FR2525048A1 - Amplitude, frequency or phase modulation device - has combination of modulators, mixers and filters to produce modulated output signal - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF DE MODULATION EN AMPLITUDE,
EN FREQUENCE OU EN PHASE
L'invention concerne un dispositif de modulation en amplitude, en fréquence ou en phase d'un signal à moduler par un signal modulant. Le signal à moduler peut être, dans une application de l'invention, un signal radio-fréquence déjà porteur d'information ou ayant subi une modulation initiale éventuelle.AMPLITUDE MODULATION DEVICE,
IN FREQUENCY OR IN PHASE
The invention relates to a device for amplitude, frequency or phase modulation of a signal to be modulated by a modulating signal. The signal to be modulated can be, in an application of the invention, a radio-frequency signal already carrying information or having undergone any initial modulation.
On connatt maints dispositifs de l'art antérieur aptes è réaliser ces fonctions de modulateur. En modulation d'amplitude, ces modulateurs sont réalisés simplement par des dispositifs connus de l'art antérieur du type amplificateur è gain variable, multiplicateur analogique intégré si les fréquences ne sont pas trop élevées, ou bien même multiplication avec des codeurs numériques. We know many devices of the prior art capable of realizing these modulator functions. In amplitude modulation, these modulators are produced simply by devices known from the prior art of the amplifier type with variable gain, integrated analog multiplier if the frequencies are not too high, or even multiplication with digital encoders.
En modulation de fréquence les modulateurs sont généralement du type "VCO" ; c'est-à-dire que le signal à m#oduler est produit par un oscillateur constitué généralement d'un amplificateur et d'une boucle de réaction comportant un circuit oscillant, dont un des paramètres, généra- lement une capacité, peut varier en fonction de la tension de l'intégrale d'un signal modulant appliqué à ses bornes. Les dispositifs de modulation de phase comportent les mêmes éléments que les dispositifs de modulation de fréquence; ils en diffèrent par un seul point: le signal appliqué aux bornes de la capacité du circuit oscillant est le signal modulant lui-même et non l'intégrale de ce signal. In frequency modulation the modulators are generally of the "VCO" type; that is to say that the signal to be m odulated is produced by an oscillator generally consisting of an amplifier and a feedback loop comprising an oscillating circuit, one of the parameters of which, generally a capacitance, may vary as a function of the voltage of the integral of a modulating signal applied to its terminals. Phase modulation devices have the same elements as frequency modulation devices; they differ from it by only one point: the signal applied to the terminals of the capacity of the oscillating circuit is the signal modulating itself and not the integral of this signal.
Pour les deux derniers dispositifs de modulation on constate donc que le modulateur n'est pas indépendant de l'oscillateur et que les signaux délivrés par les modulateurs de l'art antérieur sont le signal modulé ou, exclusivement, en l'absence de modulation, le signal émis à la fréquence d'accord de l'oscillateur. En particulier ces dispositifs ne permettent pas de moduler un signal déjà modulé. For the last two modulation devices, it can therefore be seen that the modulator is not independent of the oscillator and that the signals delivered by the modulators of the prior art are the modulated signal or, exclusively, in the absence of modulation, the signal emitted at the oscillator tuning frequency. In particular, these devices do not make it possible to modulate an already modulated signal.
En ce qui concerne les premiers dispositifs de modulation cités, dispositifs de modulation en amplitude, il est connu simplement dans l'art antérieur de pouvoir moduler une nouvelle fois en amplitude des signaux déjà modulés. En effet, la modulation d'amplitude étant synonyme de multiptication d'un signal à moduler par un signal modulant, il est toujours possible d'effectuer des multiplications ultérieures par d'autres signaux modulants. With regard to the first mentioned modulation devices, amplitude modulation devices, it is simply known in the prior art to be able to modulate once again in amplitude signals already modulated. Indeed, the amplitude modulation being synonymous with multiptication of a signal to be modulated by a modulating signal, it is always possible to carry out subsequent multiplications by other modulating signals.
L'invention a pour objet un dispositif de modulation standard pour moduler en amplitude, en fréquence ou en phase un signal quelconque, déjà modulé éventuellement, par un signal modulant. Dans ce dispositif standard seul un des éléments variera en fonction de la nature de la modulation retenue à savoir: amplitude, fréquence ou phase; le dispositif est simple dans la mesure où il consiste à combiner des moyens de modulation déjà connus dans l'art antérieur. The subject of the invention is a standard modulation device for modulating in amplitude, frequency or phase any signal, already possibly modulated, by a modulating signal. In this standard device, only one of the elements will vary depending on the nature of the modulation chosen, namely: amplitude, frequency or phase; the device is simple insofar as it consists in combining modulation means already known in the prior art.
L'invention consiste en un dispositif de modulation en amplitude, en fréquence ou en phase du type recevant un premier signal à moduler respectivement en amplitude, en fréquence ou en phase par un deuxième signal modulant pour délivrer un cinquième signal modulé à sa sortie, caractérisé en ce qu'il comprend un générateur de signal élaborant à une fréquence déterminée un troisième signal modulé respectivement en amplitude, en fréquence ou en phase dans un premier modulateur respectivement d'amplitude, de fréquence ou de phase par le deuxième signal modulant pour donner en sortie de ce premier modulateur un quatrième signal modulé, un deuxième modulateur d'amplitude pour moduler le premier signal par respectivement le quatrième signal ou le troisième signal et un troisième modulateur d'amplitude pour moduler le signal sortant du deuxième modulateur d'amplitude par respectivement le troisième signal ou le quatrième signal, un premier et un deuxième filtres passe-bande de fréquence de coupure égale à la fréquence du troisième signal respectivement placé entre le deuxième et le troisième modulateur en amplitude et après le troisième modulateur en amplitude ; le deuxième filtre délivrant le cinquième signal modulé. The invention consists of an amplitude, frequency or phase modulation device of the type receiving a first signal to be modulated in amplitude, frequency or phase respectively by a second modulating signal to deliver a fifth modulated signal at its output, characterized in that it comprises a signal generator developing at a determined frequency a third signal modulated respectively in amplitude, in frequency or in phase in a first modulator respectively of amplitude, frequency or phase by the second modulating signal to give in output of this first modulator a fourth modulated signal, a second amplitude modulator for modulating the first signal by respectively the fourth signal or the third signal and a third amplitude modulator for modulating the signal leaving the second amplitude modulator by respectively the third signal or the fourth signal, first and second blow frequency bandpass filters ure equal to the frequency of the third signal respectively placed between the second and the third amplitude modulator and after the third amplitude modulator; the second filter delivering the fifth modulated signal.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui la soutiennent, celles-ci sont données à titre indicatif et non limitatif des caractéristiques de l'invention. Sur ces figures les mêmes repères désignent les mêmes éléments. Elles représentent: - figure 1, un schéma fonctionnel du dispositif de modulation selon
l'invention;
- figure 2, un schéma fonctionnel d'une variante du dispositif de modulation selon l'invention sel on l'invention; - figures 3 à 9, les diagrammes des spectres de fréquences des signaux
intervenant dans le dispositif selon l'invention - figures 10 et 11, les représentations spectrales et dites de Fresnel d'un signal modulé en phase; - figure 12, le schéma fonctionnel d'un modulateur de phase utilisé dans l'invention;; - figures 13 à 19, une représentation temporelle des signaux intervenants dans le modulateur de phase précité.The invention will be better understood on reading the description which follows and on examining the figures which support it, these are given by way of non-limiting indication of the characteristics of the invention. In these figures, the same references designate the same elements. They represent: - Figure 1, a block diagram of the modulation device according to
the invention;
- Figure 2, a block diagram of a variant of the modulation device according to the invention according to the invention; - Figures 3 to 9, the diagrams of the frequency spectra of the signals
involved in the device according to the invention - Figures 10 and 11, the spectral and so-called Fresnel representations of a phase modulated signal; - Figure 12, the block diagram of a phase modulator used in the invention; - Figures 13 to 19, a temporal representation of the signals involved in the aforementioned phase modulator.
Sur la figure 1 on distingue à l'entrée du dispositif de modulation le signal à moduler e et le signal modulant a. Le signal résultant S apparaît à la sortie du dispositif. Le signal e peut s'écrire:
e = cos w~.t, wi est la pulsation instantanée de ce signal
Le signal a est un signal variable en fonction du temps il peut s'écrire :
a = a(t)
Dans la description qui suit on a choisi une modulation de phase du signa} e par le signal a mais bien entendu celle-ci s'appliquerait aussi au cas où l'on aurait retenu une modulation de fréquence ou même une modulation d'amplitude du signal e par le signal a.Selon l'invention le signal de sortie S sera de la forme:
S = cos (wj.t + phi(a)) c'est-à-dire comportant une partie sinusoldale représentée par wi.t et une partie modulation de phase représentée par phi(a), phi(a) étant ainsi le déphasage de S(t) par rapport à e(t). La valeur de phi(a) est bien entendu dépendante de la valeur de a = a(t). Les amplitudes des différents signaux étudiés seront toutes des amplitudes réduites. L'ensemble du dispositif étant linéaire en amplitude chacun des signaux pourra être multiplié par un coefficient correcteur sans que cela constitue une restriction au dispositif selon l'invention.In FIG. 1, the signal to be modulated e and the modulating signal a are distinguished at the input of the modulation device. The resulting signal S appears at the output of the device. The signal e can be written:
e = cos w ~ .t, wi is the instantaneous pulse of this signal
The signal a is a variable signal as a function of time and can be written:
a = a (t)
In the description which follows, a phase modulation of the signal was chosen by the signal a, but of course this would also apply to the case where a frequency modulation or even an amplitude modulation of the signal e by signal a. According to the invention, the output signal S will be of the form:
S = cos (wj.t + phi (a)) i.e. comprising a sinusoidal part represented by wi.t and a phase modulation part represented by phi (a), phi (a) thus being the phase shift of S (t) with respect to e (t). The value of phi (a) is of course dependent on the value of a = a (t). The amplitudes of the various signals studied will all be reduced amplitudes. The entire device being linear in amplitude, each of the signals can be multiplied by a correction coefficient without this constituting a restriction on the device according to the invention.
Le dispositif de la figure 1 comporte un oscillateur harmonique 6 délivrant un signal b. Ce signal b pourra s'écrire :
b = cos wo.t
Où w0 représente la pulsation de ce signal, wo sera pris égal à une valeur différente des valeurs possibles de wi. Dans un exemple de l'invention wi sera compris entre une valeur minimum Wi min et une valeur maximum wi max Ces deux dernières valeurs correspondront, dans une application, aux valeurs 1,6 MHz et 30 MHz, la justification de cette bande de fréquence sera évoquée plus loin. Dans l'exemple retenu wo sera supérieur à wi max
Ce signal b émanant de l'oscillateur 6 attaque un modulateur de phase 5.Le modulateur de phase 5 réalise la modulation de phase du signal b par le signal a de telle sorte qu'ils produisent en sortie un signal bl:
bl = cos (soit + phi(a))
On a considéré que ce modulateur 5 ne modifiait pas l'amplitude du signal b mais modifiait seulement sa phase instantanée. La phase instantanée du signal bl est en effet égale à wo.t + phi(a) comportant un terme en wo.t représentatif du signal à moduler et un terme en phi(a) représentatif de la modulation de phase apportée au signal b qui s'écrivait: b = cos wo.t. Selon cette modulation, phi(a) est déterminée par la valeur au temps t du signal a = a(t).The device of FIG. 1 comprises a harmonic oscillator 6 delivering a signal b. This signal b can be written:
b = cos wo.t
Where w0 represents the pulse of this signal, wo will be taken equal to a value different from the possible values of wi. In an example of the invention wi will be between a minimum value Wi min and a maximum value wi max These last two values will correspond, in an application, to the values 1.6 MHz and 30 MHz, the justification for this frequency band will be discussed below. In the example used wo will be greater than wi max
This signal b emanating from the oscillator 6 drives a phase modulator 5. The phase modulator 5 realizes the phase modulation of the signal b by the signal a so that they produce a signal bl as an output:
bl = cos (i.e. + phi (a))
It has been considered that this modulator 5 does not modify the amplitude of the signal b but only modifies its instantaneous phase. The instantaneous phase of the signal bl is indeed equal to wo.t + phi (a) comprising a term in wo.t representative of the signal to be modulated and a term in phi (a) representative of the phase modulation provided to the signal b which was written: b = cos wo.t. According to this modulation, phi (a) is determined by the value at time t of the signal a = a (t).
On peut donner un ordre de grandeur de la pulsation Wa maximum préférée du signal a quand celui-ci est un signal périodique qui est choisi ici sinusoldal. Dans l'application citée plus haut la fréquence correspondant à wa maximum serait égale à 20 kHz environ. On remarquera cependant que les différents ordres de grandeur donnés pour les pulsations Wa maximum, wi minimum, wi maximum et w ne sont pas caracté
o ristiques de l'invention et que celle-ci s'applique même si ces pulsations prennent des valeurs notablement différentes. En particulier les valeurs des pulsations wi et wa pourraient être interverties sans porter atteinte à la validité de l'invention.We can give an order of magnitude of the preferred maximum pulsation Wa of the signal a when this is a periodic signal which is chosen here sinusoldal. In the application cited above the frequency corresponding to maximum wa would be equal to approximately 20 kHz. Note, however, that the different orders of magnitude given for the pulsations Wa maximum, wi minimum, wi maximum and w are not characteristic.
o ristics of the invention and that it applies even if these pulses take significantly different values. In particular, the values of the pulsations wi and wa could be inverted without affecting the validity of the invention.
Le signal bl et le signal e attaquent chacun l'une des voies d'un mélangeur 1. Ce mélangeur 1 peut être par'exemple un modulateur en anneau, connu de l'art antérieur, dont on sait qu'il a la particularité de délivrer à sa sortie un signal dont la valeur est le produit de la valeur des signaux introduits à ses entrées. Ce mélangeur 1 délivre à sa sortie un signal el. Ce signal peut s'écrire
el = e.bl = cos (w. t) . cos (w0.t + phi(a))
Le mélangeur 1 pourra être quelconque pourvu qu'il ne délivre à sa sortie que les deux bandes latérales du spectre de fréquence du signal modulé en amplitude. Les bandes latérales du spectre de fréquence de ce signal modulé en amplitude sont mises en évidence en décomposant la valeur du signal el.Le signal el peut en effet s'écrire 1 ((wo, 1
e1 = cos ((wO + wi)t + phi(a)) + 7 cos ((wO - wi)t + phi(a))
Dans cette écriture on distingue bien naturellement une composante à la pulsation wo + wj et une composante à la pulsation wO- wj représentatives des deux bandes latérales du spectre de fréquence d'un signal modulé en amplitude. Le signal el attaque l'entrée d'un filtre passehaut 2. Ce filtre passe-haut 2 est un filtre du type connu dans l'art antérieur: il peut être en particulier actif ou passif, il est caractérisé par sa fréquence de coupure égale à wo. La nature passe-haut de ce filtre est liée au traitement ultérieur que l'on souhaite affecter au signal qu'il délivrera.On verra plus loin que le dispositif de modulation selon l'invention préconise, au choix, que ce filtre soit un filtre passe-bas ou un filtre passe-haut, sa fréquence de coupure demeurant dans tous les cas égale à wo. Le signal e2 délivré par ce filtre passe-haut 2 aura pour valeur:
e2 = 2 cos ((wO + Wi)t + phi(a)) en effet la composante wO- wj représentative de la bande latérale inférieure a été éliminée par le filtre 2.The signal b1 and the signal e each attack one of the channels of a mixer 1. This mixer 1 can be for example a ring modulator, known from the prior art, which we know has the particularity of deliver at its output a signal whose value is the product of the value of the signals introduced at its inputs. This mixer 1 delivers at its output a signal el. This signal can be written
el = e.bl = cos (w. t). cos (w0.t + phi (a))
The mixer 1 may be any provided that it delivers at its output only the two side bands of the frequency spectrum of the amplitude modulated signal. The side bands of the frequency spectrum of this amplitude modulated signal are highlighted by decomposing the value of the signal el. The signal el can indeed be written 1 ((wo, 1
e1 = cos ((wO + wi) t + phi (a)) + 7 cos ((wO - wi) t + phi (a))
In this writing, a component with a pulsation wo + wj and a component with a pulsation wO- wj representative of the two lateral bands of the frequency spectrum of an amplitude-modulated signal are naturally distinguished. The signal el attacks the input of a high pass filter 2. This high pass filter 2 is a filter of the type known in the prior art: it can be in particular active or passive, it is characterized by its equal cutoff frequency to wo. The high-pass nature of this filter is linked to the subsequent processing that it is desired to assign to the signal that it will deliver. We will see below that the modulation device according to the invention recommends, as desired, that this filter is a filter low-pass or a high-pass filter, its cut-off frequency remaining in all cases equal to wo. The signal e2 delivered by this high-pass filter 2 will have the value:
e2 = 2 cos ((wO + Wi) t + phi (a)) indeed the component wO- wj representative of the lower sideband was eliminated by filter 2.
Le signal e2, délivré par le filtre passe-haut 2, et le signal b, délivré par l'oscillateur 6, attaquent les deux voies d'un second mélangeur 3 identique au mélangeur 1. Le signal e3 délivré par ce mélangeur 3 aura donc pour valeur:
e3 = e2.b = 2 cos ((w + wi)t + phi(a)) . cos (wo.t)
Ce signal e3 peut être décomposé, de la même manière que le signal e1, en: 1 phi(a)) 1 ((w0
e3 = cos ((wO + wi - wo)t + phi(a)) + 4 cos ((wo + wi + wo)t +
Dans ce signal on distingue, de la même manière que précédemment, une pulsation inférieure wO + wi - wO et une pulsation supérieure
En disposant un filtre 4, de même type que le filtre 2, à la suite du mélangeur 3, on peut éliminer une de ces deux pulsations.Dans le cas qui nous préoccupe on éliminera par un filtre passe-bas en particulier la pulsation supérieure pour ne laisser subsister que la pulsation inférieure de telle manière que le signal délivré par le filtre 4 soit égal à 1 1
S = 51 = 4cos ((wO - w0 + Wit + phi(a)) = z; cos (wi.t + phi(a))
Il est visible que ce signal comporte deux parties une partie w~.t représentative du signal à moduler e et une partie correctrice de phase phi(a) représentative du signal a. Le dispositif que nous venons de décrire réalise donc bien la modulation du signal e par le signal a. En particulier dans ce cas il s'est agit d'une modulation de phase.The signal e2, delivered by the high-pass filter 2, and the signal b, delivered by the oscillator 6, attack the two channels of a second mixer 3 identical to the mixer 1. The signal e3 delivered by this mixer 3 will therefore have for value:
e3 = e2.b = 2 cos ((w + wi) t + phi (a)). cos (wo.t)
This signal e3 can be decomposed, in the same way as the signal e1, into: 1 phi (a)) 1 ((w0
e3 = cos ((wO + wi - wo) t + phi (a)) + 4 cos ((wo + wi + wo) t +
In this signal, we distinguish, in the same way as before, a lower pulse wO + wi - wO and a higher pulse
By having a filter 4, of the same type as filter 2, following the mixer 3, one can eliminate one of these two pulsations. In the case which concerns us we will eliminate by a low-pass filter in particular the upper pulsation for let only the lower pulsation remain so that the signal delivered by the filter 4 is equal to 1 1
S = 51 = 4cos ((wO - w0 + Wit + phi (a)) = z; cos (wi.t + phi (a))
It is visible that this signal comprises two parts a part w ~ .t representative of the signal to be modulated e and a phase correcting part phi (a) representative of the signal a. The device that we have just described therefore realizes the modulation of the signal e by the signal a. In particular in this case it was a question of phase modulation.
Il nous reste à déterminer la fréquence de coupure du filtre 4. La détermination de cette fréquence de coupure dépend d'une manière directe de la valeur relative de wo par rapport aux valeurs wi min et w. max Dans le cas qui nous préoccupe, où wo, a été choisi supérieur à Wi maxs la fréquence de coupure du filtre 4 sera choisie égale à wo. En effet à l'entrée du filtre 4, le signal e3 était composé de deux compo santes spectrales: une première composante spectrale à la pulsation w inférieure à w. max qui est aussi inférieure à wo et une deuxième composante spectrale à la pulsation 2 wO + wi qui est bien entendu supérieure à wo. It remains for us to determine the cutoff frequency of the filter 4. The determination of this cutoff frequency depends directly on the relative value of wo with respect to the values wi min and w. max In the case which concerns us, where wo, was chosen higher than Wi maxs the cutoff frequency of the filter 4 will be chosen equal to wo. In fact, at the input of filter 4, the signal e3 was composed of two spectral components: a first spectral component with the pulsation w less than w. max which is also less than wo and a second spectral component at the pulsation 2 wO + wi which is of course greater than wo.
Une variante du dispositif selon l'invention est représentée à la figure 2. Cette figure 2 comporte les mêmes éléments que la figure 1. On remarquera seulement que selon les dispositions de cette figure 2 le mélangeur 1 est attaqué par le signal e et par le signal b, et que le mélangeur 3 est attaqué par le signal e2 et le signal bl. Les autres éléments de cette figure 2 ont les mêmes fonctions que ceux de la figure 1. En particulier l'oscillateur 6, le modulateur 5, le filtre passe-haut 2 et le filtre passe-bas 4 délivrent les mêmes signaux que dans la configuration de la figure 1.Un calcul analogue au précédent et portant sur les signaux els e2, e3 et S nous conduirait à la solution: S-s2 1 phî(a
cos (w. t -
On remarque que dans cette solution le signal s2 comprend toujours
une quantité -phi(a) représentative d'une correction de phase mais que
cette correction est de signe opposé à la correction apportée dans le
signal s1. A variant of the device according to the invention is shown in FIG. 2. This FIG. 2 comprises the same elements as in FIG. 1. It will only be noted that according to the provisions of this FIG. 2 the mixer 1 is attacked by the signal e and by the signal b, and that the mixer 3 is attacked by the signal e2 and the signal bl. The other elements of this figure 2 have the same functions as those of figure 1. In particular the oscillator 6, the modulator 5, the high-pass filter 2 and the low-pass filter 4 deliver the same signals as in the configuration of figure 1.A calculation analogous to the previous one and relating to the signals els e2, e3 and S would lead us to the solution: S-s2 1 phî (a
cos (w. t -
We notice that in this solution the signal s2 always includes
a quantity -phi (a) representative of a phase correction but that
this correction is of opposite sign to the correction made in the
signal s1.
De la même façon en remplaçant le filtre passe-haut 2 par un filtre
passe-bas 21 la configuration décrite à la figure 1 donne en sortie un signal S = s2 et la configuration décrite par la figure 2 donne en sortie un signal S = sl. Ces inversions sont présentées avec des liaisons en pointillés sur les figures 1 et 2.In the same way by replacing the high pass filter 2 with a filter
low-pass 21 the configuration described in FIG. 1 gives an output signal S = s2 and the configuration described in FIG. 2 gives an output signal S = sl. These inversions are presented with dotted lines in Figures 1 and 2.
Au lieu de retenir comme cela a été prévu jusqu'à présent une valeur w0 supérieure à la valeur wi max on peut choisir une valeur wo inférieure à la valeur wi min Le modulateur 5, les mélangeurs 1 et 3 ne seront en aucune manière modifiés mais il conviendra de choisir pour les filtres 2 et 4 des caractéristiques passe-haut ou passe-bas telles que le signal de sortie S puisse être égal à Si ou à s2. En particulier dans le cas de la figure 1, si le filtre 2 est un filtre passe-haut et si le filtre 4 est un filtre passe-bas le signal de sortie S sera égal à Si ; si le filtre 2 est remplacé par un filtre passe-bas 21 et si le filtre 4 est remplacé par un filtre 41 passe-haut le signal de sortie S sera égal à s2.Ces inversions sont présentées avec des liaisons en pointillés sur les figures 1 et 2. Dans la configuration décrite par la figure 2, si le filtre 2 est un filtre passe-haut et si le filtre 4 est un filtre passe-bas le signal de sortie S sera égal à si le filtre 2 est remplacé par un filtre 21 passe-bas et si le filtre 4 est remplacé par un filtre 41 passe-haut le signal de sortie du dispositif S sera égal à s1. Les filtres 21 et 41 sont de même type, c'est-à-dire de même technologie, actif ou passif, que le filtre passe-bas 2. Instead of choosing a value w0 greater than the value wi max, as has hitherto been the case, a value wo less than the value wi min can be chosen. The modulator 5, the mixers 1 and 3 will in no way be modified but high-pass or low-pass characteristics should be chosen for filters 2 and 4 such that the output signal S can be equal to Si or to s2. In particular in the case of FIG. 1, if the filter 2 is a high-pass filter and if the filter 4 is a low-pass filter the output signal S will be equal to Si; if filter 2 is replaced by a low-pass filter 21 and if filter 4 is replaced by a high-pass filter 41 the output signal S will be equal to s2. These inversions are presented with dotted connections in FIGS. 1 and 2. In the configuration described in FIG. 2, if the filter 2 is a high-pass filter and if the filter 4 is a low-pass filter the output signal S will be equal to if the filter 2 is replaced by a filter 21 low pass and if the filter 4 is replaced by a high pass filter 41 the output signal of the device S will be equal to s1. The filters 21 and 41 are of the same type, that is to say of the same technology, active or passive, as the low-pass filter 2.
Ainsi donc selon la nature,passe-haut ou passe-bas, des filtres 2 et 4, selon la valeur relative de la pulsation wo du signal délivré par l'oscil- lateur 6, et selon la configuration choisie pour le dispositif selon l'invention: configuration de la figure 1 ou configuration de la figure 2, on dispose de huit manières d'obtenir un signal de sortie S représentant la modulation d'un signal d'entrée e par un signal a. Thus, depending on the nature, high pass or low pass, of filters 2 and 4, according to the relative value of the pulsation wo of the signal delivered by the oscillator 6, and according to the configuration chosen for the device according to the invention: configuration of FIG. 1 or configuration of FIG. 2, there are eight ways of obtaining an output signal S representing the modulation of an input signal e by a signal a.
Une variante au dispositif de modulation de l'invention est représentée par la présence du modulateur annexe 51 sur la figure 1. Dans le cas où ce modulateur annexe 51, de type modulation d'amplitude par
exemple, est en service on montre que l'on peut obtenir la modulation du
signal e par le signal a et par le signal a', introduit sur la deuxième entrée
de ce modulateur annexe 51.A variant of the modulation device of the invention is represented by the presence of the annex modulator 51 in FIG. 1. In the case where this annex modulator 51, of amplitude modulation type by
example, is in service we show that we can get the modulation of the
signal e by signal a and by signal a ', introduced on the second input
of this annex modulator 51.
Les calculs précédents mettent en évidence que la pulsation w0 de
l'oscillateur 6, n'exige pas une grande stabilité, puisqu'après avoir été
ajouté, le signal de cet oscillateur est ensuite retranché.The preceding calculations show that the pulsation w0 of
oscillator 6, does not require great stability, since after having been
added, the signal from this oscillator is then subtracted.
On examinera maintenant l'allure des signaux délivrés dans le
dispositif de la figure 2.We will now examine the appearance of the signals delivered in the
Figure 2 device.
Sur la figure 3 on distingue le diagramme du spectre de fréquence du
signal d'entrée du dispositif. La partie horizontale des diagrammes 3 à 9
représentera l'axe des pulsations et la partie verticale de ces diagrammes
représentera l'amplitude des signaux étudiés. Dans la figure 3 on distingue
en particulier une composante à une pulsation wi du signal e inscrite dans
une bande située entre la pulsation wi min et la pulsation wi max Cette bande simule la variation de pulsation possible d'un signal de pulsation instantanée wi. In Figure 3 we distinguish the diagram of the frequency spectrum of the
device input signal. The horizontal part of diagrams 3 to 9
will represent the pulse axis and the vertical part of these diagrams
will represent the amplitude of the studied signals. In Figure 3 we distinguish
in particular a component at a pulsation wi of the signal e registered in
a band located between the pulse wi min and the pulse wi max This band simulates the possible pulse variation of an instantaneous pulse signal wi.
La figure 4 représente le signal b émis par l'oscillateur 6 à la pulsation wo. Les diagrammes 3 à 9 sont disposés les uns en dessous des autres de manière à ce que des pulsations identiques soient situées sur une même verticale. En rapprochant le diagramme 4 du diagramme 3 on constate que la pulsation du signal wo est extérieure à la bande possible du signal e. FIG. 4 represents the signal b emitted by the oscillator 6 at the pulsation wo. Diagrams 3 to 9 are arranged one below the other so that identical pulses are located on the same vertical. By comparing diagram 4 with diagram 3, it can be seen that the pulsation of the signal wo is external to the possible band of the signal e.
Sur la figure 5 on distingue le diagramme du spectre du signal e1 ce signal e1 est, rappelons le, délivré en sortie du mélangeur 1. Il est le résultat du produit du signal e par le signal b tel que cela apparaît sur la figure 2 déjà décrite. D'une manière connue ce spectre est divisé en deux parties symétriques une partie inférieure comprise entre les valeurs w0 - w. max et les valeurs wo - wi min et une partie supérieure comprise entre les valeurs w + w. min et w + wu maux
Dans la première bande inférieure ainsi déterminée, on trouve une raie de signal à la pulsation wO- wi et dans la deuxième bande supérieure de ce signal on trouve une raie à la pulsation wo + wi.In Figure 5 we distinguish the diagram of the spectrum of the signal e1 this signal e1 is, remember, delivered at the output of the mixer 1. It is the result of the product of the signal e by the signal b as it appears in Figure 2 already described. In a known manner, this spectrum is divided into two symmetrical parts, a lower part lying between the values w0 - w. max and the values wo - wi min and an upper part between the values w + w. min and w + wu sore
In the first lower band thus determined, there is a signal line with the pulsation wO-wi and in the second upper band of this signal there is a line with the pulsation wo + wi.
Il est évident avec un filtre passe-bas 21, du type décrit, de filtrer le signal e1 pour délivrer en sortie le signal e2. La figure 6 montre le
diagramme du spectre de fréquence de ce signal e2. On constate que le
signal e2 n'est émis qu'à une seule pulsation w0 - wi pouvant évoluer, selon
la valeur wi, entre une valeur minimale égale à wO- wi max et une valeur
maximale égale à w - w min
Il est évident que si le filtre 21 avait été remplacé par un filtre 2 passe-haut de même fréquence de coupure wo, la bande supérieure aurait été obtenue en sortie de ce filtre 2.Le signal qui aurait été obtenu n'est pas dessiné sur la figure 6 mais on pourrait l'obtenir facilement en l'inscrivant sur la figure 6 immédiatement en dessous de la bande latérale supérieure de la figure 5.It is obvious with a low-pass filter 21, of the type described, to filter the signal e1 to output the signal e2. Figure 6 shows the
diagram of the frequency spectrum of this signal e2. We see that the
signal e2 is only emitted with a single pulse w0 - wi which can change, depending on
the value wi, between a minimum value equal to wO- wi max and a value
maximum equal to w - w min
It is obvious that if the filter 21 had been replaced by a high-pass filter 2 with the same cutoff frequency wo, the upper band would have been obtained at the output of this filter 2. The signal which would have been obtained is not drawn on FIG. 6 but it could easily be obtained by writing it in FIG. 6 immediately below the upper side strip of FIG. 5.
La figure 7 représente le spectre de fréquence du signal bl. Le signal b1 est le signal disponible à la sortie du modulateur 5. Dans le cas qui nous préoccupe, où le modulateur 5 est un modulateur de phase, le spectre du signal b1 a l'allure de celui représenté sur la figure 7. Il est constitué d'une première raie située à la pulsation w et de deux raies,
o adjacentes à cette raie, une à la pulsation wo - wa et l'autre à la pulsation Wo + a On remarque que l'amplitude des raies adjacentes est différente de l'amplitude de la raie principale. Cette différence s'explique par le fait que le signal b1 est le résultat de la modulation en phase du signal b par le signal a.On sait en effet que les amplitudes des différentes raies d'un signal modulé en phase sont liées entre elles par les valeurs des coef ficients de Bessel. L'amplitude de la raie centrale est proportionnelle à la valeur JO de la fonction de Bessel. Les valeurs des amplitudes des raies directement adjacentes à cette raie centrale sont proportionnelles à la valeur J1. Les valeurs des amplitudes des raies qui seraient à des harmoniques de type wO- n wa ou w, + n wa sont proportionnelles aux valeurs Jn. nDans la réalisation qui nous préoccupe, ayant choisi un indice de modulation suffisamment faible, les tables des fonctions de Bessel nous permettent d'écrire que Jn est sensiblement nul quand n est supérieur à 1.FIG. 7 represents the frequency spectrum of the signal bl. The signal b1 is the signal available at the output of the modulator 5. In the case which concerns us, where the modulator 5 is a phase modulator, the spectrum of the signal b1 has the appearance of that represented in FIG. 7. It is consisting of a first line located at the pulsation w and two lines,
o adjacent to this line, one at the pulsation wo - wa and the other at the pulsation Wo + a We note that the amplitude of the adjacent lines is different from the amplitude of the main line. This difference is explained by the fact that the signal b1 is the result of the phase modulation of the signal b by the signal a. We indeed know that the amplitudes of the different lines of a signal modulated in phase are linked together by the values of the Bessel coefficients. The amplitude of the central line is proportional to the JO value of the Bessel function. The values of the amplitudes of the lines directly adjacent to this central line are proportional to the value J1. The values of the amplitudes of the lines which would be at harmonics of the type wOn wa or w, + n wa are proportional to the values Jn. n In the realization that concerns us, having chosen a sufficiently low modulation index, the tables of Bessel functions allow us to write that Jn is substantially zero when n is greater than 1.
Ceci explique que sur la figure 7 ne sont représentées que les deux raies directement adjacentes à la raie principale. L'obtention du signal b1 à travers le modulateur 5 sera décrite d'une manière plus précise ultérieurement.This explains why in FIG. 7 are represented only the two lines directly adjacent to the main line. Obtaining the signal b1 through the modulator 5 will be described in more detail later.
Le spectre du signal b1 est défini par l'utilisation des équations de
Bessel appliquées à la modulation de phase du signal à la pulsation wo par le signal a(t). On peut écrire b = cos wo.t et a = cos wa.t dans le cas d'une modulation sinusoldale par exemple. Le signal b1 s'écrit simplement: bl = cos + liNcos wa.t) où lif ##est la grandeur caractérisant la fonction de transfert propre du modulateur 5 représentant l'écart de phase entre b et b1 pour un signal de modulation unité. Pour simplifier la représentation on a choisi un indice de modulation faible donnant aux coefficients de Bessel les caractéristiques suivantes: J0 est sensiblement égal à 1,J1 est significatif et J n est négligeable.Une fois tous calculs faits il vient: bl = cos dont + J1 cos ((wO-wa)t + ZF J1 cos ((wO+wa)t +
Sur la figure 8 on distingue le signal e3 qui est le résultat de la modulation dans le modulateur 3 du signal e2 par le signal b1. Le modulateur 3 étant un mélangeur-multiplicateur le spectre du signal e3 se déduit des spectres des signaux e2 et b1 de la manière décrite précédemment. On distingue en particulier sur la figure 8 deux bandes de pulsation.Une première comprise entre les valeurs w. min et wi max et
i min i une seconde comprise entre les valeurs 2w0 - wi max et 2w - wi min
Chacune de ces bandes de pulsation étant symétrique de l'autre par rapport à la valeur wo. Ces bandes de pulsation figurent les variations de pulsation possibles du signal e et donc du signal b3 qui en découle.Ce signal b3 comporte comme le signal b1 dans sa bande inférieure une raie principale à la pulsation w. et deux raies accolées aux pulsations wi - a
i i et wi + Wa La bande de pulsation supérieure comporte une raie principale à la pulsation 2wo- wi et deux raies accolées aux pulsations 2w - wi - a et 2w - wi + wa. En faisant passer ce signal e3 à travers le filtre passebas 4, le signal S qui en résulte est identique à celui représenté sur la figure 9. En effet de la même façon que le signal e1 est devenu le signal e2 après être passé à travers le filtre passe-bas 2, de la même façon le signal e3 deviendra le signal S après être passé à travers le filtre passebas 4.The spectrum of signal b1 is defined by the use of the equations of
Bessel applied to the phase modulation of the signal at the pulsation wo by the signal a (t). We can write b = cos wo.t and a = cos wa.t in the case of a sinusoidal modulation for example. The signal b1 is simply written: bl = cos + liNcos wa.t) where lif ## is the quantity characterizing the inherent transfer function of the modulator 5 representing the phase difference between b and b1 for a unit modulation signal. To simplify the representation, we chose a low modulation index giving the Bessel coefficients the following characteristics: J0 is substantially equal to 1, J1 is significant and J n is negligible. Once all the calculations have been done, it comes: bl = cos of which + J1 cos ((wO-wa) t + ZF J1 cos ((wO + wa) t +
In FIG. 8, the signal e3 is distinguished which is the result of the modulation in the modulator 3 of the signal e2 by the signal b1. The modulator 3 being a mixer-multiplier the spectrum of the signal e3 is deduced from the spectra of the signals e2 and b1 in the manner described above. In particular, a distinction is made in Figure 8 between two pulsation bands, a first between the values w. min and wi max and
i min i one second between the values 2w0 - wi max and 2w - wi min
Each of these pulsation bands being symmetrical with the other with respect to the value wo. These pulsation bands represent the possible pulsation variations of the signal e and therefore of the signal b3 which results therefrom. This signal b3 comprises, like the signal b1 in its lower band, a main line at the pulsation w. and two lines joined to the pulsations wi - a
ii and wi + Wa The upper pulsation band has a main line at the 2wowi pulsation and two lines joined to the 2w - wi - a and 2w - wi + wa pulsations. By passing this signal e3 through the low-pass filter 4, the signal S which results therefrom is identical to that represented in FIG. 9. In fact in the same way as the signal e1 became the signal e2 after having passed through the low pass filter 2, in the same way the signal e3 will become the signal S after passing through the low pass filter 4.
Sur la figure 9 on distingue une bande de pulsations comprise entre les valeurs Wi min et wi max figurant les variations possibles de la pulsation du signal e. Une raie centrale w. ainsi que deux raies latérales Wi - Wa et wi + wa sont situées à l'intérieur de cette bande de pulsations. In FIG. 9 there is a band of pulses between the values Wi min and wi max representing the possible variations of the pulsation of the signal e. A central stripe w. as well as two lateral lines Wi - Wa and wi + wa are located inside this pulsation band.
Ces trois raies, représentatives du signal s1 ou s2, comprennent à la fois la pulsation wi représentative du signal à moduler e et les pulsations wi - wa et w. + wareprésentatives du signal modulant a.These three lines, representative of the signal s1 or s2, include both the pulsation wi representative of the signal to be modulated e and the pulsations wi - wa and w. + ware representative of the modulating signal a.
i Wa représentatives ~
Le signe de la partie correctrice de phase plus ou moins phi(a) dans le signal de sortie S ne peut pas apparattre sur un diagramme de spectre tel que représenté sur la figure 9. Le signe de cette valeur correctrice de phase ne peut apparaître que sur un diagramme de type Fresnel représenté sur la figure 11.i Wa representative ~
The sign of the phase correcting part more or less phi (a) in the output signal S cannot appear on a spectrum diagram as shown in FIG. 9. The sign of this phase correcting value can only appear on a Fresnel type diagram shown in FIG. 11.
Les figures 10 et 11 représentent un signal de sortie S comprenant une raie centrale de pulsation wi et deux raies latérales de pulsation wi - wa et wi + Wa Le diagramme du spectre du signal S est représenté sur la figure 10 sur laquelle apparaissent en particulier en ordonnée les valeurs des coefficients de Bessel JO et J1. Dans l'application qui nous préoccupe avec un faible indice de modulation JO est très sensiblement égal à 1, J1 est inférieur à JO et J2, J3 et Jn ne sont pas représentés étant inférieurs au centième de la valeur de JO. FIGS. 10 and 11 represent an output signal S comprising a central line of pulsation wi and two lateral lines of pulsation wi - wa and wi + Wa The spectrum diagram of the signal S is represented in FIG. 10 in which appear in particular in ordered the values of the Bessel coefficients JO and J1. In the application which concerns us with a low modulation index OJ is very substantially equal to 1, J1 is less than OJ and J2, J3 and Jn are not shown being less than one hundredth of the value of OJ.
La représentation dite de Fresnel du signal S apparaît sur la figure 11. On remarque en particulier sur cette figure 11 un premier vecteur tournant centré à l'origine des axes et de longueur JO tournant autour de l'origine avec une vitesse wi. On distingue également un deuxième et un troisième vecteurs d'amplitude J1 tournant symétriquement autour de l'extrémité du vecteur Jo, par rapport à lui, à des vitesses #wa et - wa. On constate que au temps t = 0 le premier vecteur serait colinéaire à l'axe horizontal et les deuxième et troisième vecteurs seraient colinéaires à un axe vertical. Selon le signe de la partie correctrice de phase + phi(a) ces deux derniers vecteurs seraient orientés vers le haut ou vers le bas. The so-called Fresnel representation of the signal S appears in FIG. 11. In particular, in this FIG. 11, we notice a first rotating vector centered at the origin of the axes and of length JO rotating around the origin with a speed wi. We also distinguish a second and a third amplitude vector J1 rotating symmetrically around the end of the vector Jo, with respect to it, at speeds #wa and - wa. We note that at time t = 0 the first vector would be collinear with the horizontal axis and the second and third vectors would be collinear with a vertical axis. According to the sign of the phase correcting part + phi (a) these last two vectors would be oriented upwards or downwards.
L'addition de ces trois vecteurs, représentant à tout moment, la représentation de Fresnel d'un signal modulé en phase apparaît sous la forme du vecteur s1. La représentation du vecteur s2 apparaît en pointillé sur la figure 11.The addition of these three vectors, representing at any time, the Fresnel representation of a phase modulated signal appears in the form of the vector s1. The representation of the vector s2 appears in dotted lines in FIG. 11.
Il est bien connu que les amplificateurs, précédant les antennes d'émission, et recevant à leur entrée deux signaux à émettre, produisent lors de l'amplification des produits d'intermodulation néfastes. Un amplificateur recevant un signal à émettre de pulsation Wil et un autre signal à émettre de pulsation wi2 va jouer d'une part le rôle qui lui est attribué : il va amplifier le signal à la pulsation w. et le signal à la pulsation wu2 ~ en deuxième lieu par son défaut de linéarité il va créer des harmoniques de pulsation nwil et nwi2 ; n étant plus grand ou égal à 2; et en troisième lieu il va créer des produits d'intermodulation de la forme nwj1 - (n-1)wi2. It is well known that the amplifiers, preceding the transmitting antennas, and receiving at their input two signals to be transmitted, produce during the amplification of harmful intermodulation products. An amplifier receiving a pulsating signal Wil and another pulsating signal wi2 will play the part assigned to it: it will amplify the signal at the pulsation w. and the signal to the pulsation wu2 ~ secondly by its lack of linearity it will create harmonics of pulsation nwil and nwi2; n being greater than or equal to 2; and thirdly it will create intermodulation products of the form nwj1 - (n-1) wi2.
On constate d'une part que les harmoniques de la forme nw11 ou nwi2 de même que les produits d'intermodulation situés au voisinage des fréquences harmoniques, peuvent être facilement éliminés de la partie à émettre car ils sont situés à une fréquence double de celle à laquelle doit se produire l'émission. Un filtre passe-bas, de fréquence de coupure comprise entre Wil et 2Wil ou w12 et 2wi2, éliminera efficacement ces harmoniques indésirables.Par contre les produits d'intermodulation de la forme nwj1 - (n-1)wj2 ont leur spectre situé dans la bande utile des signaux wil et w~2. En conséquence l'élimination de ces produits d'intermodulation sera inopérante par des moyens de filtrage classique. Dans certains cas le résultat de ces produits d'intermodulation peut être une distorsion de non-linéarité de la phase de chacun des signaux wil ou wi2.It is noted on the one hand that the harmonics of the form nw11 or nwi2 as well as the intermodulation products located in the vicinity of the harmonic frequencies, can be easily eliminated from the part to be emitted because they are located at a frequency double that at which should occur. A low-pass filter, with a cutoff frequency between Wil and 2Wil or w12 and 2wi2, will effectively eliminate these undesirable harmonics. On the other hand, intermodulation products of the form nwj1 - (n-1) wj2 have their spectrum located in the useful band of signals wil and w ~ 2. Consequently, the elimination of these intermodulation products will be ineffective by conventional filtering means. In certain cases the result of these intermodulation products can be a distortion of non-linearity of the phase of each of the signals wil or wi2.
Soit phi(p) la phase parasite apportée au signal wil par l'amplification de ce signal. Connaissant Wil il est possible de prévoir l'allure du déphasage t de la phase phi(p) en fonction de la pulsation wu1 ~ il est donc possible d'imaginer un signal a tel que la phase phi(a) apportée par le dispositif selon l'invention au signale., et disponible en S sous la forme
S = cos (wi.t + phi(a)), soit telle que phi(a) = - phi(p). On voit en conséquence que lton aura établi une précorrection du signal wi et que le dispositif selon l'invention est apte à réaliser cette précorrection. En effet l'amplificateur qui amplifierait S apporterait à S une phase parasite phi(p).Le signal délivré par l'amplificateur serait de la forme
S' = cos (wi.t + phi(a) + phi(p)) donc S' = cos w. t. Let phi (p) be the parasitic phase brought to the signal wil by the amplification of this signal. Knowing Wil it is possible to predict the shape of the phase shift t of the phi phase (p) as a function of the pulsation wu1 ~ it is therefore possible to imagine a signal such as the phi phase (a) provided by the device according to the invention indicates this, and available in S in the form
S = cos (wi.t + phi (a)), so that phi (a) = - phi (p). It can therefore be seen that lton will have established a pre-correction of the signal wi and that the device according to the invention is capable of carrying out this pre-correction. Indeed the amplifier which would amplify S would bring to S a parasitic phase phi (p). The signal delivered by the amplifier would be of the form
S '= cos (wi.t + phi (a) + phi (p)) therefore S' = cos wt
Les figures 12 à 19 donnent un exemple de réalisation d'un modulateur de phase 5 selon l'invention. La validité de l'invention serait maintenue si ce modulateur 5 avait une autre forme. On distingue en particulier sur la figure 12 un comparateur 7 ayant pour rôle de comparer à zéro la valeur du signal b et à délivrer en sortie un signal continu positif quand b est positif et un signal continu négatif quand b est négatif, soit b2 ce signal. On remarque sur la figure 13 un signal b tel qu'il a été défini jusque maintenant en particulier la période To d'un tel signal de pulsation wo. Le signal b est un signal sinusoldal. Le signal b2 délivré par le comparateur 7 a la forme représentée sur la figure 14.Selon cette figure,
T du temps t = O au temps t = 2 le signal b est positif et donc le signal b2 est positif, l'amplitude de cette partie positive n'étant en soi pas
T caractéristique. Du temps t = 2 au temps t = T le signal b est négatif et donc le signal b2 est également négatif, l'amplitude de cette partie négative est la même que l'amplitude de la partie positive précédente.Figures 12 to 19 give an exemplary embodiment of a phase modulator 5 according to the invention. The validity of the invention would be maintained if this modulator 5 had another form. There is in particular in FIG. 12 a comparator 7 whose role is to compare the value of signal b with zero and to output a positive continuous signal when b is positive and a negative continuous signal when b is negative, ie b2 this signal . Note in Figure 13 a signal b as has been defined so far in particular the period To of such a pulse signal wo. The signal b is a sinusoldal signal. The signal b2 delivered by the comparator 7 has the form shown in FIG. 14. According to this figure,
T from time t = O at time t = 2 the signal b is positive and therefore the signal b2 is positive, the amplitude of this positive part being in itself not
T characteristic. From time t = 2 to time t = T the signal b is negative and therefore the signal b2 is also negative, the amplitude of this negative part is the same as the amplitude of the previous positive part.
Ainsi de suite le signal b2 est donc une succession alternée de parties positives et de parties négatives de durée égale.Thus, signal b2 is therefore an alternating succession of positive parts and negative parts of equal duration.
En introduisant ce signal b2 à l'entrée d'un intégrateur 8 on peut voir en sortie de cet intégrateur 8 un signal b3 représenté par la figure 15. By introducing this signal b2 at the input of an integrator 8, one can see at the output of this integrator 8 a signal b3 represented by FIG. 15.
L'intégrateur 8 est un intégrateur connu de l'art antérieur ayant pour fonction de transformer un signal constant en un signal linéairement variable. Ainsi du temps t = O au temps t = fois2 le signal b2 étant positif le signal b3 aura l'allure d'une rampe continuement variable et augmentant
T progressivement. Du temps ~ au temps T, le signal b2 étant négatif, l'intégrateur 8 délivrera un signal continuement variable négativement, et ainsi de suite de façon que le signal b3 ressemble à une succession de dents de scie dont la valeur moyenne est nulle. Le signal b3 arrive à l'entrée d'un deuxième comparateur 9.The integrator 8 is an integrator known from the prior art having the function of transforming a constant signal into a linearly variable signal. Thus from time t = O to time t = times2 the signal b2 being positive the signal b3 will have the appearance of a continuously variable and increasing ramp
T gradually. From time ~ to time T, the signal b2 being negative, the integrator 8 will deliver a continuously variable signal negatively, and so on so that the signal b3 resembles a succession of saw teeth whose mean value is zero. The signal b3 arrives at the input of a second comparator 9.
Ce comparateur 9 a pour but de comparer la valeur d'un signal a aux valeurs du signal b3 en dents de scie décrit précédemment. Le signal a est un signal aléatoire, on peut remarquer seulement que ce signal varie lentement de telle façon qu'il pourra être considéré comme constant pendant un nombre suffisamment grand de périodes To des signaux bo, b2 ou b3. Ce signal a a été représenté par une droite horizontale tracée à travers le signal b3 sur la figure 15 et dont l'ordonnée à l'origine est a. Le comparateur 9 a pour fonction de délivrer un signal continu positif quand b3 est supérieur à a et de délivrer un signal nul dans les autres cas. The purpose of this comparator 9 is to compare the value of a signal a with the values of the sawtooth signal b3 described above. The signal a is a random signal, we can only notice that this signal varies slowly so that it can be considered as constant during a sufficiently large number of periods To of the signals bo, b2 or b3. This signal has been represented by a horizontal straight line drawn through the signal b3 in FIG. 15 and whose ordinate at the origin is a. The comparator 9 has the function of delivering a positive continuous signal when b3 is greater than a and of delivering a zero signal in the other cases.
Le signal délivré par ce comparateur 9 est visible sur le diagramme de la figure 16, ce diagramme est constitué d'une série d'impulsions. On n'attachera pas de valeur particulière à l'amplitude de ces impulsions. Par contre la position dans le temps de ces impulsions est liée aux signaux b3 et a. On peut remarquer sur la figure 15 que le signal b3 passe par 0 au T 3T ST + T0 3T temps t = 4,t= O,t = 40, etc... et que b3 = a pour t = 4+T, 40^FT, 4 + T etc ...De la même façon on remarque sur la figure 16 que
4 l'impulsion du signal b4 émanant du comparateur 9 a un flanc de montée
To 3T 5T au temps 4 + T, 4 F T, 4 + T etc ... The signal delivered by this comparator 9 is visible on the diagram of FIG. 16, this diagram consists of a series of pulses. No particular value will be attached to the amplitude of these pulses. On the other hand, the position in time of these pulses is linked to the signals b3 and a. We can notice on figure 15 that the signal b3 passes by 0 to the T 3T ST + T0 3T time t = 4, t = O, t = 40, etc ... and that b3 = a for t = 4 + T, 40 ^ FT, 4 + T etc ... In the same way we notice on figure 16 that
4 the pulse of signal b4 emanating from comparator 9 has a rising edge
To 3T 5T at time 4 + T, 4 FT, 4 + T etc ...
Le signal b3 étant formé de segments de droite inclinés avec un angle plus a ou moins a par rapport à l'axe des temps on peut remarquer que le retard T est lié à la valeur a par la tangente de l'angle d'inclinaison des segments de droite. Ceci peut encore s'écrire a = T.tga. On est donc en présence, en b4, d'un signal périodique, de périodicité To, donc de périodicité identique à celle du signal b, et retardée d'un retard T par rapport à l'instant de passage à O du signal b3. The signal b3 being formed from straight line segments inclined with an angle plus a or less a with respect to the time axis it can be noted that the delay T is linked to the value a by the tangent of the angle of inclination of the line segments. This can still be written a = T.tga. We are therefore in the presence, in b4, of a periodic signal, of periodicity To, therefore of periodicity identical to that of the signal b, and delayed by a delay T with respect to the instant of passage at O of the signal b3.
Il est possible de décomposer en série de Fourier le signal bq; selon la méthode connue cette décomposition en série de Fourier ferait apparaître une première raie à la pulsation wo ainsi que des harmoniques aux pulsations 2w 3wo, 4wo... L'amplitude de ces diverses raies est régie par la forme du signal b4. Il est possible de mettre en évidence la première raie à la pulsation w de ce signal en la faisant passer à travers
o un filtre passe-bas de fréquence de coupure supérieure à wo et inférieure à 2w0. Ce filtre passe-bas est figuré par la fonction numérotée 10 sur la figure 12. Ce filtre est du même type que ceux déjà rencontrés jusqu'ici.Il s'ensuit que le signal b6 disponible à la sortie du filtre passe-bas 10 est donc un signal sinusoïdal de pulsation wO
Le signal b4 tel qu'il est généré par le comparateur 9 présente des particularités. D'une part seuls les fronts de montée des impulsions du signal b4 présentent un retard T par rapport aux crêtes positives du signal b ; le milieu de ces impulsions correspond lui toujours aux passages à zéro du signal b. Le passage du signal b4 dans un filtre passe-bas de pulsation de coupure 3 20 par exemple, délivrerait un signal de pulsation w0 et simplement déphasé de 2 par rapport au signal b. D'autre part pour les
valeurs de a élevées, la durée T de l'impulsion du signal b4 est réduite.En effet pour a élevé la durée pendant laquelle b3 est supérieur à a est petite, la durée de l'impulsion b4 étant égale à cette durée elle est petite également. On en déduit que le rapport cyclique étant égal à Tut sera
sera affecté par les variations de a puisqu'il est affecté par les variations de T et que T est lié à a. Il est nécessaire de remarquer que To ne varie pas, To est égal à la période du signal b de pulsation inchangée tout au long de ce traitement et égale à wo. It is possible to decompose into a Fourier series the signal bq; according to the known method this decomposition in Fourier series would show a first line at the pulsation wo as well as harmonics at the pulsations 2w 3wo, 4wo ... The amplitude of these various lines is governed by the form of the signal b4. It is possible to highlight the first line at the pulsation w of this signal by passing it through
o a low-pass filter with cutoff frequency greater than wo and less than 2w0. This low-pass filter is represented by the function numbered 10 in FIG. 12. This filter is of the same type as those already encountered so far. It follows that the signal b6 available at the output of the low-pass filter 10 is so a sinusoidal pulse signal wO
The signal b4 as it is generated by the comparator 9 has special features. On the one hand, only the rising edges of the pulses of signal b4 have a delay T with respect to the positive peaks of signal b; the middle of these pulses always corresponds to the zero crossings of signal b. Passing the signal b4 through a low-pass cutoff pulse filter 3, for example, would deliver a pulse signal w0 and simply phase shifted by 2 with respect to the signal b. On the other hand for
values of a high, the duration T of the pulse of signal b4 is reduced. Indeed for a high the duration during which b3 is greater than a is small, the duration of the pulse b4 being equal to this duration it is small also. We deduce that the duty cycle being equal to Tut will be
will be affected by variations in a since it is affected by variations in T and T is related to a. It is necessary to note that To does not vary, To is equal to the period of the signal b of pulsation unchanged throughout this processing and equal to wo.
D'une manière connue l'amplitude de la première raie w0 de la décomposition en série de Fourier du signal b4 est directement liée au rapport cyclique T de l'impulsion. Si donc, au cours de la variation de a,
r
T le rapport cyclique TT varie, l'amplitude de la première raie w0 variera. In a known manner, the amplitude of the first line w0 of the Fourier series decomposition of the signal b4 is directly linked to the duty cycle T of the pulse. If therefore, during the variation of a,
r
T the duty cycle TT varies, the amplitude of the first line w0 will vary.
0
On a dit qu'on ne s'intéressait pas aux amplitudes des raies émises aux différentes pulsations cependant il est nécessaire que ces amplitudes soient constantes et en particulier ne soient affectées par les valeurs des signaux. En conséquence il sera judicieux de remplacer le filtre passe-bas 10 par une bascule monostable 11 suivie d'un filtre passe-bas 10.0
It has been said that we are not interested in the amplitudes of the lines emitted at the different pulses, however it is necessary that these amplitudes are constant and in particular are not affected by the values of the signals. Consequently, it will be wise to replace the low-pass filter 10 with a monostable rocker 11 followed by a low-pass filter 10.
La bascule monostable 11, recevant le signal b4, a un temps de
T relaxation inférieur à To en particulier de l'ordre de 2. Elle délivre une impulsion de durée constante, c'est-à-dire égale à son ~ temps de relaxation, au début de chaque impulsion du signal b4. La bascule monostable 11, connue de l'art antérieur, devra donc être choisie pour se déclencher sur le front de montée d'une impulsion incidente. Le signal b5 délivré par cette bascule monostable 11 est donc délivré en même temps que l'impulsion du signal b4, c'est-à-dire avec le retard T que l'on cherchait à obtenir.Ce signal b5, ayant ainsi le caractère d'une impulsion modulée en position, pourra être introduit dans un filtre passe-bas 10, tel que décrit précédemment, et donc ce filtre passe-bas 10 délivrera un signal b6 sinusoïdal de pulsation wo décalé par rapport au signal b origine
T (~r o d'un retard (T + 4 ) étant équivalent à un déphasage phi(a).The monostable flip-flop 11, receiving the signal b4, has a time of
T relaxation less than To in particular of the order of 2. It delivers a pulse of constant duration, that is to say equal to its ~ relaxation time, at the start of each pulse of signal b4. The monostable lever 11, known from the prior art, must therefore be chosen to trigger on the rising edge of an incident pulse. The signal b5 delivered by this monostable flip-flop 11 is therefore delivered at the same time as the pulse of the signal b4, that is to say with the delay T which it was sought to obtain. This signal b5, thus having the character of a pulse modulated in position, can be introduced into a low-pass filter 10, as described above, and therefore this low-pass filter 10 will deliver a sinusoidal signal b6 of pulsation wo offset from the original signal b
T (~ ro of a delay (T + 4) being equivalent to a phase shift phi (a).
Les signaux b5, délivré par la bascule 11, et b6, délivré par le filtre
10, apparaissent bien sur les figures 17 et 18. En particulier on a
représenté sur la figure 18 en tirets le signal b et l'on constate bien que b6
T
présente par rapport à b1 un retard égal à 4 + T. En faisant passer b6 à
travers un déphaseur 13, déphasant de , d'un type connu dans l'art
antérieur, on dispose en sortie de ce déphaseur 13 du signal b1 visible sur la figure 19 et délivré avec un retard T par rapport au signal b.The signals b5, delivered by the rocker 11, and b6, delivered by the filter
10, appear clearly in FIGS. 17 and 18. In particular, we have
shown in Figure 18 in dashes the signal b and we can see that b6
T
presents with respect to b1 a delay equal to 4 + T. By passing b6 to
through a phase shifter 13, phase shift of, of a type known in the art
prior to this, there is at the output of this phase shifter 13 the signal b1 visible in FIG. 19 and delivered with a delay T relative to the signal b.
Le problème de la variation du rapport cyclique T du signal b4 pourra être résolu d'une autre façon. Au lieu d'introduire dans le comparateur 7 un signal b de pulsation wo et de période To on introduira dans le
T comparateur 7 un signal b' de pulsation 2wo et donc de période . Ce signal b' subira à travers le comparateur 7, l'intégrateur 8, le comparateur 9 le même traitement que le signal b précédent. La pulsation étant multipliée par deux, toutes les grandeurs de durée sur les diagrammes 13 à 19 seront à diviser par deux et les grandeurs de pulsation sur des diagrammes seront à multiplier par deux.The problem of the variation of the duty cycle T of the signal b4 can be solved in another way. Instead of introducing into the comparator 7 a signal b of pulsation wo and of period To, we will introduce into the
T comparator 7 a signal b 'of pulsation 2wo and therefore of period. This signal b 'will undergo through the comparator 7, the integrator 8, the comparator 9 the same processing as the preceding signal b. The pulsation being multiplied by two, all the quantities of duration on diagrams 13 to 19 will have to be divided by two and the quantities of pulsation on diagrams will have to be multiplied by two.
En conséquence on constate que le signal bi élaboré par le comparateur 9 serait donc délivré avec un retard #' = a par rapport au signal b' ce qui est équivalent de dire par rapport au signal b. Si le comparateur 9 est suivi d'un diviseur d'impulsion par deux, noté 12 sur la figure 12, ce diviseur d'impulsion par deux 12 délivrera une impulsion pour deux impulsions du signal b'4. Ce diviseur d'impulsion par deux 12 comportera d'une manière préférée une bascule bistable ayant la particularité de délivrer un signal de sortie à deux états. Le changement d'état de ce signal de sortie n'étant provoqué que par un seul sens de changement d'état du signal admis à son entrée, en particulier par le flanc de montée de ce signal par exemple. Consequently, it can be seen that the signal bi produced by the comparator 9 would therefore be delivered with a delay # '= a with respect to the signal b' which is equivalent to saying with respect to the signal b. If the comparator 9 is followed by a pulse divider by two, denoted 12 in FIG. 12, this pulse divider by two 12 will deliver one pulse for two pulses of the signal b'4. This pulse divider by two 12 will preferably include a flip-flop having the particularity of delivering an output signal in two states. The change of state of this output signal being caused only by a single direction of change of state of the signal admitted to its input, in particular by the rising edge of this signal for example.
On obtiendra donc un signal b'5 constitué d'un train d'impulsions délivrées selon une période To et ayant un retard par rapport au signal T2 La durée des impulsions du signal est égal à T T0 originel b égal à T2. La durée des impulsions du signal b'5 estégal à 2. En
T effet à chaque 2 la bascule bistable 12 reçoit le flanc de montée d'une impulsion du signal b'4 et donc change d'état.We will therefore obtain a signal b'5 consisting of a train of pulses delivered according to a period To and having a delay with respect to the signal T2 The duration of the signal pulses is equal to T T0 original b equal to T2. The duration of the pulses of signal b'5 is equal to 2. In
T effect at each 2 the flip-flop 12 receives the rising edge of a signal pulse b'4 and therefore changes state.
Nous nous retrouvons donc dans les mêmes conditions que celles de la première variante exposée au-dessus c'est-à-dire avec un signal impul sionnel dont la durée des impulsions est constante. Les impulsions ici sont décalées par rapport à un signal origine d'un retard, en l'occurence égal à T , proportionnel à la valeur d'un signal correcteur a. We therefore find ourselves in the same conditions as those of the first variant exposed above, that is to say with an impulse signal whose pulse duration is constant. The pulses here are offset from a signal originating from a delay, in this case equal to T, proportional to the value of a correcting signal a.
Bien entendu d'autres manières de réaliser le modulateur 5 de l'invention peuvent être imaginées. En particulier on vient de décrire un modulateur 5 modulant en phase le signal à la pulsation wo par le signal a de manière à assurer la correction en phase des produits d'intermodulation avant amplification d'un signal à la pulsation w.. Mais il serait tout aussi loisible d'imaginer que le modulateur 5 soit un modulateur de fréquence ou encore un modulateur d'amplitude. Dans le même esprit il est tout à fait concevable d'imaginer que tous les signaux b, e, a et s soient des signaux impulsionnels et d'effectuer le traitement décrit par les figures 1 ou 2 d'une manière numérique. Of course, other ways of making the modulator 5 of the invention can be imagined. In particular, we have just described a modulator 5 modulating in phase the signal at the pulsation wo by the signal a so as to ensure the phase correction of the intermodulation products before amplification of a signal at the pulsation w .. But it would be just as possible to imagine that the modulator 5 is a frequency modulator or even an amplitude modulator. In the same spirit, it is entirely conceivable to imagine that all the signals b, e, a and s are impulse signals and to carry out the processing described by FIGS. 1 or 2 in a digital manner.
La précorrection de phase des signaux d'intermodulation est particulièrement utile dans les émissions intercontinentales en bande latérale unique dont on sait par ailleurs que la bande de fréquence la plus adaptée se situe entre 1,6 MHz et 30 MHz. The phase pre-correction of the intermodulation signals is particularly useful in intercontinental transmissions in a single sideband, of which it is known moreover that the most suitable frequency band is situated between 1.6 MHz and 30 MHz.
Hormis l'application citée de la précorrection en phase des produits d'intermodulation le dispositif selon l'invention permet d'affecter simultanément sur une même voie radioélectrique plusieurs types de modulation sans action préférentielle de l'une ou de l'autre dans la hiérarchie de la génération de fréquence. Apart from the cited application of the phase correction of intermodulation products, the device according to the invention makes it possible to simultaneously affect on the same radio channel several types of modulation without preferential action of one or the other in the hierarchy. of frequency generation.
Enfin il est possible d'imaginer que le signal wa soit un signal de brouillage, dans cette situation le signal a interviendrait comme une perturbation de nature à empêcher la compréhension après démodulation du signal e sauf pour un observateur qui posséderait par ailleurs le signal a et qui serait en mesure d'en effectuer la soustraction de la totalité du signal reçu. Finally it is possible to imagine that the signal wa is an interference signal, in this situation the signal a would intervene as a disturbance of a nature to prevent understanding after demodulation of the signal e except for an observer who would also have the signal a and which would be able to subtract from it the entire received signal.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8206274A FR2525048A1 (en) | 1982-04-09 | 1982-04-09 | Amplitude, frequency or phase modulation device - has combination of modulators, mixers and filters to produce modulated output signal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8206274A FR2525048A1 (en) | 1982-04-09 | 1982-04-09 | Amplitude, frequency or phase modulation device - has combination of modulators, mixers and filters to produce modulated output signal |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2525048A1 true FR2525048A1 (en) | 1983-10-14 |
Family
ID=9272959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8206274A Withdrawn FR2525048A1 (en) | 1982-04-09 | 1982-04-09 | Amplitude, frequency or phase modulation device - has combination of modulators, mixers and filters to produce modulated output signal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2525048A1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR932831A (en) * | 1941-04-25 | 1948-04-02 | Int Standard Electric Corp | Improvements in the transformation of frequency modulation into phase modulation |
| FR2037892A5 (en) * | 1969-03-10 | 1970-12-31 | Motorola Inc | |
| US3783304A (en) * | 1972-12-22 | 1974-01-01 | Rca Corp | Constant pulse width generator |
| US3898589A (en) * | 1974-05-02 | 1975-08-05 | Hughes Aircraft Co | Pulse position and phase modulator |
| JPS5652911A (en) * | 1979-10-08 | 1981-05-12 | Riichiro Obana | Method and apparatus for phase modulation |
-
1982
- 1982-04-09 FR FR8206274A patent/FR2525048A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
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Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| INTERNATIONAL JOURNAL OF ELECTRICAL ENGINEERING EDUCATION, vol.13, no.4, octobre 1976, Manchester (GB) * |
| PATENTS ABSTRACTS OF JAPAN, * |
| PATENTS ABSTRACTS OF JAPAN, vol.5, no.113, 22 juillet 1981, page 785 E 66 & JP - A - 56 52 911 (RIICHIROU OBANA) (12-5-1981) * |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |