Brevet FR2581276A1 — publié le 19861031

L'invention est relative à un procédé de transport de deux signaux constitués chacun d'une onde porteuse, modulées autour d'une frequence de base et d'enveloppe sensiblement constante. L'invention concerne également un dispositif de transport de deux signaux pour la mise en oeuvre du procédé. Notamment mais non exclusivement1 l'invention se rapporte au transport de deux ondes porteuses modulées autour de fréquences differentes, sur une même fibre optique en utilisant un moyen d'émission tel que par exemple une diode electro-luminescente ou une diode laser. L'invention trouve notamment une application avantageuse dans la distribution par fibres optiques à des abonnés de programmes de television et de programmes de radio en haute fidélité. Dans une telle application, il est avantageux de pouvoir transporter sur une même fibre optique un signal vidéo avec une ou plusieurs voies de son associées et un signal haute fidélité notamment d'un centre d'exploitation vers un centre de distribution desservant les abonnés d'un réseau de vidéocommunication. Le moyen d'émission utilisé est généralement une diode électrolumine-scente, et oarfois une diode laser. Le moyen d'émission donne de bons résultats mais son inconvenient principal est que sa puissance lumineuse emise est non linéaire par rapport au courant injecte dans la diode. Pour transporter deux ondes porteuses modulées autour de frequences de base différentes, il est actuellement connu de les Dlacer chacune dans une plage restreinte de courant injecté qui correspond à une variation sensiblement linéaire de la puissance lumineuse emise. Chaque signal est en fait emis avec des variations de faible amplitude pour la puissance lumineuse d'emission de la diode laser. Ceci affecte d'une part la qualité des signaux à la réception, en particulier le rapport signal/bruit et d'autre part cela diminue la portee de l'émission. Un des buts de la présente invention est de proposer un procéde et un dispositif de transport de deux ondes porteuses modulées, qui permettent de passer outre à la nonlinearité du moyen d'démission et qui permettent donc de travailler sur sensiblement toute la plage de variation de puissance lumineuse émissible par le moyen d'emission. Un autre but de la presente invention est de proposer un procedé et un dispositif qui, sur cette plage de puissance lumineuse émissible, permettent d'améliorer la portée de l'émission et la qualité des signaux à la réception par rapport aux transmissions traditionnelles. Un autre but de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif de transport de deux ondes porteuses modulées autour de fréquences différentes qui sont bien adaptées pour le transport sur une même fibre optique d'un signal vidéo avec ses voies de son associées et d'un signal son haute fidélité. D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Le procéde de transport de deux signaux constitués chacun d'une onde porteuse modulée autour d'une frequence différente, d'enveloppe sensiblement constante, notamment mais non exclu-sivement en vue de transporter les dits signaux sur une même fibre optique en utilisant un moyen d'émission tel que par exemple une diode électro-luminescente ou une diode laser, est caractérisé par le fait qu'à l'émission, - on réalise un signal multiplex radiofrequence en additionnant l'un a l'autre les deux signaux à enveloppe sensiblement constante, - on extrait du dit signal multiplex radiofréquence, un signal non lineaire constitué par une succession de creneaux, d'amplitude sensiblement constante, dont la phase et la fréquence sont en relation directe avec la phase et la fréquence du signal multiplex radiofréquence, - on applique au moyen d'émission un courant injecte module par le dit signal non linéaire en creneaux. Le dispositif de transport pour la mise en oeuvre du procédé est caractérisé en ce qutil comprend - des moyens de multiplexage radiofrequence pour additionner les deux signaux à enveloppe sensiblement constante, - des moyens pour extraire du signal multiplex radiofréquence un signal non linéaire, constitue par une succession de creneaux d'amplitude sensiblement constante dont la phase et la frequence sont en relation directe avec la phase et la fréquence du signal multiplex radiofréquence, - des moyens pour appliquer au moyen d'emission le signal non linéaire en créneaux. L'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en regard du dessin ci-annexe qui représente schématiquement - figure 1 : une illustration des deux porteuses modulées, - figure 2 : une illustration du multiplexage des deux signaux de la figure 1, - fiqure 3 : une construction de Fresnel illustrant l'addition des deux signaux de la figure 1, - figure 4 : un graphe illustrant la génération du signal non linéaire en créneaux, - figure 5 : un graphe illustrant le spectre de frequence du signal multiplex radiofréquence - figure 6 : un graphe illustrant le spectre de fréquence du signal non linéaire en créneaux, - figure 7 : un graphe illustrant la forme de signaux émis par le moyen d'émission, - figure 8 : une représentation des bandes de Carson sur le spectre de fréquence, - figure 9 : une illustration du traitement du signal à la reception, - figure 10 : un schéma bloc des différents éléments, dans le cas d'une application particulière de l'invention. L'invention concerne le transport sur une même ligne de transmission, notamment mais non exclusivement sur une fibre optique, de deux ondes porteuses de fréquences différentes, modulees de façon telle que leur enveloppe respective soit sensiblement constante. La figure 1 représente schématiquement la porteuse 1 de fréquence F1 et de pulsation #1 d'un signal V1 et la porteuse 2 de frequence F2 et de pulsation JX d'un signal V2, les deux signaux V1 et V2 présentant une enveloppe sensiblement constante. Par exemple, ils sont modules chacun en frequence ou en phase, à amplitude constante. Dans une application avantageuse, le signal V1 est un signal vidéo, avec une ou plusieurs voies de sons associés, modulé en fréquence sur une porteuse de frequence F1 notamment égale à 25 MHz. Le signal V2 est un signal haute fidélité de préférence numerique et transmis en modulation de phase, en bande latérale reduite à la fréquence F2 notamment égale à 10,24 MHz. Les signaux V1 et V2 sont destinés à être transportés sur une fibre optique en utilisant comme moyen d'émission une diode électro-luminescente ou une diode laser. Cette application auquel le il sera fait référence au cours de la description n'est qu'une illustration de l'invention et n'est pas limitative pour celle-ci. Pour transporter les deux signaux V1 et V2 sur un même moyen, l'invention propose dans un premier temps de realiser un multiplexage radiofréquence, en les additionnant l'un à l'autre. La figure 2 illustre cette addition, au niveau d'un additionneur 3, et le signal multiplex radiofréquence V' obtenu en sortie. La figure 3 représente les vecteurs de Fresnel associes aux differents signaux V1, V2 et V' Il ressort de cette construction que le signal V' a pour phase par rapport au signal V1 la phase ff reliée par la relation suivante aux pulsations b8et des siqnaux V. et V Dans cette relation, les signaux V1 et V2 présentant une enveloppe constante, le module iV2idu signal V2 est constant et le moduleivîldu signal V1 est constant. Dans l'application où le signal V1 est modulé en fréquence et le signal V2 en phase, le signal V' est modulé en fréquence par le signal V1, a la pulsation Rjl et par rapport a ce signal V15 il est modulé en phase à la pulsation par le signal V2. Le signal multiplex radiofréquence V' est représente schématiquement en trait mixte dans la figure 4. Les amplitudes des signaux V1 et V2 sont de préférence differentes, de façon à éviter à ce niveau un phénomène de battement et une annulation du signal V' pendant un temps relativement long. Par exemple, l'amplitude de V1 est supérieure à l'amplitude de V2 Dans la phase suivante du procédé, on extrait du signal multiplex radiofréquence V' un signal non lineaire VR. Les figures 2 et 4 illustrent cette opération, qui est réalisée en générant un signal VR synchrone du signal Vl constitué par une succession de créneaux 4, dont l'amplitude est constante, et la fréquence et la phase sont en relation directe avecla fréquence et la phase du signal multiplex radiofréquence V'. Les créneaux constituant le signal VR, representés en figure 4, sont obtenus en comparant le signal V' à un seuil constant et en générant des créneaux dont la largeur est sensiblement egale à la largeur des alternances positives mesuree sur le seuil de comparaison qui, de préférence, est nul. En d'autres termes, le signal V' est rentré dans un comparateur 5, dont le seuil est réglé à un niveau constant, de préférence, nul et ce comparateur donne en sortie un signal en créneaux VR, par une remise en forme des alternances positives du signal V', et un front à chaque point d'annulation de ce signal Le signal VR obtenu présente une amplitude constante et il est modulé en fréquence et en phase par les deux signaux de base V1 et V2 C'est ce signal VR qui est applique au moyen d'émission par exemple, dans le cas d'une diode electro-luminescentewou une diode laser, en modulant le courant de commande entre une valeur correspondant a une puissance lumineuse émise sensiblement nulle et une valeur correspondant a une puissance lumineuse emise proche de la puissance maximale. On peut remarquer que le signal VR est également module en rapport cyclique. La nature du signal VR et son mode de modulation font que ce signal est immunisé contre la nonlinéarité du moyen d'emission, par exemple d'une diode laser d'émission car c'est un signal en créneaux et donc d'amplitude constante. La figure 5 représente à titre d'illustration le spectre de fréquence du signal multiplex radiofréquence V', qui fait apparaitre une raie 6 centrée sur la fréquence F1 du signal V1, et une raie 7, centree sur la fréquence F2 du signal V2. La figure 6 représente schématiquement le spectre de fréquence du signal non linéaire en créneaux VR. Compte tenu de la nonlinéarité engendrée par le comparateur 5, ce spectre fait apparaitre en plus des raies précédentes 6, 7, une raie 8 a la fréquence 2F1 - F2, et deux raies 9, 10 aux frequences F1 - F2 et F1 + F2. Dans l'application consideree, la modulation de fréquence du signal V1 -se situe au niveau de la raie 6 et se retrouve au niveau de la raie 8. La modulation de phase du signal V2 se situe au niveau de la raie 7. Les raies 9, 10 correspondent à la modulation de rapport cyclique du signal VR, qui sera éliminé ultérieurement, lors de la demodulation du signal à la réception. La figure 7 illustre la puissance lumineuse P émise par la diode d'émission, lorsque son courant d'injection est modulé par un signal VR semblable à celui représenté en figure 4. La courbe représentative de la puissance est voisine d'une courbe en créneaux compte tenu des temps de montée de la diode et l'amplitude maximale des créneaux est sensiblement égale à la puissance maximale émissible par la diode. A titre d'illustration, un tel graphe est obtenu sur une amplitude de puissance lumineuse émise de O à 50 microwatts avec une diode electro-luminescente dont le temps de montée est de Sns. La forme des creneaux est cependant meilleure avec une diode laser dont le temps de montee est de 1 ns. Dans le cas présent, on utilise sensiblement toute la plage d'émission de la diode pour émettre le signal VR c'est à dire pour transporter simultanément les deux signaux V1 et V2. En outre, on peut evaluer environ à un décibel optique le gain de puissance d'émission d'un tel signal en creneaux, par rapport à un signal sinusoldal traditionnel, qui aurait même amplitude. Non seulement, on s'affranchit des nonlinearités de la diode d'émission, mais encore on obtient une meilleure puissance d'emission donc une meilleure qualité du signal a Ta réception et une meilleure portee. La figure 8 schématise dans le spectre de fréquences, les bandes de Carson en presence d'une modulation de fréquence sur la porteuse F1. Cette figure represente pour la frequence F2 , la porteuse 11 avec son excursion crête 2 F, et de part et d'autre des intervalles de bande sensiblement sidentiques 12, de largeur respective FMAX, qui correspondent à la frequence maximale du signal à transmettre. Au niveau de la fréquence 2F1 - F2, le spectre fait apparaitre la porteuse 13 avec son excursion crête 4 # F et de part d'autre deux intervalles de bande sensiblement identiques 14 de largeur FMAX. Le spectre de fréquence fait également apparaître des bandes à la hauteur des fréquences F1 - F2 et F1 + F2, ces bandes correspondant à la modulation de rapport cyclique du signal V R sont peu importantes et ne sont pas considérées ni représentées etant donne qu'elles seront facilement éliminées ultérieurement, lors de la démodulation à la reception du signal. De façon qu'il n'y ait pas chevauchement dans les bandes de Carson des porteuses relatives aux fréquences F1 d'un côté, et 2F1 - F2 de l'autre, il est necessaire que la relation suivante soit respectée 2(F1 +aF) - F2 - FMAX > F1 +AF + FMAX soit après simplication F1 - F2 #F - 2FMAX > 0 (1) De façontqu'il n'y ait pas non plus de chevauchement entre le signal module sur F1 et la porteuse F2, il est nécessaire que la relation suivante soit respecté F1 aF - FMAX > F2 soit après simplication : F1 - F2 - (4F + FMAX) (2) Dans l'application consideree, pour les valeurs adoptees suivantes :: - pour le signal V11 F1 = 25 MHz, - pour le signal V2, F2 = 10,24 MHz. La frequence maximale à transmettre FMAX a éte fixee à 7 MHz, elle correspond à la frequence d'un sign-al video avec ses sons associes. La relation (1) donne 6 F / 0,76 MHz, et la relation (2) donne 4 F # 7,76 MHz. En réalite, la relation (1) n'est pas totalement respectee et il existe un leger chevauchement entre les bandes de Carson relatives aux frequences 2F1 - F2 et F1. L'experimentation, cependant, a montre qu'à la réception, après demodulation, la perturbation de ce chevauchement garantit un rapport signal/bruit pondéré dans la bande video démodulée superieur à 66 dB, ce qui est largement suffisant pour un rapport signal/bruit minimal admissible de 48 dB pondere chez l'abonne, qui est la valeur usuellement adoptée. Naturellement, l'ensemble de ces chiffres n'a qu'une valeur d'illustration et n'est pas limitatif pour l'invention. A la réception, on demultiplexe le signal non linéaire en creneaux VR reçu en le filtrant à la fréquence F2 pour obtenir le signal V2 et en le démodulant pour obtenir le signal V démodulé. Ceci est representé schematiquement en figure 9. La figure 10 représente un schéma bloc, qui illustre les differentes étapes du multiplexage des deux signaux V1 et V2, de leur transport et de leur demultiplexage à la réception. Ce schéma est donné dans l'application considere à la transmission d'un signal vidéo avec ses sons associes, et d'un signal haute fidélité, sur un moyen de transport 15 qui est par exemple une fibre optique. Au départs le signal VO qui est un signal vidéo avec ses voies de son associées, est soumis en 16 à une préaccentuation C.C.I.R. En sortie du bloc 16, le signal est amené à l'entrée d'un modulateur 17 qui, dans l'application considérée, a pour frequence caractéristique 25 MHz. Le signal obtenu en sortie du modulateur 17 est le signal V1 module en fréquence, qui, après passage dans un ampli 18, arrive en entrée d'un additionneur 19. D'un autre côte, le signal V2 est un signal haute fidélité numérique transmis à une fréquence de 10,24 MHz, en modulation de phase, en bande latérale réduite. Ce signal traverse un ampli 20 puis un filtre passe-bas 21, dont la frequence de coupure est de il MHZ. Ce filtre a pour but d'éliminer les harmoniques du signal V2, après son passage dans l'ampli 20. En sortie du filtre 21, le signal est amené à l'entrée de l'additionneur 19. Cet additionneur est de tout type approprie, passif ou actif. En sortie de l'additionneur, le signal traverse un filtre passe-bas 22 dont la fréquence de coupure est de 50 MHz. Ce filtre élimine les harmoniques du signal Vît et il est de préférence place après l'additionneur li dans le cas où cet additionneur est actif, de façon à éliminer également les harmoniques qui prendraient naissance à ce niveau. En sortie du filtre 22, on obtient le signal V', qui est amene à l'entrée d'un comparateur 23 dont l'autre entrée est reliée à un moyen 24 de réglage du seuil de comparaison qui, de préférence, est nul. En sortie du comparateur 23, le signal VR est applique à un moyen d'émission, schématisé en 25. Ce moyen d'émission 25 est de tout type approprié, il consiste notamment en une diode electro-luminescente, ou une diode laser, qui emet une puissance lumineuse au travers d'une fibre optique 15. En sortie de la fibre optique, on a schématise en 26 les moyens de réception, et le signal V'R est traité d'un côté par un filtre 27 centre sur la frequence 10,24 MHz du signal V2. Après le filtrage, éventuellement, le signal est remis en forme dans un comparateur 28, puis filtre en 29. Après passage dans un ampli 30, on obtient en sortie le signal V2 Ce signal peut être exploité directement par un appareil de reproduction haute fidélite. Le signal V R est également traite d'un autre côte au niveau d'un discriminateur de frequences schématisé en 31, qui démodule le signal VO. En sortie le signal passe au travers d'un filtre passe-bas 32, dont la fréquence de coupure est de 7 MHz. Ce filtre 32 rejette également le signal haute fidélité qui serait present en sortie du discriminateur de fréquence. En sortie du filtre 32, le signal est eventuellement amplifie dans un ampli 33, et on obtient en sortie le signal VO video, avec ses voies de son associees. Le signal peut être traite directement par un appareil de télévision approprié. Une telle application permet avantageusement de transporter sur une fibre optique un signal de télévision, c'est à dire un signal vidéo avec ses voies de sons associes, et un signal haute fidélité de radio. Cette application est donc particulierement adaptée à la transmission et à la distribution chez des abonnes, de programmes de télévision et de radio. En effet, rine seule fibre permet le transport de deux programmes différents, l'un de télévision, l'autre de radio dans d'excellentes conditions. Cette application, cependant, n'est pas limitative, et l'on pourrait de la meme manière, transporter sur la fibre optique deux signaux modulés tous les deux en phase ou en fréquence pourvu que leur enveloppe 'soit sensiblement constante. De même l'invention s'applique également au transport de deux signaux sur un moyen de transport qui serait different d'une fibre optique et qui utiliserait un moyen d'émission différent d'une diode électro-luminescente ou d'une diode laser. Naturellement, la presente description n'est donnée qu'à titre indicatif et l'on pourrait adopter d'autres mises en oeuvre de l'invention sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. REYENDICATIONS 1. Procédé de transport de deux signaux (V1 , V2) constitués chacun d'une onde porteuse de fréquence différente, modulée et d'enveloppe constante, notamment mais non exclusivement en vue de transporter ces signaux sur une meme fibre optique (15), en utilisant un moyen d'émission (25) tel que par exemple une diode électro-luminescente ou une diode laser, CARACTERISE par le fait qu'au depart - on realise un signal multiplex radiofréquence (V') en additionnant (3) l'un à l'autre deux signaux (V1, V2) d'enveloppe sensiblement constante, - on extrait du dit signal multiplex radiofréquence (V2) un signal non linéaire (VR), constitué par une succession de creneaux (4) d'amplitude sensiblement constante dont la phase et la fréquence sont en relation directe avec la fréquence et la phase du signal multiplex radiofréquence, - on module le courant de commande du moyen d'émission par le dit signal non linéaire en créneaux (VR) d'amplitude sensiblement constante. 2. Procéde selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'on module le courant de commande du moyen d'émission en faisant correspondre sensiblement l'amplitude maximale des créneaux du signal non linéaire en creneaux (VR), à l'amplitude maximale de puissance émissible par le moyen d'émission. 3. Procedé selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'on extrait du signal multiplex radiofréquence (V') le signal non linéaire en creneaux (VR) en constituant des créneaux (4) d'amplitude constante dont la largeur est sensiblement egale à la largeur des alternances positives du signal multiplex radiofréquence (V') mesuree au niveau zero. 4. Procédé selon la revendication 1, pour le transport simultané d'un signal video avec ses voies de son associées Vo, et d'un signal haute fidélité numérique caractérisé par le fait que - on module en frequence une porteuse de fréquence 25 MHz par le signal vidéo avec ses voies de son associées Vg, - on met le signal haute fidélité sous la forme d'une porteuse de fréquence 10,24 MHz, modulée en phase, à largeur de bande reduite (V2), - on réalise un signal multiplex radiofréquence (V') en additionnant les deux signaux, - on extrait du signal multiplex radiofréquence (V') un signal non linéaire en créneaux (VR) par le passage du signal multiplex radiofréquence (V') au travers d'un compara-teur (23) dont le seuil de comparaison est sensiblement nul. 5. Procédé de transport selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait qu'à l'arrivée, on demultiplexe le signal non linéaire en creneaux transmis et on isole le signal vidéo avec ses voies de sons associés module en fréquence, par demodulation au travers d'un discriminateur de frequence (31) accorde sur la fréquence (F1) de la porteuse de ce signal. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait qu'on démultiplexe le signal non lineaire en créneaux transmis et on isole le signal haute fidélité module en phase en le filtrant dans au moins un filtre passe-bande (27, 29) accordé sur la fréquence (F2) de la porteuse du signal de depart (V2). 7. Dispositif de transport de deux signaux (V1, V2), constitués chacun par un porteuse de frequence differente (F1, F2), modulée, d'enveloppe sensiblement constante, pour la mise en oeuvre du procédé et selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérise par le fait qu'il comprend au départ :: - des moyens de multiplexage à radiofréquence (3) pour additionner les deux signaux (V1, V2), et produire un signal multiplex radiofréquence (V'), - des moyens (5) pour extraire du signal multiplex radiofréquence (V') un signal non linéaire (VR) constitue par une succession de créneaux (4) d'amplitude sensiblement constante dont la frequence et la phase sont en relation directe avec la fréquence et la phase du signal multiplex radiofréquence (V'), - des moyens pour moduler le courant de commande du moyen d'émission par le signal non lineaire en créneaux (VR) d'amplitude sensiblement constante. 8. Dispositif selon la revendication 7 caractérisé par le fait que les moyens (5) pour extraire du signal multiplex radiofréquence (V') le signal non linéaire en créneaux (VR) comprennent un comparateur (23) avec en entre le signal multiplex radiofréquence (V') et un seuil de comparaison réglable mais détermine (24) et en sortie le signal non linéaire en créneaux (VR). 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8 caracterise par le fait que l'un des signaux (V1) est constitue par une porteuse de frequence 25 MHz modulee en fréquence par un signal (Vg) vidéo avec ses voies de sons associés, et que l'autre signal (V2) est un signal haute fidélité numérique, modulé en phase, en bande latérale réduite de fréquence 10,24 MHz. 10. Dispositif de transport selon l'une quelconque des revendications 7 à 9 caractérisé par le fait qu'à l'arrivée, il presente des moyens (27, 28, 29, 30) pour isoler par filtrage le signal (V2) module en phase, et des moyens (31, 32, 33) pour isoler le signal (Vg) avec ses voies de sons associés par démodulation au travers d'un discriminateur de frequence (31).