Brevet FR2536613A3 — publié le 19840525

FR 2536613 A3 19840525 FR 8219327 A 19821118 La présente invention a pour objet un dispositif d'interconnexion de lignes de transmission, notamment de lignes téléphoniques. Elle trouve une application en audioconférence, qui est, comme on sait, une téléconférence dans laquelle les participants sont reliés par des circuits téléphoniques assurant la transmission de la parole Une structure possible pour un équipement d'audioconférence est illustrée sur la figure lo Chaque participant dispose d'une ligne téléphonique à deux fils. Cette ligne est transformée, en un point quelconque entre l'abonné et le centre de transit 14, en une ligne dite 4 fils comprenant une ligne d'émission et une ligne de réception. Ces lignes sont notées respectivement LE LE2..LEn et LR1, LA20.. LRn, ou' n est le nombre de participants. Le centre de transit 14 a pour fonction de mettre en continuité la ligne 4 fils d'un abonné désirant participer à une téléconfe- rence avec l'une des n lignes 4 fils connectées à l'équipement de téléconférence. Ces lignes sont inter- connectées dans un circuit 10 dénomme par la suite équipement de mise en commun Le but de cet équipement est d'introduire sur la ligne de réception d'un des participants les signaux véhiculés par les. lignes d'émission propres aux autres par-ticipants. La principale difficulté de mise en oeuvre de l'audioconférence se situe dans la réalisation de l'équipement de mise en commun des lignes, à savoir le circuit 10. Le seul système d'audioconférence actuelle- ment installé en Francs comprend un équipement de mise en commun constitué d'amplificateurs dont l'entrée est reliée à des diodes d'écrêtage. Ce système présente de nombreux défauts, parmi lesquels on peut citer - une non linéarité due à la présence de ces diodes d'écrêtage ; - une distorsion d'affaiblissement importante (5dB) en-dessous du seuil d'cPêtage go ; - une mauvaise adaptation d'impédance des accès (le coefficient de réflexion atteint une valeur de 80 % dans la bande 300-3400 Hz) ; - une valeur trop faible de l'écart diaphonique entre systèmes voisins (31 dB environ) bien inférieure à la valeur préconisée habituellement en télécossuni- cations. Ces défauts se traduisent par une mauvaise qualité de l'audition, ajoutée au fait que les conversations échangées sur un dispositif d'audioconférence sont perceptibles sur un dispositif voisin. D'autres systèmes d'audioconférence ont été envisagés, qui sont basés sur le principe d'une commutation de la parole. De tels systèmes utilisent un explorateur à balayage rapide, qui examine, de manière cyclique, les signaux appliqués aux afférents accès du système et qui les compare à un seuil donné Lorsqu'un signal dépasse le seuil, il est envoyé vers l'ensemble des participants (sauf vers celui qui l'a émis) jusqu'à ce que son niveau retombe en-dessous du seuil. L'explorateur recherche ensuite un nouveau signal supérieur au seuil. Ce type de matériel présente encore des ån- convénients et notamment celui d'introduire un effet de hachage qui est préjudiciable au confort d'écoute. Le but de l'invention est de proposer un dispositif qui évite ces inconvénients des systèmes connus. Le problème que résout l'invention est en fait plus large que celui de l'audioconférence. I1 s'agit, de maniere générale, d'établir une intercon nexion entre un premier groupe de n lignes de transmission, portant les messages émis et un second groupe de n autres lignes de transmission, portant les messages reçus, de telle manière qu'on retrouve sur chaque ligne du second groupe les signaux véhiculés par toutes les lignes du premier, sauf par celle qui a le même rang que la ligne du second groupe considérée.Un tel dispositif peut etre utilisé pour interconnecter plusieurs terminaux afin que soient distribuées les informations émises par chacun deux vers tous les au tres. Les signaux véhiculés peuvent hêtre très divers signaux de données, signaux vocaux et/ou musicaux, etc... Les lignes de transmission interconnectées par 11équipement peuvent avoir des caractéristiques dlim- pédance et de niveau du signal transmis différentes d'une ligne à l'autre. Tous ces buts sont atteints selon l'invention, par l'utilisation, pour constituer l'équipement de mise en commun, d'un réseau matriciel de résistance ces. De façon plus précise, l'invention a pour objet un dispositif d'interconnexion entre un premier groupe de n lignes de transmission (n étant un entier supérieur à I) et un second groupe de n autres lignes de transmission, dispositif qui est caractérisé en ce qu'il comprend un premier groupe de n amplificateurs ayant chacun une entrée reliée à l'une des lignes du premier groupe et une sortie, et un second groupe de n amplificateurs ayant chacun une sortie reliée à l'une des lignes du second groupe et une entrée, et en ce qu'il comprend une structure matricielle d'interconnexion formée de n lignes de connexion reliées chacune à la sortie d'un des n amplificateurs du premier groupe, et n colonnes de connexion reliées chacune à l'entrée d'un des n amplificateurs du second groupe, cha que colonne d'un certain rang étant reliée par une résistance à toutes les lignes sauf à celle ayant le même rang. Les caractéristiques de l'invention apparattront mieux après la description qui suit, d'un exemple de réalisation donné à titre explicatif et nullement limitatif. Cette description sè réfere à des dessins annexés qui font suite à la figure 1 déjà décrite, et sur lesquels :: - la figure 2 représente un mode de réalisation d'un dispositif d'interconnexion conforme à l'invention, - la figure 3 illustre le mode de raccordement du dis positif précédent avec les joncteurs téléphoniques présents en sortie du centre de transit, - la figure 4 représente le schéma équivalent de la charge connectée à la sortie de chaque amplificateur d'entrée, - la figure 5 représente le schéma équivalent du mon tage lorsqu'une seule entrée est active, - les figures 6a et 6b représentent respectivement les schémas de montage d'un amplificateur d'entrée et d'un amplificateur de sortie, - la figure 7 représente le schéma d'un circuit com plet à entrées et sorties symétrisées. La description qui va suivre porte sur un équipement de mise en commun de lignes téléphoniques mais, comme indiqué plus haut, l'invention s'applique à d'autres domaines où une interconnexion de lignes est utile. En outre, l'équipement qui va être décrit présente dix paires d'accès, et l'audioconférence qu'il permet de mettre en oeuvre touche ainsi dix participants ; mais ce nombre n'a évidemment aucun caractère limitatif, le nombre de lignes interconnectées pouvant être quelconque. Enfin il faut observer que les figures annexées présentent le plus souvent chaque ligne sous forme d'un trait unique bien qu'en pratique cette ligne soit constituée par une paire de fils. L'équipement représenté sur la figure 2 comprend un premier groupe de dix amplificateurs, dits amplificateurs d'entrée AE1, AE2. AElO et un second groupe de dix amplificateurs, dits amplificateurs de sortie, AS1, AS2... AS10. L'entrée des premiers est reliée aux lignes d'émission LEl.. LE10 et la sortie des seconds aux lignes de réception LRl ... LR10. Une structure matricielle d'interconnexion est constituée de d.ix lignes de connexion Ll.. L10 et de dix colonnes de connexion Cl... C10. Chaque ligne est reliée à la sortie d'un amplificateur d'entrée et chaque colonne à l'entrée d'un amplificateur de sortie. L'interconnexion est obtenue de la manière suivante : chaque colonne ayant un certain rang j Le raccordement d'un tel équipement avec les joncteurs téléphoniques du centre de transit 14 s'ef- fectue comme illustré sur la figure 3, sous réserve que les accès de l'équipement soient symétrisés, comme on le verra plus loin. Chaque joncteur possède un ac- cès d'émission JE1, JE2, etc.. et un accès de réception JR1, JR2, etc.. Les accès d'émission et de réception des joncteurs sont connectés respectivement à l'entrée de l'amplificateur entrée et à la sortie de l'amplificateur de sortie ayant le même rang que le joncteur en question. L'accès JEl est donc relié à l'entrée de l'amplificateur AEl et l'accès JR1 à la sortie de l'amplificateur AS1, etc... Un tel circuit satisfait bien aux conditions imposées par l'audioconférence puisque, à condition que l'impédance de sortie de chacun des amplificateurs d'entrée soit faible devant R, le signal de conversa tion en provenance de la paire emlssionU d'un circuit n'est pas réinjecté sur la paire "réceptionW de ce même circuit, alors qu'il est diffusé sur les paires "réception" de tous les autres circuits. Pour préciser davantage les différents ele- ments du montage, on notera dans la suite - R la valeur commune des résistances du réseau matri ciel 10, - ZEAS l'impédance d'entrée des amplificateurs de sor tie, ZSAE l'impédance de sortie des amplificateurs d'en trée (pour le bon fonctionnement du dispositif, on doit avoir ZSAE très petit devant R, ce qui revient à dire que chaque amplificateur d'entrée est vis-à vis du réseau matriciel de résistances une source de tension idéale9 La charge connectée à la sortie de chaque amplificateur d'entrée est constituée par neuf réseaux du type de celui de la figure 4, ces neuf réseaux étant mis en parallèle.Chacun de ces réseaux comprend une impédance ZENS et huit résistances en parallèle, la neuvième étant en série avec l'ensemble, ce qui est équivalent à une impédance ZEAS en parallèle avec une résistance de valeur R/8 (partie droite de la figure 4). On supposera qu'un signal est appliqué à l'entrée d'un amplificateur d'entrée, les entrées des autres amplificateurs d'entrée étant supposées court-circuitées. Ces conditions sont illustrées par la figure 5, où l'amplificateur en question est l'amplificateur AE1. Une tension VE apparaît à la sortie de l'amplificateur AE1 ; aucune tension n'est présente à l'entrée de AS1 et une tension VS est disponible à l'entrée de chacun des amplificateurs ASZ, AS3,..., c'est-à-dire aux bornes de ZENS. Cette tension VS a pour expression Si ZEAS est très supérieur à R/9 l'expres- sion précédente se simplifie et devient indiquant que chaque tension disponible à l'entrée des amplificateurs de sortie est environ le 1/9ème de la tension disponible à la sortie de l'amplificateur d'entrée en service.Autrement dit, le signal est multiplié par 1/9ème entre la sortie d'un amplificateur AEi du rang i, et l'entrée d'un amplificateur ASi de rang j (avec j#i). En d'autres termes, le gain du réseau matriciel est de 1/9ème D'autres spécifications, propres à l'application téléphonique, peuvent être prises en compte, en fixant une impédance nominale des accès à 600 Ohms et un affaiblissement de. 0 dB entre une entrée de rang i et une sortie de rang j (avec jSi). Ces conditions imposent donc - une impédance d'entrée de chaque amplificateur d'en- trée égale à 600 Ohms, - une impédance de sortie de chaque amplificateur de sortie égale à 600 Ohms, - une valeur égale à 1 pour le produit du gain deun amplificateur d'entrée, du gain du réseau matriciel et du gain d'un amplificateur de sortie. On peut enfin prendre en. compte une contrainte permettant de déterminer les gains des ampli ficateurs afin que, pour un même gain global de la chaîne amplificateur d'entrée réseau matriciel-amplificateur de sortie, le niveau du signal d'entrée puisse atteindre une valeur maximale; sans qu'apparaissent des phénomènes de saturation ou de distorsion dans la chaîne d'amplification. Toutes les données sont alors fixées pour établir un schéma des amplificateurs d'entrée et de sortie. Ces amplificateurs peuvent être construiEs à l'aide de circuits intégrés linéaires montés en amplificateurs inverseurs, comme illustré sur les figures 6a et 6b. Chaque amplificateur comprend une entrée inverseuse (-) reliée à une première résistance de valeur Rl, une entrée non-inverseuse (+) reliée à une masse à travers une deuxième résistance de valeur R2, la sortie de l'amplificateur étant reliée à l'entrée inverseuse à travers une troisième résistance de valeur R3. Les valeurs Rl, R2, R3 sont reliées par : Pour les amplificateurs d'entrée, on a alors - impédance d'entrée très voisine de R1, - impédance de sortie (ZSAE) très voisine de 0. Le gain d'un amplificateur d'entrée est indépendamment de la charge mise en sortie de cet amplificateur, pourvu qu'elle soit suffisamment grande devant ZSAE. La tension de sortie Vs est la tension d'entrée VE vue du réseau matriciel de résistances. Pour les amplificateurs de sortie, on a : - impédance d'entrée très voisine de R1, - impédance de sortie très voisine de Rs. Le gain d'un amplificateur de sortie est - en sortie ouverte - en sortie fermée sur une charge égale à La tension d'entrée Ve est la ten sion de sortie VS vue du réseau matriciel de resis tances. Pour avoir une impédance entrée de l'équi- pement égale à 600#, on prendra pour l'amplificateur d'entrée Rl=600st. Pour avoir une impédance de sortie de.l'équipement égale à 600#, on prendra Rs=6O0. Les gains des amplificateurs d'entrée et de sortie sont ajustés pour répondre à deux conditions - la relation indiquée plus haut, qui fixe à 1 la va leur du produit des gains intervenant dans l'équipe ment, entre l'entrée d'un amplificateur d'entrée et la sortie chargée par son impédance nominale. d'un amplificateur de sortie, - une répartition des gains entre les amplificateurs permettant dgéviterS pour un signal normal à l'en trée, qu'apparaissent des phénomènes de saturation. Dans la pratique, il apparat souhaitable de maintenir à une valeur assez faible (2 par exemple) le gain de l'amplificateur d'entrée. La figure 7 représente le schéma d'un dispo- sitif dont les accès ont été rendus symétriques par des. transformateurs 600 Ohms/600 Ohms notés El, E2, ..., E10 pour les accès d'entrée et S1, S2,..., S10 pour les accès de sortie. Des condensateurs de contre-réaction sont branchés aux bornes des résistances R3 des amplificateurs. Le dispositif représente illustre la possi- bilité d'adjoindre un accès supplémentaire permettant d'injecter des tonalités ou des messages. Il comprend un transformateur Ell, un amplificateur d'entrée As une ligne Lll reliée aux dix colonnes par une résis tance. Cette ligne supplémentaire augmente l'affaiblissement dû au réseau matriciel et conduit donc à une augmentation du gain des amplificateurs d'entrée et de sortie pour maintenir à 1 le gain global.En effet, la charge connectée à la sortie de l'ampllficaw teur d'entrée est alors constituée de 9 (au lieu de 8) réseaux du type de la figure 4 mais avec une résistan- ce supplémentaire, de sorte que lgatténuation apportée par le réseau matriciel peut s'exprimer, avec les me- mes conventions d'écriture que plus haut, par = D'une manière générale, un équipement permettant de raccorder n participants et comportant un accès supplémentaire permettant d'émettre des tonalités ou des messages présentera une atténuation due au réseau matriciel qui pourra s' exprimer par La réalisation d'un équipement à dix accès conforme à ce qui vient entre décrit, a permis de mesurer les caractéristiques suivantes : Affaiblissement à 800 Hz - entre accès de meme rang o supérieur à 65 dB, - entre accès de rangs différents : compris entre 0,1 et 0,2 dB. Distorsion de non-linéarité : 0,3 dB. Distorsion harmonique : inférieure à 50/oxo dans la bande 300-3400 Hz sur toutes les voies possibles. Distorsion d'affaiblissement o inférieure à 0,5 dB dans la bande 300-3400 Hz. Coefficient de réflexion aux accès z inférieur à 0,20 dans la bande 300-3400 Hz. Les conversations échangées sont de bonne qualité ; le niveau d'écoute est très satisfaisant, l'intelligibilité des voies est bonne et on note une absence totale d'amorçage. Pour autres applications que la mise en commun de lignes téléphoniques le calcul des résxso tances de chacun des amplificateurs d e entEee et de sortie, ainsi que le chois des résistances formant le réseau matriciel d'interconnesion prendra en compte les caractéristiques d'impédance et de niveau du si gnal transmis par les lignes interconnectées et les conditions - de gains en tension entre les divers accèsd'entrée et les divers accès de sortie, - d'absence de phénomènes de saturation induits par l'équipement dans les conditions normales de son utilisation prévue. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'interconnexion entre un premier groupe de n lignes de transmission (LE1... LEn) (n étant un entier supérieur à 1) et un second groupe de n autres lignes de transmission (LR1v.. LRn), caractérisé en ce qu'il comprend un premier groupe de n amplificateurs d'entrée (AEl.. AEn) ayant chacun une entrée reliée à l'une des lignes du premier groupe et une sortie, et un second groupe de n amplificateurs de sortie (ASl... ASn) ayant chacun une sortie reliée à l'une des lignes du second groupe et une entrée, et en ce qu'il comprend une structure matricielle d'interconnexion formée de n lignes de connexion (L1...Ln) reliées chacune à la sorti-e d'un des n amplificateurs du premier groupe (AE1... AEn), et n colonnes de connexion (Cl... Cn) reliées chacune à l'entrée d'un des n amplificateurs du second groupe (ASl... ASn), chaque colonne d'un certain rang étant reliée par une résistance à toutes les lignes sauf à celle ayant le même rang. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments constitutifs des amplificateurs ee les résistances qui les relient sont déterminés par quatre contraintes - la valeur de l'impédance d'entrée de l'équipement, - la valeur de l'impédance de sortie de l'équipement, - la valeur des gains totaux en tension de l'équipe ment pour tous les trajets possibles entre un accès d'entrée et un accès de sortie, - l'absence de phénomènes de saturation induits par l'équipement dans les conditions normales d'utili station. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les lignes de transmission sont des lignes téléphoniques. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérise en ce que les éléments constitutifs des amplificateurs et les résistances qui les relient sont déterminés par les quatre contraintes - impédance d'entrée 600SL, - impédance de sortie 60du1, - gain total en tension de l'équipement égal à 1 pour tous les trajets entre un accès d'entrée et un accès de sortie de rang différent, - absence de phénomènes de saturation pour des signaux téléphoniques. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un premier groupe de n transformateurs de symétrisation ayant chacun un enroulement primaire à deux bornes, ces deux bornes étant reliées à deux fils constituant l'une des lignes de transmission du premier groupe et un second enroulement à deux bornes dont l'une est reliée à la masse et l'autre à l'entrée d'un des amplificateurs du premier groupe, et un .second groupe de n transformateurs de symétrisation ayant chacun un enroulement primaire à deux bornes dont l'une est reliée à la masse et l'autre à la sortie d'un des e amplificateurs de sortie du second groupe et un enroulement seconda i- re à deux bornes reliées à deux fils constituant l'une des lignes de transmission du second groupe. 6. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les éléments constitutifs des amplificateurs et les résistances qui les relient sont adaptés à des lignes pouvant avoir des caractéristiques d'impédance et de niveau du signal transmis dif- férentes d'une ligne à l'autre, et satisfont de plus à des contraintes : - de gain en tension entre les divers accès d'entrée et les divers accès de sortie, - d'absence de phénomènes de saturation induits par le dispositif dans les conditions normales d'utilisa tion.