Brevet FR2687029A1 — publié le 19930806

RECEPTEUR SUPERHETERODYNE LARGE BANDE L'invention concerne un récepteur superhétérodyne qui permet de recevoir des signaux dans une bande de fréquence élargie, cette bande de réception pouvant avoir une largeur très supérieure à 1 GHZ Elle s'applique en particulier aux installations de réception de signaux transmis dans la bande satellite KU dont la largeur est d'environ 2 G Hz Cette bande KU s'étend aujourd'hui entre 10,950 G Hz et 12,750 G Hz.10 Actuellement, pour recevoir dans la totalité de la bande satellite, un récepteur doit être relié à une antenne parabolique équipée de plusieurs convertisseurs dits faible bruit qui amène des sous-bandes de la bande RU dans au moins une bande RF se situant entre 950 M Hz et 1750 M Hz Cette bande15 RF a donc une largeur inférieure à 1 G Hz Pour recevoir dans la totalité de la bande KU, les convertisseurs doivent être commutés à tour de rôle en fonction de la sous-bande RU explorée ce qui rend compliquée l'utilisation de l'ensemble de réception Un récepteur classique utilisé pour recevoir20 dans cette bande de réception RF comprend un filtre passe- bande accordable dans la totalité de la bande de réception RF, un oscillateur local balayant une bande de fréquence décalée par rapport à la bande de réception, et un moyen de commande asservissant le filtre passe-bande et l'oscillateur25 local pour établir un battement de fréquence entre la fréquence de l'oscillateur local et la fréquence d'accord du filtre passe-bande Ce battement correspond à une fréquence intermédiaire fixe FI La largeur de la bande de fréquence balayée par l'oscillateur est en général égale à la largeur30 de la bande de réception. Il est envisagé aujourd'hui de transposer directement la bande KU à une bande RF se situant par exemple entre 950 M Hz et 2750 M Hz ou entre 700 M Hz et 2750 M Hz, ces bandes de fréquences étant dites élargies puisque leur largeur dépasse 1,8 G Hz La couverture de telles bandes de réception nécessiterait l'utilisation d'un oscillateur local balayant une bande de fréquence dont la largeur est au moins égale à 1,8 G Hz Un oscillateur de ce type est très couteux, difficilement réalisable et en tout cas inadapté au domaine de la radiodiffusion grand public.5 Le but de l'invention est de proposer un récepteur superhétérodyne qui permet de recevoir dans des bandes de fréquence dites élargies et qui fait appel à un oscillateur local balayant une bande de fréquence dont la largeur est plus petite que celle de la bande de réception, notamment10 une bande de fréquence de largeur inférieure à 1,1 G Hz Des oscillateurs couvrant une bande de fréquence de largeur inférieure à 1,1 G Hz sont facilement réalisable et peu coûteux. A cet effet l'invention a pour objet un récepteur superhétérodyne, notamment pour installation de réception de signaux transmis par satellite, comprenant au moins: un filtre passe-bande accordable, dans la totalité d'une bande de réception ayant une largeur L, sur une fréquence canal d'entrée;20 un oscillateur local balayant une bande de fréquence décalée par rapport à la bande de réception; un moyen de commande, sensible à un signal représentatif de la fréquence canal d'entrée, asservissant le filtre passe-bande et l'oscillateur local pour établir un25 battement de fréquence entre la fréquence d'accord du filtre passe-bande et la fréquence de l'oscillateur local, ce battement correspondant à une fréquence intermédiaire fixe FI; caractérisé en ce que la bande de fréquence balayée par l'oscillateur local a une largeur inférieure à L et est sensiblement centrée dans la bande de réception, et en ce que le moyen de commande est agencé pour maintenir la fréquence de l'oscillateur local au-dessus de la fréquence d'accord du filtre quand la fréquence canal se situe dans35 une partie inférieure de la bande de réception et pour maintenir la fréquence de l'oscillateur local audessous de la fréquence d'accord du filtre quand la fréquence canal se situe dans une partie supérieure de la bande de réception Dans ce cas, si L' est la largeur de la bande de fréquence couverte par l'oscillateur local, L' est égale au plus à L 2 FI Ainsi, pour une bande de réception RF situant par exemple entre 950 M Hz et 2750 M Hz et pour une fréquence intermédiaire de 450 M Hz, la bande de fréquence couverte par l'oscillateur local se situera entre 1400 M Hz et 2300 M Hz. Avantageusement, la fréquence intermédiaire FI est égale au quart de la largeur de la bande de réception Dans ce cas, la bande de réception peut être explorée dans sa totalité de façon continue par le filtre accordable, c'est à dire sans coupure ni chevauchement de celle-ci.15 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore mieux à la lecture de la description détaillée qui suit d'un exemple de réalisation faite en référence aux dessins. La figure 1 représente schématiquement un récepteur superhétérodyne selon l'invention. La figure 2 illustre le battement de fréquence et son inversion de sens. Sur la figure 1, le récepteur superhétérodyne 3 est montré couplé à un monoconvertisseur 2 faible bruit qui amène la bande d'entrée de l'antenne 1, par exemple la bande KU, dans la bande de réception RF du récepteur L'antenne 1 peut être une antenne parabolique et la bande d'entrée peut se situer entre 10,700 G Hz et 12,750 G Hz Le monoconvertisseur 2 amène cette bande d'entrée KU dans la30 bande RF de largeur L, par transposition directe à 10 G Hz. La bande RF peut se situer entre 700 M Hz et 2750 M Hz ou entre 950 M Hz et 2750 M Hz. Le récepteur 3 proprement dit est constitué d'un étage d'entrée accordable 4, d'un étage de filtrage à fréquence intermédiaire fixe 5, et d'un étage de démodulation 6 restituant des signaux en bande de base Ces signaux peuvent être des signaux vidéo et son ou des données numériques puisque le récepteur peut être utilisé dans une application telle que TVRO (Television Reception Only), DATARO (Data Reception Only) ou autre.5 L'étage d'entrée accordable comprend un préamplificateur 30 classique en soi dont l'entrée est couplée à la sortie du monoconvertisseur 2, un filtre passe- bande 31 accordable dans la totalité de la bande de réception sur une fréquence canal d'entrée, un oscillateur10 local 40, une unité de gestion 41 asservissant le filtre passe-bande et l'oscillateur local pour établir un battement de fréquence entre la fréquence de l'oscillateur local et la fréquence d'accord du filtre passe-bande de manière que ce battement correspond toujours à une fréquence intermédiaire15 unique et fixe FI La fréquence d'accord du filtre 31 correspond à la fréquence canal d'entrée La sortie du filtre 31 et la sortie de l'oscillateur 40 sont appliquées en entrée d'un mélangeur 32 classique en soi qui fournit des signaux de mélange.20 Selon l'aspect essentiel de l'invention, L'oscillateur balaie une bande de fréquence moins large que la bande de réception et centrée dans celle celle-ci Par ailleurs, l'unité de gestion 41, qui reçoit un signal représentatif de la fréquence canal d'entrée, est agencée pour maintenir la25 fréquence Fh de l'oscillateur local 40 au-dessus de la fréquence d'accord Fs du filtre 31 lorsque la fréquence canal d'entrée se situe dans une partie inférieure de la bande de réception L'unité de gestion établit alors un battement de fréquence dit inférieur correspond à FI= Fh-Fs.30 La partie inférieure de la bande de réception correspond aux fréquences basses de la bande de réception L'unité de gestion est aussi agencée pour maintenir la fréquence Fh au-dessous de la fréquence Fs lorsque la fréquence canal d'entrée se situe dans une partie supérieure de la bande de35 réception L'unité de gestion établit alors un battement de fréquence dit supérieur correspond à FI=Fs-Fh La partie supérieure de la bande de réception correspond aux fréquences hautes de la bande de réception et peut éventuellement chevaucher la partie inférieure de la bande de réception Les battements inférieur et supérieur correspondent toujours à la même fréquence intermédiaire fixe. Comme visible sur la figure 2, la fréquence intermédiaire FI est choisie égale au quart de la largeur de la bande de réception de sorte que la bande balayée par10 l'oscillateur est moitié moins large que la bande de réception Il en résulte que l'inversion du sens du battement peut avoir lieu au milieu de la bande de réception, la bande de réception étant alors balayée de façon continue sans coupure ni chevauchement Ainsi pour une15 bande de réception située entre 950 et 2750 M Hz, la fréquence intermédiaire FI est égale à 450 M Hz, la fréquence correspondant à l'inversion du sens du battement est égale à 1850 M Hz et la bande couverte par l'oscillateur se situe entre 1400 et 2300 M Hz Pour une bande de réception située entre 700 et 2750 M Hz, la fréquence intermédiaire FI est égale à 512,5 M Hz, la fréquence correspondant à l'inversion du sens du battement est égale à 1750 M Hz et la bande couverte par l'oscillateur se situe entre 1212,5 et 2237,5 M Hz.25 Nous allons maintenant présenter un mode de réalisation du récepteur selon l'invention dans lequel l'inversion du sens du battement se fait de façon automatique et dans le cas d'une bande de réception se situant entre 950 et 2750 M Hz, avec une fréquence30 intermédiaire de 450 M Hz On pourra appliquer directement la construction décrite à la bande de réception située entre 700 et 2750 M Hz en adaptant seulement la fréquence correspondant à l'inversion du sens du battement. A cet effet, l'oscillateur local 40 et le filtre accordable 31 peuvent être commandés en synchronisme par une tension de commande fournie par un synthétiseur, connu en soi, qui fait partie de l'unité de gestion 41 La tension fournie par le synthétiseur peut varier entre O et 12 volts. Cette tension de commande est directement appliquée à l'entrée de commande de l'oscillateur local 40 qui balaie, 5 en réponse à la tension de commande, la bande de fréquence située entre 1400 et 2300 M Hz Il faut comprendre qu'en réponse à une tension de O volt, il engendre une fréquence de 1400 M Hz et qu'en réponse à une tension de 12 volts, il engendre une fréquence de 2300 M Hz Par ailleurs cette10 tension de commande est appliquée en entrée d'un moyen adaptateur de tension 39 Ce moyen adaptateur dérive de la tension de commande, une seconde tension de commande qui est appliquée à l'entrée de commande du filtre accordable 31 En réponse à cette seconde tension de commande, il balaie la15 bande de réception se situant entre 950 et 2750 M Hz Dans le cas d'exemple, la seconde tension de commande varie entre O et 24 volts de la façon suivante L'unité de gestion 41, classiquement utilisée pour les téléviseurs conventionnels et comprenant un microprocesseur, est apte à recevoir un20 signal FC représentatif d'une fréquence canal d'entrée située dans la bande de réception, à comparer cette fréquence canal à une fréquence d'inversion du sens du battement de fréquence, et à fournir un signal à deux états représentatif du résultat de la comparaison En particulier25 un premier état du signal de comparaison correspond à une fréquence canal inférieure à 1850 M Hz et un second état correspond à une fréquence canal supérieure ou égale à 1850 M Hz L'unité de gestion 41 engendre, après comparaison de la fréquence canal reçue avec la fréquence de 1850 MHZ, le30 signal de comparaison qui se trouve dans l'un des deux états et la tension de commande allant de O à 12 volts L'unité de gestion, à travers le synthétiseur, est agencée pour engendrer cette tension de commande de manière telle que le niveau de celle-ci varie linéairement entre O et 12 volts35 lorsque la fréquence canal varie entre 950 et 1850 M Hz ou lorsque la fréquence canal varie entre 1850 et 2750 M Hz On comprendra donc que le niveau de la tension de commande varie de façon identique entre O et 12 volts pour le balayage de la partie inférieure de la bande de réception (fréquence canal inférieure à 1850 M Hz) ou pour le balayage de la partie supérieure de la bande de réception. Le moyen adaptateur de tension 39, qui est un additionneur de tension, est commandé par le signal de comparaison et reçoit la tension de commande fournie par le synthétiseur et une tension supplémentaire V Lorsque le10 signal de comparaison se trouve dans le premier état, il restitue en sortie une seconde tension de commande identique à la tension de commande qu'il reçoit Dans ce cas, le niveau de la seconde tension de commande varie entre O et 12 volts Lorsque le signal de comparaison se trouve dans le15 second état, il restitue en sortie une seconde tension de commande correspondant à la tension de commande qu'il reçoit augmentée de la tension supplémentaire V Cette tension supplémentaire est de 12 volts et force le filtre accordable 31 à balayer la sous-bande située entre 1850 et 2750 M Hz alors que l'oscillateur balaie la bande située entre 1400 et 2300 M Hz Dans ce cas, le niveau de la seconde tension de commande varie entre 12 et 24 volts Ainsi, lorsque la fréquence canal choisie est inférieure à 1850 M Hz, l'unité de gestion asservit l'oscillateur local 40 et le filtre25 passe-bande 31 pour établir le battement inférieur de fréquence entre la fréquence de l'oscillateur et la fréquence d'accord du filtre Lorsque la fréquence canal est supérieure ou égale à 1850 M Hz, l'unité de gestion asservit l'oscillateur local 40 et le filtre passe- bande 31 pour30 établir le battement supérieur de fréquence entre la fréquence de l'oscillateur et la fréquence d'accord du filtre Selon cette construction, l'oscillateur local balaie deux fois la même bande de fréquence alors que le filtre accordable balaie un seule fois la bande de réception.35 Pour une fréquence intermédiaire non égale au quart de la largeur de la bande de réception, la construction précédemment décrite devra être aménagée et en particulier l'unité de gestion devra engendrer une tension de commande s'inscrivant dans des plages différentes de tension selon que la fréquence canal est inférieure ou supérieure à la 5 fréquence choisie pour l'inversion du sens du battement ce qui complique le fonctionnement de l'unité de gestion 41. Les signaux de mélange fournis par le mélangeur 32 sont ensuite filtrés dans l'étage de filtrage 5 qui comprend de façon classique un amplificateur 33 à commande10 automatique de gain relié en sortie à un filtre sélectif 34 laissant passer les signaux de mélange à la fréquence intermédiaire FI La sortie du filtre 34 est reliée à l'entrée d'un démodulateur 35, par exemple à boucle à verrouillage de phase, constituant l'étage de démodulation 615 qui produit des signaux en bande de base La sortie du démodulateur 35 est relié à un couple d'amplificateurs 36,37 montés en parallèle, dont l'un 37 est un inverseur de spectre Les sortie des amplificateurs 36,37 sont fournies à un commutateur 38 qui sélectionne, en réponse au signal de20 comparaison, l'une des sorties des amplificateurs 36 ou 37 pour maintenir constante la polarité des signaux bande de base fourni par le démodulateur quel que soit le sens du battement de fréquence En particulier, pour le battement dit supérieur, le commutateur sélectionne la sortie de25 l'amplificateur inverseur 37. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit, et on pourra prévoir d'autres variantes, sans pour cela sortir du cadre de l'invention.30 REVENDICATIONS 1.) Un récepteur superhétérodyne, notamment pour installation de réception de signaux transmis par satellite, comprenant au moins: un filtre passe-bande ( 31) accordable, dans la totalité d'une bande de réception ayant une largeur L, sur une fréquence canal d'entrée; un oscillateur local ( 40) balayant une bande de fréquence décalée par rapport à la bande de réception; un moyen de commande( 41), sensible à un signal représentatif de la fréquence canal d'entrée, asservissant le filtre passe-bande et l'oscillateur local pour établir un battement de fréquence entre la fréquence d'accord du filtre15 passe-bande et la fréquence de l'oscillateur local, ce battement correspondant à une fréquence intermédiaire fixe FI; caractérisé en ce que la bande de fréquence balayée par l'oscillateur local a une largeur inférieure à L et est sensiblement centrée dans la bande de réception, et en ce que le moyen de commande est agencé pour maintenir la fréquence de l'oscillateur local au-dessus de la fréquence d'accord du filtre quand la fréquence canal se situe dans une partie inférieure de la bande de réception et pour25 maintenir la fréquence de l'oscillateur local au- dessous de la fréquence d'accord du filtre quand la fréquence canal se situe dans une partie supérieure de la bande de réception. 2.) Le récepteur selon la revendication 1, dans lequel la fréquence intermédiaire FI est égale au quart de la largeur de la bande de réception. 3.) Le récepteur selon la revendication 2, dans lequel le moyen de commande est agencé pour inverser le sens du battement de fréquence au milieu de la bande de réception. 4.) Le récepteur selon la revendication 3, comprenant en outre un moyen adaptateur de tension ( 39), et dans lequel le moyen de commande ( 41) est agencé pour engendrer un signal de comparaison représentatif du sens du battement et 5 une première tension de commande de l'oscillateur local ( 40) et du filtre accordable ( 31), l'oscillateur recevant directement cette première tension de commande et le filtre accordable recevant une seconde tension de commande fournie par le moyen adaptateur en réponse à ladite première tension10 de commande et au signal de comparaison. 5.) Le récepteur selon la revendication 4, comprenant en outre un moyen ( 36,37) pour maintenir constante la polarité du signal fourni en sortie du récepteur quelque15 soit le sens du battement de fréquence. 6.) Le récepteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la bande de réception se situe entre 950 M Hz et 2750 M Hz et la fréquence20 intermédiaire FI est égale à 450 M Hz. 7.) Le récepteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la bande de réception se situe entre 700 M Hz et 2750 M Hz et la fréquence25 intermédiaire FI est égale à 512,5 M Hz.