Brevet FR2561469A1 — publié le 19850920

Dipôle réjecteur. Application aux circuits de télétaxation des joncteurs électroniques. L'invention se rapporte aux dipôles réjecteurs assurant une réjection de fréquence. Les dipôles réjecteurs sont réalisés généralement à partir d'un gyrateur. Le gyrateur permet d'obtenir une inductance avec un coefficient de surtension élevé ; la mise en série avec un condensateur offre la possibilité de créer la réjection de fréquence à partir d'un circuit résonnant série. La structure utilisée pour le gyrateur est la structure d'Antoniou. Les publications relatives à ces structures sont nombreuses, et parmi les documents de base on peut citer - "Non ideal performance of two amplifiers positive impedance converters" par L.T. BRUTON-IEEE Tr. on circuit theory Vol CT 17, N0 4, Nov. 1970. - "Modeling of a gyrator circuit" par ANTONIOU et KOLORU SRINIVASULU NAIDU-IEEE, Tr. on circuit theory, vol CT 20, NO 5, sept.1973. - A compensation technique for a gyrator and its use in the design of a channel bank filter -IEEE, Tr. on circuits and systems, vol CAS 22, N04, Avril 1975. La structure utilisée pour la réjection de fréquence est dérivée de celle du gyrateur d'Antoniou ; on obtient un circuit résonnant série qui se comporte comme une inductance dont la valeur et ses variations dépendent des tolérances propres aux composants discrets ainsi que des performances des amplificateurs (par exemple produit gain. bandepassante) utilisés dane cette structure. L'utilisation d'un tel circuit amène quelques difficultés techniques de réalisation, ou d'emploi, qui sont - le recours à une technologie hybride du genre couche mince afin d'obtenir une certaine forme de compensation en température par l'intermédiaire des coefficients de variation des éléments résistances et capacités, - la spécificité du dipôle réjecteur pour une seule fréquence qui se doit d'être calibrée si l'on souhaite respecter une valeur maximum de réjection. - la nécessité de faire appel à des amplificateurs à consommation élevée pour obtenir un produit gain. bande passante élevée afin de diminuer l'incidence des amplificateurs sur les performances. Il est possible d'obtenir la réjection à des fréquences différentes en ayant recours à des multiplieurs analogiques ou à des amplificateurs à transconductance. On trouvera des renseignements sur ce sujet dans les articles suivants " Electronically tunable analogue filters" par L.T. BURTON, IEEE. Tr. on circuit theory, Vol.CT 19, mai 1972. " Use transconductance amplifiers to make programmable filters" par S . FBliCO . Electronic design, vol.24, NO 19, 13 sept.1976. Ces solutions sont en général relativement onéreuses et leur pré cisice toute relative. L'invention a pour but de pallier les inconvénients des solutions connues et de réaliser un dipôle réjecteur permettant la réjection de fréquence tout en conservant une excellente précision. - Un autre but de l'invention est de réaliser un dipôle réjecteur permettant la réjection à des fréquences différentes de manière plus simple et moins onéreuse que les solutions connues. L'invention a pour objet un dipôle réjecteur pour la réjection d'au moins une fréquence, caractérisé par le fait qu'il comporte, entre une borne d'entrée et une borne de sortie, un soustracteur, un filtre passe-bande ayant au moins une fréquence de résonnance, et une résistance, la borne d'entrée étant reliée à une entrée positive du soustracteur et à une entrée du-filtre passe-bande, une sortie du filtre passebande étant reliée à une entrée négative du soustracteur, la résistance étaa"t connectée entre la borne d'entrée et une borne de sortie du soustracteur, le filtre passe-bande et le soustracteur étant reliés à la borne de sortie du dipôle réjecteur qui présente une impédance faible égale à celle de la résistance à la fréquence de résonnance du filtre passe-bande et une impédance très élevée aux autres fréquences. L'invention va être décrite à l'aide d'un exemple de réalisation illustré par les figures annexées dans lesquelles - la figure 1 est un schéma d'un dipôle réjecteur selon l'invention, - la figure 2 représente schématiquement un dipôle réjecteur programmable de l'invention permettant la réjection à des fréquences différentes, - la figure 3 représente une application d'un dipôle réjecteur programmable au circuit de télétaxation d'un joncteur électronique. Dans la figure 1, qui est un schéma d'un dipôle réjecteur D de l'invention, 1 est un soustracteur, 2 est un filtre passe-bande, 3 est une résistance, A et B sont une bonne d'entrée et une borne de sortie du dipôle réjecteur, la borne de sortie B étant par exemple à la masse. La borne d'entrée A est reliée d'une part directement à l'entrée positive du soustracteur 1 et à l'entrée du filtre passe-bande 2, et d'autre part à la borne de sortie S du soustracteur 1 par la résistance 3 ; la sortie du filtre passe-bande est reliée à l'entrée négative du soustracteur. Le filtre passe-bande et le soustracteur sont reliés à la borne de sortie B. Le filtre passe-bande 2 est un filtre à coefficient de surtension élevé ayant un gain de 1 et une phase nulle à la résonnance. Le dipôle réjecteur présente une impédance élevée aux fréquences autres que celles de la fréquence de résonnance du filtre passe-bande ; à la fréquence de résonnance l'impédance du dipôle réjecteur est R, en désignant par R la valeur de la résistance 3. Le dipôle réjecteur se connecte donc en parallèle sur une impédance Z d'un circuit lorsque l'on désire éliminer dans ce circuit un signal à une fréquence déterminée. Ainsi à cette fréquence le filtre passe-bande est à la résonnance, et le dipôle réjecteur se comporte pratiquement comme un court-circuit, si R est très inférieure à Z. Le fonctionnement du dipôle réjecteur D est le suivant, en désignant par Ve la tension à l'entrée, borne d'entrée A, et par Vs la tension à la borne de sortie S du soustracteur 1. L'impédance du circuit constitué par la résistance 3, le filtre passe-bande 2 et le soustracteur 1, entre les bornes A et S est La tension Vs résulte de la différence entre les tensions appliquées aux entrées positives et négatives du soustracteur 1. La tension à l'entrée positive est Ve ; la tension à l'entrée négative est une tension U(p) qui pour une tension à l'entrée du filtre passe-bande dépend de la fréquence, c'est-à-dire du gain du filtre ; on a donc U(p) = Ve.G(p) d'où Vs = Ve - Ve.G(p) = Ve (1 - G(p)). L'impédance Ze, équation 1, devient alors Le filtre passe-bande ayant un gain de 1 à la résonnance, l'impédance Ze a la valeur R à la fréquence de résonnance, qui est la fréquence de réjection. Pour toutes les autres valeurs de la fréquence le gain G(p) est très faible et l'impédance Ze, équation 2, a une valeur très élevée. Le gain G(p) est d'autant plus petit, aux fréquences autres que celle de la résonnance, que le coefficient de surtension du filtre est plus élevé. Il en résulte que la bande passante du filtre est d'autant plus étroite que le coefficient de surtension est plus élevé ; ceci n'est pas gênant dès lors que la fréquence à éliminer est bien déterminée. Il est bien connu que dans tout filtre, à toute variation d'amplitude, donc du gain, correspond une variation de phase, et ceci ne peut être éliminé. Par contre plus le filtre devient raide, plus les variations de phase sont brusques ; un tel filtre est donc intéressant dès que l'on veut agir sur une fréquence déterminée, sans influer, ou le moins possible, sur les autres fréquences. Pratiquement cela signifie que le filtre aura un gain très faible et pratiquement constant, excepté au voisinage de la fréquence pour laquelle son gain est égal à 1. Le filtre passe-bande sera avantageusement réalisé à l'aide de la structure à variable d'état, car le gain à la résonnance y est très bien contrôlé ; les structures à variable d'état sont des structures connues dans lesquelles le réglage des coefficients est indépendant et qui utilisent un intégrateur par niveau d'ordure du filtre ; par exemple un filtre du deuxième ordre comporte deux intégrateurs. Le dipôle réjecteur de la figure 1 peut être utilise pour la réjection d'un signal de télétaxation appliqué à un joncteur électronique. Dans une telle application l'impédance Z représente une impédance dans le joncteur, le dipôle réjecteur ayant pour rôle de shunter cette ìmp dance donc de présenter une impédance faible à la fréquence du signal de télétaxation, afin d'éviter le retour du signal de télétaxation vers le central, et de présenter une impédance très élevée aux autres fréquences afin de ne pas perturber la transmission des fréquences vocales. La figure 2 représente schématiquement un dipôle réjecteur programmable de l'invention, permettant la réjection à différentes fréquences ; le filtre peut ainsi rejeter une fréquence choisie parmi une gamme de fréquences, et le changement de fréquence à rejeter s'effectue par modification du choix de la fréquence à rejeter. L'emploi d'un tel filtre, dans un dipôle réjecteur permet par exemple la réjection du signal de télétaxation appliqué à un joncteur d'abonné téléphonique, les signaux de télétaxation étant généralement à 12 ou 16 kHz. Dans cette figure 2, le dipôle réjecteur D1 comporte un soustracteur 1, une résistance 3, et un filtre passe-bande programmable 4, par exemple un circuit du type MFîO, dont la fréquence de résonnance est variable et peut être commandée par application d'un signal de commande. L'impédance du circuit constituée par la résistance 3, le filtre passe-bande 4 et le soustracteur 2, entre la borne d'entrée A et la borne de sortie S du soustracteur est donnée par l'équation 2 ; le filtre passe-bande 4 a un gain de 1 à chacune des fréquences de résonnance. Le circuit MFîO est un circuit du commerce qui utilise le principe du filtre à variable d'état mais dont la composition interne repose sur des capacités commutées associées à des amplificateurs opérationnels intégrés Le filtre passe-bande programmable et le soustracteur sont reliés à la masse qui constitue la borne de sortie B du dipSle réjecteur. Le filtre 4 a une entrée de commande 5 qui permet par application d'un signal de commande fH de caractériser la fréquence d'accord du filtre ; dans la figure 2 ce signal de commande fH est délivré par un diviseur programmable 6 constitué par un diviseur 7 et un multiplexeur 8. Un signal d'horloge H, de fréquence fixe, est appliqué à entrée du diviseur 7 dont la sortie est reliée à l'entrée de commande 5 du filtre passe-bande 4 ; le diviseur 7 a huit entrées de commande reliées à huit sorties du multiplexeur 8 qui reçoit par des entrées El, E2, E3 des signaux logiques caractérisant huit rapports de division du diviseur 7. Le diviseur programmable 6 délivre donc un signal de commande fH dont la fréquence, obtenue par division du signal d'horloge H, est déterminée par les signaux appliqués aux entrées El, E2, E3 du multiplexeur.Le signal de commande fH peut donc prendre huit valeurs de fréquences qui permettent ainsi de caractériser huit fréquences d'accord du filtre passe-bande 4. Il est ainsi très facile de faire fonctionner le dipôle réjecteur D1 à l'une des huit fréquences possibles ; dans le cas d'une application aux circuits de télétaxation des joncteurs électroniques, le même dipôle réjecteur pourra fonctionner à 12 ou à 16 kHz, selon le cas, et ceci uniquement en fixant le rapport de division du diviseur 7 à l'aide des signaux logiques appliqués aux entrées El, E2, E3 du multiplexeur 8. Le diviseur programmable ayant huit rapports de division permet bien entendu au filtre passe-bande programmable 4 de fonctionner à une autre fréquence d'accord que 12 ou 16 kHz. Les fréquences de télétaxation à 12 ou 16 kHz étant pratiquement les seules utilisées, il est possible de réaliser le diviseur programmable de manière plus simple, donc plus économique, comme représenté figure 3. Cette figure 3 représente une application d'un dipôle rejecteur programmable aux circuits de télétaxation d'un joncteur électronique. Dans cette figure le dipôle réjecteur Dl est identique à celui de la figure 2, J est un joncteur électronique relié à d'une part à un abonné par des fils de ligne R et T et d'autre part au central par des fils RX et TX ; le joncteur reçoit un signal de télétaxation TTX, et une borne d'accès extérieur 14 est reliée à-la borne d'entrée A du dipôle réjecteur D1 ; par ailleurs le joncteur est relié à la masse. Un diviseur programmable 9 comprend un diviseur 10 et deux registres 11 et 12 ; le diviseur 10 reçoit un signal d'horloge H et est relié en sortie à l'entrée de commande 5 du filtre passe-bande 4 du dipôle réjecteur D1. Chaque registre, 11, 12 a quatre sorties reliées à quatre entrées de commande du diviseur 10 ; le registre 11 a quatre entrées al, a2, a3, a4 qui reçoivent chacune un signal logique, et une entrée de commande e reliée directement à un fil de commande de sélection 15 ; le registre 12 a quatre entrées bl, b2, b3, b4 qui reçoivent chacune un signal logique, et une entrée de commande e reliée au fil de commande de sélection 15 par un inverseur 13.Les signaux logiques appliqués aux entrées des registres 11 et 12 définissent un rapport de division du diviseur 10, donc une fréquence accord du filtre passe-bande 4 ; par exemple les signaux logiques appliqués aux entrées du registre 17 définissent la fréquence d'accord 12 kHz et les signaux logiques appliqués aux entrées du registre 12 définissent la fréquence d'accord 16 kHz. Un signal de sélection CS appliqué au fil 15 permet la sélection d'un registre ; lorsque le signal de sélection GS à la valeur 1 il permet la sélection du registre 11, et lorsqu'il à la valeur O il permet la sélection du registre 12. Ainsi la fréquence d'accord du filtre passe-bande est sélectionnée simplement par le signal de sélection CS.Le rôle dipôle réjecteur D1, dans cette application au joncteur électronique, est de modifier l'impédance sur la borne d'accès extérieur 14 du joncteur, en créant une impédance de télétaxation la plus faible possible Bien que dans la figure 3 on ait représenté un dipôle réjecteur ayant un filtre passe-bande à capacités commutables, ceci afin de pouvoir utiliser le dipôle réjecteur à l'une ou l'autre des fréquences de télétaxation, 12 ou 16 kHz, il est bien entendu que l'on peut utiliser le dipôle réjecteur D de la figure 1 pour la réjection du signal de télétaxation, mais alors le filtre passe-bande qui n'a qu'une fréquence d'accord (fréquence de résonnance) doit être conçu à l'origine pour réjecter la fréquence de télétaxation utilisée ; dans ce cas il est nécessaire de prévoir deux types filtres passe-bande, l'un à 12 kHz et l'autre à 16 kHz, ce qui conduit à deux types de réjecteurs, chacun étant spécifique pour une fréquence de télétaxation donnée. REVENDICATIONS 1/ Dipôle réjecteur pour la réjection d'au moins une fréquence, caractérisé par le fait qu'il comporte, entre une borne d'entrée (A) et une borne de sortie (B), un soustracteur (1), un filtre passe-bande (2) ayant au moins une fréquence de résonnance, et une résistance (3), la borne d'entrée (A) étant reliée à une entrée positive de soustracteur (1) et à une entrée du filtre passe-bande (2), une sortie du filtre passe-bande étant reliée à une entrée négative du soustracteur (1), la résistance (3) étant connectée entre la borne d'entrée (A) et une borne de sortie (S) du soustracteur (1), le filtre passe-bande (2) et le soustracteur (1) étant reliés à la borne de sortie (B) du dipôle réjecteur (D) qui présente une impédance faible égale à celle de la résistance (3) à la fréquence de résonnance du filtre passe-bande (2) et une impédance très élevée aux autres fréquences. 2/ Dipôle réjecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le filtre passe-bande est un filtre programmable (4) ayant une fréquence de résonnance variable, ledit filtre comportant une entrée de commande (5) recevant un signal de commande (fH) dont la fréquence détermine la fréquence de résonnance du filtre (4). 3/ Dipôle réjecteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'entrée de commande du filtre passe-bande programmable (4) est reliée à la sortie d'un diviseur (7) dont une entrée horloge reçoit un signal d'horloge (H), et qu'un multiplexeur (8), relié par huit sorties à huit entrées du diviseur (7), a trois entrées (El, E2, E3) recevant chacune un signal logique, lesdits signaux logiques permettant de déterminer huit rapports de division du diviseur (7), donc d'obtenir huit fréquences de résonnance du filtre programmable (4). 4/ Application d'un dipôle réjecteur selon la revendication 1 à un circuit de télétaxation d'un joncteur électronique (J), caractérisé par le fait que la borne d'entrée (AZ du dipôle réjecteur (D) est reliée à une borne d'accès extérieur t14) du joncteur et que la borne de sortie (B) du dipôle et le joncteur sont reliés à la masse, pour empêcher le retour d'un signal de télétaxation (TTX) vers un central. 5/ Application d'un dipôle réjecteur selon la revendication 2 à un circuit de télétaxation d'un joncteur électronique (J), caractérisé par le fait que la borne d'entre (A) du dipôle réjecteur (D1) est reliée à une borne d'accès extérieur (14) du joncteur, que la borne de sortie (B) du dipôle réjecteur et le joncteur sont reliés à la masse, et que la fré- quence de résonnance du filtre passe-bande programmable (4) est égale à celle du signal de télétaxation (TTX), ladite fréquence de résonnance étant commande par le signal de commande (fH) appliqué à l'entrée de commande (5) du filtre passe-bande programmable (4). 6/ Application d'un dipôle réjecteur à un circuit de télétaxation d'un joncteur électronique selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'entrée de commande (5) du filtre passe-bande programmable (4) est reliée à une sortie d'un diviseur (10) dont une entrée horloge reçoit un signal d'horloge (H), qu'un premier (11) et un deuxieme (12w registres ont chacun quatre sorties reliés à quatre entrées du diviseur (10), que chaque registre (11, 12) a quatre entres (a1 à a4 s bl å b4) qui reçoivent chacune un signal logique, l'ensemble des signaux logiques appliqués à chacun des registres déterminant un rapport de division du divi- seur (10), qu'un fil de commande de sélection (15) est relié directement à une entrée de commande (e) du premier registre (11) et par un inverseur (13) à une entrée de commande (e) du deuxième registre (12), et qu'un signal de sélection (CS) applique au fil de commande de sélection (15) permet la sélection de l'un des registres, donc de la fréquence de résonnance du filtre passe-bande programmable (4).