Brevet FR2126944A1 — publié le 19721013

L'invention est du domaine de l'équipement des sources de courants de haute fréquence pour les btations de télécommunications. Elle concerne un générateur de base à haute sécurité et haute stabilité pour bâti de sources. Elle s'applique aux stations tenninales et stations d'amplification pour 5 liaisons de télécommunications à courants porteurs, en particulier liaisons téléphoniques. On sait que, dans una ctation terminale de systèm" à courants porteurs, il existe un générateur de fréquence de base à partir de laquelle on tire, par des manipulations appropriées, la totalité ou la majorité des fréquences 10 porteuses. La distribution d'une telle fréquence de base doit être assurée avec une sécurité pratiquement absolue. Un bâti de sources comporte donc un amplificateur distributeur à haute sécurité. Les études de fiabilité ont montré que la sécurité présentée par un ampli-ficat^ur-distributeur unique, quel que soit le soin apporté au choix des com-15 posants et à la construction, n'atteint pas la valeur désirée, mais que, par contre, l'emploi de deux amplificateurs soignés, dont l'un peut être substitué à l'autre en cas de panne, avec signalisation des incidents, fournissait le taux de sécurité voulu. C'est ainsi qu'il est apparu un type d'appareils dits permutateurs, qui, 20 maintenant sous surveillance deux amplificateurs distributeurs en état de fonctionnement simultané, dont un seul en service effectif et l'autre en réserve, assurent rapioement le remplacement d'un amplificateur devenu défectueux par l'amplificateur de réserve grâce à l'inversion d'un relais électromécanique. Un tel dispositif présente l'inconvénient que la durée de commutation d'un re-25 lais électromécanique atteint quelques millisecondes, c'est-à-dire que la fourniture de la fréquence est interrompue pendant quelques millisecondes en cas d'incident, imperfection qui n'est plus tolérée dans les stations modernes. On connaît encore des permutateurs électroniques qui ne présentent pas ce défaut. Dans les uns, les deux amplificateurs distributeurs débitent en paral-30 lèlc. Si l'un des deux tombe en panne, l'autre assure la distribution. Dans ce cas, il n'y a pas d'interruption de service, mais il y a variation d'amplitude. Une telle variation, qui n'est pas davantage admise dans les stations modernes, ne peut être palliée que par un dispositif d'écrêtage; mais alors il -faut renforcer le niveau de sortie de chacun des deux amplificateurs, solution coûteuse 35 et peu satisfaisante. Enfin une autre solution connue consista à composer deux tensions égales déphasées Hq 120°. La résultante est alors égals en amplitude à chacune des composantes et décalée de 50°. En cas d'incident, une seule des tensions composantes est maintenue. Dans ce cas le service est conservé ^vec la même amplitu-40 de, mais il y a rotation de phase au moment d'un incident. Une telle rotation 71 04712 2 2126944 de phase est jugée indésirable dans la technique moderne. L'objet de l'invention est donc de fournir un dis,~jsitif amplificateur-distributeur de courant de haute fréquence à ueux emplificateurs, assurant, eu cas de panne d'un des deux amplificateurs, le maintien de la distribution 5 sans la plus minime interruption, s«ri~s variation de niveau, sar.o variation de phase, avec bien entendu, signalisation de l'incident. L'invention parvient à ce bu+" en associant aux deux amolificateurs excités par une suite indéfinie d'impulsions incidentes à faible niveau des circuits logiques tels que l'un des deux amplificateurs fournit un train d'une impul-1D sion sur deux, dit par exemple train d'impulsions impaires, l'autre amplificateur fournit un train d'impulsions pairss, les drîux trains ctant additionnés à la sortie, et tels aussi que si l'une desdites voies, paire ou impaire, tombe en panne, l'autre voie assure l'amplification du train d'impulsions complet. 15 Le montage de base de l'invention comprend donc : 1°/ Un organe de tri, qui subdivise le train d'impulsions incidentes en un train impair (a) ot un train pair (b); 2°/ Une chaîne d'amplification du train impair (a) et une chaîne d'amplification du train pair (b), avtsc un organe sommateur faisant la somme des deux 20 trains d'impulsions amplifiées; 3°/ Un premier circuit de détection et de mémorisation de l'absencc des impulsions a amplifiées, pouvant appliquer à la chaîne d'amplification du train b la totalité des impulsions, et un deuxième circuit de détection et de mémorisation de l'absence des impulsions b a amplifiées, pouvant appliquer 25 à la chaîne d'amplification du train a la totalité des impulsions, chacun de ces circuits étant équipé d'une signalisation de défaillance. A ce dispositif de base, équipé de deux signalisations, est associé un • dispositif annexe de surveillance, muni d'une troisième signalisation, qui a pour caractéristique de contrôler le bon fonctionnement du montage oe base, 3G et aussi le bon fonctionnement du dispositif de surveillance lui-même, ca qui accroîb dans de fortes proportions le degré de confiance mérité par l'équipement. L'invention va être décrite en détail en se référant aux figures annexées, parmi lesquelles : 35 La figure 1 est la représentation symbolique du montage de base de l'in vention sous sa forme générale; La figure 2a est un schéma logique correspondant; La figure 2b est un ensemble de graphiques indiquant la forme des signaux en divers points de la figura 2a, en cas normal et en cas d'incident; 40 La figure 3 est un schéma d'une installation complète selon une forme de 71 04712 2126944 réalisation préférées La figure 4 donne de-j tables de vérité de circuit1: logiques utilisation dans le schéma ds la figure 4. FIGURE 1 - Un train indéfini d'impulsions arrive en un point E. Les impul-5 sions sont désignées par a ou b PRlon leur parité. i_e point E est connecté à l'entrée d'-jn organe de tri T qui fournit sur une sortie les impulsions d'une parité, a, et sur une autrn sortie les impulsions de l'autre parité, b. Les impulsions a sont appliquées à l'entréb d'un dispositif amplificateur 10 A par l'intermédiaire d'un commutateur A' à deux directions, 1, 3, Sur la direction 1, le commutateur A' transmet à l'amplificateur A les impulsions a; sur la direction 3, le commutateur A' rsli° directement l'entrée de l'amplificateur A au point E, c'est-à-dire applique à l'amplificateur A la totalité des impulsions incidentes. 15 Symétriquement, les impulsions b sont appliquées à l'entrée d'un disposi tif amplificateur B par l'intermédiaire d'un commutateur B' à deux directions 2, 4. Sur la direction 2, le commutateur B' transmet à l'amplificateur B ]es impulsions b; sur la direction 4, le commutatuer B' relie directement l'entrés de l'amplificateur B a*j point E, c'est-à-dire applique à l'amplificateur 5 la 20 totalité des imDulsions incidentes. Les impulsions a amplifiées et les impulsions b amplifiées sont additionnées dans un urgane sommateur E , dont la sortie fo'jrnit le train complet d'impulsions a + b amplifiées. La sortie de l'amplificateur A est connectée à l'entrée d'un organe logique 25 à mémoire AM qui, s;ous l'effet d'un signal logique a (absence de a à la sortie de A) fait basculer le commutateur B' de la position 2 à la position 4s en même temps une signalipation est enclenchée, par exemple une lampe He signalisation L1 s'aliume. Une fois que l'organe A" a répondu à un signal a, il change d'état, et conserve son nouvel état jusqu'à es qu'une intervention extérieure le remène 30 à zéro. De même, la sortie de l'amplificateur B est connectée à l'entrée d'un organe logique a mémoire B", qui, sous l'effet d'un signal logique b (absence de b à la sortie de 3], fait basculer le commutateur A' de la position 1 à la position 3j en même temps une lampe de signalisation L2 s'allume. De même, 35 l'organe B" conserve la trace d'une excitation par un signal b, jusqu'à une remise à zéro. Bien entendu, toutes les commutations sont du type électronique. En marche normale, les deux amplificateurs sont en fonctionnement en permanence chacun assurant l'amplification d'une impulsion sur deux ; en cas de dé-40 faillancs d'une voie d'amplification, une commutation électronique, fonctionnant 71 04712 4 2126944 à la ndence de la dizaine de nanosecondes, assure l'amplification de la tola-lité du train d'impulsions incidentes par la voie valiud. En même temps, la signalisation correspondante annonce l'incident, dent elle garde tr?ce jusqu'à 1'intervention d'un opérateur portant remède à la défaillance. 5 FIGURE 2a - Le montage de base comprend une bascule 10 ayant une entrée horloge C reliée à un point E où arrivent des impulsions à amplifier, provenant d'une origine non représentée; cette bascule a deux sortie n et Q, et deux entrée de positionnement S et P. Une voie (a) comporte une branche d'amplification avec un circuit ET 21 10 en série avec un amplificateur 23, dont la sortie est connectée, à travers un condensateur C1, à une borne 13 du primaire d'un transformateur différentiel 11. Le circuit 21 a une entrée 61 reliée au point E, et une entrée reliée à la borna Q (S3) de la bascule 10. La voie [a) comporte une branche de surveillance formée d'u.i circuit ET 25, en série, à travers un condensateur C3 relié à une résistance R1 en déri- 15 vation avec une entrée d'un circuit OU EXCLUSIF 27; l'autre entrée du circuit 27 est connectée à la sortie B9 du condensateur C1; er.tre les organes 27 et 29 est connectée en dérivation une cellule à constante de temps RC, dont le point milieu 35 est connecté à l'entrée d'une basculc bistable 37. Cette bas- 2Q cule a une borne de sortie connectée à la borne S de la bascule bistable 10, et à l'entrée 65 d'un inverseur 29 en série avec un transistor 31 dont le circuit collecteur contient une lampe de signalisation 33. Les entrées du circuit 25 sont en parallèle sur les entrées du circuit 21 respectivement. Une voie (b) comporte une branche d'amplification avec un circuit ET 22 en série avec un inverseur 22' et avec un amplificateur 24, dont la sortie 25 est connectée, à travers un condensateur C2, (sortie 80) à une borne 12 dudit transformateur différentiel 11. Le circuit 22 a une entrée (72) reliée au point E et une entrée reliée à la borne Q (74) de la bascule 10. Elle comporte encore une branche de surveillance formée d'un circuit ET 26 (entrées 72 et 79) en série avec un inverseur 26', et à travers un condensateur C4 relié à OU une résistance R2 en dérivation, avec une entrée d'un circuit OU EXCLUSTF 28, l'autre entrée du circuit 28 est connectée à la sortie du condensateur C2; entre les erganes 28 et 30 est connectée en dérivation une cellule à constante de terras RC, dont le point milieu 36 est connecté à l'entrée d'une bascule bistable 38, qui a une borne de sortie connectée à la borna P de la bascule 10 et 35 à l'entrée 76 d'un inverseur 30 en série avec un transistor 32 dont le circuit collecteur contient une lampe de signalisation 34. Les entrées du circuit 25 sont en parallèle sur les entrées du circuit 22, respectivement. Les condensateurs Cl el C2 ont une- borne connectée aux bornes 13 et 12, respectivement, du primaire du transformateur différentiel 11, dont le secon- 71 04712 2126944 daire fuurnit aur. bornes 14 et 15' les impulsions amplifiées. Un transformateur différentiel tel que 11 produit, non pas la somme, mais la différence des signaux appliqués aux entrées. C'est pour cette raison que, sur l'une des voies, ici la voie b, il y a un inverseur en supplément dans chaque tran-5 che (22', 26"). Tous les circuits utilisés sont, de préférence, de la technologie des circuits intégrés. FIGURE 2b - La figure 2b contient un ensemble de huit graphiques représentant la forme des signaux au point E, suz- la borne Q, et aux serties des 10 circuits 21, 23, 25, 27, 37 et 29. Avant le temps t marqué par une flèche, la marche est normale, on suppose qu'il y a un "1" logique en permanence a la sortie du circuit 27 et un "1" à la sortie de 37. Au temps t, il y a une défaillance, l'impulsion marquée en pointillé sur la ligne S (23) n'apparaît pas. Du fait des liaisons du schéma 15 de la figure 2a, on obtient en S (21) S (23), S (27) les impulsions marquées, qui ont une largejr T déterminée par la cellule RC, afin d'éliminer l'effet de la disDersion des temps de propagation des circuits intégrés. La sortie de la bascule 27 passe à 0, ce qui fait que la borne Q de la bascule '•0 prer.d la valeur 0 et G) la valeur 1, en permanence. Dans ces con-20 ditions, l'amplificateur 24 de la voie (b) reçoit directement les deux trains d'impulsions a et b et les transniât amplifiées à la borne 12 du transformateur différentiel 11. La sortie de 23 qui était à zéro avant le temps t (transistor 31 bloqué, lampe 33 éteinte) passe à 1, le transistor 31 devient conducteur, la lampe 25 33 s'allume. Il en serait de mime, mutatis mutandis, si une panne survenait sur la voie b: on constaterait qu'il y a un 1 en permanence sur le circuit 21, l'arm-plificateur 23 fournireit à la borne 13 du transformateur différentiel 11 les deux trains d'impulsions amplifiées, et la lampe 34 serait allumée en perma-30 nence. Les organes d'indice impair forment le sous-ensemble 60, de bornes 61, 63, 65, 67, 69. Les organes d'indice pair forment le sous-ensemble 70, de bornes 72, 74, 76, /&, 80. FIGURE 3 - La figure 3 représente la totalité du schéma de l'appareil 35 de l'invention, comportant des circuits de surveillance intégrée, c'est-à-dire que sont palliées et signalées non seulement les défaillances des chaînes d'amplification, mais aussi les défaillances des circuits de surveillance eux-mêmes. L'appareillage comprend, en plus de la bascule 10 et des sous-ensembles 40 60 et 70, les organes suivants, connectés selon le tableau ci-det»sou5 t 71 04712 2126944 ! ! ENTREE ! SORTIF i ! ENTREE 10 l ET 41 i Q 46 ! _ ! ! ET 43 ! 41,47 ! ! ! ET 45 ! 43 1 ! S ET 47 ! 52 ! ! ! OU 49 ! 41,47 i ! ! « 51 ! S9 E l ! ! B 53 ! 69,4B ! _ ! • OU 55 ! 49,50 ! i i I 43 i ! 45,63 i ! 42 j ! 43,49 j ! 55 l ! 48 ! I 56 ! ! 57 l i i « ! ËT 42 ! Q 45 ! i ! ET 44 ! 42 48 i i ! ËT 46 l 44 i j ! ËT 48 l ! ! OU 50 i SORTIE ! ET 52' i ! 8 1 ! S i 52 51 42,48 E 44 46,74 41,53 l 44,50 1 ! 55 ! 52 ! 521,30 ! 47 ! ! 54 ! 80,63 ! 56 i ! OU 56 ! 53,54 ! 57' Les diodes 57 et 57' sont connectées aux entrées d'un comparateur 58 ayant une borne de sortie connectée à une lampe de signalisation 59. Le comparateur 58, en soi connu, provoque l'allumage de la lampe de signalisation 59 dans le cas ou les tensions sur ses deux entrées ne sont pas égales. 15 La borne 69 est connectée à la horne d'entrée 13 du transformateur dif férentiel 11, la borne 80 à la borne d'entrée 12 du transformateur différentiel 11, qui fournit à ses bornes de sortie 14, 15, le train complet d'impulsions amplifiées. FIGURES 4 - La figure 4 donne les tables de vérité des fonctions ET [a), 20 OU (b), OU EXCLUSIF 0 (c). La consultatiun de la figure 4 aidera à la compréhension du fonctionnement du circuit de l'invention. FONCTIONNEMENT - Or, suppose qu'en quinze points il apparaît une faute. On montre que, dans chaque cas, la délivrance du train d'impulsions complet est assurée, et nue la faute est signalée. Cette analyse exhaustive montre que 25 l'entier fonctionnement de l'appareil est étmttement maintenu sous surveillance, les organes de surveillance étant eux-mêmes soumis t surveillance. Le degré de fiabilité est donc voisin de 100 %. 1/ Sortie porte 41 "0" 23 sort tout le signal. 24 se bloque par 45, 51, 48. 30 Faute signalée par 49, 55 et 59. Blccage de 24 signalé par 34. "1" 23 conserve son fonctionnement normal. 43 est commandé par 47, 52, 52'. Faute signalée par 49, 55. 35 2/ Sortis porte 47 "0" 23 sort tout le signal. 24 se bloque par 45, 51, 48. 71 04712 7 2126944 10 15 20 25 Faute signalée par 49, 55 et 59. Blocage de 2 "1" 23 conserve son fonctionnement normal. 43 est commandé par 41, Faute signalée par 49, 55 et 59. 3/ Sortie porta 43 "0M 23 bloqué. Fcute détectée par 51 qui commande 4fi, 44 et 24 qui délivre 18 signal. Faute signalée par 52, 47, 49, 55 et 59. Blocage de 23 signalé par 53. "1" 23 délivre iout le signal. Blocage de 24 par 45, 42, 51, 48, 44. Faute signalée par 54, 56 et 59. 4/ Sortie porte 43 "0" Aucune perturbation sur le fonctionnement des amplificateurs 23 et 24. Fc.ute signalée par 55 et 59. "1" même effet et même signalisation que pour "0". 5/ Sortie porte 51 "0" aucune perturbation sur le fonctionnement des amplificateurs 23 et 24. Faute signalée par 50, 55 et 59. "1" 24 délivre tout le signal. Blocage de 23 par 46, 41, 52, 47, 43. Fcute signalée par 50, 55, et 59. ' • 6/ Sortie porte 53 C0"J aucune perturbation sur le fonctionnement des amplifica-(et ) Cb1") teurs 23 et 24. Faute signalée par 56 et 59. 7/ Sortie porte 55 ("0") aucune perturbûtion sur le fonctionnement des amplïfi-(et ] ("1") cateurs23 et 24. 30 8/ Sortis porte 48 "0" 35 9/ Sortie porte 42 "0" 40 Faute signalée par 59. 24 sort tout le signal. 23 se bloque par 46, 41, 52, 47 et 43. Faute signalée par 50, 55 et 59. Blocage de 23 signalé par 33. 24 conserve son fonctionnement normal. 44 est commandé par 42. Fauta signalés par 50, 55 et 59. 24 sort tout le signal. 23 se bloqiis par 46, 41, 52,47 et 43. Faute signalée par 50, 55 et 59. 71 04712 6 2126944 Blocage de 23 signal-é par 33. 10/ Sortie porte 50 ("0")Aucune perLurbation sur le fonctionnement des amplifi- ("1H)cateurs 23 et 24. Faute signalée par 55 et 59. 5 11/ Sortie porte 44 "0" blouage de 24. Faute détectée par 52, 47 qui commandent 43 et 23 délivre le signal. Faute signalée par 52, 47 50, 55 et 59. Blocage de 24 signalé par 34. 10 H1M 24 délivre tout 3e signal. Blocage dts 23 par 4b, 41, 52,47 et 43. Faute signalée pcr 53, 58 et 59. 12/ Sortie porte 46 "0" le fonctionnement de 23 et 24 reste normal. Les conséquencesde i-ette faute sur la commande de 23 15 , sont annulées par 52, 47 et 43. Faute signalée par 53, 56 et 59. "1" Aucune perturbation sur Je fonctionnement des amplificateurs 23 et 24. Faute signalée par 53, 56 et 59. 20 12/ Sortie porte 52 "0" aucune perturbation sur 29 et 24. Faute signalée par 52, 47, 49, 55 et 59. "1" aucune perturbation sur 23 et 24. Faute signalée par • 52, 47, 49, 55 «?t 59. „14/ Sortie porte 52 "0" aucune perturbation sur le fonctionnement de 23 et 24. 25 Faute signalée nar 47, 42, 55 et 59. "1" 23 délivre tout le signal. 24 est bloqué par 45, 42, 51, 48 et 44. Faute signalée par 47, 49, 55 et 34. Blocage de 24 signalé par 34. 30 15/ Sortie porte 54 ("O") aucune perturbation sur 23 et 24. et 56 CI") Faute signalée par 59. 71 04712 g 2126944 REVENDICATIONS 1/ - Dispositif anplificat-ur-distriLuteur à haute sécurité comprenant une première et une Jeuxième chaîne d'amplification, caractérisé en ce nu'il comporLs, à l'entrée, un organe du type bictable divisant un train d'impulsions incidentes en u" train dit impair (a) et un train dit pair IbJ, le premier train (a) étant 5 appliqué à l'entrés de la première chaîne et le deuxième train (b) à l'entrée oe la deuxième chaîne d'ar:p]ification, ainsi qu'un organe sommateur pour faire la somme des deux trains amplifiés £a+b). 2/ - Dispositif selun la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un premier moyun logique pour appliquer la totalité des impulsions du train ir.ci-10 dent à l'entrée de la première chaîne d'ampli+ication sous la commande d'un signal Ingiqjs b à la sortie de la deuxième chaîne, et un deuxième moyen logique pour appliquer la totalité des impulsions du train incident à l'entrée de la deuxième chaîne d'amplification sous la commande d'un signal logique a à la sortie de la première Ghaine, ainsi que deux moyens de signalisation enclenchés par les 15 signaux logique correspondants. 3/ - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un comparateur et un troisième moyen de signalisation enclenché par l'inégalité des niveaux aux entrées dudit comparateur. 4/ - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un 20 ensemble de circuits logiques.interconnectant les signaux en divers points des deux dites chaînes d'amplification et ledit comparateur. 5/ - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé e.i ce qu'il contient un circuit de surveillance autosurveillé corn-orme à la figure 3.