Brevet FR2351548A1 — publié le 19771209

La présente invention concerne les dispositifs de multiplexage et démultiplexage de voies téléphoniques, destinés à etre utilisés dans les systèmes de transmission par courants porteurs pour for aer un groupe primaire et obtenir la restitution des 12 voies téléphoniques contenues dans un groupe primaire. Les différents systèmes de multiplexage en fréquence de voies téléphoniques consistent à transporter dans une seule bande de fré- quences, par exemple de 60,6 A 107,7 kHz (groupe primaire de base type B) 12 bandes de fréquences vocales situées de 0,3 i 3,4 kHz. Cette transposition peut s'opérer soit par une modulation unique, soit plus habituellement par deux modulations successives. Ainsi, dans le cas d'une modulation unique, 12 bandes vocales sont d'abord modulées par 12 ondes porteuses échelonnées de 4 en 4 kHz de 108kHz à 64 kHz (donnant ainsi 12 bandes de fréquences modulées numérotées de 1 à 12, la bande nO i s'étendant de (108,6 - 4i) kHz à (111,7 i) kHz), ensuite filtrées séparément puis couplées entre elles. Cet ensemble constitue alors le groupe primaire type B. Dans le second cas, mettant en oeuvre deux modulations successives deux types principaux sont à considérer. Un premier type dit à prémodulation unique consiste à moduler les différentes bandes vocales au moyen d'une même onde porteuse (par exemple 24 kHz) puis à filtrer séparément les différentes voies au moyen de filtres de voie identiques puis à effectuer une deuxiè- me modulation au moyen d'ondes porteuses s'échelonnant de 4 kHz en 4 kHz (par exemple 132 à 88 kHz). Un organe de couplage permet alors de grouper les différentes voies. Le second type dit & prémodulations multiples consiste à effet tuer une première modulation au moyen dtondes porteuses Pi, Pi étant différente pour chaque voie, puis à filtrer chaque voie au moyen d'un filtre spécifique à chacune de ces voies et à coupler ces différentes voies en groupes de 2, 3, 4 voies puis à effectuer une seconde modulation au moyen de différentes ondes porteuses appropriées. Le système à modulation unique comporte 12 filtres différents, pour un ensemble de 12 voies : la fabrication industrielle n'e9f pas facilitée du fait de la multiplicité des types ce qui a entratné le quasi-abandon du système à modulation unique. Le système à prémodulations multiples présente l'avantage de n'utiliser qu'un nombre réduit sondes porteuses (7 par exemple) mais exige de réaliser 3 ou 4 types de filtres de prémodulation différents. Le système a pré modulation unique â l'avantage de ne nécessiter qu'un seul type de filtre de première modulation mais exige 13 ondes porteuses. L'invention se situe dans le cas d'une double modulation et vise à réduire le prix de revient du filtre ou des filtres de première modulation qui, à eux seuls, représentent habituellement environ la moitié du cott de l'équipement. A cet effet, le système de l'invention se propose d'utiliser des filtres & plusieurs bandes passantes appropriés au problème posé Ces filtres se déterminent par le choix 10) des fréquences limites inférieures (fi) et supérieures (f'i) des N bandes passantes. 20) de l'affaiblissement toléré Amax étant de préférence le Meme dans les bandes passantes. 30) des fréquences des pâles d'affaiblissement. Ces filtres satisfont bien entendu aux conditions particulièrement sévères du Comité Consultatif International Téléphonique et Télégraphique imposant pratiquement des affaiblissements de tordre de 65 décibels dans certaines bandes coupées. En outre, un paramètre, s'il existe, intervient dans la détermination du filtre. Une méthode de calcul de filtres antimétriques à deux bandes passantes et deux bandes affaiblies est donnée pages 72 à 80 du "Câble et~Transmission" de Janvier 1976. Un schéma du filtre et un calcul de la valeur des éléments illustrent cet exemple. Selon l'invention, N voies sont couplées après la première modulation et filtrées au moyen d'un même filtre de voies comportant N bandes passantes, présentant sensiblement le meme affaiblissement maximal dans chacune des N bandes passantes, les N voies formant ainsi 12/N ensembles, l'écart Y entre les ondes porteuses de première modulation étant lié au nombre N de bandes passantes par la relation NY égale la largeur de la bande de fréquence du groupe primaire 48 kHz et en ce que les 12/N ensembles sont modulés une seconde fois au moyen de M = 12/N ondes porteuses P't puis couplées et filtrées pour former un groupe primaire de base. Le système de l'invention permet alors de combiner les avantages des prémodulations multiples en ce qui concerne le nombre des ondes porteuses et de la prémodulation unique en ce qui concerne la répétivité de l'organe commun. Il permet également une économie d'éléments. En effet, les coupures à effectuer pour les fréquences très basses et très élevées ne sont réalisées qu'une seule fois pour un filtre à N bande passante alors quelles doivent 1'être N fois dans les N filtres à une seule bande passante habituellement utilisés. D'autres avantages apparaissent à la lecture de la description suivante illustrée par des dessins. Les figures la, 2a, 3a représentent des ensembles D, E, F de voies transposées dans des bandes de fréquences intermédiaires au moyen de filtres respectivement à deux, trois, quatre bandes passantes. Les figures lb, 2b, 3b schématisent des courbes d'affaiblissement pour les filtres G, H, K des figures la, 2a, 3a. Les figures lc, 2c, 3c donnent la formation d'un groupe primaire type B respectivement à partir de 6 ensembles D identiques notés D1 à D6, de 4 ensembles E identiques appelés El à E4 ou de 3 ensembles F identiques écrits F1 à F3. Les figures ld, 2d, 3d donnent la répartition des voies des ensembles Di, Ei, Fi pour former le groupe primaire type B. La figure 4 donne un exemple de schéma électrique du filtre selon la figure lb. Afin de simplifier les écritures, dans toutes ces figures, les fréquences utilisées sont supposées données en kilohertz (kHz). Afin de simplifier l'exposé, la bande vocale modulée par l'onde porteuse Pi est supposée placée dans la bande supérieure de modulation : Pi + 0,3 à Pi + 3,4. Bien entendu, l'utilisation de la bande inférieure de modulation (Pi - 0,3 à Pi - 3,4) reste possible sans aucune difficulté. En se référant å la figure la, deux voies de parole vl et v2 situées chacune dans la bande de fréquence 0,3 à 3,4 kHz sont tout d'abord modulées par deux ondes porteuses de fréquences P1 et P2. Un couplage de ces deux voies modulées est ensuite effectué et il est intéressant d'utiliser alors des modulateurs actifs permettant d'économiser le réseau de couplage. Ces deux voies modulées de bandes de fréquences (P1 + 0,3 S PI + 3,4) et (P2 + 0,3 a P2 + 3,4) sont épurées simultanément dans le meme filtre G comportant deux bandes passantes dont les caractéristiques seront précisées dans la figure lb. Les deux voies sortant du filtre G forment un ensemble D. Ce filtre doit affaiblir suffisamment 10) - la bande inférieure de modulation Pi - 3,4 à P1 - 0,3 20) - la bande inférieure de modulation P2 - 3,4 à P2 - 0,3 30) - les fréquences élevées de façon à supprimer les bandes de modulation situées principalement autour de kPl et de kP2 où k est un entier supérieur ou égal à deux. Un filtre tel que G se détermine par le choix - de l'affaiblissement maximal max pouvant être le même dans deux bandes passantes. - de la fréquence des pôles d'affaiblissement. - des fréquences limites inférieures (fi) et supérieures (f'i) des deux bandes passantes. - un paramètre, quand il existe, intervient également dans la défi nition du filtre G. L'exemple-de courbe d'affaiblissement de la figure lb comporte neuf pôles dont quatre pour des fréquences inférieures à P1 - 0,3 et quatre pour des fréquences comprises entre Fl + 3,4 et P2 - 0,3. Les deux bandes passantes sont définies par exemple par fl # P1 + 0,3 f'l a P1 + 3,4 f2 # P2 + 0,3 f'2 # P2 + 3,4 et présentent un affaiblissement maximal A max sensiblement identique dans chacune d'elles. Le filtre G peut être réalisé au moyen de 9 inductances à raison de 4 inductances pour atténuer la bande inférieure de modulation de Fl de 4 autres inductances pour celle de P2, et d'une pour les bandes parasites autour de kP1 et kP2. Pour obtenir le même résultat, deux filtres à une bande passante utiliseraient chacun 5 inductances. Six ensembles D. (i = 1 à 6) analogues à celui D venant d'être i (i constitué (figure la), peuvent former un groupe primaire type B comme le montre la figure lc en utilisant une seconde modulation par des ondes porteuses P'i (i = 1 à 6) Dans le cas où P2 = P1 + 12, ces ondes ont les fréquences suivantes P'1 = P1 + 108, P'2 = P1 = 104, P'3 = P1 + 100, P'4 = P1 + 84, P'5 = P1 + 80, P16 = P1 + 76 Dans le cas où P2 = P1 + 24, ces ondes ont les fréquences suivantes P'1 = P1 + 108, P'2 = P1 + 104, P'3 = P1 + 100, P'4 = Fl + 96, P'5 = P1 + 92, P'6 = Fl + 88 Un organe R de couplage et de filtrage reçoit les voies transposées par cette seconde modulation et donne à sa sortie le groupe primaire GP type B s'étendant de 60,6 kHz à 107,7 kHz. Ainsi que le montre la figure Id, la voie n 1 du groupe pri maire type B qui s'étend de 104,6 à 107,7 kHz est obtenue en modulant la bande P1 + 0,3 à P1 + 3,4 par l'onde porteuse P'1 = P1+108 ce qui donne P1 + 108 - (P1 + 3,4) = 104,6 ; P1 + 108 - (Pl + 0,3) = 107,7 Les autres voies du groupe primaire type B sont obtenues comme l'indique le tableau de la figure 1d. Le premier cas concerne une première modulation au moyen de deux ondes porteuses Fl et P2 avec P2 = Fl + 12 kHz. Dans le deuxième cas les ondes porteuses sont P1 et P2 où P2 = P1 + 24 kHz. Le système de modulation utilisé nécessite la présence dans la bande vocale d'un filtre passe-bas pour trois raisons 10) - limitation du spectre de la parole au-delà de 3,4 kHz pour ne pas perturber les communications voisines. 2 ) - coupures à assurer pour le cas des appels situés en dehors de la bande vocale. 30) - intermodulation produite par la présence des deux ondes porteuses P1 et P2. En effet, une onde incidente de fréquence f donne en particulier les produits P1 + f et P2 - f qui ne doivent pas être des fréquences de la bande passante la plus élevée ou la plus basse. Toutefois, cette limitation n'est pas gênante car le filtre passebas nécessaire pour satisfaire aux conditions relatives au 10) et au 20) suffit pour assurer celles du 30). Il reste encore à choisir la fréquence P1. Elle peut être déterminée par le fait que les fréquences kP1 doivent être supérieures à P2 + 4. En prenant pour k la valeur 2, cela impose que 2 P1 - 4 > F2 + 4 Donc que P1 > 20 pour le premier cas et que P1 ) 32 pour le deuxième cas. Dans le premier cas, les fréquences P1 et P2 doivent donc être égales ou supérieures à 24 et 36 kHz. Dans le second cas elles doivent l'être respectivement à 36 et 60 kHz. Ces fréquences peuvent parattre élevées tout au moins dans le 2ème cas quand le filtre est réalisé avec des inductances en ferrite. Par contre, pour le premier cas corne les coupures â effectuer sont suffisamment éloignées en fréquences de celles des bandes passantes du filtre G cela ne saurait constituer un écueil. Il est A noter que certains types de modulateurs peuvent donner des pro duits parasites faibles pour k = 2, suffisamment faibles pour éli- miner la clause 2P1 - 4 > P2 + 4 et la remplaçant par 3P1 - 4 > P2 + 4 ce qui diminue la valeur de Pi. Ainsi la formation d'un groupe primaire à partir de six ensembles D. (i = 1 à 6) a mis en évidence de nombreux avantages proZ curés par le système de l'invention tels que a) une économie d'éléments pour l'opération de filtrage. b) une diminution du nombre des ondes porteuses : il n'y en a par exemple que 8 dans le cas des figures la, lb, ic, îd. c) une suppression éventuelle de certains organes de couplage (lors de la première modulation). d) une unicité du filtre G qui reproduit six fois pour obtenir un groupe primaire de base. Les filtres G à deux bandes passantes se caractérisent par l'écart entre les bandes passantes, la largeur d'une bande passante étant de 4 kHz. L'écart entre P1 et P2 ondes porteuses de première modulation est supérieur ou égal à 12 kHz et inférieur ou égal & 24 kHz. Ainsi un filtre à deux bandes passantes est tel que le produit X du nombre Q de bandes passantes avec ltécart Y entre les ondes porteuses de première modulation est égal à la largeur de 48 kHz du groupe primaire ou à la moitié de cette largeur soit 24 kHz. X = QY avec X = 48 kHz ou X = 24 kHz La figure 2a se rapporte à la réalisation d'un ensemble E de trois voies transposées dans une bande de fréquences interméw diaires. Les trois voies vl, v2, v3 sont modulées par trois modulateurs alimentés par des ondes porteuses P1, P2, P3, couplées de la même façon que dans le cas de la figure la soit directement si les modulateurs sont du type actif soit au moyen d'un coupleur. Un filtre H comportant trois bandes passantes reçoit ces trois voies modulées et couplées et les épure d'une façon analogue A celle du filtre G de la figure la. Un exemple de courbe d'affaiblissement est donné figure 2b pour le filtre H. Les limites des bandes passantes sont données par exemple par f1 # P1 + 0,3 ; f'1 # P1 + 3,4 pour la 1ère bande passante f2 # P2 + 0,3 ; f'2 # P2 + 3,4 pour la 2ème bande passante f3 # P3 + 0,3 ; f'3 # P3 + 3,4 pour la 3ème bande passante. Les conditions qui lient les fréquences P1, P2, F3 des ondes porteuses de première modulation pour former un groupe primaire s'écrivent P3 = P2.+ 16 = P1 + 32 (kHz) Ainsi la condition imposée par l'invention liant le nombre Q de bandes passantes à l'écart Y entre les ondes porteuses de première modulation s'écrit à nouveau QY = 48 kHz où 48 kHz est la largeur de bande du groupe primaire. Un groupe primaire de base peut être obtenu comme le montre la figure 2c a' partir de quatre ensembles Ej (j = 1 à 4) de trois voies vocales transposées au moyen d'une seconde modulation d'onde porteuse P'j (j = 1 à 4). Un organe S de couplage et de filtrage reçoit ces quatre ensembles E. (j = 1 à 4)modulés et donne à sa sortie le groupe primaire GP. La figure 2d représente la répartition des voies des ensembles E pour former le groupe primaire de type B conformément aux figures 2a, 2b, 2c. Les avantages du système décrit dans les figures la, lb, 1c, id s'appliquent au système des figures 2a, 2b, 2c, 2d. Les figures 3a, 3b, 3c, 3d, sont relatives au cas du multiplexage de 4 bandes vocales par transposition en fréquence. Conformément à la figure 3a, quatre voies vl, v2, v3, v4 sont modulées respectivement par quatre ondes porteuses P1, P2, P3, P4. Les quatre voies sont ensuite filtrées simultanément par un seul filtre K comportant quatre bandes passantes afin de former un ensemble F de quatre voies transposées. La figure 3b donne une allure de la courbe d'affaiblissement du filtre K. Les limites inférieure et supérieure des quatre bandes pas santes du filtre K sont f. i Pi + 0,3 et f1 i > Pi + 3,4 ou P. i F. i i est la fréquence de l'onde porteuse de première modulation. Les fréquences de ces ondes sont liées par la relation suivante F4 = P3 + 12 = P2 + 24 = P1 + 36 Le groupe primaire GP est obtenu à la sortie d'un coupleur T représenté figure 3c. Ce coupleur T regroupe les trois ensembles F1, F2, F3 ainsi formés apurés la seconde modulation (respectivement au moyen-des ondes porteuses P'1, P'2, Pt3). La figure 3d précise la répartition des voies dans ce groupe primaire GP en fonction de leur position dans l'ensemble F. et en fonction du numéro de voie. Une condition analogue aux précédents cas se dégage en ce qui concerne le filtre K. Le produit du nombre Q de bandes passantes par l'écart Y entre les ondes porteuses de première modulation s'écrit à nouveau QY = 48 kHz où 48 kHz est la largeur de bande du groupe primaire. La figure 4 donne un exemple de schéma électrique du filtre G de la figure la. La valeur des éléments est définie par la courbe d'affaiblissement de la figure lb. Des éléments de valeur négative peuvent apparattre mais on sait les remplacer par une modification locale du schéma. I1 est en effet connu que l'utilisation d'autotransformateurs permet d'éliminer des capacités. On remarquera qu'un démultiplexeur est un dispositif réalisant l'opération inverse du dispositif de multiplexage, des démodulateurs réalisant l'opération inverse des modulateurs au moyen des mêmes ondes porteuses. Les filtres G, H, K et les organes R, S, T peuvent être identiques à l'émission et à la réception. Les filtres passe-bas situés dans les bandes vocales peuvent même eux aussi être rendus identi ques. Le système de l'invention s'applique donc au démultiplexeur correspondant au multiplexeur décrit. Quelques possibilités de moindre intérêt semble-t-il, n'ont pas été représentées. Ce sont par exemple les cas relatifs à un ecart de 8 kHz entre Pi et Pi 1 les filtres pouvant présenter alors 2, 3 et même 6 bandes passantes. Les figures précédentes se rapportaient au cas d'une double modulation. I1 est également possible d'appliquer un tel système pour obtenir un groupe primaire type B en ntutilisant qu'um modu- lation unique. Il permet également de réduire le nombre d'éléments et de filtres. Trois cas de réalisation sont alors possibles, le premier cas prévoit l'utilisation de 3 filtres à 4 bandes passantes. Un deuxième cas prévoit l'utilisation de 4 filtres à 3 bandes passantes. Un troisième cas prévoit l'utilisation de 6 filtres à 2 bandes passantes. De tels filtres obéissent effectivement dans ces trois cas de formation d'un groupe primaire au moyen de filtres à plusieurs bandes passantes aux conditions d'espacement des bandes passantes. La largeur des bandes coupées intermédiaires évaluée en fréquence est bien supérieure à la largeur des bandes passantes. Dans ces trois derniers cas de modulation unique l'affaiblisZ sement Amax maximal toléré dans chaque bande passante est également choisi sensiblement le même. REVENDICATIONS 1 - Système de multiplexage de 12 voies téléphoniques à courants porteurs consistant à transposer dans nme seule bande de fré quences de largeur 48 kHz, par exemple de 60,6 à 107,7 kHz, 12 bandes de fréquences vocales, situe'es de 0,3 à 3,4 kHz,au moyen d'une première modulation par N ondes porteuses Pi puis dtune seconde modulation par M ondes porteuses P'j liées par N x M égale 12, système caractérisé par le fait que N voies sont couplées après la première modulation et filtrEessau moyen dcun m & e filtre de voies comportant N bandes passantes, pre sentant sensiblement le même affaiblissement maximal dans cha cune des N bandes passantes, les N voies formant ainsi 12/N ensembles, l'écart Y entre les ondes porteuses de première modulation étant lié au nombre N de bandes passantes par la relation NY égale la largeur de la bande de fréquence du groupe primaire 48 kHz et en ce que les 12/N ensembles sont modulés une seconde fois au moyen que M = 12/N ondes porteuses P'j puis couplées et filtrées pour former un groupe primaire de base. 2 - Système selon la revendication 1 caractérisé par le fait que N égale deux. 3 - Système selon la revendication 1 caractérisé par le fait que N égale trois. 4 - Système selon la revendication 1 caractérisé par le fait que N égale quatre. 5 - Système selon la revendication 1 caractérisé par le fait que N égale deux et que lXécart Y entre les ondes porteuses de pre mière modulation est lié au nombre N de bandes passantes par la relation NY égale 24 kHz soit la demi largeur de la bande de fréquences du groupe primaire.