FR2866495A1 - Procede de reduction du bruit dans un recepteur radiophonique, et recepteur mettant en oeuvre ce procede - Google Patents

Abstract

Récepteur radiophonique, comportant un dispositif réducteur de bruit atténuant la sortie audio lorsque le signal radiofréquence reçu est inférieur à un seuil prédéterminé, caractérisé en ce que l'atténuation est une fonction de la fréquence d'occurrence des passages du signal radiofréquence au dessous du seuil.

Description

La présente invention est relative à un procédé de réduction du bruit dans

un récepteur radiophonique, et plus particulièrement à la réduction du bruit généré par un évanouissement du signal radiofréquence ou par des interférences liées aux réflexions multiples, ainsi qu'à un récepteur mettant en oeuvre ce procédé.

Dans le domaine de la réception d'émissions radiophonique en modulation de fréquence (FM), en particulier lorsque le récepteur est mobile en environnement urbain, le signal radiofréquence (RF) reçu est affecté par des phénomènes de masquage par des immeubles, ou encore par des interférences liées à des réflexions multiple du signal, ce qui se traduit par des fluctuations importantes du champ électrique sur l'antenne de réception. On peut ainsi rencontrer, pour des fréquences de l'ordre de 100MHz, soit une longueur d'onde de quelques mètres, des "poches" dans lesquelles le signal présente des affaiblissements de plus de 20dB, ces poches pouvant être situées à quelques dizaines de centimètres les unes des autres. En fonction de la trajectoire et de la vitesse de déplacement du récepteur mobile, cela se traduit par des salves de parasites de brève durée, mais brutales et répétitives. Il est bien connu dans la technique des récepteurs radiophoniques que lorsque le signal utile reçu par l'antenne, c'est à dire le signal radiofréquence modulé reçu à la fréquence de syntonisation, diminue en deçà d'un seuil minimal, le rapport signal à bruit se détériore brusquement et le signal audio en sortie des haut-parleurs se transforme en bruit de fond gênant pour les auditeurs. Il est donc classique d'avoir recours à une atténuation de la sortie audio, afin de minimiser cette gêne, lorsque le niveau du signal radiofréquence est en dessous d'un seuil prédéterminé. Cependant, cette atténuation est en général de valeur fixe et appliquée avec une certaine constante de temps.

On connaît de la technique antérieure, et en particulier de la demande de brevet européen n EP 0 429 021, un récepteur radiophonique FM adapté pour supprimer les effets désagréables de ces interférences. Ce récepteur comporte des moyens pour dériver de l'étage de fréquence intermédiaire un signal représentatif du niveau de signal RF reçu. Lorsque ce signal présente une composante alternative, il est alors conclu à la présence d'interférences liées aux trajets multiples, et le gain du dernier étage d'amplification de la fréquence intermédiaire est réduit. Un tel dispositif, extrêmement réactif, présente l'inconvénient d'atténuer, voire de couper la sortie audio du récepteur même lorsque le niveau du signal RF est élevé et que les fluctuations du signal reçu auraient pu être compensées par des dispositifs classiques de contrôle automatique de gain, sans affecter l'intelligibilité du signal. Les "blancs" ainsi générés peuvent être perçu par l'auditeur comme aussi gênants que les salves de parasites qu'ils évitent.

La présente invention a donc pour but de proposer un récepteur radiophonique qui pallie les inconvénients de la technique antérieure et qui présente un mode de traitement du bruit mieux perçu par les auditeurs. Pour ce faire, l'invention se base sur l'observation que les auditeurs perçoivent comme admissible quelques parasites isolés si le signal audio reste intelligible, alors qu'ils préfèrent que ceux-ci soient masqués, au détriment du signal audio, lorsque leur fréquence est plus importante.

On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront dans la suite de la présente description, au moyen d'un récepteur radiophonique, comportant un dispositif réducteur de bruit atténuant la sortie audio lorsque le signal radiofréquence reçu est inférieur à un seuil prédéterminé, caractérisé en ce que ladite atténuation est une fonction de la fréquence d'occurrence des passages dudit signal au dessous dudit seuil.

Suivant une caractéristique intéressante de la présente invention, l'atténuation est en outre fonction de la durée des passages dudit signal au dessous dudit seuil.

Le récepteur selon l'invention comporte des moyens de génération d'un signal représentatif du niveau de réception d'un signal radiofréquence, des moyens de comparaison dudit signal représentatif avec un seuil prédéterminé, des moyens de génération d'un signal intermédiaire rectangulaire d'amplitude fixe et de durée déterminée en réponse aux moyens de comparaison, des moyens d'intégration dudit signal intermédiaire pour délivrer un signal de commande, et des moyens d'atténuation du signal de sortie audio en réponse audit signal de commande.

Selon une caractéristique importante du récepteur, les moyens d'atténuation sont adaptés pour fixer le point d'atténuation à -3dB de la sortie audio à une valeur du signal représentatif du niveau de réception, qui soit fonction du signal de commande.

Par ailleurs, les moyens de génération produisent un signal intermédiaire rectangulaire d'amplitude et de durée fixes, ou bien, selon une caractéristique alternative, d'amplitude fixe et de durée égale à la durée des passages dudit signal représentatif au dessous dudit seuil, en réponse aux moyens de comparaison.

Suivant une autre caractéristique du récepteur de l'invention, ledit signal de commande est en outre délivré à un filtre passe-bas afin d'atténuer sélectivement en 30 fréquence la sortie audio.

L'invention propose en outre un procédé de réduction du bruit dans un récepteur radiophonique, selon lequel on mesure un niveau de signal radiofréquence reçu à une fréquence prédéterminée, on compare ce niveau à un seuil prédéterminé, on génère un signal de commande d'atténuation d'un signal audio obtenu à partir du signal radiofréquence, caractérisé en ce que le signal de commande d'atténuation est une fonction de la fréquence d'occurrence des passages dudit niveau de signal radiofréquence au dessous dudit seuil.

Suivant une caractéristique importante du procédé de l'invention, à l'étape de comparaison, on génère un signal intermédiaire constitué d'impulsions d'amplitude et de durée prédéterminées, chaque impulsion étant déclenchée par le passage du niveau du signal radiofréquence en dessous du seuil, et on intègre ledit signal intermédiaire pour obtenir le signal de commande d'atténuation.

Selon une caractéristique alternative, à l'étape de comparaison, on génère un signal intermédiaire constitué d'impulsions d'amplitude prédéterminée, chaque impulsion étant déclenchée par le passage du niveau du signal radiofréquence en dessous du seuil, et de durée égale à la durée du passage dudit niveau de signal au dessous du seuil, et on intègre ledit signal intermédiaire pour obtenir le signal de commande d'atténuation.

Suivant une autre caractéristique du procédé, on applique le signal de commande d'atténuation à un filtre passe-bas, afin d'atténuer sélectivement en fréquence la sortie audio.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture 15 de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente un graphe du signal audio et du bruit en fonction du niveau de réception du signal radiofréquence, la figure 2 représente un graphe du signal audio analogue à celui de la figure 1 mettant en lumière l'effet de l'invention, la figure 3 représente un schéma bloc d'un récepteur selon l'invention, et la figure 4 représente des graphes temporels du signal représentatif du niveau de réception, du signal intermédiaire et du signal de commande d'atténuation.

On se réfère maintenant à la figure 1 sur laquelle on a désigné par (S) le niveau de sortie audio du signal utile obtenu après démodulation et amplification du signal radiofréquence, et par (N) le niveau de sortie du bruit associé, en fonction du niveau du signal radiofréquence VRF reçu (en abscisse). On peut constater qu'en dehors des faibles valeurs du niveau de signal radiofréquence, le rapport signal à bruit de la sortie audio est sensiblement constant et très élevé, caractéristique de la réception radiophonique en modulation de fréquence. Cependant, quand le signal RF reçu s'affaiblit, le bruit parasite, lié par exemple au bruit intrinsèque des étages d'entrée du récepteur, augmente et vient recouvrir le signal utile. Ces courbes représentent le comportement naturel du récepteur et présentent une atténuation intrinsèque du niveau de sortie audio qui ne dépend que de la construction des étages d'entrée de celui- ci. Cette atténuation est par exemple définie par le point LP dit point limite à 3dB, représentant la valeur V3 du signal RF reçu pour laquelle on note une atténuation de -3dB sur la sortie audio. Pour avoir une sensibilité suffisante du récepteur, cette valeur V3 est de l'ordre de 1 pV pour une impédance d'entrée de 75 Ohm, dans les conditions standard de radiodiffusion FM (modulation de 1 KHz, 22,5 KHz d'excursion et 50ps de désaccentuation). Néanmoins, lorsque le signal RF disparaît, cette atténuation intrinsèque ne permet pas de réduire le bruit au dessous d'environ -5dB par rapport au niveau audio de référence, en présence d'un signal RF fort, ce qui, compte tenu de la sensibilité de l'oreille au bruit blanc représente une gêne auditive. Lorsque l'on veut pouvoir maîtriser les effets la disparition du signal RF, on peut imposer une atténuation (dite atténuation du bruit inter station) plus importante, telle celle représentée par les courbes en tirets (S*) et (N*), où le point LP* est décalé vers la droite du graphe, à une valeur V3* permettant une atténuation de l'ordre de -20 à - 30 dB en l'absence de signal RF. Cependant, ceci s'effectue au détriment de la qualité d'écoute du récepteur.

Lorsqu'on est en présence de variations soudaines, importantes et aléatoires du niveau du signal RF reçu, comme c'est le cas en raison d'évanouissement ou d'interférences liées à des trajets et réflexions multiples du signal, aucune des deux solutions précédentes n'est satisfaisante. La présente invention propose donc un récepteur radiophonique dans lequel l'atténuation du signal audio de sortie est variable, et capable de s'auto adapter aux conditions d'évanouissement du signal radiofréquence.

A cet effet, le récepteur surveille en permanence le niveau de réception du signal radiofréquence sur la fréquence à laquelle il est accordé et le compare à un seuil prédéterminé correspondant à un niveau minimum assurant un rapport signal à bruit suffisant. Cependant, à l'inverse de la technique antérieure, la sortie audio du récepteur n'est pas automatiquement atténuée de manière fixe (par exemple selon la courbe S* des figures 1 et 2) dès que le niveau du signal RF passe au dessous du seuil. Selon l'invention, chaque passage au dessous du seuil est considéré comme un "événement bruit" qui s'il est isolé et bref, ne justifie pas que l'on détériore l'intelligibilité du signal audio en l'atténuant. Par contre, c'est la répétition à intervalles rapprochés de ces évènements bruit qui est considérée comme gênante, répétition en général révélatrice d'évanouissement ou d'interférences liées aux multiples trajets et réflexions subis par le signal RF. Ce sont donc ces salves d'événements bruit qui sont éliminées en faisant varier l'atténuation du signal audio de sortie en fonction de leur fréquence d'occurrence, conformément à l'enseignement de l'invention.

Pour mieux comprendre le principe de l'invention, on se réfère à la figure 2 où l'on a représenté (en tirets) de manière analogue à la figure 1 les courbes S et S* correspondant respectivement à l'atténuation intrinsèque et à l'atténuation de bruit inter- station d'un récepteur. On a également représenté (en trait plein) une courbe Si intermédiaire entre les deux courbes précédentes. Cette courbe est un exemple d'une famille de courbes représentant chacune une atténuation donnée, et qui se déduisent des courbes extrèmes en faisant varier la position du point limite à -3dB LP1. Ainsi, lorsque l'on parle de faire varier l'atténuation du signal audio, cela signifie que l'on sélectionne l'une des courbes de cette famille en faisant varier le niveau V31 du signal RF reçu pour lequel le signal audio est atténué de 3 dB. On peut noter qu'ainsi, pour une même valeur du niveau de signal RF reçu, on peut avoir une pluralité de valeurs d'atténuation, en fonction de la courbe sélectionnée, c'est à dire en fonction de la fréquence d'occurrence des évènements de bruit.

On va maintenant détailler un mode de mise en oeuvre de l'invention en relation avec la figure 3 du dessin annexé qui représente schématiquement un récepteur radiophonique comportant classiquement une antenne 1 de réception du signal RF, un étage d'amplification 2 de ce signal et un étage de mixage 3 recevant d'une part le signal RF amplifié et d'autre part un signal Fos, généré par un oscillateur non représenté, afin de fournir un signal approprié à l'étage de traitement de la fréquence intermédiaire 4. Cet étage effectue les opérations classiques de filtrage et d'amplification permettant de délivrer le signal approprié au démodulateur 5, et fournit en outre un signal VRF représentatif du niveau de réception du signal RF à la fréquence d'accord du récepteur. Ce signal VRF peut par exemple être obtenu par redressement et intégration du signal filtré à la fréquence intermédiaire du récepteur, afin d'obtenir un signal continu dont la tension est une image du niveau du signal RF reçu à la fréquence d'accord.

Le signal VRF est délivré à un comparateur 6 dans lequel il est comparé à un seuil VS prédéterminé. Ce seuil peut être choisi en fonction de la sensibilité des étages d'entrée du récepteur et du comportement désiré du dispositif de réduction de bruit. Il pourra par exemple être choisi pour correspondre à un rapport signal à bruit du signal RF représentatif de l'apparition d'un événement de bruit en sortie audio.

Dans une première variante du récepteur selon l'invention, la sortie du comparateur 6 est fournie à un circuit monostable 7 qui délivre une impulsion rectangulaire d'amplitude et de durée fixe à chaque passage du signal VRF au dessous du seuil V. Le signal intermédiaire VINT en sortie du monostable 7 est alors intégré dans un intégrateur 8 dont les constantes d'intégration sont réglables, pour fournir un signal de commande VCDE.

Dans une seconde variante du récepteur selon l'invention (non représentée) , la sortie du comparateur 6 est fournie directement à l'intégrateur 8.

Le signal de commande VCDE est ensuite fourni à un étage de sortie audio 9 placé en aval du démodulateur 5, dans lequel il est utilisé pour piloter un atténuateur variable 10 et/ou un filtre passe-bas 11, de telle sorte que la courbe d'atténuation du signal audio en fonction du niveau de réception du signal RF corresponde à l'une des courbes de la famille de la courbe SI (figure 2). Ceci peut par exemple être réalisé en asservissant un atténuateur (pour toute la largeur de la bande de fréquence audio) ou un filtre (pour une partie seulement de cette bande de fréquence audio, par exemple les aigus) de façon à ce que la différence de niveau de signal RF OV (figure 2) entre le point limite à - 3dB de l'atténuation intrinsèque et celui (LP1) de l'atténuation recherchée soit proportionnelle à la valeur du signal de commande VCDE.

On va maintenant détailler la génération du signal de commande VCDE en relation avec la figure 4 du dessin annexé qui représente en (a) un exemple de graphe temporel du signal VRF représentatif du niveau de réception du signal radiofréquence. Les courbes (b) et (c) représentent respectivement le signal intermédiaire VINT et le signal de commande VCDE dérivés de la courbe (a) dans la première variante du récepteur selon l'invention, mettant en oeuvre le monostable 7. Les courbes (d) et (e) représentent ces mêmes signaux, dans la seconde variante dans laquelle le signal de sortie du comparateur 6 est directement utilisé en temps que signal intermédiaire VINT dans l'intégrateur 8.

Comme on peut le voir en prenant ensemble les courbes (a), (b) et (c), dans la première variante, lorsque le niveau du signal RF passe au dessous du seuil Vs, la sortie du comparateur 6 bascule et le monostable 7 génère une impulsion rectangulaire d'amplitude prédéterminée et de durée fixe T, quelle que soit la durée pendant laquelle le signal VRF reste sous le seuil Vs. Le signal intermédiaire VINT est ainsi constitué d'une séquence d'impulsions de taille prédéterminées, chaque impulsion correspondant à un passage du niveau de signal reçu au dessous du seuil Vs représentatif de l'occurrence d'un événement de bruit. Le signal de commande VCDE sur la courbe (c) est croissant pendant chaque impulsion et décroissant entre les impulsions. Les taux de croissance et de décroissance sont déterminés par les constantes d'intégration de l'intégrateur 8. On obtient ainsi un signal de commande VCDE qui est une fonction directe de la fréquence d'occurrence des évènements bruit, et uniquement de cette fréquence, sans prise en compte de la durée desdits évènements.

A l'inverse, dans la seconde variante du récepteur, le signal intermédiaire VINT est formé d'impulsions rectangulaires de durée correspondant à la durée de l'événement de bruit, comme cela est apparent sur la courbe (d). On obtient ainsi un signal de commande VCDE courbe (e) qui est une fonction de la fréquence et de la durée des évènements de bruit.

Comme on l'a vu en relation avec la figure 3, le signal de commande VCDE est alors délivré à un étage de sortie audio 9 et plus particulièrement à un atténuateur 10 dont l'atténuation est ainsi réglable. Bien entendu, en fonction de la structure de l'étage audiofréquence, le signal de commande peut être utilisé pour ajuster le gain d'un amplificateur, ce gain étant d'autant plus réduit que le signal de commande est élevé. De même, l'invention couvre toutes les variantes à la portée de l'homme du métier permettant de réduire le niveau sonore de la sortie audio en fonction du signal de commande VCDE.

Le signal de commande peut être également avantageusement utilisé pour régler l'atténuation de l'étage audio 9 de manière sélective en fréquence, par exemple en commandant le réglage de la fréquence de coupure d'un filtre passe-bas 11 d'autant plus basse que le signal de commande est élevé. En effet, les évènements de bruit occasionnent des parasites dont la gamme de fréquence s'étend avec la même densité sur tout le spectre audible. C'est cependant dans les fréquences aigues que l'oreille est la plus sensible au bruit. On a donc remarqué qu'une atténuation des fréquences aigues pendant l'occurrence d'un événement de bruit permettait de réduire notablement la gêne auditive, tout en maintenant une meilleure intelligibilité du signal audio qu'une atténuation non sélective. Naturellement, le signal de commande VCDE peut être utilisé pour piloter en combinaison une atténuation sélective et non sélective, par exemple en atténuant d'abord les fréquences aigues pour des valeurs moyennes du signal de commande, puis l'ensemble du spectre lorsque le signal dépasse un certain seuil. Là encore toutes les variantes à la portée de l'homme du métier sont considérées comme faisant partie du champ de l'invention.

On a ainsi décrit un récepteur radiophonique comportant un dispositif de réduction de bruit, plus particulièrement du bruit dü aux évanouissements ou aux interférences liées aux trajets et réflexions multiples du signal radiofréquence. Si ce récepteur et le procédé de réduction du bruit qu'il met en couvre a été décrit en termes généraux qui pourraient laisser penser à une réalisation sous forme d'électronique analogique classique, l'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple.

En effet, les récepteurs modernes peuvent aussi être réalisés en utilisant des techniques numériques mises en oeuvre par des processeurs de signal numériques (DSP = digital signal processor). Ainsi, dans un récepteur dont la partie radiofréquence, en particulier le traitement de la fréquence intermédiaire, serait traitée de manière numérique, Le signal VRF pourrait être avantageusement élaboré sous forme numérique et traité sous cette forme par les équivalents numériques des comparateur 6, monostable 7 et intégrateur 8. Si de plus la partie audiofréquence du récepteur est réalisée par un DSP, le signal VRF peut être directement transmis à ce processeur, et l'ensemble du traitement de comparaison, élaboration du signal intermédiaire, intégration et application à l'amplification et au filtrage audiofréquence peut être réalisé de manière logicielle dans ce processeur.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Récepteur radiophonique, du type comportant un dispositif réducteur de bruit atténuant la sortie audio lorsque le signal radiofréquence reçu est inférieur à un seuil prédéterminé, caractérisé en ce que ladite atténuation est une fonction de la fréquence d'occurrence des passages dudit signal au dessous dudit seuil.

2. Récepteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite atténuation est en outre fonction de la durée des passages dudit signal au dessous dudit seuil.

3. Récepteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que qu'il comporte: É des moyens (4) de génération d'un signal (VRF) représentatif du niveau de réception d'un signal radiofréquence, É des moyens (6) de comparaison dudit signal représentatif avec un seuil (Vs) prédéterminé, É des moyens (6;7) de génération d'un signal intermédiaire (VINT) rectangulaire d'amplitude fixe et de durée déterminée en réponse aux moyens de comparaison, É des moyens (8) d'intégration dudit signal intermédiaire pour délivrer un signal de commande VCDE) , et É des moyens (10;11) d'atténuation du signal de sortie audio en réponse audit signal de commande.

4. Récepteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens d'atténuation sont adaptés pour fixer le point d'atténuation à 3dB (LP1) de la sortie audio à une valeur (V31) du signal (VRF) représentatif du niveau de réception fonction du signal de commande (VCDE) .

5. Récepteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de génération (7) produisent un signal intermédiaire rectangulaire d'amplitude et de durée 25 fixes (T) en réponse aux moyens de comparaison.

6. Récepteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de génération (6) produisent un signal intermédiaire rectangulaire d'amplitude fixe et de durée égale à la durée des passages dudit signal représentatif au dessous dudit seuil, en réponse aux moyens de comparaison.

7. Récepteur selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que ledit signal de commande est en outre délivré à un filtre passe-bas (11), afin d'atténuer sélectivement en fréquence la sortie audio.

8. Procédé de réduction du bruit dans un récepteur radiophonique, selon lequel: on mesure un niveau de signal radiofréquence reçu à une fréquence prédéterminée, on compare ce niveau à un seuil prédéterminé, 15 20 on génère un signal de commande d'atténuation d'un signal audio obtenu à partir du signal radiofréquence, caractérisé en ce que le signal de commande d'atténuation est une fonction de la fréquence d'occurrence des passages dudit niveau de signal radiofréquence au dessous 5 dudit seuil.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que, à l'étape de comparaison, on génère un signal intermédiaire constitué d'impulsions d'amplitude et de durée prédéterminées, chaque impulsion étant déclenchée par le passage du niveau du signal radiofréquence en dessous du seuil, on intègre ledit signal intermédiaire pour obtenir le signal de commande d'atténuation.

10. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que, à l'étape de comparaison, on génère un signal intermédiaire constitué d'impulsions d'amplitude prédéterminée, chaque impulsion étant déclenchée par le passage du niveau du signal radiofréquence en dessous du seuil, et de durée égale à la durée du passage dudit niveau de signal au dessous du seuil, on intègre ledit signal intermédiaire pour obtenir le signal de commande d'atténuation.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'on applique le signal de commande d'atténuation à un filtre passe-bas, afin d'atténuer sélectivement en fréquence la sortie audio.