Brevet FR2139070A1 — publié le 19730105

L'invention a pour ohjot un disitif de génération de fréquences porteuses et de contrôle de l'exactitude dos signaux de transmission d@i@@o@@tions combinéos, c'est-à-dire de conversations et de télémécanique, à l'aide de fréquences portouses, nota@@ent par cenducteurs aérdens haute fréquence, de maniérr que toutes les fréquencos nécessaires à chaque poste émetteur soiemt prélevé@s sur un unique génératour de fréquonce de précision et que deux canaux jumelés, utilisés pour la transmission bidirectionnelle, soient polarisés de manière que les fréquences supéricures apparaissent à la jenction des daux canaux. On utilise en général la modulation en amplitude à transmission par bande latérale unique pour la transmission d'informations par conducteurs aérions haute tension, La plage de haute fréquence disponible à cet effet est comprise entre environ 40 et 440 kHz, deux bandes de fréquences ébant disponibles dans chacun des deux sens pour la transmission entre différentes stations connectées au secteur.Il faut au moins deux modulations pour ectte transmission de l'informetion par bande latérale unique dans la plago mentionnée de haute frégtence afin de pouvoir convertir le canal basse fréquence primaire de 4 kHz (compris en réalité entre 300 et 3720 Hz) de sa valeur naturelle à une valour choisie arbitrairemont dans la plage montiormée haute fréquence ou, suivant un procédé analogue, afin de ramener à l'aide de deux démodulations le canal basse fréquence de la plage haute fréquence à sa valeur naturelle. Les modulateurs et démodulate@rs usuels alimentés par les générateurs de fréquence porteuse correspondante sont utilisés pour les deux modulations et démodulations nécessaires. Les expressions et références suivantes seront adoptées par la suite pour les deux modul@tions et démedulations mentionnées : Le modulateur destiné à la première modulation à l'émission sera dénommé modulateur du ca@al d'émission, alimen- té par le générateur #0 de la fréquence porteuse f#0. Le modulateur destiné à la seconde modulation à l'émission sera appelé modulr@err de li@@e d'énission, alimenté par le générateur #1 de la fréquence perteuse f #1. Le démodulateur de ligne de récoption est alimen té par le générateur #2 de la fréquence porteuse f #2. Le démedulateur de caual de réception est alimçnté par le générateur #os de la fréquence porteusefos (en eas de "porteuse réduite"). Dans le système à "porteuse souveraine", le démodulateur de canal est alimonté par le même générateur #0 de la fréquence porteuse que le modulateur de canal. Les deux stations terminales comprennent un modulateur de canal et un modulateur de ligne d'émission, ainsi qu'un démodulateur de lî2-ne et un démodulateur de canal de réception; pour lesquels il faut les fréquences porteuses f #0, f #1, f #2,f #os pour les différentes liaisons bidirectionnelles de transmission d'informations. Deux dispositions connues de génération de fréquences porteuses diffèrent par l'origine du signal destiné au générateur #os de la fréquence porteuse f #os destinée au démodulateur de ligne de réception Ta disposition à "fréquences porteuses souveraines" comprend le meme générateur #0 pour l'alimentation du modulateur de canal d'émission et du démodulateur du canal de réception; et comporte, par ailleurs, deux générteurs autonomes, commandés par cristal, # 1 et #2, qui doivent tous avoir une stabilité en fréquence suffisamment bonne pour que la sorte des erreurs de fréquence de tous les quatre générateurs qui coopèrent à la transmission des informations dans un sens de la liaison, c'est-à-dire #0 et #1 dans la voie d'émission d'un appareil, ainsi que #2 et #os dans la voie de réception du second appareil, ne dépasse pas l'erreur ad missible de fréquence des signaux de transmission du canal de base. Dans la disposition à "fréquences porteuses réduites", l'inconvénient majeur est qu'il faut transmettre un signal supplémentaire, c'est-à-dire le signal de la fréquence porteuse réduite, pour la transmission des informations par le conducteur aérien, de sorte que dans certains cas (conditions anormales sur le conducteur aérien ou nécessité d'une transmission fiable d'une information importante, mcAme lorsque le réglage automatique n1 est pas encore tout a' fait au point) la transmission d'informations importantes est très difficile ou même impossible. Il faut dans chaque station terminale des deux dispositions connues des générateurs de fréquence porteuse et leurs circuits oseillants correspondants à cristal pour l'alimentation de deux modulateurs et deux démodulateurs qui, cependant, dans le cas de "fréquences porteuses souveraines" doivent ôtre extraordinairement exacts on fréquence et stables. Il ne faut certes pas une stabilité aussi grande dans le cas de la "fréquence porteuse réduite", mais il faut un filtre auxiliaire à cristal pour pouvoir extraire le si. gnal de la "fréquence porteuse réduite" à la réception. La transmission à bande latérale unique à morne polarisation haute fréquence en ligne; telle que représentée sur la figure 2B sous a) et b) est connue pour la transmission bidirectionnelle en technique à bandes Jumelées, dans laquelle les Ca- naux destinés à la transmission dans les deux sens sont directement juxtaposés. Cette polarisation fait apparaître fortement des fréquences supra-acoustiques en particulier dans la transmission d'in formations coibinées (c'est-à-dire de conversations et de télemesu res), se traduisant par une forte diaphonie. La disposition selon l'invention élimine ou déduit les inconvénients mentionnés par un unique générateur commandé par cristal de quartz et fournissant toutes les fréquences porteuses f #0, f #1, f#2. Selon une autre particularité avantageuse de l'invention, un unique et même générateur de base peut créer tout canal voulu à 4 kHz dans la plage comprise entre 40 et 440 kHz. Le montage selon l'invention comprend donc un générateur de base commandé par cristal de quartz et fournisssant la fréquence de 32 kHz. Trois diviseurs de fréquence montés en cascade ramonent cette fréquence à 32 kHz/23 = 4 kHz. Le signal obtenu de 4 kHz est transformé en une impulsion étroite constituant un multiplicateur de fréquence (n x raz 4) kHz destiné à fournir les multiples de 4 kHz. Des filtres relativement simples constitués chacun de trois bobines permettent la sélection d'un multiple quelconque de la fréquence.Le troisieme harmonique de la fréquence, c'est-à-dire 3 x 4 kH = 12 kHz, est la fréquence porteuse f52 0 destinée au modulateur et au démodulateur de canal. les autres multiples de la fréquence, c'est-à-dire les quatrième au@@septième harmoniques (16, 20, 24, 28 kHz) sont desti nés à la génération des fréquences porteuses f.#1 1 et f#2 dans d'autres odulateurs. A cet effet; le signal à 32 kHz est injecté dans le multiplicateur, dont sont extraites les fréquences auxiliaires fw 1 et f Q 2 qui représentent l'un des multiples de la fréquence égale à 32 kHz, c'est-à-dire (n x 32) kHz, les générateurs #1 et 2 2 de fréquence auxiliaire et de fréquence porteuse ainsi consti- tués alimentant les modulateurs en anneau en l'une des fréquences égales à 16, 20, 24 ou 28 kHz et la somme ainsi que la différence des deux fréquences étant ainsi obtenues. Des filtres correspondants permettent d'extraire les fréquences voulues f #1 et f 622, les générateurs #1 et # 2 de fréquence porteuse ainsi réalisés ali mentant le modulateur et le démodulateur de ligne. Les trois oscillateurs de chaque appareil commandés par cristal de quartz et dont deux doivent être réalisés pour les fréquences porteuses f ;22 c'est-à-dire pour le canal correspondant dans la plage haute fréquence, sont remplacés selon l'invention par 1n unique oscillateur commandé par cristal de quartz et qui indépendamment du canal adopté de transfert est toujours le mêles à savoir génère la fréquence de 32 kHz;; cette simplification représente un avantage pour la fabrication (le meme cristal sert à tous les appareils) et pour l'entretien (un cristal ou un oscillateur commandé par cristal de quartz constitue une réserve commune pour tous les appareils). t1 erreur de fréquence à la transmission des signaux ne dépendant que de l'exactitude de la fréquence d'un unique oscillateur; il est rentable d'adopter une réalisation dans laquelle la stabilité thermique et la stabilité en fréquence sont les plus grandes possible.Une caractéristique extremement import tante de la disposition selon l'invention selon laquelle toutes les fréquences porteuses sont tirées d'un unique oscillateur est que l'erreur de fréquence est la meme pour les deux sens de la transmission. Il en résulte qu'il suffit de contrôler la fréquence pour un seul sens (en utilisant le signal auxiliaire F0 de fréquence (n x 4) kHz). En d'autres termes, il est possible de contrôler et de régler l'exactitude de la fréquence en un unique point de jonction auquel aboutissent les liaisons sans qu'il soit nécessaire de vérifier l'autre extrémité des conducteurs et leurs appareils. Selon une autre particularité de l'invention reposant sur des observations faites en cours d'essais sur des canaux jumelés de transmission polarisés en sens inverses ayant chacun une largeur de 4 kHz ,la@diaphonie à la réception en provenance de l'émet- teur (dite paradiaphonie-)-;est inférieure à celle de tous les trois cas de polarisation selon la figure 2 B en raison de la non linéarité des quadripôles incorporés; lors de la transmission combinée de conversations et de télémesures selon la figure 2 A par bande latérale unique.Cette différence en faveur du type de polarisation de la figure 2 A a été déterminée par le rapport du niveau de la conversation au niveau de l'un des signaux passant dans le canal de télé- mesure. Compte tenu de la faiblesse de la paradiaphoniel il est possible de raccorder les deux canaux par un filtre commun au conducteur de transmission. La largeur double de la bande passante diminue 105 pertes dans le filtre et réduit aussi la sensibilité à la distorsion linéaire. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples et sur lesquels : la figure 1 est un diagramme des fréquences des canaux de transmission de l'information dans la plage de 40 à 440 kHz la figure 2 A est un diagramme des fréquence de deux canaux en cxécution normale ou décalée et à polarisations de sens opposés des deux bandes de fréquenco ; la figure 2 B est un diagramme des fréquences do dew canaux à trois autres types de polarisation la figure 3 est un schéma synoptique du circuit selon l'invention de génération des fréquences porteuses de transmission d'informations ; la figure 4 représente les fréquences porteuses générées conformément à l'invention ; et la figure 5 est-un exemple de la modulation des fréquences porteuses et de leurs suboivisions dans in montage selon l'invontion en exécution normale et en exécution décalée. La génération des fréquences porteuses de transmission d'informations parlées par des conducteurs aériens haute tension par bande latérale unique est basée sur le concept de l'invention selon lequel un unique oscillateur commandé par cristal de quarts identique pour tous les appareils; indépendamment du canal que ceux-ci utilisent, fournit toutes les fréquences porteuses nécessaires f #0, | f Ai et f #2. 2 Les canaux ont une largeur de 4 kHz et le diagramme de la figure 1 représente leur répartition dans la plage haute fréquence de 40 à 400 kHz. Sur ce diagramme, les fréquences portées commencent à 40 kHz et croissent à chaque échelon de 4 kHz.Les fréquences portées en ordonnée sont 40, 60, 80, otc., jusqu'à 440 kHz. les numeros successifs des canaux, commençant avec le numéro 1 pour le canal de 4 à 8 kHz, sont portés sur la ligne n qui coupe les lignes des fréquences à angle droit, cic sorte que dans la plage mentionnée plus haut de haute fréquence, le premier canal de 40 à 44 kHz porte le N 10 et le dernier (de 436 à 440 kHz) porte le N 100. Deux canaux voisins sont utilisés pour les liaisons individuelles dans les deux sens. En exécution normale (référence "N"), la première paire réunit les canaux 10 et 11, la fréquence porteuse adoptée étant de 44 kHz. On obtient ainsi cinquante liai@@ns possibles portant les Nos 1, 2, 3 ... 50, En exécution décalée portant la référence "P", on commence avec les canaux 11 et 12, la fréquence porteuse Fo entre les deux canaux étant de 48 kHz. On y ebtient ainsi quarate-neuf liaisons possibles portant les Nos affeciés d'un signe prime 1', 2', 3' ..., 49'. IL est cependant possible aussi d'établir des liaisons dans lesquelles l'écart entre les canaux est de 8 kHz ou môme davantage entre les deux sens de trafic. On parle dans ce cas de canaux "éloignés" (réféence "R") pour lesquels il existe quatre alternatives de polarisations inverses des canaux de fréquence qui sont représentées à gauche de la figure 1 et portent les référence a, b, c, d. La figure 2 A représente le diagramme des fréquences d'une liaison bidirectionnele en exécution normale "N" ou décalée ("P"), Dans le dernier cas, l'écart entre les bandes de fréquence des deux canaux est beaucoup plus grand. La liaison X comprend deux canaux voisins n et (n + 1) et englobe au total 8000 Hz = 8 kHz. Les fréquences transmises de conversations occupent dans les deux canaux des fréquences comprises ontre 0,3 et 3,7 kHz. La fréguence "Fo" située au centre entre les deux canaux et transmise par un appareil est accessible pour les contrôles, c'est-à-dire constitue le signal de contrôle de l'exactitude de la fréquence porteuse et permet son réglage. La figure 3 représente le schéma synoptique du dispositif de génération des fréquences porteuses selon l'invention. L'oscillateur 0 10 commandé par cristal de quartz génère la fréquence de 32 kits qui est subdivisée dans trois diviseurs successifs de fréquence à 16, 8 et finalement 4 kHz. la signal. à 4 kHz est mis en forme d'impulsion étroite qui esL multipliée de manière à produirc un mélange de multiples de fréquence ( n x 4) kHz (n = 1, 2, 3 ...). La fréquence de 32 kiT est aussi mise sous forme d'impulsion étroite, de sorte que le multiplicateur fournit un mélange de multiples de fréquence (n x 32) kHz. Us filtre F 10 extrait du mélange des multiples de la fréquence de 4 kHz la fréquence de 12 kHz = f#0 qui est utilisée pour l'alimentation du modulateur de canal et du démodulateur de canal et chacun des filtres F 11 et F 12 extrait l'une des fréquences à 16, 20, 24 et z kils. Les filtres F 13 et F 14 extraient les multiples nécessaires de fréquence de 32 kHz pour produire f #1 et f #2. Ce processus sera expliqué ea regard de la figure 5. Une fréquence adoptée qui est un multiple de 32, par exemple 320; peut s'exprimer sous forme dc produit n x 32. Les fréquences porteuses plus basses; qui sont des multiples de 4 kHz, pcuvent s 'obte- nir sous forme do sommes (n - i) 32 + 28 ou 24 ou 20; ainsi que de différences n x 32 - 16 ou 20 ou 24 ou 28, le multiple suivant le plus bas do 32 kHz qui suit étant (n - 1) 32 kHz. Ainsi: chaque fréquence porteuse f#1 et f #2 peut s'obtenir sous forme de somme ou de différence d'un multiple déterminé de 32 kHz et d'un multiple de 4 kHz. En revenant à la figure 3, le signal de sortie du filtre F 13 à la fréquence f#1, ainsi que le signal de sortie de l'un des filtres F 11 ou F 12 sont injectés dans le modulateur en anneau M 11 à la sortie duquel le filtre F 16 extrait la fréquence porteuse nécessaire f.21 qui est injectée dans l'amplificateur 0 15. Il en est de mêrae pour le signal de sortie du filtre F 14 à la fréquenco f as 2 et pour le signal de sortie du second filtre du groupe F 11, F 12 qui sont injectés dans le modulateur en anneau M 15 à la sortie duquel le filtre F 15 extrait la fréquence porteuse F#2 qui passe ensuite dans l'amplificateur 0 14. La figure 4 représente la réponse totale en fréquence du dispositif selon l'invention de génération de fréquences porteuses. L'oscillateur 0 10 commandé par cristal de quartz produit la fréquence de 32 kHz qui est convertie à 4 kHz dans les diviseurs de fréquence 32/4. Le multiplicateur 0 12, qui est réuni à un amplificateur, produit les multiples de la fréquence de 4 kHz et un multiplicateur analogue 0 13 génère les multiples de la fréquence de 32 kHz. La modulation des multiples correspondants de 32 kHz et de 4 kils dans les modulateurs en anneau M 11 et M 15 donne les fré quences porteuses voulues; destinées aux deux canaux de transmission. Les informations aux fréquences de 0,3 à 3; 72 kHz sont polarisées dans les deux canaux de transmission do manière que les fréquences croissent dans; les deux canaux jusqu'à leur point de contact. Le signal auxiliaire Fo, qui se trouve exactement au contre entre les deux canaux; est transmis de la station terminale à celle du début pour le contrôle de l'erreur de fréquence. L'er- reur de fréquence est la même dans les deux sens dans le dispositif de l'invention, comme mentionné précédemment, de sorte qu'il suffit de Illesurer l'erreur do fréquence à la transmission dans un sens pour pouvoir déterminer la totalité de l'erreur de fréquence. n est donc très commode de choisir pour le ontrôle un point de jonction des liaisons auquel il est possible de contrôler toutes les liaisons qui y aboutissent, sans qu'il soit nécessaire de surveiller les stations aux autres extrémités des liaisons. Le même signal Fo permet l'émission par exemple d'un signal avertisseur par les stations éloignées, l'absence du signai Fo étant le signe d'une panne. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent autre apportées au procédé et au dispositif décrits et repré sentes, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de génération iic fréquences porteuses et dc contrôle do l'exactitude de la fréquence des signaux de transmission d'informations combinées, en particulier par des conduetours aériens haute tension, à l'aide de fréquences porteuses; par transmission à bande latérale unique et à trafic bidirectionnel sur canaux jumelés, ledit dispositif compronant un générateur commandé par cristal de quartz; dos multiplicateurs de fréquences des diviseurs de fréquence, des filtres de fréquence, des modulateurs en anneau et des amplificateurs et étant caractérisé en ce que chaque station terminale de la liaison du trafic bidirectionnel est équipée d'un unique générateur commandé par cristal dc quartz et produisant une fréquence de 32 kHz, la sortie de ce générateur étant connectée d'une part à un multiplicateur de fréquence; produisant des multiples de la fréquence de 32 Hz et d'autre part à trois diviseurs de fréquence montés en cascade et destinés à produire une fréquence de 4 kHz, des multiplicateurs montés cn cascade sur ces diviseurs étant destinés à produire des multiples de la fréquence de 4 kHz. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sortie du multiplicateur de la fréqucnce de 4 kHz est connectée à un filtre d'extraction de la fréquence de 12 khz destinée à constituer la fréquence por-teuse du modulateur et du démodula- teur de canal; ainsi qu'à deux filtres dtextraction d'une fréquence de 16, 20, 24 ou 28 kHz; la sortie de chacun de ces deux filtres étant connectée à un modulateur en anneau. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé on ce que le multiplicateur de la fréquence de 32 kHz est connecté à deux filtres qui extraient chacun une fréquence auxiliaire, chacune de celles-ci étant injectée à l'un desdits modulateurs en anneau pour la génération des fréquences porteuses extraites chacune par un filtre et envoyées à la sortie par un amplificateur. 4. Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé en ce que les fréquences des informations émises sur les canaux jumelés voisins de transmission sont polarisées en sens inverses, de manière que les fréquencos supérieures d'information soient les plus proches du point de cents et des canaux et que le signal auxiliaire de contrôle de l'exactitude de la fréquence de transmission et la transmission d'un signal avertisseur, dont l'absence est omdicatrice d'une parme, se trouvent au centre entre les deux canaux.