Brevet FR2693610A1 — publié le 19940114

INSTALLATION DE RADIODIFFUSION EN MILIEU CONFINE La présente invention se rapporte à une installation de radiodiffusion en milieu confiné, en particulier sous un tunnel. I1 n'est normalement pas possible aux usagers, par exemple aux automobilistes s ' il s 'agit d'un tunnel routier ou d ' un tunnel ferroviaire de transport de véhicules automobiles avec passagers restant dans leur véhicule lors du transport sur rail, de continuer à y écouter les émissions de radio sur le poste récepteur qui équipe traditionnellement le véhicule automobile. Pour remédier à cet inconvénient, il est connu de prévoir dans un tunnel une installation spécifique de radiodiffusion utilisant un câble rayonnant1 ou "câble coaxial à fuites" sur lequel sont réémis, en mode généralement synchrone, certains programmes, en particulier des programmes FM ( chaines en Modulation de Fréquence ). Comme état de la technique peuvent être cités les documents FR-A-2.559.976 et FR-A-2.655.311. Ces installations de radiodiffusion sous-tunnel connues présentent quelques inconvénients - Un premier inconvénient réside dans leur capacité en pratique très limitée quant à la diffusion de plusieurs programmes FM en milieu confiné. Avec un câble rayonnant, il est nécessaire de prévoir beaucoup de puissance radioélectrique pour avoir une énergie localement rayonnée dans le tunnel qui soit suffisante pour une bonne réception par les automobilistes. Les câbles rayonnants ont en effet des pertes intrinsèques importantes, et 1 'énergie rayonnée est finalement très faible à proximité du câble. I1 faut donc prévoir un système de réémission synchrone puissant et par ailleurs d ' autant plus complexe que 1' on désire réémettre de plus nombreux programmes FM.Le multiplexage nécessaire est en effet d 'autant plus difficile que la puissance est élevée. C ' est pourquoi ces installations connues sont en fait limitées à la réémission de quelques canaux : en pratique trois à six canaux, et au maximum une dizaine de canaux. - Un second inconvénient réside dans le prix de revient élevé de ces installations. Outre le fait ci-dessus mentionné qu' elles nécessitent un réémetteur puissant et à circuits de multiplexage complexes et donc onéreux, le coût de fourniture et de pose d ' un câble rayonnant est plutôt élevé, voire même souvent considéré comme prohibitif. Un tel câble coaxial à fuites est un produit fabriqué en petites quantités, donc particulier et très cher.En outre, pour qu'il fonctionne correctement dans un tunnel, il est nécessaire de le poser en le dégageant d'une certaine distance 10 à 15 centimètres ) de la paroi du tunnel. I1 faut donc prévoir dans ce but des supports isolants spéciaux tous les 15 ou 20 centimètres le long du tunnel, ce qui conduit, dans le cas de tunnels de grande longueur, à des contraintes de pose particulièrement sévères, aboutissant à des coûts déjà prohibitifs uniquement pour la pose du câble rayonnant. - La plupart des tunnels sont équipés d'un poste de surveillance, où des opérateurs, ou "Chefs de Quart", se relayent jour et nuit pour assurer, grâce à des caméras ainsi que des détecteurs de fumée et autres capteurs prévus en divers points du tunnel, la surveillance nécessaire à la sécurité du tunnel et de ses usagers. Ces tunnels sont alors souvent équipés d ' au moins un câble rayonnant grâce auquel peut être établie une liaison bidirectionnelle entre le Chef de Quart et le personnel qui se déplace dans le tunnel pour assurer les réparations et 1 1entretien nécessaires, ces personnes étant alors munies dans ce but d'un émetteur-récepteur portatif individuel et les conversations bidirectionnelles avec le Chef de Quart transitant par le câble rayonnant. Comme ce câble rayonnant doit passer ces informations, auxquelles s ' aj outent en outre fréquemment celles du Radiotéléphone, on aboutit finalement à une installation difficilement gérable du point de vue des filtres, duplexeurs, dispositifs de réjection des produits d'intermodulation, etc..., qu'elle nécessite. - I1 est actuellement souhaité d'offrir, pour des raisons évidentes de sécurité, au Chef de Quart chargé de la surveillance du tunnel depuis son poste de commande, la possibilité de rentrer à tout moment en contact avec les automobilistes utilisateurs du tunnel en intervenant directement sur leur récepteur de programme FM. I1 doit donc pouvoir à tout moment couper la réception de toutes les émissions FM rediffusées dans le tunnel pour parler directement, en utilisant en parallèle tous ces canaux FM, aux automobilistes qui écoutent à ce moment un de ces programmes FM.Avec seulement quelques canaux réémis, comme c'est actuellement le cas avec les installations à câble rayonnant, on ne peut statistiquement joindre ainsi qu'un nombre limité d'automobilistes, alors que tel ne serait pas le cas si l'installation diffusait tous les programmes FM qui sont disponibles dans l'agglomération ou le site géographique où se trouve ce tunnel. On estime que l'on pourrait alors toucher ainsi entre 50% et 70% des automobilistes circulant dans le tunnel, ce qui est nettement plus intéressant du point de vue de la sécurité.La solution proposée par certains, qui consisterait à prévoir un panneau à l'entrée du tunnel pour conseiller aux automobilistes de régler, dans le tunnel, leur récepteur FM sur un canal déterminé et sur lequel le Chef de Quart pourrait intervenir à tout moment, serait en pratique peu efficace, car il faut s'attendrie à ce que très peu d'automobilistes suivent cette suggestion, ou même fassent attention à ce panneau. L'invention vise à remédier à tous ces inconvénients. Elle se rapporte à cet effet à une installation de radiodiffusion, par réémission synchrone, d'émissions FM en milieu confiné, en particulier sous un tunnel, vers des usagers en possession d'un récepteur FM, tels que des automobilistes se déplaçant sous ce tunnel, cette installation se caractérisant en ce qu'elle comporte - des moyens, extérieurs au tunnel ou autre milieu confiné, pour capter tous les canaux FM qu'il est normalement possible de recevoir dans le périmètre géographique du tunnel ou autre milieu confiné considéré; ; - des moyens pour répartir tous ces canaux sur autant de voies respectives unitaires qu'il y a de canaux et pour y traiter, à faible puissance, chaque signal FM de canal de façon à obtenir, en sortie de ces voies, des signaux FM de faibles puissances et d'amplitudes pratiquement rigoureusement égalisées pour toutes ces voies; - des moyens de commutation ainsi que des moyens d'émission locale, ces moyens étant aptes à permettre à un opérateur local, tel que le Chef de Quart chargé de la surveillance du tunnel ou autre milieu confiné, d 'intervenir oralement et à tout moment pour s ' adresser aux usagers simultanément sur toutes ces voies, en y remplaçant alors le signal FM de canal par son signal d'intervention orale locale;; - des moyens pour regrouper les signaux de sortie de toutes ces voies sur une ligne commune conduisant au tunnel ou autre milieu confiné, et pour y propager cet ensemble regroupé de signaux sur au moins un câble coaxial non-rayonnant qui parcourt ce tunnel ou autre milieu confiné, ce câble pouvant être un câble ordinaire et donc bon-marché et placé de façon traditionnelle dans les gaines techniques courantes, et pour rayonner ces signaux à 1' aide d'antennes qui sont réparties tout le long de ce câble nonrayonnant, des amplificateurs à très grande linéarité, ayant par exemple un coefficient de réjection des produits d ' intermodulation supérieur à 60 dB, étant eux-mêmes répartis en combinaison avec ces antennes tout le long de ce câble non-rayonnant, ce dernier ensemble d' antennes et amplificateurs étant prévu pour émettre à des puissances faibles et pratiquement rigoureusement égales pour tous ces canaux, cette émission étant réalisée en mode de couplage direct avec les antennes réceptrices des postes récepteurs FM des usagers. De toute façon, l'invention sera bien comprise, et ses avantages et autres caractéristiques ressortiront, au cours de la description suivante d'un exemple non limitatif de réalisation d'une installation, conforme à l'invention, de radiodiffusion par réémission synchrone sous tunnel routier, en référence à la figure unique annexée qui en est un schéma électrique synoptique et simplifié. En se référant à cette figure unique, 1' ensemble 1 entouré en traits mixtes est placé dans le local technique de contrôle et de surveillance du tunnel, un tel local étant généralement prévu soit au-dessus du tunnel soit en entrée ou sortie de celui-ci. Cet ensemble comporte une antenne 2 apte à recevoir toutes les émissions de la bande FM du secteur géographique du tunnel, comprenant au total un grand nombre de canaux une quarantaine de canaux FM dans la région Lyonnaise par exemple. Ces signaux sont amplifiés dans un amplificateur 3, sélectif pour la bande FM, puis répartis, à l'aide d'un répartiteur classique 4, sur autant de voies V1 à Vn qu'il y a de canaux FM ( n est donc un nombre entier égal au nombre de canaux FM ). Seule la voie V1 de traitement du premier canal est représentée en détails sur le dessin, les autres voies V2 à Vn étant fonctionnellement identiques mais adaptées chacune au canal FM considéré C2 à Cn. Un interrupteur de voie, ou moyen analogue, peut avantageusement être prévu sur chaque voie V1 à Vn pour pouvoir éventuellement éliminer une ou plusieurs d' entre elles. I1 est ainsi possible de prévoir un financement de l'installation sous forme d'abonnements à souscrire par les différentes chaines FM correspondantes aux canaux Cl à Cn qu'il est possible de recevoir sur le site. Afin de sélectionner le canal Cl parmi les n canaux Cl à Cn présents en sortie du répartiteur 4, ainsi que pour pouvoir traiter ce canal comme décrit ci-après, il est prévu dans chaque voie une transposition en Fréquence Intermédiaire de par exemple 10,7 MégaHertz. A la voie V1 est donc associé un Oscillateur Local synthétisé 5, dont la fréquence est réglée à 10,7 MHertz au-dessus de celle du canal C1, et dont le signal de sortie est appliqué, via la liaison 6, à un mélangeur 7, le signal en sortie 8 de ce mélangeur étant classiquement passé dans un filtre passe-bande de canal 9. Le signal en Fréquence Intermédiaire obtenu en sortie 10 du filtre 9 est amplifié et limité dans un amplificateur-limiteur 11, de manière à obtenir, en sortie 12 de cet amplificateurlimiteur, un signal d'une puissance faible et pratiquement la même pour toutes les voies : par exemple -lOdBm (soit 0,1 milliwatts). Après passage dans un commutateur deux-voies 13, dont le rôle sera explicité ci-après, le signal ainsi limité est retransposé en sa Fréquence FM de départ. I1 est en conséquence appliqué à un second mélangeur 14 qui reçoit également, par une liaison 15, le signal de sortie de l ' Oscillateur Local 5. Un nouveau filtre de canal 16 permet de retrouver le canal Cl considéré, et le signal est alors tout d ' abord amplifié dans un amplificateur tampon, ou "buffer ", 17 puis passé dans un atténuateur finement réglable 18 afin d'obtenir, conformément à un aspect de l'invention, un signal de canal en sortie Si de la voie V1 qui est rigoureusement de même amplitude que celle de tous les autres signaux de canal sur les autres sorties S2 à Sn des autres voies V2 à Vn. Ces signaux Sî à Sn, rigoureusement égalisés après un traitement à puissance faible, sont ensuite rassemblés sur une même sortie coaxiale 19 à l'aide d'un coupleur 21. Un condensateur 22 de découplage de tension continue est prévu en sortie du coupleur 21 : son utilité sera indiquée ci-après. Le rôle du commutateur deux-voies 13 précité sera explicité maintenant. A l'installation, et donc au pupitre 23, de surveillance du tunnel est adjoint un microphone 24 qui, à l'aide d'un des boutons-poussoirs 25 du pupitre 23, vient se brancher sur un oscillateur-modulateur 26 qui fonctionne à la Fréquence Intermédiaire précitée, soit 10,7 MHertz dans cet exemple. Le Chef de Quart peut ainsi prendre la parole sur cette fréquence porteuse à 10,7 MHertz. Le signal modulé en sortie 27 de cet oscillateur-modulateur 26 est réparti, par passage dans un répartiteur 28 sur autant de lignes Lî, L2, ..., qu ' il y a de voies V1, V2, ..., Vn. Ce signal, qui est donc porteur de 1 'information introduite oralement par le Chef de Quart dans son microphone 24, est appliqué, pour la voie Vi, sur la deuxième entrée 29 du commutateur deux-voies 13, et il en est de même pour toutes les autres voies V2 à Vn. Simultanément est émis, depuis le pupitre 23 et sur une sortie 30 de ce dernier qui est divisée en autant de fils de liaison respectifs F1, F2, ..., qu'il y a de voies Vî à Vn, un signal de commande de basculement de tous les commutateurs deux-voies tel que le commutateur 13 relatif à la voie V1.Le signal présent sur 1' entrée 29 du commutateur 13 vient donc se substituer à celui qui existe sur I 'entrée 12 de ce commutateur, de sorte que finalement l'information émise par le microphone 24 est diffusée simultanément sur tous les canaux FM Ci à Cn, en lieu et place de ceux-ci, et en subissant le même traitement que le signal en Fréquence Intermédiaire présent en sortie, telle que la sortie 12, de 1' amplificateur-limiteur, tel que 1' amplificateur-limiteur 11, de chacune des voies V1 à Vn. L ' opérateur de surveillance peut ainsi intervenir à tout instant et simultanément sur toutes les voies aptes à être reçues par les automobilistes. La ligne de sortie 19 de l'ensemble i est en fait un câble coaxial, d'un modèle courant, qui conduit jusqu'au coeur du tunnel, dans un petit local technique généralement prévu au milieu de ce dernier. La longueur de ce câble 19 peut être par exemple de quelques centaines de mètres pour fixer les idées. Au niveau de ce petit local technique est introduite, en un point 31 de l'âme du câble 19, une alimentation continue par un fil 32 et à travers une self-inductance de choc 33. Le condensateur précité 22 arrète la tension continue en amont du câble 19, et la self de choc 33 arrète la Haute-Fréquence en direction de cette alimentation continue. Cette alimentation est destinée aux divers amplificateurs de tunnel, dont il sera question maintenant . Le signal à fréquence FM qui est présent sur le câble 19 est appliqué à un amplificateur-diviseur 34 à deux sorties coaxiales distinctes 35 et 36. La référence 35 désigne un câble coaxial, de type courant et donc bon-marché, qui est prévu pour propager le signal FM tout le long du tunnel mais vers la droite de 1 'amplificateur 34 (c'est-à-dire du petit local technique précité), tandis que la référence 36 désigne un câble coaxial de même type, mais prévu pour propager ce signal FM jusqu'au bout de ce tunnel mais vers la gauche de ce petit local technique. A titre d'exemple, il peut s'agir d'un câble coaxial disponible dans le commerce sous la référence américaine "RG13 " ou sous la référence française "KX4". A intervalles réguliers, par exemple tous les 200 mètres, sont réparties tout le long du tunnel des antennes réémettrices 37 qui sont prévues pour constituer chacune un élément de couplage direct avec 1 'antenne de réception du poste récepteur FM de l'automobiliste qui traverse ce tunnel. Ces antennes, et cette installation, sont prévues pour rayonner chacune et par canal une puissance relativement faible mais suffisante pour créer un champ de couplage direct suffisant, cette puissance étant, conformément à 1 invention, pratiquement rigoureusement la même pour tous les canaux FM Ci à Cn reçus par l'antenne 2. Par exemple, cette puissance est de l'ordre de 0,1 Watt par canal. A noter que, pour un tunnel de grande longueur, cette série d'antennes réparties est rendue nécessaire par le fait qu'un tunnel est en pratique un guide d'ondes dont la fréquence de coupure, relativement basse, interdit la propagation à distance des ondes FM : ces antennes ne peuvent donc fonctionner qu' en mode de couplage direct, et non pas en mode de propagation, ce qui explique la nécessité d'une antenne tous les 200 mètres environ ainsi que le caractère suffisant drune assez faible puissance diffusée par chaque antenne. Pour obtenir ces résultats, il est prévu tout le long des câbles coaxiaux 35 et 36 et à intervalles réguliers correspondant à la moitié des intervalles entre deux antennes successives (c 'est-à- dire tous les 100 mètres si ces antennes sont distantes de 200 mètres 1 une de 1' autre), des amplificateurs-régénérateurs tous identiques 38 qui possèdent, une fois sur deux, deux sorties : un sortie sur le câble coaxial, 35 ou 36, et une sortie sur une antenne d'émission 37.Les amplificateurs 38 qui sont placés à michemin entre deux antennes 37 sont de simples amplificateurs qui sortent directement sur le câble coaxial, tandis que ceux qui sont associés à une antenne d' émission 37 sont des amplificateurs séparateurs dont la puissance de sortie est répartie à 90% sur l'antenne 37 et à 10% sur le câble coaxial, 35 ou 36 selon le cas. Ces amplificateurs 38 sont très particuliers. I1 s 'agit d' amplificateurs de chacun une quarantaine de Watts mais fonctionnant à puissance réduite. Ils sont chacun munis d'un circuit correcteur de bande qui égalise les niveaux de sortie de tous les canaux, quelle que soit leur fréquence de canal. Enfin et surtout, ce sont des amplificateurs modernes à très grande linéarité, dont le taux de réjection des produits d ' intermodulation est par exemple supérieur à 60 dB. La technologie de pointe des transistors MOS de puissance permet aujourd ' hui la réalisation de tels amplificateurs ultra-linéaires, ce qui n' aurait pas été possible il y a quelques années. Sans cette caractéristique d'ultra-linéarité des amplificateurs 38, la réalisation conforme à 1 invention serait totalement impossible en raison des intermodulations parasites qui apparaîtraient alors. Comme il va de soi, 1' invention n'est pas limitée à 1 'exemple de réalisation qui vient d ' être décrit, mais est bien au contraire suscptible d'être mise en oeuvre sous de nombreuses formes équivalentes. REVENDICATIONS 1 - Installation de radiodiffusion, par réémission synchrone, d'émissions FM en milieu confiné, en particulier sous un tunnel, vers des usagers en possession d'un récepteur FM, tels que des automobilistes se déplaçant sous ce tunnel, caractérisée en ce qu'elle comporte - des moyens (2), extérieurs au tunnel ou autre milieu confiné, pour capter tous les canaux FM (C1 à Cn) qu'il est normalement possible de recevoir dans le périmètre géographique du tunnel ou autre milieu confiné considéré;; - des moyens (3 à 12, 14 à 18) pour répartir tous ces canaux sur autant de voies respectives unitaires (V1 à Vn) qu'il y a de canaux (Ci à Cn) et pour y traiter, à faible puissance1 chaque signal FM de canal de façon à obtenir, en sorties (S1 à Sn) de ces voies, des signaux FM de faibles puissances et d'amplitudes pratiquement rigoureusement égalisées pour toutes ces voies (V1 à Vn);; - des moyens de commutation (13) ainsi que des moyens d'émission locale (23 à 29), ces moyens étant aptes à permettre à un opérateur local, tel que le Chef de Quart chargé de la surveillance du tunnel ou autre milieu confiné, d ' intervenir oralement et à tout moment pour s'adresser aux usagers simultanément sur toutes ces voies, en y remplaçant alors le signal FM de canal par son signal d'intervention orale locale (24);; - des moyens pour regrouper les signaux de sortie (S1 à Sn) de toutes ces voies (V1 à Vn) sur une ligne commune (19) conduisant au tunnel ou autre milieu confiné, et pour y propager cet ensemble regroupé de signaux sur au moins un câble coaxial non-rayonnant (35,36) qui parcourt ce tunnel ou autre milieu confiné, ce câble pouvant être un câble ordinaire et donc bon-marché et placé de façon traditionnelle dans les gaines techniques courantes, et pour rayonner ces signaux à l'aide d'antennes (37) qui sont réparties tout le long de ce câble non-rayonnant (35,36), des amplificateurs (38) à très grande linéarité, ayant par exemple un coefficient de réjection des produits d'intermodulation supérieur à 60 dB, étant eux-mêmes répartis en combinaison avec ces antennes (37) tout le long de ce câble non-rayonnant (35,36), ce dernier ensemble d'antennes (37) et amplificateurs (38) étant prévu pour émettre à des puissances faibles et pratiquement rigoureusement égales pour tous ces canaux (Ci à Cn), cette émission étant réalisée en mode de couplage direct avec les antennes réceptrices des postes récepteurs FM des usagers. 2 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il est prévu, sur chacune desdites voies (Vi à Vn), une transposition (5,7,9) en Fréquence Intermédiaire suivie d'une chaîne de traitement (11) en Fréquence Intermédiaire visant à obtenir un signal d ' amplitude déterminée et pratiquement identique pour toutes les voies, ce signal égalisé étant alors retransposé (5,14) en sa fréquence de canal FM d'origine (Ci à Cn); et en ce que lesdits moyens de commutation (13) sont placés dans cette chaîne de traitement en Fréquence Intermédiaire, lesdits moyens (23 à 26) d'émission locale émettant en conséquence sur cette Fréquence Intermédiaire. 3 - Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que, sur chacune desdites voies (V1 à Vn), sont en outre prévus des moyens (17,18) d'égalisation finement réglable des niveaux des signaux de sortie (S1 à Sn) de cette voie. 4 - Installation selon l'une des revendications i à 3, caractérisé en ce qu'il est prévu sur ce câble (35,36) un amplificateur-égalisateur (38) à grande linéarité et à deux sorties au niveau de chaque antenne réémettrice (37), et un amplificateur (38) à grande linéarité sensiblement à michemin entre deux antennes (37) successives. 5 - Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits amplificateurs à grande linéarité (38) sont munis d'un circuit correcteur de bande qui égalise les niveaux de tous les canaux FM (Ci à Cn) quelle que soit leur fréquence. 6 - Installation selon 1 'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'il est prévu, sur chacune desdites voies (V1 à Vn), un moyen, tel qu'un interrupteur de voie, d ' élimination de cette voie. 7 - Installation selon l'une des revendications i à 6, caractérisée en ce que ladite ligne commune (19) aboutit sensiblement au coeur du tunnel, ou autre milieu confiné, le signal FM étant alors réparti (34) sur deux dits câbles coaxiaux non rayonnants (35,36) partant en sens inverses.