Brevet FR2325997A1 — publié le 19770422

L'invention a pour objet un dispositif de transmission, au moyen d'un émetteur et d'un récepteur d'informations, de mots binaires émis sur un nombre n de canaux de fréquences, dans lequel l'émetteur et le récepteur sont pourvus chacun d'une mémoire tampon. De tels dispositif s de transmission comportant une mémoire tampon sont utilisés couramment pour la transmission de valeurs variables prélevées par échantillonnage. La transmission de données par de tels dispositifs peut être affectée par des parasites. C'est: notamment le cas lorsque la transmission se fait dans un milieu industriel abondamment électrifié, comme une usine, un chantier ou une mine. L'existence des parasites met en cause la fiabilité des informations transmises, ce qui, dans le cas où les valeurs à transmettre concernent la sécurité, est risqué et oblige à prendre des précautions contraignantes de doubles circuits d'information, ou bien des précautions cotteùses qui seraient excessives si les informations avaient un taux de fiabilité plus élevé. Le but de l'invention est d'assurer avec une très haute fiabilité la transmission et la compréhension des messages transais sous forme numériQue au moyen de mots binaires, en mettant la transmission de ces messages à l'abri des perturbations électriques, teiles que celles qui proviennent des systèmes d'enclenchement et de coupure et du fonctionnement des moteurs électriques des machines. Le nouveau dispositif devra ne retenir que des signaux non perturbés par les émissions radio-électriques ou d'autres dispositifs de transmission. Pratiquement le dispositif selon l'invention ne devra accepter pour bons que les signaux ayant un rapport signal/bruit supérieur à une valeur critique élevée. On sait, dans des conditions pratiques données, optimiser le rapport signal/bruit en choisissant convenablement les paramètres caractérisant le signal : fréquence, largeur de bande et niveau. Bien entendu on devra s'efforcer dans la mise en oeuvre de l'invention d'optimiser ces paramètres, mais une telle optimisition ne suffit pas pour atteindre le but de l'invention dans les ambiances les plus parasitées. Ces buts sont atteints, grâce à l'inventioR par le fait que le récepteur comporte - outre.les moyens habituels de détection et réception des n canaux, au moins un moyen supplémentaire de détection et réception, accordé sur au moins une fréquence non comprise dans les bandes de fréquences des n canaux de fréquence, dont le contrôle de gain est asservi au contrôle de gain de l'un au moins des n moyens de détection et réception. - des moyens de mesure du signal de sortie du moyen supplémentaire de détection et réception, qui sera adnis comme représentatif du rapport sigaal/bruit à la réception, - des moyens d'émission d'un signal de bouclage vers l'émetteur, - une horloge pilote et des moyens d'émission d'un signal de synchronisation, - et des moyens de discrimination validant l'information reçue par le récepteur, et provoquant l'émission d'un signal de bouclage autorisant l'émission par l'émetteur de l'information suivante, seulement si le rapport signalybrult est supérieur à une valeur N donnée, mais refusant de valider l'information reçue par le récepteur et provoquant l'émission d'un signal de bouclage donnant l'ordre à l'émetteur de répéter l'information, si le rapport signal/bruit est égal ou inférieur à N; et par le fait que l'émetteur comporte - des moyens de réception et décodage du signal de bouclage, - une horloge réglée par le signal de synchronisation du récepteur, - et des moyens d'application respectivement de l'autorisation d'émission de l'information suivante et de l'ordre de répétition de l'information en mémoire tampon. Si, à titre d'exemple, le message à transmettre résulte de l'échantillonnage, du codage et du multiplexage de l'ensemble de 10 voies de mesures (multiplex MIC), l'information est scindée en mots binaires distincts . La probabilité d'avoir un mot faux reste nulle tant que la valeur du rapport signal sur perturbation S/P est supérieure à une valeur N qui dépend du système. Lorsque S/P devient inférieur à N, le mot reçu, présumé faux, est immédiatement répété à la demande du récepteur. Lors des répétitions de mots, la cadence d'échantillon nage doit être ralentie. a fait, avec une puissance d'émission suffisante, on s'affranchit de la plupart des parasites La proportion des mots répétés est alors très faible et l'échanti1- lonage/reste pratiquement régulier. Dans la pratique un canal de fréquence sera affecté au signal de bouclage. Il est avantageux Que le dispositif comporte des moyens de limitation du nombre de répétitions successives possibles dont l'ordre peut être donné par le signal de bouclage et que le nombre limité de réoétitions soit réglable. Il est avantageux que les moyens de discrimination provoquant l'émission d'un signal de bouclage agissent sur l'émission du signal de synchronisation, qui sert ainsi de signal de bouclage. Il est également avantageux que le moyen de discrimination donne l'ordre de répétition par maintien du signal de synchronisation au delà d'un temps de base donné et autorise l'émission de l'information suivante par une transition 1-0 du signal de synchronisation. Selon une autre caractéristique, les moyens contenus dans l'émetteur pour la réception du signal de bouclage peuvent etre réglés pour rejeter tout signal de bouclage tendant à autoriser 1 'émission de l'information suivante, si ce signal de bouclage est reçu avec un rapport signal/bruit inférieur à une valeur donnée de décision. Pour la transmission et la réception de messages de plus d'un mot, le récepteur comporte des moyens de stockage intermédiaire des mots validés pendant le temps nécessaire à la validation des mots suivants ou au refus de ces mots après le nombre limité prévu de répétitions. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après uniquement à titre d'exemple, d' un mode de réalisation et de mise en oeuvre. On se reportera, à cet effet, aux figures annexées dans lesquelles - la figure 1 montre un exemple de digits codés, de façon connue en soi, en codage biphase, - la figure 2 montre un aspect du signal de synchronisation d'un dispos tif selon l'invention, - la figure 3 donne le schéma synoptique d'un ensemble d'émission selon l'invention, - la figure 4 est un chronogramme de l'ensemble d'émis sion de la fig.3, - la figure 5 donne le schéma synoptique d'un ensemble de réception selon l'invention, - la figure 6 représente l'algorigramme des opérations qui succèdent à la prise en compte d'un mot par le récepteur de la fig.5. - la figure 7 est un chronogramme de l'ensemble de réception de la fig. 5. - la figure 8 est le schéma d'un mode de réalisation d'un émetteur selon l'invention, - la figure 9 est un chronogramme de l'émetteur de la fig. b. - la fig. 10 est un oscillogramme du signal de modulation et du signal de sortie de l'émetteur de la fig. 8. - la fig. Il est le schéma d'un mode de réalisation d'un récepteur selon l'invention. - la figure 12 est un oscillogramme du signal de sortie du filtre du récepteur et du signal de sortie du récepteur de la fig. 11, du filtre du récepteur - la figure 13 donne les courbes de signal de sortie/ et de tension en fonction du temps et l'enveloppe après détection, - la figure 14 reproduit un extrait des courbes du rapport signal/p ara site en fonction de la fréquence des six signaux reçus par un récepteur selon l'invention, - la figure 15 présente la comparaison du signal témoin recueilli par le récepteur à 410 Hz et du signal à 460 Hz. - la figure 16 est le schéma du dispositif de contrôle automatique de gain du récepteur à 410 Hz. - la figure 17 est le schéma de montage du-circuit correcteur 7 de l'émetteur de la fig.3 - la figure 18 est un chronogramme du circuit de la figure 17. - la figure 19 est un oscillogramme du signal de sortie du récepteur a'- à 1,4 I5Xz et de la sortie Q de la bascule 41 de la figure 3. - la figure 20 est le schéma d'un circuit monostable dont est constitué l'horloge synchronisée 8 de la figure 3, représentée à la figure 21. - la figure 21 est le schéma de l'horloge synchronisée de la figure 3. - la figure 22 est un chronogramme de l'horloge synchronisée de la figure 21. - la figure 23 est un oscillogramme du signal de synchronisation et du signal de sortie de lthorloge synchronisée de la figure 21. Pour illustrer la description et le mode de réalisation de l'invention, on a choisi le problème de la transmission d'un message résultant de l'échantillonnage, du codage et du multiplexage de l'ensemble de dix voies de mesure qui ne font pas partie de l'invention. La réalisation de l'invention sera étudiée ci-après dans ses différents aspects et points de vue y compris les choix de ce qui est en amont de llinvention. CONSIDERATIONS DE CHOIX DEBIT INFORMATIONNEL. Il faut pouvoir transmettre chaque grandeur d'entrée avec un temps de réponse de quelques ms. La fréquence nominale d'échantillonnage est fixée à 500 Hz. La conversion analogique-nugeriqueest faite selon une échelle à 64 niveaux, ce qui nécessite 6 bits par mesure. Si un train de parasites important se présente, la synchronisation risque d'être faussée. Pour cette raison, chaque mesure est accompagnée de son numéro d'ordre ou "adresse". La numérotation allant jusqu'à 10, il faut 4 digits par adresse. :on appellera message l'ensemble mesure et adresse. Le débit informationnel brut est alors D = (6+4) x 10 x 500 = 50 kbits/s (1) Comme on le verra par la suite, la totalité de ce débit n'est pas transmise sur une seule voie, mais est répartie entre 5 voies Qui fonctionnent simultanément (voir p.7 ). En -outre, il y aura des informations de synchronisation à transmettre. CODAGE, HODULATION ET DEMODULATION. Le principe est celui du saut dtanplitude non cohérent. Le signal de modulation N (t), résulte d'un codage biphase des informations binaires. La figure I montre un exemple d'une suite de digits codés de cette manière, 2 étant la durée du moment élémentaire du signal de modulation M. (t) Le signal est émis en modulation d'amplitude à deux états - présence de la porteuse pour M (t) = A - absence de la porteuse pour M (t) = O A la réception, la détection du signal donne l'enveloppe de modulation que l'on compare à un seuil. L'amplitude de l'en- veloppe est régulée à la valeur E. Le seuil est fixé à la valeur E/2 pour bénéficier, comme il est connu, de l'immunité aux bruits la plus grande. La figure I montre que le signal M (t) possède une À composante continue constante et égale à 2 De me, à la réception, l'enveloppe du signal a pour valeur moyenne la moitié de son amplitude. Le contrôle automatique de gain (CAG), est basé sur l'obtention de la valeur moyenne E/2 et l'enveloppe a le niveau E désiré. La présence des parasites n'altère pas sensiblement la valeur moyenne E/2, et la régulation reste correcte. CANAUX DE TRANSMISSION. Relation : débit informationnel-bande passante. g étant la durée du moment élémentaire du signal de modulation M (t), la rapidité de modulation est égale à U bauds Le code biphase nécessite une rapidité de modulation égale au double du débit informationnel d en bits/s. Le spectre d'énergie du signal binaire est de la forme et il suffit, en pratique, de transmettre une bande de fréquence qui comprenne le premier zéro de cette fonction qui est obtenue pour f = , comme il est connu. Avec la modulation d'amplitude, la largeur de bande B d'un canal sera B = 2 f = 4 d (2) d est le débit informationnel du canal. Dans le cas décrit, comme on l'a indiqué précédemment, il y a n canaux en parallèle, donc le débit informationnel et la largeur de bande par canal vaudront d = D/n , avec D = 50 k bits/s (cf.(1) ) B=4D kHz (3) n n Optimisation du nombre de canaux. On a retenu n = 5 (canaux n1 à n5, B = 40 kHz, T = 50 s) pour faire un compromis qui tienne compte des restrictions et des contradictions suivantes - Nombre de digits par mots : avoir n canaux revient à transmettre successivement des mots binaires de n digits et il y a 10 digits par message. il est intéressant que le nom- bre de mots par message ( ou le nombre de messages par mot) soit entier, c'est-à-dire que ## (ou ## ) soit entier. Àvec 5 canaux, il y a 2 mots de 5 digits par message. - Limite supérieure du débit informationnel Dar canal : La répétition éventuelle du mot de n bits implique que l'information en retour -acceptation ou refus- parvienne à l'émetteur avant l'émission du mot suivant. Le système est bouclé. Le temps de réponse de la boucle dépend, non seulement des retards dus aux filtres, mais aussi du temps 2 t de propagation aller et retour sur la ligne. Pour que le fonctionnement du système soit indépendant du retard 2Q, il faut que la durée 2 T d'émission d'un mot lui soit très supérieure, ce qui limite le débit informationnel. Pour une transmission par ligne capacitive, telle par exemple qu'un câble de 400 n et une vitesse de phase de 108 m/s on a 2#= 8 s. Pour5canaux : 2 T = 100 s ## 8 s. - Immunité aux parasites : elle augmente avec l'étroitesse de la largeur de bande B, donc avec le nombre de canaux n. - Economie de moyens : cet aspect incite à prendre le minimum de canaux. En plus des canaux n1 à n5, il y aura deux canaux réservés à la transmission des signaux suivants - Identification du mot : un canal no transmet-le digit 1 -premier des deux mots d'un message- et le digit O avec le mot 2. Ce signal contribue aussi, comme on le verra, à la détection des erreurs. Comme les canaux n1 à n5, le canal nO a 40 YHz de largeur de bande. - Svnchrcnisation les signaux, relatifs à cette fonction et à la répétition des mots, sont transmis, dans le sens récepteur-émetteur, par un canal n7. Sa largeur de bande est égale à 100 kHz pour la raison indiquée plus loin0 Enfin, deux récepteurs sont consacrés à la détection des parasites. Ils travaillent dans des canaux n-1 et n6 et ont respectivement 40 à 100 kHz de largeur de bande. Séparation des canaux. On sait que les conditions de transmission restent favorables dans une large bande de fréquence : i MHz environ entre 0,4 et i ,4 14Hz1 par exemple, pour un type non spécialement choisi d'un câble souple de transmission de courant électrique d'une machine. On peut donc espacer les canaux et faciliter ainsi la sélection des signaux à la réception. Pour minimiser la diaphonie entre les canaux, il faut aussi aue les fréquences porteuses oient orthogonales, c'est-à- dire correspondent à un zéro du spectre des voies voisines. Le spectre d'une impulsion de largeur T émise sur la fréquence f0 est représenté par X (f) s'annule pour les fréquences k = f0 + k T où k est un entier relatif. Ici T = 50 s, 1/@ = 20 kHz. T L'intervalle entre canaux # f = 4/T = 80 kHz répond au critère d'orthogonalité. Dans la réalisation décrite de l'invention, on a adopté les fréquences porteuses sivantes: i I I Canal n-1 n0 n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 Situation du Ensemble récepteur Ensemble de réception d'émission Largeur de t bande B (kHz) 40 40 40 40 40 40 40 100 i I Fréquence porteuse f (kHz) 410 460 540 620 700 780 860 1280 1400 B/f 0,097 0,087 0,074 0,064 0,057 0,051 0,046 0,078 0,071 ( Tableau 1 ) Par son passage dans un filtre passe bande, un signal acquirent un retard qui augmente avec l'étroitesse de la largeur de bande mais aussi avec le nombre de cellules franchies. La répétition des informations suppose un temps de réponse de la boucle inférieur à 2 T, durée d'émission d'un mot. Pour parvenir à ce résultat, outre l'emploi de filtres à une seule cellule qui est favorable, il a également fallu porter à 100 kHz la largeur de bande du canal de retour n7. Ce dernier a été situé aux fréquences les plus élevées pour que son immunité aux parasites reste comparable à celles des canaux nO à n5, c'est-à-4ire que , rapport caractérisant l'immunité, reste faible. Àu contraire, la détection des parasites au niveau de l'ensemble de réception exige que le récepteur du canal n-1, possède un rapport B/f supérieur à ceux des autres récep teurs de l'ensemble. il en est de même avec le rapport B du f récepteur du canal n6 au niveau de l'ensemble d'émission. COMPOSITION DES MESSAGES RECUS. DETECTIONS DES ERREURS. Les tableaux 2 et 3 ci-après précisent la composition des deux mots d'un message reçu en l'absence de parasite. N du digit 1 2 3 4 5 6 7 Canal n-1 n0 n n2 n3 n4 n5 détection identif. parasite mot I adresse mesure Digits du mot I O I D C B A &alpha;5 détection identif. parasite mot 2 mesure Digits du mot 2 O O &alpha;0 &alpha;1 &alpha;2 &alpha;3 &alpha;4 (Tableau 2) N du digit (mot I) 3 4 5 6 adresse désignation des digits D C B A I 0 0 0 0 2 0 0 0 I 3 o o I o | 4 O o I I i o 0 I 0 0 6 0 I 0 I 7 0 I I 0 , 8 o I I 9 9 I o o o 10 I 0 0 I (Tableau 3) La mesure est transmise sous la forme d'un nombre binaire N résultant de la quantification de la tension échan- tillonnée N = &alpha;5 &alpha;4 &alpha;3 &alpha;2 &alpha;1 &alpha;0 N peut s'exprimer par le développement polynominal On verra plus loin comment le digit de rang 1 du mot reçu prend l'état I lorsque la valeur du rapport signal/parasite devient insuffisante.La détection des erreurs est essentiellement basée sur l'état de ce digit. Le mot reçu est reconnu comme étant le mot 1 si l'on a dans l'ordre croissant des numéros de digits 0 1 0 0 ... ou O 1 0 1 ... ou 0 1 1 0 Le tableau 3 montre en effet que parmi les digits 3 et 4 du mot 1, il y a au moins un O, ce qui justifie les trois possibilités ci-dessus. Le mot reçu est reconnu comme étant le mot 2, si les digits 1 et 2 prennent ensemble la valeur 0. Tout autre mot est refusé et sa répétition est demandée. SYNCHRONISATION, REPETITION. Il s'agit d'une transmission synchrone. D'horloge pilote est située à la réception et l'horloge de l'ensemble d'émission est maintenue en phase par un signal de synchronisation émis dans le canal n7 par l'ensemble de réception. Ce sont les transitions 1-0 de ce signal qui provoquent, au niveau de l'ensemble d'émission, la remise en phase et l'émission d'un nouveau mot. Lorsqu'un mot reçu n'est pas reconnu valable, le signal de synchronisation garde la valeur 1 et le mot en cours d'émission est automatiquement répété Cela implique, comme on le verra plus loin, que chaque message (mesure et adresse) soit gardé en mémoire jusqu'à ce que le mot 2 qui s'y rapporte ait été reçu et reconnu valable. On distingue trois cas de répétition selon qu'un parasite perturbe : 1. la réception du mot transmis, 2. la réception du signal de synchronisation 3. les deux réceptions à la fois. Dans le premier cas, le signal de synchronisation est conforme au modèle de la figure 2, sur laQuelle l'instant repéré par la flèche R est celui de l'ordre de répétition du mot. Dans les deux autres cas, le signal subit une altération qui se traduit par le déport des fronts négatifs ou leur suppression ou encore par l'apparition de transitions fortuites. On obvie à cet inconvénient en ne retenant que les transitions négatives pour lesquelles le rapport signal de synchronisation/ parasite est suffisant. La technique employée sera décrite plus loin. DESCRIPTION ET FONCTIONNEMENT GENERAL. ENSEMBLE D'EMISSION. La figure 3 montre le schéma synoptique de l'ensemble. Chaque message est issu d'un ensemble de codage 1 ayant 10 voies d'entrées e1 à e10 qui comporte les circuits de multi- plexage et d' échantillonnage Il et un convertisseur analogique numérique 12. lu moment d'entre émis, le message est placé dans une mémoire 13 où il restera jusqu'à la fin de son émission. Pendant ce temps, llensemble de codage 1 prépare le message relatif à la voie suivante et le processus se poursuit. L'ensemble d'émission est asservi à un circuit de commande 2 délivrant en 21 l'ordre d' échantillonnage, en 22 l'adresse en mémoire des valeurs échantillonnées, en 23 la commande de conversion analogique/numérique, en 24, la commande de mise en mémoire. Les mots numériques en mémoire sont codés par un codeur biphase 4 qui aiguille chacun de cinq digits C d3 à d.7) de chaque mot sur l'un de cinq émetteurs E3 à 7, dont les fréquences s'échelonnent de 540 à 860 kHz. Les messages étant conposès de dev.x mots, la discrimination entre premier et deuxième mot est faite par la bascule 41 à deux sorties Q et fi à laquelle est affecté un digit dirigé sur l'émetteur E2. La bascule 41 est d'autre part reliée à sa sortie Q au circuit de commande 2. Les sorties S2 à S? des émetteurs E2 à E7 sont dirigées sur un circuit de couplage à une ligne de transmission. Elles peuvent également être utilisées pour moduler une onde porteuse émise d'une façon connue en soi. l'ensemble d'émission comporte encore un ensemble 6 de deux récepteurs, respectivement 61 sur 1,4 PEz affecté à la réception d'un signal de synchronisation et 62 sur 1,28 TvEz affecté à la détection des parasites. Ces récepteurs reçoivent leur signal d'entrée soit par le circuit de couplage 5 soit par toute autre voie connue en soi. Le signal de synchronisation transmis par le récepteur 61 est dirigé sur un correcteur-7 qui le dirige sur une horloge synchronisée 8 et sur la bascule 41. A chaque transition positive du signal de la sortie Q de la bascule 41 à commande symétrique, le circuit "commande" 2 déclenche successivement les opérations suivants - mise en mémoire des 10 digits en attente, - changement d1adresse et échantillonnage sur la voie correspondante, - conversion analogique-numérique de l'échantillon. G'est ce que montre le chronogramme de la figure 4 sur lequel la courbe a représente l'état de la sortie Q de la bascule 41, la courbe b l'impulsion de commande de mise en mémoire, la courbe c la commande d'échantillonnage et la courbe d la commande du convertisseur a-nalogique/numérigue La flèche D marque le début de la conversion. Ta mémoire 13 comporte des bascules de stockage à la sortie desquelles les 10 digits enregistrés et leurs compléments sont disponibles. Les signaux de modulation résultent de 1'aiguillage et du codage biphase des informations de la mémoire 13. Ces opérations sont commandées par les signaux provenant de l'horloge synchronisée 8 et de la sortie 4 de la bascule 41. ENSEMBLE DE RECEPTION. L'ensemble de réceptionreprésenté à la fig. 5, est couplé à la ligne ( ou à tout autre moyen de transmission) par un circuit de couplage 5'. il comprend sept récepteurs de fréquences R1 à R7 accordés respectivement sur les fréquences des émetteurs E1 à E7. Il comprend en outre un émetteur de synchronisation 61' de même fréquence que le récepteur 61 disposé dans l'ensem- ble de réception. Un circuit logique 100 asservit l'ensemble de réception. A ce circuit logique 100 est associé, en liaison, un distributeur de phases Ph1 à Ph10 101 et une horloge 102 Si on le désire, on peut enregistrer les informations sur le fonctionnement du récepteur (impulsions de signalisation, répétitions, pertes d'information, etc...) par une ligne 103. L'ensemble de réception comprend un ensemble de décodage 30 composé d'un convertisseur numérique/analogique 301 et d'un ensemble logique 302 à dix sorties S0 à SO pour la sortie des valeurs transmises vers tout système 10 d'exploitation, tel que lecture, enregistrement, régulation, alarme. Le circuit de commande 100 donne, par une liaison 112, les ordres de transfert des signaux reçus par R1 à R dans une mémoire tampon 10 après reconnaissance du mot par un circuit de reconnaissance 20. Le circuit 100 commande en 113 le transfert de la moitié du mot mémorisé en 111 vers le convertisseur 301. Le convertisseur 301 reçoit les digits de mesure par les lignes 114 et 115. L'ensemble logique 302 reçoit de la mémoire 111, les digits d'adresse par une liaison 116 et, du convertisseur 301, le signal résultant do la conversion numérique/analogique des digits de mesure par une ligne 119. Une liaison 117 permet d'envoyer un digit témoin de la mémoire 111 au circuit de commante 100. Le circuit de commande 100 assure encore la commande des portes analogique-s et des circuits de maintien de l'ensemble logique 302, comme il sera expliqué plus loin. Chaque mot de 7 digits est appréhendé au moyen d'un échantillonnage fait à la sortie des récepteurs R1 à b à l'instant le plus significatif. Cela se traduit pratiquement par la commande de la mémoire tampon 10, c'est-à-dire, par le chargement du mot dans cette mémoire. Il y restera 100 ,.us, et sera disponible en permanence à la sortie des bascules de stockage qui composent cette mémoire. Le circuit logique 20 effectue la fonction "reconnaissance du mot" conformément à ce qui a été dit. Selon les résultats, les 5 digits d'information seront - chargés dans la mémoire réservée au mot 1 s'il s'agit de lui; - dirigés, avec ceux du mot 1 préalablement mémorisés, vers l'ensemble de décodage, s'il s'agit du mot 2; - abandonnés si le mot est refusé. À partir des 10 digitsutiles d'un message, l'ensemble de décodage 30 délivre, sur la voie voulue, un signal analogique. L'amplitude correspond à la quantification faite lors du codage. Chaque voie est munie d'un circuit de maintien, sa tension de sortie restant ainsi constante jusqu'à l'arrivée de la mesure suivante. Le circuit logique de commande 100 régit les opérations qui succèdent à la prise en compte d'un mot. L'enchaSnement dépend, non seulement de ce not, mais aussi des mots précédents comme le montre l'algorigramme de la figure 6. Si un train de parasites perturbe la réception, la régularité de l'échantillonnage est rompue et il y a perte d'informations. De plus l'horloge 8 de l'ensemble d'émission n1 est plus synchronisée. Aussi on a limité à N le nombre de répétitions successives; N est programmable de 1 à 8. Si la perturbation ne concerne Que la réception, l'émission sera remise en phase après N répétitions, puisqu'en redemandant le mot suivant on rétablit aussi la synchronisation. Si la perturbation touche aussi la réception de la synchronisation, cel7e-ci ne sera rétablie Qu'après la disparition des parasites. Dans ce cas, un décalage relatif des horloges b et 102 peut donner à la réception un message faux qui risque d'échapper au crible de la reconnaissance du message. Le circuit logique de commande 100 délivre des impul sions de signalisation sur des sorties séparées 103 de contrôle - une impulsion de 100 s de durée par mot refusé; - une impulsion de 90 ss de durée 7ors de la dernière répétition d'une suite de N répétitions. L'algorigramme de la figure 6 ne rend pas compte de la chronologie des opérations. La période de référence, égale à 100 ss est divisée en 10 périodes élémentaires ou phases. Pour ce faire, l'horloge 102 est suivie du distributeur de phases 101. Puis, un circuit élabore les signaux nécessaires au cirZ cuit logique de commande pour le déclenchement des opérations, et les transmet par une liaison 118.Le chronogramme de la fig. ? montre les principaux signaux relatifs à l'ensemble de réception où e est le signal à la sortie d'un filtre récepteur f est le nAeme signal à la sortie du récepteur est le signal ae commande de mémoire tampon (Ph 1) h est le signal mémorisé à la sortie de la mémoire tampon i est le signal de commande conditionnelle de la mémoire du mot 1 (Ph 2) est le signal de commande conditionnelle de synchro nisation ( Ph 3) k est le signal de commande conditionnelle des portes analogiques ( Ph 4) est le signal de con mande de remise à 1 du signal de synchronisation (Ph 8) m est le signal d'effacement conditionnel du digit témoin de la mémoire du mot 1 ( Ph 10) n est le signal de modulation de l'émetteur de synchro nisation 61' o est le signal de synchronisation LES PRINCIPAUX S0US-z{SEMBSES. On n'examinera ici que les fonctions qui, pour la mise en oeuvre de l'invention, présentent un intér8t spécifique: émission, réception, détection des parasites et synchronisation. Les circuits les plus classiques ne seront pas décrits Pour l'ensemble d'émission, il s'agira du codage,de la mémoire tampon et de leur circuit de commande; pour l'ensemble de réception, il s' agira des mémoires, des circuits logiques et du décodage. LES EMETTEURS. On se reportera aux fig. 8 à 10. Un émetteur est représenté sur.la figure 8 qui, par la clarté de ses informations fait partie de la dèscription de l'invention et de son mode de réalisation. Un émetteur se compose d'éléments discrets et de circuits intégrés logiques . On distingue successivement sur la fig. 8 - un oscillateur Clamp 401 qui délivre un signal sinusoldai de fréquence 2f; - un circuit composé d'une diode d1 et d'un inverseur logique I1 ( type SPC 406 ET), qui donne une impulsion i pour chaque période du signal de l'oscillateur; - une bascule à commande symétrique 402 qui change d'état à chaque impulsion i lorsque son entrée R est à l'état logique haut.Quand R est à l'état logique bas, la bascule est verrouillée et la sortie Q reste à l'état bas; - un åmplificateur de sortie 403 composé de deux inverseurs logiques I2 et I3 (type SFC 406 ET) et de deux transistors complémentaires qui travailnent en commutation, - un circuit LC série accordé sur la fréquence f de la porteuse. La bascule a un double rôle : - mise en forme du signal. Utilisée en diviseur par deux, elle fournit un signal carré d'excellente qualité et exempt d'harmoniques de rangs pairs. - modulation en saut d'amplitude. Le circuit non représenté, qui élabore le signal de modulation M(t) et la bascule 402 somt directement compatibles puisqu'il s'agit dans les deux cas de circuits TTL. Il faut seulement insérer un circuit RO de découplage au niveau de la bascule 402 pour éliminer l'influence des signaux parasites que la liaison inter-circuits peut recueillir. À la sortie de l'amplificateur, le signal garde sXn caractère de symétrie. Les temps de montée et de descente sont sensiblement égaux à 50 ns. Le premier harmonique important étant de rang 3, le circuit LC assure un filtrage suffisant et le signal de sortie ne comporte pratiquement que la fréquence fondamentale. Ce circuit est calculé pour avoir une bande passante B,-égale à 40 ou 100 kHz selon le canal de l'émetteur et en se basant sur une résistance de charge Rc = 50 #: Rc B L = et C = (6) 2 # B 2#Rc f2 R c est l'impédance pseudo-caractéristique moyenne mesurée sur la ligne de transmission reliée en 5 (fig.3). Les émetteurs étant en parallèle, la présence du circuit LC est également nécessaire pour limiter le débit des émetteurs les uns dans les autres. La figure 9 montre l'aspect des signaux. Le chronogramme de la fig. 9 représente en (1) le signal de sortie de 1'oscillateur (2) les impulsions i (3) le signal de modulation M(t) (4) le signal de sortie Q de la bascule. (5) le signal de sortie de l'amplificateur. Àu signal de modulation correspond le signal de sortie C'est ce que montre l'oscillogramme fig. 10, où l'on voit en haut le signal de modulation M(t) et en bas le signal de sortie de l'émetteur, l'échelle étant en abscisses de 20 s/carreau et en ordonnées de 5 V/carreau lie signal émis a une amplitude U de 5 V pour une charge de 50Xx ; la puissance est alors de 250 mW. LES RECEPTEURS. Les figures portent les numéros 11 à 13. Un récepteur est représenté sur la figure 11, qui par la clarté de ses informations fait partie de la description de l'invention et de son mode de réalisation, dans lequel on distingue successivement - un filtre passe-bande 411 - un amplificateur 412 à deux transistors T1 et T2 ; - un circuit 413 de détection d'enveloppe : C1, d1 et T3; - un circuit de contrôle automatique de gain comprenant les transistors 24 et 25 - un circuit bistable 414 de remise en forme de l'en- veloppe (T6, T?), qui fonctionne en conparateur d'amplitude. L'oscillogramme fig.12 montre l'aspect du signal à la sortie du filtre et le signal remis en forme à la sortie du récepteur. L'oscillogramme supérieur est le signal de sortie du filtre 411 et l'oscillogramme inférieur est le signal de sortie du récepteur. L'échelle horizontale est de 20 s/carreau Le contrôle automatique de gain a pour but de réguler à 12 V ltamplitude E de l'enveloppe après détection. Le seuil de la bascule finale est situé à 5V. Compte tenu de la caractéristique de transfert de l'ensemble anplificateur et détecteur, le seuil ramené à la sortie du filtre correspond bien à la moitié de l'amplitude maximale du signai comme le montre la figure 13, qui-représente, à gauche, le signal de sortie et sa tension en fonction du temps et, à droite, l'enveloppe après détection. La zone hachurée de droite représente la tension qui apparaît aux bornes de la résistance d'émetteur R du transis- tor T4 : Ve = 5 V + V émetteur-base (de T4). Pour le transistor T4, monté en base commune on a -: ic = &alpha; ie &num; ie Aux bornes de la résistance Ra découplée par le condensateur C@ on obtient la tension Va = Ra # ie moyen (8) La figure Il montre que V + V - V -V = V - V = 15 volts @a @ @rg @gs @s - @a @gs @ @ @ @@@@@ puisque Vs = O et VRg = O Le transistor à effet de champ T5 est commandé par la teusion : Vgs = Va - 15 (9) Sa résistance drain-source Rds, mise en parallèle avec la résistance R de contre réaction, détermine le gain G de l'amplificateur : R ftR ds G = r Le tableau 4 indique les limites de variation. Tension grille-source Résistance du transistor T5 source-drain Gain 2 N4393 Vgs Rds G -3 V Rds ## R Gmax = R/r &num; 100 (blocage) 100 O V Rds # 100# ##R Gmin = 0,25 r (tableau 4) Précision de la régulation:A E - E Des formules (9) et (8), on déduit En outre, la forme du signal enveloppe et les valeurs respectives de E et v e font que Pratiquement, dans la plage utile de réception, le signal d'entrée est compris entre 20 mV eff et 2 V eff, et l'on obtient les résultats suivants : " # E Va moyen = 13,5 V et # Vgs = I V, soit # 4% E DETECTION DES PARASITES SUR L'ENSEMBLE DE RECEPTION. Procédé La détection est faite en tenant compte du rapport signal/parasite des signaux utiles reçus par les 6 récepteurs de l'ensemble. C'est le niveau du signal reçu à 460 kHz qui sert de référence. Le spectre de ce signal n'es pas strictement limité au canal nO ét le récepteur RI (fig.5)de détection des parasites qui a une fréquence voisine (410 kHz) recueille un signal ténoin proportionnel au signal de référence. Par l'ac- tion d'un contrôle au-tomatique de gain approprié, l'amplitude de l'enveloppe du signal témoin est maintenue à une valeur T inférieure au seuil de décision T0 du circuit bistable de sor-tie du récepteur de détection.En l'absence de parasites, la sortie du récepteur reste à l'état 0, mais la sensibilité du récepteur est asservie au niveau du signal de référence. On calculera plus loin le seuil de décision à donner au récepteur PI à 410 kHz pour qu'un parasite risquant de fausser le message donne l'information 1 à sa sortie. Différence entre les rapports signal/parasite des 6 signaux reculs. On considèrera qu'on a affaire à des parasites en échelon de tension. Comme les récepteurs ont tous la même largeur de bande, on a V e - Ve P (11) e e N.P1 Vr P1 Ve : signal émis à la Vr : signal reçu sans parasite # fréquence f P1 : signal parasite nesuré à la sortie d'un filtre à I MHz P : signal correspondant à la fréquence f La figure 14 reproduit un extrait de ces courbes limité à la bande de fréquence concernée. Les émetteurs ont tous le même niveau d'émission V@. Ve Pour un parasite donné, (f) est donc une constante. P1 En changeant le signe des graduations portées en ordonnée, on lit directement sur les courbes, à un décalage d'origine Vr près, la valeur de = signal reçu , en dB. parasite En cas de transmission par câble souple , et pour 100 m de ligne pour un cale essayé par la demanderesse. Vro (460 kHz) o Vr est inférieur de 4 dB environ à P (860 kHz) (rapport des tensions = 1,585) Pour 400 n de ligne, le phénomène s'inverse. L'écart Vr le plus important donné par la courbe (2) (860) kHz) est P inférieur de 4 dB à Vro (460 kHz) pris comme référence. On P adnettra qu'il s'agit@du cas le plus défavorable et on tiendra compte de cet écart au paragraphe suivant. Seuil de décision. Sur les 6 récepteurs d'information, le seuil de décision est situé à la valeur -t- , E étant l'amplitude de l'enve- loppe (cf chapitre sur les récepteurs). La probabilité d'erreur est nulle tant qu'on a la relation signal parasite Mais la surveillance s'exerce en fonction du signal reçu à 460 kHz, et il faut envisager le cas défavorable évoque ci-dessus.La relation (12) devient alors Vro signal = - (460) parasite P0 La bascule du récepteur à 410 kHZ déclenche lorsque = rapport de décision (14) : : signal témoin P : signal parasite T @0 seuil de décision D = = T amplitude régulée de l'enyeloppe de S Lorsque P et St sont en opposition de phase, la condition (14) devient : Par hypothèse, Vro et St sont proportionnels K.St = Vro (16) et l'on a aussi cte P (410 kHz) 410 = = 1,12 (17) P0(460 kHz) te c en tenant compte de (16) et (17), on déduit de (13)-et (15): D > 0,353 K- 1 (18) Avec le spectre du signal émis à 460 kHz, et les caractéristiques des filtres récepteurs à 410 et 460 kHz, on obtient K = 10.L'inégalité (18) donne alors le rapport maximal de décision Dmax Dmax = (##) max = 2,53 , Tomax = 2,53 T (19) Cette valeur est fondée sur les conditions les plus câble néfastes : ligne longue, défavorable et opposition de phase entre P et S. Pour une ligne donnée, les parasites seront détectés à partir d'une amplitude donnée par la relation (14) Au dénominateur du premier membre, St est à rattacher à une valeur moyenne qui donne la régulation de gain, tandis qu'au numérateur, c'est la valeur instantanée de l'enveloppe de (St + P) qui importe. sip;nal Le tableau 5 précise la valeur du rapport parasite au dessous de laquelle il y a détection de parasites en diverses circonstances. i Coexisience t Rapports Signal/parasite (exprimés en d3) au dessous de S. et P ! desquels il y a détection de parasites : et leur de ! Z 460 kHz 660 kHz avec + pu | t avec ligne | \ avec ligne lon e et St + P courte IC31 c*-ble déT avoraDie I dt5r~aorttie I st et P en phase | i. S et P en phase i |St I + I PI ! I7S3 2IT3 | | I3J3 17,3 =0 - j - i 1 I I3 . I 17 9 , ~ . &verbar; S4 et P en ) l i et -+ ~~ ~ ~~ t ~P en opposition dej pnase I I !ot;l I0 I4 ó 5 t | L base du cic.,i) ( Tableau 5) C'est la ligne St, = 0 qui caractérise le mieux le système : = St provient du signal d'identification de mot, Qui, un mot sur deux est normalement nul; - lorsque St n'est pas nul, le déphasage entre St et P est quelconque et en valeur moyenne, on obtient un rapport voisin de celui qui correspond à St = 0. Il n'y a qu'une partie des parasites détectés qui provoque le refus des mots et les demandes de répétitions qui s'ensuivent. Ce sont les parasites qui coïncident avec l'échantillonnage de prise en compte des mots reçus. tes parasites détectés en dehors de ces instants n'ont aucune influence sur la validité des mots. Contrôle automatique de gain (CAG) du récepteur de détection des tara sites. Un signal témoin St recueilli par le récep-eur à 4'0 kHz a l'aspect indiqué sur la figure 15 (comparé au signal à 460 kHz). Le CÀG est basé sur la valeur crête du signal détecté qu'il maintiens à la valeur constante T. ta figure 16 montre le schéma du dispositif qui s'apparente au CAG des autres récepteurs dans lequel 502 désigne un circuit de réglage prélimi- naire. Toute impulsion de signal détecté en 501 qui dépasse la valeur T provoque le transfert dans le circuit Ra Ca d'une quantité d'électricité égale à la charge du condensateur C1. La tension Va augmente et le gain diminue légèrement. Puis le gain augmente avec la décroissance de Va due à la décharge de Ca dans Ra. Lorsque'une nouvelle impulsion dépasse le seuil T, le processus se renouvelle) et ainsi de suite. Une régulation fine est obtenue en calculant les valeurs pour qu'en moyenne le gain se réajuste avec mie impul- sion sur deux ou trois du signal détecté, c' est-à-dire toutes les 200 ou 300 s. Le gain moyen n'est pas modifié par un parasite de forte amplitude puisque tout dépassement du seuil T a le même effet sur le réglage de gain. Quand les signaux d'émission réapparaissent apprès une coupure de courant, le récepteur a un gain maximum et l'on risque d'avoir un signal détecté toujours supérieur à T. Le contrôle du gain ne peut pas s'établir, la sortie du récepteur reste à l'état 1 et tous les mots reçus sont refusés. Àu bout de quelques m, la diminution du gain est assurée par le circuit de réglage préliminaire du gain et le fonctionnement normal s'établit. Tant que le signal détecté maintient le trsistor T1 saturé, le transistor 23 reste bloqué. Àu bout Qe quelques ns, temps défini par la charge du condensateur C2, 7e transistor T4 charge le condensateur Ca, , le gain diminue et la régulation s'établit. A partir de cet instant, le transis-ior T3 reste saturé la plupart du temps, le condensateur G2 est déchargé et le circuit de réglage préliminaire n'a plus d'action. DETECTION DES PARASITES SUR L'ENSEMBLE D'EMISSION POUR LA CORRECTION DU SIGNAL DE SYNCHRONISATION. La détection des parasites sur cet ensemble est faite de la meAme manière que celle Qui vient d'être développée pour l'ensemble de réception. C'est en fait une restriction du problèse précédent, puisque la surveillance ne s1 exerce plus ici que sur la réception du seul signal de synchronisation. Les récepteurs 62 (fig.3) à 1,28 11Hz et R1 (fig.5) à 410 kHz sont semblables, au circuit de réglage préliminaire près, qui ne figure pas sur le récepteur 62 à 1,28 MHz. Cette fonction est en effet inutile, il suffit qu'elle intervienne en un endroit de la chaîne, puisque le système est bouclé. La figure 17 montre le schéma du circuit de correction 7 et la figure 18 un exemple de chronogramme des signaux que l'on obtient avec des parasites, où i correspond aux impul- sions de sortie. Les signaux cc et ss ne diffèrent des signaux A et B que par les retards qui sont donnés à leurs fronts négatifs. Les transitions fortuites I-O du signal a sont alors encadrées, dans le temps, par les impulsions du signal ss. Le circuit CR, I3, 14 et I7 délivre une impulsion de synchronisation pour tout front négatif du signal a tant que le signal ss reste nul. Sur l'oscillogramme de la fig. 19,on voit que la bascule bistable 41 ne change tas dtétat avec le parasite. A la fig. 12, l'oscillogramme supérieur est celui du signal de sortie du récepteur à 1,4 MHz et l'oscillogramme inférieur est celui de l'état de la sortie Q devra bascule 41. t1 échelle hoxizon- tale est dc 20 s/carreau. HORLO8GE SYNCHRONISEE DE L'ENSEMBLE D'EMISSION. Elle est réalisée avec trois circuits mono stables 601 de précision (de type SFC 4121 3) comme le montrent les figure 20 et 21. L'état instable des circuits 1 et 2 dure 50 s, celui du circuit 3 dure 55 hs. Les circuits peuvent être déclenchés par l'un ou l'autre des modes suivants - une au moins des entrées À est à l'état bas et lten trée B passe à l'état haut - l'entrée B est à l'état haut et l'une au moins des entrées À passe à l'état bas. On se réfèrera au chronogramne fig. 22. Le circuit 1 est normalement déclenché à chaque impulsion de synchronisation. Lorsque la synchronisation n'arrive pas, les circuits 1 et 2 se mettent à travailler en montage astable, avec une fréquence de 10 kHz, 105 s après la dernière impulsion reçue et jusqu'au retour de la synchronisation. L'absence de synchronisation provoque donc en définitive un retard de 5 ps à la transmission des informations répétées. Ce retard éventuel est à ajouter au retard, dB à la transmission du signal sur le cable, qui peut atteindre 8 (cf. exposé précédent sur l'optimisation du nombre de canaux). Mais le moment é@émentaire étant à 50 ps, ces imprécisions ne gênent pas si la saisie du mot par l'échantillonnage est faite à un instant bien choisi. L'oscillogramme fig. 23 montre le signal de l'horloge synchronisée (en bas) en regard du signal de sortie du récepteur de synchronisation (en haut) car les impulsions de syn chronisation, trop brèves, ne sont pas assez visibles à la vitesse de balayage considérée. REVENDICATIONS 1. Dispositif de transmission, au moyen d'un émetteur et d'un récepteur d'informations, de mots binaires émis sur lui nombre n de canaux de fréquences, dans lequel l'émetteur et le récepteur sont pourvus chacun d'une mémoire tampon, caractérisé en ce que le récepteur comporte - outre les moyens habituels de détection et réception des n canaux, au moins un moyen supplémentaire ae détection et réception, accordé sur au moins iule fréquence non comprise dans les bandes de fréquences des n canaux de fréquence, dont le contrôle de gain est asservi au contrôle de gain de l'un au moins des n moyens de détection et réception, - des moyens de rassure du signal de sortie du moyen supplémentaire cte détection et réception, qui sera admis comme représentatif du rapport signal/bruit à ' réception, - des moyens d'émission d'un signal de bouclage vers l'émetteur, - une horloge pilote et des moyens d'émission d'un signal de synchronisation, - et des moyens de discrimination validant ltinfor- mation reçue par 7e récepteur, et provoquant l'émission d'un signal de bouclage autorisant l'émission par l'émetteur de l'information suivante, seulement si le rapport signal/bruit est supérieur à une valeur g donnée, mais refusant de valider l'information reçue par le récepteur et provoquant l'émission d'un signal de bouclage donnant l'ordre à l'émetteur de répéter l'information, si le rapport signal/bruit est égal ou inférieur à N; et en ce que l'émetteur comporte - des moyens de réception et décodage du signal de bouclage, - une horloge réglée par le signal de synchronisation -du récepteur, - et des moyens d'application respectivement de l'autorisation d'émission de l'information suivante et de l'ordre de répétition de l'information en mémoire tampon. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un canal de fréquence est affecté au signal de bouclage. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de linita- tion du nombre de répétitions successives possibles dont l'ordre peut être donné par le signal de bouclage. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce clue le nombre limité de répétitions est réglable. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de discrimination provoquant l'émission d'un signal de bouclage agissent sur l'émission du signal de synchronisation, qui sert ainsi de signal de bouclage. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moyen de discrimination donne l'ordre de répétition par maintien du signal de synchronisation au-delà d'un temps de base donné et autorise l'émission de l'information suivante par une transition du signal de synchronisation. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens contenus dans l'émet- teur pour la réception du signal de bouclage peuvent être réglés pour rejeter tout signal de bouclage tendant à-autoriser l'émis- sion de l'information suivante, si ce signal de bouclage est reçu avec un rapport signal/bruit inférieur à une valeur donnée -de décision. b. Dispositif selon 7'une quelconque des revendications 1 à 7, pour la Wransm.ission et la réception de messages de plus d'un ligot, caractérisé en ce que le récepteur comporte des moyens de stocLage intermédiaire des mots validés pendant le temps nécessaire à la validation des mots suivants ou au refus de ces mots après le nombre limité prévu de répétitions.