Procédé pour l'équipement d'une ligne chargée servant à la transmission de courants téléphoniques. Dans la pupinisation des lignes servant à la transmission des courants téléphoniques, telle qu'elle a été primitivement conçue et telle qu'elle a été appliquée jusqu'à ce jour, on avait seulement en vue de réduire l'affai blissement des courants à travers la ligne, accroissant ainsi la série possible des ondes phoniques pouvant être transmises. Depuis que l'on emploie des répétiteurs téléphoniques, la réduction de l'affaiblissement des courants par les bobines de charge cesse d'avoir son importance primitive, tandis qu'en même temps la longueur possible des lignes servant à la transmission téléphonique a pu être de beau coup augmentée.
Ces considérations obligent de donner une plus grande attention à la question de l'efficacité de transmission à travers la ligue et à la qualité des courants reçus à la station réceptrice, car dans les lignes longues, différents facteurs interviennent pour déformer les ondes transmises. Trois de ces facteurs, qui requièrent particulièrement l'attention, sont: premièrement l'affaiblissement subi par les courants de différentes fréquences compris dans la série des fréquences utilisées par la parole; deuxièmement, la durée de transmis sion des impulsions phoniques; et troisième ment la déformation momentanée.
Ces trois facteurs, tendant à déformer les ondes trans mises, sont influencés d'une manière nuisible par l'emploi des bobines de charge tel qu'il est pratiqué jusqu'à présent.
En ce qui concerne le premier de ces facteurs; il est évident que si la ligne ne produit aucune déformation, les courants reçus, qui représentent la parole transmise télé- phoniquement, sont une copie exacte des courants correspondants qui sont envoyés sur la ligne de transmission à la station d'envoi. En pratique, on doit seulement considérer les courants dont les fréquences. correspondent à celles des ondes phoniques, c est-à-dire les courants dont les fréquences varient entre 200 à 2500 cycles par seconde. Si ces cou rants sont transmis avec un égal affaiblisse ment, on peut dire que la ligne est à défor mation réduite, dans le cas évidemment où la transmission s'effectue dans des conditions normales.
Cependant, pour les lignes actuelles, cette condition seule est insuffisante pour assurer une bonne transmission et quand la longueur du circuit s'accroît, les deux autres facteurs, c'est-à-dire la durée de transmission et la déformation momentanée, doivent être considérés.
Par rapport à l'effet de la durée de trans mission, on a trouvé que quand cette durée augmente, par suite, par exemple, du prolon gement de la ligne au delà d'un certain point, des courants réflexes produisent une action importante sur la qualité de la parole reçue et aussi des effets auditifs appréciables à la station d'envoi, en ce que la personne qui envoie le message entend ses propres paroles qui lui sont renvoyées comme dans le cas d'un écho. Cet inconvénient peut; par exemple, être fortement atténué en accroissant les pertes dans le circuit ou cri réduisant la durée nécessaire à la transmission. Cependant, les pertes doivent être maintenues en-dessous d'une certaine valeur dans un but commer cial.
Quant à la déformation momentanée, les courants, après avoir atteint l'extrémité de la ligne, demandent un temps appréciable pour reprendre la forme sous laquelle ils ont été transmis et même dans certains cas ne parviennent jamais à reprendre cette forme. Cet effet produit une déformation importante des ondes reçues, rendant inintelligible le message envoyé, même quand la ligne est formée de manière que la déformation dans les conditions normales de transmission, pour tous les courants utilisés par la parole, est pratiquement observée.
Pour des lignes relativement courtes, l'action nuisible des bobines de charge ordi naires sur les trois facteurs indiqués ci-dessus, peut être négligée, car cette action ne s'exerce que d'une manière relativement inappréciable. Au contraire, si la distance à laquelle la transmission téléphonique s'effectue est aug mentée, on arrive à un certain point où la transmission devient tellement mauvaise que l'efficacité de la ligne, au point de vue commercial, est notablement réduite.
Il est donc nécessaire d'éliminer les difficultés men- tionnées ci-dessus en proportionnant convena blement les bobines de charge par rrpport < r, la longueur de la ligne.
D'une manière générale, la valeur de l'inductance pour chaque section de charge doit être inversement pro portionnelle à la longueur de la ligne. Evi- demment, on entend ici par longueur de la ligne, la longueur de celle-ci au point de vue électrique, qui ordinairement se rapproche très fortement de sa longueur géographique, mais le point principal à considérer est plutôt l'action réflexe qui se produit sur la ligne, ou la déformation momentanée des courants reçus.
La présente invention se rapporte à un procédé pour l'équipement d'une ligne chargée servant à la transmission de courants télé phoniques, par lequel les propriété,3 de cette ligne sont perfectionnées tant au point de vue de la transmission des courants, qu'au point de vue de la qualité de la parole reçue.
Suivant l'invention, l'inductance de la ligne par unité de longueur est réduite à mesure que la longueur de celle-ci augmente, la répartition des bobines de charge, conformé ment à la longueur de cette ligne considérée au point de vue électrique, étant faite de manière à empêcher toutes défectuosités dans la transmission des courants et dans la qualité de la parole reçue.
Le dessin ci-joint donne, à titre d'exemple, une des formes de réalisation de l'invention. La fig. 1 représente une ligne téléphonique équipée conformément à la présente invention et la fig. 2 est un diagramme donnant la courbe caractéristique, pour une ligne chargée, de l'affaiblissement subi par les courants transmis. Suivant la fig. 1. x-. représente une des extrémités de la ligne de transmission, tandis que y représente l'autre extrémité de cette même ligne. Des bobines de charge sont indiquées schématiquement en 1, 2, 3 et 4. Dans les cas de longues lignes, des amplifi cateurs sont utilisés en des points tels que A.
Pour une répartition quelconque des bobi nes de charge sur la ligne, il y a une fréquence au-dessus de laquelle les courants sont affaiblis et l'on petit dire que c'est la présence elle-même de ces bobines de charge qui provoque cet affaiblissement. Ce fait peut facilement être constaté en se rapportant à la fig.2, oû la ligne pointillée représente l'affaiblissement dû aux bobines de charge seules dans une ligne de transmission idéale, c'est-à-dire n'offrant pas de résistance, tandis que la ligne en trait plein représente l'affai blissement réel déterminé en tenant compte de la résistance de la ligne.
La fréquence pour laquelle l'effet d'affaiblissement dû aux bobines de charge s'exerce, est désignée sous le nom de fréquence critique et est indiquée au dessin par la notation fo.
Afin que le procédé d'équipement décrit puisse être clairement compris et facilement mis en pratique, on a exposé ci-après la manière suivant laquelle on doit répartir les bobines de charge et les principes sur lesquels cette répartition est basée. Soit L l'inductance totale de la ligne, y compris les bobines de charges, Ii la résistance totale, C la capacité totale, et<I>a</I> le nombre de sections de charge.
La fréquence critique est alors donnée par l'expression
EMI0003.0009
L'affaiblissement sur cette ligne, excepté pour des fréquences très basses, s'exprime par la relation
EMI0003.0011
Dans cette expression, p est le rapport entre les résistances offertes par les bobines de charge et la ligne, l'effet de dispersion étant négligé. Ces formules ont été établies par 1VI. G. A. Campbell dans son article con cernant les lignes chargées, publié dans le numéro de mars 1903 de la revue "Philoso- phical Magazine".
La durée de transmission ti est donnée par
EMI0003.0018
Si 12 désigne le temps nécessaire à un courant de fréquence f pour atteindre un état voisin de l'état normal, à la station de réception, on peut écrire théoriquement
EMI0003.0020
Si f. est la fréquence maximum que l'on doit transmettre, les formules précédentes donnent en fonction de ti et t2:
EMI0003.0023
L' étant l'inductance d'une bobine de charge.
On doit observer que les formules (5) à (8) déterminent complètement les conditions dans lesquelles la ligne doit être chargée, c'est-à-dire l'inductance et l'espacement des bobines de charge. Ces conditions sont expri mées en fonction de ti, <I>t2</I> et C dont les valeurs sont déterminées par la longueur du circuit de ligne, le diamètre des conducteurs et l'espace qui les sépare. Maintenant, ainsi qu'il a été établi primitivement, la durée de transmission ti et la durée d'établissement du courant reçu<I>t2</I> ne doivent pas dépasser certaines valeurs déterminées expérimentale- ment pour obtenir une certaine qualité de transmission que l'on peut prendre comme étalon.
Si l'on désigne par Ti<I>et T2</I> ces valeurs de ti et t2, dans ce dernier cas on obtient
EMI0003.0027
2
<tb> <I>f <SEP> fm</I>2 <SEP> <I><U>(T2 <SEP> +</U> <SEP> Ti) <SEP> 2</I>
<tb> <I>o</I> <SEP> (T2 <SEP> + <SEP> Ti) <SEP> 2 <SEP> - <SEP> Ti <SEP> 2f
<tb> <I>n <SEP> > <SEP> Ti <SEP> f <SEP> a. <SEP> (II)</I>
<tb> <I>L <SEP> < <SEP> <U>T <SEP> i <SEP> 2</U> <SEP> .</I> <SEP> (III)
<tb> C, Des exemples d'application de ces formules sont données ci-après:
On a d'abord déterminé par expérience les valeurs qu'il faut attribuer à Ti et T2 pour obtenir une bonne trans mission au point de vue de l'écho et des déformations momentanées et on est arrivé à poser Ti = 0,i)5 seconde et T2 --- 0,005.
1 Pour 1850 kilomètres d'un circuit, dont les conducteurs ont Lui diamètre de 1 mm, on obtient C= 0,7 >G LO -4 farads, Ti = 0,05, T2 = 0,005, f'. = 2300,
EMI0004.0013
f, = 2,40 X 2300 = 5520, n=867.
L'inductance par bobine de charge rie doit pas excéder 41 mh.
L'espacement entre les bobines de charge ne doit pas dépasser 2100 m.
2 Pour 185 kilomètres d'un circuit, dont les conducteurs ont un diamètre de 1 mm, on obtient C = 0.7 X 10 \ farads, T2 = 0,005, f' = 2300.
Dans ce circuit, puisque la capacité est seulement de '/io de celle observée dans l'exemple précédent, il est possible d'obtenir une inductance totale de 360 henrys au lieu de 36 henrys et de donner au facteur<B>Il</B> une valeur inférieure à sa valeur limite supérieure qui est 0,05 seconde.
Comme une telle valeur n'est pas nécessaire dans le cas dune trans mission, on petit essayer d'obtenir à la place de cette valeur de fi, une valeur de L qui soit les '/io de celle obtenue précé- demment, c'est-à-dire d'avoir L = 4/,o > < 36, ce qui donne une inductance distribuée équi valente égale à quatre fois celle obtenue dans le premier exemple.
Cela donne alors<B>fi</B> =
EMI0004.0031
Dans ce cas, on tire des formules précédentes fa > 3090; > 97; l'espacement des bobines de charge ne devant pas dépasser 1900 m, tandis que l'inductance des bobines de charge ne doit pas excéder 148 mh. Dans les exemples précédents, on n'a pas tenu compte de la variation de l'affaiblisse ment pour la série des ondes phoniques.
Pour démontrer la manière dont A varie conformément à la fréquence, on soustrait la valeur de A pour la fréquence zéro de la valeur de A pour une fréquence quelconque, f,,, par exemple. Soit ,A A la différence entre ces deux valeurs. La valeur de A pour la fréquence zéro sera désignée de Ao et la valeur de A pour la fréquence fm sera dési gnée de<B><I>A f..</I></B>
La valeur Af;" est donnée par
EMI0004.0041
Cette expression est dérivée de l'équation (2) en substituant f par fm.
Comme dans l'équation (2) f est zéro pour la fréquence zéro, .1o s'exprime par la relation
EMI0004.0044
Comme<I>A =<B>A</B></I> f. <I>-</I> Ap on obtient
EMI0004.0047
Suivant l'équation (1) page 5 de cette description, la fréquence critique fo est donnée par l'expression
EMI0005.0001
Cette équation peut être transformée
EMI0005.0002
En divisant cette expression par
EMI0005.0003
on obtient
EMI0005.0004
Par substitution de cette valeur pour on peut écrire cette équation comme suit
EMI0005.0005
dans l'équation /\ <B>-à</B> donnée ci-dessus,
EMI0005.0007
En divisant le numérateur et le dénominateur de l'expression en parenthèse par (1 + p) on obtient
EMI0005.0009
Cette expression diminue en général quand la fréquence critique est accrue. Donc, si 0 A ne doit pas dépasser une certaine valeur déterminée, cette condition peut permettre une limite plus grande de la fréquence criti que f#. La marche à suivre la plus recom mandable est de déterminer la répartition des bobines de charge et la valeur de f, des formules (1) (II) et (III); puis de calculer ensuite la valeur de /\ À de la formule (IV). Si la variation d'affaiblissement obtenue tombe alors dans les limites prescrites, les valeurs trouvées précédemment peuvent être admises.
Dans le cas contraire, la fréquence critique doit être accrue et la répartition des bobines de charge doit être de nouveau déterminée au moyen des formules (I), (II) et (III). Comme exemple, ou peut supposer que dans le premier exem ple donné plus haut, la variation d'affaiblis sement considérée comme satisfaisante doit être telle qu'elle accroisse la fréquence fa à 6000 cycles par seconde. Les valeurs déter minant l'équipement de la ligne, peuvent alors être modifiées de deux manières diffé rentes 1" Si l'on maintient l'inductance totale constante, il s'ensuit de l'équation (1) que le nombre des bobines de charge doit être augmenté dans le rapport 6000/5520 soit environ 1,09.
Donc, l'espacement entre les bobines ne doit pas dépasser (2100) (0,92) = 1932 m et l'inductance par bobine ne doit pas excéder 41 X 0,92 = 38 mh.
2 Si l'on maintient l'espacement constant, l'inductance totale doit être diminuée suivant l'équation (1) dans le rapport (5520/6000) ou 0,85. Dans ce cas, l'inductance par bobine, avec 2100 m d'espacement entre les bobines, ne doit pas dépasser 41 X 0,85 = 35 xrrh.
On voit donc de ce qui précède que l'on obtient une ligne chargée dont les éléments peuvent être déterminés d'après la longueur de la ligne, la résistance et la capacité des conducteurs, de telle sorte que la -transmission se fasse sous des conditions bien établies en ce qui regarde la variation dans l'affaiblisse ment que subissent les ondes phoniques, l'effet de réflexion désigné ici sous le nom d'écho et la déformation momentanée.