FR2471092A1 - Modem with phase coherent frequency modulator - uses filter separation transmitted and received signals and routes received signal to demodulator with carrier detection - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un modulateul-démodulateur pour la transmission et la réception d'information. The invention relates to a module-demodulator for the transmission and reception of information.
Dans la suite de la description, ce modulateur-démodulateur sera souvent désigné par l'abréviation usueile "modem". In the following description, this modulator-demodulator will often be designated by the usual abbreviation "modem".
Ce modem est un appareil électronique, conçu pour relier des équipements terminaux entre eux ou à des centres de traitement de l'information, en utilisant comme support le réseau téléphonique auto- commuté et des lignes spécialisées à deux fils.This modem is an electronic device, designed to connect terminal equipment to each other or to data processing centers, using the self-switched telephone network and dedicated two-wire lines as support.
Les modems de type connu fonctionnent en principe en assurant l'échange d'information simultanément et bidirectionnellement. Modems of known type operate in principle by ensuring the exchange of information simultaneously and bidirectionally.
Pour assurer une séparation suffisante des signaux de transmission et de réception, ces modems utilisent des circuits complexes et relativement chers. Par ailleurs, ils exigent un interfaçage efficace et complexe vis-à-vis des systèmes de traitement de l'information destinés à émettre ou recevoir les données transmises.Il en résulte que les modems connus sont des ensembles complexes et onéreux, dont le rapport perfornances/coOt de production est plut8t défavorable
Le but de l'invention est de réaliser un modem de construction simple, utilisant un principe de transmission original, complètement isolé électriquement des appareils dUutilisa- tion et de transmission de données, et dont les performances sont très satisfaisantes
La présente invention a pour objet un moduluteuru démodulateur pour la transmission et la réception dwinformation entre des ensembles de traitement de l'information et/ou des équipements terminaux, en utilisant comme support le réseau téléphonique autocommuté, caractérisé en ce qu'il comporte essentiellement quatre parties principales b pour la voie de transmission, un générateur de modulation de fréquence à cohérence de phase continue et une unité de filtrage et de pilotage de la ligne du réseau, assurant la séparation des signaux d'émission et de réception; pour la voie de réception, une unité de filtrage et de mise en forme, et un démodulateur de fréquence avec détection de porteuse.To ensure sufficient separation of transmission and reception signals, these modems use complex and relatively expensive circuits. In addition, they require efficient and complex interfacing with information processing systems intended for transmitting or receiving transmitted data. As a result, known modems are complex and expensive assemblies, the performance ratio of which / production cost is rather unfavorable
The object of the invention is to provide a simple construction modem, using an original transmission principle, completely electrically isolated from the use and data transmission devices, and the performance of which is very satisfactory.
The subject of the present invention is a demodulator modulator for the transmission and reception of information between data processing units and / or terminal equipment, using the self-switched telephone network as support, characterized in that it essentially comprises four main parts b for the transmission channel, a frequency modulation generator with continuous phase coherence and a filtering and control unit of the network line, ensuring the separation of the transmission and reception signals; for the reception channel, a filtering and shaping unit, and a frequency demodulator with carrier detection.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le modulateur-démodulateur comporte
- deux circuits d'interfaçage par rapport à l'ensemble de
traitement ou à l'équipement terminal, constitués chacun
essentiellement d'une diode électroluminescente et d'un
transistor photosensible, de façon à réaliser un isolateur
opto-électronique assurant un isolement galvanique complet;
- un moyen de couplage, galvaniquement isolé, à la ligne du
réseau téléphonique;
- sur la voie de réception, un circuit de mise en forme dé
livrant un signal binaire de tension modulé en fréquence.According to other characteristics of the invention, the modulator-demodulator comprises
- two interfacing circuits in relation to the set of
treatment or terminal equipment, each consisting
essentially a light emitting diode and a
photosensitive transistor, so as to produce an isolator
opto-electronics ensuring complete galvanic isolation;
- a galvanically isolated coupling means to the line of the
telephone network;
- on the reception channel, a circuit for shaping
delivering a binary voltage modulated frequency signal.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention
- ses quatre parties principales sont réalisées chacune sous
forme d'un circuit intégré en technologie hybride en cou
che mince;
- chacun des circuits d'inferfaçage comporte, du coté de
l'ensemble de traitement de l'information, une liaison
série à boucle de courant.According to other features of the invention
- its four main parts are each produced under
form of an integrated circuit in hybrid technology in neck
thin che;
- each of the interfacing circuits comprises, on the side of
the information processing system, a link
current loop series.
D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui suit, faite avec référence au dessin annexé, sur lequel on peut voir un schéma symbolique simplifié d'un exemple de réalisation d'un modem selon l'invention. Other characteristics of the invention will emerge from the description which follows, given with reference to the appended drawing, in which a simplified symbolic diagram of an exemplary embodiment of a modem according to the invention can be seen.
Sur le dessin on peut voir que le modem représenté à titre d'exemple comporte quatre parties principales I a 4, deux circuits d'interfaçage 5 et o, un circuit de mise en forme 7, et enfin un moyen de couplage 8 à la ligne du réseau téléphonique autocommuté. Les parties principales sont constituées respectivement, pour la voie de transmission par un générateur 1 de modulation de fréquence à cohérence de phase continue et par une unité 2 de filtrage et de pilotage de la ligne du réseau assurant la séparation des signaux d'émission et de réception; et pour la voie de réception par une unité 3 de filtrage et de mise en forme, et par un démodulateur de fréquence 4 avec détection de porteuse. In the drawing it can be seen that the modem shown by way of example has four main parts I to 4, two interfacing circuits 5 and o, a shaping circuit 7, and finally a coupling means 8 to the line of the PABX network. The main parts are constituted respectively, for the transmission channel by a generator 1 of frequency modulation with continuous phase coherence and by a unit 2 for filtering and controlling the network line ensuring the separation of the transmission signals and reception; and for the reception channel by a filtering and shaping unit 3, and by a frequency demodulator 4 with carrier detection.
Les bornes d'entrée 9, 10 sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'une petite résistance 11 et d'une diode électroluminescente 12. Ces bornes d'entrée matérialisent la sortie de l'ensemble de traitement de l'information chargé d'émettre des signaux qui vont être transformés par le modem en vue de Leur transmission par le réseau téléphonique. La résistance 11 et la diode électroluminescente 12 sont les seuls composants du modem reliés électriquement à l'ensemble de traitement de l'information sur la voie de transmission. The input terminals 9, 10 are interconnected by means of a small resistor 11 and a light-emitting diode 12. These input terminals materialize the output of the information processing assembly responsible for '' emit signals which will be transformed by the modem with a view to their transmission via the telephone network. The resistor 11 and the light-emitting diode 12 are the only components of the modem electrically connected to the information processing assembly on the transmission channel.
Le circuit d'interfaçage 5 est constitué essentiellement par la diode 12 électroluminescente et un transistor photosensible 13 polarisé de façon classique à travers une résistance 14. Lorsque la diode 12 est traversée par un courant, elle s'allume, et la base du transistor 13 est éclairée, ce qui rend le transistor conducteur à saturation. Le transistor 13 fonctionne en commutation. The interface circuit 5 is essentially constituted by the light-emitting diode 12 and a photosensitive transistor 13 conventionally polarized through a resistor 14. When the diode 12 is crossed by a current, it lights up, and the base of the transistor 13 is lit, which makes the transistor conductive at saturation. The transistor 13 operates in switching mode.
Le générateur de modulation 1 est constitué sous forme de circuit intégré. Il est conçu pour créer une porteuse de fréquence bien définie, par exemple 1080 Hz, susceptible d'être modulée avec une excursion de fréquence de + 100 Hz. Ce générateur de modulation 1 assure la transformation du signal de tension binaire fourni par le transistor 13, en signal sinusoldal de tension modulé en fréquence. Cette modulation de fréquence est assurée en cohérence de phase continue, avec une vitesse de modulation limitée conventionnellement à 300 bauds par exemple. The modulation generator 1 is constituted in the form of an integrated circuit. It is designed to create a well-defined frequency carrier, for example 1080 Hz, capable of being modulated with a frequency excursion of + 100 Hz. This modulation generator 1 transforms the binary voltage signal supplied by the transistor 13 , in sinusoldal signal of voltage modulated in frequency. This frequency modulation is ensured in continuous phase coherence, with a modulation speed conventionally limited to 300 baud for example.
Entre le générateur de modulation 1 et l'unité 2 de filtrage est prévu un condensateur 15 destiné à l'élimination de toute composante continue. Between the modulation generator 1 and the filtering unit 2 is provided a capacitor 15 intended for the elimination of any DC component.
L'unité 2 de filtrage et de pilotage de la ligne du réseau se présente sous forme d'un circuit intégré conçu en technologie hybride en couche mince. Elle assure la séparation entre le signal d'émission et le signal de réception. Elle délivre, à partir du signal de tension modulé en fréquence reçu du générateur 1, un signal de courant modulé en fréquence, au moyen de couplage 8 à la ligne du réseau téléphonique. Ce moyen de couplage est avantageusement un transformateur isolé, homologué, assurant un isolement galvanique complet entre le modem et la ligne téléphonique. La ligne téléphonique 16 peut être commutée, au moyen du commutateur 17, soit sur un poste téléphonique agréé 18, soit sur le transformateur 8 en vue de la transmission de l'information.A l'autre extrémité de la ligne téléphonique 16 se trouve une installation semblable à celle qui est représentée sur le dessin, la seule différence provenant de la permutation des fréquences entre les voies d'émission et de réception. The network line filtering and control unit 2 is in the form of an integrated circuit designed in hybrid thin-film technology. It ensures the separation between the emission signal and the reception signal. It delivers, from the frequency modulated voltage signal received from the generator 1, a frequency modulated current signal, by means of coupling 8 to the telephone network line. This coupling means is advantageously an isolated transformer, approved, ensuring complete galvanic isolation between the modem and the telephone line. The telephone line 16 can be switched, by means of the switch 17, either to an approved telephone station 18 or to the transformer 8 for the transmission of information. At the other end of the telephone line 16 is a installation similar to that which is represented on the drawing, the only difference coming from the permutation of the frequencies between the channels of emission and reception.
En ce qui concerne la réception d'information, elle se fait par le transformateur 8 qui délivre un signal de courant modulé en fréquence, la fréquence de la porteuse étant par exemple de 1750 Hz et l'excursion de fréquence de + 100 Hz. As regards the reception of information, it is done by the transformer 8 which delivers a frequency modulated current signal, the frequency of the carrier being for example 1750 Hz and the frequency excursion of + 100 Hz.
L'unité de filtrage 2 effectue la séparation entre signal d'émission et signal de réception en fonction des fréquences des porteuses. Elle effectue en outre une conversion courant-tension et délivre à l'unité 3 un signal de tension modulé en fréquence.The filtering unit 2 separates the transmission signal from the reception signal as a function of the carrier frequencies. It also performs a current-voltage conversion and delivers a frequency-modulated voltage signal to unit 3.
L'unité de filtrage 3 assure une première mise en forme du signal de réception et délivre un signal rectangulaire alternatif, à la fréquence de l'excursion de fréquence, dont la ten sion de crête est de + 10 V par exemple. Cette unité est conçue sous forme de circuit intégré en technologie hybride en couche mince. Elle transmet son signal au circuit de mise en forme 7 par l'intermédiaire d'un condensateur 19 destiné à éliminer la composante continue. The filtering unit 3 provides a first shaping of the reception signal and delivers an alternating rectangular signal, at the frequency of the frequency excursion, the peak voltage of which is + 10 V for example. This unit is designed as an integrated circuit in hybrid thin film technology. It transmits its signal to the shaping circuit 7 via a capacitor 19 intended to eliminate the DC component.
Le circuit de mise en forme 7 est constitué essentiellement d'un amplificateur opérationnel 29, et il délivre un signal binaire de tension à deux niveaux 0 et 5 V par exemple. Un nouveau condensateur 20 assure l'élimination de la composante continue. The shaping circuit 7 consists essentially of an operational amplifier 29, and it delivers a binary voltage signal at two levels 0 and 5 V for example. A new capacitor 20 eliminates the DC component.
Le démodulateur 4 réalise simultanément les fonctions de détection de la porteuse et de démodulation en fréquence, dans le même circuit intégré. Il délivre un signal de tension binaire série à la base d'un transistor intégré dans le circuit et dont le collecteur est relié, par l'intermédiaire de la résistance 21, à une source de polarisation. Ce collecteur de transistor intégré est également relié par l'intermédiaire d'une résistance faible 22, à une diode électro-luminescente 23 polarisée. Ainsi, lorsqu'un signal de tension binaire apparat sur la base du transistor intégré (non représenté), ce transistor devient conducteur et la diode 23 est alimentée par sa source de polarisation. The demodulator 4 simultaneously performs the carrier detection and frequency demodulation functions, in the same integrated circuit. It delivers a serial binary voltage signal at the base of a transistor integrated in the circuit and whose collector is connected, via the resistor 21, to a bias source. This integrated transistor collector is also connected via a weak resistance 22, to a polarized light-emitting diode 23. Thus, when a binary voltage signal appears on the base of the integrated transistor (not shown), this transistor becomes conductive and the diode 23 is supplied by its bias source.
Le circuit d'interfaçage 6 comprend essentiellement la diode 23 et un transistor photosensible 24 monté en amplificateur de Darlington avec un deuxième transistor 25 qui se trouve en série avec une petite résistance 26 entre les bornes de sortie 27, 28 du modem. The interfacing circuit 6 essentially comprises the diode 23 and a photosensitive transistor 24 mounted as a Darlington amplifier with a second transistor 25 which is in series with a small resistor 26 between the output terminals 27, 28 of the modem.
Ces bornes de sortie matérialisent entrée de l'ensemble de traitement de l'information chargé de recevoir les signaux provenant du réseau téléphonique et transformés par le modem. Dans le circuit d'interfaçage, l'isolement galvanique est complet, car c'est l'allumage de la diode 23 qui rend conducteur le transistor 24. Le signal démodulé est disponible aux bornes 27, 28, sous forme d'un signal binaire en courant, à 300 bauds par convention. These output terminals materialize the input of the information processing unit responsible for receiving the signals from the telephone network and transformed by the modem. In the interfacing circuit, the galvanic isolation is complete, because it is the ignition of the diode 23 which makes the transistor 24 conductive. The demodulated signal is available at terminals 27, 28, in the form of a binary signal while running, at 300 baud by convention.
Aussi bien à son entrée qu'à sa sortie, le modem est adaptable à tous terminaux disposant d'une liaison série à boucle de courant. Both on entry and exit, the modem can be adapted to all terminals with a serial link with current loop.
Cette faculté découle de la conception de ses circuits d'interfaçage 5 et 6 à isolateurs opto-électroniques. This ability stems from the design of its interfacing circuits 5 and 6 with opto-electronic isolators.
Le fonctionnement du modem sfanalyse de la façon suivante
Le signal binaire de courant circulant dans la diode 12 est transformé en signal binaire de tension par le circuit d'interfaçage 5. Le générateur de modulation 1 délivre une tension sinusotdale à 1080 Hz modulée en fréquence, et l'unité de filtrage 2 délivre un courant modulé en fréquence au trans- formateur 8 qui le transmet sans liaison galvanique à la ligne du réseau. Pour la voie de réception, le signal sinusoidal à 1.750 Hz modulé en fréquence arrive par la ligne téléphonique au transformateur qui l'applique à l'unité de filtrage 2.Cette unité le sépare du signal d'émission et délivre à unité 3 un signal de tension modulée en fréquence L'unité 3 transforme ce signal sinusotdol en signal rectongulaire à deux alternances, modulé en fréquence à la fréquence de l'excursion de fréquence.The operation of the modem is analyzed as follows
The binary current signal flowing in the diode 12 is transformed into a binary voltage signal by the interface circuit 5. The modulation generator 1 delivers a sinusotdale voltage at 1080 Hz frequency modulated, and the filtering unit 2 delivers a frequency-modulated current to transformer 8 which transmits it without galvanic connection to the network line. For the reception channel, the sinusoidal signal at 1.750 Hz frequency modulated arrives by the telephone line to the transformer which applies it to the filtering unit 2. This unit separates it from the transmission signal and delivers a signal to unit 3 of frequency-modulated voltage Unit 3 transforms this sinusotdol signal into a two-wave rectangular signal, frequency-modulated at the frequency of the frequency excursion.
Le circuit de mise en forme 7 délivre à son tour un signal binaire de tension modulé en fréquence. Le démodulateur 4 le transforme en un signal de courant binaire série dans la diode 23. Le circuit d'interfaçage 6 transforme ce signal en un signal binaire série de courant.The shaping circuit 7 in turn delivers a frequency-modulated binary voltage signal. The demodulator 4 transforms it into a serial binary current signal in the diode 23. The interfacing circuit 6 transforms this signal into a serial binary current signal.
Les caractéristiques techniques du modem selon l'invention peuvent se résumer de la façon suivante - il utilise un mode de transmission série asynchrone, selon un
processus essentiellement analogique, - la modulation de fréquence est à cohérence de phase continue, - la porteuse pour la voie d'émission est de 1080 Hz avec une
excursion de + 100 Hz, - la porteuse pour la voie de réception est de 1750 Hz avec une
excursion de + 100 Hz, - la vitesse de modulation est de 300 bits par seconde, - l'interfaçage informatique est assuré par des isolateurs opto
électroniques montés en boucle de courant, - le modem est compatible avec les circuits logiques des types
D T L (logique à diode et transistor), T T L (logique à tran
sistors), et E C L (logique à courant d'émission) c'est-à-dire
avec les circuits logiques sans hystérésis utilisant les tran-
sistors comme amplificateurs de courant en régime linaire.The technical characteristics of the modem according to the invention can be summarized as follows - it uses an asynchronous serial transmission mode, according to a
essentially analog process, - the frequency modulation is at continuous phase coherence, - the carrier for the transmission channel is 1080 Hz with a
excursion of + 100 Hz, - the carrier for the reception channel is 1750 Hz with a
excursion of + 100 Hz, - the modulation speed is 300 bits per second, - computer interfacing is provided by opto isolators
electronic circuits mounted in current loop, - the modem is compatible with the logic circuits of the types
DTL (diode and transistor logic), TTL (tran logic
sistors), and ECL (logic with emission current) i.e.
with logic circuits without hysteresis using the trans-
sistors as current amplifiers in linear regime.
Conforme aux recommandations des normes internationales, le modem assure l'échange d'information, grâce à son mode d'exploitation bidirectionnel simultané, à une vitesse allant jus qu'à 300 bits par seconde. Compliant with the recommendations of international standards, the modem ensures the exchange of information, thanks to its simultaneous bidirectional operating mode, at a speed of up to 300 bits per second.
La stabilité des paramètres techniques du modem, sa fiabilité et son faible coût de production sont obtenus grâce à l'utilisation de circuits intégrés à technologie hybride en couche mince dont les paramètres intrinsèques sont ajustés par laser. The stability of the technical parameters of the modem, its reliability and its low production cost are obtained thanks to the use of integrated circuits with hybrid thin film technology whose intrinsic parameters are adjusted by laser.
Grâce à cette technique, le modem présente, pour la fréquence porteuse à 1080 Hz, une atténuation du canal adjacent de 35 dB en émission et de 64 dB en réception; et pour une fréquence porteuse de 175 Hz, une atténuation du canal adjacent de 26 dB en émission et de 50 dB en réception. Ces qualités de filtrage alliées à une grande stabilité de la porteuse confèrent au modem une grande sécurité dans l'échange de l'information. Du fait qu'il est constitué de peu de composants, le modem peut être produit à un coût relativement bas et il nécessite un temps de mise au point très court. En résumé, il présente un rapport performance/ coOt de production très intéressant.Thanks to this technique, the modem presents, for the carrier frequency at 1080 Hz, an attenuation of the adjacent channel by 35 dB in transmission and by 64 dB in reception; and for a carrier frequency of 175 Hz, an attenuation of the adjacent channel of 26 dB in transmission and 50 dB in reception. These filtering qualities combined with high carrier stability give the modem great security in the exchange of information. Because it is made up of few components, the modem can be produced at a relatively low cost and it requires a very short development time. In summary, it presents a very interesting performance / production cost ratio.
Il vo de soi que les circuits d'interfaçage ne sont prévus qu'en tant que de besoin. Ils peuvent en particulier être remplacés par des portes inverseuses classiques en cas de fonctionnement en signaux binaires bipolaires. It goes without saying that the interfacing circuits are only provided as necessary. They can in particular be replaced by conventional reversing gates when operating in bipolar binary signals.
Les circuits 1 et 4 peuvent alors être commutables sur les circuits d'interfaçage 5 et 6, ou sur les portes inverseuses. Circuits 1 and 4 can then be switchable on interfacing circuits 5 and 6, or on reversing doors.
Claims (12)
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3920897A (en) * | 1973-04-25 | 1975-11-18 | Gen Electric Co Ltd | Electric pulse train generators and frequency synthesisers |
-
1979
- 1979-12-05 FR FR7929857A patent/FR2471092A1/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US3920897A (en) * | 1973-04-25 | 1975-11-18 | Gen Electric Co Ltd | Electric pulse train generators and frequency synthesisers |
Non-Patent Citations (3)
Title |
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EXBK/69 * |
EXBK/78 * |
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