Brevet FR2307403A1 — publié le 19761105

La présente invention concerne un système de tranomission par courant porteur pour des postes d'abonnés comportant une ligne principale et diverses lignes de branchement qui relient les abonnés à la ligne principale ; ce système est plus particulièrement; bien que non exclusivement, destiné à à être utilise dans des zones rurales. Il est bien connu que, lorsqu'une ligne de branchement ayant une terminaison en circuit ouvert ou mal définie à son extrémité éloignée est raccorde en parallèle à une ligne principale, l'impédance que présente la ligne de bra-n- chemisent à la Jonction est une fonction de la fréquence ; cette impédance tn- troduit dans la ligne principale une perte par insertion qui est aussi fonction de la fréquence. Avec une ligne de branchement en circuit ouvert, la perte maximale se produit à des fréquences correspondant à des multiples impairs d 't- quart d'onde, et la partie minimale à des fréquences correspondant à des mul tiples pairs d'un quart d'onde. Lors du fonctionnement sur la ligne d'un système de transmission par courant porteur à plusieurs voies, une ou plusieurs voies peuvent se terminer sur la ligne de branchement et les autres voies restantes sur la ligne principale ou sur d'autres lignes de branchement raccordées en d'autres points éloignés Pour celles des voies ne se terminant pas sur la ligne de branchement, la ligne de branchement est, à cause des caractéristiques du filtre de voie, en circuit ouvert et, par suite, la ligne principale présente une caractéristique d'ondulation précisément dans la bande de fréquences où cela est le plus gênant. En ce qui concerne les voies se terminant sur la ligne de branchement, le reste de la ligne principale amène un effet similaire. Pour résoudre ce problème, il est nécessaire de faire appel à de nombreux filtres de ligne et de branchement conçus pour une plage trop étendue de bandes de fréquencesi ce qui coûte très cher. On a aussi effectué un travail considérable sur ordinateur et avec un tra -eur de courbes en vue d'évaluer l'intensité et la périodicité de l'ondulation pour diverses combinaisons de longueur et d'affaiblissement de ligne. Les résultats ont confirmé qu un raccordement en parallèle d'une ligne de branchement @une longueur, même inférieure à un kilomètre, est inacceptable à moins que ^eXibérément, on établisse une ligne de branchement présentant d'importantes pertes. Par conséquent, le problème est de concevoir un montage d'entrée simple qui soit compatible avec les pertes de la ligne et les gains de voie disponibles et qui maintienne, dans des limites raisonnables, la caractéristique d'ondulation des pertes par insertion sur la ligne principale et les lignes de branchement. La présente invention fournit un système de transm@ssion par courant por teur pour postes d'abonnés comportant un circuit de raccordement pour connecter une ligne de branchement à la ligne principale, le circuit comportant un chemin résistant série pour chaque fil de la ligne de branchement et un chemin résistant parallèle pour les fils de la ligne, chaque chemin fournissant plus d'une valeur de résistance possible, les valeurs de résistance pouvant être sélectionnées afin de minimiser la variation en fonction de la fréquence des pertes par insertion introduites dans la ligne principale par le raccordement de la ligne de branchement. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-dessous ; bien entendu, la description et le dessin ne sont donnés qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. La figure 1 représente une vue partielle d'un système de transmission par courant porteur avec postes d'abonnés selon une réalisation de la présente invention, La figure 2 représente une vue partielle de la terminaison d'un poste d'a- bonné de la figure l, La figure 3 représente un circuit de branchement résistif selon une réales sation de la présente invention, destiné à être utilisé dans le système de la figure 1, La figure 4 représente un graphique illustrant la relation entre les valeurs de résistance du circuit de raccordement et les pertes de raccordement et de shuntage, Les figures 5 et 6 représentent les variations des pertes par insertion avec la fréquence dans une ligne principale dues aux lignes de branchement raccordées à la ligne principale et de mêmes caractéristiques, Les figures 7 et 8 représentent des diagrammes illustrant le fonctionnement de la présente invention. La figure 5 illustre un exemple de l'effet qu'amène la connexion d'une ligne de branchement lorsque le circuit de Jonction de l'invention n'est pas prévu. Elie montre la perte par insertion introduite dans une ligne d fart de la r\ nexion en parallèle d'une ligne de branchement de même caracté.istique que la ligne principale, Dans cet exemple, la ligne de branchement a une longueur de 2 km et l'on a calculé la perte par insertion pour différentes valets de ter minaisons (RT) de 2Ro, 3Ro, 5Ro et infini à l'extrémité de la ligne de branche-- ment. Comme on peut le voir, les variations sont plus importantes aux fréquenes inférieures auxquelles est prévu le fonctionnement de ce système et sont plus faibles aux fréquences plus élevées.Ceci est dû au fait que l'affaiblissement de la ligne de branchement elle-même est supérieure aux fréquences plus élevées et cela a pour effet d'amortir les variations. La réduction de la longueur de la ligne de branchement a pour effet d'accrottre l'intervalle de fréquences des ondulations, ce que montre la figure 6, dont le graphique a été tracé à partir d'un calcul similaire mais pour une ligne de branchement ayant une longueur de 1 km. Comme le système de transmission par courant porteur se propose d'utiliser les bandes de fréquences allant de 20 à 164 kHz, on voit que des variations de pertes de plus de 10 dB peuvent être introduites, ce qui est prati queiênt inacceptable. La présente invention fournit une certaine forme de circuit de raccordevent peu coûteux et simple. Si un affaiblissement est ajouté dans la ligne de branchement et concentré à la jonction avec la ligne principale, cela atténuera l'effet en fonction de la fréquence. On obtint aussi un autre effet, à savoir qu'un équipement terminal pour courant porteur situé à l'extrémité la plus éloignée de la ligne de branchement "voit" une ligne qui n'est pas correctement adaptée (voir fig. 7). Cet équipement terminal pour courant porteur CT > qui peut se composer d'une ou plusieurs voies,se trouve en présence d'une ligne de branchement qui, au lieu de se terminer correctement sur une impédance égale à Ro, peut au mieux se terminer par une impSdance égale à la moitié de cette valeur si la ligne de branchement est reliée à une longue ligne principale quelque part en son milieu. Au pire, cependant, la longueur x peut être telle qu'elle pourrait entratner une caractéristique de perte dépendant fortement de la fréquence. En gdnéral, cependant, la longueur x est habituellement plus grande que la longueur y.Si ce n'est pas le cas, alors les rôles de la ligne de branchement y peuvent être interchangés, Par conséquent, la présente invention propose d'introduire de l'affal- blissement dans les connexions de lignes de branchement au plus près du point de jonction, de terminer correctement la ligne de branchement à la jonc- tion, et propose aussi que tous les équipements terminaux pour courant porteur procurent une terminaison qui soit un compromis et non pas simplement une terminaison correcte b une seule fréquence (leur fréquence de fonctionnement) et qu'ils se comportent comme un circuit ouvert pour les autres fréquences. Par suite, comme le montre la figure 8, le circuit doit présenter une impédance RL aux bornes CC. L'appendice 1 indique comment obtenir les valeurs de résistances. La figure 1 représente un système de transmission à courant porteur avec postes d'abonné, possédant une ligne principale ML à deux fils fournissant un circuit physique entre l'équipement terminal du central ET et le poste d'abonné "physique" SUBI . La ligne n'est bouclée qu'aulx fréquences des filtres d'émission et réception FS et FR, respectivement. Au point Z, on a inséré une bobine de ligne ayant une terminaison partiellement résistive afin de réduire le taux d'ondes stationnaires sur les lignes, ce que montre plus clairement la figure 2. Aux fréquences à l'extérieur de la bande des filtres de l'équipement terminal pour courant porteur, le poste de l'abonné se comporte comme un circuit ouvert, ce qui laisse la ligne de branchement effectivement bouclée sur 3 Ro. On se reportera à l'appendice 2 pour une explication détaillée.La fréquence de coupure du transformateur est de 8 XHz, qui est la moyenne entre 3 kHz et la fréquence de début de la bande de fréquences ayant pour porteuse une fréquence de 20 kHz. L'équipement terminal du central ET est simplement représenté par plusieurs filtres de voies destinés à séparer les différentes bandes de fréquences pour les divers abonnés (sur les dessins, on n'en a indiqué que deux). Comme montré, une ligne de branchement SL raccorde un deuxième abonné SUB2 à la ligne principale ML. Bien que l'on ait représenté un seul abonné, plusieurs abonnés peuvent être raccordés par l'intermédiaire de la ligne de branchement ML. Comme on l?a déjà dit, pour les voies ne ne terminant pas sur la ligne de branchement, la ligne de branchement devrait, du fait des caractéristiques des filtres de voies, se comporter en circuit ouvert, de telle sorte que la caractéristique d'ondulation serait introduite dans la ligne principale précisément dans la bande de fréquences où elle est la plus gênante. Cependant, on insère un circuit de raccordement BN se composant fondamentalement d'une résistance série R1 en série dans chaque fil de la ligne de branchement et d'un chemin parallèle comportant une résistance R2 et un condensateur série C, afin d'éviter un chemin de courant 2 continu qui affecterait le fonctionnement du circuit physique. Ce circuit de raccordement est montré en détail sur la figure 3. La figure 3 montre que le circuit de raccordement BN possède deux bornes de connexion de ligne L1 et L2 et deux bornes de connexion de ligne de branchement S1 et S2. On a prévu dans chaque fil de la ligne de branchement une résistance série R1 dont la valeur peut être choisie parmi trois 2 valeurs possibles de résistances qui, dans la réalisation particulière dé- crite, sont de 150 ohms, 325 ohms et 690 ohms. Ces résistances sont connectées ensemble à une extrémité du chemin série à partir de la borne L1 et à leurs autres extrémités sont connectées aux bornes marquées 6, 10 et 15 dB. Ces chiffres correspondent aux pertes par insertion produites par le circuit à chacune des trois bornes que l'on peut sélectionner au moyen d'un coupleur L raccordé à une borne commune T. Il est recommandé d'utiliser une barrette soudable, mais on peut aussi employer un commutateur rotatif ou un coupleur fixé à chaque extrémité par des vis sur les diverses bornes. De la messe manière un chemin shunt du circuit se compose de trois valeurs de résistances, 940 ohms, 710 ohms et l'infini, et l'on peut ob tenir les pertes par insertion voulues de 15, 10 ou 5 dB en raccordant @es bornes à l'aide du coupleur L'. On a prévu un condensateur C de 0,2 afin d'éviter une connexion en courant continu aux bornes des fils On a aussi inclus des parafoudres LA connectés aux bornes de chaque chemin série ainsi qu'aux bornes du chemin shunt du circuit. Ce sont des parafoudres à tube à décharge qui protègent le circuit de raccordement contre la foudre. La figure 4 montre la relation entre les pertes shunt et les résistances R1 et R2 pour une ligne principale de 600 ohms et une ligne de bran choient de 600 ohms. La Perte de la ligne de branchement ( perte en circuit T 3 ;-02 R1) ou perte en circuit T = 20 long RL dB 4R2 + 2 perte en circuit shunt = 20 log 4R1 1 4 R1RL + RL2 4R= + RL) 4R2 + 2 + 2 où 5 --=--r Les courbes ne sont valables que pour des pertes du circuit de branchement supérieures à 6 dB.La perte est celle que l'on constate en considérant la ligne de branchement à partir des bornes L1 et L2 , et la perte du circuit sh'mt est celle constatée en considérant la ligne à partir des bornes L1 et L2 . La perte introduite par le circuit de raccordement dans la ligne de branchement est liée à la plage de commande du gain des postes terminaux de réception dans les deux sens.Dans le système particulier décrit, cette plage s'étend de 15 dB ninimrna å 32 dB maximum. Par suite, pour les abonnés à proximité du central avec une perte de ligne faible, une perte complémentaire de 15 dB est nécessaire , tandis que pour les abonnés éloignés du central, la perte introduite doit être aussi faible que possible. Dans la réalisation décrite, si l'on choisit une perte de 6 dB pour la ligne de branchement, la perte pour la ligne principale sera de 2,5 dB, R1 étant égale à 300 ohms et R2 à l'infini. Dans le cas d'une perte de 10 dB pour la ligne de branchement, la perte de la ligne principale est de 2,1 dB, R1 étant égale à 650 ohms et R2 à 1650 ohms. Enfin, si l'on choisit une perte par insertion de 15 dB en prenant R1 égale à 1380 ohms et R2 à 940 ohms, la perte pour la ligne principale sera de 1,3 dB. I1 est possible de choisir d'autres valeurs ; ces trois montages sont suffisants pour amener chaque poste d'abonné dans la plage de commande de gain automatique fournie par le système. L'ondulation de perte introduite dans la ligne principale est réduite à des valeurs admissibles du fait de la perte supplémentaire présente dans la ligne de branchement. Dans les zones rurales que l'on considère, de nombreux réseaux de service partagé des lignes desservent des fermes ; les lignes se composent de fil de fer galvanisé qui présente une perte élevée (par ex. 3 dB/km) à la fréquence porteuse. Au départ, ceci fut considéré comme un inconvénient mais on a réalisé que cela constituait un avantage car une telle ligne avec perte élevée réduit l'ondulation d'impédance et, dans toutes les applications étudiées jusqu'à présent, le fil de fer galvanisé peut et doit probablement eAtre conservé pour les connexions de lignes de branchement en utilisant un circuit de raccordement approprié. Dans certains cas, aux extrémités éloignées du réseau, il devient admissible de faire une simple connexion en parallèle des lignes de branchement finales à extrémité en fil de fer galvanisé. Les câblages en fil nu sur le circuit de raccordement et d'entrée sont décidés au moment du choix du tracé quand les pertes de ligne sont approximativement connues et que l'on peut assigner des pertes supplémentaires admissibles à chaque abonné. De ce point de vue, il est souhaitab'e de limiter la plage des valeurs. Si la décision concernant le montage est laissée à l'installateur, ce dernier doit agir comme suit i) commencer avec la perte maximale dans le branchement, ii) vérifier le courant de la commande de gain automatique au poste de l'abonné à l'extrémité du branchement. On a prévu à cet effet un point à jack sur le poste. Si ce dernier se trouve dans les limites indiquées dans le manuel, le montage est satisfaisant.Si le courant est au-dessous de la limite, cela indique que la perte est trop élevée ; par suite, réduire la perte au point de raccordement. La figure 9 illustre l'agencement physique recommandé du circuit de raccordement et d'entrée qui se compose d'un compartiment étanche 10 dun boitier en plastique moulé, d'une plaquette de circuit imprimé 11 avec des bornes à vis solides sur un bloc de terminaison 12 pour revoir les COI nexions de descente provenant de la ligne principale et de la ligne de branchement à travers les orifices 13 dans la base du compartiment lQ. bride métallique de montage en forme de U, 14, coopère avec un etrier en V 15, soudé à une barrette métallique 16, fixée à l'arrière du compartiment La partie frontale 17 du compartiment pivote en 18 Jusqu'à l'horizontale pour permettre l'accès. Les boulons 18 de la charnière coopèrent avec des fentes allongées 19 de telle sorte que, lors du relèvement de la partie frontale 17, ils glissent vers l'arrière et une azote 20 sur la partie frontale peut coopérer avec une arête 21 sur le compartiment pour maintenir temporairement la partie frontale relevée. La barrette 16 est fixée à l'arrière du compartiment par des vis 22 et la plaquette de circuit imprimé 11 est fixée aux tiges 23 par des vis (non représentées). La partie frontale est maintenue abaissée par une vis 24. Les appendices 1 et 2 ci-après donnent respectivement les moyens d'obtention des valeurs pour un circuit de raccordement de ligne et les moyens nécessaires pour boucler une ligne d'abonné sur 3Ro aux fréquences à l'extérieur de la bande acceptée par le poste terminal. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec des exemples particuliers de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. APPENDICE 1 CIRCUIT DE RACCORDEMENT DE LIGNE (Obteption des valeurs) RL f E + RL RilR2 RL- ~L , t FOtR TERMIhwR COSEECTiNE2NT LS 1 2 , LIGNE DE BRANCHEMENT IXXISQU'HZ13 I I EST VUE DE L'EXTREMITE ELOIGNEE ALIGNE I DU BRANCHEMENT, IL FAUT I de BRANCHEMENT PAR SUITE CECI ETABLIT LA RELATION ENTRE R1 ET R2 POUR UNE IMPEDANCE CARACT2RISTIQUE RL DONNEE DE LA LIGNE R1 et R2 PEUVENT ALORS VARIER DANS LES LIMITES DE (1) SELON LES PERTES ADMIS SIBLES (REMARQUE :DANS CES CALCULS, ON NEGLIGE LA CAPACITE EN SERIE AVEC R2 POUR EVITER UN SHUNT EN COURANT CONTINU) APPENDICE I (Suite) ON DOIT CONSIDERER DEUX TYPES DE PERTES a) LA PERTE SHUNT SUR LA LIGNE PRINCIPALE (GENERATEUR) (CHARGE) ON CONSIDERE LA RESISTANCE AUX BORNES A-A, SOIT RS. EN ELIMINANT R2 AU MOYEN DE (1) LA PERTE SHUNT DE RS EST PAR SUITE LA PERTE SHUNT EN dB est APPENDICE 1 (Suite) b) LA. PERTE DE RACCORDEMENT POUR LA LIGNE DE BRANCHEMENT (GENERATEUR) (CHARGE) SCHEMA EST EQUIVALENT A : (THEOREMEDFTHEVENIN) RL R1 APPLIQUE EN X-X ÀÉÉÉÂRIR2RL . '2 EN REMPLACANT R2 PAR A PARTIR DE (1) de même Par suite APPENDICE I (Sutie) PRENDRE COMME CONDITION DE REFERENCE PAR SUITE LA PERTE POUR LE BRANCHEMENT EST APPENDICE 2 TERMINAISON DE LA LIGNE D'ABONNE NECESSAIRE POUR BOUCLER LA LIGNE SUR 3RO AUX FREQUENCES A L'EXTERIEUR DE LA BANDE ACCEPTEE PAR LE POSTE TERMINAL E 3R +3 fR P STE POUR SELON THEOREME DE THEVENIN PERTE -- CECI PEUT ETRE AMELIORE EN INSERANT UN TRANSFORMATEUR D'ADAPTATION EN X-X (un transformateur de ligne est prévu de toute façon) Ro : f RAPPORT DE TRANSFORMATION E 3R R0 PERTE n APPENDICE 2 (Suite) DANS LA PRATIQUE, ON DOIT ELIMINER LE CHEMIN DE COURT-CIRCUIT EN COURANT CONTINU ET EVITER UN SHUNTAGE DE LA LIGNE AUX FREQUENCES AUDIO W AU FONCTIONEMENT DU CIRCUIT PHYSIQUE. PAR SUITE, ON REMPLACE LA BOBINE DE LA LIGNE PAR UN FILTRE PASSE-HAUT CES CIRCUITS SONT EQUTVALENTS QUAND LA TERMINAISON PRINCI PALE EST ELIMINEE ET ON TRANSFERE 3 RO AUX BORNES DU SECONDAIRE O# ELLE DEVIENT 4RO AUX FREQUENCES A L'EXTERIEUR DE LA BANDE DES FILTRES DE L'EQUIPEMENT TERMINAL POOR COURANT PORTEUR, L'EQUIPEMENT TERMINAL PRESENTE UN CIRCUIT OUVERT, CE QOI LAISSE LA LIGNE EFFECTIVEMENT BOUCLEE SUR 3RO AUX FREQUENCES A L'INTERIEUR DE LA BANDE DE L'EQUIPEMENT TERMINAL, IA PERTE SUPPLEMENTAIRE EST DE 1,2 dB CECI EST UN COMPROMIS ACCEPTABLE. REVENDICATIONS 1. Système de transmission par courant porteur pour postes d'abonnés, caractérisé en ce qutil est prévu un circuit de raccordement pour connecter une ligne de branchement à une ligne principale, ce circuit ayant un chemin de résistance série pour chaque fil de la ligne de branchement et un chemin de résistance parallèle pour les fils de la ligne de branchement, chaque chemin apportant des résistances de plus d'une valeur possible, les valeurs de résistances pouvant eAtre choisies afin de minimiser, en fonction de la fréquence, la variation de la perte par insertion introduite dans la ligne principale et amenée par la connexion de la ligne de branchement. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque chemin de résistance série comporte plusieurs résistances connectées ensemble à une extrémité du chemin série et que l'on peut connecter séparément à leurs autres extrémités afin de complèter le chemin série adéquat. 3. Système selon 1 'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le chemin résistant parallèle comprend plusieurs résistances connectées en série à une extrémité du chemin et que l'on peut connecter séleetivement aux divers points de jonction entre les résistances afin de compléter le chemin parallèle. 4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit de commande comporte des barrettes ou liaisons soudables et des bornes pour la sélection des valeurs de résistances désirées. 5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les valeurs de résistances série et parallèle R1 et R2, respectivement, que l'on peut sélectionner sont liées par la formule où R@ est l'impédance caractéristique de la joigne au système. 6. Système selon l'une des revendications 1 à 5 pour lequel il est prévu pour chaque poste d'abonné une commande de gain ayant une plage de X dB vers le haut, caractérisé en ce que les valeurs de résistance du circuit de raccr dement peuvent être sélectionnées pour introduire des pertes par insertion dans la plage de X dB vers le bas. 7. Système selon l'une des revendications 1 à 6 comprenant pour an poste d'abonné un circuit de bouclage comportant un transformateur, caractérisé en ce qu'il est prévu,au niveau du transformateur, une résistance présentant une impédance de 3 Ro aux fréquences autres que celles étant reçues et envoyées par le poste d'abonné, où Ro est l'impédance caractéristique de la ligne.