Obtention de signaux audio en quadrature à partir d'une ligne à retard multiprises.

En parcourant la note d'application "AN1981 de Signetics/Philips" datant de Février 1987, mon attention a été attirée par la figure 16 esquissant un circuit restituant deux signaux audio déphaseés de 90° à l'aide d'une ligne à retard à prises multiples.


L'article l'accompagnant est plutôt laconique, il évoque la transformée de Hilbert avec l'emploi d'une ligne à retard TAD-32A Reticon de type BBD "Bucket Brigade Device" à 32 prises intermédiaires.

Cette ligne à retard est intégrée dans un boitier DIL40, Elle nécessite deux tensions d'alimentation (Vbb & Vdd) ainsi que deux horloges en opposition de phase. Les pins de la première rangée de ce boitier sont quasi dédiées aux prises paires, celles de la seconde le sont aux prises impaires.

Conçues il y a pratiquement une cinquantaine d'années, ces lignes à retards à BBD sont maintenant introuvables, il en est de même pour leur datasheet ainsi que les schémas où elles ont été employées et qui auraient pu servir comme modèles.


Pour obtenir plus de renseignements sur ce circuit déphaseur évoqué dans la note AN1981, il ne reste plus qu'à rechercher l'article original (mentionné en référence 4) "Delay Lines Help Generate Quadrature Voice for SSB" paru le 13 Avril 1978 dans le périodique "Electronics"

Bonjour à tous, bonjour Gérard,

Voilà l'article en question qui se résume à une simple page.

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Et le site de téléchargement de ce magazine

Un autre document

Bonjour tout le monde,

Il y a aussi cette doc : [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]

Bonjour Bruno,

Gérard a déjà publié le lien du TAD-32A dans son message.

L'article l'accompagnant est plutôt laconique, il évoque la transformée de Hilbert avec l'emploi d'une ligne à retard TAD-32A Reticon de type BBD "Bucket Brigade Device" à 32 prises intermédiaires.

Donc rien de nouveau sous le soleil. C'est la puce fantôme.

On trouve un peu doc (US Patent) en cherchant "Bucket Brigade Device".

Bonjour à tous, bonjour JP.

@JP: Je comptais publier l'article du périodique "Electronics" dans ce second message. En fait cette publication est étalée sur deux pages puisqu'elle commence tout en bas de la page précédente. Cet article a aussi été publié pages 11 et 12 de la collection "Electronics Designer's Casebook" n°3 qui regroupe, je suppose, les publications les plus pertinentes de la revue précitée de la même époque.

Cette seconde publication est tout aussi imprécise que la note d'application AN1981. Il est cependant évoqué une fréquence d'échantillonage de 8 kHz, la même que pour la téléphonie, et que 32 échantillons suffisent pour obtenir une transmission satisfaisante de la voix.
Rien de précis sur le pseudo schéma (b) quant aux valeurs des résistances et des n° des "taps" réquisitionnés sur la ligne à retard; à moins de jouer aux devinettes avec ce qui est insinué dans le graphique (a) ou bien alors de se plonger dans les affres de la transformée de Hilbert.

Ne reste plus qu'à aller à la pêche sur le net en recherchant avec les mots clef "Hilbert transform", "BDD", "TAD-32", "Reticon", le nom des auteurs de l'article, and so on...

Mes recherches avec les critères précités ont été fructueuses. Parmi les documents retrouvés, les plus pertinants sont en fait deux thèses effectuées dans la même université néo-zélandaise:

kelly_thesis de 1979 : Echo cancellation on communication circuits
Page 107, chapitre 6 : "The Hilbert Transform and its application to phase roll"
• Page 110, figure 6.1 : "Hilbert transform weighting of a tapped delay line"
• Page 121, figure 6.7 : "Real time generation of Hilbert pair"
Par un des co-auteur de l'article dans "Electronics", même nom, même univertsité

hamilton_thesis de 1985 : Parameters of the analytic vector representation of speech
Page 85 chapitre 3.3 : "Real time Hibert transform"
• Page 90 figure 3.7 : "Discrete Hilbert transformer"

C'est ce tout dernier schéma de principe qui parait le plus explicite:

Voici donc les différents coefficients en fonction du n° de "tap" pour une ligne à retard TAD32. 
Les "taps" pairs sont inutilisés car leur coefficient est toujours null, excepté le "tap" pair le plus central qui correspond à la référence temporelle zéro.
 
Tap Coefficient
 1 −1/15π
 2
 3 −1/13π
 4
 5 −1/11π
 6
 7 −1/9π
 8
 9 −1/7π
10
11 −1/5π
12
13 −1/3π
14
15 −1/π
16 Delayed real output
17 +1/π
18
19 +1/3π
20
21 +1/5π
22
23 +1/7π
24
25 +1/9π
26
27 +1/11π
28
29 +1/13π
30
31 +1/15π
32

Comme de nos jours il est impossible de vérifier le bon fonctionnement du schéma ci-dessus faute de ligne à retard TAD32, la solution est de le simuler sur une feuille Excel.

Colonne A: Position temporelle des échantillons (en secondes).
Colonne B: Amplitude de l'échantillon.

Colonnes C, D, E, F, G, H, I et J: Amplitude calculée pour chaque coefficient. Le terme 1/π étant factorisable puisque commun à tous les coefficients, autant le réserver au calcul final de l'amplitude du signal en quadrature.

Colonne K: Somme des amplitudes au coefficient négatif pour les 8 échantillons concernés. 
Colonne L: Idem mais pour celles au coefficient positif.

Colonne M: Amplitude du signal en quadrature.
Colonne N: Amplitude du signal réel.

Les cellules C3 et C4 programment le signal d'entrée (fréquence, amplitude) et C6 la fréquence d'échantillonage.
Les courbes sont obtenues avec l'outil "Insérer un diagramme", type de diagramme = ligne, choix "lignes seules".

La figure superposée sur la feuille de calcul montre les signaux obtenus avec une centaine d'échantiillons pour une fréquence de 440 Hz.
à noter qu'ils sont retardés de 1,875 ms (échantillonnage à 8kHz) par rapport au signal entrant, quelque soit sa fréquence.