Brevet FR2419620A1 — publié le 19791005

La présente invention concerne une installation de transmission à haute fréquence avec un câble rayonnant formé d'un ou de plusieurs arguments, servant à la transmission d' informations sans fil et en duplex entre au moins une station fixe et des stations mobiles qui se déplacent le long du câble. Cette installation comporte un emetteur qui alimente le câble au début et un récepteur raccordé à l'extrémité du câble et qui re çoit les signaux atteignant le câble. Les appareils désignes par "émetteur" et "récepteur" peuvent consiste chacun en une pluralité d'appareils récepteurs ou émetteurs qui émettent ou recoivent indépendamment les uns des autres sur différentes fréquences. Les fréquences d'émission et de réception sont choisies avantageu- sement à des espacements réciproques qui permettent d'effectuer l'émission et la réception, simultanément. il est toutefois aussi possible d'émettre et de recevoir alternativement su la même fréquence. Dans l'installation selon l'invention, il est prévu, pour autant que le câble comprenne plusieurs segments, d'ntercaler des amplificateurs entre les segments, ces amplificateurs agissent dans le sens émetteur-recepteur avec un rapport d'amplification fixe. Des installations de ce genre ont déjà éte proposées notamment dans le brevet anglais l 371 291, pour la conduite des informations radio dans des tunnels ou des mines. Dans chaque liaison radio, les signaux que l'émetteur envoie vers les stations mobiles et ceux qu'il s'agit de recevoir à la station fixe en provenance des stations mobiles passent par le câble. Une interruption de celui-ci ou un court-circuit a pour effet que la transmission ne peut plus avoir lieu que de l'émetteur vers une station mobile dans le secteur entre l'émetteur et le point où l'interruption s'est produite et de la station mobile vers le récepteur dans la région située entre le point de l'interruption et le récepteur. On connaît un moyen de remédier à ce défaut. Il consiste en ce que le circuit rayonnant, comprenant l'émetteur, le récepteur et les amplificateurs est doub' de telle manqere que les signaux circulent en sens inverse dans les câbles. Dans ces conditions, la liaison radio avec les stations mobiles est asu- rée à tous les points du tunnel et dans les deux sens, même si les deux câbles sont détruits au même endroit, ce qui peut se produire en cas d'incendie. Mais les frais d'une installation double sont élevés, surtout du fait du coût élevé des câbles rayonnants. On a aussi proposé de placer un câble coaxial non rayonnant parallèlement au câble rayonnant, à distance de celuici, et de manière tellement sûre qu'une interruption -ou un courtcircuit soit hautement improbable. Selon cette proposition, le câble non rayonnant est divisé en segments égaux à ceux du chable rayonnant De plus, à la sortie de chaque amplificateur ou émet- telle signal est transmis aux deux câbles en parties égales. A l'extrémité de chaque segment, on prévoit un commutateur qui commute l'entrée de l'amplificateur du câble rayonnant au câble non rayonnant au moment d'une perturbation ou d'une interruption.Avec un dispositif de ce genre, la transmission radio est assurée dans tous les segments en amont du segment perturbé ainsi que dans les segments aval, dans les deux sens, mais sur la longueur du segment perturbé, ce n'est pas le cas. Ce fait est particulièrement désavantageux, car on doit admettre que la perturbation peut avoir été causée par un accident de sorte que la possibilité d'une liai son radio parfaite précisément à cet endroit est une exigence très importante. La présente invention constitue un développement de la proposition mentionnée ci-dessus. Elle assure une liaison radio parfaite dans les deux sens, également dans la région de la perturbation et en utilisant qu'un seul câble rayonnant. L'invention part du principe que dans un embranchement avec une connexion de ligne, avec une reproduction, avec une première et une seconde connexions 8 l'amplificateur et avec un câble connecté à la connexion de ligne et dont l'extrémité est ouverte ou court-circuitée, l'amortissement de passage entre les deux connexions d'amplificateur augmente avec la longueur du câble et inversement. L'invention permet de renoncer à un commutateur entre le câble rayonnant et le câble non rayonnant.Elle est caractérisée par des circuits d'embranchements au début et à la rupin de chaque segment, chaque embranchement comprenant une con nexion de ligne, une reproduction correspondant à l'impédance d' entrée du segment de câble et une première ainsi qu'une seconde connexion d'amplificateur. Le début et la fin de chaque segment de câble sont ainsi connectés à une connexion de ligne. La première connexion d'amplificateur de l'embranchement du début de segment est reliee au premier amplificateur correspondant ou à l'émetteur tandis que, sur l'embranchement de la fin du segment, il est relié à l'entrée du premier amplificateur ou du récepteur. Selon d'autres caracteristiques de l'invention,des segments d'un câble non rayonnant s'étendent chacun parallèlement à un segment déterminé du câble rayonnant mais en sont écartés et pressentent des propriétés électriques semblables. Au début de chaque segment de câble non rayonnant ainsi qu'à la fin de chacun de ces segments sont prévus dcssecondvet troisièmes amplificateurs agissant dans le sens du debut vers la fin et possédant un rapport d'amplification reglable automatiquement. Chacun des segments susmentionné et les deux amplificateurs de réglage sont connectés entre les embranchements qui se trouvent au début et à ia fin du segment en question.Le second amplificateur a un rapport d'amplification, tel qu'à sa sortie le niveau d'un signal pilote émis par l'émetteur est maintenu à une valeur constante. Le troisième amplificateur a de son coté un rapport d'amplification tel qu'à l'embranche ment auquel il est connecté par sa deuxième connexion d'amplificateur le niveau du signal pilote est maintenu constant à la première connexion d'amplificateur. L'ensemble fonctionne de telle manière que le flux d'énergie qui passe entre les premiers amplificateurs soit conduit principalement par les segments du câble rayonnant dans une liaison normale présentant des embranchements bien équilibrés mais dans les segments correspondants du câble non rayonnant dans le cas où une interruption ou un court-circuit se produit dans un de ces segments, le passage étant provoqué par le mauvais équilibre des embranchements. On va expliquer ci-aprRs sur la base d'ur, exemple de réalisation et en se référant au dessin annexé comment l'invention est conçue. La fig. 1 montre la conception de pri:lcipe d'une installation de transmission pour service radio entre deux stations d'appel et des véhicules, dans un tunnel, la fig. 2 représente un segment e ia fig. ' avec les détails nécessaires à la compréhension de l'invention, les fig. 3 et 4 montrent les détails des dispositifs qui se trouvent au début et à la fin du tunnel. La fig. 1 montre un tunnel principal 1 dans lequel circulent des véhicules 2 pourvus d'installations radio. Les conversations ont lieu avec les véhicules à partir de deux stations d'appel 3. Un tunnel de service 4 parallèle au tunnel principal comporte des groupes d'appareils 5, 6, 7, entre lesquels s'étendent des segments 8 d'un câble rayonnant et des segments 9 d'un câble coaxial non rayonnant. Les segments 8 sont disposés dans le tunnel principal tandis que les segments 9 sont placés dans le tunnel auxiliaire. On admet que les segments 9 présentent une sé curité complète contre toute cause d'interruption ou de courtcircuit découlant d'un accident.Deux lignes à basse fréquence 10 et Il, qui s'étendent salement dans le tunnel auxiliaire 4 relient les stations d'appel 3 aux groupes d'appareils 5 et 7 situés aux extrémités de l t installation. Le trafic dans le sens de l'une des deux stations d'appel fixes vers une station mobile 2 comporte un signal de modulation qui est conduit de l'une des stations d'appel 3 directement ou par la liaison 10 vers la groupe d'appareils 5. L'émetteur logé à l'interieur donne un signal d'émission au premier segment 8.1 du câble rayonnant. Ce segment se termine à l'emplacement d'un groupe d'appareils désigné par 6.1 oû le signal d'entrée est amplifié dans un rapport qui correspond à l'affaiblissement dans le segment 8.1, et transmis au début du second segment 8.2.De cette façon, le niveau du signal émis est maintenu dans le câble rayonnant sur toute la longueur du tunnel. Dans le sens inverse, un signal émis par une station mobile 2 et capté par un segment 8 du câble rayonnant est transmis au prochain groupe d'appareils 6 où il est amplifié et conduit au prochain segment 8. Le signal réamplifié de proche en proche arrive à la fin du tunnel par le segment 8.4 et atteint le groupe d'appareils 7 qui comprend un récepteur, lequel démodule le signal et le conduit aux stations d'appel 3 directement ou par la ligne Il, Le groupe d'appareils 5 fournit de préférence, outre un ou plusieurs signaux qui servent à la transmission des conver sations, un signal pilote qui peut être utilisé dans tous les amplificateurs décrits plus loin pour le réglage du taux d'amplification.Comme signal pilote, on et aussi utiliser un signal d'émission constante, servant ac--rssoirement à la transmission des conversations. La fig. 2 montre deux groupes d'appareils 6 (6.1 et 6.2) qui comprennent chacun un premier amplificateur 21 t21.1 et 21.2) entre lesquels s'étendent un segment 8.2 du câble rayonnant et un segment 9.2 du câble non rayonnant. Chaque groupe comporte deux circuits d'embranchement 22 (22.11 et 22.12; 22.21 et 22.22). Chacun de ces circuits connues en Ci par la technique sas amplificateurs bifilaires utilises en téiéph'-DnIe comprend une connexion de ligne 25, une premiere connexion d'amplificateur 24 et un cir- cuit de reproduction i: qui reproduit 'ipédance d'entrée du segment 8 connecte à la connexion de ligne 25.Un orge d'affaiblis- sement non représenté, disposé entre les ex connexions d'amplificateur, ou un organe de reproduction dont l'impédance se distingue légèrement de celle du segment de câble 8 permet d'abaisser l'amortissement de passage par rapport à la valeur Idéale, dans une mesure suffisante pour que les conditions que l'on désire atteindre et qui seront expliquées plus lsin soient satisfaites. Dans un embranchement, l'amortissement de passage diminue avec la longueur d'un élément de câble branché de façon ouverte ou en court-circuit. L'amortissement qui se produit entre le segment de câble 8 et chacune des deux connexions d'amplificateur est appelé dans la suite- de cet exposé l'amortissement de traversée. Le segment 9.2 du câble non rayonnant s'étend entre les deuxièmes connexions d'amplificateurs 24.12 et 24.21. Le début de ce segment 9.2 est donc connecté au circuit 22.12 et plus précisément au deuxième raccord d'amplificateur 24.12 de ce circuit par le deuxième amplificateur 27.1. La fin de ce même segment est connectée au deuxième raccord d'amplificateur 24.21 du circuit 22.21 par l'intermédiaire du troisième amplificateur 26.2. Le second amplificateur 27.1 est un amplificateur de réglage dont le rapport d'amplification est réglé de telle façon qu'à son dé- but le niveau du signal pilote présente la même valeur que celui qui apparait dans le cas normal décrit plus loin, à la sortie 25.12 de la ligne. Le troisième amplificateur 26.2 est également un amplificateur de réglage. Son rapport d'amplification est réglé de telle manière que le niveau du signal pilote à la première connexion 23.21 du circuitd'embranchement 22.21 se trouve un peu inférieur au niveau qui apparaît à ce point dans le cas normal decrit plus loin. La fig. 3 représente le groupe d'appareils 5 qui forme le début du câble et de ce fait comporte à côte d'un seul circuit d'embranchement 22.0 le second amplificateur 27.0 et au lieu du premier amplificatur l'émetteur 30. Cet émetteur comporte, comme on l'a déjà dit, l'metteur pilote et, le cas échéant -plu- sieurs émetteurs individuels. La fig. 4 représente en revanche le groupe d'appareils 7 qui forme la fin du câble et qui comporte de ce fait, à côté d'un seul embranchement 2204, le troisième amplificateur 26.4 et an lieu du premier amplifIcateur le récepteur 40. Ce dernier peut être remplace par une pluralité de récep- teurs. Dans le cas normal, c'est-à-dire aussi longtemps que le segment 8.2 du câble rayonnant se trouve en état de fonctionner, l'affaiblissement de passage est maximum entre chaque paire de connexions d'amplificateur des circuits d'embranchement. Un signal qui atteint le groupe d'appareils 6.1 par le segment 8.1 est transmis au segment 8.2 par le circuit 22.11, le premier amplificateur 21.1 et le circuit 22.12. I1 parvient de la au segment 8.3, de la même façon, par le groupe d'appareils 6.2. Une partie du signal parvient aussi à l'entrée du premier amplificateur 21.2 en passant par la seconde connexion d'amplificateur 24.12, les deux amplificateurs 27.1 et 26.2 et le circuit d'embranchement 22.21. Comme l'affaiblissement de passage des circuits d'embranchement est grand et par conséquent le niveau au point 24.12 est bas, l'amplificateur 27.1 est réglé sur l'ampliflcation maximale. En revanche, l'amplificateur 26.2 est réglé sur la plus petite amplification possible car au point 23.21 le nivau surpasse celui qui est prelm comme valeur de consigne pour le réglage. Il en résulte que le signal parvenant du point 23.12 au point 23.21 par le chemin indiqué ci-dessus peut être négligé en regard du signal qui arrive par le segment de câble rayonnant. Le signal reçu des stations mobiles sur le segment 8.2 arrive aussi bien par la connexion de ligne 25.21 et ltem- branchement 22.21 que par la connexion de ligne 25.12, le circuit 22.12, le segment de câble 9.2 et le circuit 22.21 au point 23.21. Le niveau du signal parvenant par le premier chemin est toutefois supérieur, meme dans le cas le plus mauvais au niveau du signal produit par le second chemin. Il en résulte que le second chemin ne joue pas un rôle perturbateur. Si maintenant il se produit- un court-circuit ou une interruption,par exemple au milieu du segment 8.2, au point 28 dans dans le câble rayonnant, l'équilibre des deux circuits d'embranchements 22.12 et 22.21 devient mauves. Le niveau du signal pilote au point 24.12 augmente en conséquence et le rapport d'amplification du second amplificateur 27.1 diminue. Comme aucun signal pilote ne se transmet. vers la première connexion d'amplifIcateur 23.?1 du circuit 22.21, le rapport d'amplification du troisième amplificateur 26.2 augmente dans la mesure nécessaire pour que les conditions de niveau soient approxImativement les mêmes à la première connexion d'amplificateur 23.21 que s le signal pilote arrivait par le segment 8.2. Le transfert de signaux de toute sorte du segment 8.1 au segment 8.3 est donc assuré malgré la perturbation dans le segment 8.2. La partie du segment 8.2 qui va de la connexion de ligne 25.12 à l'emplacement de la perturbation continue à recevoir le signal provenant de l'émetteur par le chemin normal. Quant aux signaux provenant d'une station mobile et parvenant sur le segment 8.2 entre l'emplacement 28 de la perturbation et la connexion de ligne 25.21, ils arrivent toujours par le chemin normal à l'amplificateur 21.2. Grâce à lefficacité des deux emplifica- teurs 27.1 et 26.2, les signaux qui sortent d'une station mobile et qui arrivent sur le segment 8.2 entre le circuit 27.12 et l'emplacement de la perturbation 28 sont conduits par la fourchette d'embranchement 22.12 au second amplificateur 27.1 ou ils sont amplifiés et conduits dans ie segment 9.2 au troisième amplificateur 26.2.Là, ils sont amplifiés encore une fiais. il arrivent au premier amplificateur 21.2 par le circuit 27.21 et de là sont transmis plus ioin par les moyens habituels. Comme effet supplémentaire, il faut signaler que le niveau des signaux emis par l'émetteur, qui est aussi élevé, à la sortie du second amplificateur 27.1 que celui des signaux qui en service normal pas sent à la connexion de ligne 25.12, est supérieur au niveau en service normal au point 25.21 du fait de l'action de l'amplificateur 26.2.Le niveau des signaux transmis dans la partie du segment 8.2 qui va du circuit d'embranchement 22.21 à l'emplacement 28, à travers la fourchette d'embranchement 22.21 est tel que sur toute la longueur de cette partie on obtient un rayonnement suffisant. Il s'est révélé que les conditions décrites peuvent être choisies non seulement sur le plan qualitatif, comme décrit ci-dessus mais également sur le plan quantitatif de telle manière que dans tous les cas le tunnel soit suffisamment alimenté en liaison radio. L'impédance que l'on peut mesurer à l'entrée d'une ligne dont l'extrémité est court-circuitée ou ouverte est proportionnelle dans un cas à la tangente hyperbolique et dans l'autre à la cotangente de l'amortissement dans le segment de ligne et l'amortissement de passage d'un circuit d'embranchement dépend du quotient de la somme par la différence des impédances de la ligne connectée et de la reproduction.Entre l'amortissement de passage et l'amortissement d'un segment de câble allant de l1em- branchement en fourchette à l'emplacement de la perturbation, il n'y a pas de relation linéaire, mais les conditions limites pour les cas extrêmes sont telles que les écarts par rapport à l'allure idéale doivent se maintenir dans des limites acceptables pour le trafic réel. Par cas extrêmes" on entend les deux cas oû la perturbation d'un segment de câble se produit directement au début ou à la fin de celui-ci.L'amortissement de passage d'un embranchement, dans le cas d'une connexion de ligne ouverte ou court-circuitée, se monte à environ 6dB et l'amortissement de traversée entre une connexion d'aEplificateur et la connexion de ligne a la même valeur. Pour que ces conditions puissent être satisfaites dans les cas extrêmes, il faut que le rapport d'amplification de chacun des second et troisième awpli-Eacateur soit compris entre zéro et la somme des amortissements d'un segment de câble et de l'amortissement de traversée d'un circuit d'embranchement.Dans ces conditions, on a dans un cas extrême une égalisation de l'a- mortissement du segment de câble rayonnant et de son alimentation par ltembrannnelent en vue de l'émission, grâce à l'amplication maximale du troisième amplificateur, et dans l'autre cas extrême l'égalisation de l'amortissement de câble rayonnant et de l'allure du signal dans l'embranchement pour la réception, grâce à l'amplification maximale du deuxie:r amplificateur.Dans la pratique, la longueur d qui s'est révélée ~a plus favorable pour un segment de câble est celle qui correspond à un amortissement de 20 dB, de sorte que dans ces condtio les amplificateurs doivent avoir un rapport d'amplification qui se situe entre zéro et 26 dB. il en résulte en outre que l'amortissement de passage du circuit d'embranchement doit changer de la même valeur: dans les e=-rsmes, que l'amplification elle-meme, donc entre u et 32 dB.Alors que la valeur inférieure est déterminée necessalrement la valeur supérieu re peut être choisie dans une certaine mesure librement. Si une perturbation interviens sur un segment de câble, entre les de positions extrêmes, les valeurs qui en résultent pour les amortissements de passage et pour les taux d'amplification sont des valeurs intermédiaires qui ne sont pas Idéales mais czent des conditions parfaitement admissibles en pratique. Les premiers amplificateurs 21 n'ont pas été décrits en détail jusqu'à maintenant. Ils pressentent en principe un rapport d'amplification fixe qui correspond à la somme de l'amortissement d'un segment de câble et du double de l'amortissement de passage d'un circuit d'embranchement. Les amplificateurs seront avantageusement aussi réglables dans une faible mesure. La possibilité de réglage sera dimensionnée de telle manière que le signal pilote à la sortie des amplificateurs soit maintenu à une valeur constante. De ce fait, non seulement les différences d'amor tissement conditionnées par des différences de température, mais aussi de petites inégalités qui peuvent résulter d'une déviation des signaux se produisant comme décrit plus haut lors d'une perturbation, sont équilibres. Comme les premiers amplificateurs de même que les seconds et les troisièmes sont en service en permanence et transmettent le signal pilote, il est possible de surveiller tous les amplificateurs en permanence par des mesures appropriées. Dans certaines circonstances1 il peut être gênant qu'un câble rayonnant se trouve sous perturbation et que le si gnal passe par le câble non rayonnant. Ce signal, e en effets se superpose dans chaque segment de câble rayonnant au signal qui parvient dans ce segment par la voie normale. Pour-y remédier, on peut prévoir des moyens de commutation qui dans la situation normale interrompent le chemin passant par le câble non rayonnant et ne le libèrent que lorsque la transmission du signal pilote par le câble rayonnant cesse. REVENDICATIONS 1. Installation de transmission à haute fréquence comprenant un câble rayonnant (8) formé d'un ou de plusieurs segments et servant à la transmission d'informations sans fil dans les deux sens entre au moins une station fixe (3) et des stations mobiles (2) qui se déplacent le long du câble, installation dans laquelle un émetteur (30) alimente le câble à son début et un re- cepteur (40) connecté à son extrémité finale reçoit les signaux captés par le câble, et dans laquelle, pour autant que le câble comprenne plus d'un segment,des premiers amplificateurs (21) à rapport d'amplification en principe fixe sont disposes chaque passage entre la fin d'un segment et le commencement du segment suivant ces amplificateurs agissant dans le sens de l'émetteur vers le récepteur, caractérisée par des circuits d'embranchement (22) placés chacun au debut et à la fin de chacun des segments, ces circuits comprenant une connexion de ligne (25), une reproduction (N) correspondant à l'impédance d'entrée du segment de câble et des première (23) et seconde (24) connexions d'amplificateur, le début ou la fin d'un segment de câble étant connecté à chacune des connexions de ligne (25) et la première connexion d'amplificateur (23) du circuit d'embranchement (22.12) du début du segment de câble (8.2) étant connectée à la sortie du premier amplificateur correspondant (21.1) ou de l'émetteur et, dans le cas du circuit d'embranchement situé à la fin du segment (8.2) avec l'entrée (22.21)du premier amplificateur correspondant (21.2) ou du récepteur, cette installation etant caractérisée en outre par des segments d'un câble non rayonnant parallèles chacun à un segment du câble rayonnant tout en étant espacés de ceux-ci et présentant des caracteristiques électriques semblables et par le fait qu'il est prévu au début de ce câble non rayonnant un second amplificateur (27) et à la fin un troisième (26) avec une action d'amplification dans le sens allant du debut vers la fin et avec un rapport d'amplification variables chacun de ces segments et les amplificateurs de réglage correspondants étant connectés entre les secondes connexions d'amplificateur (24) des circuits d'embranchement du début et de la fin des segments, le second amplificateur (27) ayant un rapport tel qu'à sa sortie 7 niveau d'un signal pilote émis par l'émetteur est maintenu a un niveau constant, le troisième amplificateur (26.2)présentant un rapport tel qu'au circuit-d'embranchement (22.21) auquel sa sortie est connectée par sa seconde connexion d'amplificateur le niveau du signal pilote présent à la première connexion d'amplificateur (23.21) est réglé à une valeur constante le tout étant agencé de telle manière que le flux d'énergie entre les premiers amplificateurs (21) dans le cas d'un service à circuits (22) bien équilibrés passe principalement par les segments (8) du câble rayonnant tandis qu'au cas où une interruption ou un court-circuit (28) intervient dans un de ces circuits il passe, du fait du mauvais équilibrage des embranchements,par le segment correspondant (9) du câble non rayonnant. 2. Installation selon la revendication 1, caractéri- sée par le fait qu'à chaque circuit d'embranchement (22) des moyens sont prévus pour que la différence qui apparaît entre les deux connexions d'amplificateurs (23,24), en ce qui concerne l'a- mortissement de passage, lors de perturbations qui se produisent au début ou à la fin d'un segment (8) du câble rayonnant qui lui est connecté corresponde à une valeur au moins approximativement égale à l'amortissement global de ce segment (8) augmenté de l'amortissement de traversée entre la connexion de ligne (25) et une des connexions d'amplificateurs (23,24).