Brevet FR2090137A1 — publié le 19720114

La présente invention concerne une ligne artificielle variable électroniquement destinée à compenser les caractéristiques d'affaiblissement de signaux transmis. Dans les systèmes de transmission d'impulsions on 5 utilise des répéteurs à intervalles réguliers le long de la ligne de transmission afin de régénérer le signal transmis. Chaque répéteur comporte un égaliseur pour compenser la caractéristique d'affaiblissement du câble et l'égaliseur est calculé pour un espacement spécifique optimal entre répéteurs. En raison de la 10 nécessité de situer les répéteurs en certains endroits géographiques, leur espacement peut être différent de la distance optimale prédéterminée. Dans un tel cas,il appartient à line ligne artificielle de compenser une longueur de câble égale à la différence entre l'espacement optimal et l'espacement réel entre répéteurs. 15 Dans le passé on a utilisé des composants discrets (résistances,inductances,capacités) pour constituer les réseaux de lignes artificielles mais les circuits ainsi réalisés étaient limités par leur complexité aussi bien en ce qui concerne leur largeur de bande que leur précision. Même un réseau élaboré tel que 20 celui qui se trouve décrit dans le brevet américain n° 3.568.100 du 2 mars 1971 présente une imprécision inhérente car il tente d'effectuer des variations de la longueur simulée par le réglage d'une seule valeur de résistance au moyen dfune certaine loi de réglage non'linéaire. Par suite de cette non linéarité ces, ré-25 seaux ne peuvent être réglés de façon précise. De plus, il est souhaitable non seulement de pouvoir effectuer un réglage précis d'une ligne artificielle mais également de disposer d'un réseau que l'on puisse faire varier en sorte que, à mesure que varie la température du câble et partant ;a longueur effective, le ré-30 seau puisse être réglé avec précision %.fin de compenser cette variation de longueur effective. La pré-sente invention apporte une solution à ce problème. Elle procure une ligne artificielle variable électroniquement se caractérisant en ce qu'elle comprend deux voies parallè-35 les dont chacune reçoit à son entrée les signaux transmis, la première voie comprenant un amplificateur à gain élevé en série avec un réseau RC qui simule un câble de longueur L, la seconde voie comprenant un amplificateur ayant un gain (1-X), le gain X étant déterminé par la relation: 71 17963 2 2090137 m £ n où N est égal au nombre dë voies parallèles moins 1, et un cir-5 cuit combineur pour combiner les signaux de sortie de toutes les voies parallèles. Selon l'invention, la ligne artificielle comprend au moins deux voies parallèles, chacune d'elles ayant une caractéristique d'affaiblissement différente. Dans un réseau à deux 10 voies selon l'invention, la première voie contient un amplificateur simple mais pouvant être réglé de façon précise, et présentant un gain X, suivi d'une section de câble de longueur L ou lin réseau RC simulant un tel câble mais n'introduisant aucun retard. En réponse à une impulsion d'entrée, la première voie four-15 nit une impulsion de sortie ayant deux composantes ï la première a line allure identique à celle de l'impulsion d'entrée mais une amplitude réduite (X Un autre avantage de la disposition selon l'invention peut être utilisé lorsque les répéteurs doivent être espacés d'une distance supérieure à l'espacement optimal prédéterminé. 30 Dans de tels cas, la lorïgueur effective du câble entre les répéteurs peut être réduite grâce au dispositif selon l'invention. Un aspect de l'invention est par conséquent d'éliminer les imprécisions inhérentes aux lignes artificielles antérieures et d'éliminer en outre l'imprécision de réglage rencontrée 35 jusqu'à présent en sorte que la ligne artificielle puisse être réglée de façon précise au moyen d'une tension de réglage extérieure. L'invention apparaîtra plus clairement \ la lecture de la description détaillée qui va suivre,faite en regard des 71 17963 3 2090137 10 15 20 25 30 dessins joints sur lesquels : - la figure 1 est un schéma simplifié d'une ligne artificielle variable électroniquement selon l'invention ; - la figure 2 est un schéma d'une deuxième forme de réalisation d'une ligne artificielle selon l'invention ; - la figure 3,est un schéma d'une troisième forme de réalisation d'une ligne artificielle selon l'invention; La fonction d'une ligne artificielle est de compenser une longueur de câble égale à la différence entre l'espacement optimal prédéterminé entre les répéteurs et leur espacement réel. La caractéristique générale d'une ligne de transmission est exprimée par la relation F(S)=e-Xx/§ (1) La caractéristique de transfert de la section de câble à simuler est donnée par la relation» H(X, S) = e"2v/^ (2) La figure 1 montre un schéma simplifié d'une ligne artificielle selon l'invention» Ce montage comprend deux amplificateurs à gain variable 10 et 11 connectés en parallèle et recevant un signal d'entrée provenant d'une source de signaux 13» La sortie de l'amplificateur 10 est connectée à un réseau RC 14 ayant une caractéristique d'affaiblissement égale à celle d'une section de câble mais n'introduisant aucun retard» La sortie de l'amplificateur 11 et la sortie du réseau RC 14 sont connectées à deux entrées d'un circuit sommateur 15 à la sortie duquel est obtenu le signal de sortie de la ligne artificielle» La caractéristique de transfert d'un réseau généralisé de ce type est donnée par la relation suivante : N _ _-nk>/s KX.S) = £ e ' n=0 n (3) En développant les relations (2) et (3) en série de Taylor de variable \/s et en rendant égaux les coefficients de tête des N premières bornes, on obtient : 1 = 35 X o x2 « 40 o . V. 1 2 1 N K: ? . N' •N f0(x) f^X) f2(X) J%(x)j (4) 71 17963 4 2090137 L'équation (4) a pour solution 3L- X-m (5) N+1 ,-N+1 (-1) (kVS) (6) (N+1)! fn^ ~ j | n-m m=0 m^n 5 où n représente le produit des différents termes. L'erreur résultant de l'adoption de la relation (3) comme expression approchée de la relation (2) peut être estimée par l'équation : J* £h+i = TT (x-m) 10 m=o L'équation (5) donne les valeurs des gains requis dans un montage de ligne artificielle variable à (N +1) voies; les valeurs des gains pour un montage à deux voies sont déterminées en posant Tï=1. La longueur de»-câble maximale qui peut 15 être simulée par le circuit de la figure 1 est L. Les équations qui précèdent prouvent mathématiquement que le circuit de la figure 1 simule une longueur de câble XL prédéterminée, mais il est également possible d'en expliquer le fonctionnement physiquement. La première voie, qui contient l'am-20 plificateur 10 de gain X et le réseau RC"14, fournit une impulsion de sortie contenant deux composantes en réponse à une impulsion d'entrée. La première composante a une allure identique à l'impulsion d'entrée sauf qu'elle a une amplitude égale à X fois celle de l'impulsion d'entrée. La seconde composante est 25 égale à la distorsion introduite par la longueur de câble L représentée par le réseau RC 14 après amplification de l'amplitude de l'impulsion par X où X La figure 2 illustre une deuxième forme de réalisation d'une ligne artificielle selon l'invention. Ce montage com 71 17963 5 2090137 prend deux amplificateurs à transistors 25 et 26 montés avec base à la masse et leurs émetteurs 28 et 29 connectés à une borne d'entrée 31 par l'intermédiaire d'une résistance 27.Une tension de commande VQ est appliquée à la base 30 du premier 5 transistor 25. Le courant parcourant la résistance 27 se divise alors entre les émetteurs 28 et 29 des transistors 25 et 26,respectivement, de sorte que si un courant X traverse l'émetteur 28, un courant (1-X) traverse l'émetteur 29, la tension de commande V servant seulement à modifier la valeur de X. La base 30 du c 10 transistor 25 est connectée à la masse par l'intermédiaire d'une capacité 33 tandis que la base 32 du transistor 26 est connectée directement à la masse. Une tension de polarisation collecteur-émetteur est maintenue sur chaque transistor au moyen des résistances 35 et 36 qui sont connectées entre une source de tension 15 positive 37 et-le collecteur. Des condensateurs de découplage 40 et 41 empêchent le passage du courant continu des collecteurs des transistors 25 et 26, respectivement, vers les composants suivants. Au condensateur 40 est connecté un tronçon de câble 42 20 de longueur L choisie délibérément en sorte d'introduire une perte tandis qu'au condensateur 41 est connecté un tronçon de câble 43 présentant un retard égal à celui que présente une longueur de câble L,mais qui n'introduit pas de pert^ Les signaux qui apparaissent après les tronçons de câble 42 et 43 sont appliqués aux 25 émetteurs des transistors 45 et 46 dont les bases sont connectées à la masse. La tension de polarisation émetteur-collecteur correcte est maintenue au moyen des résistances 50,47 et 5t,48, respectivement, qui relient les émetteurs à une source de tension de polarisation 52. Une source 55 applique une tension positive 30 au collecteur de chacun des transistors 45 et 46 par l'intermédiaire de la résistance 56. Les équations données plus haut sont également applicables à ce circuit. La différence fondamentale entre les circuits des figures 1 et 2 réside dans le fait qiie la section de 35 câble à pert^ 42 présente un retard en sorte que pour combiner convenablement les signaux acheminés par les deux voies, il faut introduire dans la seconde voie un retard pur,c'est-à-dire un retard qui n'est pas assorti d'un affaiblissement adapté à celui qu'introduit la première voie. Dans le montage de la figure 1, 71 17963 e 2090137 d'autre part,on utilise un réseau RC pour simuler un tronçon de câble de longueur L et un tel réseau n'introduit pas de pertes. L'explication donnée plus haut du fonctionnement du circuit de la figure 1 s'applique également au circuit de la figure 2. 5 Les montages selon l'invention ne sont nullement limités aux circuits à deux voies. Les équations établies plus haut s'appliquent à des montages à voies multiples tel que celui que montre la figure 3, dans lequel chaque voie autre que la première contient"un câble 80,...81 ayant une longueur 0,L ou un 10 multiple de longueur L ainsi qu'une longueur de câble 85,86,... 87 présentant un retard pur .La première voie contient l'amplificateur 9.0 et le seul tronçon de câble 85 qui présente un retard et pas de pertes.Les autres voies contiennent un amplificateur 91,...92 et les deux tronçons de câble précités. Comme le montre 15 la figure 3» l'addition des signaux obtenus après les tronçons de câble est effectuée dans un circuit additionneur 95 et, comme on l'a montré mathématiquement plus haut, un tel circuit est capable de simuler- des câbles de longueur NL. Les câbles 80,...81 peuvent être remplacés par des réseaux RC n'introduisant aucun 20 retard. Dans un tel cas on peut éliminer les câbles 85,86...87. P arfois , le s répéteurs sont trop espacés. Dans de tels cas il est souhaitable de réduire la longueur effective du câble entre ces répéteurs. Selon l'invention, on obtient ce résultat en utilisant le circuit de la figure 1 dans lequel le 25 réseau RC 14 avance ou retarde la phase du signal d'entrée en sorte qu'elle soit en opposition avec celle du signal obtènu après un câble de longueur L. En se basant sur ce qui précède le dispositif peut alors être ajusté en sorte de soustraire électroniquement une longueur de câble XL de manière que la longueur de câ-30 ble entre 'épéteurs apparaisse égale à la longueur réelle diminuée de 1 a longueur XL. 71 17963 7 2090137 REVENDICATIONS 1.- Ligne artificielle variable électroniquement des tinée à compenser les caractéristiques d'affaiblissement de si-5 gnaux transmis,caractérisée en ce qu'elle comprend deux voies parallèles dont chacune reçoit à son entrée les signaux transmis, la première voie comprenant un amplificateur à gain X élevé en série avec un réseau RC qui simule un câble de longueur L, la seconde voie comprenant un amplificateur ayant un gain (1-X), le 10 gain X étant déterminé par la relation N _ X - m ■ tjm T7 n m = c m ^ n m = o n " m où N est égal au nombre de voies parallèles moins 1, et un cir- 15 cuit combineur pour combiner les signaux de sortie de toutes les voies parallèles. 2.- Montage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une voie parallèle additionnelle, comprenant un amplificateur.de gain X, en série avec un réseau RC et simu- 20 lant une longueur de câble égale à L fois la longueur de câble simulée par la première voie. 3.- Montage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'amplificateur et le réseau RC dans la première voie et dans chaque voie additionnelle 25 avance ou retardé la ... phase du signal transmis afin qu'elle soit en opposition avec celle du signal transmis par la longueur de câble simulée dans chacune des premières voies. 4.- Montage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première voie comprend un amplificateur de gain X, 30 en série avec un tronçon de câble de longueur L et un tronçon de câble introduisant un retard, en ce que la seconde voie comprend un amplificateur de gain (1-X), en série avec un tronçon de câble introduisant un retard, et des voies parallèles additionnelles comprenant chacune un amplificateur de gain X, en 35 série avec un tronçon de câble dont la longueur est égale à L fois la longueur du câble inséré dans la voie additionnelle précédente.