Brevet FR2882616A1 — publié le 20060901

Page 1/10 2882616 Système de transmission amélioré. Avant l'invention, tout système de transmission, entre autre 5 appliqué au domaine des câbles, introduit par sa nature, une perte. Ainsi, avant l'invention, on installait des charges itératives avant l'entrée et après la sortie du câble, rarement à même le 10 câble. Cela avait pour inconvénient de ne pas réaliser un câble idéal tel que décrit plus loin dans l'invention. Ce câble idéal doit pouvoir être transporté et utilisé n'importe où dans des conditions identiques. On pourra donc appliquer partout des règles identiques à un câble ainsi réalisé. Ainsi, on peut dire qu'il y a autant de dispositifs de l'invention qu'il y a de câbles. Si les pertes et déformations et/ou dégradations sont négligeables, elles seront négligeables partout et en toutes circonstances pour un câble donné. Outre, avant l'invention, un câble actif n'existait pas. Actif signifiant qu'il incorpore le dispositif actif de 30 l'invention qui est décrit plus loin. Actif peut sous entendre qu'il est équipé d'un dispositif amplificateur. Dans ce cas, amplification ne veut pas nécessairement dire qu'il 35 y a gain positif. Ce gain peut être positif, négatif ou autre. Et alors le signal peut-être reconditionné. L'invention s'applique particulièrement bien au domaine des sondes d'appareils de mesure ou autre. Exposé de l'invention: Dans la théorie de la communication en vigueur, outre l'émetteur et le récepteur, un câble n'est considéré que comme étant un élément neutre, parfait: le canal. En réalité : il n'en est rien. On connaît ses inconvénients, mais rien n'est fait pour y remédier. Dans le domaine des basses fréquences, par exemple, le signal à 50 l'entrée d'un câble est de qualité supérieure à celui à sa sortie Page 2/10 2882616 et les pertes introduites par le câble sont souvent fonction de sa longueur. L'énoncé de cette constatation simple est une évidence en soi. La perte survient à cause d'effets, non neutres, engendrés par le câble. Pour le cuivre, par exemple, ce sont en particulier la self et la 10 capacité équivalente du câble qui sont pour partie responsables de la dégradation du signal. Pour la fibre optique, par exemple, ce sont, pour partie, l'atténuation et les réflexions à l'intérieur de la fibre... Ceci fait que le signal a l'arrivée est soit plus faible, soit dégradé, soit les deux, par rapport au signal d'entrée. La présente invention à pour objet de palier à tous ces inconvénients. L'invention est donc caractérisée par: Un dispositif pour transmettre un signal analogique et/ou numérique avec un minimum de pertes, placé au moins à l'une, soit entre les deux extrémités, d'un câble de transmission de signaux, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un organe actif, placé au moins à une extrémité du câble, ayant pour rôle de lire le signal transmis par le câble, sans prélever de portion de signal, puis dans un autre temps d'adapter ce signal afin que le signal soit identique à la sortie du câble tout en adaptant ce signal à une impédance optimale de sortie. L'ensemble du système est soit mono, soit bidirectionnel. A l'entrée du dispositif de transmission, c'est un dispositif actif, amplificateur, adapté au signal, dont le rôle est ne pas 40 charger le signal. Ne pas charger signifie qu'aucune portion de signal n'est prélevée et que par conséquent le signal reste identique. On sait, par exemple, qu'une transmission à relative basse impédance provoquera moins de pertes qu'une à relative haute impédance, surtout plus la distance est grande. Donc, du fait de sa faible impédance à l'entrée physique réelle du câble, le signal à transmettre n'aura subi que de très minimes dégradations à son arrivée. Page 3/10 2882616 Une autre caractéristique, selon l'invention, est d'adapter la sortie du dit organe actif amplificateur inséré à l'entée, à l'impédance itérative de la charge située à l'autre extrémité du câble. Ce simple montage selon l'invention garantie une adaptation parfaite et élimine tous les inconvénients d'un câble traditionnel, décrits plus haut. L'invention peut bien sur être utilisé pour tous autres types de signaux transportant des informations importantes qui ne doivent pas être dégradées. L'invention s'applique bien sur à tous types de liaisons comme: fibres optiques, hautes fréquences, laser, pressions, fluides, etc. Elle s'applique à tous les types de signaux, comme audio, 20 pression, données, valeurs physiques, TV, vidéo, médicaux, appareils de mesure, etc., analogiques et/ou numériques. Outre toutes ces améliorations d'un câble, on peut également, grâce à l'invention effectuer des filtrages adaptés, dès l'entrée 25 du câble: Ex: compression, différentiateur, intégrateur, suppressions de bruits résiduels, etc. Mais également des effets irréalisables avant l'invention, comme, 30 écho, anti-écho, réverbération, compression numérique et en général tous traitements analogiques et/ou numériques. Ces filtrages peuvent être effectués soit par matériels, soit par logiciels. Dans le cas, par exemple, d'une guitare électrique, il est ainsi possible reconstituer le grain sonore d'un tube. Cela fait également partie de l'invention. Une des réalisations de l'invention permet ceci en utilisant un type spécial de transistor a effet de champ, inadapté en pratique au domaine des basses fréquences, mais que l'invention utilise avantageusement pour celles-ci. On peut bien sûr utiliser tout autre type de transistors standard, FET, à jonctions, ou autres. A titre d'exemple l'invention utilise un BF960, mais tout autre transistor FET serait utilisable. Page 4/10 2882616 Les transistors de ce type, des tétrodes, sont plus généralement destinés, grâce a leurs deux grilles, à l'étage mélangeur des récepteurs TV. Autant dire qu'ils sont couramment répandus. Leur seul champ d'application est réservé à la haute fréquence. En effet, les deux grilles G1 et G2 permettent de soustraire une fréquence porteuse d'une fondamentale par leur produit, plus un simple filtrage. C'est d'ailleurs ce à quoi leur notice les destine. Dans le système selon l'invention, leur domaine d'application est avantageusement détourné dans le but d'obtenir le son d'un tube, si recherché par les guitaristes. Pour cela, un montage standard est utilisé mais la deuxième grille, au lieu d'être reliée au signal à mélanger d'un récepteur, est reliée soit à une polarisation, soit à la masse, soit à tout autre signal. Si elle est reliée à une polarisation, celle-ci peut être soit 20 positive, soit négative. Cela permettant de créer tous les sons possibles de tubes, ou autres. Une autre variante, permet, soit en faisant varier la tension 25 d'alimentation, soit en faisant varier la résistance de charge, de changer l'effet ainsi créé. Le même montage a aussi été réalisé avec un classique transistor à effet de champ, par exemple un 2N4416 et les résultats observés 30 sont satisfaisants. En prenant l'exemple dans le domaine des basses fréquences, plusieurs types de câbles peuvent être ainsi réalisés: Des câbles pour des signaux à niveaux élevés, à haute impédance d'entrée, comme par exemple: une guitare, un orgue, un micro à condensateur, ou autres. Et des câbles pour de petits signaux à faible impédance d'entrée, comme par exemple: un microphone à capteur électromagnétique à bobine mobile ou à ruban. Remarque: De manière générale et pour tous les systèmes de transmission, on peut noter que grâce à une standardisation, la charge et l'alimentation pourraient être logées à la réception de l'arrivée du câble. Cette disposition améliorerait encore la qualité et simplifierait le montage. Page 5/10 2882616 Réalisations. On va maintenant détailler cinq réalisations de l'invention. 5 L'une est un câble adapté à une guitare électrique, une autre à micro de type dynamique à impédance de 200 ohms, une autre est un câble de transmission de données numériques, une autre est un câble de transmission de signaux HF, la fig.9 est une variation de la fig.l. Présentation sommaire des figures: Les figures sont représentées sur 8 pages numérotées de 1/8 à 8/8 A la page 8/8, la figure 10 représente une vue synoptique de l'invention. A la page 1/8 La figure 1 représente un câble muni d'un dispositif actif selon 25 l'invention, placé à l'entrée du câble: le transistor FET Q1. La grille G2 du FET est polarisée par VCC. La figure 2 représente le même dispositif, mais la charge R4 est placée à l'arrivée du câble et la diode Dl sert à polariser la 30 grille 2 du FET. Page 2/8: La figure 3 représente une autre amélioration des fig. 1 et 2. Un transistor à jonction PNP est introduit en Darlington complémentaire dans le montage pour renforcer le gain du FET Q2 La figure 4 représente un montage similaire mais avec 2 transistors à jonction qui ont pour bénéfice d'avoir un meilleur facteur bruit pour une impédance d'entrée plus faible. Un montage Bootstrapp est utilisé sur Q4, grâce à C6 Rs, pour augmenter l'impédance d'entrée de façon à ne plus prélever de signal à l'entrée. Page 3/8: La figure 5 représente un montage identique au montage de la figure 4, affublé d'un triolet complémentaire qui offre un meilleur gain. La charge R1 est placée à l'arrivée du câble. Page 6/10 2882616 La figure 6 est similaire à la cinq mais le gain est limité par le rapport R13+R14/R14. Page 4/8 Photos des fig. 11 à 14 représentent un exemple de réalisation. Page 5/8 La figure 7 représente un exemple de câble de transmission de signaux numériques équipé avec les dispositifs actifs UlA à U5A à l'entrée du câble et les charges placées à l'arrivée du câble, là où les signaux sont utilisés. Page 6/8 La fig.8 représente un câble de transmission de signaux HF. Le Fet Q1 reçoit le signal d'entrée en en prélevant qu'une infinitésimale partie puis adapte ce signal au câble grâce à C6 L5 C7. L3 sert à l'alimentation phantome de Q1. Page 7/8 La figure 9 représente un câble particulier adapté aux guitares électriques. Deux canaux sont possibles grâce au commutateur SW1. Les transistors Q1 et Q2 réalisent deux types d'adaptations à ce câble, chacune d'elle donnant un grain différent, de type triode ou pentode. Chaque entrée est ensuite munie de ses propres effets 1 et 2 qui sont indépendants ainsi que les polarisations de Q1, Q2, grâce à R1 et R2. Réalisation 1: Comme expliqué à l'introduction de l'invention, un transistor FET tétrode à double grille est placé directement dans le jack 35 d'entrée du câble se branchant sur la guitare. Ce jack ainsi équipé intègre: un étage adaptateur d'impédance d'entrée et fournissant une faible impédance en sa sortie. Puis la sortie de cet étage, le drain du transistor FET, est reliée au départ physique du câble. Avec ce montage, le câble physique n'aura plus que très peu d'influence sur la dégradation du signal. Le signal peut ainsi être transmis beaucoup plus loin et avec un câble ordinaire, tout en ne provoquant pas de pertes audibles et/ou de dégradations et/ou de susceptibilités aux parasites externes et/ou internes. Sur la fig. 1 on note que R1 est la résistance de charge, R3 la résistance permettant de choisir le courant de fonctionnement du Page 7/10 2882616 FET. C2 et R2 évitent que des tensions trop élevées ne viennent endommager Q1. Une légère modification: fig. 2, prévoit que la charge R4 de l'ampli soit placée à l'arrivée, ou proche de l'arrivée, du câble. Ceci permet de faire travailler le câble en courant et non plus en tension. Ce montage améliore ainsi conséquemment la qualité du signal. Le rôle de Dl/C5 est de permettre la création d'une tension de 10 polarisation sur G2 de Q2. Une variante de l'invention à prévu que l'ampli puisse être alimente en mode phantôme. Ce terme étant bien connu dans le domaine Audio. Il signifie que le courant et/ou la tension d'alimentation sont transmis superposés et par le même câble que celui qui transmet les signaux. On évite alors d'avoir des dispositifs volumineux d'alimentation, aussi petits soient ils, aux environs de l'entrée du câble. 20 Des alternatives de la fig. 1 sont proposées à la fig. 3. Un transistor PNP est monté de façon à transformer le montage en Darlington avec Q2. L'avantage est de faire fonctionner Q2 à plus faibles courants, ce qui réduit son bruit équivalent à l'entrée. Réalisation 2. Elle ne diffère que peu de la une. L'amplificateur d'entrée utilise un transistor à jonction au lieu 30 d'un FET. Ceux-ci possèdent un bruit plus faible à une basse impédance d'entrée et ce montage est donc mieux approprié à un micro de type dynamique, impédance 200 ohms. Plusieurs variantes sont possibles, mais nous avons choisi d'en décrire trois. A la fig. 4, un couple NPN/PNP est utilisé monté en Darlington complémentaire. Rpl et Rp2 polarisent la base de Q4 à travers Rs, C6 réalise un Bootstrap, ce qui accroît considérablement l'impédance d'entrée, éliminant le bruit causé par Rpl et Rp2. R6 ajuste le rapport du courant entre Q3 et Q4. R9 est la charge de Q3/Q4. R5 est la charge du collecteur 45 équivalent de Q4. Une variante de ce montage est proposée en triolet à la Fig. 5. Le montage PNP/Q2 est un super Darlington complémentaire, monté en Darlington, de Q3. Page 8/10 2882616 Ceci permet de baisser encore les valeurs de R1 et R6 ce qui diminue l'impédance et améliore encore la longueur permise de câble. La figure 6 est une autre variante permettant de mieux contrôler la linéarité et le gain, grâce au rapport (R13+R14)/R14 Réalisation 3: La figure 7 à la page 5/8, montre une partie de câble de 10 transmission de données numériques. Sur cet exemple, des amplificateurs spécifiques, dont la sortie a été ajustée pour chaque fils de ce câble, ont été insérés. Les charges se trouvent à l'arrivée de chaque fils de ce câble, au lieu même de l'utilisation des signaux. Réalisation 4. La figure 8 montre une réalisation de l'invention appliquée à un câble coaxial de type transportant de signaux TV à Hautes fréquences. Les selfs L2 et L3 alimentent en phantôme l'ampli constitué autour de la tétrode Q1. Les condensateurs variables C6 et C7 permettent d'effectuer l'ajustement relatif AU câble utilisé. Ces réglages faits, CE câble ainsi équipé aura des performances quasi identiques en toutes conditions d'utilisation, ce qui est le propre de l'invention. Réalisation 5. Figure: 9. C'est une variante de la réalisation un. La différence est qu'il comporte deux entrées distinctes, mais il pourrait comporter plus de deux entrées, du type de l'invention. Le montage utilise la même tétrode, mais il utilise également un simple transistor à effet de champ: Q2. Celui-ci procure moins d'harmoniques paires et donc imite moins le grain d'un tube. D2 et D3 servent à la fois à protéger et à polariser la grille de Q2 Les résistances variables R1 et R2 servent à changer les 40 conditions de travail de Ql et Q2, ce qui change leurs grains respectifs. Les effets un et deux sont de tous types envisageables: grave, aigus, écho, réverbération, délais, phasing, chorus, analogiques et/ou numériques, etc. Enfin le commutateur SW1 permet de choisir entre l'entrée IN1 ou IN2. Page 9/10 2882616 Revendications 1) Dispositif pour transmettre un signal avec un minimum de pertes, placé au moins à l'une, soit entre les deux extrémités, d'un câble de transmission de signaux, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un organe actif, placé au moins à une extrémité du câble, ayant pour rôle de lire le signal transmis par le câble, sans prélever de portion de signal, puis dans un autre temps d'adapter ce signal afin que le signal soit identique à la sortie du câble. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il adapte la sortie à une impédance soit itérative de la charge, soit une impédance souhaitée, située à l'autre extrémité du câble. 3) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ce dispositif s'applique à tous types de liaisons, comme des fibres optiques, de liaisons hautes fréquences, des liaisons par fluides, par gaz, etc. 4) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif s'applique à tous les types de signaux, comme des signaux audio, des pression, des données, des signaux télévisuels, des signaux vidéo, des signaux médicaux, des signaux d'appareils de mesure, etc. 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le câble est utilisé pour transmettre des signaux analogiques et/ou numériques. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le dispositif est appliqué à transmettre des signaux de nature: électromagnétiques, magnétiques, électriques, optiques, infrarouges, des pressions de liquides et/ou de gaz, etc. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications caractérisé en ce que le câble transmet une pression, des données anthropométrique, des valeur physiques, 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le dispositif est appliqué à une liaison par rayon laser. 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications caractérisé en ce que le montage est placé dans un boiter situé soit sur le câble, soit en partie au départ et sur le Page 10/10 2882616 câble, soit en partie au départ et à l'arrivée du câble, soit en totalité sur le câble. 10) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 précédentes caractérisé en ce que le dispositif comporte des circuits électriques actifs. 11) Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que les circuits électriques sont des circuits 10 d'amplification. 12) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le dispositif comporte une alimentation de type phantome placée au moins à l'une des extrémités du câble et/ ou sur le câble. 13) Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que le la charge du dispositif et/ou l'alimentation sont placées à l'arrivée du câble. 14) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif fonctionne en mode bidirectionnel. 15) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé, en ce que le dispositif est paramétrable automatiquement et adaptable à tout type de câble. 16) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le câble comporte des circuits actifs à l'une des extrémités du câble qui permettent outre, la compression, la différentiation, l'intégration, la suppressions et/ou réduction de bruits résiduels. Ces circuits permettent également, de réaliser des effets d'écho, anti-écho, de réverbération, de compression numérique et/ou analogique et en général tous traitements analogiques et/ou numériques applicables au signal. 17) Dispositif selon la revendication précédente caractérisé, en ce que les traitements peuvent être effectués soit par matériels, soit par logiciels.