Brevet FR2524229A1 — publié le 19830930

Procédé et système de transmission à large bande et faible distorsion utilisant une liaison optique. La présente invention a pour objet un procédé de transmission pour transmettre des signaux analogiques par une liaison optique. Les procédé de transmission à large bande de signaux analogiques utilisent généralement la technique de modulation d'intensité d'une source de lumière par les signaux électriques à transmettre. Toutefois, la transmission est alors entâchée d'une distorsion importante à fort niveau, en raison de la non-linéarité des caractéristiques des convertisseurs électro-optiques utilisés, généralement des diodes electro-luminescentes, ou de bruit à faible niveau. Pour résoudre le problème de la distorsion, il a été propose de faire subir une pré-distorsion au signal électrique à transmettre de manière que le produit de cette pré-distorsion et de la conversion électro-optique soit une fonction pratiquement linéaire. La pré-distorsion est introduite par des réseaux correcteurs en fonction des caractéristiques du convertisseur électro-optique utilisé. Aussi, pour chaque nouveau convertisseur utilisé, il est nécessaire de mettre au point de nouveaux réseaux correcteurs. De plus, il est bien connu que les caractéristiques d'un convertisseur électro-optique sont susceptibles d'évoluer dans le temps ou en fonction d'autres paramètres (température par exemple). La correction de distorsion est donc incertaine. D'autres procédés ont été proposés ne présentant pas ces inconvénients, notamment les procédés dits de quasi pré-injection (en anglais "quasi feedforward") et de pré-injection ("feedforward"). Suivant le procédé de quasi pré-injection, un signal d'entrée analogique et électrique à transmet-tre est converti en signal lumineux par modulation d'intensité d'une première source de lumière ; un signal électrique de distorsion est engendré par comparaison entre le signal lumineux et le signal électrique d'entrée et est retranché du signal d'entrée afin d'engendrer un signal électrique avec pré-distorsion qui est converti par modulation d'intensité d'une seconde source lumineuse en un signal lumineux "linéarisé" applique à l'entrée de la liaison optique. Ce procédé a l'inconvénient de nécessiter l'utilisation de deux convertisseurs électro-optiques identiques et, même dans ce cas ne procure, lui aussi, qu'une réduction limitée de la distorsion.En effet, la distorsion intervenant lors de la modulation d'intensité de la seconde source lumineuse par le signal avec prédistorsion n'est pas une fonction linéaire et ne permet pas d'obtenir un signal exempt de distorsion, surtout à fort niveau. Suivant le procédé de pré-injection, le signal lumineux provenant de la première source est divisé en un signal principal qui est appliqué en entrée de la liaison optique et un signal secondaire qui est utilisé pour élaborer le signal électrique de distorsion, et ce dernier est converti par modulation d'intensité d'une seconde source de lumière en un signal de distorsion lumineux qui est combiné au signal lumineux principal au moyen d'un coupleur optique à l'entrée de la liaison optique reliant l'émetteur au récepteur afin de transmettre un signal lumineux "linéarisé". Avec ce procédé, il est nécessaire d'utiliser deux convertisseurs électro-optiques de même type, sinon identiques.Par ailleurs, dans le cas d'une transmission avec fort niveau, le signal lumineux de distorsion - e s t 1 u i - m e m e e n t â c h é d'une '-non-linéarité notable, car doit être produit avec une amplitude correspondant à celle du signal principal La correction de distorsion est donc limitée. Mais, de plus et surtout, il est pratiquement impossible de réaliser un coupleur optique stable capable, à l'entrée de la liaison optique, de permettre la combinaison des signaux lumineux principal et de distorsion avec des relations d'amplitude et de phase correctes et sans introduire de perturbations supplémentaires, par exemple des reflexians. -Aussi, la présente invention a-t-elle pour but de fournir un procédé permettant de réaliser une transmission à large bande avec une réduction de distorsion meilleure que celle apportée par les procédés connus et sans nécessiter de coupleur optique à hautes performances ou de convertisseurs électro-optiques à caractéristiques identiques ou de réseaux de correction adaptés aux convertisseurs utilisés. Ce but est atteint grâce à un procédé selon lequel on élabore un signal lumineux principal et un signal lumineux de distorsion, comme dans le cas de la pré-injection, procédé qui est caractérisé en ce que, conformément à l'invention, le signal lumineux de distorsion est élaboré de préférence avec faible distorsion propre et est transmis au récepteur par la liaison optique séparément du signal lumineux principal, et, du côté récepteur, les signaux lumineux principal et de distorsion sont convertis séparément en signaux électriques respectifs qui sont combinés pour fournir un signal électrique analogique de sortie-pratiquement sans distorsion. Ainsi, du fa-it de la transmission séparée du signal lumineux de distorsion et du signal lumineux principal, le premier peut être engendre et transmis à faible niveau, donc avec faible distorsion propre, même si le second est émis à fort niveau Il suffit alors, en réception, d'ajuster le gain d'au moins un des deux signaux reçus et convertis sous forme électrique pour éliminer la composante de distorsion dans le signal principal reçu, et ce dans toute la bande de transmission. Les signaux lumineux principal et de distorsion sont transmis sur deux voies optiques parallèles distinctes ou, en variante, sont transmis séparément sur une meme, voie optique en utilisant par exemple des lumières de longueurs d'onde différentes. L'invention a aussi pour but de fournir un système de transmission permettant la mise en oeuvre du procédé, système du type comprenant - un émetteur qui comporte un premier convertisseur électro-optique c o m p r e n a n t unè première source de lumière et d e s t i n é à convertir un signal électrique et analogique d'entrée appliqué à une entrée du système en un signal lumineux par modulation d'intensité de la première source de lumière, un détecteur r e 1 i é optiquement à la sortie du premier convertisseur et destiné à convertir le signal lumineux qu'il reçoit en un signal électrique, un comparateur a y a n t des entrées reliées électriquement à l'entrée du système et à la sortie du détecteur et destiné à engendrer un signal électrique de distorsion par comparaison entre le signal d'entrée et le signal de sortie du détecteur, et un second convertisseur électro-optique comprenant une seconde source de lumière, relié électriquement à la sortie du comparateur et destiné à convertir le signal électrique de distorsion en un signal lumineux de distorsion par modulation d'intensité de la seconde source de lumière, - un récepteur qui c o m p o r t e des moyens de conversion électro-optique pour fournir un signal électrique analogique de sortie à partir de signaux lumineux reçus, et - une liaison optique r e 1 i a n t l'émetteur au récepteur et reliée optiquement en entrée aux sorties du premier et du second convertisseur électrooptique. Conformément à l'invention, ce système de transmission est caractérisé en ce que - le second convertisseur électro-optique opère de préférence dans une plage de fonctionnement pratiquement linéaire, - la liaison optique est a g e n c é e de manière à transmettre séparément au récepteur les signaux lumineux appliqués à ses entrées reliées optiquement respectivement au premier et au second convertisseur électro-optique, et - le détecteur c o m p o r t e un premier et un second convertisseur opto - é 1 e ç t r i q u e s distincts destinés à convertir séparément en signaux électriques principal et de distorsion les signaux lumineux transmis séparément par la liaison optique, et un circuit de combinaison a y a n t des entrées reliées respectivement aux sorties des convertisseurs optoélectriques et destiné à fournir un signal électrique analogique pratiquement sans distorsion à partir des signaux électriques principal et de distorsion reçus. D'autres particularités et avantages du procédé et du système de transmission selon l'invention ressortiront à la lecture de la description faite. ciaprès, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins joints sur lesquels - la figure 1 est un schéma général d'un premier mode de réalisation d'un système selon l'invention et, - la figure 2 est un schema général d'une variante de réalisation du système de la figure 1. Le système de transmission illustré par la figure 1 comporte un émetteur 10 et un récepteur 20 reliés l'un à l'autre par une liaison optique 30 afin de transmettre un signal électrique analogique se appliqué à l'entrée 11 de l'émetteur jusqu'à la sortie 25 du récepteur. L'émetteur 10 comprend un premier convertisseur électro-optique 12 ayant une entrée reliée électriquement à l'entrée 11 de manière à convertir le signal électrique d'entrée zQ e en un signal lumineux . Comme connu en soi, le convertisseur 12 c o m p o r t e un circuit d'excitation El qui r e ço-,i't le signal à convertir et module, suivant les variations d'amplitude de ce signal, l'intensité lumineuse produite par une source de lumière DEL1, par exemple une diode électrolumi nescente. Le signal zest est appliqué aux entrées accolées de deux fibres optiques 31 et 13 pour etre divisé en un signal principal jp et un signal secondaire i .Ce dernier est transmis par la fibre 13 à un convertisseur opto-électrique 14 dont l'élément sensible à la lumière, ou photo-détecteur DO est constitué par exemple, comme connu en soi, par une diode PIN. Le convertisseur 14 délivre un signal électrique secondaire g tel que ses = se + sedis , sedis étant la composante de dis- torsion introduite lors de la conversion du signal d'entrée se en signal lumineux, Un soustracteur 15 a une entrée négative reliée électriquement à la sortie du convertisseur 14 et une entrée positive reliée à l'entre 11 de manière à fournir un signal électrique de distorsion -sedis par différence entre jQ e et ses . Un circuit de réglage de gain, tel qu'un amplificateur à gain réglable est prévu dans le convertisseur 14.Par ailleurs, un circuit à retard 16 est inséré entre la borne 11 et l'entrée positive du soustracteur. Le gain du signal ses et le retard du signal 4 peuvent ainsi etre déterminés de sorte que les signaux appliqués aux entrées du soustracteur soient dans une relation d'amplitude et une relation de phase correctes. Un second convertisseur électro-optique 17 comprend un circuit d'excitation E2, ayant une entrée reliée électriquement à la-sortie du soustracteur 15 et une source de lumière DEL2 commandée par le circuit E2 de manière à convertir le signal ~ edu en signal lumineux de distorsion -sedis par modulation d'intensité de la source DEL2. Cette dernière est par exemple une diode électroluminescente.L'amplitude du signal modulant et et la polarisation de la diode DEL2 sont telles que le convertisseur 17 opère dans une plage de fonctionnement pratiquement linéaire. Si nécessaire à cet effet, le signal -sedis pourra etre atténué ou amplifié à l'entrée du convertisseur 17.Ainsi, le signal électrique de distorsion est converti pratiquement sans distorsion propre. La liaison optique 30 comporte Ia première fibre optique 31 qui transmet le signal lumineux principal et et une seconde fibre optique 32 qui transmet le signal lumineux de distorsion - . Les fibres 31 et 32 s'étendent en parallèle sur toute la distance séparant l'émetteur du récepteur. Au niveau du récepteur, deux convertisseurs opto-électriques distincts 21, 22 reçoivent les signaux lumineux transmis respectivement par les fibres optiques 31, 32 et les convertissent en signaux électriques reçus respectivement principal 6' et de distorsion Les convertisseurs opto-électriques 21, 22 sont de type classique utilisant des diodes PIN D1, D2 comme éléments photo-détecteurs.Les sorties des convertisseurs 21, 22 sont reliées électriquement à deux entrées respectives d'un additionneur 23 qui délivre un signal électrique analogique de sortie ss égal à la somme des signaux s'ep et -s'edis. Un circuit de réglage de gain est pre- vu dans le convertisseur 22 de manière à amplifier le signal électrique de distorsion reçu pour l'amener dans la relation d'amplitude correcte avec le signal électrique principal reçu. Par ailleurs, le retard d'émission du signal lumineux de distorsion par rapport au signal lumineux principal est compensé afin d'amener les signaux aux entrées de l'additionneur 23 dans une relation mutuelle de phase correcte.Cette compensation peut etre réalisée en allongeant la fibre 31 par rapport à la fibre 32 de la longueur nécessaire, ou en insérant un circuit à retard entre la sortie du convertisseur 21 et l'entrée correspondante de l'additionneur 23. De la sorte, la composante de distorsion est compensée en amplitude et en phase dans le signal électrique principal reçu et l'on obtient un signal analogique de sortie pratiquement proportionnel au signal d'entrée. Le système de transmission illustré par la figure 2 se distingue essentiellement de celui de la figure 1 en ce que la liaison optique 30' est réalisée par une seule fibre optique 32' munie à ses extrémités d'un coupleur d'entrée 33' et d'un coupleur de sortie 34'. Le coupleur d'entrée reçoit les signaux lumineux principal 4 et de distorsion -d4 acheminés par des fibres 31' et 39' pour les amener tous les deux à l'entrée de la fibre optique 32'. Ces signaux sont donc transmis par la même voie mais de façon séparée en étant produits par des sources de lumière de couleurs différentes. Ainsi, l'émetteur 10' se distingue, éventuellement, de celui 10 décrit plus haut seulement par le fait que les sources DEL'1 et DEL'2 émettent avec des longueurs d'ondes différentes. Du côté du récepteur, des filtres de couleurs 35' et 36' placés devant les diodes de détection D'1, D'2 séparent les signaux lumineux reçus principal et de distorsion acheminés du coupleur 34' aux convertisseurs respectifs 21' et 22' du récepteur 20' par des fibres optiques respectives 37', 38'. Le récepteur 20' a mêmes structure et fonctionnement que le ré- cepteur 20 décrit plus haut, le retard du signal principal pouvant être réglé en ajustant la longueur de la fibre 37'. On notera que le couplage des signaux lumineux à l'entrée de la fibre 30' n' est pas critique car il n'est pas nécessaire de respecter des relations mutuelles de phase et d'amplitude.Toutefois, il est souhaitable d'eviter des phénomènes indésirables de réflexion aux deux extrémités de la liaison. Un avantage notable du système de transmission selon l'invention consiste en ce que, pour ce qui concerne le signal lumineux principal, l'émetteur peut fonctionner à pleine puissance, donc avec une portée maximale, sans que la distorsion résiduelle globale soit sensiblement augmentée. Un autre avantage consiste en ce que les réglages nécessaires (gain, retards) sont faciles et non critiques. Par ailleurs, on notera qu'au lieu d'élaborer et de transmettre le signal - , on pourra élaborer et transmettre le signal +6ed6 en inversant les en trées du soustracteur 15 et en remplaçant l'additionneur 23 par un soustracteur. On notera enfin que le procédé conforme à l'invention peut être utilisé en association avec d'autres procédés connus de réduction de distorsion. REVENDICATIONS 1. Procédé de transmissioli à large bande et faible distorsion pour transmettre des signaux analogiques d'un émetteur à un récepteur au moyen d'une liaison optique, procédé selon lequel, du côté de l'émetteur : un signal d'entrée analogique et électrique à transmettre est converti en signal lumineux par modulation d'intensité d'une première source de lumière ; ce signal lumineux est divisé en un signal principal qui est appliqué en entrée de la liaison optique et un signal secondaire qui est converti sous forme électrique au moyen d'un détecteur opto-électrique ; et un signal électrique de distorsion est engendré par comparaison entre le signal électrique secondaire et le signal électrique d'entrée et est converti par modulation d'intensité d'une seconde source de lumière en un signal de distorsion lumineux appliqué en entrée de la liaison optique, caractérisé en ce que le signal lumineux de distorsion est élaboré de préférence avec faible distorsion propre et est transmis au récepteur par la liaison optique sé parément du signal lumineux principal, et, du côté ré- cepteur, les signaux lumineux principal et de distorsion sont convertis séparément en signaux électriques respectifs qui sont combinés pour fournir un signal électrique analogique de sortie pratiquement sans distorsion. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les signaux lumineux principal et de distorsion sont transmis sur deux voies optiques parallèles distinctes. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les signaux lumineux principal et de distorsion sont transmis séparément sur une même voie optique. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les signaux lumineux principal et de distorsion sont des signaux de lumières de longueurs d'onde différentes. 5. Système de transmission à large bande et faible distorsion pour transmettre des signaux analogiques au moyen d'une liaison optique, comprenant : - un émetteur qui comporte un premier convertisseur électro-optique (12) comprenant une premiere source de lumière(DELl) et destiné à c o n v e r t i r un signal é 1 e c t r i q u e d'entrée appliqué à une entrée du système en un signal lumineux par modulation d'intensité de la première source de lumière (DELî) un détecteur (14) relié optiquement à la sortie du premier convertisseur et destiné à convertir le signal lumineux qu'il reçoit en un signal électrique, un comparateur (15) ayant des entrées reliées électriquement à l'entrée du système et à la sortie du détecteur et destiné à engendrer un signal électrique de distorsion par comparaison entre le signal d'entrée et le signal de sortie du détecteur, et un second convertisseur électro-optique (17) comprenant une seconde source de lumière,relié électrique- ment à la sortie du comparateur et destiné à convertir le signal électrique de distorsion en un signal lumineux de distorsion par modulation d'intensité de la seconde source de lumière (DEL2), - un récepteur (20) qui comporte des moyens de conversion opto-électrique pour fournir un signal électrique analogique de sortie à partir de signaux lumineux reçus, et - une liaison optique (30) reliant l'émetteur au récepteur et reliée optiquement en entrée aux sorties du premier et du second convertisseur électrooptique, caractérisé en ce que - le second convertisseur électro-optique (17) opère de préférence dans une plage de fonctionnement pratiquement linéaire, - la liaison optique (30) est agencée de ma nière à transmettre séparément au récepteur (20-) les deux signaux lumineux appliqués à ses entrées reliées optiquement respectivement au premier et au second conver tisseur électro-optique (t2, 17), et - le détecteur (20) comporte un premier et un second convertisseurs opto-électriques (21,22) distincts destinés à convertir séparément en signaux électriques principal et de distorsion les signaux lumineux transmis séparément par la liaison optique, et un circuit de combinaison (23) ayant des entrées reliées respectivement aux sorties des convertisseurs opto-électriques et destiné à fournir un signal électrique analogique pratiquement sans distorsion à partir des signaux électriques principal et de distorsion reçus. 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que la liaison optique comporte deux voies optiques distinctes (31, 32) ayant des entrées reliées optiquement respectivement au premier et au second convertisseur électro-optique et des sorties reliées optiquement respectivement au premier et au second convertisseur optoélectrique. 7. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que la première et la seconde source lumineuse émettent des signaux de lumières colorées de longueurs d'onde différentes ; et la liaison optique (30') comporte une voie optique unique(31')ayant une entrée (33') couplée optiquement au premier et au second convertisseur électrooptique, et une sortie(34') couplée optiquement au premier et au second convertisseur opto-électrique par l'intermédiaire de filtres de couleurs respectifs (35', 36').