Brevet FR2793983A1 — publié le 20001124

CORRECTEUR D'IMPEDANCE COMPLEXE ET QUADRIPÔLE CORRESPONDANT La présente invention concerne les dispositifs électroniques à impédance complexe nécessitant une compensation de celle-ci en fonction de la fréquence des signaux. Plus particulièrement, l'invention concerne un quadripôle mettant en #uvre un correcteur d'impédance complexe. Un tel quadripôle trouve une application dans le domaine des télécommunications où il est souhaitable de pouvoir transporter sur des lignes de transmission filaires conventionnelles toute sorte de signaux analogiques et/ou numériques. Comme on le sait, les lignes de transmission filaires sont essentiellement constituées par des paires de conducteurs torsadés en fils de cuivre isolés ou par des câbles coaxiaux présentant une impédance caractéristique complexe. Cette impédance complexe varie bien évidemment avec la fréquence des signaux transmis. A titre d'exemple dans le domaine, on peut citer le document EP-A-0 434 950 qui décrit un modèle permettant de simuler l'impédance complexe d'une liaison téléphonique, et mettant en ceuvre à cet effet une boucle de réaction et un amplificateur opérationnel. Dans les interfaces téléphoniques de passage 2 fils - 4 fils, on peut également noter le document EP-A-0 436 808 qui concerne également la mise en #uvre d'une boucle de réaction comportant un amplificateur opérationnel et constituant un équilibreur dans un circuit à impédance complexe. Dans ces circuits de l'art antérieur, il n'est nullement question de déterminer un quadripôle permettant la transmission de signaux analogiques et/ou numériques sous impédance complexe. En outre, les lignes ne sont pas isolées et une défaillance de l'un des composants actifs entraîne la défaillance complète de la ligne. La réalisation d'un tel quadripôle en technologie active, c'est à dire avec une source d'alimentation en courant continu extérieure, est relativement simple dès lors que l'on ne respecte pas les normes en vigueur en matière de téléphonie vocale, à savoir que la liaison pourra fonctionner même en absence ou en cas de panne de la source d'alimentation extérieure. Le respect d'une telle obligation devient vite très contraignante en la matière. La solution en technologie passive ne nécessitant donc pas de source d'alimentation additionnelle fonctionne dans tous les cas. Toutefois, on se heurte alors à des problèmes d'insertion et à des pertes élevées engendrées par les correcteurs ainsi définis, ce qui tend à montrer qu'envisager un quadripôle purement passif n'est pas possible. Il se pose un autre problème du aux signaux transitoires importants de fréquence élevée associés aux signaux utiles. Ces signaux transitoires viennent ainsi perturber gravement les signaux à haute fréquence en l'absence de filtres efficaces sur la ligne de transmission, du fait même que la technologie des liaisons téléphoniques n'a pas été initialement prévue pour le transport de données numériques à haut débit. Il est donc absolument impératif que la ligne ne soit pas perturbée par la présence d'un quadripôle quel qu'il soit. La présente invention se situe dans ce contexte et a pour but d'obvier à ces inconvénients au moyen d'un élément de correction réalisé en technologie active assurant une continuité de la liaison phonique en cas de panne ou de défaillance de la source d'alimentation extérieure et respectant les exigences techniques des opérateurs de télécommunication. L'invention a également pour but de permettre l'adaptation d'un quadripôle chargé par des impédances complexes, notamment dans le cadre d'applications dans le domaine des télécommunications. L'invention a donc notamment pour but de permettre le transport à la fois de données analogiques conventionnelles et de données numériques à débit élevé sur une liaison téléphonique conventionnelle. Selon un premier aspect, l'invention concerne un élément de correction d'impédance complexe notamment prévu pour réaliser un quadripôle utilisé pour transmettre des signaux analogiques et/ou numériques, constitué par une boucle de contre-réaction isolée par rapport au courant continu et comprenant essentiellement un amplificateur différentiel dont une première entrée est connectée à la sortie de l'élément et une deuxième entrée est connectée à la masse, la sortie de l'amplificateur différentiel étant couplée à l'entrée de l'élément de correction. Selon un autre aspect, l'invention concerne la mise en #uvre d'un tel élément pour la réalisation d'un quadripôle constitué de deux éléments de correction tels que celui précédemment décrit, montés tête- bêche symétriquement par rapport à leurs sorties respectives. Selon encore un autre de ses aspects, l'invention concerne un correcteur d'impédance complexe pour télécommunications bifilaires, comportant deux conducteurs porteurs des signaux, dans lequel aux premier et second conducteurs porteurs sont respectivement connectés des premier et second éléments de correction tels que celui décrit ci-avant, la sortie du second élément de correction étant reliée à la première entrée de l'amplificateur différentiel du premier élément de correction, la sortie de l'amplificateur différentiel du premier élément de correction étant couplée aux conducteurs porteurs. De façon avantageuse, la sortie de l'amplificateur différentiel du premier élément de correction est couplée aux deux conducteurs porteurs par l'intermédiaire d'un transformateur dont les enroulements en série dans ces conducteurs sont en opposition de phase, et dont l'enroulement relié à la sortie de l'amplificateur différentiel du premier élément de correction est en opposition de phase avec l'enroulement en série avec le premier conducteur porteur. Selon encore un autre aspect de l'invention, on détermine un quadripôle pour télécommunications bifilaires, dans lequel deux correcteurs du type qui vient d'être décrit sont connectés tête-bêche symétriquement par rapport à leurs sorties respectives. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit de modes préférés de réalisation donnés à titre non limitatif et à laquelle deux planches de dessins sont annexées sur lesquelles: La Figure 1 est une représentation schématique d'un élément de correction conforme à un premier aspect de l'invention ; La Figure 2 est une représentation schématique d'un quadripôle selon un mode préféré de réalisation de l'invention et mettant en ceuvre deux éléments de correction du type de celui de la Figure 1 ; La Figure 3 est une représentation schématique d'un correcteur d'impédance conforme à un deuxième aspect de la présente invention ; et La Figure 4 illustre un mode de réalisation d'un quadripôle symétrique conforme à la présente invention. En référence maintenant aux Figures qui viennent d'être succinctement décrites, on voit sur la Figure 1 un élément de correction 10 selon un premier aspect de l'invention, tel qu'il va être mis en ceuvre conformément à l'invention. Cet élément de correction 10 est d'une très grande simplicité. En effet, le conducteur 12 portant les signaux est continu et les composants actifs sont clairement isolés, de manière à ce que la continuité du conducteur 12 ne soit pas affectée par une panne ou une défaillance de la source d'alimentation électrique du dispositif de correction, seule la correction prévue n'étant pas obtenue en un tel cas. L'homme du métier reconnaîtra aisément qu'il comporte une boucle de contre-réaction totalement isolée du conducteur 12 pour le courant continu au moyen d'un transformateur d'entrée 16 et d'un condensateur 18. Cette boule comporte essentiellement un amplificateur différentiel 14 connecté de façon classique avec ses deux impédances 20 et 22. Le signal alternatif de sortie de l'élément 10 est donc prélevé et appliqué à l'une des entrées de l'amplificateur différentiel 14. Le signal de sortie de ce dernier est couplé à l'entrée de l'élément 10 par l'intermédiaire du transformateur d'entrée 16 en phase avec le signal d'entrée. La tension est ainsi modifiée sans modification notable de l'intensité du courant. La tension de sortie de l'élément 10 est donc égale à celle d'entrée multipliée par un facteur qui est essentiellement fonction de la valeur de l'impédance 20 et constitue ainsi la fonction de transfert de l'élément 10. On obtient donc bien un élément actif de correction d'impédance dans lequel la continuité de la ligne est maintenue dans tous les cas. La Figure 2 représente un quadripôle obtenu au moyen de deux éléments tels que l'élément 10 qui vient d'être décrit. Ces deux éléments 10 sont montés tête-bêche symétriquement par rapport à leurs orties respectives. Entre ces deux éléments est disposée une matrice LC 25 représentative de la liaison filaire. On constate donc bien qu'un tel quadripôle est réalisé en technologie mixte, mais que la ligne porteuse présente une continuité maintenue même en cas de panne ou de défaillance de la source d'alimentation électrique des amplificateurs utilisés. Un correcteur d'impédance complexe 40 pour télécommunications bifilaires conforme à l'invention a été schématiquement représenté sur la Figure 3. Deux éléments de correction tels que l'élément 10 de la Figure 1 sont utilisés, chacun étant associé à l'un des conducteurs 42, 44 de la ligne. A un premier conducteur porteur 44 est ainsi connecté un premier élément de correction dont les composants sont référencés 181, 221, 201 et 141 pour rappeler les références des composants de l'élément 10 de la Figure 1. De même, au deuxième conducteur porteur 42 est connecté un second élément de correction dont les composants sont référencés 182, 222, 202 et 142 pour les mêmes raisons. Cependant, la sortie du second élément de correction, autrement dit la sortie de l'amplificateur différentiel 142, est reliée à la première entrée de l'amplificateur différentiel 141 du premier élément de correction par l'intermédiaire d'une résistance 30. La sortie de l'amplificateur différentiel 141 du premier élément de correction est couplée aux deux conducteurs porteurs 42, 44 à l'entrée du correcteur 40 au moyen d'un transformateur à trois enroulements 32, 34, 36. Comme l'homme de l'art le comprendra, les enroulements 32 et 34 respectivement en série dans chacun des conducteurs 42, 44 sont en opposition de phase, tandis que l'enroulement 36 relié à la sortie de l'amplificateur différentiel 141 est en opposition de phase avec l'enroulement 32 de la première ligne. En montant tête-bêche deux correcteurs 401 et 402 du type du correcteur 40 qui a été représenté sur la Figure 3, on obtient le quadripôle schématiquement représenté sur la Figure 4. On a donc bien déterminé un quadripôle permettant d'annuler les effets négatifs de l'impédance caractéristique complexe des lignes de transmission. En outre, la transmission en phonie peut continuer sur les conducteurs de la ligne en cas de défaillance ou de panne du quadripôle, certes au prix d'une légère dégradation de la qualité de la transmission. Bien que l'on ait représenté et décrit ce que l'on considère actuellement être les modes de réalisation préférés de la présente invention, il est évident que l'Homme de l'Art pourra y apporter différents changements et modifications sans sortir du cadre de la présente invention tel que défini ci-après. R E V E N D 1 C A T 10 N S 1 - Elément (10) de correction d'impédance complexe notamment prévu pour réaliser un quadripôle utilisé pour transmettre des signaux analogiques ettou numériques, caractérisé en ce que il est constitué par une boucle de contre-réaction isolée par rapport au courant continu et comprenant essentiellement un amplificateur différentiel (14) dont une première entrée est connectée à la sortie du dit élément et une deuxième entrée est connectée à la masse, la sortie du dit amplificateur différentiel (1 4) étant couplée à l'entrée du dit élément de correction (Il 0). 2- Quadripôle pour télécommunications filaires, caractérisé en ce qu'il est constitué de deux éléments de correction (10) selon la revendication 1, montés tête-bêche symétriquement par rapport à leurs sorties respectives. 3- Quadripôle de correction d'impédance complexe pour télécommunications bifilaires utilisant deux conducteurs (42, 44) porteurs des signaux, caractérisé en ce qu'aux premier (44) et second (42) conducteurs sont respectivement connectés des premier et second éléments de correction selon la revendication 1, la sortie du second élément de correction (182, 222, 202, 142) étant reliée à la première entrée de l'amplificateur différentiel (141) du premier élément de correction (181, 221, 201, 141), la sortie du dit amplificateur différentiel (141) du premier élément de correction étant couplée aux dits conducteurs porteurs (42, 44). 4- Quadripôle selon la revendication 3, caractérisé en ce que la sortie du dit amplificateur différentiel (141) du dit premier élément de correction (181, 221, 201, 141) est couplée aux dites deux lignes porteuses par l'intermédiaire d'un transformateur dont les enroulements (32, 34) en série dans les dites lignes porteuses sont en opposition de phase, et dont l'enroulement (36) relié à la sortie de l'amplificateur différentiel (141) du dit premier élément de correction est en opposition de phase avec l'enroulement (32) en série avec la dite première ligne porteuse. 5- Quadripôle pour télécommunications bifilaires, caractérisé en ce que deux quadripôles de correction (401, 402) selon l'une quelconque des revendications 3 et 4 sont connectés tête-bêche symétriquement par rapport à leurs sorties respectives.