Brevet FR2864375A1 — publié le 20050624

La présente invention concerne un multiplieur d'un signal électrique par un signal d'oscillateur local et un procédé mis en oeuvre par le multiplieur. L'invention s'applique plus particulièrement dans le domaine des démodulateurs de signaux modulés en saut de fréquence, par exemple dans le domaine de l'électronique automobile. Plus précisément, l'invention concerne un multiplieur du type multiplieur numérique d'un signal électrique S modulé en saut de fréquence entre deux fréquences f, et f2 par un signal électrique OL périodique, dans lequel la fréquence fondamentale 1/T dudit signal OL est comprise entre les deux fréquences f, et f2, l'amplitude d'une deuxième harmonique dans une décomposition de Fourier du signal OL étant nulle. Il est connu d'utiliser un démodulateur comprenant deux multiplieurs du type précité, le signal d'oscillateur local de l'un des multiplieurs étant retardé de 7r/2 par rapport au signal d'oscillateur local de l'autre multiplieur. De manière bien connue de l'homme du métier, les sorties de ces deux multiplieurs sont reliées à un dispositif détectant laquelle des sorties est en retard par rapport à l'autre. Le signal S est ainsi démodulé car la sortie en retard par rapport à l'autre change suivant que la fréquence du signal S est f, ou f2. Les démodulateurs analogiques classiques utilisent un signal sinusoïdal et des mélangeurs linéaires. Bien que performants, ces systèmes sont très coûteux. Une alternative pour réduire le coût est d'utiliser un système numérique pourvu de multiplieurs du type précité où le signal d'oscillateur local est un signal carré pilotant deux interrupteurs, comme illustré sur la figure 1. Souvent, le signal électrique S n'est pas parfait et comporte des harmoniques de la fréquence fondamentale f, ou f2, qui se combineront aux harmoniques du signal d'oscillateur local en sortie du multiplieur numérique, par le biais de sommes et de différences de leurs harmoniques. Comme on peut le voir sur la figure 2, ces sommes et différences perturbent le fonctionnement du détecteur de voie en retard, par exemple lorsque celui-ci est constitué d'une bascule D élémentaire. Ainsi, il est connu dans l'état de la technique de supprimer ces sommes et différences en plaçant des filtres basse-bas en sortie des multiplieurs. Ces filtres sont choisis suffisamment performants pour supprimer la première fréquence parasite, correspondant à la différence des troisièmes harmoniques des deux signaux, égale à 3f,-3fo ou à 3f2-3fo, et qui est très proche de la fréquence utile f,-fo ou f2-fo. L'invention a pour but de réduire le coût des filtres en permettant l'utilisation de filtres moins sélectifs. 15 25 30 A cet effet, l'invention a pour objet un multiplieur du type précité caractérisé en ce que la troisième harmonique du signal d'oscillateur local est nulle. Un multiplieur selon l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - le signal électrique OL comporte une composante continue "c" et une composante variable f(t), f(t) étant une fonction en escalier comprenant: o sur un intervalle [ to; to + T/4], un escalier montant ayant n marches, une hauteur de la première marche étant nulle, o sur un intervalle [ to + T/4; to + T/2], un escalier descendant comportant n marches de même largeur et de même hauteur que les n marches de l'escalier montant, la composante f(t) vérifiant de plus f( t + T/2) = - f( t), et dans lequel les longueurs des n-1 premières marches (Lo...Ln_1) et les hauteurs des n- 1 dernières marches (H1...Hn) vérifient: n-1 6rc Hk 1 cos (Lo +...+Lk) =0; k=1 \ T - le multiplieur comprend: o des moyens de division du signal S, ces moyens de division ayant 2n-1 sorties: S*c, S*(c+H1), ... , S*(c+H1+...+ Hn), S*(c-H1), ... , S*(c-(H1+...+Hn)), o des moyens de sélection comportant 2n-1 entrées reliées aux sorties des moyens de division et une sortie ayant à un instant donné une valeur d'une des entrées des moyens de sélection; - les moyens de sélection comprennent: o un interrupteur entre une des entrées des moyens de sélection et la sortie des moyens de sélection, o des moyens de pilotage de l'interrupteur, fermant l'interrupteur pour chaque période: É entre to+Lo+...+Lk_1 etto+Lo+...+Lketentre to+T/2 (Lo+ + Lk) et to + T/2 (Lo + ... + Lk_1), si l'interrupteur est relié à S*(c+H1+...+Hk), É entre to+T/2+Lo+...+Lk_l etto+T/2+Lo+...+Lketentre to+ T (Lo + ... + Lk) et to + T (Lo + ... + Lk_1), si l'interrupteur est relié à S*(c (H1+...+Hk)), É entre to et to + Lo, entre T/2 La et T/2 + Lo et entre T Lo et T, si l'interrupteur est relié à S*c; les moyens de sélection comprennent: o un commutateur entre plusieurs de leurs entrées, o des moyens de pilotage du commutateur; - le commutateur est binaire et les moyens de pilotage du commutateur génèrent un signal binaire; L'invention concerne également le procédé particulier où "n" est égal à deux, c'est-à-dire un multiplieur numérique d'un signal électrique S modulé en saut de fréquence entre deux fréquences par un signal électrique OL périodique, dans lequel la fréquence fondamentale 1/T dudit signal OL est comprise entre les deux fréquences, caractérisé en ce que: - sur un intervalle [ to; to + Lo], le signal électrique OL prend une valeur c, sur un intervalle [ to + Lo; to + T/2 Lo], le signal électrique prend une valeur c + H,, - sur un intervalle [ to + T/2 Lo; to + T/2 + Lo], le signal électrique OL prend la valeur c, sur un intervalle [ to + T/2 + Lo; to + T Lo], le signal électrique prend une valeur c H,, - sur un intervalle [ to + T Lo; T], le signal électrique prend la valeur c, Lo/T est sensiblement égal à 1/12. Un multiplieur numérique selon l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - "c" est nul; - le multiplieur comprend: o des moyens de division du signal S ayant les sorties S, -S et 0, o des moyens de sélection comportant trois entrées reliées aux sorties S, -S et 0, et une sortie prenant à un instant donné une valeur parmi S, -S et 0; - les moyens de sélection comprennent: o un premier interrupteur relié d'un côté à l'entrée S des moyens de sélection et de l'autre côté à la sortie des moyens de sélection, o un second interrupteur relié d'un côté à l'entrée -S des moyens de sélection et de l'autre côté à la sortie des moyens de sélection, o un troisième interrupteur relié d'un côté à l'entrée 0 des moyens de sélection et de l'autre côté à la sortie des moyens de sélection, o des moyens de pilotages des interrupteurs par l'intermédiaire de trois signaux binaires dont: É le premier signal ferme le premier interrupteur sur un intervalle [ to + Lo; to + T/2 Lo], É le second signal ferme le second interrupteur sur un intervalle [ to + T/2 + Lo; to+ T Lo], É le troisième signal ferme le troisième interrupteur sur des intervalles [ to; to + Lo], [ to + T/2 Lo; to + T/2 + Lo] et [ to + T Lo;T]. L'invention a encore pour objet un procédé de multiplication numérique dans une démodulation d'un signal électrique S modulé en saut de fréquence, caractérisé en ce que: - on calcule 2n-1 valeurs: S*c, S*(c+H1), ... , S*(c+H1+...+Hn), S*(c-H1), . , S*(c-(H1+...+Hn)), où c, H1...H,, sont des nombres positifs quelconques, - on prend la valeur S*c pendant Lo, - on prend successivement pour chaque k entre 1 et n la valeur S*(c+H1+... +Hk) pendant Lk, - on prend successivement pour chaque k entre n et 1 la valeur S*(c+H1+... +Hk) pendant Lk, - on prend la valeur S*c pendant 2Lo, - on prend successivement pour chaque k entre 1 et n la valeur S*(c-11-... -Hk) pendant Lk, - on prend successivement pour chaque k entre n et 1 la valeur S*(c-H1-... -Hk) pendant Lk, - on prend la valeur S*c pendant Lo, - les valeurs Lo...Ln_1 et les valeurs H1...Hn vérifiant: E Hk+1 cos t\La+..DTD: .+Lk) =0...DTD: k=1 \ 4(4 +...+Ln-1) J) L'invention concerne également le procédé particulier où "n" est égal à deux, c'est à dire un procédé de multiplication numérique dans une démodulation d'un signal électrique S modulé en saut de fréquence, caractérisé en ce que: - on calcule les valeurs: 0, S et -S, on prend la valeur 0 pendant Lo, on prend la valeur S pendant 2L1, on prend la valeur 0 pendant 2L0, - on prend la valeur -S pendant 2L1, - on prend la valeur 0 pendant Lo, - le rapport Lo/(4L0+4L,) est égal à 1/12. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels: - la figure 1 représente un démodulateur d'un signal S modulé par saut de fréquence comprenant un multiplieur numérique M connu de l'état de la technique; - la figure 2 illustre les problèmes rencontrés par le dispositif connu de l'état de la technique de la figure 1; - la figure 3 représente une première réalisation d'un multiplieur numérique selon l'invention; - la figure 4 représente une deuxième réalisation d'un multiplieur numérique selon l'invention; - la figure 5 représente une troisième réalisation d'un multiplieur numérique selon l'invention. On a représenté sur la figure 3 un multiplieur numérique M selon une première réalisation de l'invention. Le multiplieur M multiplie un signal électrique S modulé en saut de fréquence entre deux fréquences par un signal OL périodique, dit oscillateur local. La fréquence principale 1/T du signal OL est comprise entre les deux fréquences du signal S, par exemple la fréquence principale 1/T est égale à la moyenne des deux fréquences. Dans l'exemple décrit, le signal OL comporte une composante continue nulle. Le signal OL est une fonction en escalier comprenant sur un intervalle [ to; to + T/4], un escalier montant ayant deux marches m, et m2, la hauteur de la première marche mi étant nulle. Le signal OL comporte de plus sur un intervalle [ to + T/4; to + T/2] un autre escalier descendant comportant deux autres marches de même longueur (Lo et L,) et de même hauteur (Ho nul et H, égal à 1 dans l'exemple décrit) que les marches m, et m2 de l'escalier montant. Le signal OL est en outre tel que OL(t+T/2) = - OL(t). Le rapport de la longueur Lo de la première marche m, sur la période fondamentale est de plus sensiblement égal à 1/12. De cette manière, une troisième harmonique dans la décomposition de Fourier du signal OL est sensiblement nulle. Le multiplieur M comprend des moyens 10 de division du signal S et des moyens 12 de sélection. Les moyens de division 10 ont trois sorties: 0, S et S raccordées à trois entrées des moyens de sélection 12. Les moyens de division 10 comportent un transformateur 11 à point milieu, permettant de recueillir à l'un de ses côtés les signaux S et S. Les moyens de sélection 12 comportent en outre une sortie 14 dont la valeur à un instant donné correspond à une valeur d'une de leurs entrées, c'est à dire 0, S ou S. Les moyens de sélection 12 comportent également trois interrupteurs 16, 18 et 20. 18 est placé entre l'entrée S et la sortie 14 des moyens de 20 est placé entre l'entrée 0 et la sortie 14 des moyens de de sélection 12 comprennent des moyens de pilotage (non représentés) de chacun des interrupteurs 16, 18 et 20. Les moyens de pilotage transmettent un signal Al binaire entre "0" et "1" à l'interrupteur 16. La valeur "1" entraîne la fermeture de l'interrupteur 16, la valeur "0" 20 entraîne l'ouverture. Le signal Al prend la valeur "1" entre to+Lo et to+Lo+L, et entre to+ T/2 Lo L, et to+T/2 Lo. D'une manière similaire, les moyens de pilotage transmettent un signal A2 à l'interrupteur 18 qui entraîne la fermeture de cet interrupteur entre to+T/2+Lo et 25 to+T/2+L0+L1 et entre to+T Lo L, et to+T Lo. Enfin, les moyens de pilotage transmettent un signal A3 à l'interrupteur 20 qui entraîne la fermeture de cet interrupteur entre to et to+Lo, entre T/2 Lo et T/2+Lo et entre T Lo et T. On a représenté sur la figure 4 un multiplieur numérique M selon une 30 deuxième réalisation de l'invention. Le multiplieur M multiplie le signal S par le même signal OL périodique que dans la première réalisation de l'invention. Le multiplieur M comprend toujours les moyens 10 de division du signal S et de nouveaux moyens 22 de sélection. Les moyens de sélection 22 comprennent un commutateur 24 entre leurs 35 deux entrée S et S et un commutateur 26 entre la sortie du commutateur 24 et l'entrée 0 des moyens de sélection 22. L'interrupteur 16 est placé entre l'entrée S et la sortie 14 des moyens de sélection 12. L'interrupteur sélection 12. L'interrupteur sélection 12. Les moyens La sortie du commutateur 24 forme la sortie des moyens de sélection 22. Des moyens de pilotage non représentés transmettent des signaux respectivement A2 et A3 entraînant la commutation des commutateurs, respectivement 24 et 26. La valeur "1" du signal A2 entraîne la commutation du commutateur 24 sur l'entrée S, tandis que la valeur "0" entraîne la commutation sur l'entrée S. La valeur "1" du signal A3 entraîne la commutation du commutateur 26 sur l'entrée 0, tandis que la valeur "0" entraîne la commutation sur la sortie du commutateur 24. On a représenté sur la figure 5 un multiplieur numérique M selon une troisième réalisation de l'invention, similaire à la première réalisation. Le multiplieur M multiplie le signal S par un signal OL' périodique. La fréquence principale 1/T du signal OL' est comprise entre les deux fréquences du signal S, par exemple au mileu. Le signal OL' est une fonction en escalier comprenant sur un intervalle [ to; to + T/4], un escalier montant ayant trois marches m',, m'2 et m'3, la hauteur de la première marche m', étant nulle. Le signal OL' comporte de plus sur un intervalle [ to + T/4; to + T/2], un autre escalier descendant comportant trois autres marches de même longueur (L'o, L', et L'2) et de même hauteur (H'o nul, H', et H'2 chacun égal à 'h dans l'exemple décrit) que les marches m',, m'2 et m'3 de l'escalier montant. Le signal OL' est en outre tel que OL'(t+T/2) = - OL'(t). Les longueurs L'o et L', et les hauteurs H', et H'2 vérifient: H', cos L'o +H'2 cos( T (L'+L',) =o. i i De cette manière, la troisième harmonique du signal OL' est nulle. Le multiplieur M comprend des moyens 28 de division du signal S et des moyens 30 de sélection. Les moyens de division 28 ont cinq sorties: 0, S, S/2, S et S/2 raccordées à cinq entrées des moyens de sélection 30. Les moyens de sélection 30 comportent également cinq interrupteurs (32). Chaque interrupteur est relié à l'une des entrées et à la sortie des moyens de sélection 30. On notera que l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits précédemment. En particulier, dans le cas d'un signal d'oscillateur local comportant "n" marches, le nombre d'entrées des moyens de sélection 12, 22 ou 30 et le nombre de sorties des moyens de division 10 ou 28 peut être de 2n-1. Selon l'invention, les longueurs des n-1 premières marches (L0...L,1) et les hauteurs des n-1 dernières marches (H1...Hn) vérifient: n-1 /' (6z, 1 E Hk+1 cos (Lo + ... + Lk) = 0 k=1 T En variante des commutateurs à deux positions, l'invention couvre également l'utilisation de commutateur à "n" positions dans les moyens de sélection 12, 22 ou 30. Les longueurs L0...Ln_1 et les hauteurs H1...Hn peuvent également vérifier d'autres conditions, par exemple de manière à ce que d'autres harmoniques soient nulles. REVENDICATIONS 1. Multiplieur numérique M d'un signal électrique S modulé en saut de fréquence entre deux fréquences par un signal électrique OL périodique, dans lequel la fréquence fondamentale 1/T dudit signal OL est comprise entre les deux fréquences, l'amplitude d'une deuxième harmonique dans une décomposition de Fourier du signal OL étant nulle, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de génération (10, 12; 10, 22; 28, 30) d'un signal de sortie (A) égal à la multiplication du signal S par un signal OL dont une troisième harmonique dans la décomposition de Fourier est nulle. 2. Multiplieur selon la revendication 1, dans lequel le signal électrique OL comporte une composante continue "c" et une composante variable f(t), f(t) étant une fonction en escalier comprenant: - sur un intervalle [ to; to + T/4], un escalier montant ayant "n" marches, une hauteur de la première marche étant nulle, - sur un intervalle [ to + T/4; to + T/2], un escalier descendant comportant n marches de même largeur et de même hauteur que les n marches de l'escalier montant, la composante f(t) vérifiant de plus f( t + T/2) = - f( t), et dans lequel les longueurs des n-1 premières marches (Lo... Ln_1) et les hauteurs des n-1 dernières marches (H1...H ) vérifient: n-1 t / 62c \ Hk+lcos (Lo+...+Lk) =0. k=1 T 3. Multiplieur selon la revendication 2, les moyens de génération (10, 12; 10, 22; 28, 30) étant constitués par: - des moyens de division (10; 28) du signal S, ces moyens de division (10; 28) ayant 2n-1 sorties: S*c, S*(c+Hi), ... , S*(c+H1+...+Hn), S*(c-H1), . , S*(c-(H1+...+Hn)), - des moyens de sélection (12; 22; 32) comportant 2n-1 entrées reliées aux sorties des moyens de division (10 ou 28) et une sortie ayant à un instant donné une valeur d'une des entrées des moyens de sélection (12; 22; 32)...CLMF: 4. Multiplieur selon la revendication 3, dans lequel les moyens de sélection (12, 22 ou 32) comprennent: - un interrupteur (16; 18; 20; 32) entre une des entrées des moyens de sélection (12; 22; 32) et la sortie des moyens de sélection (12; 22; 32), 30 - des moyens de pilotage de l'interrupteur, fermant l'interrupteur (16; 18; 20; 32) pour chaque période: o entre to+Lo+...+Lk_1 etto+Lo+...+ Lketentre to+T/2 (Lo+...+ Lk) et to + T/2 (Lo + ... + Lk_,), si l'interrupteur (16; 18; 20; 32) est relié à S*(c+H1+...+Hk), o entre to+ T/2+Lo+...+Lk_l etto+T/2+Lo+...+Lketentre to+T (Lo + ... + Lk) et to + T (Lo + ... + Lk_1), si l'interrupteur (16; 18; 20; 32) est relié à S*(c (H1+...+Hk)), o entre to et to + Lo, entre T/2 Lo et T/2 + Lo et entre T Lo et T, si l'interrupteur (16; 18; 20; 32) est relié à S*c. 5. Multiplieur selon la revendication 3, dans lequel les moyens de sélection (12; 22; 32) comprennent: - un commutateur (24) entre plusieurs de leurs entrées, - des moyens de pilotage du commutateur (24). 6. Multiplieur selon la revendication 5, dans lequel le commutateur (24) est binaire et les moyens de pilotage du commutateur (24) génèrent un signal binaire. 7. Multiplieur selon la revendication 1: - sur un intervalle [ to; to + Lo], le signal électrique OL prend une valeur c, sur un intervalle [ to + Lo; to + T/2 Lo], le signal électrique prend une valeur c + H1, sur un intervalle [ to + T/2 Lo; to + T/2 + Lo], le signal électrique OL prend la valeur c, sur un intervalle [ to + T/2 + Lo; to + T Lo], le signal électrique prend une valeur c H1, sur un intervalle [ to + T Lo; T], le signal électrique prend la valeur c, Lo/T est sensiblement égal à 1/12. 8. Multiplieur selon la revendication 7, dans lequel "c" est nul. 9. Multiplieur selon la revendication 8, comprenant: - des moyens de division (10) du signal S ayant les sorties S, -S et 0. - des moyens de sélection (12) comportant trois entrées reliées aux sorties S, -S et 0, et une sortie prenant à un instant donné une valeur parmi S, - S et 0. 10.Multiplieur selon la revendication 9, dans lequel les moyens de sélection (12) comprennent: un premier interrupteur (16) relié d'un côté à l'entrée S des moyens de sélection (12) et de l'autre côté à la sortie des moyens de sélection (12), 25 30 35 un second interrupteur (18) relié d'un côté à l'entrée -S des moyens de sélection (12) et de l'autre côté à la sortie des moyens de sélection (12), - un troisième interrupteur (20) relié d'un côté à l'entrée 0 des moyens de sélection (12) et de l'autre côté à la sortie des moyens de sélection (12). - des moyens de pilotages des interrupteurs (16, 18 et 20) par l'intermédiaire de trois signaux binaires dont: o le premier signal ferme le premier interrupteur (16) sur un intervalle [ to+Lo;to+T/2 Lo o le second signal ferme le second interrupteur (18) sur un intervalle [ to + T/2 + Lo; to + T Lo], o le troisième signal ferme le troisième interrupteur (20) sur des intervalles [ to; to + Lo], [ to + T/2 Lo; to + T/2 + Lo] et [ to + T Lo; T]. 11.Procédé de multiplication numérique d'un signal électrique S modulé en saut de fréquence entre deux fréquences par un signal électrique OL périodique, dans lequel la fréquence fondamentale 1/T dudit signal OL est comprise entre les deux fréquences, l'amplitude d'une deuxième harmonique dans une décomposition de Fourier du signal OL étant nulle, caractérisé en ce qu'on génère un signal de sortie (A) égal à la multiplication du signal S par un signal OL dont une troisième harmonique dans la décomposition de Fourier est nulle. 12.Procédé de multiplication numérique selon la revendication 11, dans une démodulation du signal électrique S, dans lequel: - on calcule 2n-1 valeurs: S*c, S*(c+H1), ... , S*(c+H,+...+Hn), S*(c-H1), . , S*(c-(H1+...+Hn)), où c, H1...Hn, sont des nombres positifs quelconques, - on prend la valeur S*c pendant Lo, on prend successivement pour chaque k entre 1 et n la valeur S*(c+H1+...+Hk) pendant Lk, on prend successivement pour chaque k entre n et 1 la valeur S*(c+H1+...+Hk) pendant Lk, on prend la valeur S*c pendant 2Lo, on prend successivement pour chaque k entre 1 et n la valeur S*(c-H 1-... -Hk) pendant Lk, on prend successivement pour chaque k entre n et 1 la valeur S*(c-H1-...-Hk) pendant Lk, - on prend la valeur S*c pendant Lo, - les valeurs Lo...Ln_, et les valeurs H1...Hn vérifiant: 10 30 35 n-1 f ( \ \ Hk+l cos (Lo+...+Lk) =, k=1 4(4 +...+4-1) ii 13.Procédé de multiplication numérique selon la revendication 11, dans une démodulation du signal électrique S, dans lequel: - on calcule les valeurs: 0, S et -S, - on prend la valeur 0 pendant Lo, - on prend la valeur S pendant 2L1, - on prend la valeur 0 pendant 2L0, - on prend la valeur -S pendant 2L1, - on prend la valeur 0 pendant Lo, - le rapport Lo/(4Lo+4L,) étant égal à 1/12.