Brevet FR2685832A1 — publié le 19930702

SYSTEME CORRECTEUR DE LIGNES DE TRANSMISSION La présente invention concerne un dispositif correcteur de lignes de transmission. Les lignes de transmission sont utilisées de façon générale dans le domaine des télécommunications Elles permettent de véhiculer un signal électrique d'un point à un autre Il peut s'agir, par exemple, de transmettre le signal vidéo issu d'une tête de caméra vers un car de reportages ou bien encore entre deux corps de bâtiment. Tout signal qui se propage dans une ligne de transmission subit des déformations Ainsi, toute ligne de transmission provoque-t-elle une atténuation du signal qu'elle véhicule et cette atténuation est d'autant plus forte que la ligne est de grande longueur Pour des lignes de même type et de même longueur, par exemple des câbles coaxiaux constitués des mêmes éléments, l'atténuation varie tout de même d'une ligne à l'autre Ceci est dû au fait que les éléments constituant ces lignes ne sont ni rigoureusement identiques, ni associés de façon rigoureusement identique. Cette différence d'atténuation d'une ligne à l'autre existe aussi bien pour un signal continu, dont la fréquence est nulle, que pour un signal de fréquence f quelconque D'autre part, quand la fréquence f d'un signal transporté sur une ligne s'accroît, l'atténuation du signal s'accroît aussi. Il est connu de l'homme de l'art qu'un signal quelconque comprend une composante continue et des composantes à différentes fréquences Il est donc nécessaire, pour un tel signal, de corriger à la fois l'atténuation de la composante continue et l'atténuation des composantes aux différentes fréquences. Afin de réaliser ces corrections, différents systèmes sont connus de l'homme de l'art Dans la suite de la description, la correction d'amplitude effectuée sur un signal continu ou sur la composante continue d'un signal quelconque, sera nommée correction en amplitude De même, la correction d'amplitude effectuée sur un signal de fréquence f ou sur les composantes à différentes fréquences d'un signal quelconque sera nommée correction en fréquence. Certains des systèmes de correction sont basés sur la commutation de cellules de correction De tels systèmes corrigent les défauts de propagation en amplitude et en fréquence Les cellules de correction sont composées d'éléments discrets tels que résistances, self-inductances ou capacités Ces systèmes de correction doivent être placés en des endroits précis de la ligne de transmission car ils sont calculés de façon à corriger les défauts de la ligne sur une longueur donnée. Le réglage des éléments discrets constituant les cellules est manuel Ceci est un 1 o inconvénient car cela rend les réglages longs et fastidieux Il est alors pratiquement impossible de régler rapidement et à faible coût un système composé de plusieurs lignes de transmission en parallèle. D'autres systèmes effectuent une correction automatique en utilisant le principe d'un asservissement dont la référence est prélevée sur le signal lui-même. La correction automatique est seulement une correction en amplitude Pour réaliser une correction en fréquence, il est nécessaire d'introduire un filtre dans le dispositif correcteur Ce filtre, constitué lui aussi d'éléments discrets présente l'inconvénient d'être réglé manuellement pour une ligne de transmission donnée Son réglage est donc différent d'une ligne à l'autre, même si ces lignes sont du même type. L'invention ne présente pas ces inconvénients. La présente invention a pour objet un système correcteur de ligne de transmission comprenant des moyens destinés à corriger automatiquement l'atténuation de la composante continue d'un signal quelconque se propageant sur la ligne et des moyens destinés à corriger l'atténuation des différentes composantes fréquentielles dudit signal, caractérisé en ce que les moyens destinés à corriger l'atténuation des composantes fréquentielles comprennent des moyens de correction automatique. La présente invention a aussi pour objet un système correcteur de plusieurs lignes de transmission comprenant des moyens pour corriger la dispersion d'atténuation des composantes continues et des composantes fréquentielles des signaux se propageant sur les lignes, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent des moyens de correction automatique des composantes continues et fréquentielles. Un avantage de l'invention est donc de corriger de façon automatique en amplitude et en fréquence les variations d'atténuation que les lignes induisent sur le signal. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation préférentiel fait avec référence aux figures ci- annexées dans lesquelles: la figure 1 représente, en fonction de la fréquence f du signal transmis, les courbes d'atténuation A de trois lignes de transmission de même type et de même longueur, dans le cas o aucune correction n'est effectuée; la figure 2 A représente le schéma synoptique d'un système correcteur de lignes automatique suivant l'art antérieur; la figure 2 B représente, en fonction de la fréquence f du signal transmis, les courbes d'atténuation A de trois lignes de transmission de même type et de même longueur, dans le cas o les lignes sont corrigées par le système correcteur de lignes décrit en figure 2 A; la figure 3 A représente le schéma synoptique d'un système correcteur de ligne selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention; la figure 3 B représente, en fonction de la fréquence f du signal transmis, les courbes d'atténuation A de trois lignes de transmission de même type et de même longueur, dans le cas o les lignes sont corrigées par le système selon l'invention décrit en figure 3 A; la figure 3 C représente, en fonction de la fréquence f du signal transmis, les courbes d'atténuation A de trois lignes de transmission de même type et de même longueur selon un autre mode de réalisation de l'invention; la figure 4 représente une application du système correcteur selon l'invention. La figure 1 représente, en fonction de la fréquence f du signal transmis, les courbes d'atténuation A de trois lignes de transmission de même type et de même longueur, dans le cas o aucune correction n'est effectuée. La courbe Cl (Li) est relative à une ligne Ll, la courbe C 2 (L 2) à une ligne L 2 et la courbe C 3 (L 3) à une ligne L 3. Comme cela a été mentionné précédemment, l'atténuation A est différente d'une ligne à l'autre Pour un signal continu, c'est-à-dire à fréquence nulle, les lignes Li, L 2 et L 3 induisent les atténuations respectives Ai, A 2 et A 3. De même, quand la fréquence croît, l'atténuation évolue différemment d'une ligne à l'autre On peut ainsi obtenir, par exemple, une atténuation différentielle AA de l'ordre de 3 décibels entre deux lignes de transmission de même type (Ll et L 3), ayant chacune une longueur de 100 mètres et véhiculant un signal identique de fréquence fo = 10 M Hz. La figure 2 A représente le schéma synoptique d'un système correcteur de lignes automatique suivant l'art antérieur. L'entrée du système correcteur est située entre les points E et F et la sortie entre les points U et V. Une fraction Fl du signal S est prélevée en sortie du système correcteur Le signal Fl est prélevé, par exemple, par l'intermédiaire de l'interrupteur 21 Quand l'interrupteur 21 est fermé, la tension détectée, par exemple aux bornes de la capacité Cl, mesure le niveau de la composante continue du signal La tension détectée est alors envoyée dans un comparateur 1 qui compare celle-ci à une grandeur de référence R, de façon à créer une consigne de gain v. La consigne v vient alors commander un multiplicateur 2 dont le facteur multiplicatif K 2, appliqué au signal Sa parcourant l'élément de ligne La, permet d'ajuster au bon niveau l'amplitude du signal de sortie S, par l'intermédiaire de l'amplificateur différentiel 3 A cette fin, le signal issu du multiplicateur 2 est envoyé sur la borne positive de l'amplificateur différentiel 3 de gain linéaire G 2. Afin de réaliser la correction en fréquence, une fraction F 2 du signal Sa est prélevée sur l'élément de ligne La Cette fraction de signal F 2 est envoyée dans un filtre passe-haut 5, réglé de façon à corriger en fréquence la courbe d'atténuation de la ligne selon la loi désirée Cette loi peut être telle, par exemple, que la pente de la courbe d'atténuation du signal S en fonction de la fréquence soit nulle. La consigne de gain v est appliquée à un multiplicateur 4 de facteur multiplicatif Kl Le signal issu du multiplicateur 4 est alors envoyé sur la borne moins de l'amplificateur différentiel 3, permettant ainsi d'ajuster correctement la réponse en fréquence de la ligne de transmission. Les filtres 5 de correction de fréquence sont constitués de self- inductances et de capacités Pour certaines applications, la fréquence de coupure haute de la ligne de transmission peut atteindre des valeurs élevées, par exemple 500 M Hz. Il est connu de l'homme de l'art qu'un nombre important de self- inductances et de capacités est alors nécessaire pour couvrir une réponse en fréquence ayant une aussi large bande Le réglage des self- inductances et des capacités étant manuel, la correction en fréquence de la ligne est, dans ces conditions, une opération longue et fastidieuse. D'autre part, la stabilité en température et la stabilité dans le temps de ces filtres s'avèrent médiocres puisqu'ils sont réalisés à l'aide d'éléments discrets. La figure 2 B représente, en fonction de la fréquence f du signal 1 S transmis, les courbes de l'atténuation A de trois lignes de transmission de même type et de même longueur, dans le cas o le système correcteur de ligne est le système décrit en figure 2 A. A fréquence nulle, toutes les courbes (Cll (Ll), C 21 (L 2), C 31 (L 3)) passent par le même point P. Cela est dû au fait que la correction en amplitude est effectué à l'aide d'une boucle d'asservissement prenant une référence d'amplitude sur le signal lui- même, comme cela a été décrit ci-dessus. La courbe C 21 (L 2) représente l'atténuation d'une ligne L 2 Sur cette ligne, le filtre 5 permettant la correction de fréquence a été réglé, de façon que la pente de l'atténuation en fonction de la fréquence soit nulle Le réglage est manuel et s'avère donc délicat. Les courbes Cll (Ll) et C 31 (L 3) représentent les atténuations respectives de deux lignes de transmission Ll et L 3, du même type et de même longueur que la ligne L 2, dans le cas o le filtre 5 permettant la correction de fréquence est celui qui a été réglé pour corriger la ligne L 2. On constate une dispersion en fréquence A la fréquence fo = 10 M Hz, on retrouve une atténuation différentielle de l'ordre de 3 décibels entre les lignes Ll et L 3 Afin d'obtenir des courbes Cll (LI) et C 31 (L 3) de pente nulle en fonction de la fréquence, il serait nécessaire de régler spécifiquement le filtre 5 de correction de fréquence de chaque ligne. Ainsi est-il nécessaire de corriger séparément chaque ligne de transmission quand on désire réaliser un dispositif mettant en parallèle plusieurs lignes Comme cela a été mentionné plus haut, les réglages sont manuels, ce qui conduit à une manipulation longue et rapidement très coûteuse. La figure 3 A représente le schéma synoptique d'un système correcteur de ligne selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention. L'entrée du dispositif est située entre les points E et F et la sortie entre les points U et V De la même manière que pour le système décrit en figure 2 A, on retrouve -une boucle de correction en amplitude avec, comme référence Rl, un palier de niveau calibré Ce palier peut être, par exemple, le fond du signal de synchronisation vidéo permettant de corriger, aux basses fréquences, l'atténuation du signal due à la résistance ohmique de la ligne de transmission A l'aide du comparateur 1, une fraction de signal Fl, prélevée en sortie du système correcteur lors de la fermeture de l'interrupteur 21, est comparée à la référence RI de façon à créer une consigne de gain vl. A la fréquence désirée, ou fréquence de référence, la correction en fréquence est réalisée, selon l'invention, à l'aide de la boucle B d'asservissement d'amplitude. Une fraction Fl de signal S est prélevée, par exemple, par l'intermédiaire de l'interrupteur 22 Quand l'interrupteur 22 est fermé, la diode D réalise la détection crête du signal à la fréquence désirée La tension recueillie aux 2 S bornes de la capacité C 2 est alors envoyée dans un comparateur 12 de façon à créer une consigne de fréquence v 2, par comparaison de ladite tension recueillie et de la référence de fréquence R 2 La consigne v 2 vient alors commander un multiplicateur 4 dont le facteur multiplicatif Ki, appliqué au signal issu du dispositif 6, permet d'ajuster au bon niveau l'amplitude du signal à la fréquence de référence. Il est connu de l'homme de l'art que tout moyen de détection autre que la diode D et la capacité C 2, de même que tout moyen de comparaison autre que le comparateur 12 peuvent être utilisés. Selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention, on réalise une correction automatique en fréquence à une fréquence de référence donnée. Cependant, selon l'invention, on peut aussi effectuer des corrections automatiques en fréquence à plusieurs fréquences de référence. Il y a alors autant de boucles d'asservissement en amplitude que de fréquences de référence Le signal permettant de créer une fréquence de référence peut être soit contenu dans l'information utile que représente le signal transporté, soit n'avoir été créé qu'à seule fin d'être un signal de référence Selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention la fréquence de référence est, dans le cas d'un signal vidéo, la fréquence du signal de référence sous-porteuse couleur vidéo, communément appelée "burst". Le dispositif de filtrage 6 permet d'effectuer, selon la loi désirée, une correction en fréquence sur les composantes fréquentielles autres que la composante à la fréquence de référence. La courbe de réponse du filtre 6 est choisie de façon à corriger, en fonction de la fréquence, la courbe d'atténuation de la ligne selon la loi désirée Le filtre 6 peut donc être, par exemple, un filtre passe- haut calculé de façon que la pente de la courbe d'atténuation du signal S en fonction de la fréquence soit nulle. Le filtre 6 est constitué d'une ligne à retard 7, d'un sommateur 8 et d'un circuit déphaseur 9 Afin d'ajuster le signal à la loi de fréquence désirée, une fraction F 2 du signal Sa est prélevée sur l'élément de ligne La Cette fraction de signal F 2 est envoyée d'une part dans la ligne à retard 7 et d'autre part sur l'entrée E 2 du sommateur 8, dont l'entrée El est alimentée par le signal issu de la ligne à retard 7 Le signal issu du sommateur 8 est envoyé dans un circuit déphaseur 9 qui effectue une correction de phase permettant, par exemple, de mettre en phase les signaux arrivant sur le sommateur 10. Selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention, le circuit déphaseur 9 est placé en sortie du sommateur 8 Il pourrait tout aussi bien être placé en sortie du multiplicateur 4. La consigne de fréquence v 2 vient alors commander un multiplicateur 4 dont le facteur multiplicatif Kl permet d'amplifier le signal issu du dispositif 6 de correction de fréquence. Le signal sortant du multiplicateur 4 est envoyé dans un sommateur 10 qui reçoit, d'autre part, le signal sortant directement de l'amplificateur différentiel 13 de gain GI situé à l'entrée du dispositif La consigne vl vient alors commander un multiplicateur 2 dont le facteur multiplicatif K 2, appliqué au signal issu du sommateur 10, permet d'ajuster l'amplitude du signal de sortie S Le signal issu du multiplicateur 2 est envoyé dans un amplificateur 11 de gain G. Un avantage de l'invention est l'utilisation d'un filtre 6 du type filtre à ligne à retard, communément appelé, "filtre en peigne" Ce type de filtre offre l'avantage de ne nécessiter aucun réglage car sa réponse est définie par la valeur de la ligne à retard Sa stabilité dans le temps est grande puisqu'il n'est pas réalisé à partir de composants discrets Cette dernière caractéristique garantit aussi l'excellente reproductibilité du filtre 6. L'utilisation d'un tel filtre contribue avantageusement à réduire le coût de mise en oeuvre du système correcteur de lignes selon l'invention. Sur la figure 3 A les comparateurs 1 et 12, les interrupteurs 21 et 22, et les éléments de détection Cl, D, C 2 sont regroupés dans un même bloc de consigne Bi De même, les amplificateurs 13 et 11, les sommateurs 8 et 10, les multiplicateurs 4 et 2, et le filtre 6, sont regroupés dans un même bloc correcteur B 2. La figure 3 B représente, en fonction de la fréquence f du signal transmis, les courbes d'atténuation A de trois lignes de transmission de même type et de même longueur, dans le cas o les lignes sont corrigées par le système selon l'invention décrit en figure 3 A. A fréquence nulle, la boucle de correction en amplitude assure l'intersection des trois courbes au même point P A la fréquence de référence f O, la boucle de correction en fréquence assure, selon l'invention, l'intersection des courbes au point M. La courbe C 22 (L 2) représente la réponse de l'amplitude en fonction de la fréquence de la ligne L 2 quand le filtre 7 a été calculé pour annuler exactement la pente de l'atténuation qui existait avant correction. Les courbes C 12 (L) et C 32 (L 3) représentent respectivement la réponse de la ligne LM et la réponse de la ligne L 3 quand le même dispositif correcteur que celui calculé pour la ligne L 2 est utilisé Pour une bande passante identique à la bande passante du système décrit précédemment (figure 2 A), la dispersion en amplitude entre lignes est alors contenue dans une fourchette Aa = 0,3 décibel Cette valeur de Aa est à comparer avec la valeur AA' = 3 décibels exprimée précédemment. On voit l'avantage qu'il y a à utiliser un dispositif selon l'invention pour maintenir la dispersion d'amplitude en fréquence dans des limites acceptables. La figure 3 C représente, en fonction de la fréquence f du signal transmis, les courbes d'atténuation A de trois lignes de transmission de même type et de même longueur selon un autre mode de réalisation de l'invention. Comme cela a été mentionné plus haut, on peut multiplier les points de référence en fréquence afin d'améliorer la réponse du dispositif. La figure 3 C représente les réponses en amplitude des trois lignes de transmission Ll, L 2 et L 3 dans le cas o, par exemple, trois fréquences de référence sont considérées. Les courbes se recoupent alors en trois points: Ml à la fréquence fi, M 2 à la fréquence f 2 et M 3 à la fréquence f 3. Le système correcteur selon l'invention permet, d'une part, de réduire de façon importante la dispersion entre différentes lignes et, d'autre part, de simplifier les réglages à l'aide de l'utilisation de filtres analogiques à ligne à retard. Il devient donc possible de réaliser des systèmes correcteurs de plusieurs lignes de transmission en parallèle Il peut s'agir, par exemple, de corriger les différentes lignes de transmission d'un même câble multi-conducteurs. La figure 4 représente une application du système correcteur selon l'invention dans le cas o, par exemple, trois lignes de transmission sont mises en parallèle. Le bloc de consigne Bl est commun aux trois lignes Il reçoit les références respectives d'amplitude et de fréquence Ri et R 2 Il contient les éléments de détection de signal (Cl, D, C 2) et les éléments de comparaison ( 1, 12). Chaque ligne de transmission est équipée de son bloc correcteur: le bloc B 21 pour la ligne Ll, B 22 pour la ligne L 2 et B 23 pour la ligne L 3 Chaque bloc correcteur contient les éléments de corrections de fréquence ( 7, 8, 9, 4, 10) ainsi que les dispositifs permettant d'amplifier le signal ( 13, 2, 11). Les dispositifs utilisant plusieurs lignes de transmission en parallèle sont souvent nécessaires Cela se produit, en particulier, quand on désire avoir entre deux points A et B plusieurs liaisons allant aussi bien de A vers B que de B vers A. La facilité de mise en oeuvre de tels systèmes est un avantage de l'invention. il REVENDICATIONS 1 Système correcteur de ligne de transmission comprenant des moyens ( 1, 2, Cl, 21) destinés à corriger automatiquement l'atténuation de la composante continue d'un signal quelconque se propageant sur la ligne et des moyens ( 7, 8, 9, 22, D, C 2, 12, 4) destinés à corriger l'atténuation des différentes composantes fréquentielles dudit signal, caractérisé en ce que les moyens ( 7, 8, 9, 22, D, C 2, 12, 4) destinés à corriger l'atténuation d'amplitude des composantes fréquentielles comprennent des moyens de correction automatique ( 22, D, C 2, 12, 4). 2 Système correcteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de correction automatique ( 22, D, C 2, 12, 4) comprennent des moyens ( 22, D, C 2, 12, 4) permettant d'ajuster à une valeur désirée l'amplitude d'au moins une composante fréquentielle du signal. 3 Système correcteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens ( 22, D, C 2, 12, 4) permettant d'ajuster à une valeur désirée l'amplitude de chaque composante fréquentielle du signal constituent une boucle (B) d'asservissement. 4 Système correcteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la boucle (B) d'asservissement en amplitude de la composante fréquentielle comprend un moyen ( 22) permettant de récupérer une fraction (Fl) du signal à la fréquence désirée, un moyen (D, C 2) permettant de détecter l'amplitude de ladite fraction de signal, un moyen ( 12) permettant de comparer ladite amplitude détectée à une valeur de référence (R 2) afin de créer une consigne de fréquence (v 2) et un moyen ( 4) permettant d'ajuster à un niveau désiré l'amplitude du signal de la composante fréquentielle. Système correcteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen ( 22) permettant de récupérer une fraction (Fl) du signal à la fréquence désirée est un interrupteur ( 22), le moyen (D, C 2) permettant de détecter l'amplitude de ladite fraction de signal est une diode (D) reliée à une capacité (C 2), le moyen ( 12) permettant de comparer l'amplitude détectée à une valeur de référence (R 2) est un comparateur ( 12), et le moyen ( 4) permettant d'ajuster au niveau désiré l'amplitude de la composante fréquentielle est un multiplicateur ( 4). 6 Système correcteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens ( 7, 8, 9, 22, D, C 2, 12, 4) destinés à corriger l'atténuation d'amplitude des composantes fréquentielles comprennent au moins un dispositif de filtrage ( 6). 7 Système correcteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de filtrage ( 6) comprend au moins une ligne à retard ( 7). 8 Système correcteur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce o que le dispositif de filtrage ( 6) comprend au moins un circuit déphaseur ( 9). 9 Système correcteur de N lignes de transmission comprenant des moyens (Bi, B 21, B 22, B 23) pour corriger la dispersion d'atténuation des composantes continues et des composantes fréquentielles des différents signaux se propageant sur les N lignes, caractérisé en ce que lesdits moyens (BI, B 21, B 22, B 23) comprennent des moyens (BI, B 21, B 22, B 23) de correction automatique des composantes continues et fréquentielles. Système correcteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens (B 1, B 21, B 22, B 23) de correction automatique des composantes continues et fréquentielles comprennent des premiers moyens (Bi) permettant de fournir, pour les N lignes, une même consigne de gain (vl) et, au moins une consigne de fréquence (v 2) et N seconds moyens (B 21, B 22, B 23) permettant de modifier l'amplitude des signaux transmis sur les N lignes. 11 Système correcteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que les premiers moyens (Bi) permettant de fournir une même consigne de gain (vi) et au moins une consigne de fréquence (v 2) comprennent d'une part un moyen ( 21) permettant de récupérer une fraction (Fl) de la composante continue du signal se propageant sur l'une des N lignes, un moyen (Cl) permettant de détecter l'amplitude de cette composante et un moyen ( 1) permettant de comparer l'amplitude ainsi détectée à une référence d'amplitude (Rl) afin de créer la consigne de gain (vl) et d'autre part, pour chaque consigne de fréquence (v 2), un moyen ( 22) permettant de récupérer une fraction (Fl) d'une composante fréquentielle, un moyen (D, C 2) permettant de détecter l'amplitude de la fraction de la composante fréquentielle récupérée, et un moyen ( 12) permettant de comparer l'amplitude ainsi détectée à une référence de fréquence (R 2) afin de créer la consigne de gain (v 2). 12 Système correcteur selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que chacun (B 21) des N seconds moyens (B 21, B 22, B 23) est placé en série sur une des N lignes de transmission. 13 Système correcteur selon la revendication 12, caractérisé en ce que chacun des N seconds moyens (B 21, B 22, B 23) comprend des moyens ( 2) permettant d'ajuster l'amplitude de la composante continue du signal à une valeur désirée sous l'action de la consigne de gain (vl) et des moyens ( 4) permettant 1 o d'ajuster l'amplitude d'au moins une composante fréquentielle sous l'action d'une consigne de fréquence (v 2). 14 Système correcteur selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que chacun des N seconds moyens (B 21, B 22, B 23) comprend au moins un filtre ( 6) à ligne à retard.