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Appareillage final pour communications à courant porteur
La présente invention concerne un appareillage final à courant porteur, c'est-à-dire un appareillage pour établir la liaison entre une ligne basse fréquence servant à transmettre d'autres courants télégraphiques ou courants téléphoniques à fréquence vocale d'une part, et une ligne à fréquence porteuse d'autre part, et à effectuer les changements de fréquence nécessaires pour permettre des conversations bilatérales entre de telles lignes.
L'invention viso d'une manière générale à établir un système de communications à courant porteur offrant un maximum d'économie, non seulement en ce qui concerne les frais d'établissement, mais aussi et vu sa sécurité de fonc- tionnement, en ce qui concerne l'entretien et les réparations. cette fin, l'invention consiste entre autre à établir un système dont les éléments servent autan-c que possible dans le double but de la modulation et de la démodulation
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du courant porteur; à établir un système nécessitant un mini- mum de tubes à vide ; à établir un système dans lequel les mêmes circuits servent à la modulation et à la démodulation;
et à établir un système d'un fonctionnement stable et exempt de "sifflement" dans des conditions de fonctionnement normales.
Dans les communications à courant porteur, il est de pratique courante d'engendrer un courant porteur à fréquence constante et à moduler ce courant en amplitude avec le signal à fréquence vocale ou autre signal à fréquence relativement basse, appelé à être transmis, produisant ainsi des courants aux nouvelles fréquences de la "bande latérale'1 (fc + fs et fc - fs), où fc est la fréquence porteuse et f la fréquence du signal initial;
à éliminer par filtrage, à partir des fréquen- ces mélangées dans la sortie du modulateur, toutes les fréquences de la bande latérale sauf une, et à transmettre cette dernière comme nouveau signal sur la 'ligne à fréquence porteuse" laquelle transmet généralement d'autres signaux à basse fréquence, d'autres fréquences porteuses, ou les deux. il est également courant de récupérer le signal initial à 1 'extrémité des récep- tions de la ligne à fréquence porteuse par un procédé identique, en modulant la fréquence latérale sur la même fréquence porteuse, dans lequel cas la nouvelle "bande latérale inférieure" repré- sente la fréquence du signal initial.
comme il est extrêmement difficile de maintenir les oscilla- teurs aux extrémités réception et transmission de la ligne en synchronisme exact, et vu que, dans des modulateurs simples, les Fréquences fc et fs apparaissent toutes les deux à la sortie, et comme d'autre part, si l'on transmettait la porteuse initiale, elle produirait une fréquence parasitaire ou "note de batrements" indésirable à l'extrémité ae la réception, il est d'usage d'employer un modulateur équilibré, dans lequel la fréquence- fc est supprimée dans le circuit de sortie, plusieurs typas de
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tels modulateurs équilibrés ont été développés et sont bien connus dans la technique, étant capables d'équilibrer la fréquence porteuse avec une grande précision.
Auparavant, on utilisait des appareillages distincts mais identiques pour les processus de modulation et de démodu- lation, at l'on prévoyait souvent un oscillateur commun pour fournir la fréquence porteuse fc aux deux appareillages. Ceci était nécessaire du fait de la présence de la fréquence de modulation dans la sortie du modulateur;
d'autre part et en raison ae la nature des circuits qui étaient utilisés, l'emploi d'un appareillage cornu-un pour la modulation et la démodulation aurait pour résultat que cette fréquence de modulation aurait effectué la réaction vers l'entrée et produit une oscillation ou un "sifflement" à une iréquence comprise soit dans la banda de fréquences du signal initial, soit dans une bande latérale.
La modulation en amplitude représente essentiellement un procédé consistant à multiplier les valeurs instantanées de courants de ceux fréquences. Par conséquent, il est tout aussi justifié de considérer la fréquence porteuse comme étant modulée sur la fréquence du signal, que d'adopter la notion opposée et courante, d'où il s'ensuit qu'un modulateur équilibré peut servir tout aussi bien à la suppression de la fréquence "modulatrice" qu'à la suppression de la porteuse.
Selon l'invention, un modulateur équilibre quelconque est utilisé de la façon envisagée, la sortie de fréquence de modulation étant couploe à la fois à la ligne à basse fréquence et a la ligne à fréquence porteuse, la liaison à cette dernière étant assurée à travers un 'filtre directionnel" qui ne laisse passer que la bande latérale utilisée pour les signaux arrivant de cotte ligne. Le circuit de sortie du modulateur est également couplé aux deux lignes, a savoir à la ligne basse fréquence par le filtre passe-bas, et à la ligne à fréquence porteuse par un deuxième filtre directionnel qui laisse passer uniquement la bande latérale utilisée, pour les signaux porteurs sortants.
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Le couplage de la ligne basse fréquence aux circuits d'entrée et de sortie du modulateur se fait par un transformateur hybride ou autra circuit-pont équilibré par rapport aux circuits d'entrée et de sortie du modulateur, ae sorte que le transfert entre ces circuits est réduit au minimumet que toute fréquence modulatrice qui pourrait apparaître a la sortie du modulateur par suite de l'absence d'un équilibre parfait, sera affaiblie davantage, et que le gain dans la coude sera réduit de façon que le modulateur n'aura pas tendance à osciller.
Le principe de l'invention sera mieux compris en se référant à la description ci-après et aux revendications qui suivent, ainsi qu'au dessin annexé, lequel représente un schéma de circuits d'un mode d'exécution préreré de l'invention.
Dans ce messin, 1 désigne la ligne basse fréquence reliée- géneralement à un tableau commutateur télépnonique ou à un appareil télégraphique pouvant être utilisé avec le circuit porteur. La ligne se termine sur un circuit-pont qui représente utilement un transformateur hybride classique 3, relié à son tour à un circuit d'équilibrage, constitué dans cet exemple par une résistance 5 et un condensateur 7 en série, Un conden- sateur 9 est souvent intercalé en série avec le Transformateur hybride afin de bloquer les courants continus éventuellement employés au tableau commutateur.
L'enroulement secondaire ou de sortie 11 du transformateur hybride est relié à un circuit-boucle dont un côté comprend un complément de transmission 13, généralement réglé en permanence en vue d'affaiblir les signaux venant du tableau commutateur jusqu'au niveau convenable pour la adulation, ce circuit comprenant en outre un côté du primaire 15 à prise médiane d'un transformateur, la résistance terminale 17, avec retour au secondaire 11. L'impédance ae la résistance 17 est choisie de façon qu'elle absorbe la moitié de l'énergie
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fournie par l'enroulement 11. L' autre côté de la boucle sera décrit plus loin.
Le transformateur 19 qui porte l'enroulement primaire 15 précité est établi pour laisser passer une large bande de fréquences, c'est-à-dire, non seulement la fréquence vocale ou une autre basse fréquence venant de la ligne 1, mais aussi les deux bandes latérales de la fréquence porteuse.
L'enroulement secondaire 21 de ce transformateur alimente le modulateur par les lignes 23 et 23. Lorsqu'un équilibrage des fréquences est nécessaire, on peut shunter ces lignes par un circuit d'équilibrage, par exemple la résistance 7 et le condensateur 9 en série.
Le modulateur choisi ici à titre d'exemple est un type "annulaire" ("ring" type) bien connu, mais il est bien entendu qu'il peut être remplacé par d'autres modulateurs équilibrés, y compris des modulateurs à tubes à vide. Dans le modulateur représenté, les conducteurs 23 et 25 sont reliés respectivement aux prises médianes soigneusement équilibrées des enroulements 30 et 31 de ueux transformateurs 35 et 35. Chaque extrémité des deux enroulements 30 et 31 est reliée aux deux extrémités de l'autre enroulement par l'intermédiaire de redresseurs à sens opposé, respectivement 37 et 39.
On voit que, lorsque les deux enroulements sont exactement équilibrés, les courants venant par les conducteurs 23 et 25 se divisent à travers les deux moitiés et qu'aucune tension ne sera engendrée aux bornes des enroulements du transformateur.
Le courant porteur est rourni au modulateur à travers un enroulement 41 du transformateur 33 depuis un oscillateur 43 qui, pouvant être d'un type bien connu quelconque, est repré- senté uniquement sous la forme d'un carré. L'enroulement 41 est shunté par une résistance 45 en vue de l'adaptation à l'im- pédance du circuit oscillateur et afin de fournir l'amplification voulue, l'oscillateur étant alimenté en courant plaque depuis
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les conducteurs 47 et 49 reliés à une source a'énergie, non représentée.
Le modulateur débite à travers une bobine secondaire 51 sur le transformateur 35. Ce dernier est relié à un amplificateur à lampes ou push-pull; afin de -maintenir l'équilibre, cet amplificateur comprendra de préférence une binode 53. Les deux pleines de cette dernière sont reliées aux extrémités d'un primaire push-pull classique 55 d'un transformateur 57.
Le transformateur 57 comprend deux enroulements de sortie.
La composante porteuse à la sortie du modulateur est supprimée grâce à la connexion d'un circuit à résonance aigué en série aux bornes de l'un des deux enroulements de sortie, mais il est préférable de le relier aux bornes de l'enroulement de sortie 59.
Ce circuit comprend un condensateur 58 et une inductance 60 qui servent ensemble à court-circuiter la composante porteuse. Le secondaire 59 est relié à un commutateur bi-polaire à deux directions 61 à l'aide duquel un quelconque des deux filtres directionnels 35 ou 65 peut être relié en série avec la sortie.
Ces deux filtres sont reliés par la ligne 67 et un filtre passe- haut 69 à un transformateur d'adaptation 71, relié à la ligne de haute fréquence 75. Conformément à la pratique courante, chacun des filtres directionnels laisse passer u.ie seule bande latérale du courant porteur, tandis que le filtre 69 laisse passer les deux bandes latélrales. Un filtre passe-bas 75 permet également le passage de courants à fréquence vocale ou autres courants basse fréquence sur le même ligne depuis une source qui ne fait pas partie de l'appareillage porteur.
Le deuxième enroulement de sortie 77 du transformateur 57 est relie par un filtre passe-bas 79 aux bornas équilibrées 81 et 83 de l'enroulement hybride
Le commutateur 4 deux directions 61 qui sert à relier un des filtres 65 ou 65 à la sortie du modulateur sert également à relier l'autre filtre à une ligne 85 qui conduit, à travers un complément
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87, a l'extrémité du primaire 15 opposé? à qui est 1'pl.'" 56
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à l'enroulement 11 et à la borne de la résistance 17.
L'impé- dance du modulateur est adaptée à l'impédance de la résistance 17, de sorte que le transformateur 19 agit coudre un transforma- teur différentiel et que les tensions qui apparaissent aux bornes du secondaire hybride Il n'apparaissent pas aux bornes des filtres 63 ou 65 et, de même, les tensions venant de la li- gne à travers ces aeux filtres n'apparaissant pas aux bornes du secondaire hybride 11.
Le fonctionnement du dispositif rebsort clairement de ce qui précède. Lorsque ce dispositif fonctionne comme modulateur, le signal basse fréquence arrive de la ligne 1 et est transféré à travers le transformateur hybride 3 à secondaire 11 vers un côté du transformateur 19. Ce dernier fait passer le signal dans le modulateur, où sa tension est élevée jusqu'à celle de la fréquence porteuse et où il est amplifié par le tube 53.
La fréquence modulatrice est supprimée dans le modulateur, tandis que les deux bandes latérales et la porteuse sont transmises à travers le transformateur 57 au circuit résonnant 58, 60 en série, lequel court-circuite la porteuse et l'élimine suffisamment de façon qu'elle ne produise pas de perturbations dans la ligne à fréquence porteuse.
Le filtre directionnel 63 et 65 élimine une bande latérale et fait passer l'autre vers la ligne à courant porteur à travers le filtre passe-haut
Les courants à haute fréquence venant de la ligne 73 traversent le filtre passe-haut 69, le conducteur 67 et un de.9 deux filtres directionnels et arrivent par la ligne 85 au transformateur 19, et donc au modulateur qui, dans ce cas, agit comme "démodulateur", de façon à abaisser la fréquence jusqu'à la gamme de la fréquence vocale ou basse fréquence.
La composante basse fréquence traverse le filtre passe-bas 79 et retourne au transformateur hybride 5.
Le phénomène qu'il convient d'éviter principalement dans un appareillage du genre décrit ici consiste en l'instabilité
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ou l'oscillation a une fréquence comprise dans la bande pour laquelle le dispositif est prévu. La modulation est accompa- gnée par une amplification et, si une fréquence quelconque qui se présente à l'entrée du modulateur peut retourner à cette entrée après amplification, il en résultera une oscillation. Ceci risque surtout de se produire à une fréquence proche de la fréquence de coupure des filtres, notamment lorsque leurs bandes passantes sont très rapprochées. Dans l'appareillage selon l'invention, un tel phénomène est soigneu- sement écarté par le fait que chaque fréquence est soumise au moins à deux affaiblissements avant de pouvoir retourner à l'entrée.
Ainsi, la fréquence modulatrice est équilibrée dans le modulateur lui-même; toutefois, l'équilibrage est toujours une question d'approximation et il est probable qu'une partie de cette fréquence restera dans la sortie du modulateur, bien qu'à un niveau très bas.
Si l'on considère la basse fréquence ou fréquence vocale, celle-ci peut traverser lea filtres passe-bas 79 et apparaître sur la ligne 1 ; toutefois, dans ce cas, elle sera équilibrée par l'action du secondaire 11 et affaiblie à nouveau, de sorte qu'elle disparaît entièrement, cela dans toute la mesure voulue, en prenant en considération le but poursuivi, et ne réapparaît pas dans le circuit d'entrée du modulateur.
Dans le cas d'une entrée de fréquence porteuse en dehors de l'équilibrage du modulateur, celle-ci doit traverser les filtres directionnels opposés 66, ou 65, pour revenir à l'entrée du modulateur, et subit son ueuxième affaiblissement dans ce filtre.
Revenant à la basae fréquence, celle-ci est largement équilibrée dans le transformateur différentiel 19 intercalé dans la boucle qui relie les lignes de basse et de haute fréquence à l'entrée du modulateur, mais cette basse fréquence
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est à nouveau soumise à un affaiblissement dans le filtre directionnel et n'apparaît donc pas dans la ligne de fréquence porteuse. Quant à la haute fréquence provenant de la ligne du courant porteur, celle-ci est à son tour affaiblie dans le transformateur différentiel 19 et est bloquée de façon à ne pas atteindre la ligne de basse fréquence 1.
11 a été constaté que le système décrit ci-dessus est parfaitement réalisable dans la pratique. Il permet l'écono- mie de deux valves comparativement à l'appareillage classique de capacité égale. 11 en résulte non seulement une économie des valves mêmes, mais, ce qui est plus important, une économie dans la puissance nécessaire pour alimenter ces valves, ce qui devient un facteur important dans de grandes installations. Ce système permet en outre d'économiser l'appareillage complet d'un circuit modulateur , d'où économie de frais d'investissement. Or, les values constituent les parties les plus sujettes à détérioration de tout l'appareillage employé dans le service à courant porteur et sont très suscaptibles de défaillance.
En réduisant leur nombre de moitié, on réduit dans les marnes proportions la probabilité de telles défaillances et les frais d'entretien supplémentaires qu'elles indiquant.
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