Brevet FR2359550A1 — publié le 19780217

La présente invention concerne un proced de transmission de signaux analogiques dans des centraux, et notamment danses centraux telepho- niques a repartiteurs spatiaux et points de couplage électroniques. Les centraux de télécommunications, et notamment les centraux téléphoniques comprennent de nombreux répartiteurs spatiaux à points de couplage électromécaniques. Des répartiteurs spatiaux d points de couplage électroniques sont toutefois connus aussi. Avec ces derniers, il est néanmoins difficile et coûteux d'obtenir d'aussi bonnes propriétés d1affaiblissement de transmission, affaiblissement de coupure et affaiblissement diaphonique par exemple, qu'avec les rdpartiteurs a points de couplage electromecaniques. L'avantage des points de couplage électroniques réside toutefois dans leur encombrement réduit, leur faible prix et l'absence d'entretien. L'invention a pour objet un procède et un montage pour la transmission de signaux analogiques dans des centraux a repartiteurs spatiaux et points de couplage electroniques, permettant d'obtenir un affaiblissement de coupure eleve, un affaiblissement diaphonique élevé et un faible affaiblissement de transmission. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les signaux analogiques a connecter sont convertis en signaux d'amplitude discrète, dont l'information est fournie par la position et/ou le nombre de leurs flancs; et les signaux convertis sont connectes par un repartiteur spatial, puis reconvertis en signaux analogiques. Ce repartiteur peut être a un ou plusieurs étages. Ce procède permet d'obtenir facilement les valeurs requises de l'affaiblissement de coupure et de l'affaiblissement diaphonique, et il est possible de produire des points de couplage electroniquest realiss- bles par intégration en nombre éleva sous un encombrement réduit. Les points de couplage sont rdalisables par exemple en simples opérateurs ET. I1 est particulièrement intdressant de pouvoir réaliser les voies de conversation (y compris le panneau répartiteur et le cas échéant les translateurs d'entre et de sortie) sans aucun affaiblissement, inddpen- damment du nombre d'étages du panneau répartiteur. Dans une première forme de rdalisation de l'invention, les signaux analogiques Sont d'abord échantillonés, puis convertis en signaux binaires. tes signaux binaires présentent l'avantage d'entre facilement régé- nFrables en cas de besoin et de permettre ainsi de supprimer l'influence des perturbations susceptibles d'apparaltre dans le rtpartiteuru Seuls des signaux binaires apparaissant dans le répartiteur avec le prochdd selon l'invention,ll est possible d'utiliser des points de couplage tres simples et par suite dconomiques, tels que des opérateurs ET du commerce.Cette possibilitd est particulieranent avantageuse en cas d'application de la technique d'intgration. De tels points de couplage Xlpstroniques ont une fréquence de coupure enlevée et permettent par exemple des fréquences de récurrence supérieures a 10 Mbits/s, tandis que les conversations téléphoniques par exemple, établies par l'inter médiaire d'un tel répartiteur, n'exigent qu'une largeur de bande inférieure a 4 kHz, La grande largeur de bande disponible sur les points de couplage permet une réalisation particuliêrement simple et économique de montages pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Lorsque la fréquence d'échantillonnage des signaux vocaux est nettement supérieure a 8 kHz, il est possible d'utiliser des filtres passe-bas simples, dont la raideur de flanc ne doit pas satisfaire a des conditions très sévères et qui permettent ainsi la réalisation de montages peu coûteux. L'emploi de fréquences d'échantillonnage sup6- rieures a 40 kHz environ permet de supprimer les filtres et les passebas. Un générateur de dents de scie et un comparateur suffisent quand les valeurs échantillonnées sont codes par modulation d'impulsions en durée. Il est avantageux de quantifier les valeurs échantillonnées avant la conversion, quand un vacillement de la phase des signaux convertis est probable. Cette opération est avantageusement réalisable par raccor- dément au comparateur d'une seconde horloge, de fréquence nettement supérieure à celle de l'horloge de l'échantillonneur. Cette seconde horloge fait apparaitre à la sortie du comparateur non plus une impulsien modulee en durées mais un train d'impulsions, le nombre d'impulsions étant une mesure de la valeur échantillonnée. Dans une seconde forme de réalisation de l'invention, les signaux analogiques ne sont plus échantillonnés, mais convertis directement en signaux impulsionnels modulés en fréquence, avant leur connexion, puis reconvertis en signaux analogiques après leur connexion. Cette forme de réalisation présente l'avantage de permettre l'emploi de composants très économiques. Des générateurs d'ondes rectangulaires; commandes en tension, sont avantageusement utilisables comme modulateurs de fréquence. Le couplage en série d'un différentiateur a redresseur, d'un multivibrateur monostable et d'un filtre passe-bas a fait ses prevues comme démodulateur de fréquence pour les signaux impulsionnels modulés en fréquence après leur connexion. L'avantage de ces composants réside non seulement dans leur faible prix, mais aussi dans la possibilité de leur intégration monolithique, de sorte que les éléments modulateurs et démodulateurs additionnels sont réalisables sous un encombrement réduit, en liaison avec un répartiteur très compact. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, la conversion des signaux analogiques en signaux d'amplitude discrète s'effectue à l'aide d'un modulateur delta synchrone ou asynchrone. En aval du répartiteur, ces signaux dlamplitude discrète sont reconvertis en signaux analogiques à l'aide d'un modulateur delta. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description detaillée ci-dessous d'exemples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente le schema synoptique général de la transmission de signaux analogiques échantillonnés selon l'invention; la figure 2 représente le;schéma synoptique d'un montage selon l'invention, avec générateur de fonction; et la figure 3 représente le schéma synoptique d'un montage pour la transmission de signaux analogiques sous forme de signaux impulsionnels modulés en fréquence. La figure 1 représente; sous une forme générale, un exemple de réalisation pour la mise en oeuvre du procédé de transmission de signaux analogiques échantillonnés selon l'invention. Le signal analogique provenant d'un premier abonné est d'abord applique a un filtre passe-bas TP 1, puis atteint un circuit échantillonneur AT I, commande par une horloge TG Les valeurs échantillonnées sont codées en signaux binaires par un codeur COD, puis traversent le répartiteur KAN. Ces signaux sont ensuite reconvertis en signaux analogiques par un décodeur DEC et un second filtre passe-bas TP 2. Seuls des signaux binaires apparaissent ainsi dans le répartiteur KAN. Ils sont facilement régénérables le cas échéant et permettent ainsi l'emploi de points de couplage simples et par suite économiques, tels que des opérateurs ET du commerce. La fréquence de coupure de ces opéra teurs étant très élevée par rapport aux fréquences composant le signal vocal, il est avantageux d'adopter une fréquence d'échantillonnage supérieure à la valeur habituelle de 8 kHz. Une fréquence d'echantil- lonnage d'environ 20 kHz permet déjà d'utiliser dans le montage de la figure 1 des filtres passe-bas beaucoup plus simples et nettement moins onéreux, dont la raideur de flanc ne doit pas satisfaire a des conditions sévères. Par suite de l'échantillonnage, il apparait non seulement la fré- quence d'échantillonnage, mais aussi des multiples entiers de cette dernière et des bandes latérales symétriques par rapport à elle, avec la largeur de bande du signal analogique considéré. Dans le cas d'une fréquence d'échantillonnage de 40 kHz par exemple, les bandes latérales produites sont si éloignes du signal utile (signal analogique) qu'il est possible de supprimer les filtres, tels que les filtres passe-bas TP 1 et TP 2 de la figure t. Les valeurs échantillonnées de divers signaux analogiques ne sont pas entrelacées comme dans un système a multiplex par partage du temps, mais transmises séparément au répartiteur spatial. Aucune condition sévère de stabilité n'est donc imposée à la fréquence des horloges pour échantillonneurs, ce qui permet l'emploi d'horloges relativement simples. I1 est même possible et en outre avantageux d'utiliser une horloge pour plusieurs lignes d'abonnés, en reliant plusieurs échantillonneurs à une seule horloge. Dans une forme de réalisation avantageus de l'invention, représen- tee à la figure 2, les valeurs échantillonnées sont codées par modulation d'impulsions en durée. Les valeurs échantillonnées sont appliquées pour ce faire à un comparateur K, dont la seconde entrée est reliée a la sortie d'un générateur de fonction FG. Un tel générateur peut alimenter plusieurs comparateurs pour divers abonnes et le montage nten comporte donc qu'un. Le générateur de fonction peut délivrer des signaux en dents de scie par exemple. Ils sont comparés à la valeur échantillonnée par le comparateur K. Ce dernier convertit ainsi les signaux analogiques en impulsions de même amplitude et de durée variable. Dans une autre forme de réalisation avantageuse de l'invention, les valeurs échantillonnées sont quantifiées par une commande cadencée (non représentée à la figure 2) du comparateur K. Au lieu d'une impulsion modulée en durée, le comparateur délivre alors plusieurs impulsions successives. L'impulsion modulée en durée est par suite décomposée en impulsions individuelles, dont le nombre est une mesure de la valeur échantillonnée (modulation d'impulsions en quantité). La fréquence des horloges pour le fonctionnement cadencé des comparateurs doit dans ce cas être nettement plus élevée (dans un rapport supérieur a lOQ) a celle de l'horloge des échantillonneurs. Les systemes PCM ont montré qu'il est possible de transmettre numériquement la parole sans bruits de quantification gênants, en distinguant pour la quantification environ 256 niveaux d'amplitude différents, non équidistants de préférence. En d'autres termes, la modulation d'impulsions en quantité exige jusqu'a 256 impulsions par valeur échantillonnée, alors que 8 bits (8 impulsions) par valeur échantillonnée suffiraient dans le cas d'une modulation d'impulsions par codage. La plus grande largeur de bande requise par la modulation d'impulsions en quantité ne présente toutefois aucun inconvénient, car les points de couplage électroniques ont par nature une typos grande largeur de bande, et les codeurs et décodeurs pour la modulation d'impulsions en quantité sont réalisables économiquement. La conversion d'impulsions de durée variable en un train d'impulsions en nombre variable présente l'avantage suivant : un vacillement de phase, susceptible d'apparaitre dans le panneau répartiteur, peut étre supprimé simplement a la sortie du panneau répartiteur, en aval du décodeur, car dans ce cas, le nombre d'impulsions détermine la valeur du signal analogique original. Dans une autre forme de réalisation, la quantification est obtenue b l'aide d'un générateur qui, au lieu d'une fonction en dents de scie, délivre une fonction en escalier, correspondant a une caractéristique de quantification prédéterminée. Les niveaux de cette fonction en escalier ne sont pas tous de la mène hauteur, de façon connue, pour la reali- sation de la caractéristique de quantification prédéterminée. L'avantage de cette forme de réalisation réside dans le transfert du cout de la quantification dans le générateur de fonction, qui peut être prévu pour de nombreux abonnés. Une commande cadencee des comparateurs est en outre inutile dans ce cas, d'ou une nouvelle économie sur ce poste. Le décodage est également réalisable, comme le montre la figure 2, a l'aide du générateur de fonction précité, dont le signal échantillonne un échantillonneur AT 2 a des instants fixés par les impulsions binaires transmises par le panneau répartiteur, ce générateur pouvant alimenter simultanément plusieurs échantillonneurs AT 2 et comparateurs K. Dans une forme de rXalisation particulidrement simple, un condensateur est utilisable comme décodeur; il est chargé à la tension analo- gique initiale, les impulsions binaires transmises par le panneau répar- titeur lui étant appliquées sous forme d'impulsions de courant de mê-.e amplitude, constituant des impulsions de charge. Une impulsion d'horloge, dérivée du générateur de fonction, décharge ce condensateur au début de chaque charge. Pour compenser l affaiblissement, il est utile de brancher en aval du décodeur un amplificateur de gain variable. Bien que le procédé selon l'invention soit simplement décrit pour le cas où les signaux analogiques sont d'abord échantillonnés, puis convertis en signaux binaires, d'autres types de modulation entrent évL- demment aussi dans le cadre de l'invention, qui n exigent aucun échantiltonnage préalable des signaux analogiques. Il s'agit par exemple de la modulation de fréquence, de la modulation de phase ou de la modulation delta synchrone ou asynchrone. Une solution simple, économique et intégrable est obtenue par la conversion des signaux analogiques en signaux impulsionnels modulés en fréquence, avant leur connexion par le panneau répartiteur, puis leur reconversion en signaux analogiques après leur connexion. La figure 3 représente le schéma synoptique d'un montage pour la mise en oeuvre de ce procédé. Les signaux analogiques U sont convertis o en signaux modules en fréquence, par un modulateur de fréquence 1 (VCO), dont la fréquence de sortie dépend de la tension analogique appliquée à l'entrée. Il est particulièrement avantageux d'utiliser pour ce faire un multivibrateur commandé en tension (VCM), dont le signal de sortie U1 est constitué par des impulsions modulées en fréquence, de sorte que l'information des signaux n'est plus fournie par l'amplitude, mais par la position temporelle ou le nombre des flancs de signaux rectangulaires par unité de temps Un montage simple de conversion de signaux analogiques en signaux impulsionnels modulés en fréquence est décrit par exemple dans la revue Elektronik, 1975, nO 7, p. 46. Ce montage comprend essentiellement un comparateur, un multivibrateur monostable et une source de courant commandée par ce dernier. La sortie du modulateur de fréquence 1 est reliée au répartiteur 2. A la sortie de ce dernier, les impulsions rectangulaires U2 connectées sont reconverties en signaux analogiques par un demodulateur 3. Ce démodulateur est constitué par le couplage en série d'un différentiateur 301 a redresseur, d'un multivibrateur monostable 302 et d'un filtre passe-bas 303. Dans le différentiateur 301 à redresseur, les impulsions rectangulaires sont différentiées et redressées par exemple de façon qu'il apparaisse à l'entrée du multivibrateur monostable 032 en aval, des impulsions aciculaires, dérivées des flancs croissants des impulsions rectangulaires U2 Un filtre passe-bas 303, relié à la sortie-du multivibrateur monostable 302, intègre les signaux de sortie U4 de ce dernier et forme une moyenne linéaire de la tension de sortie de ce multivibrateur. La tension de sortie Us du filtre passe-bas 303 correspond au signal analogique U original. Un intégrateur est egalement utilisable o comme filtre passe-bas 303. Un avantage particulier de l'invention réside dans le fait qu'outre les signaux à bande étroite, des signaux à large bande peuvent aussi etre appliques aux bornes du répartiteur spatial et transmis par ce dernier. Dans ce cas, il convient toutefois d'utiliser des codeurs et décodeurs plus coûteux, tels que des codeurs PCM et décodeurs PCM à fréquence de travail plus élevée, des filtres passe-bas à plus large bande et des horloges à fréquence plus elevée. Le montage selon l'invention présente en outre l'avantage que l'ensemble du répartiteur, avec tous ses points de couplage électroniques standards simples, est disponible aussi bien pour les liaisons à bande étroite que pour celles à large bande, un appareillage plus important n'étant requis que pour les liaisons à large bande, généralement moins nombreuses. Le répartiteur est utilisé en circuit à quatre fils dans le procédé selon l'invention. Ce dernier est donc particulièrement favorable dans le cas de signaux transmis par circuit a quatre fils. Dans le cas de signaux transmis par circuit à deux fils, un termineur est nécessaire en amont des modulateurs et en aval des démodulateurs. La connexion mixte de signaux transmis par circuit à quatre fils ou à deux fils est également possible. Les signaux vers l'avant et vers l'arrière peuvent être transmis par la même plaquette ou par des plaquettes différentes. La plage de tension de sortie des démodulateurs situés a la sortie du répartiteur est ajustable de façon que la tension de sortie des démodulateurs soit égale à la tension d'entrée analogique des modulateurs. I1 est ainsi possible d'obtenir un tronçon de voie de conversation sans affaiblissement entre l'entrée du modulateur et la sortie du demodulateur. La plage de tension due sortie des démodulateurs est toutefois ajustable aussi le cas échéant de façon à compenser en outre l'affaiblissement d'autres éléments de la voie de conversation, de translateurs par exemple. Le procédé selon l'invention est applicable avec un nouvel avantage dans des centraux à numérotation directe au cadran et établissement des liaisons pas à pas. Il est possible de réunir en un module, et le cas échéant d'integrer les unités nécessaires à la traduction des impulsions de numero- tation, telles que des compteurs, avec les modulateurs, les démodula- teurs et le panneau répartiteur. Des modules sélecteurs pas à pas entièrement électriques sont ainsi réalisables. Bien entendu, diverses modifications peuvent etre apportées par l'homme de l'art au procédé et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exmples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Procédé de transmission de signaux analogiques dans des centraux, et notamment dans des centraux téléphoniques a répartiteurs spatiaux et points de couplage électroniques, ledit procédé étant caractérisé en ce que les signaux analogiques a connecter sont convertis en signaux d'amplitude discrète, dont 1'information est fournie par la position etfou le nombre de leurs flancs; et les signaux convertis sont connectés par un répartiteur spatial, puis reconvertis en signaux analogiques. 2. Procédé selon revendication 1, caractérisé par l'emploi de signaux binaires comme signaux d'amplitude discrète. 3. Procédé selon revendication 2, caractérisé par l'échantillonnage des signaux analogiques a des intervalles de temps équidistants. 4. Procédé selon revendication 3, caractérisé par l'emploi d'une fréquence d'échantillonnage des signaux vocaux nettement supérieure à 8 kHz. 5. Procédé selon une des revendications 3 et 4, caractérisé par le codage des valeurs échantillonnées par modulation d'impulsions en durée. 6. Procédé selon une quelconque des revendications 3 a 5, caractérisé par la quantification des valeurs échantillonées. 7. Procédé selon une des revendications 5 et 6, caractérisé par la division des impulsions modulées en durée en impulsions élémentaires successives (modulation d'impulsions en quantité. 8. Procédé selon revendication 2, caractérisé par l'emploi de signaux impulsionnels modulés en fréquence comme signaux binaires. 9. Procédé selon revendication 2, caractérisé par l'emploi de signaux modules delta comme signaux binaires. 10. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les signaux d'amplitude discrète sont connectés par circuit à quatre fils. 11. Montage pour la mise en oeuvre du procédé selon une quelconque des revendications 3 a 7, caractérisé par un filtre passe-bas, un échantillonneur commandé par une horloge, et un codeur pour la conversion des signaux analogiques en signaux binaires, et par un codeur et un filtre passe-bas pour la conversion des signaux binaires en signaux analogiques. 12. Procédé selon revendication 11, caractérisé par le raccordement de plusieurs échantillonneurs a l'horloge. 13. Montage selon une des revendications 11 et 92, caraetéise en ce que le codeur est constitué par un générateur de fonction, délivrant un signal en dents de scie, et un comparateur. 14. Montage selon revendication 13, caractérisé par le raccordement au comparateur d'une seconde horloge, dont la fréquence est nettement supérieure a celle de l'horloge pour les échantîllonneurs. 15. Montage selon une des revendications 11 et 12, caractérisé en ce que le codeur est constitué par un générateur de fonction, délivrant un signal de sortie en escalier, et un comparateur. 16. Montage selon une quelconque des revendications il à 13, caracté- risé en ce que le décodage est assuré par un générateur de fonction et un échantillonneur. 17. Montage selon revendication 16, caractérisé par le raccordement de plusieurs codeurs et/ou plusieurs décodeurs a un gênératéur de fonction. 18. Montage selon une des revendications 13 et 14, caractérisé en ce que le codage est assuré à l'aide d'un condensateur auquel les signaux binaires sont appliqués sous forme d'impulsions de courant d'amplitude fixe. 19. Montage selon revendication 18, caractérisé par le montage d'un amplificateur ajustable en aval du décodeur. 20. Montage pour la mise en oeuvre du procédé selon revendication 8, caractérisé par l'emploi comme modulateur d'impulsions en fréquence d'un multivibrateur commande par tension. 21. Montage pour la mise en oeuvre du procédé selon revendication 8, caractérisé par l'emploi pour la conversion des signaux impulsionnels modulés en fréquence en signaux analogiques d'un démodulateur d'impulsions en fréquence, constitue par le couplage en série d'un différen- tiateur à redresseur, d'un multivibrateur monostable et d'un filtre passe-bas. 22. Montage selon une quelconque des revendications 11 à 21, caracte- risé en ce que les points de couplage électroniques sont constitués par des opérateurs ET. 23. Montage selon une quelconque des revendications il a 22, caract- risé par l;application aux bornes du répartiteur spatial de signaux à large bande en plus des signaux à bande étroite. 24. Montage selon revendication 23, caractérisé par le raccordement aux bornes du répartiteur de codeurs PCM et de décodeurs PCM pour la conversion de signaux à large bande. 25. Montage selon une quelconque des revendications li à 24, caractérise par l'application directe aux bornes du répartiteur des signaux a large bande à transmettre. 26. Montage selon une quelconque des revendications li à 25, caractérisé en ce que les modulateurs, les démodulateurs et le répartiteur sont réunis avec des récepteurs des signaux impulsionnels de numérotation au cadran en un module formant un sélecteur pas à pas électronique