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Réseau d'égalisation automatiquement réglable.
Demande de brevet aux Pays-Bas n 8204087 du 22 octobre 1982 en sa faveur.
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"Réseau d'égalisation automatiquement réglable."
L'invention concerne un réseau d'égalisation automatiquement réglable, comportant plusieurs réseaux de réglage montés en série, qui sont commandés par une même tension de réglage dérivée d'un détecteur de crête.
Ces réseaux d'égalisation automatiques sont utilisés, par exemple pour des systèmes de transmission à modulation par impulsions codées. Dans un tel système de transmission, la caractéristique de transmission du trajet de transmission, qui est constitué par le câble dans de nombreux cas, est fonction de la distance comprise entre deux amplificateurs successifs et de la température ambiante.
Pour obtenir une réalisation aussi uniforme et aussi simple que possible de l'amplificateur, l'égalisation nécessaire pour la régénération d'impulsions dans l'amplificateur égalisateur est effectuée dans une section fixe assurant l'égalisation de la caractéristique de transmission d'un trajet de transmission de longueur nominale à la température nominale, et dans une section réglable pour l'égalisation automatique des variations par rapport à cette caractéristique de transmission nominale ces variations sont provoquées par des écarts se produisant toujours dans la pratique par rapport à la longueur nominale et à la température nominale.
Le signal de réglage pour l'égalisation automatique peut s'obtenir par exemple à l'aide d'un circuit de réglage comportant un détecteur de crête connecté à la sortie de l'amplificateur égalisateur ; le signal de sortie de ce détecteur de crête est utilisé pour régler l'amplificateur égalisateur de façon qu'à sa sortie, les signaux d'impulsions présentent une valeur de crête constante.
Dans certaines conditions, il se peut qu'une gamme de réglage exigée soit tellement étendue qu'un réseau d'égalisation simple ne suffit plus. C'est ainsi que pour un système de modulation par impulsions codées à 120 canaux, 8 M bits sur des câbles symétriques, il faut un système d'égalisation automatique présentant une excursion de réglage de 56 dB pour 4,224 MHz, c'est-à-dire la moitié de la fréquence de bit. Cette gamme de réglage étendue est nécessaire, du fait qu'outre des conditions géographiques, les longueurs de sections applicables peuvent également être fortement tributaires de la diapho-
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nie proche dans les câbles symétriques.
Pour la précision de conception, il importe d'obtenir surtout la linéarité de phase de l'égalisation, du fait que dans le cas de commutation entre des configurions fixes dans le cas de transmission de données, la non linéarité Drovoque l'instabilité dan la fréquence d'horloge (instabilité de commutation). Pour maintenir linéaire la phase dans toute la gamme de réglage de l'égalisation, il faut que l'atténuation de câble soit égalisée pratiquement jusqu'à la fréquence de bit. Cela implique que lorsqu'on demande une excursion de réglage de 56 dB à la moitié de fréauence de bit. il faut une excursion de réglage de 79 dB Dour toute la fréquence de bit. Il n'est pas possible de réaliser cette gamme de réglage très étendue à l'aide d'un seul réseau d'égalisation simple.
Dans ce cas, plusieurs réseaux d'égalisation sont montés en se- rire, leurs amplifications étant établies simultanément à l'aide d'un circuit de réglage.
L'établissement simultané de plusieurs réseaux Drésente le désavantage qu'une addition des défauts de réglage se produit dans les divers réseaux dans la partie supérieure de la bande de fréquence ; ce qui est indésirable.
L'invention vise à indiquer une solution pour le susdit problème et est caractérisée en ce que chaque réseau régulateur est connecté à une autre tension de référence de façon que chaque réseau régulateur ne soit actionné qu'après que le réseau précédent ait atteint sa position extrême.
La description ci-après, en se référant aux dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif. fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.
La figure 1 représente un réseau égalisateur conforme à l'invention.
La figure 2 illustre un exemple de réalisation possible du réseau égalisateur selon la figure 1.
La figure 3 représente un diagramme illustrant le fonctionnement du réseau égalisateur conforme à l'invention.
Le réseau égalisateur selon la figure 1 comporte le montage en série des réseaux de réglage I à IV. A l'entrée 1 du réseau I est amené le signal d'entrée à égaliser. Le signal de sortie du réseau IV est amené par l'intermédiaire d'un filtre 7 à la sortie 8 du réseau
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0 égalisateur. La sortie 8 est connectée par l'intermédiaire d'un dé- tecteur de crête 6 aux entrées de commande 2,3, 4 et 5 des réseaux de réglage respectifs I à IV. Les entrées de tension de référence 16, 14,12 et 10 des réseaux de réglage respectifs I, II, III et IV sont connectées chacune à un point différent du diviseur de tension constitué par les résistances 17,15, 13 et 11. Ledit diviseur de tension est inséré entre les points 18 et 9, auxquels est appliquée la tension d'alimentation pour le réseau égalisateur.
Dans les résistances 15,13 et 11 sont engendrées les tensions de seuil respectives U1, U2 et U3. Ces tensions de seuil coopèrent avec les signaux de réglage amenés aux entrées 2,3, 4 et 5 de façon qu'un réseau de réglage suivant ne soit actionné qu'après le réseau de réglage précédent a atteint sa position de réglage extrême. Comme il sera expliqué ci- - après, cela implique que le réseau de réglage précédent occupe sa position nominale sans erreur. Cela peut être une position maximale ou une position minimale, suivant l'égalisation demandée. Cela implique que dans les réseaux égalisateurs conformes à l'invention, seule l'erreur de réglage du réseau de réglage suivant est d'importance.
Lors du réglage du réseau régulateur suivant, tous les autres réseaux de réglage sont dans la position nominale sans erreur et ne contribuent donc pas à l'erreur de réglage totale du réseau égalisateur. Du fait que les réseaux de réglage eux-mêmes présentent également l'amplification à courant continu pour la tension de réglage. la différence entre deux tensions de référence successives ne dépasse pas nécessairement 0,2 V, valeur non critique. Pour être absolument sûr que les réseaux de réglage sont successivement actionnés, on choisit ladite différence légèrement supérieure, par exemple au moins 0, 3 V.
L'amplification élevée dans la boucle de réglage assure un actionnement automatique du réseau de réglage suivant dans le cas où l'un des réseaux de réglage a atteint sa position extrême et évite ainsi la formation d'hiatus.
Dans l'exemple de réalisation du réseau égalisateur selon la figure 2, le réseau de réglage I comprend les transistors 20 à 25, l'amplificateur 29, les résistances 26,27 et 28, ainsi que les impédances 40,41, 42,43 et 44. Les diverses tensions de réglage sont formées par le diviseur de tension constitué par le montage en série des résistances 13. 15 et 17 : ce diviseur de tension est inséré en-
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tre les points 12 et 18 du réseau égalisateur. Le signal d'entrée à traiter V (i) est amené à la borne d'entrée 1 d'un réseau d'impédance, constitué par les impédances 40 à 49. Ce réseau d'impédance est couplé aux deux réseaux régulateurs I et II.
La sortie du réseau d'impédance est amenée à un filtre 7 présentant la caractéristique de transmision prescrite, par exemple un filtre de Nyquist ; à la sortie 8,. est prélevé le signal de sortie et à partir de ce signal, un signal de réglage est engendré à l'aide du détecteur de crête 6 pour la commande de l'amplification des deux réseaux régulateurs I et II. Le réseau régulateur I comprend un amplificateur 29 qui présente une amplification égale ou supérieure à l'unité, dont la sortie est connectée au point de connexion des impédances 44 et 45 et dont l'entrée est connectée aux points de connexion des collecteurs des deux transistors 20 et 22.
Ledit point de connexion est également connecté au point 12 par l'intermédiaire d'une résistance 26 Les émetteurs des transistors 20 et 21 sont connectés ensemble au point 18 par l'intermédiaire du montage en série du trajet collecteur-émetteur du transistor 24 et de la résistance 26. La base du transistor 24 est connectée au point de connexion des impédances 40 et 41. Les émetteurs des deux transistors 22 et 23 sont connectés ensemble au point 18 par l'intermédiaire du montage en série du trajet collecteur-émetteur du transistor 25 et de la résistance 28. La base du transistor 25 est connectée au point de connexion des impédances 43 et 44. Le point de connexion des impédances 41 et 43 est connecté au point 18 par l'intermédiaire de l'impédance 42.
Les bases des deux transistors 21,22 sont connectées ensemble au point de connexion 16 des deux résistances 15 et 17 du diviseur de tension ; ce point de connexion constitue l'entrée de tension de référence du réseau régulateur I. Les bases des deux transistors 20 et 23 sont connectées à l'entrée de commande 2 du réseau régulateur I.
Le réseau régulateur II comprend un amplificateur 39 présentant une amplification supérieure ou égale à l'unité ; la sortie de cet amplificateur 39 est connectée au point de connexion de l'impédance 49 et l'entrée du filtre 7 tandis que son entrée, est connectée au point de connexion des collecteurs des deux transistors 30 et 32. A ce dernier point de connexion est également connectée la résistance 36 reliée au point 12. Les émetteurs des transistors 30
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et 31 sont connectés ensemble au point 18 par l'intermédiaire du montage en série du trajet collecteur-émetteur du transistor 34 et de la résistance 37. La base du transistor 34 est connectée au point de connexion des impédances 45 et 46.
Les émetteurs des deux transistors 32 et 33 sont connectés ensemble au point 18 par l'intermédiaire du montage en série du trajet collecteur-émetteur du transistor 35 et de la résistance 38. La base du transistor 35 est connectée au point de connexion des impédances 48 et 49. Le point de connexion des impédances 46 et 48 est connecté au point 18 par l'intermédiaire de l'impédance 47. Les bases des deux transistors 31,32 sont connectées ensemble au point de connexion 14 des deux résistances 13 et 15 du diviseur de tension ; ce point de connexion constitue l'entrée de tension de référence de l'amplificateur de réglage II. Les bases des deux transistors 30 et 33 sont connectées à l'entrée de commande 3 des réseaux régulateurs respectifs I et II et par l'intermédiaire du détecteur de crête 6 à a sortie 8 du réseau égalisateur.
Les collecteurs des transistors 31 et 33 sont connectés ensemble au point 12.
Lorsqu'on suppose que la tension de réglage du détecteur de crête 6 soit telle que le potentiel aux bases des transistors 20 et 23 soit négatif par rapport au potentiel aux bases des transistors 21,22 les transistors 20 et 23 sont bloqués et les transistors 21 et 22 conducteurs. Le signal d'entrée présenté à l'entrée 1 est appliqué aux transistors 25 et 22 à l'entrée de l'amplificateur 29 par l'intermédiaire des impédances 40,41, 42 et 43. Dans ce cas, le point de connexion 50 des impédances 43 et 44 constitue l'entrée de signal proprement dite de la partie amplificatrice du réseau de réglage I. L'amplification totale est la somme des amplifications des transistors 25 et 22 et de l'amplificateur 29. Dans ce cas, l'impédance est insérée entre la sortie et l'entrée de la partie amplificatrice du réseau de réglage I.
Le signal d'entrée V (i) arrive de fa- çon atténuée par l'intermédiaire des impédances 40, 41, 42 et 43 à l'entrée de signal proprement dite 50 de la partie amplificatrice du réseau de réglage I, alors que seule l'impédance 44 est présente dans le couplage à réaction de la partie amplificatrice du réseau de réglage I. Dans le cas en question, un affaiblissement maximal se produit par rapport à l'amplification nominale, voir la figure 3a.
Lorsqu'on suppose que la tension de réglage du détecteur de
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crête 6 soit telle que le potentiel au base des transistors 20 et 23 soit positif par rapport au potentiel au base des transistors 21,22, les transistors 20 et 23 sont conducteurs et les transistors 21,22 sont bloqués. Le signal d'entrée présenté à l'entrée 1 est aussi présenté à l'entrée de l'amplificateur 29 par l'intermédiaire de l'impédance 40 et des transistors 24 et 20. Dans ce cas, le point de connexion 51 des impédances 40 et 41 constitue l'entrée de signal proprement dite de la partie amplificatrice du réseau de réglage I.
L'amplification totale est la somme des amplifications des transistors 24 et 20 et de l'amplificateur 29. Dans ce cas, les impédances 41,42, 43 et 44 sont prévues entre la sortie et l'entrée de la partie amplificatrice du réseau de réglage I. Le signal d'entrée V (i) n'arrive guère atténué par l'intermédiaire de l'impédance 40 à l'entrée de signal proprement dite 51 de la partie amplificatrice du réseau de réglage I, alors que les impédances 41,42, 43 et 44 sont présentes dans le couplage à réaction de la partie amplificatrice du réseau de réglage I. Dans le cas en question, il se produit une amplification maximale par rapport à l'amplification nominale, voir la figure 3b.
Dans toutes les autres positions de réglage du réseau égalisateur, l'entrée de l'amplificateur 29 est connectée à un autre point du montage en série des impédances 41 et 43 situé entre les points 50 et 51. L'amplification nominale se produit lorsque tous les transistors 20 à 23 sont conducteurs dans la même mesure. Lorsque les deux impédances 41 et 43 présentent la même valeur, cela implique que l'entrée de l'amplificateur 29 est connectée au point de connexion 52 des impédances 41 et 43.
Pour un réglage d'égalisation idéal, on applique en général la relation suivante :
F (w) = F1 (w) + F2 (w). F3 (C > < .)... (1) expression dans laquelle F1 (w) représente un affaiblissement constant nominal qui est tributaire de la fréquence et qui peut être déjà présent dans le réglage ou qui peut être obtenu par un montage en aval ou en amont de réseaux égalisateurs fixes séparés et/ou d'amplificateurs. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 2, F1 (w) est réalisé par exemple à l'aide du filtre de Nyquist 7. F2 (w) représente la caractéristique de réglage demandée et est réalisé à l'aide des
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impédances 40 à 49. F3 (o () est une fonction qui est proportionnelle à la tension de réglage ou au courant fourni par le détecteur de crête 6.
La figure 3c est un graphique donnant à caractéristique de réglage.
La caractéristique de réglage pourrit= 1 correspond à la position de réglage selon la figure 3b, la caractéristique de réglage pourC < = 0 correspond à la position de réglage selon la figure 3a et la caractéristique de réglage pour oR = 1/2 correspond dans le cas où l'entrée de l'amplificateur 29 est connectée au point 52. Dans tous ces trois cas, on a fait en sorte que l'erreur de réglage soit égale à 0 (réglage à trois points). Pour toutes les autres valeurs de , il se produit une erreur de réglage , comme on l'a indiqué par exemple sur la figure 3c pour 0 < = 3/4 et OC- = 1/4.
Cela est dû au fait que dans le cas de développemement série de la formule de transmission, il se produit, outre le terme dé- siré F2 (w) 3. F3 (cl4) également une série de termes harmoniques su-
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0 périeurs impairs présentant la forme F2 F3 (w) 3+...
Dans le cas d'une position intermédiaire, par exemple = 3/4, l'amplification aux fréquences supérieures diminue beaucoup plus rapidement et d'une façon non proportionnelle par suite des termes harmoniques supérieurs que dans le cas de fréquences inférieures, du fait que l'influence de ces termes est notablement plus faible. Or, lorsque plusieurs réseaux de réglage sont montés a priori successivement, les erreurs de réglage des réseaux de réglage séparés sont additionnées, ce qui peut aboutir à une erreur de réglage totale qui n'est plus admissible.
Dans l'exemple de réalisation selon la figure 2, l'entrée de tension de référence 14 du réseau de réglage II est connectée à un point du diviseur de tension constitué par les résistances 13, 15 et 17 ; ce point est. supérieur à celui de l'entrée de tension de référence 16 du réseau de réglage I. Au moyen de la résistance 15 est engendrée la tension différentielle requise entre les deux réseaux de réglage I et II. Or, cette différence est telle que l'espace de commande entre les points 13 et 16 du réseau de réglage II et celui entre les points 2 et 16 du réseau de réglage I ne présente pas de gammes de commande communes.
Cela implique que lorsque l'un des amplificateurs de réglage I ou II est réglé, l'autre amplificateur de régla-
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ge II ou I est établi dans l'une des positions de réglage finales sans erreur pour 0 < = 0 ou 0 < . = 1, voir la figure 3c.
Ainsi, ce n'est qu'un seul réseau de réglage qui est réglé, de sorte que l'erreur de réglage totale est toujours égale à l'erreur de réglage de ce seul réseau réglé.
Comme on le sait, le facteur de bruit d'un réseau égalisateur est augmenté par un réseau d'impédance à l'entrée d'un montant égal à l'affaiblissement de ce réseau d'impédance. Dans le cas de grandes sections de câble, c'est-à-dire d'un bas niveau d'entrée, il importe donc que le réseau de réglage à l'entrée du réseau égalisateur soit fixé dans une position maximale, voir la figure 3b. Dans ce cas, le réseau d'impédance est inséré dans la boucle de couplage à réaction du réseau de réglage. Ce réseau ne peut actionner qu'après que la longueur de câble soit devenue suffisamment courte et que les réseaux de réglage suivants aient atteint leur position minimale extrême (= 0).
Ainsi, ce principe de réglage est donc non seulement d'importance pour réduire l'erreur de réglage mais également l'influence du bruit, ce dernier étant également déterminant pour l'ordre de succession de réglage des réseaux de réglage montés en cascade.