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Etre
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Est-a
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Al-1
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Tre
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Mbs
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Physical
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1 l
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280 M
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70 M
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3 K
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de 22 J
(1)
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Molecule
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DES
(2)
[19][_]
PORTES
(1)
[20][_]
cipe
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522909A1
Family ID 4815320
Probable Assignee Imbeaux Jean Claude
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title MODULATEUR NUMERIQUE A PLUSIEURS NIVEAUX D'AMPLITUDE AVEC
COMPENSATION DE COMPOSANTE CONTINUE
Abstract
_________________________________________________________________
MODULATEUR NUMERIQUE A COMPENSATION DE COMPOSANTE CONTINUE.
CE MODULATEUR COMPREND, DE MANIERE CLASSIQUE, UN CIRCUIT DE
TRANSCODAGE 10, UN GENERATEUR DE PORTEUSE 12, DES PORTES LOGIQUES 14,
16, DES TRANSISTORS 18, 20 A RESISTANCES DE CHARGES DIFFERENTES 26,
28. LE MODULATEUR DE L'INVENTION COMPREND EN OUTRE UN CIRCUIT DE
COMPENSATION FORME D'AU MOINS UNE PORTE LOGIQUE 30 ET D'UN TRANSISTOR
32 DONT LA RESISTANCE DE CHARGE 34 EST DETERMINEE POUR QUE LE SIGNAL
DE SORTIE SOIT CENTRE SUR LA VALEUR MOYENNE.
APPLICATION A LA TRANSMISSION NUMERIQUE.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention a pour objet un modu- lateur numerique a
plusieurs niveaux d'amplitude avec compensation de composante continue
Elle trouve une application en telecommunications et notamment en
transmission numerique. Un modulateur numerique d'un type connu est
represente sur la figure 1 Il comprend: une entree E a deux acces
recevant des donnees nume- riques do, dl, un circuit de transcodage 10
a deux entrees 10/1, /2 reliees aux deux acces et a deux sorties 10/3,
/4 delivrant des donnees numeriques transcodees ao O a 1, un
generateur de porteuse 12, a une entree 12/1 de commande de phase,
reliee en l'occurrence a l'entree /2 et a une sortie 12/2 delivrant un
signal dont la phase est egale a O ou N selon la valeur de d 1, un
convertisseur numerique-analogique comprenant deux etages, le premier
forme de deux portes logi- ques 14, 16 (en l'occurrence de type
NON-OU) a deux entrees, respectivement 14/1, 14/2 et 16/1, 16/2 et une
sortie, respectivement 14/3, 16/3, les entrees 14/1, 16/1 etant
reliees aux sorties 10/3, 10/4 du circuit de transcodage 10, et les
entrees 14/2, 16/2 a la sortie 12/2 du generateur, le second etage
etant forme par deux transistors 18, 20 dont les bases sont reliees
aux sorties 14/3, 16/3 des portes logiques, les collecteurs a une
premiere ligne d'alimentation 22 portee a un potentiel Vcc et les
emetteurs a une seconde ligne d'alimentation 24 por- tee a un
potentiel VEE et cela a travers deux resis- tances de charge 26, 28 de
valeur 3 R et R; une sortie S constituee par une ligne de charge
adaptee reliee a la premiere ligne 22.
Le fonctionnement de ce circuit est le sui- vant Le generateur de
porteuse 12 delivre un signal rectangulaire dont la frequence est la
frequence por- teuse, et dont la phase est O ou N selon que la donnee
ai vaut 1 ou 0. Le circuit de transcodage 10 fournit deux donnees a 0,
a 1 definies a partir des donnees do, dl selon le tableau ci-dessous
qui donne aussi la phase du signal rectangulaire: r l4 ce _ La
resistance de charge 26 du transistor 18 commande par l'intermediaire
de ao est de valeur trois fois plus grande que la resistance de charge
28 du transistor 20 commande par l'intermediaire de a, (soit
respectivement 3 R et R) Les deux niveaux d'amplitude possibles en
sortie S sont donc dans un rapport 3 Ces niveaux sont indiques en
valeurs relatives dans la derniere colonne du tableau precedent (le
signe + cor- respond a la phase O et le signe a la phase n).
La figure 2 represente le signal obtenu en sortie du modulateur (en
bas), en fonction des valeurs des donnees (en haut).
Le circuit qui vient d'etre decrit est con- nu La partie conversion
numerique-analogique est-de- crite dans la demande de brevet francais
FR-A-2 454 726 et la partie modulation de l'onde por- teuse dans la
demande de brevet francais
FR-A-2 472 876.
Un tel modulateur presente l'inconvenient de delivrer un signal qui
possede une-composante con-
U "o a 1 ao rnaul Ae UL
1 1 O 1 O + 3
1 O 1 O O + 1
O 1 1 O x -1 0 O O 1 Tt -3 tinue car les deux tensions qui le
composent n'ont pas la meme valeur moyenne En effet, comme il apparait
clairement sur la figure 2, pour d =d C, la valeur moyenne de la
tension est v/2, si v designe l'amplitu- de maximum, alors que pour d
2 fdo, la valeur moyenne est egale a v-v/6 = 5 v
Il en resulte que le spectre du signal modu- le comporte, en plus de
la composante autour de la frequence porteuse, une composante
basse-frequence.
Ces deux composantes du spectre sont suffi- samment ecartees, lorsque
la vitesse de modulation est faible par rapport a la frequence
porteuse, pour qu'un filtre, constitue par un simple condensateur de
liai- son, elimine la partie basse frequence du spectre sans modifier
la partie utile situee autour de la frequence porteuse Mais lorsque la
vitesse de modulation n'est plus negligeable par rapport a la
frequence de la por- teuse, la partie basse frequence du spectre et la
par- tie utile situee autour de la frequence porteuse se chevauchent
Il n'est alors plus possible d'eliminer la partie basse frequence sans
distordre la partie utile.
Le but de la presente invention est juste- ment d'eliminer cet
inconvenient, en fournissant un signal module a plusieurs niveaux
d'amplitude, qui soit correctement centre, et ne presente donc plus de
composante spectrale indesirable en basse frequence.
Sous reserve de l'utilisation d'une onde porteuse ne comportant pas
d'harmonique 2, les difficultes de fil- trage du signal module
rencontrees lors de l'utilisa- tion de la technique anterieure sont
eliminees A cette fin, le modulateur objet de l'invention, qui est
encore du type de celui qui vient d'etre decrit, est complete par un
circuit de compensation de composante continue destine a centrer le
signal module Le prin- cipe de ce circuit consiste a superposer au
signal non centre une composante continue variable en fonction des
donnees, donc en fonction du niveau d'amplitude emis, de telle maniere
que le signal resultant soit toujours centre autour de sa composante
continue moyenne De facon plus precise, dans le cas du signal
represente par la figure 2, le niveau moyen continu est v/2 lorsque
l'amplitude alternative est v, et 5 v/6 lorsque l'amplitude
alternative est v/3 On peut re- centrer le signal en diminuant-la
composante continue de 5 v/6-v/2 =v/3 lorsque l'amplitude alternative
est v/3, c'est-a-dire lorsque al-1.
Une autre solution consisterait a augmenter de v/3 la composante
continue du signal obtenu lorsque a 1 l.
Pour obtenir ce decalage, il est fait usage d'un element
supplementaire dans l'etage logique com- mande par ai (ou a) et d'un
transistor dans l'etage de conversion pour ajouter la composante
continue de recentrage.
De facon plus precise, l'invention a donc pour objet un modulateur
numerique du genre de celui qui vient d'etre decrit et qui est
caracterise en ce qu'il comprend en outre un circuit de compensation
constitue par au moins une porte logique supplementai- re disposee
dans le premier etage du convertisseur, cette porte ayant une entree
reliee a l'une des sor- ties du circuit de transcodage et une sortie,
et par au moins un transistor supplementaire dispose dans le second
etage du convertisseur, ce transistor ayant une base reliee a la
sortie de la porte supplementaire, un collecteur relie a la premiere
ligne d'alimentation et un emetteur relie a la seconde ligne
d'alimentation par une resistance de valeur appropriee, ce circuit de
compensation provoquant, pour l'une au moins des ten- sions modulees
de sortie, un decalage de sa valeur moyenne qui ramene cette valeur
moyenne au niveau de la valeur moyenne des autres tensions, le signal
de sortie module etant alors forme de tensions de phases et
d'amplitudes differentes, mais toutes centrees sur une valeur moyenne
commune.
De toute facon les caracteristiques de l'in- vention apparaitront
mieux apres la description qui suit, d'un exemple de realisation donne
a titre expli- catif et nullement limitatif.
Le circuit de l'invention est represente sur la figure 3 dans le cas
d'une modulation a 4 niveaux antipodaux Ce circuit contient tous les
moyens deja illustres sur la figure 1; en outre et conformement a
l'invention, il comprend un circuit de compensation qui, dans le cas
illustre, est constitue par une porte logique supplementaire 30, du
type OU and #x003C;alors que les portes 14, 16 sont de type NON-OU)
commandee par ale et un transistor 32 Ce dernier possede une base re-
liee a la sortie 30/2 de la porte 30, un collecteur a la premiere
ligne 22 et un emetteur a la seconde ligne 24 par l'intermediaire
d'une resistance de charge 34 de valeur 3 R, c'est-a-dire de meme
valeur que la re- sistance de charge 26 associee au transistor 18 et a
la porte 14 commandee par ai Le courant delivre par le transistor 32
lorsque a 1 est a 1 correspond a une tension de sortie continue egale
a v/3 sur la ligne adaptee S Le niveau moyen du signal de sortie est
donc ramene au niveau moyen de la tension obtenue lorsque a 1 = 0
C'est ce qui est represente sur la figu- re 4. Naturellement, comme
indique plus haut, on pourrait agir aussi sur la tension d'amplitude v
en la remontant de Y On pourrait aussi decaler la tension d'amplitude
v de V et la tension d'amplitude v de v 6 et latnin 3 'mltd e-6 Ce
principe de compensation de composante continue est valable pour un
nombre quelconque de ni- veaux d'amplitude Il s'applique donc a toutes
les mo;- dulations numeriques d'amplitude, que ce soit sur une
porteuse, ou sur deux porteuses en quadrature. A titre d'exemple
supplementaire, la figure represente un mode particulier de
realisation d'un modulateur pour transmission en double modulation
d'amplitude a quatre niveaux, sur deux porteuses en quadrature
(modulation dite 2 MA 4 Q), dont le principe (sans compensation) est
decrit dans le document
FR-A-2 472 876, deja cite.
Le mode de realisation illustre utilise des circuits integres en
logique ECL Le circuit represen- te comprend d'abord un oscillateur 40
fonctionnant a 280 M Hz suivi d'un diviseur par quatre 42 delivrant
quatre tensions en quadrature a la frequence de M Hz Le circuit
comprend ensuite un premier etage constitue de deux portes 51 et 52
munies de deux con- densateurs reglables, une porte 71 reliee a une
pre- miere entree E 1, deux portes de modulation 72, 73 a deux entrees
recevant, d'une part, la porteuse avec une phase de n/2 ou 3 n/2, et
d'autre part la donnee numerique A appliquee sur une entree E 1, une
porte 74 a une entree reliee a une seconde entree E 2 recevant une
seconde donnee numerique B, et a deux sorties com- plementaires,
quatre portes 91 a 94 munies de quatre circuits a transistors 101 a
104, dont les sorties sont reliees a la masse par quatre resistances
111 a
114, chacune comportant une resistance fixe et un po- tentiometre. Le
modulateur represente comprend un second etage identique au premier
mais travaillant avec les signaux de phase O et N delivres par le
circuit 42 On retrouve donc deux portes 53, 54 associees a deux con-
densateurs reglables 63, 64, une porte 81 reliee a une entree E 3
recevant une donnee numerique C, deux portes
82, 83 de modulation, une porte 84 reliee a une qua- trieme entree E 4
recevant une quatrieme donnee numeri- que D, des portes 95 a 98,
quatre circuits de sortie a 108, associes a quatre jeux de resistances
115
A 118.
Le fonctionnement de ce circuit est le sui- vant. Le circuit 42 (qui
est par exemple de type 100131 de la Societe FAIRCHILD)realis
unedivision par 4 de la frequence du signal delivre par l'oscillateur
40 et fournit quatre signaux a 70 M Hz dephases de i/2 3 T
(soit 0,, ', -3 x) Les phases sont reglees avec pre- cision par les
condensateurs ajustables 61 a 64 places en sortie des portes 51 a 54,
lesquelles peuvent etre de type 1662 de la Societe MOTOROLA.
Les quatre bits A, B, C et D resultant d'un codage des donnees,
definissent un etat de la porteuse modulee choisi parmi 16 etats
possibles Le bit A per- met de choisir la phase K/2 ou 3 K/2 et le bit
B deter- mine l'amplitude de la porteuse, en agissant sur les portes
91 et 93 qui commandent les etages de sortie
(ces derniers peuvent etre du type 100122) Les ni- veaux sont regles
par les potentiometres en serie avec les resistances de charge (272 +
10 Q pour le niveau 3, 82.+ 33 pour le niveau 1) A chaque niveau
d'amplitude de la porteuse est associe un circuit de compensation de
composante continue Le bit B agit egalement sur ces circuits de
compensation par les portes 92 et 94, qui sont du type 1664, et les
etages de sortie corres- pondants La resistance 112 de 180 elet le
potentiome- tre en serie de 47 i determinent la compensation lors- que
le niveau 3 est emis La resistance 114 de 56 et le potentiometre en
serie de 22 J determinent la com- pensation lorsque le niveau 1 est
emis.
On retrouve les memes moyens sur la voie en quadrature (porteuses de
phase O ou it), commandee par les bits C et D. Le signal de sortie
centre est recueilli aux bornes de la resistance de charge 120 (de
valeur Ohms) reliee aux collecteurs des circuits de sortie
101 A 108 -
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Modulateur numerique comprenant un cir- cuit de transcodage (10) a
plusieurs entrees numeri- ques (10/1, 10/2) aptes a recevoir des
donnees numeri- ques (dot 0, dl,) et a autant de sorties (10/3, 10/4)
delivrant des donnees numeriques transcodees (a 0, a 1,), un
generateur (12 d'au moins ure porteuse, a au mbs une entree (12/1) de
commande de sa phase et au moins une sortie (12/2) delivrant au mons
uneporteuse ayant unephase determinee; un convertisseur numerique
analogique comprenant un premier etage forme de portes logiques (14,
16) a deux entrees (14/1, 14/2, 16/1, 16/2) et une sortie (14/3,
16/3), l'une des entrees (14/1, 16/1) etant reliee a l'une des sorties
(10/3, 10/4) du circuit de transcodage (10), l'autre (14/2, 16/2) a
l'une des sorties (12/2) du generateur et un second etage forme par
autant de transistors (18, 20) qu'il y a de portes logiques, chaque
transistor possedant un emetteur, une base et un collecteur, la base
d'un transistor etant reliee a la sortie (14/3, 16/3) d'une porte
logique, tous les collecteurs etant relies a une premiere ligne
d'alimentation (22), tous les emetteurs etant relies a travers des
resistances de charge de valeurs differentes (26, 28) a une seconde
ligne d'alimentation (24), la sortie (S) etant constituee par une
ligne de charge adaptee reliee a la premiere ligne (22), un tel
modulateur delivrant un signal de sortie compose de tensions ayant une
frequence egale a la frequence 'une porteuse delivree par le
generateur (12), une phase determinee par les donnees d'entree, et une
amplitude determinee par les donnees transco- dees, les differentes
amplitudes que peuvent prendre ces tensions ayant des valeurs moyennes
differentes; ce modulateur etant caracterise en ce qu'il comprend en
outre un circuit de compensation constitue par au moins une porte
logique supplementaire (30) disposee dans le premier etage du
convertisseur, cette porte ayant une entree (30/1) reliee a l'une des
sorties (10/4) du circuit de transcodage (10) et une sortie and
#x003C; 30/2), et par au moins un transistor supplementaire (32)
dispose dans le second etage du convertisseur, ce transistor ayant une
base reliee a la sortie (30/2) de la porte supplementaire (30), un
collecteur relie a la premiere ligne d'alimentation (22) et un
emetteur re- lie a la seconde ligne d'alimentation (24) par une
resistance (34) de valeur appropriee, ce circuit de compensation
provoquant, pour l'une au moins des ten- sions modulees de sortie, un
decalage de sa valeur moyenne qui ramene cette valeur moyenne au
niveau de la valeur moyenne des autres tensions, le signal de sortie
module etant alors forme de tensions de phases et d'amplitudes
differentes mais toutes centrees sur une valeur moyenne commune.
2 Modulateur numerique selon la revendica- tion 1, caracterise en ce
que, pour un modulateur a quatre niveaux d'amplitude antipodaux, le
circuit de compensation comprend une porte logique (30) a une entree
(30/1) reliee a l'une des sorties (10/4) du circuit de transcodage
(10) et un transistor (31) dont l'emetteur est relie a la seconde
ligne (24) par-une resistance (34) dont la valeur est egale a celle de
la resistance (26) qui est reliee au transistor (18) cor- respondant a
l'autre sortie (10/3) du circuit de transcodage (10).
3 Modulateur numerique selon la revendica- tion 1, caracterise en ce
que le generateur delivre deux porteuses en quadrature et en ce que le
second etage realise une modulation d'amplitude a 4 ou 8 ni- veaux par
porteuse.
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