Brevet FR2132083A1 — publié le 19721117

L'invention concerne un répéteur appelé à être utilisé dans un système permettant la transmission* pair 1 * interaédisi-^o d'un câble coaxial, de signaux situés dans une large 4s fréquence, ce répéteur étant constitué par plasisors èta^z m 5 plificateurs transistorisés dont un certain nantes sonS co-ïtere-couplés localement à l'aide d'une impédance de contre-eouplage "branchée dans le circuit d'émetteur, alors que s© répétsiax- comporte par ailleurs un circuit de eoatre-oouplage reliant la sortie à l'entrée, ainsi qu'un dispositif de régulation 4e aiveau 10 qui est commandé par une tension de régulation variant sa fonction d'un signal pilote reçu. Pour la compensation des variations de niveau dans les signaux transmis, dont la cause provient principalement des variations d'atténuation du câble, par exemple par suite d'influ-15 ences extérieures, de variations de température, etc, il est d'usage de placer à certaines distances dans la voie de transmission un amplificateur régulé qui comporte un dispositif de régulation de niveau commandé par un signal pilote® Dans des répéteurs connus de ce genre, le dispositif de régulation de 20 niveau comporte un réseau de compensation de température (réseau de Bode), fermé par un organe d'ajustage en forme d'une résistance variant en fonction de la tension appliquée à ses bornes, cette résistance recevant une tension de régulation qui est fonction du signal pilote» lors de l'utilisation dans un système 25 qui est conçu pour la transmission de signaux couvrant une très large bande de fréquence, par exemple quelques dizaines de MHz comme il est par exemple nécessaire pour un système comportant par exemple quelques milliers de canaux de téléphonie par courant porteur, de canaux de télévision, etc, on a constaté que ces 30 répéteurs régulés connus sont insuffisamment précis et peu fiables à cause de l'organe d'ajustage utilisé dans le dispositif de régulation de niveau du répéteur, cet organe étant par exemple une lampe ou un thermistor. Comme on le sait, ces organes d'ajustage présentent en pratique certains inconvénients* C'est 35 ainsi qu'un thermistor présente une grande tolérance et que son ajustage varie par suite du vieillissement. Une lampe présente ces inconvénients dans une mesure beaucoup moindre, mais elle est pratiquement inutilisable dans un système à fréquences élevées, 72 10662 2 2132083 par suite de la grande self-induction du filament spiralé. La lampe ainsi que le thermistor ont une forte dissipation, de sorte qu'il se produit un bruit supplémentaire» L'invention vise une nouvelle conception d'un répéteur du 5 genre mentionné dans le préambule, répéteur qui également lors de son utilisation dans un système de transmission de signaux couvrant une très large bande de fréquence fournit une régulation de niveau excessivement fiable et particulièrement précise sur toute la gamme de régulation. 10 Conformément à l'invention, un répéteur de ce genre est réalisé de telle façon que les impédances de contre-couplage branchées dans les circuits de contre-coiçLage locaux précités sont constitués par des réseaux bipolaires capacitifs régulés dont les organes de régulation, constitués par une capacité ré-15 gulée, sont formés par des diodes dont la valeur capacitive est fonction de la tension appliquée et qui, pour la suppression de distorsion du deuxième ordre pour des tensions alternatives, sont connectées deux à deux en équilibre, alors que le dispositif de régulation de niveau comporte les réseaux bipolaires précités 20 ainsi qu'un réseau de répartition de tension de régulation couplé à chacune des paires de diodes montées en équilibre, ce réseau répartissant la tension de régulation qui lui est appliquée et qui varie avec le signal pilote, entre les diodes respectives de telle façon que le rapport des constantes de temps 25 des réseaux bipolaires capacitifs reste pratiquement inchangé, alors que lors de la variation de la tension de régulation, la caractéristique d'amplification du répéteur reste toujours identique, sur toute la gamme de régulation, à la courbe d'atténuation qui est fonction de la fréquence et de la température du 30 tronçon de câble précédant le répéteur. La description suivante, en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée» La fig» 1 représente un poste d'amplification pour le tra-35 fie de téléphonie par courant porteur le long d'un câble coaxial, l'amplificateur étant constitué par un répéteur conforme à l'invention, commandé en fonction d'un signal pilote. Les figures 2 et 3 montrent quatre caractéristiques d'amplification qui illustrent le fonctionnement du répéteur conforme lÉfe,' * > 72 10662 3 2132083 à l'invention, représenté sur la fig. 1» Sur la fig. 1, le poste d'amplification fait partie d'un système de téléphonie par courant porteur qui est conçu pour le trafic le long d'un câble coaxial 1, 1', par exemple pour la 5 transmission de 10800 canaux dans une "bande limitée par les fréquences 4- MHz et 60 MHz. Par l'intermédiaire d'un réseau d'égalisation 2, les signaux entrants provenant du câble coaxial 1, sont appliqués au transformateur d'entrée 3 d'un répéteur 4 dont le circuit de 10 sortie 5 est connecté au câble coaxial sortant 1'0 Ce répéteur est alimenté par un courant continu qui par l'intermédiaire du câble coaxial est transmis en même temps que les signaux à fréquence élevée. A cet effet, on a prévu entre le câble coaxial 1 et le réseau d'égalisation 2 d'une part et entre le transfor-15 mateur de sortie 5 et le câble coaxial 1' d'autre part, un filtre de séparation de courant d'alimentation 6, 6'; à l'aide de ces filtres, le courant continu est séparé des signaux à fréquence élevée, et est appliqué au circuit d'alimentation du répéteur 4, circuit qui est shunté par une diode 9 normalement 20 bloquée, et découplé pour les tensions alternatives par l'intermédiaire de condensateurs 10, 11 et 12, connectés à la masse. Le répéteur envisagé est réalisé sous la forme d'un amplificateur transistorisé à un facteur d'amplification régulé et est constitué par le montage en cascade d'un étage amplificateur 25 d'entrée 13» d'un étage amplificateur intermédiaire 14, et d'un étage de sortie 15» Dans la forme de réalisation envisagée, la tension de polarisation pour la base du transistor équipant le premier étage 13 est prélevée sur les résistances 16 et 17 qui sous la forme d'un diviseur de tension, sont connectées aux 30 lignes d'alimentation 7 et 8. L'étage d'entrée est contre-couplé localement au moyen d'une impédance de contre-couplage 18 branchée dans le circuit d'émetteur du transistor. Les signaux de téléphonie par courant porteur qui entrent par l'intermédiaire du transformateur d'entrée 3 sont appliqués à la base de l'étage 35 d'entrée 13» par l'intermédiaire d'un condensateur de couplage 19o Les signaux de téléphonie amplifiés dans cet étage 13 sont prélevés aux extrémités de la résistance de collecteur 20 et appliqués, en vue d'une amplification supplémentaire, à l'étage amplificateur intermédiaire 14- dont le transistor est muni d'une 72 10662 4 2132083 résistance de collecteur 21 et d'une résistance d'émetteur 23 qui est shuntée par un condensateur 22. Les signaux de téléphonie qui apparaissent aux extrémités de la résistance de collecteur 21 de 1'étage amplificateur intermédiaire 14 sont appliqués à 5 l'étage final 15 en vue de l'amplification de puissance, cet étage 15 étant d'une part localement contre-couplé par l'intermédiaire d'une impédance de contre-couplage 24 branchée dans le _ circuit d'émetteur du transistor et d'autre part, couplé, par l'intermédiaire du transformateur de sortie 5> à la charge formée 10 par l'impédance caractéristique de la section de câble 1', située derrière le répéteur» Pour satisfaire aux exigences sévères posées à l'égard du répéteur, à savoir : - l'amplification prescrite dans la bande de fréquence limitée 15 par les fréquences 4 MHz et 60 MHz, - la distorsion faible non linéaire dans cette bande de fréquence - ainsi que l'adaptation précise de l'impédance d'entrée et de l'impédance de sortie, non seulement un certain nombre d'étages amplificateurs ont été munis d'un contre-couplage local propre 20 formé par l'impédance de contre-couplage branchée dans le circuit d'émetteur de l'étage, mais en outre on a ajouté au répéteur un contre-couplage combiné en tension et en courant. D'autre part, on a connecté en série l'enroulement primaire du transformateur de sortie 5 et une résistance série 26 shuntée 25 par un condensateur 25, alors que le circuit de sortie de l'amplificateur est couplé à l'émetteur de l'étage amplificateur d'entrée 13 par l'intermédiaire d'un circuit de contre-couplage 27 dans lequel un condensateur 28 est branché en série avec une résistance 29. 30 Pour compenser les variations de niveau dans les signaux transmis, provoquées par des variations d'atténuation dans la voie de transmission, le répéteur 4 comporte un dispositif de régulation de niveau qui est commandé par un signal pilote, transmis en même temps que les signaux de conversation par le 35 câble coaxial 1. Le signal pilote est constitué par une onde porteuse de 3>2 MHz qui est modulée par une fréquence variable de 5 à 35 KHz dont est déduite la tension de régulation servant à commander le dispositif de régulation de niveau. A cet effet, après amplification dans le répéteur 4, le signal pilote est # . - -1% 1Ô662 5 2132083 appliqué à un récepteur de signal pilote 30 connecté à la sortis du répéteur, ce répéteur 30 sélectionnant le signal pilote st le démodulant en vue d'engendrer une tension continue de régulation variant avec la fréquence de modulation, en vue de eoEiaMer 1® 5 dispositif de régulation de niveau» Conformément à l'invention, on obtient un répéteur régulé fort intéressant et de là avantageux si les impédances de contre-couplage 18, 24 branchées dans les circuits de contre-couplage précités sont constituées par des réseaux bipolaires capacitifs 10 régulés dont les organes de régulation, constitués par xme capacité régulée, sont formée- par des diodes 31 à 36 dont la valeur capacitive est fonction de la tension appliquée, et qui, pour la suppression de la distorsion du deuxième ordre pour des tensions alternatives, sont connectées deux à deux en équilibre, 15 et si le dispositif de régulation de aaiveau comporte les réseaux bipolaires précités ainsi qu'un réseau de répartition 37 couplé à chacune des paires de diodes montées en équilibre, ce réseau répartissant la tension de régulation, qui lui est appliquée et qui varie avec le signal pilote, entre les diodes respectives de 20 telle façon que le rapport des constantes de temps des réseaux bipolaires capacitifs reste pratiquement inchangé, alors que lors de la variation de la tension de régulation, la caractéristique d'amplification de l'amplificateur reste toujours identique, sur toute la gamme de régulation, à la eouxbe d'atténuation qui 25 est fonction de la fréquence et de la température du tronçon de câble précédant le répéteur» Bans la forme de réalisation représentée sur la fig» 1, le répéteur comporte 2 bipôles capacitifs 18 et 24, qui sont placés l'un dans le contre-couplage local de l'étage d'entrée 13» et 30 l'autre dans le contre-couplage local de l'étage de sortie 15» Les organes de régulation faisant partie des bipSles capacitifs précités sont formés par des paires de diodes variables avec la tension, montées deux à deux en équilibre» D'autre part, le nombre de paires de diodes montées en équilibre qui corres-35 pond à un même organe de régulation est évidemment fonction du dimensionnement et déterminé par le type de diode utilisée» Sur la figure, par souci de simplification, chaque organe de régulation est représenté par une seule paire de diodes variables avec la tension et montées en équilibre» 72 10662 6 2132083 Dans l'exemple de réalisation envisagé, le bipôle capacitif 18 est constitué par 3 branches d'impédance 38, 39 et 40, montées en parallèles, La branche d'impédance 38 comporte la combinaison en aérie d'une résistance 41, d'un condensateur de 5 séparation 42 et des diodes 31 et 32 variables avec la tension et shuntées par un condensateur 43 et une résistance de fuite 44, alors que la branche d'impédance 39 comporte la combinaison en série d'un condensateur de séparation 45, des diodes 33» 34- montées en équilibre, et d'une résistance 46, alors que ces diodes 10 et cette résistance 46 sont shuntées par une résistance de fuite 47o La dernière branche 40 du bipôle capacitif 18 comporte la combinaison en série d'un condensateur 48 et d'une bobine 49. Le bipôle capacitif 24 est constitué par la combinaison en série d'une résistance 50 et d'un condensateur 51 auquel sont connec-15 tées en parallèle d'une part la combinaison en série d'une résistance 52 et d'un condensateur 53» et d'autre part la combinaison en série d'un condensateur de séparation 54 et des diodes précitées 35» 36, shuntées par une résistance 55» Les condensateurs de séparation 42, 45 et 54 servent à bloquer le courant continu 20 qui s'écoule par conséquent par les résistances 26, 26'» Les branches d'impédance 38 et 39 du réseau bipolaire 18, et la branche d'impédance du réseau bipolaire 24 présentent des valeurs R0 qui diffèrent, alors que les branches avec des valeurs EC . qui se succèdent en grandeur dans des bandes partielles de fré-25 quence contribuent à la pente de la caractéristique de l'amplificateur. En particulier, ces branches d'impédance sont dimen-sionnées de telle façon que pour la capacité nominale des organes de régulation formés par les paires de diodes 31» 32, 33» 34, 35 et 36, la caractéristique d'amplification est exactement 30 identique à la caractéristique d'atténuation nominale de la section de câble 1 précédant le répéteur 4. Par l'intermédiaire d'une résistance de découplage 56, 57» 58, chacun de ces organes de régulation est connecté au réseau précité 37 » appelé à répartir la tension de régulation. Dans 35 l'exemple envisagé, ce réseau 37 comporte un premier circuit avec les résistances 59 et 60, monté en parallèle à un deuxième circuit avec les résistances 61 et 62, ces circuits montés en parallèle shuntant la diode de Zener 9 branchée dans la ligne d'alimentation 7« D'autre part, les points de liaison 63 et 64 72 10662 7 2132083 des résistances 59 et 60, respectivement 61 et 62, sont reliés entre eux par l'intermédiaire d'un troisième circuit comportant les résistances 65 et 66. La tension de régulation qui apparaît à la sortie de récepteur de signal pilote 30 est appliquée par 5 l'intermédiaire de la ligne 67, au point de liaison 68 des résistances 65 et 66, tandis que les organes de régulation branchés dans les bipôles capacitifs, sont reliés à des points de liaison différents du réseau 37» De ce fait, l'organe de régulation constitué par les diodes 31 et 32, est connecté, par l'in-10 termédiaire de la résistance de découplage 56, au point de liaison 63, alors que l'organe de régulation formé par les diodes 33 et 34, est connecté, par l'intermédiaire de la résistance de découplage 57» au. point de liaison 68, tandis que l'organe de régulation formé par les diodes 35 et 36, est connecté, 15 par l'intermédiaire de la résistance de découplage 58, au point de liaison 64. Dans l'exemple représenté sur la fig. 1, les capacitifs des organes de régulation "branchés dans les réseaux "bipolaires sont du même ordre de grandeur, de sorte que les diodes, variables en fonction de la tension, et utilisée comme 20 organe de régulation, peuveÉ%7S?fe du même type. Le réseau 37 répartit la tension de régulation qui lui est appliquée, entre ces organes de régulation de telle façon que leur capacité, lors de la variation de la tension de régulation sur toute la gamme de régulation, sont toutes multipliées par_ le même facteur, ce 25 qui se traduit par un décalage de la caractéristique d'amplificateur dans la direction horizontale le long de l'échelle de fréquence. Sur la fig. 2, pour illustrer le fonctionnement du répéteur envisagé ci-dessus, on a montré quelques caractéristiques d'amplificateur. Sur cette fig. 2, les courbes a, b et ç 30 représentent des caractéristiques de l'amplificateur décrit ci-dessus, alors que l'amplification est représentée en fonction du logarithme de la fréquence. D'autre part, les courbes a et ç représentent la variation de la caractéristique d'amplificateur pour une tension de régulation maximale respectivement minimale, 35 tandis que la courbe b représente la variation de la caractéristique d'amplificateur nominale telle qu'elle se produit pour la tension de régulation nominale» Si cette caractéristique nominale b présente une variation en fonction de Vt, les caractéristiques a et £, décalées en fréquence, conservent la même 72 10662 s 2132083 allure, et la différence en amplification correspond exactement à la variation de compensation de température et/ou à la variation de longueur, exigée (s) en ce qui concerne le câble. De la fig. 2, il ressort également que lors du décalage 5 de la caractéristique, la variation en fonction de Vf pour les fréquences limitant la bande de fréquence envisagée, en l'occurrence les fréquences 4 MHz et 60 MHz ne reste maintenue que si la caractéristique nominale b continue à suivre la variation en fonction de dans un domaine de fréquence supplémentaire Af1 10 au-dessous, et dans un domaine de fréquence supplémentaire Z^f£ au-dessus de la bande de fréquence précitée» De la fig»2, on peut déduire que si l'on veut réguler l'amplification + 10% et -10% suivant une variation en fonction de Vf, cela implique un décalage de fréquence de + 20% et de -20% ( V?). Ïïij6alcul simple 15 montre que la caractéristique d'amplification doit alors s'étendre au-dessus de la bande jusqu'à 72 MHz, et sous la bande jusqu'à 3,2 MHz, ce qui correspond donc à une augmentation de largeur de bande de 4 à 4,4 octaves. En appliquant les mesures préconisées par l'invention, on utilise, comme organe de régula-20 tion, des capacités régulées formées par des diodes variables en fonction de la tension, diodes qui, contrairement aux résistances à coefficient de température négatif ou aux lampes, utilisées généralement pour la régulation de niveau, présentent d'importants avantages» C'est ainsi que par l'emploi desdites diodes, 25 aucun bruit additionnel n'est introduit et qu'il ne faut pas prévoir de réseau de compensation de température (réseau de Bode), tandis que les diodes se prêtent également très bien à l'utilisation pour des fréquences élevées» Etant donné qu'il n'y a pas de dissipation, l'organe de régulation formé par les diodes ne subit 30 pas d'augmentation de température, de sorte qu'il vieillit moins rapidement. Outre ces avantages, importants pour la fiabilité et le prix de revient du répéteur conforme à l'invention, le réseau utilisé pour la répartition de la tension de régulation offre la possibilité de compenser de façon simple des tolérances éven-35 tuelles des diodes, variables en fonction de la tension» En outre, on a la possibilité d'utiliser un circuit à mémoire simple qui lors de la disparition du signal pilote ne doit conserver que la tension de régulation appliquée en dernier lieu, l'effet de mémoire résultant par exemple de l'emploi d'un condensateur. 17 10662 9 2132083 10 20 Pour illustrer le répéteur envisagé ci-dessus, voici quelques données d'un dispositif réalisé en pratique ; capacité régulée 31) 32 : 3 x 2 BA 102 capacité régulée 33» 34 : 4 x 7L B4 102 5 capacité régulée 35, 36 : 4 T 2 3A 102 condensateur 48 î 68, 1 condensateur 43 condensateur 51 condensateur 53 résistances 60, 62 et 65 résistances 59 et 61 résistance 66 résistances 56, 57 et 58 tension de régulation nominale pi1 133 pE 270 pF 15 25 100 K JT. 274 KJTL 2,61 KJCI, 51,1 3,9 Volts, variable entre 1 7 et 14 V» Comme on l'a dit, cette tension de régulation est déduite d'une fréquence variable de 5 à 35 KHz qui module une onde porteuse située légèrement en-dessous de la bande de téléphonie (4 - 60 MHz)0 La relation entre la valeur de la tension de régulation et la fréquence est donnée par la fonction hyperbolique Q dans laquelle C^ est une constante. La fig» 3 représente l^allure de la variation d'amplification pour 60 MHz en fonction de la tension de régulation Y^o Comme il ressort de cette courbe, la variation d'amplificationAyV. en fonction de la tension de régulation est approximativement une fonction hyperbolique. Par conséquent, pour la variation d'amplification, on peut écrire A v u f, 30 35 *R V1 ce qui signifie que la variation d'amplification est proportionnelle à la fréquence de la tension de régulation» Enfin, on peut remarquer que les réseaux bipolaires capacitifs représentés dans l'exemple de réalisation suivant la fig, 1 peuvent être réalisés d'une autre façon : par exemple le montage en équilibre de diodes variables en fonction de la tension, utilisées dans ce réseau, peut être réalisé en antiparallèle au lieu d'être réalisé en anti-série, de sorte que le nombre de diodes nécessaires peut être diminué. 72 10662 10 2132083 REVENDICATIONS : 1. Répéteur appelé à être ■utilisé dans un système permettant la transmission, par l'intermédiaire d'un câble coaxial, de {signaux situés dans une large bande dè fréquence, ce répéteur 5 étant constitué par plusieurs étages amplificateurs transistorisés dont un certain nombre sont contre-couplés localement à l'aide d'xine impédance de contre-couplage branchée dans le circuit d'émetteur; alors que ce répéteur comporte par ailleurs un circuit de contre-couplage reliant la sortie a l'entrée, ainsi 10 qu'un dispositif de régulation de niveau qui est commandé par une tension de régulation variant en fonction d'un signal pilote reçu, ce répéteur étant caractérisé en ce que les impédances de contre-couplage branchées dans les circuits de contre-couplage locaux précités sont constitués par des réseaux bipolaires capa-15 citifs régulés dont les organes de régulation, constitués par une capacité régulée, sont formés par des diodes, dont la valeur capacitive est fonction de la tension appliquée et qui, pour la suppression de distorsion du deuxième ordre pour des tensions alternatives, sont connectées deux à deux en équilibre, alors que 20 le dispositif de régulation de niveau comporte les réseaux bipolaires précités ainsi qu'un réseau de répartition de tension de régulation couplé à chacune des paires de diodes montées en équilibre, ce réseau répartissant la tension de régulation qui lui est appliquée et qui varie avec le signal pilote, entre les diodes 25 respectives de telle façon que le rapport des constantes de temps des réseaux bipolaires capacitifs reste pratiquement inchangé, alors que lors de la variation de la tension de régulation, la caractéristique d'amplification du répéteur reste toujours identique, sur toute la gamme de régulation, à la courbe d'atténua-30 tion qui est fonction de la fréquence et de la température du tronçon de câble précédant le répéteur» 20 Répéteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les réseaux bipolaires capacitifs précités comportent chacun des branches d'impédance distinctes, chaque branche comportant une 35 capacité régulée formée par des diodes, variables en fonction de la tension et montées deux à deux en équilibre, et un condensateur shuntant cette capacité régulée. 72 10662 n 2132083 3. Répéteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chacune des capacités régulées est formée par la combinaison en parallèle de diodes variables en fonction de la tension, montées deux à deux en équilibrée 4o Répéteur selon l'une des revendications 1 à 3» caracté risé en ce que le réseau de répartition de tension de régulation est constitué par des résistances.