Brevet FR2315806A1 — publié le 19770121

La présente invention concerne un dispositif pour la correction dans une très large bande de fréquences des caractéristiques d'affaiblissement des signaux transmis par un câble de téldistribution en fonction des variations de sa température. Elle se rapporte nlus particulièrement à un dispositif oui effectue la correction dans une très large bande de fréquences 7 de l'ordre par exemple de celle accordée à la transmission de signaux de télevision faisant l'objet de conventions internationales (s'étendant de 40 à 860 MHz), des caractéristiques d'af faiblissement des signaux transmis par un cable de télédistribution, compris dans un réseau de câbles, ladite correction étant réalisée en fonction des variations de la température du câble, et le dispositif étant asservi par des moyens de mesure de cette température. moyens aui consistent en une thermistance, ou tout autre élément sensible à la température, qui est logée dans une sonde thermométrique glacée dans le fourreau du câble ou, en extérieur, sur la gaine de celui-ci. On sait que l'affaiblissement introduit par un tel câble dans la transmission des signaux croit avec la fréquence de ces signaux, ce qui conduit généralement à d'isposer de place en place, lorsque la longueur du câble est relativement imoortante, des répéteurs comprenant un égalisateur destiné a compenser l'affaiblissement sélectif des signaux en fonction de leurs fréouences. Le gain utilisable résulte â la fois de considérations de prix, de considérations d'ordre pratique et de î.a nécessité d'assurer une extension suffisante du réseau, ce qui conduit généralement a limiter le gain utilisable de l'amplifi- cateur à 20 dB enviro . L'emploi de plusieurs amplificateurs dont chacun est chargé de compenser l'affaiblissement sélectif de la portion de câble oui le recède immédiatement, impose le respect d'un "gabarit" bien déterminé en ce qui concerne, tant l'affaiblis- sement du câble sue le gain de l'amplificateur. Or les caractéristiques d'un câble varient sensiblement aussi avec sa température, équivalant ainsi a un allongement fictif de ce câble, ce aui rend nécessaire, si l'on ne veut pas perturber les conditions de transmission et rendre pos- sible un réseau de grande extension, l'interposition avant ltam- plificateur d'un système de correction, non seulement en fonc tion de la fréquence des signaux à transmettre, mais encore en fonction de la température du câble de transmission mesurée par une sonde thermométrique placée au contact du câble. Dans des dispositifs connus de ce genre, la régulation de température s'effectue généralement en boucle fermée, au moyen de deux porteuses choisies, l'une dans le bas de la gamine des fréquences à transmettre, l'autre dans le haut de la même gamme, les caractéristiques de l'une et de l'autre étant comparées après détection à une tension de référence en vue d'agir de façon sélective sur le gain et sur la pente de l'amplificateur ou au moyen d'une seule fréquence pilote. De tels disPositifs sont décrits par exemple dans le brevet de la République Fédérale d'Allemagne NO 2 047 755 et dans la demande de brevet publiée avant examen NO 1 919 408. Mais de tels dispositifs sont inévitablement complexes et coûteux. En outre dans ces disnositifs ou dans d'autres dispositifs connus du même genre, la correction s'effectue enfai- sant varier les valeurs des composants d'un circuit dérivé du "T-nonté" et servant d'atténuateur. De tels dispositifs sont décrits par exemple dans les demandes de brevets de la R.F.A. N i 800 947, NO i 904 290, dans le brevet Britannique NO 1 268 211, ou dans le brevet Français NO t 589 082. Nonobstant la difficulté de réalisation de tels circuits, la bande passante de tous ces dispositifs est actuellement limitée par leur structure aux environs de 400 MHz. De plus la sonde thermométrique est souvent placée directement sur le boitier de l'amplificateur, ou parfois dans la terre, ainsi que le décrit le brevet Britannique NO 853 771, ce qui engendre des écarts sensibles entre la température réelle du câble et celle à laquelle est portée la sonde. Le dispositif suivant l'invention permet d'éviter ces inconvénients d'une part en substituant à la régulation de température en boucle fermée un module de correction en boucle ouverte plus économique, dont la commande s'effectue aisément et de mise en oeuvre facile, d'autre part en autorisant un élargissement sensible dola bande passante au-deîâ de 860 MHz (limite supérieure des fréquences UHF telle qu'elle résulte des conventions internationales en matière de télévision), enfin en permettant une correction fidèle en température, en plaçant la sonde thermométrique dans les conditions aussi voisines que possible de celles auxauelles est soumis le câble de télédistribu- tion dont on désire compenser les variations d'affaiblissement en fonction de la température, et cela sans nuire à la qualité de la réponse amplitude/fréquence de l'amplificateur. Selon la présente invention, il est ainsi mis au point un dispositif pour la correction, dans une très large bande de fréquences, de l'ordre par exemple de celle accordée à la transmission de signaux de télévision faisant l'objet de conventions internationales (s'étendant de 40 à 860 MHz), des caractéristiques d'affaiblissement des signaux transmis par un câble de télédistribution, compris dans un réseau de câbles, ladite correction étant réalisée en fonction des variations de la température du câble, le dispositif étant asservi par des moyens de mesure de cette température et étant associé par exemple aux ré- péteurs du réseau, caractérisé en ce que ledit disPositif comporte des moyens pour l'atténuation variable et sélective du signal à transmettre en fonction des variations de la température du câble et des moyens cour la prise de température sur le câble lui-meme. Dans un mode de réalisation particulier, ce disnosi- tif comporte un certain nombre de diodes P.I.N., mises en parallèle, nombre variable suivant la Précision de la correction dési- rée. Les variations de résistance de la sonde thermosensible, placée dans le fourreau du cable ou, en extérieur, sur la gaine de celui-ci, a une distance suffisante du caniveau contenant l'amplificateur cnargé de relever le niveau des signaux, afin d@éliminer l'influence de la dissipation de chaleur qui s'effectue au niveau de la talle surmontant le caniveau dans lequel est Placé l'amplificateur, ou plus généralement, à une distance suf fisante de sources rayonnantes de chaleur, protégée de l'hygro- métrite -9ar des joints étanches et thermorétractables, sont amplifiées pour commander la correction en température. Le dispositif collet ne nécessite pas d'alimenta- tion spédale. On peut ne le Placer que sur certains repeteurs (par exemple 1 sur 3), ce eui contribue a abaisser encore le coût de réalisation du réseau, et cela celle que soit la distance entre les répéteurs. L'invention sera mieux comprise a l'aide de la des cription des modes de réalisation suivants, donnés à titre exemple non limitatifs conjointement avec les figures qui re présentent - la figure 1, pour un même type de câble et une même température, les formes des courbes de l'atténuation introduite d'une part par la portion de câble séparant deux répéteurs consécutifs, et d'autre part par les modules de correction c'est-é-dire un égalisateur fixe réglé pour une tennérature donnée (la température moyenne d'utilisation) et un correcteur variable - les figures 2a et 2b montrent comment peuvent être compensées les variations d'affaiblissement dues aux variations de la température ambiante, lorsque cette dernière varie de part et d'autre de la température moyenne de règlage - la figure 3 représente le schéma général du module de correction - la figure 4 illustre un exemple de réalisation du circuit correcteur grâce à l'art antérieur connu - les figures 5a et 5b montrent, da-ls le cas du mode de réalisation préféré du circuit correcteur suivant l'invention, la forme de la courbe d'atténuation résultante obtenue à l'intérieur de la bande passante - la figure 5 représente l'affaiblissement des câbles en fonction de la fréquence selon le diamètre du câble et a 200C - la figure 7a représente les emplacements relatifs du dispositif de prise de température au contact du câble de télédistribution et du boîtier de l'amplificateur et la figure 7b une vue agrandie de ce dispositif, cela dans le cas où la sonde est glissée dans le fourreau du câble, -la figure 8 illustre une réalisation possible du dispositif de liaison entre la sonde thermomètrique et l'ampli ficateur - la figure 9 montre, en coupe. un mode de réalisation préféré du logement de la résistance variable à l'extrémité du dispositif de prise de température. On reconnaît, dans la figure t, la courbe (a) représentant les variations de l'atténuation &alpha; a tintroduite par un câble de nature donnée, à température constante, en fonction de la fréquence transmise F, exprimée en MHz. L'accroissement de l'atténuation du câble en fonction de la fréquence F doit, pour la température considérée, pouvoir etre compense par une décroissance de ff5'n l'affaiblissement b introduit nar les modules de correction, suivant une courbe (b) symétrique de la courbe (a) par rapport au milieu de la bande passante. C'est à cette condition que l'atténuation globale résul tante, &alpha; c = &alpha; a # &alpha; b, représentée par la courbe (c), présentera un palier horizontal idéal dans toute la largeur de la bande passante. La figure 2a représente en coordonnees semi-logarithmiques (les atténuations étant exprimées en décibels cette fois), les variations &alpha; b (F) correspondant à la courbe b de la figure 1. Le passage aux coordonnées semi-logarithmiques conduit à substituer a la courbe initiale une courbe assimilable à une droite de pente négative en première approximation que l'on a représentée pour trois valeurs distinctes de la température du câble : une valeur moyenne supposée égale à 150C et deux valeurs extrêmes symétriques par rapport à la précédente : - 10 C et + 400C, ces deux températures étant données a titre d'exemple mais ne constituant nullement des limites de températures d'utilisation du dispositif, qui peut fonctionner dans une plage plus étendue de température. On admet que, pour une même fréquence F, les points figuratifs correspondants N et P sont symétriquement disposés par rapport au point M caractérisant l'atténuation a b 15 0C, et qu'un accroissement de température équivaut à un accroissement de longueur du câble.Si l'on prend pour exemple un câble polytène plein, l'atténuation o( varie de 2 %0 par oC (en dB), a en sorte que pour une atténuation du câble égale à 60 dB il sera nécessaire de faire varier &alpha; b de # 3 dB suivant que la température varie de + 15 C à + 40 C ou de + 150C à - 10 C, ce qui est réalisé (et même au-delà) par le dispositif correcteur variable qui fait l'objet de l'invention. Donc, dans le cas - fréquent en pratique - où le gain utilisable des répéteurs est de 20 dB, on est ainsi amené à éauiper 2 répéteurs successifs avec des égalisateurs fixes, le troisième seulement comportant le dispositif correcteur variable, pour la correction de température. En ce qui concerne cette dernière, elle eut faire appel à une sonde à thermistance dont les variations de résistance en fonction de la température du câble assurent la compensa- tion idéale recherchée, à titre d'exemple, une thermistance CTN E 213, de résistance égale à 47 k # à 15 C, a 24 k # à 400C et à 234 k A à - 10 C convient parfaitement dans le cas particulier d'un câble polytène plein. La figure 2b représente, dans les mêmes hypothèses, les variations # &alpha; b (en dB) à apporter à l'atténuation &alpha; b pour assurer la correction en température, les points figuratifs m, n et p correspondant respectivement aux points M, N et P de la figure 2a. Le schéma de la figure 3 est donné à titre d'exemple non limitatif, pour indiquer un mode de réalisation possible du circuit de correction suivant l'invention. Le circuit est supposé être alimente par une source de tension continue positive égale à +v = + 24V, mais qui peut varier par exemple entre + 30 et + 20V. Cette tension est normalement transmise par le conducteur central du câble (alimentation directe à partir du câble), mais il va de soi qu'il est également possible de prévoir une alimentation spéciale, par exemple alternative, avec redressement et filtrage incorporés dans le boîtier de l'amplificateur ou en une autre place. Deux circuits intégrés : C.I.1et C.I.2 (du type par exemple LM 105, comme dans la figure 3, ou autre) alimentés par ladite tension par exemple de + 24V non régulée élaborent respectivement, suivant un processus bien connu de l'homme de l'art, aeux tensions régulées symétrioues (+ 6V Rg) et (- 6V Rg) destinées a etre appliquées a l'amplificateur 30. On notera seulement eue le potentiomètre 18 disposé dans le pont de résistances (17, lo, 19) permet de régler la tension + 6V régulée et qu'un second pont (20, 21), disposé entre la source - 6V régulée et le point médian au potentiel 0, permet $d'assurer un débit suffisant pour éviter toute interaction entre les deur sources de tension régulée. La thermistance 28 de la sonde thermosensible est montée en parallèle sur la résistance 27 Cu ont (26, 27) connecté au point commun aux résistances 2 et 25 dont l'ensemble est alimenté ar la tension + 6V régulée. Un condensateur de filtrage 29 est monté en parallèle sur la résistance fixe 27 et la thermistance 28. Les variations de cette dernière en fonction de la température provoquent des variations du potentiel continu appliqué sur l'entrée de l'amplificateur 30 (entre 500mV et 1,8V par exemple lorsque la température ambiante décroît de + 40 C à - 10 C). Cet amplificateur 30, de type -uA 741 par exennle, est caractérisé par une très grande impédance d'entrée, afin de ne pas déséquilibrer le pont de résistances (26, 27), par un gain unité et une très faible impédauce de sortie.Il réalise le transfert de la fonction R(#) en la fonction ic (#) (#étant la température et R li résistance de la sonde thermométrique). Le courant continu ic débité par l'amplificateur 30 est réglé de façon à croître lorsone la température du câble diminue et à décroîter lorsqu'elle augmente. Ce courant traverse tout d'abord une self de coc 31 destiné à s'opposer a la prona- gation des signaux HF vers l'amplificateur ; il est injecté ensuite dans le correcteur variable 32 qui reçoit, par ailleurs, les signaux HF dont l'amplitude doit être corrigée en fonction de la tenpérature dil câble.Dans le retour du courant ic, on intercale une resistance ajustable R 33 oui permet, de limiter si le besoin s'en fait sentir, ce même courant i c Ce cas peut se présenter car les répéteurs n'étant jamais niacés â des distances @utuelles identiques, il est ainsi possible d'ajuster le degré d'atténuation variable et sélective procurée Par le dispositif correcteur en fonction de la longueur de câble dont les variations d'affaiblissement sont a corriger. La figure 4 représente une structure empruntée à l'art connu, désignée habituellement sous le nom de "T-ponté", et qui pourrait etre utilisée pour la réalisation du correcteur variable 32 moyennant l'adjonction d'un circuit d'alimentation en continu. On sait que dans une telle structure, si l'on désigne par Z1 l'impédance parallèle du T, par Z2 son impédance série et par R0 l'impédance caractéristique, il est impératif de satisfaire en permanence à la condition d'adaptation Z1Z2 = R02 les caractéristioues de transmission. étant réglées en agissant simultanément sur les éléments variables 43 et 46.Pour satis faire à la condition ci-dessus, il convient de faire varier en sens inverse les. impédances Zj et Z2 dans un large domaine de fréquences, ce qui est une sujétion ; mais on constate en outre une perte, due à l'introduction du T, dite perte d'insertion P.I. (fig. 1). Cependant il va de soi que fait partie de l'invention tout dispositif comportant un tel correcteur. Aussi on préfèrera le mode de réalisation de la figure 5a donné à titre d'exemple non limitatif, qui fait appel à la propriété des diodes P.I.N. de présenter une résistance HF qui varie avec ltintensité du courant continu les traversant. Le courant continu utilisé est celui qui est débité par le circuit de l'amplificateur 30 de la figure 3 et dont on a vu que la valeur était fonction de la température du câble de télédistribution, valeur ajustée en fonction du degré d'atténuation variable et sélective désiré Ce courant i - après avoir traversé la résis c tance 53 - se partage dans le cas de la figure entre deux dérivations, l'une comprenant la diode P.I.N. 55 et la résistance 57, l'autre la diode P.I.N. 56 et la résistance 58, avant de retourner au point potentiel 0 de la figure 3. En fait, le nombre des branches en parallèle peut varier suivant le type de diodes P.I.N. choisi et en fonction de la forme à conférer à la caractéristique d'atténuation à réaliser, comme il sera vu plus loin ; de plus, pour un même type de diodes, les valeurs des résistances montées en série, telles que 57 ou 58, peuvent aussi varier ; tout cela permettant un règlage médian, ce qui amène une très bonne adaptation du circuit (T.O.S. inférieur à 1,5 dB pour toutes les conditions de fréquence et de température). Quant aux signaux HF dont l'amplitude doit être corrigée et dont la fréquence peut être très élevée (au moins jusqu'a 860 MHz), ils suivent d'abord le chemin défini par le condensateur 51 et la résistance 53 ; une partie de l'é- nergie transportée est déviée vers la masse par la diode P. I.N. 55 et le condensateur 59, une autre partie l'est par la diode P.I.N. 66 et le condensateur 60, le reste est transmis vers la portion aval du câble de télédistribution par la résistance 54 et le condensateur 52. L'énergie résiduelle de ces derniers-signuux - et donc, aussi leur amplitude - est fonction de la portion d'énergie qui est dérivée Par les diodes P.I.N. 55 et 56, c'est-â-dite de la température du câble, diminuant quand ic augmente, donc quand la température du câble diminue, ce oui équivaut bien à un raccour cissement de la portion amont du câble. La correction en tempéra- ture ainsi apportée est supérieure à + 3 dB. La figure 5b illustre la forme de la caractéristique dtaffaiblissement &alpha;(F) en dB du module de correction suivant l'invention en fonction de la fréquence F des signaux à corriger a une température donnée. La droite (R) correspond è la référence OdB.Les courbes (a) et (b), sont celles oui sont obtenues avec une diode P.I.N. uninue, soit pour (a) la diode 55 avec une résis tance 57 en série réglée de telle façon nue la branche corres pondante soit traversée par un courant de 400/uA au maximum, soit pour (b) la diode 56 avec une résistance 58 en série réglée de telle façon que cette deuxième branche soit traversée par un cou ra-.,t de 100,nA au maximun. L'action des diodes est différente en fonction du courant qui les traverse. Le montage parallèle des deux branches, tel qu'il est réalisé dans la figure 5a conduit alors à la courbe résultante (c) de la figure 5b. En pratique, on arrive ainsi å une correc tion d'une Précision supérieure a 0,2 dB en fréouence et 0,5.dB en température, nar rapport a 150C, On conçoit qu'en agissant sur le nombre des branches en parallèle et sur le courant continu traversant chacune d'elles, il est possible de donner a la ca ractéristioue oC (F) la forme idéale recherchée quel/que soit le type de câble utilise et ainsi de permettre un réseau de plus grande extension. Sur la figure 7, on distingue la sonde thermomètrique 111 qui Peut contenir d'une façon générale une résistance ou une thermistance, par exemple une thermistance a coefficient de température négatif 28 (fig. 3), placée ail contact du câble 112, ainsi aue le tube creux de liaison 113 contenant le câble de li aison et disposé parallèlement au câble de télédistribution a l'intérieur du fourreau 114.On a supposé qu'il existait deux foru reaux disposes symétriquement par rapport à la chambrd de tirage 115, à l'intérieur de laquelle est logé le boîtier de l'amnlificateur 116 chargé de relever le niveau des signaux, et qui est surmonté d'une dalle 117 en béton. La sonde est placée à une distance d de l'embouchure du fourreau égale a 1,50 ou 2 m au moins, ce qui la met à l'abri, tant du dégagement de chaleur se produisant au niveau de l'amplificateur que du rayonnement calorimè triaue de la dalle fermant la chambre de tirage, ou de l'enveloppe de tout autre logement. On reconnait, dans la figure 8, la sonde 111 et le tube de liaison 113 dont la flexibilité facilite l'introduction dans le fourreau 114. En pratique, le tube de liaison 113 comporte une partie étanche et thermorétractable 118 destinée à rattraper les différences de diamètres entre le tube proprement dit et la gaine extérieure du câble de liaison et, par suite, à assurer une meilleure étanchéité et une bonne protection mécanique. On remarque également, sur la même figure, un méplat 119 destiné à faciliter la mise en place de l'extrémité de la sonde. Cet ensemble destiné à la prise de température peut être placé soit dans le fourreau du câble sur le câble lui-même, c'est le cas des figures 7 et ö, soit en extérieur, fixé simple- ment sur la gaine du câble. La figure 9 montre dans le détail une réalisation préférée L'élément sensible 121, est ici une thermistance dont la résistance décroît en fonction de la température à laquelle elle et portées il est ogé à l'intérieur d'un corps métallique creux 122 venant se raccorder au tube creux 113 par un manchon fileté 123, l'étanchéité étant assurée par le joint torique 124. Le câble torsadé de liaiso 125, dont la tresse est visiBle en 126 et les conducteurs en 127 est accordé à la thermistance 121 Par des cosses thermorétractables 128. Le contact thermique est encore amélioré par l'inter position d'une graisse silicone 129. Ce mode de Prise de tompérature, utilisable pour la commande de tout dispositif de régulation électronique des carac téristioues fid-le. Le dispositif de correction suivant l'invention présente les avantages - d'une nart - si l'in fait appel à plusieurs diodes P.I.N. - de permettr, à partir du même courant i débité par c l'amplificateur, de faire varier simultanément dans le meme sens leurs caractéristiques, donc de simplifier le dispositif de commande de l'action corrective - d'autre part de réaliser une correction d'affaiblissement a fréquence constante, symétrique pour des variations é gale s et opposées de la température du câble de télédistribution par rapport à la température moyenne de réglage - ensuite qu'il n'est pas nécessaire d'équiper tous les répéteurs de ce correcteur et qu'il est possible d'ajuster l'action corrective en fonction de la distance entre les répéteurs - enfin, d'obtenir cette action corrective précise dans une très large gamme de fréquence et de température et avec une perte d'insertion réduite. Le correcteur suivant l'invention s'applique à tous les types de réseaux de télédistribution. REVENDICATIONS : 1. Dispositif pour la correction, en fonction des va riàtions de température, des caractéristiques d'affaiblissement de l'amplitude de signaux électriques en fonction de leurs fréquences au cours de leur transmission à laide de câbles de télédistribution, ledit dispositif- étant asservi par des moyens de mesure de cette température, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens alimentés en courant directement sur le réseau de câbles et assurant l'atténuation variable et sélective en fréquence du signal à transmettre, en -fonction des variations de la température des câbles, et des moyens permettant la prise de température sur les câbles eux-mêmes. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens assurant l'atténuation variable et sélective du signal, comprennent un circuit correcteur comportant des montages parallèles de diodes P.I.N., en nombre déterminé en fonction de la précision de correction désirée. 3. Dispositif suivant l'une des revendications 1 ou- 2, caractérisé en ce que lesdits moyens assurant l'atténuation variable et sélective du signal comportent un amplificateur de l'information de température à gain unité, dont le rapport de l'impédance d'entrée à l'impédance de sortie est de plusieurs dizaines de mille. 4. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens assurant l'atténuation variable et sélective du signal comprennent les circuits dalimen- tation en tension régulée dudit dispositif directement à partir de l'alimentatioll fournie par le réseau de câbles, ou d'une autre ali.nentation. 5. Dispositif suivant ltune des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens assurant l'atténuation varEable et sélective du signal comportent un système d'ajustement du d9ré.d'atténuation variable et sélective ,, en fonction de la longueur de câble dont les variations d'affaiblissement sont à corriger. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les susdits moyens pour la prise de température sur le câble lui-meme sont constitués d'un tube semi-flexible creux peu conducteur de la chaleur, glissé dans le fourreau du câble ou placé, en extérieur, sur la gaine du câble, d'une longueur telle que l'effet de la chaleur. dégagée par un élément rayonnant å une extrémité ne se fasse pas sentir à autre extrémité d tube, et d'une sonde thermique fixée à cette dernière extrémité, traduisant de manière électrique les variations de tem rature du câble de télédistribution lui-meme. 7- Disnositif suivant l'une des revendications Drécé- dentes. caractérisé en ce que les moyens pour la prise de tempé- rature sur le câble lui-même présentent des parties et des joints étanches thermorétractables. Dispositif suivant l'une des revendications erécé- ventes, caractérisé en ce qu'il est placé sur certains,répéteurs du réseau de câbles considéré.