Brevet FR2692092A1 — publié le 19931210

Dispositif de traitement et de précorrection d'un signal audiofréquence avant son amplification dans une chaîne d'amplification d'un émetteur à modulation d'amplitude La présente invention concerne un dispositif de traitement et de précorrection d'un signal audiofréquence avant son amplifi- cation dans une chaîne d'amplification d'un émetteur à modulation d'amplitude. Elle s'applique notamment à la réalisation d'émetteurs à modulation d'amplitude comportant des chaînes de modulation à largeur d'impulsions. Dans ces émetteurs le signal audiofréquence est converti en échantillons numériques pour être appliqué de la manière décrite par exemple dans la demande de brevet français n O 84 10806 ( 2 567 338), à une logique de commande de modules générateurs d'impulsions modulés en largeur, reliés en série à l'entrée d'un filtre La logique de commande associe les modules en série en fonction de l'amplitude des échantillons numériques appliqués à la logique de commande afin de reconstituer le signal de modulation à la sortie du filtre Cependant du fait que les modules générateurs d'impulsions sont formés par des dispositifs à semi-conducteurs hacheurs de courant, il apparaît une distor- sion du signal audiofréquence à la sortie du filtre qui est due principalement à la fréquence de commutation des modules généra- teurs et cette distorsion produit des raies parasites dans le spectre audiofréquence transmis Pour atténuer cette distorsion la fréquence de commutation des modules générateurs est choisie relativement grande par rapport à la fréquence du signal audiofréquence et les fréquences d'échantillonnage et de numérisation du signal audiofréquence sont déterminées de façon à être plus élevées que la fréquence de commutation des modu- les Cependant ces dispositions S 'avèrent insuffisantes et il existe toujours une distorsion assez importante surtout pour les forts taux de modulation. Le but de l'invention est de pallier les inconvénients préci- tés. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de traite- ment et de précorrection d'un signal audiofréquence avant son amplification dans une chaîne d'amplification d'un émetteur à modulation d'amplitude, la chaîne d'amplification comportant un nombre déterminé de modules générateurs d'impulsions modulées en largeur reliés en série à l'entrée d'un filtre caractérisé en ce qu'il comprend: un convertisseur analogique-numérique du signal audio- fréquence à transmettre en échantillons numériques un circuit d'interpolation couplé en sortie du convertis- seur analogique-numérique pour calculer respectivement par une interpolation linéaire la pente de variation et par une interpola- tion parabolique la valeur du signal audiofréquence appliquée à l'entrée du convertisseur analogique-numérique des moyens de mémorisation couplés en sortie du circuit d'interpolation pour mémoriser des valeurs de précorrection des échantillons de signal audiofréquence adressables par les valeurs d'interpolation du signal audiofréquence calculées par le circuit d'interpolation. Le dispositif selon l'invention a pour avantage qu'il permet d'augmenter la fréquence apparente de numérisation du signal audiofréquence avec une précorrection qui permet d'améliorer le taux de distorsion audiofréquence en sortie de l'émetteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa- raîtront ci-après à l'aide de la description qui suit faite en re- gard des dessins annexés qui représentent: les figures 1 et 2 deux modes de réalisation de chaînes d'amplification d'émetteur à modules générateurs d'impulsions, la figure 3 un mode de réalisation du dispositif de traite- ment et de précorrection d'un signal audiofréquence selon l'inven- tion, la figure 4 un mode de réalisation du circuit d'interpola- tion de la figure 3; la figure 5 un mode de génération des valeurs de précorrection appliquées au dispositif de la figure 4. La chaîne d'émission à modules générateurs d'impulsion qui est représentée à la figure 1 comporte un convertisseur numéri- que-analogique 1 couplé par sa sortie à un dispositif de détermi- nation de commandes 2 dont les sorties sont reliées à des modu- les générateurs d'impulsions 3 couplées en série avec un filtre passe-bas 4 Dans ce mode de réalisation le signal audio- fréquence est appliqué sur l'entrée des convertisseurs analogi- ques-numériques 1 Les échantillons obtenus sont traités dans le dispositif de détermination de commandes 2 qui fournit une com- mande à chaque module générateur d'impulsions 3 Le signal en sortie des modules 3 est filtré de manière à reconstituer le signal audiofréquence par le filtre passe-bas 4, et l'appliquer à l'étage radiofréquence de l'émetteur non représenté Sur la chaîne d'émission à étages d'amplification radiofréquence à semi-conduc- teurs qui est représentée à la figure 2 o les éléments homolo- gues à ceux de la figure 1 sont représentés avec les mêmes références, les sorties des modules 3 sont couplées par un dispo- sitif de couplage 5 à une antenne d'émission 6 par l'intermédiaire d'un adaptateur 7. Suivant l'invention, le dispositif de traitement et de précorrection qui est représenté à la figure 4 se substitue au convertisseur analogique-numérique 1 pour appliquer au disposi- tif de détermination des commandes 2 des valeurs d'échantillons précorrigés Ce dispositif comporte un convertisseur analogique- numérique 8 couplé à un dispositif d'interpolation 9 relié à des entrées d'adresse d'une mémoire de correction 10 Une horloge 11 applique des signaux de synchronisation au dispositif d'inter- polation 9 et à un compteur 12 diviseur de fréquence pour four- nir une fréquence d'échantillonnage pour le convertisseur analo- gique-numérique 8 Suivant ce dispositif le signal audiofréquence qui est appliqué à l'entrée du convertisseur analogique-numéri- que 8 est transformé en échantillons numériques à une fréquence qui peut être inférieure à la fréquence de commutation de l'étage à semiconducteurs 3 des chaînes d'amplification représentées aux figures 1 et 2 En désignant par U la suite des valeurs n fournies par le convertisseur analogique-numérique 8 et par Fech la fréquence d'échantillonnage obtenue par division par un nom- bre déterminé N de la fréquence fournie par l'horloge 11 au dispositif d'interpolation 9 et au compteur 12, le dispositif inter- polateur 9 calcule: des valeurs moyennes V entre les échantil- n lons courant et précédent suivant la relation Vn = (Un-1 + Un)/2 une valeur de différence P entre la valeur de l'échantil- n lon courant Un et la valeur de l'échantillon précédent Un_ 1 ainsi qu'une valeur a qui vérifie les relations n P + = P + N a n+ 1 N n et Vn = Vn-1 + N Pn + (N-1) N/2 an Pendant chaque période d'échantillonnage Tech = 1/Fech le circuit d'interpolation 9 fournit N valeurs P et V telles que n n P (i) = Pn+i a n N n Vn(i) = Vn+i Pn+(i-1 l)i/2 an pour i variant de 1 à N. La suite des valeurs P équivaut à une interpolation li- n néaire de la pente de variation du signal audiofréquence et la suite des valeurs V correspond à une interpolation parabolique n de la valeur du signal audiofréquence appliquée à l'entrée du convertisseur analogique-numérique 1. A chaque période d'échantillonnage les valeurs an, Pn et n Vn sont calculées respectivement par des organes de calcul 13, 14 et 15 La valeur P obtenue est chargée dans un registre n accumulateur 16 et la valeur V est chargée dans un registre n accumulateur 17 A chaque période du signal d'horloge fournie par l'horloge 11, la valeur a est additionnée au contenu du n registre accumulateur 16 et le contenu du registre accumulateur 17 est ajouté au contenu du registre accumulateur 16 par un additionneur 19. Le contenu du registre accumulateur 16 correspond à la pente Pn du signal audiofréquence et le contenu du registre accumulateur 17 correspond à la valeur V du signal audiofré- quence. Les deux valeurs Pn et V servent à l'adressage de la mémoire 10 de la figure 3 qui contient soit des valeurs précor- rigées du signal audiofréquence, soit un mot qui permet de pro- duire une commande correspondant aux valeurs Pn et Vn. La mémoire 10 peut encore être adressée par d'autres para- mètres tels que la fréquence du signal radiofréquence ou sa puissance moyenne dans la mesure o celles-ci peuvent servir à améliorer les performances en distorsion. Les valeurs obtenues en sortie de la mémoire 10 sont trans- mises au dispositif de détermination des commandes à la fré- quence Fint de l'horloge 11 qui peut être très élevée par rapport à la fréquence de commutation des modules afin de ne pas faire apparaître de raies gênantes dans le spectre du signal en sortie de l'émetteur. La mémoire 10 est réalisée au moyen de mémoires mortes programmables de grandes dimensions Les valeurs précorrigées qui sont inscrites dans la mémoire 10 peuvent être obtenues à l'aide d'un banc de mesures d'un type équivalent à celui repré- senté à la figure 5 La chaîne d'émission qui est représentée dans le bloc 20 de la figure 5 est reliée sur sa sortie à un démo- dulateur 21 couplé à un convertisseur analogique-numérique 22. La sortie du convertisseur analogique-numérique 22 est reliée à un ordinateur 23 qui commande un générateur de signal audiofréquence 24 chargé de fournir un signal audiofréquence à l'entrée de la chaîne d'émission 20 L'analyse du signal qui est ainsi acquis en sortie de la chaîne d'émission par l'ordinateur 23 permet connaissant le signal qui a été délivré par le générateur de signal audiofréquence 24 de construire une table 25 de correc- tion pouvant être mise en place par la suite dans la mémoire 10 de la figure 3. REVENDICATIONS 1 Dispositif de traitement et de précorrection d'un signal audiofréquence avant son amplification dans une chaîne d'amplifi- cation d'un émetteur à modulation d'amplitude, la chaîne d'amplifi- cation comportant un nombre déterminé de modules générateurs d'impulsions ( 3) modulées en largeur reliés en série à l'entrée d'un filtre caractérisé en ce qu'il comprend: un convertisseur analogique- numérique ( 8) du signal audiofréquence à transmettre en échantillons numériques un circuit d'interpolation ( 9) couplé en sortie du conver- tisseur analogique-numérique pour calculer respectivement par une interpolation linéaire la pente de variation et par une inter- polation parabolique la valeur du signal audiofréquence appliquée à l'entrée du convertisseur analogique-numérique des moyens de mémorisation ( 10) couplés en sortie du circuit d'interpolation ( 9) pour mémoriser des valeurs de précorrection des échantillons de signal audiofréquence adressa- bles -par les valeurs d'interpolation du signal audiofréquence calculées par le circuit d'interpolation. 2 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit d'interpolation ( 9) calcule d'une part une valeur moyenne Vn d'amplitude entre la valeur de chaque échantillon courant et celle de l'échantillon qui le précède, une valeur de différence P entre la valeur de chaque échantillon courant U n n et la valeur de l'échantillon qui le précède, et d'autre part, calcule pendant la durée de chaque période d'échantillonnage deux suites de N valeurs Pn et Vn d'interpolation linéaire et parabolique, correspondant respectivement l'une à une interpola- tion linéaire de la pente du signal audiofréquence et l'autre à une interpolation parabolique de la valeur du signal audiofréquence. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit d'interpolation ( 9) comprend un premier dispositif de calcul ( 14) de la valeur de différence Pn> un deuxième dispo- sitif de calcul ( 15) de la valeur moyenne Vn, un troisième dispo- sitif de caleul ( 13) d'une valeur d'incrément a tel qu'entre trois n échantillons successifs Un_ 2, Un_ 1 et Un les relations suivantes soient vérifiées: P =n+ 1Pn+N'an et Vn = Vn-i+N Pn+(N- 1)N/2 an dans lesquelles N est un nombre entier d'intervalles de temps partageant chaque période d'échantillonnage un premier registre accumulateur ( 16) pour cumuler dans chaque période d'échantillonnage la première suite des valeurs P suivant la relation n Pn (i) = P + ia dans laquelle i varie de 1 à N et un deuxième registre accumulateur ( 17) pour cumuler les valeurs V durant chaque période d'échantillonnage suivant n la relation V = V +i P +(i-1) i/2 a n N N n pour i variant également de i à N. 4 Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que les sorties des premier et deuxième circuits accumulateurs sont reliées aux entrées d'adressage des moyens de mémorisation ( 10). Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que les valeurs de précorrection contenues dans les moyens de mémo- risation ( 10) sont enregistrées à l'aide d'un banc de mesures formé par la chaîne d'émission ( 20) de l'émetteur couplée par ses entrée-sortie à un ordinateur ( 23) chargé d'effectuer l'analyse du signal acquis en sortie de la chaîne d'émission pour le compa- rer au signal correspondant qui a été appliqué à l'entrée de la chaîne d'émission et construire une table ( 25) de valeurs de correction correspondante enregistrée dans les moyens de mémori- sation ( 10).