Brevet FR2530394A1 — publié le 19840120

DISPOSITIF DE MULTIPLEXAGE ET DE DEMULTIPLEXAGE DE VOIES VIDEO L'invention concerne un dispositif de multiplexage et de démulti plexage de voies vidéo. Un tel dispositif permet d'acheminer par une même ligne de transmission des signaux vidéo tournis par une pluralité de sources à destination d'une pluralité d'utilisateurs. Par exemple, il permet de réaliser un système de télédistribution pour diffuser à des abonnés plusieurs programmes de télévision par l'intermédiaire d'un cible unique reliant tous les abonnés. La figure 1 représente un dispositif classique pour réaliser un réseau de télédistribution. Chaque abonné utilise un récepteur de telévi sion classique 6 relié à un câble coaxial 5. Chaque source de signaux vidéo est couplée au câble coaxial 5 par l'intermédiaire d'un dispositif de couplage identique pour chaque source, à liexception de certains réglages. Chacun de ces dispositifs de couplage comporte une borne d'entrée 1 reliée à une source de signaux vidéo, un modulateur 2, un oscillateur réglable 3 et un filtre passe-bande réglable 4. Le signal vidéo fourni par la source module un signal UHF fourni par l'oscillateur 3, le signal ainsi modulé est filtré par le filtre passebande 4 Pour chaque source de signaux vidéo la fréquence de l'oscillateur 3 est différente et la fréquence centrale du filtre passe-bande 4 est réglée sur la fréquence de l'oscillateur 3 correspondant. Les signaux fournis par les sorties des filtres 4 sont additionnés et transmis par le câble coaxial 5 vers les abonnés. L'inconve- nient d'un tel dispositif est la délicatesse de réalisation et de réglage du filtre passe-bande 4.La réalisation d'un filtre UHF ayant une sélectivité correspondant à un canal de télévision est délicate, surtout quand la fréquence centrale de ce filtre doit pouvoir être réglée différemment pour chaque source. Le dispositif selon l'invention remédie à cet inconvénient par des moyens simpies. Par ailleurs, il permet de réaliser un dispositif de commutation de voies vidéo pour un centre de production de télévision. Dans un centre de production de télévision les sources de signaux vidéo sont nombreuses: caméras, magnétoscopes, télécinémas, faisceaux hertziens, etc... Les utilisateurs sont nombreux aussi: studios, magnétoscopes, faisceaux hertziens, etc... Pour réaliser la distribution des signaux vidéo disponibles vers les utilisateurs il est connu d'utiliser une matrice de commutation, telle que celle représentée schématiquement sur la figure 2. Les sources sont reliées à un ensemble de bornes d'entrée 9, chaque borne d'entrée étant reliée à un conducteur constituant une ligne de la matrice. Les utilisateurs sont reliés à un ensemble de bornes de sortie 10, chaque borne de sortie étant reliée à un conducteur constituant une colonne de la matrice. Par exemple, pour relier une borne d'entrée 7 à une borne de sortie il une liaison électrique est réalisée à l'intersection de la ligne et de la colonne correspondant respectivement à la borne d'entrée 7 et à la borne de sortie 11. Cette liaison électrique peut être réalisée par un relais électromécanique ou par une porte analogique monolithique. Ce dispositif a pour inconvénient d'avoir un coût proportionnel au nombre d'intersections et d'être délicat à réaliser car le câblage nécessite beaucoup de pt écautions pour réduire les capacités parasites susceptibles de causer de la diaphonie entre les voies. Le dispositif selon l'invention permet d'éviter ces deux inconvénients. De même le dispositif selon l'invention peut remplacer les matrice ces de commutation classiques pour commuter des voies visiophoniques. Selon l'invention, un dispositif de multiplexage et de démultiple- xage de voies vidéo permettant d'acheminer par une même ligne de transmission des signaux vidéo fournis par une pluralité de sources, à destination d'une pluralité d'utilisateurs, est caractérisé en ce que chaque source est couplée à la ligne de transmission commune par un dispositif de couplage de source comportant en série:: - un premier changeur de fréquence, ayant une fréquence d'oscillation de valeur fl identique pour toutes les voies et très supérieure à la fréquence maximale des signaux vidéo; - un premier filtre passe-bande, identique pour toutes les voies, éliminant les fréquences images générées par le premier changeur de fréquence; - un deuxième changeur de fréquence, ayant une fréquence d'oscillation locale de valeur f2 identique pour toutes les voies et très supérieure à la valeur f1 ; - un deuxième filtre passe-bande, identique pour toutes les voies, éliminant les fréquences images générées par le deuxième changeur de fréquence;; - un troisième changeur de fréquence ayant une fréquence d'oscillation locale de valeur f3 réglable indépendamment pour chaque voie, et telle que les fréquences images générées peuvent être séparées des fréquences utiles par un filtre identique pour toutes les voies; - un troisième filtre passe-bandeq identique pour toutes les voies, pour éliminer ces fréquences images, et dont la sortie est reliée-à la ligne de transmission; et en ce que chaque utilisateur est couplé à la ligne de transmission commune par un dispositif de couplage d'utilisateur comportant:: - un changeur de fréquence dont la fréquence d'oscillation locale a une valeur f4 réglable indépendamment pour chaque utilisateur; un un filtre passe-bande, identique pour tous les utilisateurs, et dont la bande passante correspond à une voie vidéo; - un détecteur restituant un signal vidéo. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des figures l'illustrant. - Les figures 1 et 2 représentent des dispositifs de l'art antérieur et ont été décrites ci-dessus. - La figure 3 représente le schéma synoptique d'un premier exemple de réalisation du dispositif selon l'invention, pour constituer un réseau de télédistribution. - La figure 4 représente des spectres permettant d'illustrer le fonctionnement de cet exemple de réalisation. - La figure 5 représente le schéma synoptique d'un deuxième exemple de réalisation du dispositif selon l'invention pour réaliser une commutation de voies vidéo. - La figure 6 représente le schéma synoptique plus détaillé d'un exemple de réalisation d'une partie du deuxième exemple de réalisation. L'exemple de réalisation représenté sur la figure 3 est une application du dispositif de multiplexage et de démultiplexage selon I'invention à un réseau de télédistribution. Chaque source fournit des signaux vidéo correspondant à un programme de télévision. Chacune est couplée, par un dispositif 30 dit de couplage de source, à un câble coaxial 31, unique, qui distribue les signaux vidéo multiplexés à des utilisateurs. Chaque dispositif 30 de couplage d'une source vidéo comporte une borne d'entrée 20 reliée à la source vidéo, un premier changeur de fréquence 21, un premier filtre passe-bande 22, un deuxième changeur de-fréquence 23, un deuxième filtre passe-bande 24, un troisième changeur de fréquence 25, et un troisième filtre passe-bande 26. Un premier oscillateur 28 et un deuxième oscillateur 29 sont communs à l'ensemble des dispositifs 30 de couplage des sources. Chacun de ces dispositifs 30 possède en outre un oscillateur 27 indépendant. Chaque source de signaux vidéo fournit un signal dont le spectre est compris entre 0 et 6 MHz. Les oscillateurs 28 et 29 fournissent respectivement des signaux de fréquence fl = 200 MHz et f2 1880 MHz. Le changeur de fréquence 21 a deux entrées reliées respectivement à la borne d'entrée 20 et à la sortie de l'oscillateur 28, il fournit sur sa sortie un signal dont le spectre est représenté sur la figure 4a. Çe spectre s'étale entre les fréquences 194 et 200 MHz d'une part et entre les fréquences 200 et 206 MHz d'autre part. Le filtre passe-bande 22 a pour rôle de filtrer les fréquences de 200 à 206 MHz et de rejeter les fréquences images de 194 à 20Q MHz. La fréquence centrale et la bande-passante du filtre 22 sont fixes et sont identiques pour toutes les sources. La fréquence centrale étant de 203 MHz la réalisation d'un filtre ayant une bande-passante de 6 MHz est relativement simple et relève de la technique courante. Le deuxième changeur de fréquence, 23, possede une entrée reliée à la sortie du filtre 22 et une entrée reliée à la sortie de l'oscillateur 29. La figure 4b représente le spectre du signal fourni par la sortie du mélangeur 23. Ce spectre comprend des fréquences situées entre 1654 et 1660 MHz d'une part, et des fréquences situées entre 2060 et 2066 MHz d'autre part. II est à remarquer que les fréquences utiles sont ainsi séparées des fréquences images par une différence de fréquence de 200 MHz dûe au premier changement de fréquence. La réjection des fréquences images, situées entre 1654 et -1660 MHz, est donc réalisable par un filtre passe-bande 24 de réalisation simple puisque la sélectivité néces saire est faible. La bande-passante du filtre 24 est représentée en pointillés sur la figure 4b.Par ailleurs, tous les filtres 24 étant identiques, la réalisation du dispositif en est simplifiée. A la sortie des filtres 24 correspondant à toutes les sources les signaux ont des spectres identiques s'étendant de 2060 à 2066 MHz. Le troisième changement de fréquence réalisé par le changeur de fréquence 25 permet de décaler ces spectres les uns par rapport aux autres. L'oscillateur 27 a une fréquence différente pour chaque source. La figure 1 représente un exemple de réalisation où il n'y a que trois sources et où les oscillateurs 27 fournissent des signaux dont la fréquence a pour valeurs f3 , f3 , f3 . Ces valeurs sont choisies I 2 3 dans la gamme de 1100 à 1500 MHz, par exemple f3 = 1100 MHz et f3 = 1500 MHz.Les figures 4c et 4d représentent respectivement les 3 spectres des signaux fournis par le troisième changeur de fréquence 25 dans ces deux cas extrêmes. Dans le premier cas les fréquences du spectre sont situées entre 954 et 960 MHz d'une part, et entre 3160 et 3166 MHz d'autre part. Dans le deuxième cas ces fréquences sont situées entre 554 et 560 MHz d'une part, et entre 3560 et 3566 MHz d'autre part. Les fréquences utiles sont sélectionnées par le filtre passe-bande 26, les fréquences utiles sont situées dans la bande de 500 à 1000 MHz environ et les fréquences images sont toutes situées au-delà de 3000 MHz. Le filtre de bande 26 peut donc être constitué d'un simple filtre passe-bas laissant passer toutes les fréquences inférieures à 1000 MHz.Il n'est pas néces saire qu'il soit réglable, il est identique pour toutes les voies et peu coûteux à réaliser. La bande-passante du filtre 26 est représentée en pointillés sur les figures 4c et 4d. Les signaux fournis par les filtres 26 sont additionnés et transmis par un câble coaxial 31. Une pluralité de récepteurs classiques de télévision 19 sont branchés en parallèle sur le câble coaxial 31 par leur prise d'antenne. Chaque récepteur 19 est constitué d'un dispositif utilisateur de signaux vidéo, puisqu'il restitue une image, et d'un dispositif de couplage d1utilisat,eur puisqu'il réalise un changement de fréquence, un filtrage et une détection, pour restituer un des signaux vidéo fournis par les sources.La gamme de fréquences choisie pour la transmission correspond à la gamme UHF, utilisée communément pour la transmission hertzienne des programmes de télévision, ce qui permet d'utiliser des récepteurs de télévision classiques. La sélection des programmes est réalisée en réglant la valeur f4 de la fréquence de l'oscillateur local des récepteurs 19. Le dispositif selon l'invention permet ainsi de réaliser un réseau de télédistribution ayant une faible diaphonie et un faible coût puisque les filtres utilisés pour le multiplexage sont strictement identiques pour toutes les sources et ont des caractéristiques de sélectivité aisées à obtenir par les techniques courantes. Dans un deuxième exemple de réalisation le dispositif selon l'invention permet de réaliser un dispositif de commutation de voies vidéo pour un centre de production de télévision. La figure 5 représente un schéma synoptique de cet exemple. Les sources de signaux vidéo sont reliées à un ensemble 9 de bornes d'entrée, et les utilisateurs de signaux vidéo sont reliés à un ensemble 16 de bornes de sortie. Chaque borne d'entrée de l'ensemble 9 est constituée par une borne d'entrée 20 reliée à un dispositif 30 de couplage de source, analogue à celui décrit précé dey ment et illustré par la figure 3.Tous les dispositifs 3G de couplage de source sont reliés à la sortie d'un oscillateur 28 fournissant Un signal de fréquence fl et à la sortie d'un oscillateur 29 fournissant un signal de fréquence f2. Chaque borne de sortie de l'ensemble 10 est constituée par une borne de sortie 38 d'un dispositif 37 de couplage d'utilisateur. Chaque dispositif 37 de couplage d'utilisateur comporte une borne d'entrée 32. Toutes les bornes d'entrée 32 et toutes les sorties des dispositifs 30 de couplage de source sont reliées à un noeud 39, car dans cet exemple de réalisation du dispositif selon l'invention la ligne de transmission se réduit à un noeud. La figure 6 représente le schéma synoptique d'un exemple de réalisation d'un dispositif 37 de couplage d'utilisateur. Le dispositif 37 comporte un changeur de fréquence 33 ayant une entrée reliée à la borne d'entrée 32, une entrée reliée à la sortie d'un oscillateur 34 fournissant un signal d'oscillation locale de fréquence f4 , et une sortie reliée à l'entrée d'un filtre passe-bande 35. La sortie dù filtre passe-bande 35 est reliée à l'entrée d'un détecteur 36 dont la sortie constitue la borne de sortie 38. Le changeur de fréquence 33 et le filtre passe-bande 35 permettent de sélectionner un des signaux vidéo en réglant la valeur f4 de la fréquence de l'oscillation locale. Le détecteur 36 restitue un signal vidéo. Les valeurs de fréquence f3 des dispositifs 30 de couplage de source sont fixes et sont distinctes pour chaque source.La commutation des voies vidéo est réalisée en changeant les valeurs f4 des dispositifs 37 de couplage d'utilisateur. Les oscillateurs 34 peuvent être constitués par des synthétiseurs de fréquences commandés par des. signaux numériques. Lorsqu'un même signal vidéo est à aiguiller simultanément vers plusieurs utilisateurs il suffit de régler la fréquence de l'oscillation locale de leur dispositif 37 sur la même valeur f4 correspondant à la source du signal vidéo désirée. Les valeurs de fréquences f1 , f2, et 3, utilisées dans cet exemple de réalisation peuvent être semblables à celles données pour l'exemple de réalisation précédent, la réalisation du dispositif de couplage 37 est d'une technique semblable à celle utilisée pour constituer un récepteur de télévision classique, elle. est donc à la portée de l'homme de l'art. Par exernple le filtre passe-bande 35 peut avoir une fréquence centrale de 100 MHz et une bande-passante de 6 MHz. I1 est à la portée de l'homme de l'art de modifier éventuellement les valeurs de fréquence fl, fç, f3 , . Un troisième exemple de réalisation du dispositif selon l'invention est constitué par un dispositif de commutation de voies visiophoniques. Le schéma synoptique de cet exemple de réalisation est analogue à celui représenté sur la figure 5. Les sources et les utilisateurs sont alors des terminaux visiophoniques, chaque - terminal étant simultanément une source et un utilisateur lorsqu'il est en fonctionnement. Chaque terminal possède une sortie reliée à un dispositif 30 de couplage de source, et une entrée reliée à un dispositif 37 de couplage d'utilisateur. Les valeurs de fréquences f1 , f2, f3 peuvent être analogues à celles données pour les exemples de réalisation précédents. La bande-passante utilisée en visiez phonie peut être réduite à 2 MHz par exemple. Les terminaux .visiophoni- ques d'un réseau ne sont pas tous en fonctionnement simultanément, par exemple il n'y a que 10% de terminaux en fonctionnement pendant les périodes de pointe. Si le nombre maximal de signaux vidéo transmissibles simultanément est égal à 100, par exemple, le nombre de terminaux pouvant être connectés sur un dispositif de commutation est alors de 1000. Pour chaque terminal qui est en fonctionnement la valeur f3 est distincte et elle est attribuée parmi une liste de 100 valeurs. L'aiguillage des signaux vidéo vers les utilisateurs est réalisé en réglant la valeur f4 de la fréquence d'oscillation locale des oscillateurs 34 des dispositifs 37 de couplage d'utilisateurs.Une conférence visiophonique peut être réalisée en réglant sur une même valeur f4 les fréquences d'oscillation locale de plusieurs dispositifs de couplage 37. Dans ces deux derniers exemples de réalisation le dispositif de multiplexage et de démultiplexage selon l'invention permet d'éviter les inconvénients des matrices de commutation classiques, c'est-à-dire la diaphonie due aux capacités parasites des conducteurs, et le coût élevé lorsque le nombre d'entrées et- de sorties est grand. Le coût du dispositif selon l'invention est proportionnel à la somme du nombre d'entrées et du nombre de sorties alors que le coût d'une matrice de commutation est proportionnel au produit de ces nombres. La portée de l'invention ne se limite pas aux exemples de réalisation décrits ci-dessus, il est à la portée de l'homme de l'art de choisir différemment les valeurs de fréquence tout en conservant des rapports de fréquence permettant d'éliminer les fréquences images par des filtres simples et peu coûteux. REVENDICATIONS 1. Dispositif de multiplexage et de démultiplexage de voies vidéo permettant d'acheminer par une même ligne de transmission (31 ou 39 > des signaux vidéo fournis par une pluralité de sources, à destination d'une pluralité d'utilisateurs, caractérisé en ce que chaque source est couplée à la ligne de transmission commune (31. ou 39) par un dispositif (30) de couplage de source comportant en série:: - un premier changeur de fréquence (21), ayant une fréquence d'oscillation locale de valeur fl identique pour toutes les voies et très supérieure à la fréquence maximale des signaux vidéo; - un premier filtre passe-bande (22 > , identique pour toutes les voies, éliminant les fréquences images générées par le premier changeur de fréquence (21); - un deuxième changeur de fréquence (23), ayant une fréquence d'oscillation locale de valeur 9 identique pour toutes les voies et très supérieure à la valeur fl - un deuxième filtre passe-bande (24), identique pour toutes les voies, éliminant les fréquences images générées par le deuxième changeur de fréquence (23);; - un troisième changeur de fréquence (25) ayant une fréquence d'oscillation locale de valeur f3 réglable indépendamment pour chaque voie, et telle que les fréquences images générées peuvent être séparées des fréquences utiles par un filtre (26) identique pour toutes les voies - un troisième filtre passe-bande (26), identique pour toutes les voies, pour éliminer ces fréquences images, et dont la sortie est reliée à la ligne de transmission (31 ou 39); et en ce que chaque utilisateur est couplé à la ligne de transmission commune (31 ou 39) par un dispositif (37) de couplage d'utilisateur comportant - un changeur de fréquence (33) dont la fréquence d'oscillation locale a une valeur f4 réglable indépendamment pour chaque utilisateur;; - un filtre passe-bande (35), identique pour tous les utilisateurs, et dont la bande-passante correspond à une voie vidéo; - un détecteur (36) restituant un signal vidéo. 2. Dispositif selon la revendication i, constituant un système de télédistribution, caractérisé en ce que chaque source fournit des signaux correspondant à un programme de télévision; en ce que les valeurs f3 des fréquences d'oscillation locale des troisièmes changeurs de fréquence (25) des dispositifs (30) de couplage de source sont fixes et sont distinctes pour chaque programme; en ce que les utilisateurs (37) sont constitués de récepteurs de télévision classique, la sélection des programmes étant faite en réglant la valeur f4 de la fréquence d'oscillation locale de chaque récepteur. 3. Dispositif selon la revendication 1, constituant un dispositif de commutation de voies vidéo pour aiguiller des signaux vidéo depuis des sources vers des utilisateurs, caractérisé en ce que la ligne de trans mission est réduite à un noeud (39) 2 en ce que les valeurs Q des fréquences d'oscillation locale des disposltifs (30) de couplage de source sont distinctes; et en ce que la commutation est réalisée en réglant les valeurs f4 des fréquences dioscillation locale des changeurs de fréquence (33) des dispositifs (37 > de couplage d'utilisateur. 4. Dispositif selon la revendication 1, constituant un dispositif de commutation de voies visiophoniques, caractérisé en ce que les sources et les utilisateurs sont des terminaux visiophoniques, chaque terminal étant simultanément une source et un utilisateur et étant relié à un dispositif (30) de couplage de source et à un dispositif (37) de couplage d'utilisateur; en ce que la ligne de transmission est réduite à noeud (39); et en ce que la commutation est réalisée en réglant les valeurs f3 et f des fréquences d'oscillation des troisièmes changeurs de fréquence (25) des dispositifs (30) de couplage de source et des changeurs de fréquence (33) des dispositifs (37) de couplage d'utilisateur.