Brevet FR2806572A1 — publié le 20010921

- 1- "Système multimédia et procédé pour distribuer des chaînes hertziennes et câblées dans un réseau câblé en paires torsadées" La présente invention concerne un système multimédia de distribution de chaînes hertziennes dans un réseau câblé en paires torsadées. Elle vise également un procédé mis en oeuvre dans ce système. La présente invention trouve une application particulièrement intéressante dans le domaine de la distribution de chaînes de télévision dans des lieux tels que les établissements collectifs ou publics (enseignement, hôpitaux, hôtellerie). Une distribution de chaînes de télévision peut être effectuée soit par voie hertzienne au moyen d'une antenne de réception installée sur le toit d'un hôtel par exemple, soit par réseau câblé (fibre optique ou câble coaxial). Il existe actuellement des systèmes de distribution de chaînes de télévision mettant en oeuvre les techniques de transmission large bande et utilisant par exemple des réseaux câblés en fibre optique ou en câble coaxial. Les fibres optiques et les câbles coaxiaux permettent de transmettre efficacement des signaux hautes fréquences tels que les signaux des chaînes hertziennes comprises entre 47 mégahertz et 850 mégahertz. On connaît, par le présent déposant, des systèmes de distribution de signaux vidéos dans lesquels un signal haute fréquence peut être véhiculé par une paire torsadée catégorie depuis un serveur central jusqu'à une pluralité de postes de télévision. La paire torsadée a la particularité de coûter moins cher que la fibre optique. En outre les réseaux de paires torsadées sont généralement pré-installés dès la construction des bâtiments tertiaires. Cependant de tels systèmes nécessitent une démodulation du signal haute fréquence en signal en bande de base véhiculé par la paire torsadée puis une symétrisation du signal en bande de base pour alimenter le poste de télévision. Ce système est onéreux - 2 - du fait de l'investissement sur des dispositifs tel qu'une matrice de commutation. La présente invention a pour objectif de remédier aux inconvénients cidessus en réalisant un système peu onéreux basé sur la technologie des paires torsadées de catégorie 5, 6 ou 7 pouvant véhiculer des signaux de plusieurs centaines de mégahertz. Dans la suite, par balun, on entend un système d'adaptation d'impédance permettant de raccorder un câble à paires torsadées symétrique (BALanced) à un câble coaxial dissymétrique (UNbalanced, avec ligne de masse); par câble de catégorie 7, qualifiée pour des signaux numériques jusqu'à 700Mhz, on entend un câble blindé composé de quatre paires torsadées blindées individuellement à la norme ISO SC25/WG3. On rappelle que la catégorie 5, qualifiée pour des signaux numériques jusqu'à 100Mhz, concerne un câble blindé (STP) ou non blindé (UTP), composé de quatre paires torsadées non blindées individuellement; la catégorie 6, qualifiée pour des signaux numériques jusqu'à 250Mhz, concerne un câble blindé composé de quatre paires torsadées blindées par groupe de deux, ou individuellement. L'objectif ci-dessus est atteint avec un système multimédia de distribution de signaux hautes fréquences dans un réseau câblé en paires torsadées, comprenant: - un premier moyen d'adaptation d'impédance pour recevoir au moyen d'un câble coaxial un signal haute fréquence (HF) et transmettre sur une paire torsadée ledit signal HF; - un second moyen d'adaptation d'impédance pour recevoir le signal HF venant de la paire torsadée et transmettre le signal HF vers un terminal donné au moyen d'un câble coaxial. En d'autres termes, on intercale une liaison en paire torsadée entre deux câbles coaxiaux. Cette solution technique est particulièrement intéressante dans la mesure o la paire torsadée est un moyen de transport peu onéreux et généralement implanté dans les locaux collectifs ou privés dès la construction de ces locaux. - 3- Suivant l'invention, le premier moyen d'adaptation comprend un balun symétriseur passif et le second moyen d'adaptation comprend un balun désymétriseur passif. On peut éventuellement prévoir, en amont du balun symétriseur passif, des moyens pour amplifier le signal HF issu du câble coaxial. Le balun symétriseur est avantageusement conçu pour réaliser un isolement galvanique entre le câble coaxial entrant et la paire torsadée. Il en est de même avec le balun désymétriseur qui est avantageusement conçu pour réaliser un isolement galvanique entre la paire torsadée et le câble coaxial sortant. La paire torsadée peut être de catégorie 5, 6 ou 7. Grâce à cette paire torsadée, le système permet de distribuer des signaux hautes fréquences qui sont des signaux de chaînes hertziennes et câblées compris entre 47 mégahertz et 850 mégahertz, ou tout signal vidéo modulé dans cette bande de fréquence. Le système multimédia selon l'invention peut en outre comprendre des moyens pour réaliser un moyen pour réaliser un déphasage de 90 entre les signaux d'entrée et les signaux de sortie du balun symétriseur, ainsi que des moyen de réjection de bruit. Par ailleurs, ce système peut aussi comprendre, en sortie du balun désymétriseur, des moyen de contrôle automatique de gain pour compenser l'affaiblissement d'amplitude du signal HF dans la paire torsadée. Le balun symétriseur peut avantageusement comprendre une pluralité de sorties, par exemple huit sorties, identiques chacune sur une paire torsadée ainsi qu'une neuvième sortie pour connecter en cascade, au moyen d'un câble coaxial, un second balun symétriseur afin de multiplier le nombre de sorties sur paire torsadée. La paire torsadée reliant le balun symétriseur et le balun désymétriseur peut faire partie d'un ensemble de quatre paires torsadées formant une liaison de type RJ45. Une paire torsadée de la liaison RJ45 est utilisée pour une connexion téléphonique et deux autres paires torsadées de la liaison - 4- RJ45 peuvent par exemple être utilisées pour une liaison en réseau de type Internet. D'une façon générale, l'impédance des câbles coaxiaux est de 75 Ohms et celle des paires torsadées de catégorie 5, 6 ou 7 est de 100 Ohms. La présente invention concerne également un procédé de distribution de signaux hautes fréquences dans un réseau câblé en paires torsadées, dans lequel on réalise une première adaptation d'impédance entre un câble coaxial et une paire torsadée de façon à transmettre un signal haute fréquence (HF) du câble coaxial vers la paire torsadée, et une seconde adaptation d'impédance entre la paire torsadée et un second câble coaxial relié à un terminal. Suivant l'invention, ces première et seconde adaptations d'impédance sont réalisées respectivement par un premier et un second baluns passifs respectivement symétriseur et désymétriseur. La seconde adaptation d'impédance peut faire intervenir une amplification liée à un contrôle automatique de gain afin de compenser l'affaiblissement du signal HF dans la paire torsadée. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en oeuvre nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique simplifiée des principaux éléments compris dans le système selon l'invention; - la figure 2 est un schéma électronique simplifié du premier balun réalisant une amplification et une symétrisation du signal haute fréquence capté par une antenne; - la figure 3 est un schéma électronique simplifié du second balun réalisant une désymétrisation ou dissymétrisation et un contrôle automatique de gain du signal haute fréquence transmis vers un téléviseur; - la figure 4 est une vue schématique simplifiée d'un système de distribution de chaînes de télévision vers une pluralité de téléviseurs; - 5- - la figure 5 est un schéma électronique simplifié d'un balun symétriseur comportant une pluralité de sorties; - la figure 6 est une vue schématique simplifiée d'un système multimédia selon l'invention intégrant la téléphonie et l'Ethernet; et - la figure 7 est un schéma électronique simplifié d'un mode particulier de réalisation d'un système selon l'invention. Sur la figure 1, on voit une antenne 1 de réception de chaînes hertziennes capable de capter un signal haute fréquence compris entre 47 mégahertz et 850 mégahertz. Le signal HF est transmis vers un balun symétriseur 3 au moyen d'un câble coaxial 2 d'impédance 75 Ohms. Le balun symétriseur 3 est agencé de sorte que le signal HF est correctement transmis dans un câble à paire torsadée 4 de catégorie 7 et d'impédance 100 Ohms. Pour ce faire le balun symétriseur 3 amplifie le signal HF qui arrive avec un niveau d'amplitude très affaibli, puis symétrise le signal HF amplifié. La symétrisation consiste à passer d'un moyen de transport dissymétrique (unbalanced) composé d'une ligne de conduction et d'une ligne de masse (câble coaxial) à un moyen de transport symétrique (balanced) composé de deux lignes de conduction (paire torsadée). La paire torsadée 4 est connectée à un balun désymétriseur 5. Le balun désymétriseur 5 permet de transmettre le signal HF venant de la paire torsadée 4 (symétrique) vers un câble coaxial 6 (dissymétrique) avec un contrôle automatique de gain pour compenser l'affaiblissement d'amplitude dans la paire torsadée 4. La longueur de la paire torsadée 4 est par exemple de cent mètres maximum, ceci permet d'avoir à l'entrée du balun désymétriseur 5 un signal HF dont l'amplitude n'est pas affaiblie de façon irréversible. Cependant, pour augmenter la longueur de la paire torsadée, on peut connecter deux paires torsadées au moyen d'un sous répartiteur (non représenté) réalisant une amplification d'amplitude du signal HF. Le câble coaxial 6 est finalement relié à un poste de télévision 7. Un schéma électronique simplifié du balun symétriseur 3 est représenté sur la figure 2 sur laquelle sont également représentés le câble coaxial 2 relié à l'antenne 1 et la paire - 6 - torsadée 4 transportant le signal HF jusqu'au balun désymétriseur 5. Les principales fonctions du balun symétriseur 3 sont: - une amplification du signal HF entrant; - une adaptation d'impédance, c'est-à-dire une impédance d'entrée de 75 Ohms et une impédance de sortie de 100 Ohms par exemple, les valeurs d'impédance étant fonction de type de câbles connectés à l'entrée et à la sortie; et une isolation galvanique entre le câble coaxial 2 et la paire torsadée 4. Le balun symétriseur 3 comporte en entrée un filtre passe haut intégrant une capacité de découplage 301 et une résistance 302. L'amplificateur 303 permet d'amplifier le signal HF entrant. Les caractéristiques de l'amplificateur 303 sont par exemple une amplification de 20 dB entre 47 mégahertz et 850 mégahertz. L'amplificateur 303 alimente ensuite un transformateur 304 assurant l'isolation galvanique. Le primaire du transformateur 304 est connecté à la masse et présente une impédance de 75 Ohms. Le secondaire du transformateur 304 est connecté en parallèle à une résistance 305 de valeur égale à 100 Ohms. Les bornes de la résistance 305 représentent la sortie du balun symétriseur 3 sur lesquelles sont connectés les fils de la paire torsadée 4. Le schéma électronique simplifié du balun symétriseur 3 diffère significativement de celui du balun désymétriseur 5 représenté sur la figure 3. La paire torsadée 4 et le câble coaxial 6 relié au téléviseur 7 sont également représentés sur la figure 3. Les principales fonction du balun désymétriseur 5 sont: - un contrôle automatique de gain pour amplifier de façon contrôlée l'amplitude du signal HF arrivant par la paire torsadée 4; - une adaptation d'impédance, c'est-à-dire une impédance d'entrée de 100 Ohms et une impédance de sortie de 75 Ohms par exemple, les valeurs d'impédance étant fonction de type de câbles connectés à l'entrée et à la sortie; et - une isolation galvanique entre la paire torsadée 4 et le câble coaxial 6. - 7 - Les deux fils de la paire torsadée 4 sont reliés au primaire d'un transformateur 501 assurant l'isolation galvanique entre la paire torsadée 4 et le câble coaxial 6. Le secondaire du transformateur 501 est connecté à un dispositif de contrôle automatique de gain représenté par l'amplificateur à gain variable 502, l'amplificateur 503 et l'amplificateur tampon 504. L'adaptation d'impédance en sortie est réalisée par la résistance 505 d'une valeur de 100 Ohms. La résistance 505 est connectée en série au câble coaxial 6. Dans un autre mode particulier de réalisation d'un système de distribution selon l'invention illustré par la figure 7, le système comprend un premier balun passif placé à l'arrivée d'un câble coaxial et prévu pour symétriser une fréquence comprise entre 50 et 860 MHz sur une paire torsadée d'un réseau local, avec adaptation de l'impédance au câble V.D.I. utilisé et isolation galvanique. Un second balun passif, identique mais inversé par rapport au premier balun, placé à l'autre extrémité du câble V.D.I., est prévu pour désymétriser la fréquence. Un amplificateur peut être placé en amont du premier balun, pour fournir en entrée du câble V.D.I. un signal d'amplitude suffisante pour son transport. Cet amplificateur peut présenter des caractéristiques de puissance qui sont fonction de la distance à parcourir, calibrées par exemple par tranches de 5 mètres. Les distances couvertes sont comprises entre 1 et 100 mètres à partir de l'arrivée du signal HF sur câble coaxial et sa restitution sur câble coaxial à un poste de réception. Ce système permet la distribution des chaînes hertziennes, du plan câble, ainsi que de tous canaux audio- vidéo remodulés au sein d'un réseau local câblé V.D.I. (paire torsadée de catégorie 5, 6 ou 7), dans une bande de fréquences comprise entre 47 et 860 MHz. La présente invention étant par exemple destinée à la distribution de chaînes de télévision dans des hôtels, on va maintenant décrire un système pour une pluralité de téléviseurs. Dans un tel système, conformément à la figure 4, l'antenne 1 délivre un signal HF à un balun symétriseur 31 à - 8 - travers le câble coaxial 2. Le balun symétriseur 31 comporte huit sorties identiques qui sont respectivement connectées aux huit paires torsadées 41-48. Chaque paire torsadée est ensuite connectée à un balun désymétriseur 51...ou 58 suivi d'un câble coaxial 61. ..ou 68 et d'un téléviseur 71...ou 78. Le balun symétriseur 31, jouant le rôle d'un serveur, peut être d'une conception identique à celle du balun 3 mais avec huit sorties obtenues avec huit enroulements secondaires sur le transformateur 304. Chaque enroulement est doté en parallèle d'une résistance de 100 Ohms. Le signal HF arrivant par le câble coaxial 2 est ainsi dispatché sur les huit paires torsadées 41-48 vers les huit téléviseurs 71-78 différents. Le balun symétriseur 31 comporte également une sortie supplémentaire sur laquelle est connecté un second balun symétriseur 33 au moyen d'un câble coaxial 32. Cette sortie supplémentaire est par exemple la sortie d'un amplificateur connecté en amont de la capacité d'entrée du balun symétriseur 31. Le balun symétriseur 33 est identique au balun symétriseur 31 avec huit sorties sur huit paires torsadées 81-88 chacune connectée en série à un balun désymétriseur 91...ou 98, à un câble coaxial 101...ou 108 et à un téléviseur 11l...ou 118. Le système ainsi décrit permet de distribuer les chaînes de télévision sur seize téléviseurs. On peut augmenter le nombre en connectant plusieurs autres baluns symétriques à la suite du balun symétriseur 33. Sur la figure 5 on peut voir le schéma électronique simplifié du balun symétriseur 31. Les éléments identiques avec le balun symétriseur 3 sont représentés avec les mêmes références. Le balun symétriseur 31 comporte donc en plus du balun symétriseur 3 sept autres sorties sur paires torsadées à partir de sept autres enroulements secondaires sur le transformateur 304. Le balun symétriseur 31 diffère également du balun symétriseur 3 par ladite sortie supplémentaire réalisée en amont de la capacité 301 au moyen d'un amplificateur 313. Une des caractéristiques de l'amplificateur 313 peut être un gain d'amplification de 8 dB par exemple pour compenser les pertes de la dérivation sur le câble coaxial 32. - 9 - Un autre avantage d'un tel dispositif est la simplification de câblage aussi bien dans les locaux collectifs ou privés que dans le domaine de la domotique. En se référant à la figure 6, on voit que la paire torsadée 4 fait partie d'un ensemble de quatre paires torsadées 4, 401, 402 et 403 formant un câble 400 de catégorie 5, 6 ou 7 relié à des répartiteurs 405 et 406. Les répartiteurs 405 et 406 permettent de séparer les quatre paires torsadées 4, 401, 402 et 403. La paire torsadée 401 est destinée à la téléphonie et les paires torsadées 402 et 403 sont destinées à la connexion à un réseau de type Ethernet ou Internet. Le répartiteur 405, d'une part dirige la paire torsadée 4 sur un connecteur 404 de type RJ45 inséré dans le balun symétriseur 3, et d'une autre part dirige les paires torsadées 401, 402 et 403 sur un connecteur 407 de type RJ45 relié au réseau téléphonique commuté 408 par exemple, au moyen d'une liaison 409. Le répartiteur 406, d'une part dirige la paire torsadée 401 sur un connecteur 410 de type RJ45 inséré dans le balun désymétriseur 5, et d'une autre part dirige la paire torsadée 401 sur un connecteur 411 de type RJ45 relié à un téléphone 413 et les paires torsadées 402 et 403 sur un connecteur 412 de type RJ45 relié à un micro ordinateur 414. La présente invention permet donc de distribuer des chaînes de télévision sur une pluralité de téléviseurs installés dans un bâtiment tel qu'un hôtel de manière peu onéreux en mettant en euvre des éléments électriques peu coûteux tels que des paires torsadées et des baluns actifs. On peut avantageusement utiliser les quatre paires torsadées de catégorie 5, 6 ou 7 de type RJ45 pour optimiser le câblage dans un local collectif ou privé, ou dans une maison individuelle. On intègre ainsi dans un câble à quatre paires torsadées la téléphonie, l'Ethernet et la distribution de chaînes hertziennes. Le système selon l'invention trouve des applications dans la distribution des chaînes hertziennes, du plan câble, des chaînes satellites, et/ou de toute source modulée, dans les maisons individuelles ou collectives précâblées, ou encore dans les immeubles tertiaires. - 10- Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. - 11- REVENDICATIONS 1. Système multimédia de distribution de signaux hautes fréquences dans un réseau câblé en paires torsadées, comprenant: - un premier moyen d'adaptation d'impédance pour recevoir au moyen d'un câble coaxial un signal haute fréquence (HF) et transmettre sur une paire torsadée ledit signal HF; et - un second moyen d'adaptation d'impédance pour recevoir le signal HF venant de la paire torsadée et transmettre le signal HF vers un terminal donné au moyen d'un câble coaxial, caractérisé en ce que le premier moyen d'adaptation comprend un balun symétriseur passif et le second moyen d'adaptation comprend un balun désymétriseur passif. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, en amont du balun symétriseur passif, des moyens pour amplifier le signal HF issu du câble coaxial. 3. Système selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le balun symétriseur est conçu pour réaliser un isolement galvanique entre le câble coaxial entrant et la paire torsadée. 4. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le balun désymétriseur est conçu pour réaliser un isolement galvanique entre la paire torsadée et le câble coaxial sortant. 5. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour réaliser un moyen pour réaliser un déphasage de 90 entre les signaux d'entrée et les signaux de sortie du balun symétriseur. - 12- 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, au niveau du balun symétriseur, des moyen de réjection de bruit. 7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, en sortie du balun désymétriseur, des moyen de contrôle automatique de gain pour compenser l'affaiblissement d'amplitude du signal HF dans la paire torsadée. 8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le balun symétriseur comprend huit sorties identiques chacune sur une paire torsadée ainsi qu'une neuvième sortie pour connecter en cascade, au moyen d'un câble coaxial, un second balun symétriseur afin de multiplier le nombre de sorties sur paire torsadée. 9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paire torsadée reliant le balun symétriseur et le balun désymétriseur fait partie d'un ensemble de quatre paires torsadées formant une liaison de type RJ45. 10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'une paire torsadée de la liaison RJ45 est utilisée pour une connexion téléphonique et deux autres paires torsadées de la liaison RJ45 sont utilisées pour une liaison en réseau de type Internet. 11. Système multimédia selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les signaux hautes fréquences sont des signaux de chaînes hertziennes et câblées compris entre 47 MHz et 860 MHz. 12. Procédé de distribution de signaux hautes fréquences dans un réseau câblé en paires torsadées, dans lequel on réalise une première adaptation d'impédance entre un câble coaxial et - 13- une paire torsadée de façon à transmettre un signal haute fréquence (HF) du câble coaxial vers la paire torsadée, et une seconde adaptation d'impédance entre la paire torsadée et un second câble coaxial relié à un terminal, caractérisé en5 ce que ces première et seconde adaptations d'impédance sont réalisées respectivement par un premier et un second baluns passifs respectivement symétriseur et désymétriseur. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une amplification liée à un contrôle automatique de gain afin de compenser l'affaiblissement du signal HF dans la paire torsadée.