettre de s ' affranchir de ces problèmes. Cependant, dans le cas ici present de la démodulation directe, l 'oscillateur d'un tel synthétiseur devrait à la fois être asservi par la référence de ce synthétiseur (généralement une référence à quartz) et asservi par la tension issue de 1' estimateur de phase, ce qui est bien entendu incompatible. Il en résulte que, jusquà présent, les synthétiseurs de frequences n' ont malheureusement pas pu être utilisés en démodulation directe en hyperfréquence. L ' invention vise à remédier à ces inconvénients. Elle se rapporte à cet effet à un dispositif de transmission numérique d'informations, en particulier par faisceau hertzien hyperfréquence, ce dispositif comportant d'une part au moins un emetteur des données numériques par porteuse hyperfréquence, et d' autre part au moins un récepteur à démodulation cohérente réalisée directement en hyperfréquence.Conformément à l'invention, d'une part cet émetteur utilise, pour générer la fréquence porteuse, un premier synthétiseur de fréquences dont la référence est fournie par la fréquence d'horloge du débit numérique à transmettre, et d ' autre part ce récepteur utilise, comme oscillateur de démodulation, un autre synthétiseur de frequences au moins fonctionnellement identique au premier, et dont la référence est fournie de façon similaire par la fréquence d'horloge récupérée du débit numérique reçu, la frequence de cet oscillateur de démodulation étant de ce fait identique à ladite fréquence porteuse d'émission et synchrone de cette dernière, un dispositif auxiliaire de décalage de phase etant si nécessaire prévu entre la sortie de cet oscillateur de démodulation et l'entrée correspondante de commande du démodulateur afin de compenser les decalages de phase éventuellement introduits dans ce récepteur, en particulier par son circuit de boucle. 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 d'une telle installation de transmission numérique de données, en référence au dessin schématique annexé dans lequel: - Figures 3 et 4 sont respectivement des schémas synoptiques des parties émission et réception de ce dispositif de télécommunication numérique par faisceau hertzien; - Figure 5 est un schéma synoptique de 1 'oscillateur synthétisé qui équipe cette partie émission d'une part et cette partie reception d'autre part; et - Figure 6 est un schéma synoptique, semblable à Figure 4, d'une variante légèrement amelioree de cette même partie réception. En se reportant à la figure 3, qu'il convient de comparer soigneusement à la figure 1 précédemment décrite, la partie émission de ce faisceau hertzien comporte les mêmes modulateur 3 et amplificateur 6 que la partie émission selon Figure 1, mais son oscillateur synthétisé lA, ou synthétiseur de fréquences, reçoit comme référence sur son entrée 24 la fréquence d'horloge H du débit binaire à émettre, et plus précisément, comme on le verra maintenant en référence à la figure 5, un sous-multiple de cette fréquence d'horloge H. Un exemple de réalisation, bien entendu nullement limitatif compte-tenu du grand nombre de types de synthétiseurs de fréquence actuellement connus, d'un tel oscillateur synthétisé 1A est donné à titre purement indicatif sur la figure 5. Ce synthétiseur de fréquences comporte un oscillateur hyperfréquence commandé en tension, ou "V.C.O.", 25 qui fournit sur sa sortie 2 le signal hyperfréquence constituant la porteuse F à radio-fréquence. Une partie de ce signal de sortie est prélevée par un coupleur 26 et parcourt une boucle 27 qui classiquement comporte un diviseur réglable 28, de rang de division N2. Le signal de boucle est appliqué sur une des deux entrées 29 d'un comparateur de phases 30 qui reçoit sur son autre entrée 31 la fréquence d'horloge H, c'est-à-dire celle qui donne le rythme des données binaires, appliquée en 24 et divisée au moyen d'un diviseur réglable de rang de division Nî Le signal d'erreur en sortie 33 du comparateur de phases 30 est appliqué sur l'entrée de commande 34 de l'oscillateur 25, après passage par un amplificateur/filtre de boucle 35. La fréquence porteuse F est donc imposée par la fréquence d'horloge H du débit numérique, et a précisément comme valeur: F=HxN2/N1 En se reportant maintenant à la figure 4, qu'il convient de même de rapprocher de la figure 2 précédemment décrite, ce récepteur possède les mêmes amplificateur 9, démodulateur 11, et dispositif 15 de traitement en bande de base, que le récepteur selon cette figure 2. En revanche, et conformément à l'invention, son oscillateur de démodulation 13A est constitué par un synthétiseur de fréquences identique à celui, 1A, utilisé à l'émission, c' est-à-dire comportant les mêmes rangs de division Nî et N2 précités. La référence de cet oscillateur 13A, qu'il reçoit sur son entrée 23, est constituée par la fréquence d'horloge H du débit numérique, identique à la fréquence d ' horloge d'émission et qui est récupérée à l'aide d'un classique dispositif 36 de récupération de rythme qui reçoit sur ses deux entrées 37 et 38 les données P et Q démodulées et traitées en bande de base, ces deux trains de données étant présents sur les sorties 18 et 19 de ce synoptique de reception. La fréquence qui est obtenue en sortie 39 de cet oscillateur 13A est donc nécessairement identique à la radiofréquence F d'émission, et elle est synchrone de cette dernière, puisqu'imposée par le rythme récupéré H. Les faux-accrochages précités, qui grèvent les dispositifs de l'art anterieur, sont donc ici totalement impossibles. A noter que souvent le circuit de récupération de rythme 36, qui est un circuit en soi bien connu, comporte des portes logiques, ou autres elements fonctionnels, qui ont pour inconvénient d ' introduire un decalage de phase pratiquement fixe. C'est pourquoi, le signal hyperfréquence en sortie 39 de l'oscillateur 13A n'est pas directement appliqué sur l'entrée 14 du démodulateur 11, mais il est prélablement traité par un déphaseur ajustable 40, dont le déphasage fixe qu'il engendre est réglé par une tension V de commande de valeur du décalage de phase, cette tension V étant appliquée sur l'entrée de commande 41 du déphaseur 40. Ce déphasage fixe est ajusté pour compenser le décalage de phase précité dans la boucle comportant le récupérateur de rythme 36. En réglant à loisir les rangs de division N1 et N2 communs aux deux synthétiseurs lA et 13A, on déplace la fréquence porteuse F, ce qui permet à cette installation de couvrir un grand nombre de canaux. Une variante un peu plus perfectionnée du récepteur est représentée en Figure 6. Dans ce cas, en particulier dans un but d ' asservissement automatique permettant d'éviter un réglage manuel de la tension V précitée, et également pour compenser d'éventuelles dérives de phase dans la boucle en raison par exemple de variations thermiques, la tension de décalage V est fournie automatiquement par un estimateur de phase 43, par exemple semblable à celui, 20, de la figure 1. Cet estimateur de phase 43 est alors commandé par les données démodulées P et Q qui sont présentes sur les sorties 18 et 19. 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 d' autres types de synthétiseurs peuvent être utilisés et que les synthétiseurs d'émission lA et de réception 13A peuvent être structurellement différents, pourvu qu'ils soient fonctionnellement identiques, c'est-à-dire ayant comme référence un multiple ou un sous-multiple du rythme du débit binaire. REVENDICATIONS 1- Dispositif de transmission numérique d'informations, en particulier par faisceau hertzien hyperfréquence, ce dispositif comportant d'une part au moins un émetteur des données numériques (P,Q) par porteuse hyperfréquence (F), et d'autre part au moins un récepteur à démodulation cohérente réalisée directement en hyperfréquence, caractérisé en ce que d'une part cet émetteur utilise, pour générer la frequence porteuse (F), un premier synthétiseur de fréquences (1A) dont la référence (24,32,31) est fournie par la fréquence d'horloge (H) du débit numérique à transmettre, et en ce que d'autre part ce récepteur utilise, comme oscillateur de démodulation, un autre synthétiseur de fréquences (13A) au moins fonctionnellement identique au premier (lA), et dont la référence est fournie de façon similaire (31,32) par la frequence d'horloge récupérée (H,23) du débit numérique reçu, la fréquence (F,39) de cet oscillateur de démodulation (13A) étant de ce fait identique à ladite fréquence porteuse d'émission (F,2) et synchrone de cette dernière, un dispositif auxiliaire (40) de décalage de phase étant si nécessaire prévu entre la sortie de cet oscillateur de démodulation (13A) et l'entrée correspondante (14) de commande du démodulateur (11) afin de compenser les décalages de phase éventuellement introduits dans ce récepteur, en particulier par son circuit de boucle (36). 2- Dispositif de transmission numérique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal d ' horloge récupéré (H,23) est fourni à cet oscillateur de démodulation synthétisé (13A) par un circuit de récupération de rythme (36) qui reçoit (37,38) les données (P,Q,) démodulées et traitées (15) en bande de base. 3- Dispositif de transmission numérique selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif (40) de décalage de phase est commandé (41) par un estimateur de phase (43) qui reçoit les données (P,Q) démodulees et traitées (15) en bande de base. 4- Dispositif de transmission numérique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la fréquence d ' horloge (H) est appliquée à chacun des deux synthétiseurs (1A,13A) à travers un diviseur de rang variable (N1), de sorte que la fréquence de sortie (F) de ce synthétiseur (lA,13A) est égale à: F=HxN2/Nl où N2 est le rang de division du diviseur réglable (28) qui équipe classiquement la boucle (27) de ce synthétiseur.