Brevet FR2388443A1 — publié le 19781117

La présente invention concerne les postes téléphoniques et les systèmes téléphoniques les utilisant comportant un multiplexage des voies de chaque utilisateur. I1 est connu de réaliser de tels systèmes où les signaux vocaux issus des différents postes téléphoniques sont multiplexes par répartition de frequences en utilisant une modulation d'amplitude à bande latérale unique. Une telle disposition presente le grave inconvénient d'être coûteuse et encombrante-pour usage dans un système téléphonique puisqu'elle nécessite pour chaque poste téléphonique un filtrage de bande de performance élevée et au moins deux transpositions en cascade. I1 est également connu d'utiliser conjointement, dans ces systèmes, la modulation d'amplitude à double bande et la démodulation synchrone afin de simplifier les filtrages, les fréquences porteuses du signal modulé et du signal démodulé dans un meme poste étant identiques. Mais l'application de cette dernière solution exige la mise en oeuvre d'un système de mise en phase qui complique l'exploi- tation et nécessite, soit : ltaffectation de deux fréquences porteuses distinctes par liaison simple entre deux postes, soit : l'utilisation d'un dispositif antilocal délicat à mettre en oeuvre, afin d'éviter les bouclages en local connus sous le nom d'effet Larsen. La présente invention a pour objet de pallier les inconvénients de ces deux solutions. Elle rend inutile les filtres de bande et les dispositifs antilocal tout en permettant la liaison entre deux utilisateurs sur une seule fréquence porteuse, à l'aide de- circuits simples, et en procurant une grande souplesse d'exploitation. Selon l'invention,un poste téléphonique propre à Etre inséré dans un système où les signaux issus de différents postes téléphoc niques sont multiplexés par répartition de fréquence, et comportant un modulateur délivrant un signal de sortie à fréquence porteuse variable modulée en amplitude par des courants vocaux à émettre, un démodulateur synchrone recevant un signal multiplex comprenant un signal multiplexé ayant la mêe fréquence porteuse que ledit signal de sortie, et un générateur de ladite fréquence porteuse variable, est caractérisé en ce que ledit modulateur comporte un premier et un second multiplicateurs alimentés en quadrature de phase par les courants vocaux et dont les signaux de sortie sont additionnés pour constituer ledit signal de sortie, et en ce que ledit démodulateur comporte un troisièmeet un quatrième multiplicateurs aiimentés en parallèle par ledit signal multiplex et dont les signaux de sortie sont déphasés en quadrature dans un sens prédéterminé,puis additionnés, afin de restituer les courant vocaux reçus, ledit générateur fournissant ladite fréquence porteuse sous forme de deux signaux distincts en quadrature l'un par rapport à l'autre, alimentant respectivement lesdits premier et troisième multiplicateurs d'une part, et lesdits second et quatrième multiplicateurs d'autre part, ledit générateur comportant un dispositif inverseur du sens de la mise en quadrature desdits signaux distincts. L'invention a d'autre part pour objet un système téléphonique comportant au moins trois postes tels que décrits ci-dessus. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparatront à l'aide de la description ci-après et des dessins s'y rapportant sur lesquels La figure 1 est le schéma d'un mode de réalisation d'un poste téléphonique selon l'invention et d'un système utilisant de tels postes Les figures 2 et 3 sont des exemples de réalisations d'organes de la figure 1. Sur la figure 1, un câble collecteur 1 et un câble distributeur 2 constituent une artère téléphonique à laquelle sont couplés m postes téléphoniques (m > 2) dont les- postes 30 et 40 sont seuls représentés sur la figure et respectivement couplés au câble 1- à l'aide des coupleurs 13 et 14 et au câble 2 à l'aide des coupleurs 23 et 24. Le poste. 30 comporte : - - un modulateur 31, recevant des courants vocaux - d1 un micro phone 32 et alimentant, travers un amplificateur 33,le coupleur 13, - un démodulateur synchrone 34 alimenté par le coupleur 23 et fournissant les courants vocaux,à recevoir, à un haut parleur 35, à travers un filtre passe-bas 36, - et un générateur de fréquences porteuses constitué d'un générateur programmable 37 suivi d'un dispositif déphaseur 38. Ce dernier possède deux sorties 381 et 382, alimentant chacune en parallèle le modulateur 31 et le démodulateur 34 par des signaux déphasés entre eux de 2 , et une entrée de commande 383 permettant 2 de donner la prééminence de phase à l'un ou à l'autre de ces deux signaux sur ordre de télécommande distribué par le câble 2. Ce dernier dispense également, à une entrée auxiliaire 384 du générateur 37, un signal de programmation de ce générateur et un signal de référence et de synchronisation. Le modulateur 31 comporte deux multiplicateurs 311 et 312 qui modulent en amplitude les signaux porteurs, qui leur sont appliqués à partir des bornes 381 et 382, par les signaux vocaux qu'ils reçoivent, en quadrature de phase, à travers le dispositif de déphasage 314. Leurs signaux de sortie modulés sont appliqués à l'entrée de l'amplificateur 33 après être additionnés dans l'addi- tionneur 313. Le démodulateur synchrone 34 comporte deux multiplir3ters 341 et 342 qui reçoivent les signaux fournis, à travers un coupleur 3 dB, 343, par le câble distributeur 2. Ces multiplicateurs 341 et 342 reçoivent des signaux porteurs qui leur sont respectivement appliqués à partir des bornes 381 et 382. Leurs signaux de sortie respectifs sont ensuite déphasés l'un par rapport à l'autre de # 2 et additionnés dans le dispositif dephaseur 344 afin de restituer les courants vocaux reçus. Le poste 40 est identique au poste 30, il possède les mêmes organes dont les repères sont augmentés de 10 par rapport a ceux des organes correspondant du poste 30. L'extrémité origine du câble collecteur 1 et l'extrémité terminale du câble distributeur 2 sont respectivement fermés sur leurs impédances caractéristiques Z1 et Z 2 A l'autre extrémité de ltartère sont représentés - Un amplificateur 12 qui transmet sur le cable distributeur 2 les signaux collectés par le câble 1. - Un générateur 50 qui transmet à travers le coupleur 51, un signal de référence à tous les générateurs programmables, tels que 37 et 47, à travers les coupleurs respectifs 23 et 24. - Undispositif central de surveillance et de télécommande 60 recevant., à travers le coupleur 62, les informations et demandes de service en provenance des abonnés et en particulier leurs demandes d'appel effectuées à partir d'un clavier due numérotation et d'un circuit logique de demande de service inclus dans chaque poste téléphonique, mais non représenté. Le dispositif central répond, à travers le coupleur 61, en particulier par un ordre d'affectation d'une fréquence commune aux générateurs programmables 37 et 47 dont les postes correspondants sont appelés à rentrer en liaison, ces ordres étant transmis sur leurs entrées de commande respectives 364 et 484. Les fonctions et-la structure de ce dispositif central et des circuits correspondants inclus dans chaque poste téléphonique sont analogues à celles que l'on rencontre dans tout système téléphonique à transmission et commutation-fréquentielles utilisant des postes à générateur pogrsmmable. Toutefois, dans le cas particulier du sys@ème décrit, il devra etre adjoint, à l'ordre d'affectation des fréquences transmis à deux postes destinés à rentrer en liaison, un ordre de mise en opposition, entre chacun des postes,. du -sens du déphasage de produit par chacun des dispositifs dedéphasage de leur générateur de fréquence respectif, c'est-à-dire que, dans le cas des postes 30 et 40 supposés en liaison, si la porteuse présente sur la borne 382 est en avance de 2 par rapport à celle présente sur la borne 381, celle -présente sur la borne 4e2 devra être en retard de par rapport à celle présente sur la borne 481 ou inversement. Le fonctionnement sera décrit en supposant tout d'abord que le poste 30 transmet une fréquence discrète F d'amplitude A sur son modulateur 31 et qu'une fréquence porteuse f est assignée aux générateurs programmables des postes 30 et 40 en liaison. Les signaux porteurs fournis aux bornes 381 et 382 sont # respectivement B sin #t et B sin (#t+)= Bcos#t où B est leur 2 amplitude commune et # = 2#f. Par l'effet du dispositif de déphasage 314, les multiplicateurs 311 et 312 reçoivent respectivement les signaux A sinAt #2 et A cos#t où = 2#F, et délivrent les signaux correspondant #2 AB sin#tsin#t et AB cos#tcos#t. #2 #2 A A travers l'additionneur 313, le poste 30 fournit au câble 1 la somme de ces signaux soit AB (sin#tsin#t + cos#tcos#t) #2 (1) = AB cos(#-#)t un tel signal est le résultat d'une modulation d'amplitude à bande latérale unique sans porteuse. Il est transmisau câble 2 à travers l'amplificateur 12 et reçu par tous les postes à travers les coupleurs tels que 23 et 24 Il parvient en particulier au poste 30, qui l'a généré, avec un déphasage #1, soit un signal AB cos [(#-#)t+#1] qui, après #2 partage de puissance dans le coupleur 343, devient, à l'entrés de chacun des multiplicateurs 341 et 342 d'où, à la sortie du multiplicateur 341, après multiplication par Bsin#t, un signal qui, après développement et élimination des termes en # et 2# devient De meme, à la sortie du multiplicateur 342, après multiplication par Bcoslsst, il vient (3) soit :: AB2 cos(#t-#1) 4 Les signaux (2) et (3) sont additionnés dans le dispositif 344 où ils prennent chacun un même retard de phase supplémentaire, La différence de phase entre chacun de ces signaux }reste donc égale à #/2,, soit respectivement @1 et #1 + #/2, d'où signal de sortie du dispositif 344 égal à Ainsi l'utilisateur ne s'entend donc pas en local. Mais le signal représenté par ltexpression (1) parvient également au poste 40 du correspondant, auquel il est destiné, avec un déphasage différent #2, d'où à l'entrée du démodulateur 44 un signal Les multiplicateurs du démodulateur 44 reçoivent des porteurs -e ipeme fréquence que ceux du @émodulateur 34 mais décalés en phase par rapport à ceux-ci d'un certain angle fixe quelconque #3 @ et décalés entre eux de #/2 dans un sens opposé à ceux du démodulateur 34. Les signaux de sortie des multiplicateurs du démodulateur 44 sont alors respectivement: qui, après développement et élimination des termes an w et 2w deviennent respectivement Après addition dans un dispositif dephaseur identique a 344, leurs parties constantes du déphasage deviennent égales respectivement à #2 et + + + #/2, d'où un signal de sortie du démo- dulateur 44 égal à Ainsi le signal transmis par le poste 30 est bien reçu par le poste 40 et par lui seulement.Si ce signal est composite, les différentes fréquences ses en transmises avec leur amplitude relative, puisque A et B sont des constantes, et avec une phase 02 qui est variable avec la fréquence de la composante considérée, mais il est bien connu qu'un décalage de phase entre les différentes composantes n'entrainera pas d'altération,sensible à l'oreille, du message transmis. Si, inversement, la fréquence F est transmise du poste 40 au poste 30, le processus est identique, le calcul montre que le modulateur 41 délivre alors un signal donné par Il en résultera un signal nul en sortie du démodulateur 44 de ce meme poste, et en sortie du démodulateur 34 du poste 30, le signal signal identique à celui obtenu dans l'autre sens de transmission. Mais le long des câbles 1 et 2 ce- sont deux bandes latérales opposées qui sont respectivement transmises pour chaque sens de transmission, assurant ainsi le découplage de ces deux sens de transmission. Théoriquement ce découplage est parfait, sans qu'aucun filtrage ne soit nécessaire dans la réalisation des modulateurs et démodulateurs. En pratique, par suite d'inégalité résiduelle des amplitudes des signaux parcourant chaque branche des modulateurs et démodula- teurs et de l'erreur de phase commise lors de la mise en quadrature de chacune des cèmposantes du signal transmis, les modulateurs émettent une fraction d'énergie sur la bande latérale théoriquement supprimée et les démodulateurs n'éliminent pas entièrement la bande latérale sur laquelle ils ne devraient pas répondre. Essentiel de ces imperfections est apporté par chacune des paires de circuits analogues à 314 et 344 qui doivent maintenir l'égalité des amplitudes et un écart de phase de #/2 dans une bande de plus de 3 octaves (300-3400 Hz). Les circuits déphaseurs tels que 38 et 48 n'apportent que peu de distorsions car ils n'ont à tenir ces conditions que dans moins d'un octave, spectre auquel est limitée la gamme des fréquences'porteuses. afin d'éviter que les harmoniques paires des fréquences porteuses ne coïncident avec une fréquence utilisée, sinon des filtres de bandes commutables devraient être prévus, ce qui réduirait l'intérêt des dispositifs décrits. La figure suivante montre un exemple de circuit permettant la réalisation des dispositifs 314 et 344. Sur la figure 2 une première voie de transmissiDn comporte deux cellules passe-tout d'ordreun, 5 et 6,- connectées en série entre une entrée 3 et une sortie 9, et uneseconde voie analogue comporte des cellules passe-tout dtordre un, 7 et O connectées en série entre une entrée 4 et une sortie 10. Chacune de ces quatre cellules possède un même amplificateur différentiel A recevant sur son entrée "-", en parallèle; les signaux d'entrée et de sortie de cette cellule, à travers deux résistances respectives identiques r. Lsentrée "+", mise à la masse à travers un condensateur de repère général C, reçoit le signal d'entrée à travers une résistance, de repère général R, les valeurs de R et de C dans les cellules 5, 6, 7 et 8 étant respectivement R1 -C1, R2-C2, R3-C3, R4-C4. La structure de ces cellules est cannue et leur propriété brièvement rappelée. Si les impédances d'entrée de l'amplificateur A sont suffisamment élevée pour etre négligeables devant r, R et 1 (pour toutes les fréquences du spectre transmis), si l'impédance de source du signal d'entrée, et celle de sortie de chaque cellule, sont suffisamment faibles pour etre négligées devant r et R, ces deux conditions étant aisées à réaliser dans la bande téléphonique 300-3400 Hz, et en appelant E et S les tensions respectives d'entrée et de sortie d'une cellule, on peut écrire que la tension d'entrée e de l'amplificateur A est donnée par E+S e et que la tension d'entrée e est donnée par Or S = K (e+ - e ), si K est le gain de l'amplificateur différentiel A. En remplaçant e + et e par les valeurs ci-dessus. et en réduisant, il vient On voit que l'amplitude du signal de sortie S est indépendant de la fréquence puisque le module de est égal à l'unité. D'autre part la variation de phase 4 en fonction de la fréquence est donnée par (4) tg m = RCA c'est-à-dire que la variation de phase maximale possible produite par une telle cellule est de 1800, quoiqulelle ne comporte qu'une seule impédance variable avec la fréquence. Le déphasage de chaque -voie est évidemment la somme de celui de chacune de ses deux cellules calculé par l'expression (4). En donnant aux éléments R et C des cellules passe-tout des valeurs telles que R1 C1 w et R3 C3 w soient respectivement sensiblement égaux à 2 et 1/2 à la fréquence inférieure du spectre transmis, 300 Hz, et que R2 C2 w et R4 C4 w soient respectivement sensiblement égaux à 2 et 1/2 à la fréquence supérieure du spectre transmis (3400Hz), on constate que dans la bande 300-3400 Hz la différence de phase des signaux recueillis sur les bornes de sortie 9 et 10 (par rapport à une alimentation en parallèle des bornes 3 et 4) ne s'écarte pas de plus de 20 de la valeur théorique recherchée de #/2, pour un écart en amplitude inférieur à 1%. Un dispositif tel que 314 (figure t) sera réalisé en alimentant en parallèle les bornes 3 et 4 par le microphone 32, les bornes de sortie 9 et 10 étant respectivement connectées aux entrées des multiplicateurs 311 et 312. De meme un dispositif tel que 344 sera réalisé en connectant les bornes 3 et 4 respectivement aux sorties des multiplicateurs 341 et 342, et les bornes 9 et 10, en parallèle, à ltentrée du filtre 36. Un calcul simple montre que l'écart d'amplitude ( et l'erreur de phase (2a) introduite par ces dispositifs limiteront à 35 dB le découplage, théoriquement infini, d'une bande latérale par rapport à 1taL!tre. L:ette valeur E=.t trè satisfaisante, car l'expérience montre qu'un découplage de 20 dB est suffisant pour une exploitation convenable. Les dispositifs déphaseurs 38 et 48 peuvent être réalisés selon le meme principe. Toutefois, compte tenu de leur fonctionnement à fréquence élevée, et dans un rapport de fréquences beaucoup plus réduit, des solutions encore plus simples peuvent être mises en oeuure; La figure suivante montre un exemple de réalisation de tels dispositifs selon deux variantes. Sur la figure 3a les signaux à déphaser sont appliqués sur une borne d'entrée 70 à partir de laquelle ils sont partagés en deux voies comportant chacune une cellule passe-tout du premier ordre constitués deux autotransformateur à point milieu 71 ou 72 auquel est respectivement raccordée l'une des armatures d'un condensateur 73 ou 74 dont l'autre armature est connectée à la masse. Les deux signaux déphasés de 2 sont recueillis respectivement sur les bornes de sortie 75 et 76 à travers un commutateur 77 qui en inverse le raccordement afin de choisir le signe de la quadrature de phase (avance ou retard) des signaux présents sur chacune des bornes. La figure 3b comporte les mêmes éléments affectés des memes repères que sur la figure 3a, au commutateur 77 près, qui devient un commutateur 7. En outre, en sortie des autotransformateurs 71 et 72, il a été respectivement introduit un transformateur séparateur 79, de rapport 1/1,et un transformateur 80 de même technologie que le transformateur 79, mais avec secondaire symétrique. La borne de sortie 75 est connectée en permanence en sortie du transformateur 79 et la borne de sortie 76 est connectée, à volonté, à travers le commutateur 78, soit à l'une soit à ltautre extrémité du secondaire du transformateur 80 selon la position de ce commutateur, ce qui permet, comme dans le cas précédent, d'obtenir que le signal présent sur la borne 76 soit en quadrature de phase avant ou arrière par rapport au signal présent sur la borne 75.Ce dernier montage présente l'avantage d'une simplification de la réalisation de la commutation qui est, en pratique, réalisée électroniquement à partir du signal de commende électrique tel qu'appliqué sur le~ bornes 383 et 483 de la figure 1, la borne d'entrée 70 recevant le signal d'un générateur tel que 37 ou 47 et les bornes de sortie 75 et 76 se confondant respectivement avec les bornes 381 et 382 ou 481 et 482. La détermination des éléments 71 à 74 est bien connue. A titre d'exemple, un déphasage de 90 à + 1 près entre les signaux fournis aux bornes 75 et 76 sera obtenu à partir d'une fréquence porteuse variant de 2 à 3 MHz, pour une impédance caractéristique de 50 ohms, avec les valeurs suivantes : coefficient- de self induction de l'enroulement total 71 : 15,8 jus, de l'enroulement 72 : 2,7,uH. Valeurs des condensateurs 73 et 74 : respectivement 6,3 et 1, lnf. REVENDICATIONS 1. Poste téléphonique propre à etre inséré dans un système où les signaux issus de différents postes téléphoniques sont multiplexés par répartition de fréquence, et comportant : un modulateur délivrant un signal de sortie à fréquence porteuse variable modulée en amplitude par des courants vocaux à émettre, un démodulateur synchrone recevant un signal multiplex comprenant un signal multiplexé ayant la meme fréquence porteuse que ledit signal de sortie, et un générateur de ladite fréquence porteuse variable, caractérisé en ce que ledit modulateur comporte un premier et un second multiplicateurs alimentés en quadrature de phase par les courants vocaux et dont les signaux de sortie sont additionnés pour constituer ledit signal de sortie, et en ce que ledit démodulateur comporte un troisième et un quatrième multiplicateurs alimentés en parallèle par ledit signal multiplex et dont les signaux de sortie sont déphasés en quadrature dans un sens prédéterminé, puis additionnés, afin de restituer les courants vocaux reçus, ledit générateur fournissant ladite fréquence porteuse sous forme de deux signaux distincts en quadrature l'un par rapport à l'autre, alimentant respectivement lesdits premier et troisième multiplicateurs d'une part, et lesdits second et quatrième multiplicateurs d'autre part, ledit générateur comportant un dispositif inverseur du sens de la mise en quadrature desdits signaux distincts. 2. Système téléphonique comprenant m post'estêléphoniques, m étant un entier plus grand- que 2, et une artère téléphonique bilatérale, caractérisé en ce que lesdits m postes tléphoniques sont des postes selon la revendication 1. 3. Système téléphonique selon- la revendication 2, dans lequel ladite artère téléphonique bilatérale comporte : une ligne de transmission collectrice recevant lesdits signaux de sortie desdits m postes, une ligne distributrice dudit signal multiplex auxdits m postes, des moyens pour coupler lesdits m postes télB- phoniques auxdites lignes respectivement à m points de raccordement répartis le long de ladite artère, et des organes généraux couplés à la sortie de ladite ligne collectrice et à l'entrée de ladite ligne distributrice, caractérisé en ce que lesdits organes généraux comportent :: un dispositif de bouclage amplificateur transmettant à ladite ligne distributrice les signaux reçus de ladite ligne collectrice, un générateur de signal de référence et de synchronisation dont la sortie est couplée à ladite ligne distributrice, et un dispositif central de surveillance et de télécommande ayant une entrée couplée à ladite ligne collectrice et une sortie couplée à ladite ligne distributrice. 4. Poste téléphonique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation en quadrature de phase desdits premier et second multiplicateurs et le dispositif de mise en quadrature de phase des signaux de sortie desdits troisième et quatrième multiplicateurs comportent deux voies, chacune d'elles comprenant deux cellules passe-tout en série et chacune desdites cellules passe-tout comportant : un amplificateur différentiel alimenté sur une de ses entrées par un signal égal à la demi somme des signaux respectivement présents à entrée et à la sortie de la cellule considérée, et sur l'autre entrée par-le signal présent à l'-entrée de la cellule considérée, à travers un circuit comprenant une résistance en série suivie dtun condensateur en dérivation.