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@ Procédé pour la transmission électrique d'informations.
La présente invention concerne un procédé pour la transmission électrique d'informations, selon lequel de préférence chacune des bandes de fréquence partielles en lesquelles l'énergie du signal est subdivisée à l'émission, est tout d'abord comprimée en fréquence , les signaux par- tiels ainsi obtenus étant ensuite transmis vers la récep- tion.
La transmission d'informations par voie électrique est limitée notamment par la largeur de bande utile du dis- positif de transmission dont on dispose. En conséquence, le nombre des canaux d'informations à prévoir dans un tel
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dispositif dépend de l'étroitesse qu'il est possible de choisir pour la bande de fréquence nécessaire pour un canal.
@ Ainsi qu'on l'a constaté, la bande de fréquence d'une infor- mation peut être sensiblement réduite en ne transmettant vers la réception que es valeurs caractéristiques. Pour cela, le signal électrique est envoyé à l'émission dans un "compresseur". Le compresseur délivre une tension-signal dont la bande de fréquence est comprimée, et qui ne renferme plus que les valeurs propres du signal initial. Le signal ainsi amputé doit être ensuite ramené à la réception dans sa forme initiale dans un "expanseur". La "compression" a lieu par exemple en formant¯les enveloppes des fractions de l'énergie du signal, subdivisée en plusieurs canaux spectraux, puis en supprimant.leurs composantes de fréquences les plus élevées.
Pour l'"expansion" à la réception, on dispose au moins d'une source d'énergie de synthèse à large bande, dont l'énergie, adjointe aux différents canaux spec- traux, est contrôlée de façon appropriée par les signaux partiels reçus.
Des dispositifs de ce geare fonctionnant avec une compression de la bande de fréquence, ont pris de l'importance pour la transmission de la voix ; ils sont désignés sous le nom de "Vocoder". Dans le Vocder, la bande des fréquences vocales est subdivisée à l'émission en environ dix à vingt canaux spectraux, présentant chacun une largeur de bande d'environ 100Hz. Pour supprimer les composantes de fréquences les plus élevées dans les enveloppes des éléments de signaux, qui sont obtenues à l'aide de dispositifs à redresseurs, il faut prévoir des filtres passe-bas. La fréquence limite de ces filtres passe-bas est très basse, par exemple de l'ordre de 15 Hz. Ceci entraîne une dépense considérable pour les filtres, qui détermine dans une mesure importante le coût du poste d'émission du Vocoder.
D'autres inconvénients des filtres passe-bas consistent dans leur temps de propagation
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élevé, et dans le phénomène dit de '* sur- oscillation", qui peut parfois perturber fortement la qualité de la transmis- sion;
Le procédé selon 1 invention permet d'éviter de façon simple les difficultés qui surgissent lorsque l'on effectue une compression de la bande de fréquence de la
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façon indiquéqprécédemment.
Le procédé pour la transmission électrique d'in- formations selon l'invention est du type indiqué initiale- ment, et il est caractérisé par le fait que l'énergie des signaux.subdivisée en différents canaux spectraux, est envoyée par l'intermédiaire d'un dispositif à redresseurs dans un accumulateur, qui est échantillonné par un dis- positif à commutation, avec une fréquence au moins double de la variation la plus rapide de l'infomation à trans- mettre vers la réception.
La présente invention est fondée sur l'importante notion suivante : pour reformer à la réception le signal initial il est tout à fait suffisant que les signaux (par- tiels transmis vers la réception ne renferme que des infor- mations sur les énergies des fractions de signaux qui appa- raissent entre des instants discrets. Les signaux partiels de ce genre peuvent être obtenus à partir dés fraction de signaux correspondant aux canaux- spectraux à l'aida d'accumulateurs, associés à des dispositifs d'échantillon- nage. En raison du théorème sur l'échantillonnage, la fré- quence d'échantillonnage doit être choisie au moins double de la fréquence de la variation d'énergie la plus rapide qui doit être précisément transmise.
Le grand avantage du procédé selon l'invention consiste dans la suppression des filtres pause-bas, très coûteux, et donnant lieu à des perturbations. Il permet en outre de modifier de façon simple la largeur de bande des signaux partieis à trans- mettre, grâce à une modification appropriée de la fréquence
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d'échantillonnage. Dans le cas des compresseurs équipés de filtres passe-bas, ceux-ci devraient être réalisés de façon qu'il soit possible de modifier leur fréquence limite , ce dont il ne peut être question pratiquement, en raison des moyens importants que cela nécessiterait.
Le procédé selon l'invention convient en outre d'une façon extraordi- nairement avantageuse pour la transmission des signaux par- tiels des canaux spectraux par le procédé multiplex à divi- sion du temps, puisqu'aucun dispositif d'échantillonnage supplémentaire n'est nécessaire dans ce cas pour le prélè- vement d'échantillons.
A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et il- lustré schématiquement au dessin annexé un exemple de réa- lisation de la présente invention.
La figure 1 représente schématiquement le montage, situé du coté de l'émission, servant à la compression de fréquences,d'un dispositif pour la transmission d'informations,] fonctionnant suivant le principe selon l'invention. Le signal appliqué à l'entrée Eo, de préférence un signal vocal, est subdivisé, en ce qui concerne son énergie spectrale,en un nombre relativement élevé de canaux spectraux, au moyen de filtres passe-bande B. Auksorties des filtres passe-bande B sont connectés respectivement des dispositifs à redresseurs G1, dont les sorties sont elles-mêmes connectées à des ac- cumulateurs Sp.
Chaque accumulateur Sp est en outre relié à un dispositif à commutation Se, qui échantillonne l'accu- mulateur Sp qui lui est associé, au rythme d'une fréquence d'échantillonnage. Les dispositifs à commutation Se reçoivent à cet effet un train d'impulsions de commande, délivré par un générateur d'impulsions G. L'échantillonnage des accu- mulateurs Sp par les dispositifs à commutation Se a lieu de telle sorte que lesdits accumulateurs soient rechargés à leur valeur initiale pendant un bref intervalle de temps à chaque échantillonnage.
Les valeurs échantillonnées qui doivent être transmises vers la réception, et qui ne doivent
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$qu' comporter une information sur la valeur des fractions d'énergie accuraulées dans les accumulateurs Sp pendant l'intervalle entre deux échantillonnages, peuvent être obtenues directement ou indirectement à partir de la va* riation au cours du temps des tensions sur lesdits accumu- lateurs, comme on l'indiquera ci-aprs.
La figure 2 représente un exemple de réalisation d'un montage constitué,selon la figure !,par un circuit redresseur G1, un accumulateur Sp et un dispositif à commutation Se. Le circuit redresseur est constitué dans ce cas d'un transistor Ts, monté avec la base commune, et dont l'émetteur reçoit à travers la résistance RI le signal partiel qui apparaît sur la sortie du filtre passe- bande précédent, La fonction de redressement est remplie dans ce cas par l'intervalle émetteur-base du transistor Ts.
L'accumulateur est constitué par un simple condensateur C, monté en parallèle sur l'intervalle collec- teur-base du transistor Ts. Le dispositif à commutation comporte un commutateur électronique S, qui est lui-même monté en parallèle sur le condensateur C, en série avec une source d'énergie. Cette source d'énergie est formée de deux sources de tension 1 et 2, la source de tension
2,entre les bornes de laquelle existe la tension U2, étant reliée au commutateur électronique S à travers une résis- tance R2, tandis que la source de tension 1, entre les bornes de laquelle existe la tension Ul,est reliée audit commutateur électronique S à travers un redresseur D. Le commutateur électronique S est commandé, conformément à la figure 1, par un train d'impulsions de commande, qu'il reçoit sur sa borne St.
Les valeurs échantillonnées qui doivent être transmises vers la réception peuvent être prélevées par exemple sur la sortie A, derrière le commu- tateur électronique S. Une autre possibilité consiste à
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appliquer la tension du condensateur, prélevée sur la sor- tie A', à un modulateur, qui dérive de la variation au cours du temps de ladite tension de l'accumulateur, des impulsions modulées en position, qui renferment l'informa- tion désirée. Des impulsions modulées en position sont prélevées sur la sortie A".
Pour faciliter la compréhension du mode de fonctionnement du montage de la figure 2, on a représenté en superposition sur la figure 3 les tensions les plus im- portantes en fonction du temps. Le diagramme de tension dé- signé par ± représente la tension appliquée à l'entrée du transistor Ts et correspondant à la fraction déduite de la tension-signal par le filtre passe-bande monté en amont.
En dessous est représenté en fonction du temps le train d'impulsions St qui commande le commutateur électronique S.
La résistance RI du montage de la figure 2 est choisie suffisamment grande pour que les impulsions de courant qui modifient la charge du condenaateur C soient proportionnelles aux pointes de tension positives de la tension d'engrée E.
Tant qu'aucune tension n'est appliquée à l'entrée du dis- positif à redresseur, le condensateur C est chargé à la tension -U1. Les impulsions de courant provenant de la tension d'entrée déchargent le condensateur C jusqu' ce que le commutateur électronique S soit fermé par l'impul- @ sion de commande entrante.
Comme la tension continue U2 est notablemen: supérieure à la tension continue U1, et que,en outre,la résistance R2 présente une valeur rela- @ tivement grande, lorsque le commutateur électronique S @ est fermé il provient de la source de tension 2 un courant constant, qui recharge rapidement le condensateur C à sa valeur initiale -Ul. Le condensateur C ne peut pas être @ chargé au-dessus de la valeur -Ul, du fait que, lorsque cette valeur de la tension est atteinte, le redresseur D ; devient conducteur, et empêche donc la poursuite de la charge.
Dès que l'impulsion de commande est terminée, le @
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commutateur électronique S s'ouvre, et la charge du con- densateur C recommence changer. La tension de l'accumula- teur appliquée à la sortie A' varie par suite en dents de scie. Les valeurs de pointe s'approchent d'autant plus de la tension zéro que l'énergie contenue dans le signal d'en- trée dans l'intervalle compris entre deux impulsions de commande successives, est plus élevée.
La tension aux bornes du condensateur C n'apparaît sur,la sortie A située derrière le commutateur électronique S ,que pendant le Temps de fermeture de ce dernier. En conséquence, il y apparaît un train d'impulsions triangu- laires, qui se superpose à la tension -U1, et dont les valeurs de pointe sont proportionnelles à la charge accu- mulée dans le condensateur C à l'instant de l'échantillon- nage. Ces impulsions triangulaires renferment donc l'in- formation désirée sous la forme d'une modulation d'amplitude, et elles peuvent être transmises vers la réception directe- ment sous cette forme.
Ainsi qu'on l'a déjà mentionné, le condensateur C est rechargé par un courant constant provenant de la(' source de tension 2. En conséquence, les écarts entre les instants t1, t2, t3 ...etc, qui marquent le début de la recharge, et les instants correspondants t1', t2', t3'...etc, qui marquent la fin de la recharge,sont égale- ment proportionnels à l'énergie accumulée dans le conden- sateur C. Des circuits à seuil connus permettent donc d'utiliser les instants t1', t2', t3'...etc,qui marquent la fin du processus de recharge, pour obtenir une impul- sion modulée en position. Dans le cas du modulateur indi- que sur la figure 2, on a Supposé qu'il délivre une im- pulsions sur sa sortie A" à chacun des instants indiqués..
Le train d'impulsion qui apparaît sur la sortie A", et @ qui renferme l'information désirée à transmettre sous la @ forme d'une modulation d'impulsions en phase, a été
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également indiqué sur la figure 3, pour qu'elle soit complète.
L'exemple de réalisation d'un compresseur, qui est illustré sur la figure 1, prévoit une transmission des valeurs d'échantillonnage des différents canaux spectraux en "multiplex spatial" . Bien entendu, les valeurs d'échan- tillonnage peuvent être également transmises en "multiplex temporel" (multiplex à division du temps) en un train d'im- pulsion sur une ligne unique. Pour cela il suffit que le train d'impulsions de commande délivré par le généra- teur d'impulsions G soit traasmis tout d'abord à une ligne à retard, qui en dérive pour les différents dispositifs à commutation Se, des trains d'impulsions de commande déphasés les uns par rapport aux autres, en nombre correspondant à celui des canaux spectraux.
Dans la mesure où les signaux d'échantillonnage sont prélevés sur la sortie A (fi.2) sous la forme d'im- pulsions modulées en amplitude, il n'est bien entendu pas nécessaire de faire recharger le condensateur C par un courant constant, puisque la forme des flancs arrière des impulsions n'a dans ce cas aucune importance.
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- R r: V !..i I3 x C A T x 0 iv S -
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@ Method for the electrical transmission of information.
The present invention relates to a method for the electrical transmission of information, according to which preferably each of the partial frequency bands into which the signal energy is subdivided on transmission is first of all frequency compressed, the signals by - data thus obtained being then transmitted to the reception.
The transmission of information by electrical means is limited in particular by the useful bandwidth of the transmission device available. Consequently, the number of information channels to be provided in such a
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device depends on the narrowness that it is possible to choose for the frequency band needed for a channel.
@ As has been observed, the frequency band of a piece of information can be appreciably reduced by transmitting only characteristic values to the reception. For this, the electrical signal is sent to the transmission in a "compressor". The compressor delivers a voltage-signal whose frequency band is compressed, and which only contains the eigenvalues of the initial signal. The signal thus amputated must then be returned to the reception in its original form in an "expander". "Compression" takes place, for example, by forming the envelopes of the fractions of the signal energy, subdivided into several spectral channels, and then removing their highest frequency components.
For the "expansion" at reception, at least one broadband synthetic energy source is available, the energy of which, added to the various spectral channels, is suitably controlled by the partial signals received. .
Devices of this kind, operating with compression of the frequency band, have gained importance for the transmission of voice; they are referred to as "Vocoder". In the Vocder, the voice frequency band is subdivided on transmission into about ten to twenty spectral channels, each having a bandwidth of about 100Hz. In order to suppress the highest frequency components in the signal element envelopes, which are obtained with the aid of rectifier devices, low pass filters must be provided. The limiting frequency of these low-pass filters is very low, for example of the order of 15 Hz. This entails a considerable expense for the filters, which to a large extent determines the cost of the Vocoder transmission station.
Other disadvantages of low-pass filters are their propagation time.
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high, and in the phenomenon known as '* over-oscillation', which can sometimes strongly disturb the quality of the transmission;
The method according to the invention makes it possible to simply avoid the difficulties which arise when compressing the frequency band of the frequency band.
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as indicated above.
The method for the electrical transmission of information according to the invention is of the type initially indicated, and it is characterized in that the energy of the signals, subdivided into different spectral channels, is sent via a rectifier device in an accumulator, which is sampled by a switching device, with a frequency at least twice the fastest variation of the information to be transmitted to the reception.
The present invention is based on the following important notion: in order to reform the initial signal on reception, it is quite sufficient that the signals (partial transmitted to the reception only contain information on the energies of the fractions of Signals which appear between discrete instants Partial signals of this kind can be obtained from fractional signals corresponding to the spectral channels with the aid of accumulators, associated with sampling devices. of the sampling theorem, the sampling frequency must be chosen to be at least double the frequency of the fastest change in energy which must be precisely transmitted.
The great advantage of the method according to the invention consists in the elimination of low-break filters, which are very expensive, and give rise to disturbances. It also makes it possible to modify in a simple way the bandwidth of the parted signals to be transmitted, thanks to an appropriate modification of the frequency.
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sampling. In the case of compressors equipped with low-pass filters, these should be made in such a way that it is possible to modify their cut-off frequency, which can practically be out of the question, because of the significant means that this would require.
The method according to the invention is furthermore suitable in an extraordinarily advantageous manner for the transmission of the partial signals of the spectral channels by the time division multiplex method, since no additional sampling device is required. necessary in this case for taking samples.
By way of example, an exemplary embodiment of the present invention has been described below and illustrated schematically in the accompanying drawing.
FIG. 1 schematically represents the assembly, located on the emission side, serving for frequency compression, of a device for transmitting information,] operating according to the principle according to the invention. The signal applied to the input Eo, preferably a speech signal, is subdivided, with regard to its spectral energy, into a relatively large number of spectral channels, by means of band-pass filters B. At the outputs of the band-pass filters B are respectively connected devices with rectifiers G1, the outputs of which are themselves connected to accumulators Sp.
Each accumulator Sp is also connected to a switching device Se, which samples the accumulator Sp which is associated with it, at the rate of a sampling frequency. The switching devices Se receive for this purpose a train of control pulses, delivered by a pulse generator G. The sampling of the accumulators Sp by the switching devices Se takes place in such a way that said accumulators are recharged. at their initial value for a short period of time at each sample.
The sampled values which must be transmitted to the reception, and which must not
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$ that include information on the value of the energy fractions accumulated in the accumulators Sp during the interval between two samples, can be obtained directly or indirectly from the variation over time of the voltages on said accumulators. lators, as will be indicated below.
FIG. 2 represents an exemplary embodiment of an assembly constituted, according to FIG.!, By a rectifier circuit G1, an accumulator Sp and a switching device Se. The rectifier circuit consists in this case of a transistor Ts, mounted with the common base, and the emitter of which receives through the resistor RI the partial signal which appears on the output of the previous band-pass filter, The rectification function is filled in this case by the emitter-base interval of the transistor Ts.
The accumulator is formed by a simple capacitor C, mounted in parallel on the collector-base interval of transistor Ts. The switching device comprises an electronic switch S, which is itself mounted in parallel with the capacitor C, in series with a power source. This energy source is formed by two voltage sources 1 and 2, the voltage source
2, between the terminals of which exists the voltage U2, being connected to the electronic switch S through a resistor R2, while the voltage source 1, between the terminals of which exists the voltage Ul, is connected to said electronic switch S through a rectifier D. The electronic switch S is controlled, in accordance with figure 1, by a train of control pulses, which it receives on its terminal St.
The sampled values which are to be transmitted to the reception can be taken, for example, from output A, behind the electronic switch S. Another possibility is to
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apply the voltage of the capacitor, taken from output A ', to a modulator, which derives from the variation over time of said voltage of the accumulator, pulses modulated in position, which contain the desired information . Pulses modulated in position are taken from output A ".
To facilitate understanding of the operating mode of the assembly of FIG. 2, the most significant voltages as a function of time have been shown superimposed in FIG. 3. The voltage diagram denoted by ± represents the voltage applied to the input of transistor Ts and corresponding to the fraction deduced from the voltage-signal by the band-pass filter mounted upstream.
Below is represented as a function of time the train of pulses St which controls the electronic switch S.
The resistance RI of the assembly of FIG. 2 is chosen sufficiently large so that the current pulses which modify the charge of the condenaateur C are proportional to the positive voltage peaks of the input voltage E.
As long as no voltage is applied to the input of the rectifier device, the capacitor C is charged to the voltage -U1. The current pulses from the input voltage discharge the capacitor C until the electronic switch S is closed by the incoming control pulse.
As the direct voltage U2 is notably higher than the direct voltage U1, and since, in addition, the resistor R2 has a relatively large value, when the electronic switch S @ is closed it comes from the voltage source 2 un constant current, which quickly recharges the capacitor C to its initial value -Ul. The capacitor C cannot be charged above the value -Ul, because when this value of the voltage is reached, the rectifier D; becomes conductive, and therefore prevents further charging.
As soon as the control pulse has ended, the @
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electronic switch S opens, and the charge of capacitor C begins to change again. The voltage of the accumulator applied to the output A 'therefore varies in sawtooth. The peak values approach the zero voltage all the more so the higher the energy contained in the input signal in the interval between two successive control pulses.
The voltage at the terminals of capacitor C only appears on output A located behind electronic switch S during the latter's closing time. Consequently, there appears a train of triangular pulses, which is superimposed on the voltage -U1, and whose peak values are proportional to the charge accumulated in the capacitor C at the time of the sample. - swimming. These triangular pulses therefore contain the desired information in the form of amplitude modulation, and they can be transmitted to the reception directly in this form.
As already mentioned, the capacitor C is recharged by a constant current coming from the voltage source 2. Consequently, the differences between the instants t1, t2, t3 ... etc, which mark the start of recharging, and the corresponding instants t1 ', t2', t3 ', etc., which mark the end of recharging, are also proportional to the energy accumulated in capacitor C. known thresholds therefore make it possible to use the instants t1 ', t2', t3 ', etc., which mark the end of the recharging process, to obtain a pulse modulated in position. In the case of the modulator indicated on FIG. 2, it has been assumed that it delivers a pulse on its output A "at each of the times indicated.
The pulse train which appears on output A ", and @ which contains the desired information to be transmitted in the form of @ phase pulse modulation, has been
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also shown in Figure 3, so that it is complete.
The exemplary embodiment of a compressor, which is illustrated in FIG. 1, provides for transmission of the sampling values of the different spectral channels in "spatial multiplex". Of course, the sample values can also be transmitted in "time multiplex" (time division multiplex) in a pulse train on a single line. To do this, it suffices that the control pulse train delivered by the pulse generator G is first transferred to a delay line, which for the various switching devices Se derives from the pulse trains control units out of phase with respect to each other, in number corresponding to that of the spectral channels.
Since the sampling signals are taken from output A (fi.2) in the form of amplitude modulated pulses, it is of course not necessary to charge capacitor C with a constant current. , since the shape of the rear flanks of the pulses is of no importance in this case.
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- R r: V! .. i I3 x C A T x 0 iv S -
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.