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SYSTEME MULTIPLEX A. DIVISIONS DANS LE TEMPS.
L'invention concerne un système de communication selon lequel plusieurs signaux sont transmis simultanément sur un seul canal par modula- tion d'impulsions récurrentes. Ces systèmes sont, d'une façon générale, appe- lés systèmes multiplex à divisions dans le temps. Chacun des signaux à trans- mettre module une impulsion donnée d'un groupe d'impulsions se suivant d'une façon continue-, ledit groupe se-- répétant à une cadence relativement élevée.
Un maître- oscillateur synchroniser la cadence de répétition à une fréquence supérieure à la fréquence la plus haute du signal de modulation. Le signal peut être transmis en modulant les impulsions d'une façon quelconque, en amplitude, en position en largeur ou en fréquence. La présente invention sera illustrée par un système utilisant une modulation en largeur.- A la ré- ception, des groupes d'impulsions de synchronisation et des signaux de ré- partition assurent l'orientation des impulsions relatives à chacune des voies vers le récepteur correspondant.
Ainsi qu'il est bien connu, de tels systèmes nécessitent un degré de stabilité élevé et une synchronisation efficace, notamment lorsqu'on dési- re transmettre des signaux sonores ou visuels de qualité élevée sur l'une des voies. Il est nécessaire que les impulsions de synchronisation et les signaux de répartition arrivant au récepteur soient synchronisés avec précision sur les impulsions correspondantes de l'émetteur afin d'éviter toute distorsion du signal et de diminuer la modulation entre voies.
Selon une caractéristique essentielle de l'invention, toutes les impulsions de synchronisation et les signaux de répartition de l'émetteur et du récepteur sont commandés à partir d'un maître-oscillateur faisant partie . de l'émetteur. On obtient ainsi une synchronisation directe de voie à voie entre l'émetteur et le récepteur ce qui permet de transmettre un grand nombre de signaux dans le même canal, sans interférence ni intermodulation.
L'invention sera bien comprise en se reportant à la description suivante et aux figures qui l'accompagnent données à titre d'exemple non
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limitatif et dans lesquelles : - la figure 1 représente d'une façon schématique un émetteur mul- tiplex à 24 voies conforme à l'invention.
- la figure 2 représente en détail le modulateur relatif à une voie de l'émetteur.
- la figure 3 représente d'une façon schématique un récepteur à 24 voies conforme à l'invention, .
- la figure 4 représente, d'une façon détaillée, le générateur de mise en forme du récepteur, - la figure 5 représente l'étage modulateur d'une voie du récep- teur, - les figures 6, 7 et 8 représentent un ensemble de courbes, des- sinées sur une même échelle des temps, caractéristiques de la tension apparais- sant en certains points des circuits.
L'oscillateur pilote de l'ensemble du système représenté en 10 dans l'émetteur de la figure 1. Les différentes parties de ce pilote sont constituées par des circuits conventionnels, représentés d'une façon sché- matique. Les signaux de synchronisation et de répartition sont tous issus d'un oscillateur 11, à 300 kcs par exemple, qui sera de préférence stabili- sé par cristal. L'onde sinusoïdale 12 ainsi obtenue (cf.figure 6) est appli- quée au générateur d'impulsions 13 qui la transforme en un train d'impul- sions unidirectionnelles, de durée très faible, 14, se reproduisant à une fré- quence de répétition égale à 300 kcs.
Ces impulsions sont amplifiées et leur polarité inversée dans l'étage amplificateur 15 dont le signal de sortie constitue les impulsions de référence de polarité négative 16 (Cf. figure 6) transmises par le conducteur 17. Les impulsions 14 sont également appliquées, par l'intermédiaire du conducteur 18, à un étage diviseur de fréquence 19.
Dans le cas où l'on désire réaliser un système à 24 voies, le di- viseur 19 est conçu de façon à assurer une division de la fréquence par un facteur égal à 30. Le signal de sortie du diviseur 19 est constitué par une onde rectangulaire 20 ayant une fréquence de récurrence de 10 kcs. Cette on- de est destinée à la commande du générateur d'impulsions de synchronisation 21, donnant des impulsions rectangulaires unidirectionnelles, représentées en 22 (Cf. figure 6) appliquées au circuit de sortie 50 de l'émetteur par le conducteur 23.
Les impulsions de synchronisation 22 sont également transmises, par l'intermédiaire du conducteur 24, à un générateur de tension en dents de scie 25 fonctionnant à la fréquence de répétition de 10 kcs. Après amplifica- tion en 26, les ondes en dents de scie 27 (Cf. figure 6) sont transmises par le conducteur 28; elles servent de signal de répartition.
Ainsi qu'on l'a vu, l'oscillateur pilote fournit trois ondes de sortie, respectivement représentées par les courbes 16, 22 et 27 de la fig. 6.
Toutes ces ondes sont synchronisées avec grande précision sur l'oscillation sinusoïdale fournie par l'oscillateur stabilisé Il. Les impulsions de réfé- rence 16 et l'onde en dents de scie 27 sont appliquées en parallèle aux modu- lateurs des différentes voies, de façon à produire les 24 trains d'ondes mo- dulées au rythme des signaux appliqués à chacune des voies. Etant donné que les circuits relatifs à chacune des voies sont identiques, on n'a représenté pour plus de simplicité, que trois voies, les voies 1, 2 & 24 sur la figa 1.
Chacun des modulateurs a pour rôle de choisir, dans les impulsions de référence 16, une impulsion bien déterminée se reproduisant à une fréquen- ce de répétition constante qui sera modulée au rythme du signal appliqué à cette voie. Dans la variante de réalisation que l'on décrit à titre d'exem- ple d'illustration, cette modulation se fait en modifiant la largeur des impulsions. Les impulsions relatives à chacune des voies se reproduisent à la même fréquence de 10 kcs, mais elles sont déplacées en phase par rapport aux impulsions communes de synchronisation. Ainsi qu'il apparaît sur la fi- gure, chacun des modulateurs reçoit une tension de polarisation différente,
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par l'intermédiaire des potentiomètres 41, 41a, etc... alimentés par une sour- ce commune représentée d'une façon schématique par la pile 42.
Ainsi, une tension de polarisation différente est appliquée au modulateur de chacune des voies. Cette tension de polarisation, en coopération avec l'onde en dents de scie 27, assure la sélection précise d'une impulsion déterminée, du train d'impulsions de référence 16, par chaque voie. Si l'on se rapporte à la voie n l, la tension de polarisation relative au potentiomètre 41 et l'onde en dents de scie 27 sont appliquées, par l'intermédiaire des conducteurs 45 & 44, à un étage sélecteur 43.
L'ensemble des impulsions de référence 16 est également appliqué à cet étage par l'intermédiaire du conducteur 46, Celui- ci transmet au modulateur proprement dit un train d'impulsions dont la pha- se, par rapport aux impulsions de synchronisation 22, est définie par la va- leur de la tension de polarisation et la phase de l'onde en dents de scie.
Les impulsions transmises déclenchent un générateur d'impulsions 47 qui don- ne naissance à l'impulsion caractéristique de la voie n la Les impulsions re- latives aux 24 voies sont recueillies par un conducteur commun 49 et trans- mises à un amplificateur de puissance 50 dans lequel elles sont combinées aux impulsions de synchronisation. La modulation, dans chaque voie, s'ef- fectue au rythme d'un signal transmis par l'intermédiaire du conducteur 60 à un étage amplificateur limiteur 61, puis à l'étage modulateur 62 comman- dant le fonctionnement du générateur d'impulsions 47 ainsi qu'il sera décrit plus loin.
On a représenté en détail l'ensemble modulateur, relatif à une ,voie de l'émetteur, sur la figure 2. L'étage sélecteur 43 comprend essentiel- lement un amplificateur triode 63 recevant l'onde en dents de scie 27 sur sa grille de commande par l'intermédiaire du conducteur 44.
Le potentiel de po- larisation, défini par le potentiomètre 41, est appliqué à l'extrémitéinfé- rieure de la résistance cathodique 64, par l'intermédiaire du conducteur 45, Les impulsions de référence 16 sont appliquées directement à la cathode, par l'intermédiaire du conducteur 46. L'amplificateur est normalement polarisé au-delà du cut-off par la tension de polarisation positive appliquée à sa ca- thode, par l'intermédiaire de la résistance 64 et résultant du potentiomètre 41. Cette polarisation diminue à mesure que l'amplitude de la tension en dents de scie,de polarité positive, appliquée à la grille augmente. Lors- que l'amplitude de la tension en dents de scie a atteint une valeur donnée, le tube peut se débloquer.
Pratiquement, il est débloqué d'une fagon précise par l'arrivée de la première impulsion de référence qui, superposée à la ten- sion en dents de scie, porte la grille à un potentiel supérieur à celui cor- respondant au déblocage du tube. Ainsi qu'il est représenté sur les courbes de la figure 6, le potentiel de la grille de l'amplificateur 63 augmente linéairement selon la courbe représentée en 65, à partir de l'instant cor- respondant à la fin d'une impulsion de synchronisation, jusqu'à l'instant tl où se produit l'impulsion de référence qui déclenche la conduction du tu- beo La tension de la grille reste alors constante par suite du courant gril- le jusqu'à l'instant t3 où l'onde en dents de scie, dont l'amplitude diminue, atteint une valeur inférieure à la valeur correspondant au blocage du tube.
Ce cycle de variation se reproduit identique à lui-même. On choisit de pré- férence le tube 63 parmi les tubes ayant une caractéristique- de fonctionne- ment assez inclinée .pour que le blocage se produise rapidement.
Lorsque le tube se débloque, son potentiel anodique diminue brusquement, ainsi qu'il est représenté par la courbe 69 de la figure 6.
L'onde rectangulaire recueillie à la sortie du tube 63 est amplifiée par l'étage 70 puis différenciée par l'intermédiaire d'un circuit à faible cons- tante de temps, constitué par le condensateur 71 et la résistance 72.A la sortie de ce circuit on obtient des impulsions de déclenchement représentées par la courbe 66 de la figure 6. Les impulsions positives 102 assurent le déclenchement du générateur d'impulsions 47; les impulsions négatives 103 restent sans effet, le générateur d'impulsions étant normalement bloqué.
Ce générateur est représenté sous forme d'un circuit, connu en soi, comprenant une double triode 73 ayant un circuit cathodique commun aux deux éléments. Le signal de sortie de ce générateur est appliqué, par l'in- termédiaire du condensateur de couplage 74, à l'étage à couplage cathodique
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75 et au d.elà au conducteur 49 recueillant les impulsions relatives à chacu- ne des voies.
Les signaux de modulation sont appliqués, par l'intermédiaire du conducteur 60, à l'amplificateur limiteur 61 comportant les deux étages 80 & 81. La totalité du signal de sortie du second étage amplificateur 81 est appliquée à un détecteur diode 82 par l'intermédiaire du condensateur de couplage 67. Ce détecteur 82 développe une tension de réglage automatique du gain qui est renvoyée à l'entrée du premier étage amplificateur 80 par le conducteur 83 de façon à limiter l'amplitude du signal à une valeur com- patible avec le fonctionnement linéaire du modulateur d'impulsions et du générateur d'impulsions. Une fraction convenable du signal issu de l'ampli- ficateur 81 est également appliquée,par l'intermédiaire du condensateur 84 à l'entrée du modulateur d'impulsions 62 comprenant les deux étages 85 & 86.
Le fonctionnement de l'ensemble modulateur 62-générateur 47 est le suivant.
L'arrivée d'une impulsion de référence, transmise par l'étage sélecteur 43, sur la grille de l'élément de gauche du tube 73, définit l'instant auquel commence l'impulsion relative à la voie considérée. Une impulsion est en mê- me temps transmise, par l'intermédiaire du condensateur de couplage 76, à la grille de commande de l'étage 86 du modulateur. Cette impulsion est inté- grée dans un circuit constitué par les condensateurs 76 & 77 et les résis- tances 78 & 79. Le tube 86 est maintenu normalement bloqué par l'intermédiai- re d'une tension de polarisation définie par le courant traversant l'étage 85 du dit modulateur, ces deux étages présentant une impédance cathodique commune.
A un instant donné, l'étage 86 est débloqué et une impulsion brève est appliquée, par l'intermédiaire du condensateur 59, au générateur d'impul- sions 47, ce qui a pour effet de faire revenir le dit générateur dans son état de fonctionnement initial, c'est-à-dire de définir la fin de l'impul- sion relative à la voie considérée..L'instant auquel l'étage 86 se débloque dépend de l'amplitude du signal appliqué à l'étage 85 par l'intermédiaire du condensateur de couplage 84. La longueur de chacune des impulsions ap- pliquées au conducteur 49 est par conséquent fonction de la valeur instan- tanée du signal de modulation.
Ainsi qu'il apparaît mieux sur la figure 6, le front avant des impulsions modulées 48 se produit à un instant fixe par rapport aux impul- sions de synchronisation. Leur durée, ou largeur, est modulée au rythme du signal de modulation. La courbe 87 représente deux ensembles de vingt-qua- tre impulsions relatives aux vingt-quatre voies, précédés et suivis d'im- pulsions de synchronisation 22.
Le signal complexe peut être transmis par tout moyen approprié de l'émetteur au récepteur, par exemple par relais hertzien, par câbel coa- xial, par courant porteur, etc... L'ensemble du récepteur est représenté d'une façon schématique sur la figure 3. Le signal complexe incident 87 est tout d'abord appliqué à un circuit de mise en forme 90. Ce circuit extrait du signal incident les différentes ondes nécessaires à la répartition et à la détection des signaux relatifs à chacune des voies. Le signal incident est tout d'abord amplifié et mis en forme pour supprimer toute distorsion due à des variations d'amplitude, au fading, etc.. dans l'étage 91. Le si- gnal de sortie 100 est transmis, par l'intermédiaire du conducteur 92, aux différentes voies du récepteur.
Il est également appliqué, par l'intermé- diaire des conducteurs 88 & 89, à un étage différenciateur 93 et à un étage séparateur d'impulsions de synchronisation 94. L'étage différenciateur 93 est suivi d'un étage amplificateur-limiteur 95 dont le fonctionnement sera décrit en détail plus loin. Cet étage fournit un train d'impulsions de référence se produisant à une fréquence de 300 kcs, synchronisé par les impulsions 16 de l'émetteur et les impulsions de synchronisation 22 reçues. Dans l'étage séparateur 94, les impulsions de synchronisation, de largeur plus grande que les impulsions relatives aux signaux transmis, sont séparées par intégra- tion et utilisées pour synchroniser le générateur local d'onde en dents de scie 97.
La tension en dents de scie 101 est transmise, par l'intermédiaire d'un étage à couplage cathodique, auconducteur 99.
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La figure 4 représente, en détail, les constituants du circuit de mise en forme 90 qui vient d'être décrit. L'amplificateur-limiteur 91 comprend un amplificateur surexcité à quatre étages 110, .111, 112 & 113, qui limite également les crêtes positives et négatives du signal d'entrée, de façon à transmettre une onde rectangulaire. L'onde de sortie 100 est appliquée, par l'intermédiaire de l'étage à couplage cathodique 114, aux conducteurs 92, 88 & 89. Le signal 100 (cf. figo 7) alimente également un circuit différen- ciateur disposé dans la connexion cathodique de l'étage amplificateur inver- sé 120.
Ce circuit comprend un condensateur 121 et une résistance 122 et pré- sente une constante de temps très faible vis-à-vis de la durée des impulsions relatives aux différentes voies. Le signal appliqué à la grille de l'étage amplificateur 123 a donc la forme représentée par la courbe 124 de la figure
7. Une impulsion' brève positive remplace les fronts avant des impulsions positives constituant 1'onde 100 et une impulsion brève négative correspond aux fronts'arrière. L'amplificateur 123 est polarisé automatiquement de fa- çon à jouer le rôle de limiteur et ne transmet à l'étage suivant 125 que les crêtes positives-dont l'amplitude dépasse le seuil de limitation 128.
Il ap- paraît donc, dans le circuit anodique de l'amplificateur 125, des impulsions négatives, ainsi qu'il est représenté par la courbe 126, destinées à jouer le rôle d'impulsions de référence dans le récepteur.
Il est important de noter que, malgré la modulation en durée des impulsions reçues, les fronts avant de ces impulsions sont définis d'une fa- con fixe par rapport aux impulsions de synchronisation de l'émetteur. Par conséquent., les impulsions brèves positives obtenues en dérivant l'onde 100 sont équidistantes puisqu'elles correspondent aux fronts fixes des impulsions modulées. On peut donc les utiliser comme impulsions de référence dans le récepteur.
Les circuits représentés sur la partie inférieure de la figure 4 constituent les circuits générateurs de l'onde en dents de scie à la fréquen- ce de 10 kes, analogue à l'onde de répartition 27 de l'émetteuro Le circuit,
94, amplificateur séparant les impulsions de synchronisation, comporte trois étages 130, 131 & 132. Le signal complexe 100, après amplification, est par- tiellement intégré dans le circuit à constante de temps élevée constitué par la résistance 133 et la capacité interne grille-cathode 134 de la triode
132, L'onde résultante est analogue à celle représentée par la courbe 135 de la figure 7.
On remarquera que l'amplitude 136, résultant de l'intégration partielle des impulsions de synchronisation 22, présente une amplitude beau- coup plus grande que les impulsions déformées'résultant de l'intégration partielle des impulsions modulées, à cause de la durée plus élevée des im- pulsions de synchronisation..
L'onde complexe représentée en 135 alimente l'étage 132. polari- sé de façon que seules les crêtes positives, dépassant le niveau de réfé- rence représenté en 126, soient transmises. L'onde résultante est différen- ciée dans le circuit de couplage à faible constante de temps constitué par le condensateur 137 et la résistance 1380 L'onde apparaissant dans le cir- cuit anodique de l'amplificateur suivant, 139, a la forme représentée par la courbe 140 de la figure 7. On voit que cette onde comporte des impulsions de faible durée 141 synchronisées sur le front arrière des impulsions de synchronisation 22.
Les impulsions 141 sont destinées à reconstituer des impulsions de synchronisation dans le récepteur. Elles servent à déclencher l'étage multivibrateur 150. Ce circuit fournit un train d'impulsions positives ana- logues à celles représentées sur la courbe 153, dont le front arrière cor- respond à l'impulsion 141, c'est-à-dire au front avant de l'impulsion de synchronisation de l'émetteuro La durée de cette 'impulsion peut être ajustée, par l'intermédiaire du potentiomètre 151, de façon que le générateur de ten- sion en dents'de scie 97 puisse être entièrement déchargé entre deux impulsions.
Ce générateur dont la réalisation est bien connue, comporte essentiellement le condensateur 154 qui se charge à travers le circuit à courant constant comprenant l'amplificateur pentode 155. La charge du condensateur 154 est interrompue périodiquement, entraînant sa décharge, par l'intermédiaire
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d'une impulsion de déblocage appliquée au tube 156 shuntant le condensateur 154, La tension en dents de scie résultante est appliquée, par le conducteur 157, à un étage à sortie à couplage cathodiqueo Un tube 162 shunte la résis- tance cathodique 161 du tube à sortie cathodique. Ce tube est débloqué en synchronisme avec le tube à décharge 156.
Le rôle du tube 162 consiste essen- tiellement à éviter la distorsion de l'onde en dents de scie appliquée à la charge capacitive constituée par les étages démodulateurs des vingt-quatre voies du récepteur et les connexions de liaison. Il évite toute distorsion de l'onde en dents de soie en assurant la décharge capacitive de la charge à la fin de chaque période de balayage.
On n'a représenté, pour plus de simplicité, que trois voies du récepteur, respectivement les voies 1, 2 & 24. Ces voies sont toutes identi- ques. Chacune d'elles comprend un étage sélecteur 171, un générateur de ver- rouillage 172, un démodulateur verrouillé 173, un filtre pass-bas et un am- plificateur basse fréquence 174. Le signal complexe 100, après amplification et mise en forme, est appliqué à tous les démodulateurs verrouillés en paral- lèle par le conducteur 92.
Chacun des étages sélecteurs reçoit d'une part les impulsions de référence à 300 kcs, la tension en dents de scie à 10 kcs et une tension de polarisation ajustable. Comme dans le cas de l'émetteur, cette tension de polarisation est fournie par un potentiomètre 175, 175a, etc... alimenté par une source de polarisation convenable, représentée par la pile 176. Les circuits constituant les étages démodulateurs de chacune des voies sont représentés en détail sur la figure 5. Le fonctionnement et la réalisation de l'étage sélecteur 171 sont identiques à ceux de l'étage correspondant de l'émetteur. Il est inutile, par conséquent, de les décri- re à nouveau.
L'impulsion de référence transmise par l'étage sélecteur, correspondant à l'impulsion du signal complexe qui doit être détectée,'est appliquée à la section droite d'une double triode 180 du générateur de verrouillage 172.
Cette impulsion a pour effet de débloquer la section gauche de ce tube qui est connecté dans le circuit d'un oscillateur bloqué 181 d'un type courant. Le signal issu de l'oscillateur bloqué est constitue par une impulsion 182 relativement étroite et d'amplitude assez élevée (de l'ordre de 100 V.). Le démodulateur verrouillé 173 est constitué par un amplifica- teur pentode 183 recevant les impulsions de déverrouillage 182 sur sa grille- écran et le signal incident sur sa grille de commande. On applique à la ca- thode de ce tube, une polarisation suffisante pour le maintenir normalement bloqué, en l'absence des impulsions*issues de l'oscillateur bloqué 181.
Le démodulateur reçoit .donc uniquement l'impulsion dont le rang correspond à la voie dont ce circuit fait partie. La courbe 185 de la figure 8 repré- sente deux de ces impulsions se reproduisant à la cadence de 10 kcs. Ces impulsions, ainsi qu'on s'en souviendra, sont modulées en durée et les flè- ches figurent les limites de'durée des impulsions. Celles-ci sont intégrées dans le circuit de couplage constitué par la résistance 186 et le condensa- teur 187 , avant d'alimenter l'amplificateur 184. La constante de temps de ce circuit est grande par rapport à la durée des impulsions, de sorte que l'amplitude maximum et l'aire des impulsions résultantes sont fonction de la largeur des impulsions incidentes.
On a représenté, sur les courbes 188 & 189 de la figure 8, deux formes possibles de l'onde intégrée, correspon- dant respectivement à la durée la plus faible et à la durée la plus grande que peut avoir une impulsion modulée. Le signal de modulation est alors dé- tecté, ainsi qu'il est bien connu, en faisant passer les impulsions défor- mées à travers un filtre pass-bas 190 suivi d'un amplificateur convenable, figuré par l'amplificateur à deux étages 191. Dans l'exemple choisi, le fil- tre 190 comporte quatre cellules constituées par des- inductances en série et de capacité en parallèle.
Il est bien évident que tous les chiffres qui viennent d'être donnés au cours de la description, doivent être considérés comme donnés à titre d'exemple sans aucun caractère limitatif. Il est notamment possible de réaliser, conformément à l'invention, un ensemble multiplex comportant un nombre de voies différent de vingt-quatre. On peut également, suivant la nature du signal à transmettre, utiliser une fréquence de répétition
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des impulsions plus ou moins élevée que 10 kcs. L'expérience a montré que les systèmes conformes à l'invention permettent d'obtenir une reproduction sonore de haute qualité., en évitant toute modulation entre voies par suite de la synchronisation très efficace du récepteur et de l'émetteur.
Dans le cas d'une transmission télégraphique ou d'un système fac-similé, on peut utiliser une fréquence de répétition plus faible ou utiliser chaque voie à la transmission de deux signaux.
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MULTIPLEX SYSTEM A. DIVISIONS OVER TIME.
The invention relates to a communication system in which several signals are transmitted simultaneously on a single channel by modulating recurrent pulses. These systems are generally referred to as time division multiplex systems. Each of the signals to be transmitted modulates a given pulse of a group of continuously following pulses, said group repeating itself at a relatively high rate.
A master oscillator synchronizes the repetition rate to a frequency higher than the highest frequency of the modulation signal. The signal can be transmitted by modulating the pulses in any way, in amplitude, position in width or in frequency. The present invention will be illustrated by a system using width modulation. On reception, groups of synchronization pulses and distribution signals ensure the orientation of the pulses relating to each of the channels towards the corresponding receiver. .
As is well known, such systems require a high degree of stability and efficient synchronization, especially when it is desired to transmit high quality sound or visual signals on one of the channels. It is necessary that the synchronization pulses and the crossover signals arriving at the receiver are precisely synchronized with the corresponding pulses of the transmitter in order to avoid any distortion of the signal and to reduce the modulation between channels.
According to an essential characteristic of the invention, all the synchronization pulses and the distribution signals of the transmitter and of the receiver are controlled from a master-oscillator forming part. of the transmitter. This results in direct channel-to-channel synchronization between the transmitter and the receiver, which allows a large number of signals to be transmitted in the same channel, without interference or intermodulation.
The invention will be clearly understood by referring to the following description and to the accompanying figures given by way of example not
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limitative and in which: FIG. 1 schematically represents a 24-channel multiplex transmitter in accordance with the invention.
- Figure 2 shows in detail the modulator relating to a channel of the transmitter.
- Figure 3 schematically shows a 24-channel receiver according to the invention,.
FIG. 4 represents, in a detailed manner, the shaping generator of the receiver, - FIG. 5 represents the modulator stage of a channel of the receiver, - FIGS. 6, 7 and 8 represent an assembly curves, drawn on the same time scale, characteristic of the voltage appearing at certain points of the circuits.
The pilot oscillator of the whole system represented at 10 in the transmitter of FIG. 1. The different parts of this pilot are constituted by conventional circuits, represented schematically. The synchronization and distribution signals all come from an oscillator 11, at 300 kcs for example, which will preferably be stabilized by crystal. The sinusoidal wave 12 thus obtained (see figure 6) is applied to the pulse generator 13 which transforms it into a unidirectional pulse train, of very short duration, 14, reproducing at a frequency of repetition equal to 300 kcs.
These pulses are amplified and their polarity reversed in the amplifier stage 15, the output signal of which constitutes the reference pulses of negative polarity 16 (see FIG. 6) transmitted by the conductor 17. The pulses 14 are also applied, by the intermediate conductor 18, to a frequency divider stage 19.
In the event that it is desired to create a 24-channel system, the divider 19 is designed so as to ensure a division of the frequency by a factor equal to 30. The output signal of the divider 19 is formed by a wave. rectangular 20 having a repetition frequency of 10 kcs. This wave is intended for controlling the synchronization pulse generator 21, giving unidirectional rectangular pulses, represented at 22 (see figure 6) applied to the output circuit 50 of the transmitter by the conductor 23.
Synchronization pulses 22 are also transmitted, via lead 24, to a sawtooth voltage generator 25 operating at the repetition frequency of 10 kcs. After amplification at 26, the sawtooth waves 27 (see FIG. 6) are transmitted by the conductor 28; they serve as a distribution signal.
As we have seen, the pilot oscillator provides three output waves, respectively represented by curves 16, 22 and 27 of FIG. 6.
All these waves are synchronized with great precision on the sinusoidal oscillation provided by the stabilized oscillator II. The reference pulses 16 and the sawtooth wave 27 are applied in parallel to the modulators of the different channels, so as to produce the 24 wave trains modulated at the rate of the signals applied to each of the channels. . Since the circuits relating to each of the channels are identical, for the sake of simplicity, only three channels have been shown, channels 1, 2 & 24 in figa 1.
Each of the modulators has the role of choosing, in the reference pulses 16, a well determined pulse reproducing at a constant repetition frequency which will be modulated at the rate of the signal applied to this channel. In the variant embodiment which is described by way of example of illustration, this modulation is effected by modifying the width of the pulses. The pulses relating to each of the channels reproduce at the same frequency of 10 kcs, but they are displaced in phase with respect to the common synchronization pulses. As shown in the figure, each of the modulators receives a different bias voltage,
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by means of potentiometers 41, 41a, etc ... supplied by a common source represented schematically by battery 42.
Thus, a different bias voltage is applied to the modulator of each of the channels. This bias voltage, in cooperation with the sawtooth wave 27, ensures the precise selection of a determined pulse, from the reference pulse train 16, by each channel. Referring to channel n 1, the bias voltage relating to potentiometer 41 and sawtooth wave 27 are applied, through conductors 45 & 44, to a selector stage 43.
The set of reference pulses 16 is also applied to this stage through the intermediary of the conductor 46, the latter transmits to the modulator proper a train of pulses whose phase, with respect to the synchronization pulses 22, is defined by the value of the bias voltage and the phase of the sawtooth wave.
The transmitted pulses trigger a pulse generator 47 which gives rise to the characteristic pulse of the channel n 1 The pulses relating to the 24 channels are collected by a common conductor 49 and transmitted to a power amplifier 50 in which they are combined with the synchronization pulses. The modulation, in each channel, is carried out at the rate of a signal transmitted via the conductor 60 to a limiting amplifier stage 61, then to the modulator stage 62 controlling the operation of the pulse generator. 47 as will be described later.
The modulator assembly, relating to a channel of the transmitter, has been shown in detail in FIG. 2. The selector stage 43 essentially comprises a triode amplifier 63 receiving the sawtooth wave 27 on its grid. control via the driver 44.
The polarization potential, defined by potentiometer 41, is applied to the lower end of cathode resistor 64, through lead 45. Reference pulses 16 are applied directly to the cathode, through lead. intermediate conductor 46. The amplifier is normally biased beyond the cut-off by the positive bias voltage applied to its cathode, through resistor 64 and resulting from potentiometer 41. This bias decreases as time goes on. that the amplitude of the sawtooth voltage, of positive polarity, applied to the grid increases. When the amplitude of the sawtooth voltage has reached a given value, the tube can unblock.
In practice, it is released in a precise manner by the arrival of the first reference pulse which, superimposed on the sawtooth voltage, brings the grid to a potential higher than that corresponding to the release of the tube. As shown in the curves of FIG. 6, the potential of the gate of amplifier 63 increases linearly according to the curve represented at 65, from the instant corresponding to the end of a pulse of. synchronization, until the instant t1 when the reference pulse is produced which triggers the conduction of the tube. The grid voltage then remains constant as a result of the burnt current until the instant t3 when the sawtooth wave, the amplitude of which decreases, reaches a value lower than the value corresponding to the blocking of the tube.
This cycle of variation reproduces identical to itself. Tube 63 is preferably selected from tubes having a sufficiently slanted operating characteristic so that blocking occurs rapidly.
When the tube becomes unblocked, its anode potential drops sharply, as is shown by curve 69 in FIG. 6.
The rectangular wave collected at the output of tube 63 is amplified by stage 70 and then differentiated by means of a low time constant circuit, formed by capacitor 71 and resistor 72. This circuit gives rise to triggering pulses represented by the curve 66 of FIG. 6. The positive pulses 102 ensure the triggering of the pulse generator 47; the negative pulses 103 have no effect, the pulse generator being normally blocked.
This generator is represented in the form of a circuit, known per se, comprising a double triode 73 having a cathode circuit common to the two elements. The output signal of this generator is applied, via the coupling capacitor 74, to the cathodically coupled stage.
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75 and beyond to the conductor 49 collecting the impulses relating to each of the channels.
The modulation signals are applied, via the conductor 60, to the limiter amplifier 61 comprising the two stages 80 & 81. The entire output signal of the second amplifier stage 81 is applied to a diode detector 82 by the intermediate of the coupling capacitor 67. This detector 82 develops an automatic gain adjustment voltage which is fed back to the input of the first amplifier stage 80 by the conductor 83 so as to limit the amplitude of the signal to a value compatible with linear operation of the pulse modulator and pulse generator. A suitable fraction of the signal from amplifier 81 is also applied, via capacitor 84 to the input of pulse modulator 62 comprising two stages 85 & 86.
The operation of the modulator 62-generator assembly 47 is as follows.
The arrival of a reference pulse, transmitted by the selector stage 43, on the grid of the left element of the tube 73, defines the instant at which the pulse relating to the channel considered begins. At the same time, a pulse is transmitted, via the coupling capacitor 76, to the control gate of stage 86 of the modulator. This pulse is integrated into a circuit formed by capacitors 76 & 77 and resistors 78 & 79. Tube 86 is kept normally blocked by the intermediary of a bias voltage defined by the current flowing through l stage 85 of said modulator, these two stages having a common cathode impedance.
At a given instant, stage 86 is unblocked and a brief pulse is applied, via capacitor 59, to pulse generator 47, which has the effect of returning said generator to its state of. initial operation, that is to say to define the end of the pulse relative to the channel considered. The instant at which stage 86 is released depends on the amplitude of the signal applied to stage 85 via coupling capacitor 84. The length of each of the pulses applied to conductor 49 is therefore a function of the instantaneous value of the modulation signal.
As best seen in Figure 6, the leading edge of modulated pulses 48 occurs at a fixed time relative to the sync pulses. Their duration, or width, is modulated at the rate of the modulating signal. Curve 87 represents two sets of twenty-four pulses relating to the twenty-four channels, preceded and followed by synchronization pulses 22.
The complex signal can be transmitted by any appropriate means from the transmitter to the receiver, for example by radio relay, by coaxial cable, by carrier current, etc. The whole of the receiver is shown schematically on FIG. 3. The incident complex signal 87 is first of all applied to a shaping circuit 90. This circuit extracts from the incident signal the various waves necessary for the distribution and detection of the signals relating to each of the channels. The incident signal is first amplified and shaped to eliminate any distortion due to variations in amplitude, fading, etc. in stage 91. The output signal 100 is transmitted, through the intermediate conductor 92, to the various channels of the receiver.
It is also applied, through the intermediary of conductors 88 & 89, to a differentiator stage 93 and to a synchronization pulse separator stage 94. The differentiator stage 93 is followed by an amplifier-limiter stage 95 of which the operation will be described in detail later. This stage provides a reference pulse train occurring at a frequency of 300 kcs, synchronized by the pulses 16 from the transmitter and the synchronizing pulses 22 received. In the separator stage 94, the synchronization pulses, of greater width than the pulses relating to the transmitted signals, are separated by integration and used to synchronize the local sawtooth wave generator 97.
The sawtooth voltage 101 is transmitted, via a cathodically coupled stage, to the conductor 99.
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FIG. 4 represents, in detail, the constituents of the shaping circuit 90 which has just been described. Amplifier-limiter 91 includes a four-stage over-excited amplifier 110, 111, 112 & 113, which also limits the positive and negative peaks of the input signal, so as to transmit a rectangular wave. The output wave 100 is applied, via the cathodically coupled stage 114, to the conductors 92, 88 & 89. The signal 100 (see fig. 7) also feeds a differentiator circuit arranged in the connection. cathode of the inverted amplifier stage 120.
This circuit comprises a capacitor 121 and a resistor 122 and has a very low time constant with respect to the duration of the pulses relating to the different channels. The signal applied to the gate of amplifier stage 123 therefore has the form represented by curve 124 in FIG.
7. A positive short pulse replaces the leading edges of the positive pulses constituting wave 100 and a negative short pulse corresponds to the trailing edges. Amplifier 123 is automatically biased so as to act as a limiter and only transmits positive peaks to the next stage 125 - the amplitude of which exceeds limitation threshold 128.
It therefore appears, in the anode circuit of amplifier 125, negative pulses, as represented by curve 126, intended to play the role of reference pulses in the receiver.
It is important to note that, despite the modulation in duration of the received pulses, the leading edges of these pulses are defined in a fixed manner with respect to the synchronization pulses of the transmitter. Therefore, the positive brief pulses obtained by deriving wave 100 are equidistant since they correspond to the fixed edges of the modulated pulses. They can therefore be used as reference pulses in the receiver.
The circuits shown in the lower part of FIG. 4 constitute the circuits generating the sawtooth wave at the frequency of 10 kes, analogous to the distribution wave 27 of the transmitter.
94, an amplifier separating the synchronization pulses, has three stages 130, 131 & 132. The complex signal 100, after amplification, is partially integrated in the high time constant circuit formed by the resistor 133 and the internal capacitor gate- cathode 134 of the triode
132, The resulting wave is analogous to that represented by curve 135 in Figure 7.
It will be noted that the amplitude 136, resulting from the partial integration of the synchronization pulses 22, has a much larger amplitude than the distorted pulses resulting from the partial integration of the modulated pulses, because of the longer duration. synchronization pulses.
The complex wave shown at 135 feeds the polarized stage 132 so that only positive peaks, exceeding the reference level shown at 126, are transmitted. The resulting wave is differentiated in the low time constant coupling circuit formed by capacitor 137 and resistor 1380 The wave appearing in the anode circuit of the next amplifier, 139, has the form represented by the curve 140 of FIG. 7. It can be seen that this wave comprises pulses of short duration 141 synchronized on the trailing edge of the synchronization pulses 22.
The pulses 141 are intended to reconstitute synchronization pulses in the receiver. They are used to trigger the multivibrator stage 150. This circuit supplies a train of positive pulses analogous to those represented on curve 153, the trailing edge of which corresponds to pulse 141, that is to say at the leading edge of the transmitter synchronization pulse The duration of this pulse can be adjusted, via the potentiometer 151, so that the sawtooth voltage generator 97 can be fully discharged between two pulses.
This generator, the embodiment of which is well known, essentially comprises the capacitor 154 which is charged through the constant current circuit comprising the pentode amplifier 155. The charge of the capacitor 154 is interrupted periodically, causing its discharge, via
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of a release pulse applied to tube 156 bypassing capacitor 154, The resulting sawtooth voltage is applied, through conductor 157, to a cathode-coupled output stage o A tube 162 bypasses the cathode resistance 161 of the tube with cathode output. This tube is released in synchronism with the discharge tube 156.
The role of the tube 162 consists essentially in avoiding the distortion of the sawtooth wave applied to the capacitive load constituted by the demodulator stages of the twenty-four channels of the receiver and the link connections. It avoids any distortion of the bristle wave by ensuring the capacitive discharge of the load at the end of each scanning period.
For the sake of simplicity, only three channels of the receiver have been shown, respectively channels 1, 2 & 24. These channels are all identical. Each of these includes a selector stage 171, a latch generator 172, a latched demodulator 173, a low pass filter and a low frequency amplifier 174. The complex signal 100, after amplification and shaping, is applied to all demodulators locked in parallel by conductor 92.
Each of the selector stages receives on the one hand the reference pulses at 300 kcs, the sawtooth voltage at 10 kcs and an adjustable bias voltage. As in the case of the transmitter, this bias voltage is supplied by a potentiometer 175, 175a, etc ... supplied by a suitable bias source, represented by the stack 176. The circuits constituting the demodulator stages of each of the channels are shown in detail in Figure 5. The operation and construction of the selector stage 171 are identical to those of the corresponding stage of the transmitter. It is therefore unnecessary to describe them again.
The reference pulse transmitted by the selector stage, corresponding to the complex signal pulse to be detected, is applied to the cross section of a double triode 180 of the latch generator 172.
This pulse has the effect of unblocking the left section of this tube which is connected in the circuit of a blocked oscillator 181 of a common type. The signal from the blocked oscillator is formed by a relatively narrow pulse 182 and of fairly high amplitude (of the order of 100 V.). The locked demodulator 173 consists of a pentode amplifier 183 receiving the unlocking pulses 182 on its screen grid and the incident signal on its control gate. A sufficient polarization is applied to the cathode of this tube to keep it normally blocked, in the absence of the pulses * coming from the blocked oscillator 181.
The demodulator therefore receives only the pulse whose rank corresponds to the channel of which this circuit is part. Curve 185 of FIG. 8 represents two of these pulses reproducing at the rate of 10 kcs. These pulses, as will be remembered, are duration modulated and the arrows indicate the pulse duration limits. These are integrated into the coupling circuit formed by resistor 186 and capacitor 187, before supplying amplifier 184. The time constant of this circuit is large compared to the duration of the pulses, so that the maximum amplitude and the area of the resulting pulses are a function of the width of the incident pulses.
Two possible forms of the integrated wave have been shown in curves 188 & 189 of FIG. 8, corresponding respectively to the smallest duration and to the largest duration that a modulated pulse can have. The modulation signal is then detected, as is well known, by passing the distorted pulses through a low pass filter 190 followed by a suitable amplifier, represented by the two-stage amplifier 191. In the example chosen, the filter 190 comprises four cells constituted by inductors in series and capacitance in parallel.
It is obvious that all the figures which have just been given in the course of the description must be considered as given by way of example without any limiting nature. It is in particular possible to produce, in accordance with the invention, a multiplex assembly comprising a number of channels other than twenty-four. It is also possible, depending on the nature of the signal to be transmitted, to use a repetition frequency
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pulses greater or less than 10 kcs. Experience has shown that the systems in accordance with the invention make it possible to obtain high quality sound reproduction, avoiding any modulation between channels as a result of the very efficient synchronization of the receiver and the transmitter.
In the case of telegraph or facsimile transmission, a lower repetition rate can be used or each channel can be used for the transmission of two signals.