Brevet FR2536614A1 — publié le 19840525

La présente invention a pour objet un dispo- sitif d'interconnexion de lignes de transmission, no- tamment de lignes téléphoniques Elle trouve une ap- plication 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 1 Cha- que 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'émis- sion et une ligne de réception Ces lignes sont notées respectivement LE 1, LE 2 L En et LR 1, LR 2, o L Rn, o N désigne 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 téléconférence avec l'une des N lignes de 4 fils con- nectées à l'équipement de téléconférence Ces lignes sont interconnectées dans un circuit 10 dénommé 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 participants. 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 France 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 impor- tante ( 5 d B) en-dessous du seuil d'écrétage; 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 diapho- nique entre systèmes voisins d'audioconférence ( 31 d B environ), bien inférieure à la valeur préconisée habi- tuellement en télécommunications. Ces défauts se traduisent par une mauvaise qualité de l'audition, ajoutée au fait que les conver- sations 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 commu- tation de la parole De tels systèmes utilisent un explorateur à balayage rapide, qui examine, de manière cyclique, les signaux appliqués aux 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'explora- teur recherche ensuite un nouveau signal supérieur au seuil. Ce type de matériel présente encore des in- convénients car il introduit un effet de hachage qui est préjudiciable au confort d'écoute. Le but de l'invention est de proposer un dispositif qui évite les inconvénients des systèmes connus. Le problème que résout l'invention est en fait plus large que celui de l'audioconférence Il s'agit, de manière générale, d'établir une intercon- 3 2536614 nexion entre un premier groupe de n lignes de trans- mission, portant les messages émis, et un second grou- pe de N autres lignes de transmission, portant les messages reçus, de telle manière qu'on retrouve sur chaque ligne du second groupe d'une part les signaux véhiculés par toutes les lignes du premier, sauf par celle qui a le même rang que la ligne du second groupe considérée, et d'autre part, le signal véhiculé par la ligne du premier groupe de même rang que la ligne du second groupe considérée, avec un gain ajustab le sim- plement, y compris à une valeur nulle Un tel disposi- tif peut être utilisé pour interconnecter plusieurs terminaux afin que soient distribuées les informations émises par chacun d'eux vers tous les autres Les si- gnaux véhiculés peuvent être très divers: signaux de données, signaux vocaux et/ou musicaux, etc Les li- gnes de transmission interconnectées par l'équipe- ment peuvent avoir des caractéristiques d'impédance et de niveau du signal transmis différentes d'une ligne à l'autre. Tous ces buts sont atteints, selon l'inven- tion, par l'utilisation d'une famille d'amplifica- teurs différentiels. 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 1) et un second groupe de N autres lignes de transmission et 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 ampli- ficateurs différentiels ayant chacun une sortie reliée à l'une des lignes du second groupe et deux entrées, l'une inverseuse et l'autre non inverseuse, la sortie de chaque amplificateur du premier groupe étant reliée 253661-4 à travers une résistance à toutes les entrées non in- verseuses des amplificateurs différentiels du second groupe, la sortie de chaque amplificateur du premier groupe ayant un rang déterminé étant par ailleurs re- liée directement à l'entrée inverseuse de l'amplifica- teur différentiel de même rang, Les caractéristiques de l'invention appa- raitront mieux après la description qui suit, d'un exemple de réalisation donné à titre explicatif et nullement limitatif Cette description se réfère à des dessins annexés qui font suite à la figure 1 déjà dé- crite, 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 de montage d'un amplificateur d'entrée, la figure 6 représente le schéma de montage d'un amplificateur différentiel de sortie, la figure 7 représente un module complet, la figure 8 représente le schéma d'un module complet 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 o 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 partici- pants; mais ce nombre n'a évidemment aucun caractère 2536614 limitatif, le nombre de lignes interconnectées pouvant être quelconque Enfin, il faut observer que les figu- res 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 com- prend un premier groupe de dix amplificateurs, dits amplificateurs d'entrées, A Elî AE 2 O AE 1 O et un se- cond groupe de dix amplificateurs, dits amplificateurs de sortie, A 51, A 52 O A 510 L'entrée des premiers est reliée aux lignes d'émission L El LE 10 et la sortie des seconds aux lignes de réception LRI LR 10. Les amplificateurs de sortie sont de type différentiel et, à ce titre, ils comprennent chacun une entrée inverseuse (repérée sur les schémas par le signe -) et une entrée non inverseuse (repérée par le signe +) La sortie de chaque amplificateur d'entrée est reliée à toutes les entrées non inverseuses des amplificateurs différentiels par une résistance, res- pectivement Rl, R 2 R 10, de préférence toutes éga- les Par ailleurs, la sortie d'un amplificateur d'entrée d'un certain rang est reliée-directement à l'entrée inverseuse de l'amplificateur différentiel de même rang par une résistance réglable. Le fonctionnement de ce circuit est le sui- vant: l'entrée non inverseuse de chaque amplificateur différentiel reçoit la somme des signaux délivrés par les amplificateurs d'entrée, y compris le signal déli- vré par l'amplificateur d'entrée ayant le même rang. Mais l'entrée inverseuse reçoit ce dernier signal, ajusté, dans le cas de l'application téléphonique, au moyen de la résistance réglable correspondante, à la même amplitude que celle du signal entrant sur l'en- trée non inverseuse L'amplificateur de sortie de rang 6 2536614 i délivre un signal de sortie sri qui, en définitive, contient tous les signaux d'entrées sej excepté celui de même rang, c'est-à-dire le signal de rang j = i. Ceci peut s'exprimer par la relation n sri (sej) sei j=i n soit sri = Z sej S jy'i qui est bien la condition requise pour une audioconfé- rence. 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 JE 1, JE 2, etc et un accès de récep- tion JR 1, JR 2, etc Les accès d'émission et de ré- ception des joncteurs sont connectés respectivement à l'entrée de l'amplificateur d'entrée et à la sortie de l'amplificateur de sortie ayant le même rang que le joncteur en question L'accès JE 1 est donc relié à l'entrée de l'amplificateur AE 1 et l'accès JR 1 à la sortie de l'amplificateur A Sl, 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 la charge connectée, le signal de conversation en provenance de la paire "émission" d'un circuit n'est pas réinjecté sur la paire "réception" de ce même circuit, alors qu'il est diffusé sur les paires "réception" de tous les autres circuits. 7 -2536614 Pour préciser davantage les différents élé- ments du montage, on notera dans la suite: R la valeur commune des résistances de connexionen- tre amplificateurs d'entrée et amplificateurs de sortie, ZSAE l'impédance de sortie d'un amplificateur d'en- trée, ZEAS l'impédance d'entrée présentée par l'entrée in- verseuse d'un amplificateur de sortie, ZEAS(+) ou Z l'impédance d'entrée présentée par l'entrée non inverseuse d'un amplificateur de sor- tie Si nécessaire, on notera ZEA Sn(+) l'impédance d'entrée présentée par l'entrée non inverseuse de l'amplificateur de sortie de rang n. Pour un bon fonctionnement du dispositif on doit avoir ZSAE très petit devant R, ce qui revient à dire que chaque amplificateur d'entrée est une source de tension idéale vis-à-vis de la charge qui lui est connectée. La charge connectée à la sortie de chaque amplificateur d'entrée, (par exemple à la sortie du premier AE 1, la situation étant la même pour les au- tres) est représentée sur la figure 4 Cette charge est constituée par la mise en parallèle de ZEAS et d'un dipôle résultant de la mise en série d'une résis- tance R, de (n-l) résistances R en parallèle et de n impédances Z représentant les impédances ZEAS(+) Un schéma équivalent est donné sur la partie droite de la figure 4. Un calcul classique donne, pour cette charge Rc: Rc = n R ZEAS (R + Z) (R+ Z)n R+ZEAS ún R+(n-l)Zl L'affaiblissement entre la sortie de l'am- plificateur d'entrée de rang i et l'entrée d'un ampli- ficateur de sortie de rang J, avec j/i, est calculable à partir du rapport entre la tension VS apparaissant à l'entrée d'un amplificateur de sortie et la tension VE apparaissant à la sortie d'un amplificateur d'entrée de rang différent Ce rapport est égal à: vs i z VE N z +R D'autres spécifications, propres au cahier des charges, peuvent être prises en compte, en fixant une impédance nominale des accès à 600 Ohms et un af- faiblissement de O d B entre une entrée de rang i et une sortie de rang j (avec j / i). Ces conditions imposent donc: une impédance d'entrée de chaque amplifi- cateur d'entrée égale à 600 Ohms, une impédance de sortie de chaque amplifi- cateur de sortie égale à 600 Ohms,- une valeur égale à 1 pour le produit du gain d'un amplificateur d'entrée, du gain entre sortie d'un amplificateur d'entrée et entrée d'un amplifica- teur de sortie et du gain d'un amplificateur de sor- tie. On peut enfin prendre en compte une con- trainte permettant de déterminer les gains des ampli- ficateurs afin que, pour un même gain global de la chaîne amplificateur d'entrée-réseau de connexion-am- plificateur de sortie, le niveau du signal d'entrée puisse atteindre une valeur maximale, sans qu'appa- raissent 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 9 2536614 sortie Ces amplificateurs peuvent être construits à l'aide de circuits intégrés linéaires montés en ampli- ficateurs-inverseurs, comme illustré sur la figure 5, pour ce qui concerne les amplificateurs d'entrée et de circuits intégrés linéaires montés en amplificateurs différentiels, comme illustré sur la figure 6, pour ce qui concerne les amplificateurs de sortie Chaque am- plificateur d'entrée 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 R 2, la sortie de l'amplificateur étant reliée à l'entrée inverseuse à travers une troisième résistance de valeur R 3 Les va- leurs Ri, R 2, R 3 sont reliées par: R 1 R 3 R 2 = R 1 + R 3 l'impédance d'entrée d'un tel amplificateur d'entrée, soit ZEAE, est alors peu différente de Ri et ZSAE est peu différente de 0 o En désignant par Vs et Ve les tensions de sortie et d'entrée on a Vs R 3 Ve Ri' indépendamment de la charge mise en sortie de cet am- plificateur, pourvu qu elle soit assez grande devant ZSAE, la tension de sortie Vs étant la tension d'en- trée VE définie plus haut. Pour avoir une impédance d'entrée de 6005 on prendra R 1 = 6000 Q Chaque amplificateur de sortie comprend, comme illustré sur la figure 6, une entrée non-inver- seuse (+) reliée à une résistance R'l et à la sortie par une résistance R'2, une entrée inverseuse (-) re- liée à un accès par une résistance réglable R'3 et à- une masse par une résistance R'4 La sortie est reliée à une résistance R'5 La tension VA correspond à la tension de sortie de l'amplificateur d'entrée de même rang et la tension VB à la tension provenant de toutes les sorties des amplificateurs d'entrée On a alors VS = VB R V A 'A + R'(R' i 2) L'impédance ZEAS(-) ou encore Z, présentée par l'entrée inverseuse o est appliquée la tension VB a pour expression, en désignant par i B le courant in- jecté à cet accès: (\R 11 Z Ci BJ R AR'4 1 VA R 4 VB R'3 + R'4 La figure 7 représente un module de rang i conforme à cette réalisation N modules de ce type (i de 1 à n) devant être mis en parallèle. Pour ne trouver aucune tension VS à la sor- tie d'un tel module quel que soit VE, on doit donc avoir: VRA 3 +R 4 (Rl R'2) = V+ R'2 T /r L = VBR' L'ensemble des relations précédentes permet de définir les valeurs des différentes résistances R'l, R'2, R'3 et R 14 de l'amplificateur de sortie La résistance R'5 ne sert qu'à ajuster la valeur de l'im- pédance de sortie à sa valeur nominale: 600 Ohms pour l'application téléphonique. La figure 8 enfin représente le schéma d'un module dont les accès ont été rendus symétriques par des transformateurs 600 Ohms/600 Ohms notés Ei pour 1 l l'entrée et Si pour la sortie, et o la résistance réglable connectée à l'entrée inverseuse se compose d'une partie fixe et d'une partie ajustable, afin d'accroître la précision du réglage. Pour d'autres applications que la mise en commun de lignes téléphoniques, le calcul des résis- tances de chacun des amplificateurs d'entrée et de sortie, ainsi que le choix des résistances reliant les amplificateurs d'entrée aux amplificateurs de sortie prendra en compte les caractéristiques d'impédance et de niveau du signal transmis par les lignes intercon- nectées et les conditions: de gain en tension entre les divers accès d'entrée et les divers accès de sortie; du taux de réinjection sur chaque ligne de sortie du signal arrivant sur la ligne d'entrée de même rang; 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 (LE 1, LE 2 L En) (n étant un entier supérieur à 1) et un second groupe de N autres lignes de transmission (LR 1, LR 2 L Rn), caractérisé en ce qu'il comprend un pre- mier groupe de N amplificateurs d'entrée (AE 1, AE 2, A En) 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 de type différen- tiel (A Sl, A 52, A Sn) ayant chacun une sortie reliée à l'une des lignes du second groupe et deux entrées, l'une inverseuse et l'autre non inverseuse, la sortie de chaque amplificateur du premier"-roupe étant reliée à travers une résistance à toutes les entrées non in- verseuses des amplificateurs différentiels du second groupe, la sortie de chaque amplificateur du premier groupe ayant un rang déterminé étant par ailleurs re- liée directement à l'entrée inverseuse de l'amplifica- teur différentiel de même rang. 2 Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que les éléments constitutifs des am- plificateurs et les résistances qui les relient sont déterminés par cinq 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 de rang différent, 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 de même rang, l'absence de phénomènes de saturation induits par l'équipement dans les conditions normales d'utili- sation. 3 Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications i à 3 e caractérisé en ce que les lignes de transmission sont des lignes téléphoniques, le dis- positif permettant une audioconférence entre N parti- cipants. 4 Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications l à 3, caractérisé en ce que les éléments constitutifs des amplificateurs et les résistances qui les relient sont déterminés par les cinq contraintes D impédance d'entrée 600 JIV impédance de sortie 600 O", 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, gain total en tension de l'équipement égal à O pour tous les trajets entre un accès d'entrée et un accès de sortie de même rang,. absence de phénomènes de saturation pour des signaux téléphoniques. 5 Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé 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 d'entrée du premier groupe, et un second groupe de n transformateurs de symétrisation ayant chacun un en- roulement primaire à deux bornes dont l'une est reliée à la masse et l'autre à la sortie d'un des amplifica- teurs de sortie et un enroulement secondaire à deux bornes reliées à deux fils constituant l'une des li- gnes de transmission du second groupe. 6 Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les éléments constitutifs des 14 2536614 amplificateurs et les résistances qui les relient sont adaptés à des lignes pouvant avoir des caractéristi- ques d'impédance et de niveau du signal transmis dif- férentes d'une ligne à l'autres et satisfont de plus à des contraintes: de gain en tension entre les divers accès d'entrée et les divers accès de sortie de rang différent, de gamme de réglage du taux de réinjection sur cha- que ligne de sortie du signal arrivant sur la ligne d'entrée de même rang, d'absence de phénomènes de saturation induits par le dispositif dans ses conditions prévues d'utilisa- tion.