Brevet FR2471092A1 — publié le 19810612

L'invention concerne un modulateul-démodulateur pour la transmission et la réception d'information. Dans la suite de la description, ce modulateur-démodulateur sera souvent désigné par l'abréviation usueile "modem". Ce modem est un appareil électronique, conçu pour relier des équipements terminaux entre eux ou à des centres de traitement de l'information, en utilisant comme support le réseau téléphonique auto- commuté et des lignes spécialisées à deux fils. Les modems de type connu fonctionnent en principe en assurant l'échange d'information simultanément et bidirectionnellement. Pour assurer une séparation suffisante des signaux de transmission et de réception, ces modems utilisent des circuits complexes et relativement chers. Par ailleurs, ils exigent un interfaçage efficace et complexe vis-à-vis des systèmes de traitement de l'information destinés à émettre ou recevoir les données transmises.Il en résulte que les modems connus sont des ensembles complexes et onéreux, dont le rapport perfornances/coOt de production est plut8t défavorable Le but de l'invention est de réaliser un modem de construction simple, utilisant un principe de transmission original, complètement isolé électriquement des appareils dUutilisa- tion et de transmission de données, et dont les performances sont très satisfaisantes La présente invention a pour objet un moduluteuru démodulateur pour la transmission et la réception dwinformation entre des ensembles de traitement de l'information et/ou des équipements terminaux, en utilisant comme support le réseau téléphonique autocommuté, caractérisé en ce qu'il comporte essentiellement quatre parties principales b pour la voie de transmission, un générateur de modulation de fréquence à cohérence de phase continue et une unité de filtrage et de pilotage de la ligne du réseau, assurant la séparation des signaux d'émission et de réception; pour la voie de réception, une unité de filtrage et de mise en forme, et un démodulateur de fréquence avec détection de porteuse. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le modulateur-démodulateur comporte - deux circuits d'interfaçage par rapport à l'ensemble de traitement ou à l'équipement terminal, constitués chacun essentiellement d'une diode électroluminescente et d'un transistor photosensible, de façon à réaliser un isolateur opto-électronique assurant un isolement galvanique complet; - un moyen de couplage, galvaniquement isolé, à la ligne du réseau téléphonique; - sur la voie de réception, un circuit de mise en forme dé livrant un signal binaire de tension modulé en fréquence. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - ses quatre parties principales sont réalisées chacune sous forme d'un circuit intégré en technologie hybride en cou che mince; - chacun des circuits d'inferfaçage comporte, du coté de l'ensemble de traitement de l'information, une liaison série à boucle de courant. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui suit, faite avec référence au dessin annexé, sur lequel on peut voir un schéma symbolique simplifié d'un exemple de réalisation d'un modem selon l'invention. Sur le dessin on peut voir que le modem représenté à titre d'exemple comporte quatre parties principales I a 4, deux circuits d'interfaçage 5 et o, un circuit de mise en forme 7, et enfin un moyen de couplage 8 à la ligne du réseau téléphonique autocommuté. Les parties principales sont constituées respectivement, pour la voie de transmission par un générateur 1 de modulation de fréquence à cohérence de phase continue et par une unité 2 de filtrage et de pilotage de la ligne du réseau assurant la séparation des signaux d'émission et de réception; et pour la voie de réception par une unité 3 de filtrage et de mise en forme, et par un démodulateur de fréquence 4 avec détection de porteuse. Les bornes d'entrée 9, 10 sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'une petite résistance 11 et d'une diode électroluminescente 12. Ces bornes d'entrée matérialisent la sortie de l'ensemble de traitement de l'information chargé d'émettre des signaux qui vont être transformés par le modem en vue de Leur transmission par le réseau téléphonique. La résistance 11 et la diode électroluminescente 12 sont les seuls composants du modem reliés électriquement à l'ensemble de traitement de l'information sur la voie de transmission. Le circuit d'interfaçage 5 est constitué essentiellement par la diode 12 électroluminescente et un transistor photosensible 13 polarisé de façon classique à travers une résistance 14. Lorsque la diode 12 est traversée par un courant, elle s'allume, et la base du transistor 13 est éclairée, ce qui rend le transistor conducteur à saturation. Le transistor 13 fonctionne en commutation. Le générateur de modulation 1 est constitué sous forme de circuit intégré. Il est conçu pour créer une porteuse de fréquence bien définie, par exemple 1080 Hz, susceptible d'être modulée avec une excursion de fréquence de + 100 Hz. Ce générateur de modulation 1 assure la transformation du signal de tension binaire fourni par le transistor 13, en signal sinusoldal de tension modulé en fréquence. Cette modulation de fréquence est assurée en cohérence de phase continue, avec une vitesse de modulation limitée conventionnellement à 300 bauds par exemple. Entre le générateur de modulation 1 et l'unité 2 de filtrage est prévu un condensateur 15 destiné à l'élimination de toute composante continue. L'unité 2 de filtrage et de pilotage de la ligne du réseau se présente sous forme d'un circuit intégré conçu en technologie hybride en couche mince. Elle assure la séparation entre le signal d'émission et le signal de réception. Elle délivre, à partir du signal de tension modulé en fréquence reçu du générateur 1, un signal de courant modulé en fréquence, au moyen de couplage 8 à la ligne du réseau téléphonique. Ce moyen de couplage est avantageusement un transformateur isolé, homologué, assurant un isolement galvanique complet entre le modem et la ligne téléphonique. La ligne téléphonique 16 peut être commutée, au moyen du commutateur 17, soit sur un poste téléphonique agréé 18, soit sur le transformateur 8 en vue de la transmission de l'information.A l'autre extrémité de la ligne téléphonique 16 se trouve une installation semblable à celle qui est représentée sur le dessin, la seule différence provenant de la permutation des fréquences entre les voies d'émission et de réception. En ce qui concerne la réception d'information, elle se fait par le transformateur 8 qui délivre un signal de courant modulé en fréquence, la fréquence de la porteuse étant par exemple de 1750 Hz et l'excursion de fréquence de + 100 Hz. L'unité de filtrage 2 effectue la séparation entre signal d'émission et signal de réception en fonction des fréquences des porteuses. Elle effectue en outre une conversion courant-tension et délivre à l'unité 3 un signal de tension modulé en fréquence. L'unité de filtrage 3 assure une première mise en forme du signal de réception et délivre un signal rectangulaire alternatif, à la fréquence de l'excursion de fréquence, dont la ten sion de crête est de + 10 V par exemple. Cette unité est conçue sous forme de circuit intégré en technologie hybride en couche mince. Elle transmet son signal au circuit de mise en forme 7 par l'intermédiaire d'un condensateur 19 destiné à éliminer la composante continue. Le circuit de mise en forme 7 est constitué essentiellement d'un amplificateur opérationnel 29, et il délivre un signal binaire de tension à deux niveaux 0 et 5 V par exemple. Un nouveau condensateur 20 assure l'élimination de la composante continue. Le démodulateur 4 réalise simultanément les fonctions de détection de la porteuse et de démodulation en fréquence, dans le même circuit intégré. Il délivre un signal de tension binaire série à la base d'un transistor intégré dans le circuit et dont le collecteur est relié, par l'intermédiaire de la résistance 21, à une source de polarisation. Ce collecteur de transistor intégré est également relié par l'intermédiaire d'une résistance faible 22, à une diode électro-luminescente 23 polarisée. Ainsi, lorsqu'un signal de tension binaire apparat sur la base du transistor intégré (non représenté), ce transistor devient conducteur et la diode 23 est alimentée par sa source de polarisation. Le circuit d'interfaçage 6 comprend essentiellement la diode 23 et un transistor photosensible 24 monté en amplificateur de Darlington avec un deuxième transistor 25 qui se trouve en série avec une petite résistance 26 entre les bornes de sortie 27, 28 du modem. Ces bornes de sortie matérialisent entrée de l'ensemble de traitement de l'information chargé de recevoir les signaux provenant du réseau téléphonique et transformés par le modem. Dans le circuit d'interfaçage, l'isolement galvanique est complet, car c'est l'allumage de la diode 23 qui rend conducteur le transistor 24. Le signal démodulé est disponible aux bornes 27, 28, sous forme d'un signal binaire en courant, à 300 bauds par convention. Aussi bien à son entrée qu'à sa sortie, le modem est adaptable à tous terminaux disposant d'une liaison série à boucle de courant. Cette faculté découle de la conception de ses circuits d'interfaçage 5 et 6 à isolateurs opto-électroniques. Le fonctionnement du modem sfanalyse de la façon suivante Le signal binaire de courant circulant dans la diode 12 est transformé en signal binaire de tension par le circuit d'interfaçage 5. Le générateur de modulation 1 délivre une tension sinusotdale à 1080 Hz modulée en fréquence, et l'unité de filtrage 2 délivre un courant modulé en fréquence au trans- formateur 8 qui le transmet sans liaison galvanique à la ligne du réseau. Pour la voie de réception, le signal sinusoidal à 1.750 Hz modulé en fréquence arrive par la ligne téléphonique au transformateur qui l'applique à l'unité de filtrage 2.Cette unité le sépare du signal d'émission et délivre à unité 3 un signal de tension modulée en fréquence L'unité 3 transforme ce signal sinusotdol en signal rectongulaire à deux alternances, modulé en fréquence à la fréquence de l'excursion de fréquence. Le circuit de mise en forme 7 délivre à son tour un signal binaire de tension modulé en fréquence. Le démodulateur 4 le transforme en un signal de courant binaire série dans la diode 23. Le circuit d'interfaçage 6 transforme ce signal en un signal binaire série de courant. Les caractéristiques techniques du modem selon l'invention peuvent se résumer de la façon suivante - il utilise un mode de transmission série asynchrone, selon un processus essentiellement analogique, - la modulation de fréquence est à cohérence de phase continue, - la porteuse pour la voie d'émission est de 1080 Hz avec une excursion de + 100 Hz, - la porteuse pour la voie de réception est de 1750 Hz avec une excursion de + 100 Hz, - la vitesse de modulation est de 300 bits par seconde, - l'interfaçage informatique est assuré par des isolateurs opto électroniques montés en boucle de courant, - le modem est compatible avec les circuits logiques des types D T L (logique à diode et transistor), T T L (logique à tran sistors), et E C L (logique à courant d'émission) c'est-à-dire avec les circuits logiques sans hystérésis utilisant les tran- sistors comme amplificateurs de courant en régime linaire. Conforme aux recommandations des normes internationales, le modem assure l'échange d'information, grâce à son mode d'exploitation bidirectionnel simultané, à une vitesse allant jus qu'à 300 bits par seconde. La stabilité des paramètres techniques du modem, sa fiabilité et son faible coût de production sont obtenus grâce à l'utilisation de circuits intégrés à technologie hybride en couche mince dont les paramètres intrinsèques sont ajustés par laser. Grâce à cette technique, le modem présente, pour la fréquence porteuse à 1080 Hz, une atténuation du canal adjacent de 35 dB en émission et de 64 dB en réception; et pour une fréquence porteuse de 175 Hz, une atténuation du canal adjacent de 26 dB en émission et de 50 dB en réception. Ces qualités de filtrage alliées à une grande stabilité de la porteuse confèrent au modem une grande sécurité dans l'échange de l'information. Du fait qu'il est constitué de peu de composants, le modem peut être produit à un coût relativement bas et il nécessite un temps de mise au point très court. En résumé, il présente un rapport performance/ coOt de production très intéressant. Il vo de soi que les circuits d'interfaçage ne sont prévus qu'en tant que de besoin. Ils peuvent en particulier être remplacés par des portes inverseuses classiques en cas de fonctionnement en signaux binaires bipolaires. Les circuits 1 et 4 peuvent alors être commutables sur les circuits d'interfaçage 5 et 6, ou sur les portes inverseuses. REVENDICATIONS 1. Modulateur-démodulateur pour la transmission et la réception d'information entre des ensembles de traitement de 1 'in- formation et/ou des équipements terminaux, en utilisant comme support le réseau téléphonique autocommuté, caractérisé en ce qu'il comporte essentiellement quatre parties principales : pour la voie de transmissions, un générateur (1) de modulation de fréquence à cohérence de phase continue et une unité (2) de filtrage et de pilotage de la ligne du réseau, assurant la séparation des signaux d'émission et de réception; pour la voie de réception une unité (3) de filtrage et de mise en forme, et un démodulateur (4 de fréquence avec détection de porteuse. 2. Modulateur-démodulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux circuits d'interfaçage (5, 6) par rapport à l'ensemble de traitement ou à l'équipement terminal, constitués chacun essentiellement d'une diode électroluminescente (12, 23) et d'un transistor photosensible (13, 24), de façon à réaliser un isolateur opto-électronique assurant un isolement galvanique complet. 3. Modulateur-démodulateur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de couplage (8) galvaniquement isolé, à la ligne (16) du réseau téléphonique. 4. Modulateur-démodulateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte, sur la voie de réception, un circuit (7) de mise en forme délivrant un signal binaire de tension modulé en fréquence. 5. Modulateur-démodulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ses quatre parties principales (1 à 4) sont réalisées chacune sous forme d'un circuit intégré en technologie hybride en couche mince. 6. Modulateur-démodulateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacun des circuits d'interfaçage (5, 6) comporte, du côté de l'ensemble de traitement de l'information, une liaison série (11-12, 25-26) à boucle de courant. 7. Modulateur-démodulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur (1) de modulation de fréquence assure la création de la porteuse à fréquence déterminée et la modulation de cette fréquence avec une excursion de fréquence également déterminée, en transformant le signal de tension binaire série en provenance du circuit d'interfaçage d'entrée (5) en un signal de tension sinusoïdal modulé en fréquence. 8. Modulateur-démodulateur selon l'ensemble des revendications 1 et 7 caractérisé en ce que l'unité (2) de filtrage et de pilotage de la ligne du réseau assurant la séparation entre les signaux d'émission et de réception, transforme le signal de tension transmis par le générateur (1) en un signal de courant sinusotdal modulé en fréquence qu'elle applique au moyen (8)de couplage à la ligne (16) du réseau téléphonique, et transforme le signal de courant modulé en fréquence reçu d moyen de couplage (8) à la ligne du réseau en un signal de tension sinusot- dol modulé en fréquence et appliqué à l'unité (3) de filtrage et de mise en forme. 9. Modulateur-démodulateur selon l'ensemble des revendications 1 et 8, caractérisé en ce que l'unité (3) de filtrage et de mise en forme transforme le signal de tension sinusotdal modulé en fréquence reçu de l'unité de filtrage (2) en un signal de tension rectangulaire à deux alternances, modulé en fréquence, ayant la fréquence de l'excursion de fréquence. 10. Modulateur-démodulateur selon l'ensemble des revendications 4 et 9 caractérisé en ce que le circuit (7) de mise en forme transforme le signal de tension rectangulaire à deux alternances reçu de l'unité de filtrage (3) en un signal de tension binaire modulé en fréquence. 11. Modulateur selon l'ensemble des revendications 1 et 10, caractérisé en ce que le démodulateur (4) assure la détection de porteuse et transforme le signal de tension binaire modulé en fréquence en provenance du circuit de mise en forme (7) en un signal de courant binaire série appliqué au circuit d'interfaçage (6) de sortie. 12. Modulateur-démodulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est exploité selon le mode bidirectionnel simultané.