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La présente invention concerne un système d'alimentation à dis- tance, ou télé-alimentation, des répéteurs et plus généralement des équipe- ments de ligne situés dans des stations intermédiaires échelonnées le long d'un câble de télécommunication et ne comportant pas de sources individuel- les d'énergie, à partir d'une station particulière dotée d'une source d'éner- gie.
Dans certains systèmes de télé-alimentation actuellement connus, un courant d'alimentation, continu ou le plus souvent alternatif, est super- posé, dans tout ou partie des circuits du câble de télécommunications, aux signaux téléphoniques et sert à l'alimentation des répéteurs insérés en série sur ce câble dans chaque station. En somme, tous les répéteurs des dif- férentes stations affectés à un même circuit sont alimentés en série par un courant d'alimentation parcourant ce circuit. Ainsi qu'il sera expliqué en détail dans la suite, ce système d'alimentation ne permet de télé-ali- menter qu'un nombre assez réduit de répéteurs et par suite de stations, nombre déterminé par la tension maximum que peuvent supporter les circuits du câble.
L'objet de la présenté invention est d'augmenter, par rapport aux systèmes connus, le nombre de stations qu'il est possible de télé-alimenter pour un même câble et une même tension d'alimentation, ou de télé-alimenter le même nombre de stations au moyen d'une tension plus faible.
Un autre objet de l'invention est, lorsque le nombre de stations à télé-alimenter ne dépasse pas le nombre des circuits du câble téléphonique de rendre les circuits d'alimentation des différentes stations Indépendants les uns des autres.
Selon l'invention, on constitue pour chaque station un circuit de télé-alimentation distinct en connectant bout à bout des circuits élémentai- res d'une longueur égale à une section d'amplification de câble (on entend par section d'amplification de câble le tronçon de câble situé entre deux . stations consécutives) composés soit par le circuit réel d'une paire symétri- que, c'est-à-dire par les deux conducteurs de cette paire pris l'un comme conducteur d'aller et l'autre comme conducteur de retour, soit par le cir- cuit fantôme d'une quarte formé par les conducteurs de chaque paire de la quarte pris en parallèle, soit par le circuit superfantôme de deux quartes formé par les quatre conducteurs de deux quartes pris en parallèle,
soit plus généralement par un certain nombre de premiers conducteurs de paires symetri- ques pria en parallèle et par le même nombre de seconds conducteurs de ces mêmes paires pris en parallèle. Dans la constitution de ces circuits de télé- alimentation, on tient compte des conditions suivantes : - tous les circuits constituant le câble sont utilisés ; - les résistances des différents circuits de télé-alimentation sont rendues aussi voisines que possible.
Lorsque le câble est formé de lignes coaxiales, les circuits élé- mentaires sont formés soit par le conducteur Intérieur et le conducteur ex- térieur d'une ligne coaxiale, soit par les conducteurs intérieur et extérieur d'une première ligne coaxiale pris en parallèle et les conducteurs intérieur et extérieur d'une seconde ligne coaxiale prix en parallèle, soit plus géné- ralement par les conducteurs intérieur et extérieur d'un certain nombre de lignes coaxiales pris en parallèle et par les conducteurs intérieur et exté- rieur d'un même nombre de lignes coaxiales pris en parallèle ou , si l'on préfère., par tous les conducteurs Intérieurs d'un certain nombre de lignes coaxiales pris en parallèle et par tous les conducteurs extérieurs de ces mé- mes lignes pris en parallèle.
L'Invention sera mieux comprise à la lecture de la description de détail qui va maintenant être entreprise et à l'examen des dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 représente un système de télé-alimentation connu dans lequel tous les répéteurs affectés à un même circuit sont alimentés en série
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à travers ce circuit : la.figure 2 représente le système de télé-alimentation de l'in- vention dans le cas de deux stations et d'un câble comprenant p paires de conducteurs; la figure 3 représente ce même système dans le cas de deux sta- tions et d'un câble comprenant deux paires de conducteurs; la figure 4 représente ce même système dans le cas de cinq sta- tions et d'un câble comprenant quatre paires de conducteurs;
la figure 5 est une courbe pour expliquer comment les impédances des équipements à télé-alimenter dans les différentes stations peuvent être rendues régales.
Lorsque, de manière connue., les répéteurs ou plus généralement les équipements de plusieurs stations doivent être télé-alimentés à partir d'une même station origine, ou utilise ordinairement un schéma dit "en série" dans lequel tous les équipements disposés en série sur un même circuit sont ali- mentés par ce circuit. En d'autres termes, un circuit donné alimente dans chaque station un seul répéteur qui est celui servant à amplifier les signaux qu'il transmet.
Dans la figure 1, G désigne un câble comprenant p paires de conduc- teurs à une station comprenent une source d'énergie et I, II... N des sta- tions à télé-alimenter.
II' III' ... NI désignent respectivement les équipements répéteurs du circuit I, I2' II2' ... N2 ceux du circuit 2, Ip; IIp' Np ceux du cir- cuit p. Si R désigne la résistance d'une section de l'un des circuits I à p, et Z l'impédance commune des équipements répéteurs supposés identiques, la tension d'alimentation qui doit être appliquée, à la station A, à chacun des circuits est :
U = n i (R + Z) où n est le nombre de sections de chaque circuit égal au nombre de stations et i l'intensité du courant d'alimentation.
En désignant par W = Z 12 la puissance constante à fournir à cha- que répéteur, la tension U prend la forme :
U=n (R+Z) Úw/z (1) et elle sera minimum si :
S[n (R+Z) Úw/z]=0 c'est-à-dire si :
R = Z La tension d'alimentation minimum est alors :
Um =2 n ÚR W (2)
La tension U est ainsi parfaitement déterminée par la résistance des circuits du câble e par la puissance W. Le nombre de stations n qu'il est possible de télé-alimenter est déterminé par la tension maximum compati- ble avec la rigidité diélectrique du circuit à laquelle la tension U doit rester inférieure.
En se référant maintenant à la figure 2, qui représente un systè- me de télé-alimentation selon l'invention et où l'on suppose que le nombre de stations à télé-alimenter est n = 2, la station I est alimentée par a circuits en parallèle sur la première section, tandis que la station II est alimentée par (p - a) circuits en parallèle sur la première section et p circuits en parallèle sur la deuxième section.
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Quand, dans la présente spécification, il est parlé de mise en parallèle de circuits, il est entendu que cette mise en parallèle n'a lieu que pour les courants d'alimentation et non pour les courants téléphoniques.
Dans ce but, on dispose, aux points de séparation des courants d'alimenta- tion et des courants téléphoniques et aux points de mélange de ces mêmes courants, un filtre passe-bas sur chaque circuit où un courant d'alimentation doit se propager seul et un filtre passe-haut sur chaque circuit où un cou- rant téléphonique doit se propager seul. Pour ne pas surcharger toutes les figures, ces filtres n'ont été représenté que sur la figure 3.
La puissance nécessaire à l'alimentation des p répéteurs de cha- cune des stations I et II est p W. D'autre part, la résistance du circuit d'alimentation Ó, comprenant a circuits en parallèle ayant une longueur égale à une section, qui alimente la première station, est et la résis- tance du circuit d'alimentation ss, comprenant p-a circuits en parallèle ayant une longueur égale à une section et p circuits en parallèle ayant aussi une longueur égale à une section, qui alimente la deuxième station, est R/p-a +R/p p-a p
Il en résulte que les tensions d'alimentation des circuits alimentant les stations 1 et II sont respectivement, en tenant compte que les circuitso#et ss doivent fournir à chaque station une puissance p W :
U1 =2ÚR P W = 2Úp ÚR W a a U2 =2Ú(R + R) P W = 2 Ú20-a/p-a ÚR W p-a p p- a Les deux tensions U1 et U2 seront égales si : p = $2p-a a p-a c'est-à-dire : a = 3-Ú5 = 0,382 (3) p 2 d'où :
U1= U2 = 3,236 ÚR W
Ces tensions sont donc inférieures à la tension U d'alimentation selon le système de la figure 1 qui, dans le cas où n = 2, est égaleà 4 ÚR W.
Si le nombre p de circuits n'est pas grand, il est difficile d'ob- tenir un rapport a voisin de 0,382. En effet, a et p étant des nombres
P entiers il n'est possible d'obtenir pour le rapport a que les valeurs
P P
3...1. Dans le cas de deux circuits 1 et 2 par exemple, figure 3, P P le premier circuit Ó sera constitué par la première section du circuit 1 et le circuit /9 par la première section du circuit 2 prolongée par les deuxiè- mes sections des circuits 1 et 2 en parallèle. On aura alors : p = 2 a = 1
P=2 a
2-a =3 p-a d'où
U1= 2Ú2 ÚR W = 2,8.3 ÚR W (4) U2 - 2Ú3 ÚR w - 3,46 ÚR W
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au lieu de 4 R W dans le système classique.
Les tensions U 1 et U 2 sont alors différentes car à n'a pas la valeur déterminée par l'équation (3), mais p la plus forte d'entre elles U2 est quand même de 15 % inférieure à la valeur 4 ÚR W.
Dans la figure 3,5 représente les filtres passe-bas et 6 les filtres passe-haut dont il a été question précédemment.
Dans un autre exemple de réalisation de l'invention, en se réfé- rant à la figure 4, il y a cinq stations à télé-alimenter désignées par les numéros de référence I, II, III, IV, V et quatre circuits désignés par les numéros de référence, 1, 2, 3, 4. La puissance à fournir à chaque station est 4 W.
Les stations I et II sont alimentées en série par le circuit 1.
La tension d'alimentation est :
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Ul = U 2 = 2 x 2 V 4 R W = 8 V"RW (application de la formule (1) au cas ou n = 2). On peut aussi dire que le circuit 1 de résistance 2 R alimente deux stations de puissance totale 8 W.
La station III est alimentée par les trois premières sections du circuit 2, de résistance 3 R. La tension d'alimentation est :
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U3 = 2 V4 W x3 P, 4 V3 VRW = 6,92 RW
La station IV est alimentée par les trois premières sections du circuit 3 et les quatrièmes sections des circuits 2 et 3 en parallèle.
La résistance de l'ensemble est 3,5 R.
La tension -'alimentation est :
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U4 = 2 L. W $ 3,5 R = 4 V .a5 R W = 7s49 La station V est alimentée par les deux premières sections du circuit 4, les troisièmes et quatrièmes sections des circuits 1 et 4 en parallèle et les cinquièmes sections des circuits 1,2, 3,4 en parallèle. La résistance de l'ensemble est 3,25 R.
La tension d'alimentation est :
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U5 = 2 V4-W x 3,25 R = 4 3,25 VR W = 7,22 V W
Par la méthode d'alimentation classique, la tension d'alimentation à appliquer à chaque circuit alimentant un répéteur dans chaque station au- rait été 10 ÚR W (application de la formule (1) au cas où n = 5). La tension d'alimentation la plus élevée U1 est inférieure de 20 % à cette dernière tension.
Ces différents résultats supposent que les impédances des répé- teurs ou plus généralement des équipements à télé-alimenter ont été calcu- lées de façon à rendre minimum dans chaque cas la tension d'alimentation, c'est-à-dire que l'impédance d'utilisation dans la station doit être égale à l'impédance du circuit qui l'alimente.
Or, il peut être considéré comme gênant pour l'exploitation d'a- voir des impédances d'utilisation différentes dans chaque station.
En effet, 'des impédances égales permettent d'avoir des courants égaux dans chaque station.
On peut remarquer que les valeurs des tensions d'alimentation pré- cédemment déterminées sont des minima par rapport à l'impédance d'utilisa- tion et que, par suite, une variation du premier ordre sur cette dernière n'entraînera qu'une variation du second ordre sur la tension d'alimentation
Si l'on prend l'exemple de la figure 3, les résistances des cir-
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cuits -d'alimentation 0( et/g sont respectivement R et l,5 Ri les impédances
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d'utilisation doivent être :
Z1=R à la station 1 et :
Z2 = 1,5 R à la station II et les courants d'alimentation sont alors :
11=Ú2 W/R et :
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12 =( .2 = 1,5 R Si, maintenant, on prend comme impédance d'utilisation de la sta- tion I :
Z'1 = 1,5 R les courants d'alimentation deviennent tous deux égaux :
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îe 1 = ip = )/ 2 W Ú1,5 R et la tensicn d'aLimentation de la station I devient :
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U - ( R + I, 5 R ) - 2, g R W (application de la formule (1) aveé'b R1), qui ne diffère de U., donnée par la formule (4), que de moins de 2 %.
Si l'on prend maintenant l'exemple de la figure 4, les résistances des circuits d'alimentation des stations 1 à V sont respectivement R, 3 R, 3,5 R et 3,25 R (R étant la résistance par section en ce qui concerne le circuit d'alimentation des stations I et II); les Impédances d'utilisation doivent être :
Z1 = Z = R
Z3 = 3R
Z4 = 3,5 R
Z5 = 3,25 R et les courants d'alimentation sont alors :
11 = 12 = Ú@ W/R
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i3 = 1 f i'w v 3 R i4 t/IT ï, ¯ / 1/ 3, 5 R 15= Ú@W/@
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z'5 3, 5 R Si, maintenant, on prend comme Impédance d'utilisation moyenne des cinq stations I à V : z = 1,5 R, les courants d'alimentation deviennent tous égaux à : j = Ú4 w =Ú4 W/1,5 R R et les tensions d'alimentation deviennent respectivement :
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U.1 1 = Ul 2 = 2 (R + 1,5 R) V LL VI = 8,16 V R W 1,5 R
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ü3 = (3 R + Î,5 5 R) 1 - 7,34 R W v 1,5 R U4 = (3,5 R + -s5 R) \/7r = 8,16 R W 1,5 R U = (3,25 R + 1,5 R) V L.. w:: = 7,78 VT7
V 1,5 R qui ne diffèrent respectivement que faiblement des tensions U1 à U5 et sont toujours nettement inférieures à la valeur 10 ÚR W de la méthode classique.
Le choix de la valeur commune z sera faite à l'aide des considé-
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rations su1",!Tantes :
Si l'impédance d'utilisation d'une station z est égale à la résis- tance r du circuit d'alimentation de cette station, la tension d'alimentation est d'après la formule (2) : um= 2 Úr w où w désigne la puissance totale à fournir à la station.
Si, par contre, la valeur de z diffère de r d'une quantité rela- tive : x = r-z r la tension d'alimentation est d'après la formule (1) : u = (r + z) Úw/z (2 - x) Úw r/(1-x) Le rapport u est égal à : u m u - 2-x u m ' 2Ú1-x
Une courbe donnant la valeur de ce rapport en fonction de x est représentée par la figure 5. Elle permet, pour un impédance d'utilisation commune choisie et égale par exemple à la moyenne arithmétique des résistan- ces des circuits d'alimentation des différentes stations, de connaître la variation en pourcentage des tensions d'alimentation par rapport au cas où dans chaque station l'impédance d'utilisation serait égale à la résistance du circuit d'alimentation de cette station.
On peut s'imposer une condition pour l'impédance d'utilisation commune, comme par exemple de rendre égale les tensions d'alimentation de deux stations données, les stations I et IV par exemple dans le cas de la figure 4. Dans ce cas :
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U2 = 2 (R f z) L w z
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Ul + = (3,5 Ruz' z La condition U'1 = U'4 entraîne : z =1,5 R et l'on constate sur la courbe de la figure 5 que :
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- a = R-1.5 R = - 50 % R correspond une variation de 2 % de üi, soit Ui = IL x 1,02 = 8,16 R W - â x3 - 1 R - 1. R z oorrespond 3R solt 1,06 '/,34 flÎ correspond une variation de 6 % de û3, soit Uj = U3 x .,06 = 7,34 R W
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- à x = 1.
R - 1.S =57% z 3,5 R correspond une variation de 9% de U 4 soit U4 =U 4 x 1,09 = ,16 R W - à x5 = J12 R - 1. = 54 % 3,25 R correspond une variation de 8% de U5' soit U5 = U5 x 1,08 = 7,78V"Ri BEve5ùTc,pqloNç
1. Système d'alimentation à distance de stations d'amplification placées le long d'un câble téléphonique dans lequel le courant d'alimenta- tion est transmis par le câble à partir d'une station principale pourvue d'une source d'énergie et dans lequel chaque station est alimentée par un circuit d'alimentation distinct obtenu en connectant bout à bout des tron- çons élémentaires de longueur- égale à la distance entre deux stations consé- cutives. caractérisé en ce que lesdits circuits sont respectivement composés soit par une paire de conducteurs du câble,
soit par deux paires dont les premiers et seconds conducteurs sont respectivement mis en parallèle, soit par un nombre supérieur à deux de paires dont les premiers et seconds con- ducteurs sont mis en parallèle, le nombre des conducteurs utilisés dans chaque tronçon augmentant à mesure que ledit tronçon est plus éloigné de ladite station pourvue d'une source d'énergie.