FR2641916A1 - Frequency-modulated transmitter/receiver - Google Patents
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Abstract
Description
Emetteur-récepteur modulé en fréquence
L'invention concerne un émetteur-récepteur modulé en fréquence dans lequel l'émetteur comprend un oscillateur haute fréquence modulé en fréquence comprenant une entrée et une sortie de modulation, et le récepteur comprend en cascade : un mélangeur haute fréquence comprenant une entrée d'oscillateur local reliée en fonctionnement avec la sortie de ltoscillateur haute fréquence de l'émetteur; un premier filtre à fréquence intermédiaire; un mélangeur à fréquence intermédiaire; un second filtre à fréquence intermédiaire; et un détecteur; le récepteur comprenant en outre un oscillateur local modulé en fréquence présentant une sortie reliée en fonctionnement avec une entrée d'oscillateur local du mélangeur à fréquence intermédiaire, l'oscillateur local étant modulé par le signal de modulation de l'émetteur.Frequency modulated transceiver
A frequency-modulated transceiver in which the transmitter comprises a frequency-modulated high frequency oscillator including a modulation input and output, and the receiver includes in cascade: a high frequency mixer comprising an oscillator input local connected in operation with the output of the high frequency oscillator of the transmitter; a first intermediate frequency filter; an intermediate frequency mixer; a second intermediate frequency filter; and a detector; the receiver further comprising a frequency modulated local oscillator having an output operably connected to a local oscillator input of the intermediate frequency mixer, the local oscillator being modulated by the modulation signal of the transmitter.
Notamment dans les dispositifs radiofréquence fonctionnant dans la gamme des micro-ondes C > i GHz), tels que liaisons hertziennes, il est préférable de minimiser le nombre de composants haute fréquence et à micro-ondes, du fait que ceux-ci sont non seulement les plus coûteux mais en outre, dans bien des cas, les composants les plus critiques du système. Particularly in radiofrequency devices operating in the microwave range C> 1 GHz), such as microwave links, it is preferable to minimize the number of high frequency and microwave components, since these are not only the most expensive but in addition, in many cases, the most critical components of the system.
Selon une solution de l'art antérieur, le récepteur de 1 'émetteur-récepteur ne comprend pas d'oscillateur local haute fréquence parce que le signal d'oscillateur local du mélangeur haute fréquence du récepteur est obtenu à partir du signal de sortie modulé en fréquence de l'émetteur. Le premier signal à fréquence intermédiaire du récepteur contient par conséquent à la fois le signal reçu et la modulation de l'émetteur. La modulation de l'émetteur est compensée dans le mélangeur à fréquence intermédiaire, dont l'oscillateur local modulé en fréquence est modulé directement par -le signal de modulation de l'émetteur. Le signal détecté devrait être par conséquent exempt de la modulation dite résiduelle provoquée par l'émetteur. According to a prior art solution, the receiver of the transceiver does not include a high frequency local oscillator because the local oscillator signal of the receiver's high frequency mixer is obtained from the modulated output signal. frequency of the transmitter. The first intermediate frequency signal of the receiver therefore contains both the received signal and the modulation of the transmitter. The modulation of the transmitter is compensated in the intermediate frequency mixer, whose frequency-modulated local oscillator is modulated directly by the modulation signal of the transmitter. The detected signal should therefore be free of so-called residual modulation caused by the transmitter.
Dans la pratique, toutefois, il se produit une modulation résiduelle dans le signal détecté, ce qui augmente le taux d'erreurs sur les bits dans le cas d'un signal numérique (signal modulé par impulsions codées). In practice, however, there is a residual modulation in the detected signal, which increases the bit error rate in the case of a digital signal (pulse code modulated signal).
Ce problème est résolu selon la présente invention grâce à un émetteur-récepteur du type décrit dans le préambule et qui sue caractérise en ce qu'il comprend en outre des moyens permettant de régler la sensibilité de modulation de l'oscillateur haute fréquence ou de l'oscillateur local ou- bien le niveau du signal de modulation en fonction de la corrélation entre le signal de sortie du détecteur et le signal de modulation de l'émetteur. This problem is solved according to the present invention by means of a transceiver of the type described in the preamble and which is characterized in that it further comprises means for adjusting the modulation sensitivity of the high frequency oscillator or the oscillator. local oscillator or the level of the modulation signal as a function of the correlation between the output signal of the detector and the modulation signal of the transmitter.
L'invention se base sur l'observation par la
Demanderesse qu'un facteur ' important conduisant à la formation d'une modulation résiduelle réside dans l'instabilité des sensibilités de modulation des oscillateurs haute fréquence et local ainsi que dans les différences qui se produisent entre elles. Du fait des sensibilités de modulation différentes des oscillateurs, la modulation introduite par l'émetteur sur le signal d'entrée du mélangeur à fréquence intermédiaire et la modulation du signal d'oscillateur local du mélangeur à fréquence intermédiaire s'écartent légèrement l'une de l'autre, ce qui entraîne une modulation résiduelle du signal détecté. Dans la solution apportée par l'invention, la sensibilité de modulation dùn oscillateur est réglée de manière adaptive pour que les sensibilités de modulation des oscillateurs soient égales.En variante, le niveau du signal de modulation d'fun oscillateur peut étre réglé pour que la différence entre les sensibilités de modulation des oscillateurs soit compensée.The invention is based on observation by the
It has been proposed that an important factor leading to the formation of a residual modulation lies in the instability of the modulation sensitivities of the high frequency and local oscillators as well as in the differences which occur between them. Due to the different modulation sensitivities of the oscillators, the modulation introduced by the transmitter on the input signal of the intermediate frequency mixer and the modulation of the local oscillator signal of the intermediate frequency mixer slightly deviate one from the other. the other, resulting in residual modulation of the detected signal. In the solution provided by the invention, the modulation sensitivity of an oscillator is adaptively set so that the modulation sensitivities of the oscillators are equal. Alternatively, the level of the oscillator fun modulation signal can be adjusted so that the difference between the modulation sensitivities of the oscillators is compensated.
Un réglage adaptif est à préférer parce que les conditions (par exemple la température) et les réglages éventuels en fréquence du dispositif radio fréquence ont une influence sur les sensibilités de modulation. La raison en est que la sensibilité de modulation d'un oscillateur normal, réalisé par exemple par une diode varactor, dépend de l'importance de . la tension de commande. Grâce à un réglage adaptif, les'performances du dispositif restent inchangées pendant toute sa vie utile (la dérive due à la température et les phénomènes de vieillissement étant compensés), et une moindre précision est nécessaire au niveau des procédés de production. An adaptive setting is preferable because the conditions (eg temperature) and the possible frequency settings of the radio frequency device have an influence on the modulation sensitivities. The reason is that the modulation sensitivity of a normal oscillator, made for example by a varactor diode, depends on the importance of. the control voltage. Thanks to an adaptive adjustment, the device performance remains unchanged throughout its useful life (drift due to temperature and aging phenomena being compensated for), and less precision is required in the production processes.
On va décrire plusieurs modes de réalisation de l'invention avec plus de détails, en référence aux dessins annexés, dans lesquels
La figure 1 est un schéma synoptique d'un émetteurrécepteur dans lequel la sensibilité de modulation d'un oscillateur haute fréquence est réglée;
La figure 2 est un schéma synoptique d'un autre émetteur-récepteur dans lequel la sensibilité de modulation d'un oscillateur local est réglée.Several embodiments of the invention will be described in greater detail with reference to the accompanying drawings, in which
Fig. 1 is a block diagram of a transceiver in which the modulation sensitivity of a high frequency oscillator is set;
Fig. 2 is a block diagram of another transceiver in which the modulation sensitivity of a local oscillator is set.
Dans l'émetteur-récepteur de la figure 1, le signal de modulation de l'émetteur est appliqué par un moyen de réglage de niveau 7 à une entrée de modulation d'un oscillateur haute fréquence modulé en fréquence 1. Depuis la sortie de ltoscillateur haute fréquence i, le signal modulé en fréquence est appliqué à la fréquence d'émission par l'intermédaire d'un moyen de branchement 2 à une antenne, soit directement soit éventuellement par l'intermédiaire d'un amplificateur haute fréquence (non représenté). Le signal de modulation est de préférence un signal numérique. Dans la présente description, le terme "haute fréquence" désigne notamment mais non exclusivement les fréquences micro-ondes ( > 1 GHz). In the transceiver of FIG. 1, the modulation signal of the transmitter is applied by a level adjusting means 7 to a modulation input of a frequency-modulated high frequency oscillator 1. Since the oscillator output at high frequency i, the frequency-modulated signal is applied to the transmission frequency via a connection means 2 to an antenna, either directly or possibly via a high-frequency amplifier (not shown) . The modulation signal is preferably a digital signal. In the present description, the term "high frequency" refers in particular but not exclusively microwave frequencies (> 1 GHz).
Le récepteur, quant à lui, est constitué d'un montage en série comprenant les composants suivants dans l'ordre : un mélangeur haute fréquence 13, un premier filtre à fréquence intermédiaire 12, un mélangeur à fréquence intermédiaire 4, un second filtre à fréquence intermédiaire 10 et un détecteur 9. Le signal reçu est appliqué depuis l'antenne au mélangeur 13, dont l'entrée d'oscillateur local reçoit le signal de sortie modulé en fréquence de l'oscillateur l par l'intermédiaire d'un moyen de branchement 2.De ce fait le mélangeur 13 convertit le signal reçu en une première fréquence intermédiaire, tout en lui imprimant en même temps la modulation présente sur le signal de sortie de l' oscillateur l. Le signal de sortie à fréquence intermédiaire du mélangeur 13 est une bande passante filtrée par le premier filtre à fréquence intermédiaire 12 et appliquée au mélangeur à fréquence intermédiaire ll. The receiver, meanwhile, consists of a series arrangement comprising the following components in order: a high frequency mixer 13, a first intermediate frequency filter 12, an intermediate frequency mixer 4, a second frequency filter intermediate 10 and a detector 9. The received signal is applied from the antenna to the mixer 13, whose local oscillator input receives the frequency-modulated output signal of the oscillator 1 via a means of 2. Because of this, the mixer 13 converts the received signal into a first intermediate frequency, while at the same time simultaneously impressing the modulation on the output signal of the oscillator 1. The intermediate frequency output signal of the mixer 13 is a passband filtered by the first intermediate frequency filter 12 and applied to the intermediate frequency mixer 11.
Le signal de sortie d'un oscillateur local modulé en fréquence 8 est appliqué à l'entrée d'oscillateur local du mélangeur 11. Le signal de modulation de l'émetteur est appliqué par l'intermédiaire d'un moyen de retard 4 à l'entrée de modulation de l'oscillateur 8. L'oscillateur 8 est ainsi modulé par le même signal de modulation - que l'oscillateur l de l'émetteur. Il en résulte que la modulation présente sur le signal d'oscillateur local du mélangeur 11 est égale à, et présente la même phase que, la modulation introduite par l'émetteur sur le signal d'entrée du mélangeur ll. En principe, le mélangeur 4 élimine ainsi la modulation introduite par l'émetteur lorsqu'il convertit le signal reçu en une seconde fréquence intermédiaire. La sortie du mélangeur Il est une bande passante qui est filtrée par le second filtre à fréquence intermédiaire 10 et détectée par le détecteur 9. The output signal of a frequency modulated local oscillator 8 is applied to the local oscillator input of the mixer 11. The modulation signal of the transmitter is applied via a delay means 4 to the oscillator. Oscillator 8 is thus modulated by the same modulation signal as oscillator 1 of the transmitter. As a result, the modulation present on the local oscillator signal of the mixer 11 is equal to, and has the same phase as, the modulation introduced by the transmitter on the input signal of the mixer 11. In principle, the mixer 4 thus eliminates the modulation introduced by the transmitter when it converts the received signal into a second intermediate frequency. The output of the mixer It is a bandwidth which is filtered by the second intermediate frequency filter 10 and detected by the detector 9.
Il ne devrait pas exister une modulation résiduelle introduite par l'émetteur sur le signal de sortie du détecteur 9.There should be no residual modulation introduced by the transmitter on the output signal of the detector 9.
Un moyen de réglage de niveau 7 (par exemple un amplificateur ou atténuateur) connecté en série avec l'oscillateur haute fréquence l sur le chemin du signal de modulation permet de régler le niveau du signal de modulation appliqué à l'oscillateur l, compensant ainsi la variation des sensibilités de modulation des oscillateurs l et 2 et la différence entre elles. Le moyen de réglage de niveau est commandé par un moyen de corrélation 5 ayant une sortie reliée par un moyen d'intégration ou d'établissement de la moyenne 6 à une entrée de commande du moyen de réglage de niveau 7. Une entrée du moyen de corrélation 5 est raccordée à la sortie du détecteur 9 alors que le signal de modulation de l'émetteur est appliqué à une autre entrée par un moyen de décalage de phase 3.Le retard provoqué par le moyen de retard 3 est sensiblement égal au retard provoqué par le détecteur 9 et le second filtre à fréquence intermédiaire 10, c'est-àdire qu'il compense le retard introduit par eux. Le moyen de corrélation 5 a pour rôle de mettre le signal de modulation en corrélation avec le signal du détecteur 9 et commande le moyen de réglage de niveau 7 en fonction du résultat de la corrélation. Le moyen de réglage de niveau répond au résultat de la corrélation en réglant le niveau du signal de modulation devant être appliqué à l'oscillateur l pour que la corrélation entre lesdits signaux soit diminuée, c'est-à-dire que la modulation résiduelle présente sur le signal détecté est diminuée. A level adjusting means 7 (for example an amplifier or attenuator) connected in series with the high frequency oscillator 1 on the path of the modulation signal makes it possible to adjust the level of the modulation signal applied to the oscillator 1, thus compensating for the variation of the modulation sensitivities of the oscillators 1 and 2 and the difference between them. The level adjusting means is controlled by a correlation means having an output connected by an integrating or averaging means to a control input of the level setting means. correlation 5 is connected to the output of the detector 9 while the modulation signal of the transmitter is applied to another input by a phase shift means 3.The delay caused by the delay means 3 is substantially equal to the delay caused by the detector 9 and the second intermediate frequency filter 10, that is to say that it compensates for the delay introduced by them. The correlation means 5 has the role of correlating the modulation signal with the signal of the detector 9 and controls the level adjusting means 7 according to the result of the correlation. The level adjusting means responds to the result of the correlation by adjusting the level of the modulation signal to be applied to the oscillator 1 so that the correlation between said signals is decreased, i.e. the residual modulation present on the detected signal is decreased.
La figure 2 montre un schéma synoptique d'un émetteur-récepteur dans lequel le moyen de réglage de niveau 7 est connecté, sur le chemin du signal de modulation, en série avec l'oscillateur local 8 afin de régler le niveau du signal de modulation. Sous tous les autres aspects, la structure et le fonctionnement de l'émetteur-récepteur de la figure 2 sont analogues à ceux de ltémetteur-récepteur de la figure i. FIG. 2 shows a block diagram of a transceiver in which the level adjusting means 7 is connected, in the modulation signal path, in series with the local oscillator 8 to adjust the level of the modulation signal . In all other aspects, the structure and operation of the transceiver of FIG. 2 are similar to those of the transceiver of FIG.
Toutefois, le retard dans la propagation du signal (décalage de phase) depuis l'entrée de l'oscillateur i (ou du moyen de réglage de niveau 7) à travers l'oscillateur 1, le moyen de branchement 2, le mélangeur 13, le premier filtre à fréquence intermédiaire 12 et la ligne de transmission qui les relie jusqu'à l'entrée du mélangeur
Il dépasse le retard dans la propagation du signal depuis l'entrée d'oscillateur l en passant par l'oscillateur local 8 jusqu a l'entrée d'oscillateur local du mélangeur 11. Il en résulte qu'un décalage de phase existe entre la modulation du signal d'oscillateur local du mélangeur il et la modulation introduite par l'émetteur sur le signal d'entrée du mélangeur 11. Ce décalage de phase a pour conséquence une modulation résiduelle et rend l'émission impossible à des vitesses d'émission élevées.However, the delay in the propagation of the signal (phase shift) from the input of the oscillator i (or the level adjustment means 7) through the oscillator 1, the connection means 2, the mixer 13, the first intermediate frequency filter 12 and the transmission line which connects them to the inlet of the mixer
It exceeds the delay in the propagation of the signal from the oscillator input 1 through the local oscillator 8 to the local oscillator input of the mixer 11. As a result, a phase shift exists between the modulation of the local oscillator signal of the mixer 11 and the modulation introduced by the transmitter on the input signal of the mixer 11. This phase shift results in a residual modulation and makes the emission impossible at transmission speeds high.
Ce décalage de phase est compensé grâce à un moyen de retard 4 connecté en série avec l'oscillateur 8. Le retard est sélectionné pour que les temps de propagation le long des chemins de signaux précités soient sensiblement égaux. Pour cette raison, la vitesse d'émission de l'émetteur-récepteur de l'invention n'est pas limitée. This phase shift is compensated by a delay means 4 connected in series with the oscillator 8. The delay is selected so that the propagation times along the aforementioned signal paths are substantially equal. For this reason, the transmission speed of the transceiver of the invention is not limited.
Un moyen de décalage de phase 14 peut être disposé avant l'oscillateur 8 ou après (non représenté), et il peut être fixe ou reglable manuellement (comme sur les figures) ou réglable de manière adaptive (nbn représenté). A phase shift means 14 may be disposed before or after the oscillator 8 (not shown), and it may be fixed or manually adjustable (as in the figures) or adaptively adjustable (nbn shown).
Les figures annexées et la description de ces figures ne sont données qu'à titre d'illustration de la présente invention. Dans ses détails, l'invention peut varier dans le cadre des revendications annexées. The accompanying figures and the description of these figures are given by way of illustration of the present invention. In its details, the invention may vary within the scope of the appended claims.
Claims (6)
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