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La présente invention est relative à la signalisation par des canaux qui donnent une distorsion aux ondes de signaux, et à un procédé et à des moyens pour compenser ou corriger la distorsion qui en résulte*
La distorsion dans un canal de transmission est soit linéaire, soit non linéaire. Dans le premier cas, le principe de superposition s'ap- plique et par suite il n'y a pas de nouvelles composantes de fréquence produites par le canal de transmission. En outre, des ondes de diverses fré- quences qui sont présentes simultanément s'ajoutent algébriquement pour don- ner l'onde arrivante résultanteo Lorsque la distorsion est non linéaire, le principe de superposition ne peut être utilisé pour évaluer la réponse du système.
En présence de distorsion non linéaire, il y a, en plus, une multiplication des composantes d'ondes qui produit des composantes de fré- quence correspondant aux produits.
La présente invention n'a rapport qu'à la distorsion linéaire.
Dans des systèmes linéaires de certains types et de certaines valeurs de constantes, la distorsion de phase et d'amplitude peut être excessive.
Cette distorsion excessive a pour conséquence l'arrivée d'ondes de formée qui sont différentes de celles des impulsions appliquées pendant les périodes respectives correpondant à là durée de chaque impulsion appliquée et, en plus, la forme d'onde de chaque réponse persiste aussi loin au-delà du temps correspondant à la durée de l'impulsion appliquée.
Si, alors, deux impulsions sont appliquées à l'extrémité d'émission du système avec un in- tervalle de courant non appliqué entre eux, l'onde de courant ou de tension d'arrivée peut, par exemple, ne pas tomber à zéro entre les portions d'onde correspondant aux deux impulsions envoyées, mais le récepteur peut avoir, appliquée à lui, une tension d'une certaine valeur plus ou moins tout le temps, ce qui rend difficiles la réception et l'interprétation d'impulsions directes.
L'onde d'arrivée résultant d'une impulsion unique appliquée peut non seulement s'étendre jusqu'à et même loin au delà de l'intervalle de temps correspondant à la deuxième impulsion envoyée, nais pour une impulsion appliquée de polarité donnée, l'onde d'arrivée peut subir des inversions de polarité pendant des temps plus longs que le temps correspondant à la durée de l'impulsion émise. Par suite, une impulsion appliquée au système peut donner lieu à des effets transitoires qui ont l'apparence de toute une succession d'impulsions.
La portion de l'onde d'arrivée qui persiste au-delà de la durée correspondant à celle de l'impulsion appliquée est sa "queue", c'est- à-dire, c'est la partie de l'onde d'arrivée dans laquelle le courant ou la tension tomberait à zéro mais au lieu de cela tend à remplir les intervalles qui ont été arbitrairement alloués à l'identification des impulsions appliquées subséquentes. Ainsi la présence de la queue peut introduire une interférence entre symboles.
Un système pour engendrer une impulsion transitoire de forme d'onde préasstgnée qui double exactement la queue d'une impulsion arrivante et pour la combiner ensuite avec les impulsions d'un train arrivant de manière à effacer la queue de chaque impulsion de ce dernier est montré dans le brevet Mac Coll n 2.056.284. Le système qui y est montré, cependant, prête à l'objection suivante. Chaque nouvelle impulsion effaçant la queue est délibérément rendue proportionnelle en grandeur à l'une des impulsions du train tel qu'il est reçu.
Comme l'amplitude d'une impulsion reçue peut être plus grande ou moins grande que sa valeur nominale en raison de l'interférence entre canaux ou induction de diaphonie de systèmes non relies et de différents autres genresde signaux indésirables qui sont toujours accumulés au cours de la transmission et en général de tout ce qui peut être désigné par "pruit", l'impulsion engendrée localement comprend ainsi l'effet de ce bruit. L'appareil par conséquent n'accomplit pas le rôle qui lui est fixé, quand il y a du bruit. Par conséquent, plus est grande la vitesse de signalisation et en conséquence plus est élaboré et raffiné
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le système de suppression de queue,, plus grandes sont les erreurs dues au bruit fans le signal finalement reconstruit.
En réalité, on peut montrer que, en présence de bruit, l'appareil de Mac Coll peut être instable et peut siffler,.
Suivant la présente invention? ce défaut est vaincu en employant une quaTttisatiOi'1 complète de 19 impulsion engendrée localement. Ainsi, chaque impulsion arrivante amorce la production d'une impulsion locale qui se produit à un instant prédétermine et a une amplitude étalon, savoir celle d'un nombre restreint d'amplitudes différentes assignées par l'appareil
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transmetteur qui est la plus voisine de l'amplitude de 1?impulxion arrivante. Suivant les pratiques de quantisation habituelles,, la grandeur de lecheice entre chane des amplitudes préassignées et la suivante est plus grande que deux fois la grandeur de 1?interférence produite par le bruit
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re<0wtrë dans la transmission.
En doautres termes, la présente invention utilise la régénération compléta des tmpulsîons, et Pappareil qui construit ou synthétise le transitoire de suppression # queue est mis en oeuvre,, non par Pimpulsion arrivante somma elle est reçue, comma dans le brevet Mac Coll, mais par une impulsion complètement régéuéré$9e9ast à dire une impulsion qui est correctement réglée dans le temps entièrement exempte de bruit, et a préci- sèment (sauf peut être à un facteur de proportionnalité près) 1?amplitude
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de Pimpu1s{ transmise originellement.
Dans ces conditions? Inonde transitoire qui est engendrée est telle qu-'éue efface exactement? à des instants dgéchantillonnage choisis,, toutes les interférences entre symboles provoquées par la queue de 1"impulsion arrivante autant qusil en résulte de Inaction de 1?agent de transmission? le résidu non supprimé étant dû entièrement au bruit accumulé au cours de la transmission. Tous les effets de ce bruit sont alors supprimés par le processus de régénération,) pourvu que le bruit pendant
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cet intervalle d)écha'l1.tillOl'1nage soit moindre en grandeur qu'un demi échelon quantique
Le système de la présente invention est souple et stable,
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c)est=à=dire que contrairement à son prédécesseuril ne siffle jamais.
Iiapparil particulier employé par Mac Coll pour engendrer son transitoire d)@ffacema"t de queue, comprend pour chaque impulsion arrivant d>1uVI groupe, un échantillonneur synchrone, un condensateur qui est instantanément chargé par cet échantillonneur à une tension proportionnelle à 1-lîmpulsîon arrivante à l9instant de 1échantillonnage? une came entraînée synchroniquement qui engendre Inonde- déaîréa, comme déplacement mécanique de son galet et un potentiomètre ayant un bras de balayage qui est relié
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au galet suiveur de came et finalement des bornes où. la tension du conden- sateur est appliquée. Cet appareil fonctionna pour multiplier la tension du condensateur par la fonction de forme de la came et pour reproduire
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le produit comme signal électrique continu pour recombinaison avec Pimpulsion arrivante.
En raison des propriétés intrinsèques de ce sous-groupe daappaa ails9 il doit être permis daachever des opérations pour une impul= sion arrivante avant de les recommencer pour une autre impulsion arrivante.
En conséquence? Mac Coll a besoin d'autant de sous-groupes indépendants? chacun comprenant un échantillonneur? un condensateur,, une came et un po-
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tentiomètre qu'il y a de positions deîmpulaîons auxquelles spétend la queue d'une impulsion arrivante particulière. Avec Inapplication des techniques modernes de communications par impulsions à grande vitesse à de longues li-
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gnas9 ce nombre peut bien dépasser dix ou vingt positions d9impulsions. Un si grand nombre de sous-groupes d'appareiis indépendants est coûteux à coinstruire et încommode à manipuler.
En plus., l'objectif de Mac Coll est de donner des signaux à grandes vitesses; en particulier au-delà, de la vitesse de signalisation de Ny-=
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quiet de 2 B éléments de sig'1aux. par seconde pour une longueur de bande de transmission de B cycles par secondes. Dans un système type à large bande (par exemple un canal de télévia10rl) B peut être de 1?ordre d9au moins plusieurs mégacycles par seconde. Mac Col1J1 e7-t utilisant un appareil qui est
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intrinsèquement limité à des vitesses de fonctionnement faibles, manque à son propre but.
La présente invention utilise, au lieu de la multiplicité de sous, groupes d'appareils, dont les éléments sont de fonctionnement lent, un élé- ment unique, qui en outre d'être capable de fonctionner à de grandes vitesses a encore la propriété d'emmagasiner des informations, en conséquence de quoi il peut commencer à engendrer le transitoire de suppression de queue pourra impulsion arrivant après alors que se poursuivent encore ses opérations pour une impulsion arrivant avant. En réalité, il peut engendrer de tels transitoires de suppression de queue pour un grand nombre d'impulsions arri- vantes se suivant, simultanément. Il peut le faire, et les mettre en phase, c'est-à-dire les régler correctement dans le temps, sans aucune interférence entre elles.
L'appareil qui engendre ainsi rapidement et¯¯simultanément le transitoire de suppression de queue pour chacune d'un certain nombre d'impul- sions arrivantes successives comprend un dispositif de propagation d'onde, par exemple, une ligne à retard ayant une multiplicité de prises espacées suivant sa longueur et des moyens tels qu'un atténuateur ou un amplificateur et commutateur inverseur assoctés à chaque prise, pour effectuer le réglage correct de sa sortie, à la fois en amplitude et en polarité, relativement aux sorties des autres prises. La nouvelle impulsion qui résulte de l'opération de régénération étant amenée au potnt d'entrée à une extrémité de ce dispositif voyage vers l'extrémité éloignée, où elle est absorbée par une impédance de terminaison.
Lorsqu'elle passe à chacune des prises.une impulsion de sortie apparatt sur celle-ci; et toute la fréquence de telles impulsions de sortie constitue le transitoire coupe-queue nécessaire. A la vérité, ce dernier n'a la valeur correcte que pour chacun d'une série d'intervalles brefs discrets; mais puisque ceux-ci peuvent être exactement identifiés aux instants d'échantillonnage, les écarts du transitoire d'avec la valeur correcte pour une parfaite suppression de queue à d'autres moments sont sans conséquence.
Suivant la pratique habituelle, on relie soit un filtre passe- " bande, soit un filtre passe-bas aux bornes d'entrée de l'appareil avec l'objet d'éliminer les signaux de bruit qui se trouvent dans la 'hande de fréquence sans intérêt. En vertu de la présente approche au problème d'éliminer les interférences entre symboles, ce filtre passe-bas doit avoir une fréquence de coupure beaucoup plus basse que ce n'est possible avec d'autres systèmes, et cette réduction de la largeur de bande du filtre d'entrée se charge d'une réduction ultérieure du bruit extérieur.
Alors qu'il est utilisé à toute vitesse de signalisation, c'est une particularité de l'appareil décrit ainsi qu'il permet la signalisation à des vitesses dépassant la vitesse de Nyquist pour tout agent de transmission particulier avec une élimination virtuellement complète des interférences entre symboles, et en présence de bruit, pourvu seulement que la grandeur du bruit pendant chaque intervalle d'échantillonnage soit moindre que la moitié d'un échelon quantique seul.
Ceci est la restriction à laquelle les systèmes de transmission sont généralement sujets, et elle est imposée au présent système pour les mêmes raisons qui la dictent en généra; notamment, pour que l'appareil récepteur ou répétiteur puisse correctement identifier la valeur nominale de chaque impulsion arrivante comme celle du niveau quantique le plus près auparavant, et puisse ainsi régénérer entièrement chaque impulsion du train arrivant.
Mais l'invention procure aussi un appareil réducteur de bruit qui, pourvu que la signalisation soit exécutée à une vitesse dépassant la vitesse de Nyquist (ou au moins sensiblement du double de la fréquence significative de bruit le plus élevée), réduit encore le bruit dans une mesure telle qu'avant réduction elle puisse excéder un demi échelon quant$que.
Pourvu qu'elle ne soit pas très excessive, la grandeur du hruit, après cette réduction est moindre qu'un demi échelon quantique, après quoi la complète régénération des impulaiona arrivantes peut avoir lieu comme avant. Ainsi
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leapparell permet en effet la communication par des impulsions à grandes vitesses, avec régénération complète des impulsions? en présence de bruit d'une quantité qui était jusqu à présent tenue pour intolérable.
Le réducteur de bruit effectue un équilibrage partiel et une suppression d impulsiO\'1 de bruit, PU\1 contre l'autreo En général, les impulsions de hruit se produisent suivant un hasard complet oude manière tout à fait aléatoire, en sorte qu2on ne peut s9attendre à une réduction de la force du bruit avec tout 'équilibrage de bruit contre 'bruit.
On montrera plus loin, cependant, que lorsque des impulsions de bruit sont transmises par un agent en largeur de bande B à un taux en excès sur la vitesse de signalisation de Nyquist de 2B fois ces impulsions par seconde, il y a en fait une certaine grandeur de corrélation entre chaque impulsion de bruit, trans-
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mise et la prochaine c est-à.=dire que les impulsions de bruit transmises ne sont pas complètement indépendantes l'une de ]:-'autre. Leur indépendan-
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ce partielle est prise en compte, suivant invention dans un de ses aspects. pour permettre leur suppression partielle.
En plus, comme impliqué par la description précédente,, lorsque la structure statistique du bruit est telle
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qu elle met en évidence de façon prédominante les composantes àbaxse fré- quence en sorte que les échantillons de bruit pris à une vitesse sensiblement moindre que la vitesse de Nyquist sont fortement en corrélation, alors., pour ce type de bruit, le réducteur de bruit produit des réductions utiles bien que la vitesse de signalisation soit moindre que la vitesse de Nyquist.
L'invention sera complètement comprise par la description sui= vante détaillée de certaines réalisations à titre d'exemple, considérée
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avec les dessins eî-annexés dans lesquels g - la figure 1 est un schéma par blocs montrant l9appareil sui- vant 1?invention; la figure 4 est un schéma de circuit montrant les détails dune partie de la figure 1;
- la figure 5 est un schéma en blocs d'un système de transmission
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habituel dzlîmpalsîons suivant la technique ancienne? - les figures 2. 3 et 6 sont des diagrammes de formes deondes utiles pour 19explîcatlon du fonctionnement de loînventïon - la figure 7 montre le perfectionnement dans la caractéristique d'un filtre d"élimination de bruit qui peut être employé en association avec 1?appareil de l'inventions En se référant maintenant aux dessins? la figure 1 est un schéma en blocs montrant l'appareil de 19 invention Au poste transmetteur qui peut être situé à grande distance, un signal à transmettre, par exemple une onde vocale,
est transformée par un appareil convenable 1 en un train d9impulsiO'l'ls qui sont quantifiées à la fois en amplitude et dans le temps d9arriéea CPest-à=dire que chaque impulsion du train? si elle existe? neest amorcée que dans une position deune successton de positions d9impulsions qui se pro- duisent régulièrement et chaque échantillon de signal, qui peut prendre toute grandeur dans un domaine continu mais limité, est représenté par une impulsion ou un groupe dimpulsions dont chacune est restreinte à la valeur proche d'un nombre fixe de valeurs discrètes..
Dans un exemple préféré ces valeurs sont au nombre de deux, savoir une positive et une négative, la gran-
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deur de 10échantîllon de signal étant représentée par une permutation particulière (c est-à=dire9 un schéma) d'un nombre prédéterminé d9irpulsions positives et négatives. Un tel système est connu comme un système de modulation â impulsions codées. 0 e impulsion unique d-un te-1 groupe est montré sur la courbe ± de la figure 2, et un train représentatif est montré à la figure 3.
Le train d'impulsions ainsi construit est transmis sur un canal 2 qui introduit une atténuation qui diffère pour les diverses composantes
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de fréquence d'un signal. En d-autres termes sa caractéristique de perte
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de fréquence n'est pas plate. En plus, son*décalage de phase peut n'être pas proportionné à la fréquence et libre de distorsion de phase. En plus,
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au cours de la transmission par ce canal, le train d'impsion peut aeeuoq- ler du bruit. Cependant, le canal 2 peut contenir ou non un appareil pour amplifier les signaux et régler la transmission.
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Aprè s la transmission par le canal, le train d'impulsionsatteint l'appareil montré à la droite de la figure.
En l'absence de bruit, chaque impulsion positive lorsqu'elle arrive au récepteur peut, par exemple, avoir la forme montrée à la courte B. de la figure 2, tandis que la forme de chaque impulsion négative est à tous temps de polarité opposée, et pourrait
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être la correspondance négative exacte de la eourbe h.
Dans ce signal re- çu, il est évident de son caractère prolongé que l'interférence entre deux impulsions voisines serait évidemment si grave que des précautions spéciales doivent être prises pour les distinguer, A la suite d'un filtre d'élimination de bruit passe-bande 3, un régénérateur d'impulsions est prévu, comprenant un échantillonneur 4, un amplificateur d'amplitude 5, et un nouveau régénérateur d'impulsions 6, et ses première et dernière composantes sent fournies d'une séquence d'impulsions barrière qui ,se reproduisent avec une grande régularité au taux d'impulsions de hase du système et sont de préférence d'amplitude uniforme.
Elles sont engendrées par une source 7 d'ondes de réglage dans le temps, et sont fournies aux composantes 4, 6 du générateur d'impulsions pour contrôler la régénération dans le temps du train d'impulsions arrivantes. En général, il y aura un instant optimum peur échantillonner, suivant la vitesse de signalisation et la réponse totale du système à une impulsion. Par suite, l'échantillonneur 4 fonctionne pour prendre un bref échantillon de l'amplitude du signal qui lui est four-
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ni. Si leobjectif est de signaler à la vitesse maxima plD6&ihle, cet échantillon est pris au moment le plus tôt auquel le signal peut être identifié sans amhiguité.
Si l'objectif est de signaler à une moindre vitesse, l'é- chantillon est pris à l'instant auquel, du point de vue du rapport de signal au bruit, il est le moins troublé par des parties se présentant le plus têt d'autres impulsions du train. Cet. échantillon de aignal est appliqué à
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l'identificateur 5 d'amplitude qui agitjMur réduire l'échantillon de-'signal à la valeur la plus proche d'un noaibre réduit de valeurs différentes; dans le présent exemple, à une impulsion .d'amplitude positive ou à une impulsion d'amplitude négativeo Ceci sert dans le présent exemple pour éliminer tous les effets de bruit pourvu que la grandeur du bruit soit moindre que la grandeur de l'impulsion au moment de l'échantillonnage.
Pour éliminer tous les effets de bruit dans le cas plus général, la grandeur du bruit pendant l'intervalle d'échantillonnage doitêtre moindre qu'un demi-échelon quantique. L'impulsion identifiée résultante actionne ou déclenche le nouveau générateur d'impulsions 6 qui délivre une impulsion qui est standardisée à tous les points de vue. Elle est d'amplitude standard, de durée standard,
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et arrive â, un moment en coïncidence avec l'une des impulsions de ohroaoaé- trage du générateur 7 d'impulsions de chronométrage. Ainsi l'identificateur 5 et le générateur de nouvelles impulsions 6, agissant ensemble, comprennent un quanttfieur.
Chacun des divers éléments composants dont cette partie du circuit est formée peut avoir différentes variantes de construction. Les détails de circuit d'une variante convenable peur chacun de ces éléments sent
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montrés à la figure 4. Ici les signaux d'arrivée sont appliqués d'ahllrd par l'intermédiaire d'un condensateur de blocage à la grille de centrale d'un tube cathodique 30 qui sert comme taapen. Sa sortie est appliquée aux peints d'entrée de deux barrières à triple diodes 31, 31' en parallèle.
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Celles-ci peuvent être telles que décrites dans le hrevet Phachaa n 2.576.026. Le conducteur de l'un des barrières qui est c01l#lrl à ses- trois diodes est relié par une résistance 32 à une source de potentiel positif et le conducteur correspondant de l'autre barrière est sensible-
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ment relié à une source de potentiel négatif. Des împulîîons notteilpo- sitives 33 et négatives 33' sont appliquées respectivement aux peints d'entrée d'ondes de réglage dans le temps de ces barrières.
Les impulsions
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positives foastionnent pour prendre de brefs échantillons du signal dentrée lorsqu'il est de polarité positive et les impulsion de chronométrage néga-
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tives prennent semblablement de brefs échantillons du signal à'entrée quand il est de polarité négativeo Le train d9împulsîons du signal arrivant contient une composan- te de la vitesse de chronométrage de base et celle-ci est isolée en étant appliquée à la source d'onde de chronométrage 7 qui peut comprendre un dé- coupeur., un redresseur, un filtre passe-bande, accordé à la vitesse de chronométrage de 'hase, et un dispositif conformateur.
Les impulsions ainsi dé-
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rivées sont appliquées à un multivibrateur à déclenchement simple 34 ayant deux points de sortie,de Pu" desquels sont dérivées les impulsions de chro nométrage positives 33 pour être appliquées à la barrière dséchantillonnem ment 31 et de 12autre desquels sont dérivées les impulsions de chronométrage négatives 33 pour être appliquées à la barrière 31'.Saivant les techniques connues,, le temps de retour des multivibrateurs 34 peut être réglé, par proportionnement convenable de ses éléments internes? pour donner des im-
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pulsions tranchées très courtes 33, 33 à chacun de ses points de sortie.
Les échantillons de signaux arrivants tels que dérivés sont
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maintenant appliqués au moyen d9un condensateur de maintien 35 à la borne dentrée d'un découpeur 36 qui peut être comme décrit dans le brevet bleacham nO 2.537.843. Il comprend deux triodes qui par commodité peuvent être das.e seule enveloppe. Les anodes de celles-ci sont reliées par des résistances individuelles à une source de potentiel positive tandis que les cathodes sont reliées par une résistance commune 37 à une source
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de potentiel négatif. 1.9 a'l'looe de la première triode est couplée au moyen d'un condensateur à la grille de la seconde qui est ramenée à la terre au moyen dune combinaison parallèle 38 d9une résistance et d9un redresseur qui agit pour régler les potentiels permanents normaux.
La grille de la premtè- re triode est ramenée aux bornes positives et négatives des sources de po-
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tentiel par les circuits barrières en parallèle 31p 312. Le condensateur de maintien monté en parallèle avec la première grille et à la terre agit pour allonger chaque impulsion appliquée au découpeur 36 jusqu9à ce que sa grandeur soit changée.
La sortie du découpeur 36, prise de 1-'anode du deuxième tube, est damplitude constante, positive OU- négative$ pour toute la durée de
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chaque intervalle d2impulsion et deun signal déterminé par le signe de 19impulsion du train arrivant, figure 3. Cette condition de potentiel est appliquée au point à'entrée d2une paire parallèle de barrières à triple diodes /,15 41-' qui? comme la première paire 319 3l'p peut être comme décrit dans le brevet Meacham n 2.576.026. De courtes impulsions tranchées lf3y 43R sont appliquées au point d9entrée de Inonde de chronométrage de ces barrières.
Elles peuvent être dérivées des points de sortie positifs et négatifs respectivement? d'un second multivibrateur à déclenchement unique 44 qui peut être de la même construction que le premier multivibrateur à déclenchement unique et fonctionne de même manière sous le contrôle des impulsions
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à vitesse de réglage dans le temps de base, dérivées de la source 7 d-onde de chronométrage. Le temps de retour du multivibrateur 44 est de préférence quelque peu plus long que celui du premier multîvibrateur à déclenche- ment unique 34, ayant pour effet des impulsions de chronométrage à la sortie de durée quelque peu plus grande.
Ceci assure que des impulsions correctri- ces dérivées comme exposé plus bas, se recouvriront avec les impulsions de
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chronométrage appliquées aux barrières31g 31-1 du premier échantillonneur 4.
Un dispositif à retard 45 est intercalé pour compenser le délai introduit par le découpeur 36.
Les impulsions apparaissent au point de sortie de cette paire
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de barrières 41, 41' sont ainsi de courtes impulsions nettes de durées déterminées par le multivibrateur à déclenchement unique 44p d-'amplîtudes déterminées par le découpeur 36g et de polarités déterminées par le train d'impulsions de signaux dllentrée. En 12absence d9impùlsîons de signaux d-r#,ntrée.9
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le potentiel de cette sortie retourne ainsi à zéro,
Chaque nouvelle impulsion ainsi engendrée est maintenant appli- quée au moyen d'unconducteur 8 aux bornes d'entrée d'un dispositif de propagation allongé ou ligne de retard 9 (montré à la figure 1) qui est ter- miné à son extrémité éloignée dans un élément à impédance d'absorption 10.
L'impulsion voyage le long de la ligne et lorsqu'elle passe par chacune d'une multiplicité de prises 11 qui sont espacées suivant sa longueur elle donne naissance à une sortie d'impulsion subsidiaire, à cette prise. Ces impulsions subsidiaires sont schématiquement réglées à leurs polarités et à leurs amplitudes relatives convenables, par l'intercalation de com- mutateurs d'inversion 12 et d'atténuation 13 qui sont proportionnés en conséquence, en sorte que les amplitudes résultantes, voir courbe C de la figure 2, ont précisément les mêmes relations l'une avec l'autre que les amplitudes de la queue d'impulsion, courbe 8 de la figure 2, aux instants d'échantillonnage successifs.
Une particularité précieuse.de l'invention qui est très importante dans les applications pratiques est le fait que le réglage convenable de chaque trajet d'impulsion subsidiaire est complètement indépendant de tous les autres réglages des autres impulsions subsidiaires.
Ces réglages des trajets des différentes impulsions subsidiaires peut naturellement être automatique au lieu de se faire à la main comme décrit ici.
Ces impulsions subsidiaires réglées en amplitudes et en polarité sont maintenant collectées sur un conducteur commun 14. Elles sont en- suite apportées au niveau convenable pour suppression de la queue par un am- plificateur 15 et sont combinées soustractive:ment avec le signal d'entrée à la borne d'entrée de l'échantillonneur 4. La soustraction, indiquée sur le dessin par un signe -, peut être accomplie par une simple connexion électrique précédée d'une inversion de phase du signal de correction.
Comme un tube amplificateur à vide commun d'un nombre impair d'étages effectue une telle inversion de phase, il ne faut pas d'autre appareil dans ce but que l'amplificateur 150
Comme résultat de ces opérations, l'amplitude de l'impulsion entrante distordue (B de la figure 2),'est exactement équilibrée pour laisser seulement sa grandeur au premier instant d'échantillonnage, courbe D dé la figure20 Sa queue a ainsi été complètement supprimée, laissant la situation claire pour l'identification de l'impulsion suivante, non gênée par la queue de la premièreo En outre, ces opérations laissent tout l'appareil,sauf la ligne de retard 9, entièrement libre des effets de la première impulsion à l'instant auquel l'impulsion suivante est échantillonnée et amplifiée.
En vertu des propriétés d'emmagasinement de la ligne de retard 9, le système est alors libre d'exécuter des opérations semblables pour cette prochaine impulsion. Après quoi, ayant fait cela, il est débarrassé de toutes traces de queues des première et deuxième impulsions et est prête à continuer .. avec la troisième, et ainsi de suite. La sortie d'impulsion du générateur 6 de nouvelles impulsions, ainsi libérée des effets d'interférences d'impulsions, est livrée à un circuit d'utilisation 16.
Les imperfections inévitables des appareils manufacturés sont telles que, bien qu'ils puissent approcher d'une performance idéale, celleci ne peut jamais être atteinte tout à fait. Par suite, il faut considérer la sttuation dans laquelle l'appareil décrit plus haut peut faire une erreur en identifiant une impulsion d'entrée ou en supprimant sa queue. Lorsque, pour effectuer la suppression d'une queue d'impulsion qui dure pour un grand nombre de positions d'impulsions successives, le signal de correction contient un nombre également grand d'impulsions subsidiaires, une erreur d'impulsion d'amplitude relativement légère peut avoir un effet disproportionnément grand sur les impulsions qui sont finalement livrées au circuit d'utilisation 16.
En outre, le bruit excédant un demi échelon de quantification à l'instant de l'identification peut conduire à une interprétation fausse de l'impulsion particulière qui est identifiée, et à son tour une telle erreur est de nature à-fausser les identifications subséquentes. Sur une
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longue période de temps:, des erreurs de ce genre peuvent se rencontrer..
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L''invention pare z, cette éventualité de deux façons.. Premièrement:) le train dimpulsions tel que construit au poste émetteur peut contenir des sous-groupes ou noadresff d9imçulsicns suivis par des espaces blancs revenant régulièrement:, comme indiqué à la figure 3. Ceux-ci peuvent servir incidemment comme marqueurs d Ii iV1tervalle s et peuvent être utilisés pour maintenir 19appareîl récepteur en synchronisme avec leappareïl trainsmetteur.
En outre, et pourvu que chacune de ces parties "en 'I,la'l'1c" soit plus longue quune queue d9iwpulsian> elle donne à 1 appareil récepteur une occasion de se débarrasser lui-même de toute erreur qui peut être emmagasi- née dans la ligne à retard avant de commencer la correction de la prochaine
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impulsion porteuse d )i1'iformaticm Le temps qui a-9écoule entre des intervalles voisins du train di! impulsi07ls peut être de 1?ordre de 10.000 périodes dimpulsions ou à peu près.
Si on le préfère, un train d impulsions peut être engendré au poste émetteur sans intervalles les sifflements de chronométrage nécessai-
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res pour la synchronisation peuvent être obtenus à partir de lavitesse de signalisation moyenne quiest dégagée en filtrant le train d impulsiOn.s chargé de bruit qui arrive.
Dans ce cas., et au prix de la perte d'une petite quantité d)iV1tormatiOri) des intervalles revenant peuvent être insérés dans le train d?impuLsions par 1?appareil récepteuro Dans ce huit, un compteur diJimpulsiQ7is 17 est prévu, qui est actionné par la source d'onde de chronométrage 7 et compte ses impressions de sortie une à une:, jusqu)au nom- 'lire du cadre de la première variante, après quoi la dernière impulsion de cette séquence déclenche un multivibrateur à déclenchement unique 18 qui alors délivre une impulsion de sortie qui ouvre un interrupteur 20 en série avec le principal trajet de signaux et ouvre un interrupteur 20 .qui empêche le générateur de nouvelles impulsions de délivrer des impulsions.
Les interrupteurs 20 et 20' qui sont normalement fermés sont ouverts chacun pour
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la durée de .9impulsion de sortie du multivibrateur 18. Par des principes de construction bien connus;, la durée de cette impulsion peut être réglée pour dépasser dune marge convenable de sécurité le temps nécessaire à la ligne de retard 9 pour être tout à fait dégagée; c'est-à-dire le temps néces-
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saire pour que la queue de chaque impulsion tonbe à une amplitude insigni- .fia'l1te Dans ce cas de 19autre variante, la longueur du train d-impulsions ou cadre entre les pauses ou blancs successifs peut être de nombreuses fois plus grandes que la longueur du blanc lui-même. Les considérations qui dé-
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terminent la longueur de ce cadre sont nomhreusea et compliquées.
Il y a un grand nomhre de conditions d'ordre technique et économique qui règlent le choix et la construction de tout système de communications:, telles que la puissance disponible pour les signaux, la tolérance derreurs désirée, le temps:, la situation et la manière de délivrer les signaux, la structure statistique du message:, la structure statistique des signaux de bruit, l'im-
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portance économique relative de facteurs tels que 1 occupation d-1-une bande, la puissance des signaux, le prix des répéteurs:, le prix des canaux de trans- mission) de savoir si la communication est exécutée sur base d'une voie ou
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de deux voies:, et ainsi de suite.
Pour tout e-naenhle particulier de conditiens pour ces facteurs, il existe une longueur optima du cadre entre pauses, du point de vue deune incidence minima d-9erreurs. Dans un cas type elle peut être de 1?ordre de 100000 périodes d9impulsions successives. Dans la deuxiè- me variante:, par conséquent., le compteur 17 délivre une impulsion de sortie
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pour déclencher le multivibrateur 18 pour chaque 10.000e- impulsion qu'il regoit de la source d onde de chronométrage.
E'I'1tretemps tandis que l'erreur est emmagasinée dans l'appareil et circule autour de la boucle de réaction 495 69 Sfl 9fl ISa 15 il y a une grande probabilité qu'elle donne lieu â un moment ou 1"autre a une amplitude d impulsi07l excessive aux bornes d9entrée de l'éahantillonneur 4. Ceci se reconnaît z, 1?aide d'un voltmètre 21 à tube à vide dont la sortie action-
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ne un dispositif de seuil 22 prévu dans ce but et réglé en conséquence. La sortie du dispositif de seuil 22 ouvre un interrupteur 23 dans la ligne de sortie. Ceci empêche la délivrance de mauvaise information au circuit d'uti- lisation.
Dans son article de 1928 intitulé "Certains points critiques de la théorie de la transmission télégraphique" publié dans les "Transactions of the American Institute of Electrical Engineers" vol. 37, page 617, H.
Nyquist développe la proposition que pour chaque milieu de transmission de bandeB, il y a une 'vitesse de signalisation 'limite de 2B éléments de si- gnaux par seconde, que l'on ne peut dépasser qu'au: prix d'une interférence entre symboles. Cette proposition, qui est tout à lait vraie jusqu'où elle va, a été considérée sans attention par beaucoup de gens pour les amener à penser que tout, essai de dépasser ladite vitesse de Nyqyust de 2B éléments de signaux par seconde était condamnée à l'échec. Comme montré par Mac
Coll, cependant, dans son brevet 2.056.284, si l'interférence entre symbo- les est quelque peu éliminée, il n'y a plus de limite supérieure théorique à la vitesse de signalisation.
Alors que l'appareil décrit plus haut est utile pour un vaste domaine de vitesses de signalisation, rapides ou lentes, il est ainsi d'une utilité particulière si la vitesse de Nyquist est dépassée.
La pratique habituelle de la transmission de signaux téléphoniques ou autres par des techniques utilisant des impulsions milite en faveur de l'inclusion dans le système, de préférence à ou près des 'bornes d'entré* d'un filtre sélecteur de canal donné ici comme le filtre passe-bas 3, La fonction de ce filtre est d'éliminer du reste de l'appareil récepteur les composantes de bruit ayant des fréquences se trouvant dans une bande de fréquences qui est sans intérêt.
Cette pratique est suivie de préférence dans la présente invention avec cet autre résultat avantageux que, lorsque les interférences entre symboles sont réduites de la manière décrite plus haut, ce filtre peut avoir une bande passante sensiblement plus étroite et peut par conséquent exclure sensiblement plus de hruit que ce n'est pos- sible avec des systèmes des .espèces plus habituelles. Les considérations sur lesquelles est basée l'amélioration du rapport signal à bruit ressortiront clairement de l'exemple suivant.
La figure 5 montre sous forme très schématique un système de transmission d'impulsions de genre habituel, comprenant un transmetteur, un canal de transmission, un amplificateur d'entrée, un filtre passe-bas pour élimination du bruit, un réseau compensateur composé d'éléments passifs et fonctionnant comme égalisateur habituel ci-après appelé égalisateur statique, un régénérateur d'impulsions, et un récepteur. Dans un cas particulier qui a été examiné expérimentalement, le canal de transmission était constitué d'un câble de calibre 19 ayant 2,3 milles de long.
Lorsqu'avec ce système des impulsions ayant la durée T, comme montré à la courbe A de la figure 6, sont transmises, elles sont déformées par la caractéristique de fréquence d'atténuation du câble, en une forme plus ou moins telle que celle que montre la courbe B à la figure 6. Evidemment, la durée de l'impulsion, ori- ginellement d'une période unique T, a été prolongée à environ dix fois dette ongueuro Certainement, s'il n'y avait pas exécution d'autres opérations; il serait impossible en principe de distinguer une impulsion quelconque de ses voisins immédiats. En réalité, la distorsion est si grande que, pour une communication intelligente, la période d'impulsion aurait été portée à environ 6T.
Cependant, comme il est bien connu, cette situation peut être beaucoup améliorée en utilisant un égalisateur statique qui réduit grandement la durée de l'impulsion. Dans l'exemple particulier considéré, un égalisateur peut être construit, qui agit en sorte de reformer l'impulsion B pour lui donner la forme montrée à la courbe C de la figure 6. L'impulsion résultante s'étend sur un intervalle de sensiblement 2T et, en commen- çant au commencement d'une période d'échantillonnage, s'élève au maximum à la fin de la période d'échantillonnage et tombe sensiblement à la grandeur
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zéro à la fin de la période d9échantillonage suivante.
Evidemment une impulsion située dans la prochaine période dJécha1'ltillOrl'rtage et indiquée par la courbe D peut être distinguée de l'impulsion C pour la raison que chacune atteint son maximum à 1" instant où lpam2litude de sa voisine est nulle. De la relation de Nyquist entrela vitesse de signalisation et
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la largeur de bande du filtre> il résulte que> pour faire passer toutes les composantes de fréquence significatives de la cour1,e Q.y ou D le filtre passe-bas d"exclusion de bruit de la figure 5 aurait une bande de passage s'étendant sur toute la bande de fréquences de 0 à 1 cycles par seconde.
Sa caractéristique datténuation de fréquence peutêtre comme montrée à la courbe A de la figure 7. Ce filtre, naturellement, admet des composantes de bruit dans son domaine aussi bien que des composantes de signaux chargées
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dinformation. En outre lorsque l"impulaion égalisée (courbe C de la figure 6) est amplifiée pour compenser leatténuatîon inévitablement introduitie pour Péga1iseUl" toutes les composantes de bruit sont amplifiées dans le même rapport
Le spectre de limpulsion distordues (courbe 8 de la figure 5) tombe à 10 pour cent de sa valeur à basse fréquence maxima à une fréquence de 1 cycles par seconde.
Par conséquente au prix négligeable de sacrifier
3T
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les composantes à fréquences supérieures> de faible amplitude, qui se trou- vent à 1?extérieur de ce domaine le filtre d'entrée à réduction de bruit 3 peut avoir une bande passante plus étroite de façon correspondante. Spé-
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ciiiquemeng sa caractéristique de fréquence d atténuation peut être comme montrée à la courbes de la figure 1n Il exclut ainsi plus que lea deux tiers de 19éergie de bruit admise par le système égalisé kfiltre, figure 5,et le moins qu'un tiers qu'il admet comprend les composantes de bruit de fréquences inférieures qui sont les moins sérieuses en raison de l'action
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du réducteur de bruit décrit plus baso Airs,
aussi tout système qui permet 19utilisati d9UTl filtre d9élimination de bruit d'entrée comme montré à la courbe 3 de la figure 7 au lieu de celui qui est montré à la courbe A de la figure 7. se traduit par un rapport signal à bruit fortement amélioré. Ceci est rendu possible avec le système de la présente invention par le fait que des composantes de signal à haute fréquence telles que nécessaires pour
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rendre plus nette 1*'impulsion dlarrïvée 19 de la figure 6 à un point tel qu'elle puisse être facilement distinguée de ses voisines, sont dérivées localement du régénérateur dimpulsiors6luimméme et non, comme dans le système de la figure 5.
de l'inpulsion d-'en'créeo
Censé autre avantage encore on peut noter que dans le système de la figure 1 toute amplification du signal ou d'un échantillon de celui-
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qui a lieu à la suite de Inaction du filtre doentr'e passe bas 3. s'ap- plique seulement à la fraction du bruit qui passe à travers la bande rela-
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vivement étroite de ce filtre 3. puisque la majeure partie du bruit qui se trouve à 1?extéri&ur de cette bande est fortement atténuée par le filtre 3.
Le signal qui circule sur le premier chemin est un échantillon de signal avec bruit qui peut être désigné par S - N, où S est la valeur no-
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minable vraie du signai au moment de Pécha"tillormage9 toute, interférence entre symboles à partir d9éléments de signaux antérieurs ayant déjà été supprimée, et ! est la variation du bruit. Spêcîfîquement, on considérera le signal Sl du premier échantillon, avec son bruit Nl. Ce signal Si + Ni est retardé par le dispositif 24p -une seule période ± dDimpulsiOl'1o Le même échantillon de signal avec bruitpasse par le trajet principal par le quanti- seur 5,6. A présent, Inaction du quantiseur est d'éliminer la composante de bruit NI!) laissant seulement un échantillon exempt de bruit de grandeur S1.
Bien que ces opérations nécessitent un temps fini, par exemple T, cet intervalle de temps peut être sensiblement moindre que l'intervalle d'échan- tillonnage T. Cet échantillon exempt de bruit Si passe à présent par la voie de Isolément inverseur de phase 26 et du dispositif de retardement 27
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et de l'amplifiaateur tampon, au conducteur de sortie auxiliaire 25. >.rye- tard introduit par le dispositif 27 est réglé aussi près que possible de la
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valeur T - #, en sorte que la somme de ce retard et du précédent à travers le quantiaeur 5,6 est égale à T.
Ainsi il atteint le conducteur de sortie
25 au même instant que le fait l'échantillon avec bruît Si + Ni, et les deux échantillons sont ainsi équilibrés l'un par l'autre pour laisser comme résidu seulement.la composante de bruit Ni.
L'instant de début de ces opérations peut être désigné par t, et la composante de bruit à cet instant, par N(t). Elle est appliquée par le conducteur d'entrée auxiliaire 25 et avec une inversion de phase intro- duite par un élément 28 au point d'entrée de l'identificateur 5, ou du quantiseur entier, et ceci se présente au prochain instant d'échantillonna- ge, savoir à l'instant t + T où T est l'inverse de la vitesse de signalisa- tion et, par suite, est la période de répetition des impulsions ou le temps qui s'écoule entre les instants d'échantillonnage, temps auquel le bruit est N(t+T). Spécifiquement, il a atteint la valeur N2-
Au même instant, l'échantillon suivant S2 atteint la home d'en- trée du quantiseur parla voie du trajet principal, accompagné de sa varia- tion de bruit, N2.
Le signal de bruit Ni, inversé en phase est ici équtlibré par le signal avec bruit S2 + N2 de l'échantillon suivant.
Ainsi S2 + N2 - N1.
Un théorème de première importance dans la technique des commu- nications, connu comme théorème de l'échantillonnage, dit que toute onde dont la composante de fréquence significative la plus élevée est inférieure à B cycles par seconde est complètement déterminée par une séquence d'échantillons de grandeur instantanée de l'onde prise à des intervalles ré- gulièrement récurrents écartés de 1 secondes, c'est-à-dire prises à une
2B vitesse d'échantillonnage 2B. Ce théorème, dont on croit qu'il a été énoncé pour la première fois dans un mémoire non publié du 25 mai 1920 de J.R.
Carson, est complètement exposé par W.R. Bennett dans un article intitulé "Systèmes multiplex à division dans le temps" publié dans le Bell System Technical Journal d'avril 1941, vol.20, page 199. On montre ici que moins de valeurs par seconde que ce n'est impliqué, par exemple par une séquence d'échantillons pris à de plus longs intervalles, ne permettent pas de déterminer l'onde complètement, et qu'une .séquence d'échantillons pris à des intervalles plus courtes est en partie surabondante, c'est-à-dire qu'ils ne sont pas complètement indépendants les uns des autres.
Toutes ces consi- dérations s'appliquent aux ondes en général, quelles que soient leur nature et leur-origine'et,par conséquent aux ondes de bruit en particulier.
Comme expliqué plus 'haut au sujet de la discussion du filtre de réduction de bruit d'entrée, sa hande passante peut s'étendre de la fréquence zéro à une fréquence de 1 cycles par seconde, spécifiquement, dans kT l'exemple choisi, à la fréquence de 1/6T cycles parseconde. La vitesse de répétition d'impulsions 1/T du système dépasse la double largeur de bande 2/6T du filtre, en sorte que la "vitesse de signalisation de Nyquist" est dépassée. Par conséquent, par le théorème d'échantillonnage, il existe au moins une certaine corrélation ou interdépendance entre le bruit accompagnant toute impulsion et lebruit accompagnant l'impulsion voisine.
C'est cette véritable interdépendance qui persiste entre les échantillons de bruit successifs, qui peuvent être pris à une vitesse au- dessus de 2B, et qui en tout cas sont pris à une vitesse dépassant deux fois la plus haute composante de fréquence de bruit, que la présente invention prend en considération. Parce que la différence de deux quantités entre lesquelles il y a une telle relation est de grandeur moindre que chacune d'elles seule,
N2 - Ni = # N
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et par suite
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32 -0- N2 = l '" 3-, .. Jj N .
Ces opérations sont répétées pour chaque échantillon et le ré- sultat final est une réduction du hruit Nn associée à tout échantillon de signal S de sa valeur originelle Nn à une valeur inférieure à #Nn.
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Dans un système régénératîf tel que le présent systézae9 le signal peut toujours être reconnu et régénéré pourvu que le bruit aux hordes d'en- trée du quantiseur ne dépasse pas un demi- échelon de quantification.
En vertu de la réduction de bruit décrite plus haut., le bruit tel qu'il appa-
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raît aux bornes d'entrée du récepteur dans son e'l'lseDl1le et en particulier aux 'homes d'entrée de l'éahantillanneur peut dépasser considérablement cette valeuro Par exemple8 avec une réduction de bruît de deux à un, le bruit aux hornes d'entrée de 111 écha:l'ttillonrteur peut avoir la grandeur de tout un échelon de quantification
On donne ci=après quelques indications de référence supplémen= taires pour faciliter la lecture des dessins :
Figure 1. - - R est un redresseur
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F g)rrA 4... <= Or'désigne par - R, un redresseur - S, un découpeur - SH, le dispositif conformateur - Les flèches signifient :
-FO, venant du correcteur
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l9 venant du canal - '2a venant du réducteur de hruit - F3, vers le réducteur = F4, vers le correcteur de bruit
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- F59 vers le circuit dautilisatton Figure 5.
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- E désigne lsêmetteur9 - C, le canal = E Q. Pégalisat8ur - REG l'enregistreur, - REC, le récepteur REVENDICATIONS.
1. - En coll'M:l'1aisOrt avec une source d'Un train d'impulsions
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.