Système de communication à modulation de fréquence La présente invention a pour objet un système de communication à modulation de fréquence. Elle a pour but de fournir un tel système relativement simple et cependant d'une haute fidélité et d'une haute stabilité et ne dépendant pas, pour l'obtention d'une bonne linéa rité, de la réalisation d'un haut degré de linéarité dans l'unité de modulation de fréquence et dans d'autres unités utilisées. Ce fait est important en pratique car un haut degré de linéarité dans les modulateurs de fréquence et dans les discriminateurs de fréquence est difficile à réaliser et implique ordinairement des disposi tifs coûteux.
Bien que le système de communication ne soit pas limité à ce cas, il concerne principalement la transmission d'informations à basse fréquence, comme une informa tion en courant continu à variation lente ou une informa tion à basse fréquence audible, notamment dans les liaisons à micro-ondes. Une transmission à haute fidélité est difficile à atteindre sans des dispositifs coûteux dans les installations connues de modulation de fréquence.
Le système de communication faisant l'objet de la présente invention comprend un émetteur et un récepteur agencés pour coopérer l'un avec l'autre et il est carac térisé en ce que l'émetteur comprend un modulateur de fréquence, un discriminateur de fréquence alimenté avec le signal de sortie modulé en fréquence du modulateur, un comparateur d'amplitudes dont une première entrée reçoit des signaux provenant de la sortie du discrimina- teur de fréquence et dont une seconde entrée reçoit des signaux d'information à transmettre, un dispositif pour utiliser le signal de sortie résultant du comparateur comme signal d'entrée de modulation pour le modula teur,
et un dispositif pour transmettre les signaux modu lés en fréquence au récepteur, en ce que le récepteur comprend un dispositif pour recevoir les signaux modu lés en fréquence provenant de l'émetteur et un discrimi- nateur de fréquence recevant les signaux reçus modulés en fréquence, et en ce que le discriminateur de fré quence de l'émetteur et le discriminateur de fréquence du récepteur présentent l'un et l'autre des caractéris tiques de discrimination de fréquence très proches.
La figure unique du dessin annexé représente, sché matiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
Le système de communication représenté comprend une source 1 à fréquence porteuse envoyant un signal porteur de sortie à un modulateur de fréquence 2 qui peut être de tout type connu. Il n'est pas essentiel, pour avoir une communication à haute fidélité, que le modu lateur présente un haut degré de linéarité. Le signal de sortie du modulateur, modulé en fréquence, éventuelle ment après une amplification, est envoyé dans un canal de communication conduisant à un récepteur. Ce canal peut être d'un type quelconque et est représenté ici sous forme d'une liaison à micro-ondes dont l'antenne émettrice 3 est alimentée directement par le modula teur 2 et dirigée vers une antenne réceptrice 9.
En pra tique évidemment, avec une liaison micro-ondes, l'an tenne 3 ne serait sans doute pas alimentée directement par le modulateur 2, car le signal de sortie du modula teur 2 ne constituerait probablement qu'une partie seule ment de la bande de base du système complet et serait combiné avec d'autres signaux pour former une bande de base composée qui serait modulée sur une fréquence porteuse finale pour la transmission. Un arrange ment correspondant devrait évidemment être utilisé à l'extrémité réceptrice de la liaison micro-ondes. Toute fois, ces détails sont connus dans la pratique et ne con- situent pas une partie du système décrit, de sorte qu'il est inutile de compliquer le dessin en les représentant.
Le signal de sortie du modulateur 2 alimente aussi un limiteur d'amplitude 4 qui peut être un circuit déclen cheur de Schmitt et qui produit un signal de sortie approximativement rectangulaire. Ce signal de sortie passe dans un discriminateur de fréquence 5 de forme connue comprenant, par exemple, deux circuits oscil lants résonnant à des fréquences proches de l'une et l'autre limite de la fréquence porteuse provenant de la source 1.
Le signal de sortie du discriminateur 5 est envoyé à travers un filtre 6, destiné à éliminer les com posantes de la fréquence porteuse, dans une entrée d'un comparateur d'amplitudes 7 dont une seconde entrée reçoit des signaux d'information provenant d'une bor ne 8. Le signal de sortie du comparateur constitue le signal d'entrée de modulation du modulateur 2.
Il faut noter, en ce qui concerne la réaction négative dans la boucle émettrice, que cette réation doit être considérable afin que les deux signaux d'entrée du comparateur 7 soient presque identiques. Ce point est important parce que la caractéristique du modulateur ne prend une importance secondaire que si une réaction négative suf fisante est appliquée à ce modulateur.
La précision de ce dernier est obtenue par une haute sensibilité du cir cuit compris entre la sortie du comparateur 7 et l'entrée du discriminateur 5, et par une forte stabilité de fonc tionnement dans le circuit de réaction en soignant au maximum cette partie de l'émetteur et en la rendant aussi simple que possible. C'est pour cette raison qu'un circuit déclencheur de Schmitt est avantageux pour con stituer le limiteur d'amplitude 4 car son emploi permet d'appliquer au discriminateur 5 un signal de haut niveau facilement contrôlé.
Dans le récepteur qui coopère avec l'émetteur, les signaux reçus sur l'antenne 9, après une amplification éventuelle, sont envoyés dans un limiteur d'amplitude 10 qui est aussi identique que possible dans sa caractéris tique de fonctionnement au limiteur 4 et qui peut être aussi avantageusement un circuit déclencheur de Schmitt. Le limiteur 10 alimente un discriminateur de fréquence 11 aussi identique que possible au discriminateur 5 quant à sa caractéristique de fonctionnement.
Le discrimina- teur 11 alimente un filtre 12 éliminant les composantes porteuses et les signaux de sortie du filtre 12 sont une réplique des signaux d'information envoyés à la borne 8 de l'émetteur.
Avec le système décrit, la première condition pour atteindre une linéarité globale et une précision absolue est l'identité des caractéristiques de fonctionnement des deux discriminateurs 5 et 11 et des deux limiteurs 4 et 10, avec le grand avantage que l'obtention de la linéarité dans ces éléments n'est que d'une importance secon daire. Le fait que les discriminateurs, qui reçoivent des signaux approximativement rectangulaires, peuvent s'écarter de la linéarité n'a pas une importance con sidérable, car l'amplitude du signal rectangulaire et le rapport de la partie active à la partie inactive du signal peuvent être commandés par le réglage des limiteurs.
Les discriminateurs peuvent être de conception très simple et ne contenir que des éléments passifs, de sorte qu'ils peuvent être aisément rendus stables et qu'ils sont faciles à réaliser sous une forme très proche du type choisi. Si une haute stabilité est nécessaire dans des circonstances où des variations de la température am biante peuvent causer des troubles, les discriminateurs peuvent être enfermés dans des coffrets contrôlés par thermostats.
Par suite de l'utilisation de la modulation de fréquence, la précision totale ne souffre d'aucune distorsion qui pourrait se produire dans le canal entre l'émetteur et le récepteur pourvu que la largeur de bande du canal soit grande relativement à la déviation de fré quence maximum utilisée.
Frequency modulation communication system The present invention relates to a frequency modulation communication system. It aims to provide such a relatively simple system and yet of high fidelity and high stability and not dependent, for obtaining good linearity, on achieving a high degree of linearity. in the frequency modulation unit and in other units used. This fact is important in practice because a high degree of linearity in frequency modulators and in frequency discriminators is difficult to achieve and usually involves expensive devices.
Although the communication system is not limited to this case, it is mainly concerned with the transmission of low frequency information, such as slowly changing DC information or audible low frequency information, especially in high frequency links. microwave. High fidelity transmission is difficult to achieve without expensive devices in known frequency modulation installations.
The communication system forming the subject of the present invention comprises a transmitter and a receiver arranged to cooperate with each other and it is characterized in that the transmitter comprises a frequency modulator, a powered frequency discriminator. with the frequency modulated output signal of the modulator, an amplitude comparator, a first input of which receives signals coming from the output of the frequency discriminator and of which a second input receives information signals to be transmitted, a device for use the output signal resulting from the comparator as a modulation input signal for the modulator,
and a device for transmitting the frequency modulated signals to the receiver, in that the receiver comprises a device for receiving the frequency modulated signals from the transmitter and a frequency discriminator receiving the received frequency modulated signals, and in that the frequency discriminator of the transmitter and the frequency discriminator of the receiver both have very similar frequency discrimination characteristics.
The single figure of the appended drawing represents, matically and by way of example, one embodiment of the object of the invention.
The communication system shown comprises a carrier frequency source 1 sending an output carrier signal to a frequency modulator 2 which may be of any known type. It is not essential, in order to have high fidelity communication, for the modulator to exhibit a high degree of linearity. The output signal of the modulator, modulated in frequency, possibly after amplification, is sent in a communication channel leading to a receiver. This channel can be of any type and is represented here in the form of a microwave link, the transmitting antenna 3 of which is supplied directly by the modulator 2 and directed towards a receiving antenna 9.
In practice, of course, with a microwave link, antenna 3 would probably not be fed directly by modulator 2, since the output signal from modulator 2 would probably only constitute part of the band. base of the complete system and would be combined with other signals to form a compound baseband which would be modulated to a final carrier frequency for transmission. A corresponding arrangement should of course be used at the receiving end of the microwave link. However, these details are known in the art and do not include part of the system described, so that there is no need to complicate the drawing by showing them.
The output signal from modulator 2 also feeds an amplitude limiter 4 which may be a Schmitt trigger circuit and which produces an approximately rectangular output signal. This output signal passes through a frequency discriminator 5 of known form comprising, for example, two oscillating circuits resonating at frequencies close to one and the other limit of the carrier frequency coming from the source 1.
The output signal of discriminator 5 is sent through a filter 6, intended to eliminate the components of the carrier frequency, in an input of an amplitude comparator 7, a second input of which receives information signals coming from a terminal 8. The output signal of the comparator constitutes the modulation input signal of modulator 2.
It should be noted, with regard to the negative reaction in the transmitting loop, that this reaction must be considerable so that the two input signals of comparator 7 are almost identical. This point is important because the characteristic of the modulator becomes of secondary importance only if a sufficient negative reaction is applied to that modulator.
The precision of the latter is obtained by a high sensitivity of the circuit included between the output of the comparator 7 and the input of the discriminator 5, and by a high operating stability in the reaction circuit while taking maximum care of this part of the circuit. transmitter and making it as simple as possible. It is for this reason that a Schmitt trigger circuit is advantageous for constituting the amplitude limiter 4 since its use makes it possible to apply to the discriminator 5 a high level signal which is easily controlled.
In the receiver which cooperates with the transmitter, the signals received on the antenna 9, after any amplification, are sent to an amplitude limiter 10 which is as identical as possible in its operating characteristics to the limiter 4 and which can also advantageously be a Schmitt trigger circuit. The limiter 10 supplies a frequency discriminator 11 which is as identical as possible to the discriminator 5 as regards its operating characteristic.
The discriminator 11 feeds a filter 12 eliminating the carrier components and the output signals of the filter 12 are a replica of the information signals sent to the terminal 8 of the transmitter.
With the system described, the first condition for achieving overall linearity and absolute precision is the identity of the operating characteristics of the two discriminators 5 and 11 and of the two limiters 4 and 10, with the great advantage that obtaining the linearity in these elements is only of secondary importance. It is not of great importance that discriminators, which receive approximately rectangular signals, can deviate from linearity, as the amplitude of the rectangular signal and the ratio of the active part to the inactive part of the signal can be controlled by adjusting the limiters.
The discriminators can be of very simple design and contain only passive elements, so that they can be easily made stable and they are easy to produce in a form very close to the type chosen. If high stability is required under circumstances where variations in ambient temperature can cause disturbance, discriminators can be enclosed in cabinets controlled by thermostats.
As a result of the use of frequency modulation, the total accuracy does not suffer from any distortion which might occur in the channel between transmitter and receiver provided the channel bandwidth is large relative to the deviation of the channel. maximum frequency used.