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SYSTEME DE SIGNALISATION PAR IMPULSIONS ELECTRIQUES.
La présente invention se rapporte à un système de signali- sa.lion par impulsions électriques et elle envisage, de façon parti- culière, les moyens de faire transporter de façon satisfaisante par des trains d'impulsions des signaux mettant en jeu des fréquences voisines de la fréquence de récurrence des impulsions.
Dans les systèmes de transmission de la parole, il est d'or- dinaire nécessaire de prévoir des sonneries, ou autres,modes de signa- lisation sur chaque voie, pour organiser les appels. Ceci se fait d'ordinaire au moyen de courants d'appel, ou de courants de sonnerie à basse fréquence, mettant en jeu des fréquences bien au-dessous de la gamme de fréquences de la parole de sorte que les organes de séparation nécessaires sont très simples, ou bien encore l'on emploie des courants d'appel ou de sonnerie dont les fréquences sont comprises @
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dans la gamme des fréquences de la voie, auquel cas la séparation est plus difficile et met en jeu divers dispositifs de garde, évitant les actionnements intempestifs des organes de sonnerie ou d'appel par les courants vocaux.
Le système de transmission par impulsions permet d'utiliser un mode de transmission entièrement différent de tels courants de signalisation. La séparation est alors aisée et les risques de fonc- tionnement intempestif sont négligeables, sans qu'on ait à utiliser de dispositifs de ga,rde à réglage délicat. La même méthode peut être utilisée pour la, transmission d'autres signaux que ceux de sonnerie ou d'appel, par exemple des signaux télégraphiques, etil est bien -entendu que lesdits autres signaux ne peuvent être transmis en même temps que les signaux de parole.
Dans le système de transmission par impulsions, on considère généralement que la fréquence de récurrence des impulsions formant les trains d'impulsions utilisés au transport des signaux de conver- sation ne doit pas être inférieure à, environ trois fois la fréquence maximum de la bande à transmettre, bien qu'un multiple plus élevé, tel que cinq, ou davantage, soit préférable. Cependant, on a constaté qu'on peut utiliser des multiples très inférieurs, par exemple 1.1/2 ou 2, pour transmettre des signaux, pourvu que lesdits signaux soient tels que le déphasage des ondes modulatrices et des impulsions puisse être commandé et fixé.
Ainsi, par exemple, comme on va maintenant l'expliquer, a,vec une fréquence de récurrence d'impulsions de 10.000 par seconde il est possible de transmettre une onde de courant de sonnerie de 5.000 périodes par seconde par modulation en phase ou en durée des impulsions et de diriger les courants de sonnerie et les courants de conversation chacun sur leur voie respective au récep- teur, au moyen de filtres simples. Au cours de la description qui , -va suivre, on emploiera le terme modulation en temps pour désigner à la fois la modulation en phase et la modulation en durée.
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Conformément à certaines caractéristiques de l'invention, il est prévu un système transmetteur pour système de communication 'par impulsions électriques comprenant des organes de production d'un train d'impulsions à fréquence de récurrence donnée, des organes de production d'une onde périodique dont la fréquence est reliée à ladite fréquence donnée par un rapport susceptible d'être exprimé au moyen de petits nombres entiers, des organes d'application de l'onde périodique à la modulation en temps du train d'impulsions, ces derniers organes permettant notamment la mise en phase de l'onde périodique d'une manière donnée par rapport au train d'impulsions et le système comportant en outre des moyens de transmission du train d'impulsions modulé dans un milieu de communication.
L'invention sera mieux comprise-à la lecture de la descrip- tion suivante et à l'examen des dessins joints qui en représentent schématiquement, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisa- tion.
La figure 1, représente symboliquement, à l'aide de rectan- gles, uri ensemble transmetteur pour système de communication à yoes multiples par impulsions, comportant certaines caractéristiques de
1'invention.
La figure 2 représente, de la même manière, l'ensemble ré- cepteur correspondant.
Les figures 3 et 4 sont des diagrammes de formes d'onde utilisables pour l'explication du fonctionnement de l'ensemble de la figure 1 .
Les figures 1 et 2 représentent un exemple d'un système de communication par impulsions modulées en temps à quatre voies, dans lequel les signaux de sonnerie sont transmis sur chaque voie par une méthode prévue par l'invention. La figure 1 se rapporte au transmetteur et la figure 2 au récepteur.
On suppose que la modulation employée est la modulation
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en phase, mais l'invention est également applicable, sans modiîica- tions essentielles, aux systèmes comportant l'emploi de la modula- tion en durée.
A la figure 1, le générateur principal 1 fournit des ondes en dents de scie à, la fréquence de récurrence de IO.ooo par secondes, par exemple, à quatre générateurs d'impulsions de voies 2, 3,4, 5, fonctionnant également comme modulateurs et un générateur 6 de signaux, ou d'impulsions de synchronisation. Les impulsions de sor- tie de ce générateur sont mélangées ensemble, amplifiées et, si né- cessaire, leur forme est remaniée dans l'appareil 7, à partir du- quel elles sont transmises dans un milieu de communication de nature quelconque, en 8 . Les signaux modula,teurs particuliers, tels que les signaux de conversation, sont appliqués aux modulateurs d'impul- sions 2 à 5, à partir des bornes 9 à 12, à travers des inverseurs 13 à 16 .
Les éléments 1 à 7 peuvent être constitués de toute manière bien connue. Par exemple, ils peuvent constituer l'on des systèmes transmetteurs décrits en détail dans la, demande de brevet anglaise n 5. 185/45.
Conformément à la. présente invention, une partie de l'éner- gie de sortie du générateur 1 est appliquée à un diviseur de fré- quence 17, auquel on emprunte les ondes en dents de scie ou autres ondes périodiques, à la, fréquence de 5.000 périodes par seconde.
Ces ondes traversent un filtre passe-bas 18, disposé de manière à en tirer une onde sinusoïdale fratiquement pure à 5.000 périoies par seconde, à laquelle on fait traverser un réseau régulateur de phase 19 et que l'on applique de là à tous les contactas intérieurs des inverseurs 13 à 16 . Lorsqu'on lésire sonner une: des voies, on ac- tionne l'inverseur correspondant (par exemple 14), :le manière à. substituer l'onde sinusoïdale à phase convenable aux signaux de conversation modulateurs normaux.
Au récepteur, (qui sera décrit
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plus loin) des moyens sont prévus pour assurer la discrimination entre la modulation de sonnerie et les signaux normaux modulateurs de conversation, et pour diriger ladite modulation de sonnerie sur une voie séparée de celle utilisée pour les signaux de conversation, sur laquelle voie séparée, des organes d'appel de type usuel sont mis en fonctionnement.
La figure 3 est un diagramme indiquant la manière dont les impulsions de voies sont produites dans le système de la description ci-dessus mentionnée. La tension en dents de scie appliquée aux gé- nérateurs d'impulsions de voies 2 à 5, à partir du générateur 1, est représentée en 20 . Ces ondes sont employées pour allumer un tube à gaz à commande par grille, (ou tout dispositif fonctionnant pratiquement de la même manière) l'instant d'allumage étant déter- miné par la polarisation du tube. Ainsi, par exemple, dans le cas de la voie 2 (obtenue à partir du modulateur 3 de la figure 1) la polarisation est telle que la tension critique d'allumage soit représentée par la ligne en trait interrompu 21 sur la figure 3 .
Les impulsions de voies sont émises aux temps correspondant aux points où la droite 21 coupe les parties en pente 20 des ondes en dents de scie. Deux de ces impulsions, pour la voie 2, sont repré- sentées en 22 et 23 . On comprendra que, pour les autres voies, la polarisation est réglée de manière à ce que le potentiel critique se produise à des niveaux différents et divers, de façon telle que les impulsions soient émises en divers points, le long des parties inclinées 20 des ondes en dents de scie. On n'a pas représenté sur la figure 3 ces autres impulsions, pour éviter de compliquer le dessin.
Dans ces conditions, les impulsions 22,23, etc... pour la voie 2 sont espacées également de 100 microsecondes entre elles. Les signaux ou impulsions de synchronisation se produisent approximati- vement au moment des élongations de retour 24 et on ne les a pas
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représentes à la, figure 3 -
La, modulation de conversation est appliquée à, chaque modu- lateur de voie sous forme d'une polarisation variable, dont l'effet est de modifier le niveau de la droite 21 . De la sorbe, le tube à gaz correspondant s'allume plus tôt ou plus tard qu'à l'instant normal, de sorte que les impulsions de voies se produisent plus tôt ou plus tard. Ainsi, le train d'impulsions correspondant est modulé en ,)hase.
Conformément à une caractéristique farticulère de l'in- vention, lorsqu'on désire sonner sur la voie, on applique, au lieu de l'onde de conversation modulatrice norraale, une onde sinusoïdale à 5.000 périodes par seconde. Cette onde sinusoïdale est représen- tée en 25, à, la figure 3, et sa phase doit être réglée, au moyen du réseau 19, de façon telle que les points d'annulation de la ten- sion se produisent approximativement en même temps que les élonga- tions de retour 24 . Ceci abaisse la ligne21 pendant la première 1/2 période représentée et ].'élève pendant la, seconde 1/2 période.
Par conséquent, l'impulsion 22 se produit en 26, plus tôt $qu'à l'ordinaire pendant la première demi-période et l'impulsion 23 .se produit en 27, plus tard qu'à l'ordinaire pendant la seconde demi-période. En conséquence, les impulsions de voie sont en per- manence produites plus tôt pendant les demi-périodesimpaires et plus tard pendant les demi-périodes paires. Un tel train d'impul- sions comporte une composante à, 5.000 périodes, qui peut être iso- lée, a,u moyen d'un filtre à, la réception.
Il est évident que les quantités dont les impulsions sont décalées ne sont pas les mêmes pour boutes les voies, puisque le décalage dépend de l'amplitude instantanée de l'onde sinusoïdale à l'instant d'émission de l'impulsion. Les impulsions correspondant aux voies 1 et 4 seront moins décalées que celles correspondant aux voies 2 et 3 . L'amplitude de l'onde sinusoïdale doit être
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réglée de façon telle que la profondeur de modulation d'aucune im- pulsion ne dépasse la profondeur admissible pour la modulation par ,,,la conversation, ou les signaux normaux.
Il est évident que la mise en phase de l'onde 25 doit être convenablement réglée par rapport à la phase des ondes en dents de scie, faute de quoi le passage à zéro pourrait coincider avec.les impulsions de l'une des voies, ce qui supprimerait complètement la modulation desdites impulsions.
Bien que l'exemple de système de communication choisi pour l'illustration de l'invention comporte quatre voies, les mêmes prin- cipes sont applicables à un système à nombre de voies quelconque, y compris un système à une seule voie. Lorsqu'il y a un grand nombre de voies, par exemple douze, ou davantage, l'amplitude de l'onde si- nusoidale pour une ou deux voies dont les impulsions sont émises peu de temps avant ou après les élongations de retour peut être assez faible pour que la profondeur de modulation produite soit insuffi- sante. Dans ce cas, une disposition quelque peu différente de celle de la figure 1 est préférable.
Conformément à cette variante, le réseau de mise en phase 19 est supprimé et à sa place, des réseaux de mise en phase séparés ( non représentés ) individuels aux modula- teurs de voies 2 à 5 sont introduits entre le conducteur principal
26 et les contacts inférieurs des inverseurs 13 à 16 . Chacun des- dits réseaux de mise en phase peut être réglé de manière à ce que l'amplitude maximum de l'onde sinusoïdale soit approximativement synchronisée avec les temps auxquels sont émises les impulsions dé- calées correspondantes. De cette manière, tous les trains d'impul- sions de voies sont modulés pratiquement à la même profondeur par l'onde sinusoïdale.
Il n'est pas indispensable que l'onde modulatrice soit une onde sinusoïdale. D'autres ondes périodiques, de même fréquence fondamentale que l'onde sinusoïdale peuvent être utilisées, puisqu'on
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utilise pour cha.que voie une partie seulement de chaque demi-onde.
Les ondes utilisées ne doivent, bien entendu, pas êtredu type com- portant des ondulations superposées, ou analogues, qui causeraient l'émission de plus d'une impulsion pour chaque voie au cours de chaque demi-onde. En particulier, une onde rectangulaire simple se- rait très convenable, car si une telle onde était mise en iha,se de manièreà ce que ses elongations montantes et descendantes soient synchronisées avec les élongations de retour des ondes en dents de scie, les impulsions de toutes les voies seraient modulées de façon égale et aucune mise en phase individuelle ne serait nécessaire, dans le cas ou le nombre des voies serait grand.
Dans le récepteur représenté par la figure 2, les impulsions arrivent du transmetteur en 28 et elles sont appliquées à quatre mon- tages de portes électroniques 29. 30. 31. 52. et à un générateur j3 d'impulsions de commande de porte, mis en fonctionnement par les im- pulsions ou signaux de synchronisation. Le générateur 33 commande les montages de porte au moyen d'impulsions, de façon belle que chacun d'eux s'ouvre pour admettreles impulsions de la voie co:rres- pondante, seulement lorsque celles-ci doivent arriver.
Les impulsions admises par chaque montage de porte sonb appliquées à. un système démodulateur correspondant, qui peut être le même pour toutes les voies. Le système démodulateur complet n'a été représenté que pour le montage de porte 30 (voie 2), mais il est entendu que les autres peuvent être exactement semblables.
Les impulsions du montage de porte sont appliquées à un Filtre passe-bas 34, dont la fréquence de coupure est, par exemple, l'environ 3.000 périodes par seconde et qui, par conséquent, admet boutes les fréquences importantes de la gamme des fréquences vocales.
Les impulsions sont également appliquées à un filtre passe-bande 35, disposé de manière à admettre l'onde à 5.000 périodes de sonnerie.
L'appareil téléphonique normal ( non représenté ) est connecté à
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la sortie du filtre 34 et un montage détecteur 36, accordé sur
5.000 périodes, est connecté à la sortie du filtre 35 . A la récep- @ 'tion de l'onde à 5. 000 périodes, le montage détecteur fait fonction- ner un relais qui applique un courant de sonnerie provenant de la borne 37 à une sonnerie, ou autre appareil de signalisation 38 .
Le montage de la figure 2 ( sauf en ce qui concerne les éléments 35 à 38 ) peut être l'un de ceux décrits en détail à la description mentionnée plus haut. Le filtre 34 est le filtre démodu- lateur décrit, qui reconstitue les signaux de conversation, à partir du train d'impulsions correspondant de voies modulé en phase.
On comprendra que le filtre 35 empêche les signaux de con- versation de pénétrer dans le circuit de sonnerie et lorsque, par exemple, l'inverseur 14 ( figure 1 ) est manoeuvré, dans le but de sonner sur la voie 2, l'onde à 5. 000 périodes est empêchée par le filtre 34 de pénétrer sur la voie téléphonique et elle est démodulée par le filtre 35 . Le relais associé au détecteur 36 fonctionne alors et actionne la sonnerie 38 .
Il est entendu également que toutes dispositions convenables susceptibles d'actionner la sonnerie, ou le signal 38 à la réception d'une onde à 5. 000 périodes peuvent être utilisées pour le dispositif
36 . Par exemple, un relais accordé peut remplacer la combinaison des dispositifs 35 et 36 .
On comprendra aussi que le récepteur est pourvu d'un nombre de montages de portes électroniques avec systèmes démodulateurs cor- respondant au nombre de voies de l'ensemble, nombre qui n'est pas limité à quatre.
Bien qu'on ait supposé, pour plus de clarté, que la fré- quence de récurrence des impulsions de voies est de 10.000 par se- conde, toute autre fréquence convenable peut être utilisée. De même, on a supposé que l'onde à fréquence de sonnerie avait une fréquence égale à la moitié de la fréquence de récurrence des impulsions. Bien
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que ceci constitue le rapport préféré entre ces fréquences, d'autres rapports, susceptibles d'être exprimés par de petits nombres entiers, tels que 2/3 ou 1/3 , pourraient être également utilisés.
Toutefois, pour permettre la séparation des deux types de signaux au récepteur, il est nécessaire de choisir les diverses fréquences de façon Lelle que Fc soit inférieure à F et également inférieure à Fp -F, où Fc est la fréquence de coupuredu filtre 34 Fp la, fréquence de récur- rence des impulsions et F la fréquence de l'onde sinusoïdale modu- latrice et qu'elle soit égale à m Fp / n, où m et n sont de petits nombres entiers. En pratique, il ne parait pas y avoir grand avantage à ce que m et n soient supérieurs à, 9, de sorte que ces nombres se- ront d'ordinaire à un seul chiffre.
Comme exemple du chois d'un rapport autre que 1/2, la figure 4 est un diagramme analogue à la figure 3, dans le cas où Fp = 10.000 et où F = 66662/@, le rapport m/n étant égal à. 2/3 . On a représenté trois périodes de l'onde en dents de scie 20,24 et deux périodes de l'onde sinusoïdale 39 . Ces ondes sont mises en phase de façon telle qu'une élongation de retour sur trois soit synchronisée avec un pas- sage par zéro de l'onde 39. Dans ce cas, les deux impulsions 40 et 41 sont toutes deux produites plus tôt qu'aux instants normaux, la troisième impulsion 42 étant rejetée plus tard et tous les décalages étant de valeurs différentes. La même série de décalages se repro- duira dans tous groupes de trois ondes en dents de scie.
Ces impul- sions rnodulées contiennent la fréquence 66662 qui peut être isolée au récepteur en employant, par exemple, un filtre passe-bande 35 ( figure 2 )susceptible d'admettre cette fréquence. Le reste des dispositions du récepteur est le même. A l'émetteur (figure 1) le maître-oscillateur peut être disposé de manière à fonctionner à 20.000 périodes, au lieu de 10.000, avec une subdivision par deux dans un montage non représenté, pour l'alimentation des ensembles 2 à 6, l'élément 17 produisant alors une subdivision par trois.
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Il est à noter que divers types de signaux autres que des signaux de sonnerie peuvent être transmis de cette manière. Les in- ,/verseurs 13 à 16 pourraient, par exemple, représenter les contacts de cadrans téléphoniques d'appel, auquel cas l'organe 36 de la fi- gure 2 comprendrait les moyens de réception d'impulsions d'appel.
Selon une autre variante, les inverseurs 13 à 16 pourraient être des manipulateurs télégraphiques, ou les contacts d'une machine té- légraphique telle qu'un télé-imprimeur, un relais de réception con- vena;ble étant alors inclus dans l'organe 36 . Un tel montage télé- graphique ne serait, bien entendu, disponible qu'aux moments où les voies ne seraient pas en service pour la conversation, ou autres signaux normaux. Divers signaux téléphoniques de supervision,. tels que les signaux d'occupation, pourraient évidemment être transmis de la même manière.
En prévoyant deux ou plus de deux ondes modula- trices de fréquences différentes reliées par des rapports simples à la fréquence de récurrence des impulsions, on pourrait transmettre deux ou plus de deux types différents de signaux, pourvu que des filtres démodulateurs supplémentaires correspondants soient prévus au récepteur, en parallèle avec le filtre 35 .
Il est à noter que les procédés de l'invention peuvent être utilisés au transport de signaux par modulation en temps des impulsions, sans qu'il soit nécessaire de disposer de moyens de mo- dulation des impulsions à d'autres instants au moyen d'ondes de con- versation ou d'autres signaux, par les méthodes usuelles. Il est toutefois entendu que les signaux ainsi transmis devraient être de nature telle qu'ils permettent une commande rigoureuse de la mise en phase des ondes périodiques modulatrices.