Brevet FR2583599A1 — publié le 19861219

i La présente invention concerne un procédé pour régler l'impédance d'équilibrage d'une jonction hybride afin de rendre maximum l'affaiblissement hybride dans une gamme désirée de fréquences de fonctionnement, de préfé- rence dans une gamme comprise entre deux fréquences de fonc- tionnement, à savoir une fréquence supérieure et une fré- quence inférieure de fonctionnement, l'impédance d'équili- brage étant formée par une première résistanceetpar une seconde résistance, qui sont branchées en série, et par un condensateur branché en parallèle avec l'une desdites première et seconde résistances. Lorsqu'une connexion à quatre fils est convertie en une connexion à deux fils, il est nécessaire d'utiliser une jonction hybride pour réaliser la séparation des di- rections de transmission. Du point de vue du principe, une jonction hybride est une connexion ou un raccord en pont qui, dans le cas optimal, est équilibré. L'impédance d'équi- librage est de ce fait égale à l'impédance de la ligne. Le problème réside dans le choix de l'impédance d'équili- brage de manière qu'elle corresponde à l'impédance de li- gne dans chaque cas particulier étant donné que l'impédan- ce d'une ligne de transmission peut varier dans des limi- tes étendues, en fonction par exemple de la longueur du câble, du diamètre du conducteur, du matériau isolant du conducteur et des tolérances de fabrication. Par conséquent une impédance stable ne fournit même pas un résultat pas- sable. Ainsi le meilleur équilibrage envisagé a consisté à raccorder plusieurs impédances différentes d'équilibrage, ce qui a entraîné une certaine amélioration de la situa- tion. Ceci peut être réalisé si les structures de lignes utilisées sont connues et si l'on suppose qu'aucune varia- tion de fabrication n'intervient. Cependant ce n'est pas le cas dans la pratique et au contraire une variation dans la fabrication peut modifier de façon déterminante l'impé- dance de la ligne. On a également essayé d'utiliser des procédés, selon lesquels on règle une ou plusieurs variables de l'im- pédance d'équilibrage. Si l'on utilise une seule variable, l'équilibrage obtenu est simplement passable. Si l'on uti- lise plusieurs variables, l'optimum est difficile à trou- ver étant donné que les variables dépendent les unes des autres. Le but de la présente invention est de fournir un procédé au moyen duquel les différentes variables d'une impédance d'équilibrage à variables multiples peuvent être réglées de telle sorte que l'on trouve toujours l'optimum. Ce problème est résolu conformément à l'inven- tion dans un procédé du type indiqué plus haut, caracté- risé en ce qu'il inclut les phases opératoires consistant à: (a) régler ladite première résistance de manière à rendre maximum l'affaiblissement hybride au niveau de la fréquence supérieure, (b) régler ledit condensateur afin de rendre ma- ximum l'affaiblissement hybride au niveau de la fréquence supérieure, (c) régler ladite seconde résistance afin de ren- dre maximum l'affaiblissement hybride au niveau de la fré- quence inférieure, (d) régler à nouveau ladite première résistance afin de rendre maximum l'affaiblissement hybride au niveau de la fréquence supérieure, (e) régler à nouveau ladite seconde résistance afin de rendre maximum l'affaiblissement hybride au niveau de la fréquence inférieure, et (f) régler à nouveau ledit condensateur afin de rendre maximum l'affaiblissement hybride à l'intérieur de l'ensemble de la gamme de fréquences de fonctionnement, avec une éventuelle pondération de certaines fréquences. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une impédance typique d'un câble pour différentes fréquences; les figures 2-7 illustrent différentes phases opératoires du procédé conforme à l'invention; - la figure 8 représente une structure de cir- cuit spécifique pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention; - la figure 9 représente une variante de la struc- ture de la figure 8; et - la figure 10 représente une autre structure spécifique pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. Ci-après on va donner une description détaillée de l'invention. La figure 1 représente l'impédance d'un câble classique pour différentes fréquences situées dans la gam- me allant de 10 à 100 kHz. I1 ressort de la figure 1 que la courbe de variation de l'impédance peut être représen- tée de façon approchée par une partie d'un arc de cercle disposée dans le quadrant du système de coordonnées, qui est défini par les axes + Re et Im. Ce type de courbe de variation d'impédance peut être obtenu de façon appro- chée au moyen d'une connexion comprenant deux résistances branchées en série et un condensateur, qui est branché en parallèle avec l'une des résistances. Si l'impédance du câble est désignée par Zkaap et si l'impédance d'équilibrage est désignée par Ztasaus, l'affaiblissement d'adaptation AS entre deux points d'impé- dance peut être calculé au moyen de l'expression suivante: AS = Zkaap. tasaus kaap. + Ztasaus Les affaiblissements d'adaptation fournissent des cercles ne possédant pas le même centre dans le plan Re-Im. D'après l'expression ci-dessus on peut voir que c'est la distance par rapport & l'origine qui est impor- tante. On peut tracer les mêmes cercles AS en tout empla- cement situé à une même distance à partir de l'origine. La figure 2 représente un cas spécifique, dans le- quel l'impédance du câble au niveau de la fréquence limi- te supérieure est indiquée par un point Zky du système de coordonnées et, dans lequel l'impédance du câble au niveau de la fréquence limite inférieure est repérée par Zka Dans le cas de l'utilisation de l'impédance d'équilibrage con- forme à l'invention, c'est-à-dire l'impédance d'équilibra- ge comportant deux résistances R1 et R2 branchées en série et un condensateur C1 branché en parallèle avec la résis- tance R2, on peut supposer, pour commencer, que l'impédan- ce d'équilibrage correspond & une partie de l'arc de demi- cercle située entre lespointsZty et Zta. Comme cela ressort de la figure 2, la valeur de l'impédance d'équilibrage se rapproche de la valeur R1 lorsque la fréquence tend vers l'infini et, d'autre part, la valeur de l'impédance d'équi- librage est égale à R1 + R2 lorsque la fréquence tend vers la valeur 0. Les points R1 et R1 + R2 déterminent un emplacement de la courbe de variation de l'impédance d'équi- librage dans le système de coordonnées. Dans le procédé conforme à l'invention, la ré- sistance R1 est réglée tout d'abord de manière à fournir un affaiblissement hybride maximum (c'est-à-dire la meil- leure adaptation possible) au niveau de la fréquence limi- te supérieure. Etant donné que l'impédance d'équilibrage correspond à un demi-cercle dans le plan de l'impédance, le réglage de R1 décale le centre du cercle. Etant donné que la valeur de R1 correspond approximativement à la va- leur obtenue au moyen de l'impédance d'équilibrage lorsque la fréquence tend vers l'infini, le point de fréquence su- périeure se déplace suivant une direction parallèle à l'axe Re. Le point optimum se situe sur le cercle AS le plus petit, qui est intersecté par une courbe suivie par le point de fréquence supérieure. On peut tracer une droi- te passant par ce point et par le centre du cercle et qui est parallèle à l'axe Im. Le demi-cercle représentant l'im- pédance d'équilibrage se décale de ce fait depuis les va- l 1 2 leurs R1, R1 + R2 vers les valeurs R1, R1 + R2. Le nouvel emplacement de l'impédance d'équilibrage est représenté sur la figure 2 par une partie d'un arc de demi- cercle, dont les points d'extrémité sont repérés par Z1 et 1 ty ta' Lors de la phase opératoire suivante du procédé conforme à l'invention, on règle le condensateur Cl, qui est branché en parallèle avec la résistance R2, de manière à rendre maximal l'affaiblissement d'adaptation au niveau du point de fréquence supérieure. Ceci est représenté sur la figure 3. La modification de la valeur du condensateur C1 décale les points de fréquence situés sur le demi-cer- cle (le demi-cercle lui-même conserve sa position). On trou- ve par conséquent l'optimum au niveau de l'intersection de la courbe de variation de l'impédance d'équilibrage avec le cercle AS. La nouvelle courbe de variation de l'impé- dance d'équilibrage est située en des points Z2 et Z2 re- ty ta présentés sur la figure 3. Si le point d'impédance du câble est situé sur l'axe Re, la valeur optimale de l'impédance d'équilibrage sera également située sur l'axe Re. Dans la pratique, le point d'impédance est situé dans le quadrant IV de sorte qu'on trouve le point optimum au-dessous du point d'impé- dance du câble (lorsque l'on regarde à partir de l'axe Im). Lors de la phase opératoire suivante du procé- dé conforme à la présente invention, on règle la résistan- ce R2 de manière à rendre maximale l'affaiblissement d'adap- tation au niveau du point de fréquence inférieure. Cette phase opératoire est illustrée sur la figure 4. Etant don- né que R1 détermine presque complètement l'emplacement du point de fréquence supérieure sur l'axe Re (bien que le point de fréquence supérieure se déplace sur le demi-cer- cle), le réglage de R2 a un effet important uniquement sur le point de fréquence inférieure, qui est décalé jusqu'à un point Zta représenté sur la figure 4. De façon corres- pondante, ce point Zta se trouve au niveau de l'intersec- tion de la courbe de variation de l'impédance d'équilibra- ge et du cercle As. Lors de cette phase opératoire, la va- leur de la première résistance reste inchangée et égale à R1, tandis que la valeur de R2 de la seconde résistance est transformée en la valeur R1. R2. Lors de la phase opératoire suivante, on répète la première phase opératoire, c'est-à-dire qu'on règle la résistance R1 au moyen du point de fréquence supérieure de manière à rendre maximal l'affaiblissement d'adaptation au niveau de cette fréquence supérieure. La valeur de la résistance est de ce fait modifiée et passe de la valeur 1 2 R1 à la valeur R1, et le point situé sur l'axe réel, qui définit une extrémité de l'arc de demi-cercle, est décalé 1 1 2 1 - de la valeur R1 + R2 à la valeur R1 + R2. Ceci est repré senté sur la figure 5. La courbe de variation de l'impédan- ce d'équilibrage est de ce fait transférée en un emplace- ment situé entre les points Z3 et Z4 ty ta' Lors de la phase opératoire suivante du procédé, on répète la troisième phase opératoire, c'est-àdire qu'on règle la résistance R2 au moyen du point de fréquence infé- rieure de manière à rendre maximal l'affaiblissement de l'adaptation au niveau de ce point de fréquence inférieure. Un point d'extrémité sur l'arc en forme de demi-cercle re- présentant la variation de l'impédance d'équilibrage est 2 1 déplacé depuis le point R1 + R2 sur l'axe réel jusqu'au 2 2. 2 point R + 2 Ceci est représenté sur la figure 6. L'im- pédance d'équilibrage est de ce fait décalée entre les points Z4 et Z5 représentés sur la figure 6. ty ta La dernière phase opératoire du procédé comprend le réglage du condensateur C1 de telle manière que l'on obtient un affaiblissement d'adaptation maximum pour tou- tes les fréquences de fonctionnement. Cette partie de l'arc de demicercle qui représente l'impédance d'équilibrage est de ce fait déplacé le long du même arc, comme cela est représenté sur la figure 7. L'impédance d'équilibrage est de ce fait située entre les points Z5 et Z6ta Cet équili- ty ta' brage est très proche de l'optimum et correspond dans la pratique, d'une manière assez précise, à l'impédance réel- le du câble. Au cours de cette dernière phase opératoire, il est également possible de réaliser une pondération des différentes fréquences les unes par rapport aux autres au moyen de la réponse en fréquence du filtre. Même si le pro- cédé conforme à l'invention a été décrit ci-dessus unique- ment en référence à un cas spécifique, on comprendra que l'on peut toujours obtenir une adaptation optimale de l'im- pédance d'équilibrage au moyen des phases opératoires du procédé conforme à l'invention. Une structure spécifique pour la réalisation du procédé décrit ci-dessus va être décrite ci-après en ré- férence à la figure 8. Dans le cas de la figure 8, une con- nexion en pont constituant la jonction hybride comprend deux résistances R, et on forme une impédance d'équilibra- ge, qui doit être ajustée sur l'impédance du câble Zkaap comme décrit cidessus, grâce au raccordement en série de deux résistances R1 et R2, et à un condensateur C1 qui est branché en parallèle avec la résistance R2. La résistance R1 est représentée comme étant réglable, d'une quantité B, et la résistance R2 comme étant réglable d'une quantité C et le condensateur C1 comme étant réglable d'une quan- tité A. Le signal requis pour l'adaptation de l'impédance d'équilibrage est fourni par un générateur de transmission 4. Le but de l'adaptation de l'impédance d'équilibrage est naturellement de rendre l'impédance d'équilibrage égale à l'impédance du câble. Dans le circuit de la figure 8, la différence entre ces deux quantités est calculée au mo- yen d'un additionneur 5. Un signal représentant la diffé- rence entre l'impédance d'équilibrage et l'impédance du câble est appliqué par l'additionneur 5 aux filtres passe- bande 6, 7 et 8. La bande passante du filtre passe-bande 6 recouvre l'ensemble de la gamme de fonctionnement, tan- dis que la bande passante du filtre passe-bande 7 corres- pond à la fréquence limite supérieure et que celle du fil- tre passe-bande 8 correspond à la fréquence limite infé- rieure. Ainsi il est possible d'obtenir les différentes fréquences de réglage requises dans le procédé, au moyen desdits filtres passe-bande 6, 7 et 8. Seul l'un de ces filtres passe-bande est utilisé pendant une phase opéra- toire particulière, le filtre correct étant sélectionné au moyen d'un commutateur 9. Un signal délivré par le com- mutateur 9 est redressé au moyen d'un circuit 10 pour la détermination de la grandeur du signal, à la suite de quoi le signal est appliqué à un circuit 11 qui règle la quan- tité A, B ou C, en fonction de la phase opératoire en question de telle sorte que la valeur du signal fourni par le cir- cuit 10 est rendue minimale, c'est-à-dire que l'affaiblis- sement d'adaptation est rendu maximal. La figure 9 représente une variante de la struc- ture de la figure 8, la structure de la figure 9 corres- pondant à celle de la figure 8 à tous les égards, hormis en ce qui concerne la réalisation de l'impédance d'adapta- tion. Afin d'éviter un réglage direct du condensateur, c'est-à-dire afin d'éviter la nécessité d'utiliser un con- densateur de réglage, le réglage du condensateur est exé- cuté aumoyen d'undoublement de l'impédance d'équilibrage, c'est-à-dire que l'impédance d'équilibrage est formé par deux impédances branchées en parallèle et que les conden- sateurs C1 et C2 de ces impédances possèdent des dimen- sions inégales. En faisant la somme de ces impédances se- lon des rapports inégaux au moyen d'un additionneur 1, c'est-à-dire en multipliant chaque impédance par un coef- ficient, la somme desdits coefficients étant égale à un, l'effet obtenu est grossièrement le même que celui obtenu au moyen du réglage du condensateur. Ladite multiplication est exécutée au moyen de multiplicateurs 2 et 3, le coef- ficient d'un multiplicateur étant repéré par A et celui de l'autre multiplicateur étant repéré par 1 - A. Sur la base des circuits représentés sur les fi- gures 8 et 9, on comprendra que le procédé conforme à la présente invention peut être exécuté, en dépit de son ap- parente complexité, au moyen d'une structure à circuits assez simples et concrets, pouvant même être réalisée à l'aide de composants discrets. Ainsi ce type de jonction hybride peut être montée dans n'importe quel modem, qui rend automatiquement l'affaiblissement hybride maximal avant qu'une connexion soit formée. Des résultats de simu- lation obtenus à l'aide du modèle de la figure 8 montrent que le procédé conforme à l'invention permet d'obtenir un affaiblissement dépassant 40 dB dans la gamme de fonction- nement (modems à 80 kbits/s, 160 kbits/s) avec tous les types de câbles et avec une variation maximale dans la fa- brication. La simulation montre également que la précision de réglage des paramètres n'est pas critique, c'est-à-dire que la résolution peut être maintenue à un niveau élevé. Dans la pratique ceci implique que les variables A, B et C requièrent peut-être 24 ou 25 valeurs différentes. Ceci autorise une commande numérique, lors de laquelle des va- leurs appropriées sont choisies pour les paramètres au mo- yen de commutateurs analogiques. Ce type de variante de réalisation est décrit sur la figure 10. Sur cette figure , les composants correspondant ou fonctionnant d'une ma- nière analogue à ceux de la figure 8 sont désignés par les mêmes références. La différence la plus importante entre les structures des figures 8 et 10 tient au fait que les signaux réglant les différents paramètre sont maintenant réalisés sous la forme de connexions 12, 13 et 14 à n fils, au moyen desquels un circuit logique de commande 15 com- mande la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. Comme cela ressort de ce qui a été décrit pré- cédemment, la valeur n peut être égale par exemple à 4 ou 5. Lorsque l'on met en pratique le procédé conforme à l'invention et la structure de circuit pour l'exécution de ce procédé, la structure des autres composants des mo- dems actuellement utilisés peut être essentiellement sim- plifiée et la suppression numérique des échos est en par- ticulier plus facile à réaliser. En outre la suppression numérique des échos est plus facile étant donné que des réflexions produites par les points de désadaptation dans le câble (par exemple des types différents de câbles dis- posés l'un à la suite de l'autre) sont détectés dans la jonction hybride sous la forme d'une impédance, ce qui a pour effet que la jonction hybride est apte à éliminer une partie de ces réflexions. Un autre avantage de l'invention tient au fait qu'elle est d'un fonctionnement indépendant et ne requiert pas l'utilisation d'un processeur. REVENDICATION 1. Procédé pour régler l'impédance d'équilibrage d'une jonction hybride afin de rendre maximum l'affaiblis- sement hybride dans une gamme désirée de fréquences de fonc- tionnement, de préférence dans une gamme comprise entre deux fréquences de fonctionnement, à savoir une fréquence supérieure et une fréquence inférieure de fonctionnement, l'impédance d'équilibrage étant formée par une première résistance (R1)etpar une seconde résistance (R2), qui sont branchées en série, et par un condensateur (C1) branché en parallèle avec l'une desdites première et seconde résis- tances, caractérisé en ce qu'il inclut les phasesopératoi- res consistant à: (a) régler ladite première résistance (R1) de ma- nière à rendre maximum l'affaiblissement hybride au niveau de la fréquence supérieure, (b) régler ledit condensateur (C1) afin de rendre maximum l'affaiblissement hybride au niveau de-la fréquen- ce supérieure, (c) régler ladite seconde résistance (R2) afin de rendre maximum l'affaiblissement hybride au niveau de la fréquence inférieure, (d) régler à nouveau ladite première résistance (R1) afin de rendre maximum l'affaiblissement hybride au niveau de la fréquence supérieure, (e) régler à nouveau ladite seconde résistance (R2) afin de rendre maximum l'affaiblissement hybride au niveau de la fréquence inférieure, et (f) régler à nouveau ledit condensateur (C1)afin de rendre maximum l'affaiblissement hybride à l'intérieur de l'ensemble de la gamme des fréquences de fonctionnement, avec une éventuelle pondération de certaines fréquences.