FR2520113A1 - Attenuation measuring system for transmission line - uses exponential and logarithmic amplifiers at input and output respectively to determine attenuation factor - Google Patents

Attenuation measuring system for transmission line - uses exponential and logarithmic amplifiers at input and output respectively to determine attenuation factor Download PDF

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Abstract

A transmission line (10), e.g. fibre-optic coaxial cables, etc., whose attenuation is required is connected between transmission (20) and receiving (30) units. The transmission unit contains an amplifier (22) configured to generate an exponential signal from an analogue or digital information signal applied to the input. At the receiver a low noise amplifier (31) with constant gain (G) provides an output for a log. amplifier (33) whose second input is a constant current level equal to the amplifier gain. This amplifier thus reconstitutes the original signal and provides the logarithm of the line attenuation. The amplifier output is applied to a capacitor (C1) across which a display (35) is connected to read out the attenuation. The receiver output (R) can be used for automatic gain control purposes.

Description

DISPOSITIF DE MESURE D'ATTENUATION
D'UNE LIGNE DE TRANSMISSION
La présente invention se rapporte d'une manière générale au contrôle des liaisons soit par fibres optiques soit par câbles coaxiaux, et concerne plus particulièrement un dispositif de mesure de l'atténuation apportée à la transmission de signaux sur de telles liaisons.ATTENUATION MEASUREMENT DEVICE
A TRANSMISSION LINE
The present invention relates generally to the control of links either by optical fibers or coaxial cables, and more particularly relates to a device for measuring the attenuation provided to the transmission of signals on such links.

On connaît déjà des dispositifs permettant de mesurer l'atténuation d'une liaison par fibre optique. On se reportera par exemple à la demande de brevet français n" bol 14171 déposée au nom de la
Demanderesse le 21 juillet 1981, concernant : "Dispositif de mesure d'atténuation d'une liaison par fibre optique".Selon cette demande, le dispositif de mesure d'atténuation comporte un émetteur composé d'une diode photoémettrice modulée par un oscillateur basse fréquence, la diode étant couplée optiquement à une extrémité de la fibre optique et un récepteur composé d'une diode photouétec-trace couplée à l'autre extrémité de la fibre et reliée à des ci. cuits électroniques comprenant en série un amplificateur du signal détecté, un filtre du signal amplifiés un détecteur linéaire fournissant un signal continu, suivi d'un circuit c0@ de mesure et d'affichage de l'atténuation.Devices are already known for measuring the attenuation of an optical fiber link. For example, reference is made to French patent application No. 14171 filed in the name of
Applicant on July 21, 1981, concerning: "Measurement device for attenuation of an optical fiber link". According to this application, the attenuation measuring device comprises an emitter composed of a light emitting diode modulated by a low frequency oscillator. , the diode being optically coupled to one end of the optical fiber and a receiver composed of a photodepecode diode coupled to the other end of the fiber and connected to ci. electronic cookers comprising in series an amplifier of the detected signal, a signal filter amplified a linear detector providing a continuous signal, followed by a circuit c0 @ measurement and display of attenuation.

Toutefois, un dispositif de mesure d'atténuation du type décrit précédemment présente des inconvénients. En effet, ce dispositif est uniquement conçu pour la mesure de l'atténuation propre d'une fibre optique, sans possibilité pour cette dernière de transmettre des données ou informations pendant ladite mesure. En outre, la mesure de l'atténuation de la fibre nécessite un oscillateur basse fréquence d'une grande stabilité en amplitude et en fréquence. D'autre part, comme le niveau du signal détecté par la diode photodétectrice est relativement faible, il s'avère indispensable d'utiliser un détecteur linéaire d'une grande précision, de façon à éviter toute erreur sur la mesure de l'atténuation. De plus, ce dispositif est d'une structure complexe à base d'appareils électroniques nécessairement performants, et partant est coûteux. However, an attenuation measuring device of the type described above has drawbacks. Indeed, this device is only designed for measuring the proper attenuation of an optical fiber, without the possibility for the latter to transmit data or information during said measurement. In addition, the measurement of the attenuation of the fiber requires a low frequency oscillator of great stability in amplitude and frequency. On the other hand, as the level of the signal detected by the photodetector diode is relatively low, it is essential to use a linear detector of high accuracy, so as to avoid any error in the measurement of the attenuation. In addition, this device is a complex structure based electronic devices necessarily powerful, and hence is expensive.

La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif destiné à rnesurer l'atténuation propre d'une ligne de transmission, telle qu'une fibre optique ou un cabale coaxial, qui est d'une structure simple à base de circuits électroniques classiques, est peu coûteux, effectue une mesure précise de l'atténuation de ladite ligne tout en permettant à celle-ci de transmettre des informations pendant la mesure, et ceci sans perturber ladite mesure. The object of the present invention is to remedy these disadvantages by proposing a device intended to reduce the attenuation proper to a transmission line, such as an optical fiber or a coaxial cabal, which is of a simple structure based on conventional electronic circuits, is inexpensive, performs a precise measurement of the attenuation of said line while allowing it to transmit information during the measurement, and this without disturbing said measurement.

A cet effet, I'invent;on a pour objet un dispositif de mesure d'atténuation d'une ligne de transmission, comportant
- un émetteur d'un signal dans la ligne de transmission ; et
- un récepteur du signal transmis par la ligne; caractérisé en ce que l'émetteur comporte des premiers moyens pour générer l'exponentielle du signal à transmettre par la ligne, et en ce que le récepteur comporte des seconds moyens pour générer le logarithme du signal atténué par la ligne de transmission, délivrant en sortie le signal émis et le logarithme de l'atténuation subie par le signal, permettant ainsi d'obtenir une restitution dudit signal émis et une mesure de ladite atténuation.For this purpose, the invention relates to a device for attenuation measurement of a transmission line, comprising
a transmitter of a signal in the transmission line; and
a receiver of the signal transmitted by the line; characterized in that the transmitter comprises first means for generating the exponential of the signal to be transmitted by the line, and in that the receiver comprises second means for generating the logarithm of the signal attenuated by the transmission line, outputting the transmitted signal and the logarithm of the attenuation undergone by the signal, thus making it possible to obtain a reproduction of said transmitted signal and a measurement of said attenuation.

On comprend qu'ainsi le signal détecté en sortie de la ligne de transmission correspondra au produit de l'atténuation propre de ladite ligne par l'exponentielle du signal à transmettre, de sorte que les moyens générant le logarithme de ce signal détecté sépareront ledit signal à transmettre de la valeur de l'atténuation de ladite ligne. De plus, comme les moyens générant le logarithme du signal détecté restitueront en amplitude le signal d'origine destiné à être transmis par la ligne, le récepteur de ce dispositif sera dispensé de tout circuit supplémentaire assurant une commande automatique de gain. It is understood that thus the signal detected at the output of the transmission line will correspond to the product of the proper attenuation of said line by the exponential of the signal to be transmitted, so that the means generating the logarithm of this detected signal will separate said signal transmitting the attenuation value of said line. Moreover, since the means generating the logarithm of the detected signal will reproduce in amplitude the original signal intended to be transmitted by the line, the receiver of this device will be exempted from any additional circuit providing automatic gain control.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaS- tront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère à l'unique dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple et qui représente un schéma global du dispositif de mesure d'atténuation selon l'invention. Other features and advantages of the invention will become more apparent in the detailed description which follows and refers to the single accompanying drawing, given by way of example only and which represents an overall diagram of the attenuation measuring device. according to the invention.

Suivant un exemple de réalisation, et en se reportant au dessin annexé, on a représenté en 10 une ligne de transmission, telle que par exemple un câble coaxial ou une fibre optique du type monomode ou multimode, dont on désire mesurer l'atténuation A, et dont les extrémités C et D sont connectées respectivement à des boîtiers émetteur 20 et récepteur 30. According to an exemplary embodiment, and with reference to the appended drawing, there is shown a transmission line, such as for example a coaxial cable or an optical fiber of the monomode or multimode type, the attenuation A of which it is desired to measure, and whose ends C and D are respectively connected to transmitter and receiver housings 30.

La ligne de transmission 10 constitue par exemple une voie téléphonique destinée à transmettre une donnée ou information, du type analogique ou numérique, représentée par le signal f(t) présent à une entrée E de l'émetteur 20. Dans le cas où le signal à transmettre f(t) comporte en plus de sa composante alternative une composante continue, L'entrée E est connectée à un condensateur (non représenté) laissant ainsi passer uniquement la composante alternative dudit signal. The transmission line 10 constitutes, for example, a telephone channel intended to transmit data or information, of the analog or digital type, represented by the signal f (t) present at an input E of the transmitter 20. In the case where the signal to transmit f (t) comprises in addition to its AC component a DC component, the input E is connected to a capacitor (not shown) thus passing only the AC component of said signal.

L'émetteur 20 comporte des moyens assurant la génération ou établissement de l'exponentielle du signal à transmettre f(t), constitués par exemple par un amplificateur exponentiel 22, de structure classique, recevant le signal f(t) et délivrant en sortie un signal Sl(t) de la forme:
Sl(t) = exp ( t)]
Dans le cas d'une ligne de transmission 10 constituée par un câble coaxial, I'amplificateur exponentiel 22 est relié directement à l'extrémité C du câble dans lequel le signal Sl(t) est émis sous forme électrique.The transmitter 20 comprises means ensuring the generation or establishment of the exponential of the signal to be transmitted f (t), constituted for example by an exponential amplifier 22, of conventional structure, receiving the signal f (t) and outputting a signal Sl (t) of the form:
Sl (t) = exp (t)
In the case of a transmission line 10 constituted by a coaxial cable, the exponential amplifier 22 is connected directly to the end C of the cable in which the signal Sl (t) is emitted in electrical form.

Dans le cas d'une ligne de transmission 10 constituée par une fibre optique, I'amplificateur exponentiel 22 est relié à une diode photoémettrice (non représentée), telle que par exemple une diode électroluminescente ou une diode laser, couplée optiquement à l'extrémité C de la fibre. Cette diode émet le signal 51(t) sous forme d'un rayonnement lumineux dans ladite fibre, à une longueur d'onde X donnée, par exemple égale à 1,3 pm.  In the case of a transmission line 10 constituted by an optical fiber, the exponential amplifier 22 is connected to a light emitting diode (not shown), such as for example a light-emitting diode or a laser diode, optically coupled to the end C of the fiber. This diode emits the signal 51 (t) in the form of light radiation into said fiber, at a given wavelength λ, for example equal to 1.3 μm.

On notera que la caractéristique connue de transfert d'une diode laser (puissance de sortie en fonction du courant) est de forme exponentielle. Comme le signal Sl(t) est également de forme exponentielle, on pourra soit associer ladite diode à tout circuit approprié effectuant une linéarité de la caractéristique de transfert de la diode, soit utiliser directement la caractéristique de transfert de ladite diode pour générer le signal S1(t). Dans ce dernier cas,
I'amplificateur exponentiel 22 serait supprimé et la diode laser constituerait les moyens de génération de l'exponentielle du signal à transmettre f(t).Note that the known characteristic of transfer of a laser diode (power output versus current) is exponential. Since the signal Sl (t) is also of exponential form, it will be possible to associate said diode with any appropriate circuit performing a linearity of the transfer characteristic of the diode, or to directly use the transfer characteristic of said diode to generate the signal S1. (t). In this last case,
The exponential amplifier 22 would be eliminated and the laser diode would constitute the means for generating the exponential of the signal to be transmitted f (t).

Comme cela est connu, le signal émis à l'une des extrémités de la ligne de transmission subit différents types d'altérations lors de sa propagation dans ladite ligne. Ainsi, par exemple pour une ligne de transmission constituée par une fibre optique, une partie de l'énergie du signal lumineux de longueur d'onde X est absorbée par le matériau constituant le coeur de la fibre, et une autre partie de l'énergie est diffusée vers l'extérieur par des centres diffusants s'opposant à la propagation de la lumière suivant l'axe de la fibre. Ainsi, le signal lumineux subit des pertes en ligne qui sont fonctiori de sa longueur d'onde. As is known, the signal transmitted at one end of the transmission line undergoes different types of alterations during its propagation in said line. Thus, for example for a transmission line constituted by an optical fiber, part of the energy of the light signal of wavelength λ is absorbed by the material constituting the core of the fiber, and another part of the energy is diffused outwards by diffusing centers opposing the propagation of light along the axis of the fiber. Thus, the light signal undergoes losses in line which are functiori of its wavelength.

Ces pertes constituent le facteur d'atténuation A de la ligne de transmission, et s'expriment habituellement en dB. These losses constitute the attenuation factor A of the transmission line, and are usually expressed in dB.

On peut également définir un coefficient d'atténuation linéique a en considérant une dépendance linéaire de l'atténuation A avec la longueur L de la ligne de transmission, soit:
a= A
L où aest exprimé en dBiKm, avec L en Km.It is also possible to define a linear attenuation coefficient a by considering a linear dependence of the attenuation A with the length L of the transmission line, namely:
a = A
Where a is expressed in dBiKm, with L in Km.

Comme il apparaît sur la figure, le signal S2(t) détecté à l'extrémité D de la ligne de transmission 10 représente le signal atténué par ladite ligne, ce signal correspondant, comme cela est connu, au produit de l'atténuation A de la ligne par le signal émis, soit
S2(t) = AS1(t) c'est-à-dire:
52(t) = Aexprf(t) ]
Dans le cas d'une ligne de transmission constituée par une fibre optique, I'extrémité D de la fibre est couplée optiquement à une diode photodétectrice (non représentée) > telle que par exemple une photodiode à avalanche ou une diode semi-conductrice du type PIN. Cette diode convertit en signal électrique S2(t) le rayonnement lumineux reçu après propagation dans la fibre optique.As shown in the figure, the signal S2 (t) detected at the end D of the transmission line 10 represents the signal attenuated by said line, this signal corresponding, as is known, to the attenuation product A of the line by the signal sent, either
S2 (t) = AS1 (t), that is to say:
52 (t) = Aexprf (t)]
In the case of a transmission line constituted by an optical fiber, the end D of the fiber is optically coupled to a photodetector diode (not shown)> such as for example an avalanche photodiode or a semiconductor diode of the type PINE. This diode converts into an electrical signal S2 (t) the light radiation received after propagation in the optical fiber.

Le récepteur 30 comporte un amplificateur 3i à faible brut, de gain constant G > destiné à amplifier le signal détecté S2(t) Cet amplificateur 31 délivre donc en sortie un signal S3(t) de la forme:
S3(t) = GS(t) soit :
S3(t) = GAexp [f(t)]
La sortie de l'amplificateur 31 est connectée à des moyens assurant la génération ou établissement du logarithme du signal amplifié S3(t), constitués par exemple par un amplificateur logarithmique 33, de structure classique, comportant une première entrée recevant le signal S3(t) et une seconde entrée sur laquelle est injecté par exemple un courant de niveau constant égal au gain G de l'amplificateur 31.The receiver 30 comprises an amplifier 3i of low gross, constant gain G> for amplifying the detected signal S2 (t) This amplifier 31 thus outputs a signal S3 (t) of the form:
S3 (t) = GS (t) is:
S3 (t) = GAexp [f (t)]
The output of the amplifier 31 is connected to means ensuring the generation or establishment of the logarithm of the amplified signal S3 (t), constituted for example by a logarithmic amplifier 33, of conventional structure, comprising a first input receiving the signal S3 (t). ) and a second input on which is injected for example a constant level current equal to the gain G of the amplifier 31.

Cet amplificateur logarithmique 33 est conçu pour délivrer en sortie le logarithme du rapport entre le signal S3(t) et la valeur du gain G. Ainsi, le signal S4(t) engendré par l'amplificateur logarithmique 33 est de la forme

Figure img00060001

soit
Figure img00060002
This logarithmic amplifier 33 is designed to output the logarithm of the ratio between the signal S3 (t) and the gain value G. Thus, the signal S4 (t) generated by the logarithmic amplifier 33 is of the form
Figure img00060001

is
Figure img00060002

D'après cette dernière équation, le signal S4(t) correspond au signal d'origine f(t) avec en plus une composante continue représentant le logarithme de l'atténuation A de la ligne de transmission 10. According to this last equation, the signal S4 (t) corresponds to the original signal f (t) with in addition a DC component representing the logarithm of the attenuation A of the transmission line 10.

Ainsi, I'amplificateur logarithmique 33 permet d'une part de restituer le signal d'origine f(t) et d'autre part de mesurer l'atténuation propre A de la ligne. Thus, the logarithmic amplifier 33 allows on the one hand to restore the original signal f (t) and on the other hand to measure the own attenuation A of the line.

Comme il apparaît sur la figure, la sortie de l'amplificateur logarithmique 33 est reliée à un condensateur C1 aux bornes duquel sont connectés des moyens d'affichage numériques 3S en du de l'atténuation A subie par le signal. Cet affichage utilise par exemple des diodes électroluminescentes ou des cristaux liquides. As it appears in the figure, the output of the logarithmic amplifier 33 is connected to a capacitor C1 at the terminals of which are connected digital display means 3S of the attenuation A undergone by the signal. This display uses, for example, light-emitting diodes or liquid crystals.

En plus de la mesure de l'atténuation de là ligne de transmission, le dispositif qui vient d'être décrit permet de restituer ou récupérer, par mise en oeuvre de l'amplificateur logarithmique 33 et du condensateur C1, le signal d'origine f(t) présent en sortie R du récepteur 30. In addition to measuring the attenuation of the transmission line, the device which has just been described makes it possible to restore or recover, by using the logarithmic amplifier 33 and the capacitor C1, the original signal f (t) present at the output R of the receiver 30.

On notera que la transmission de l'information fit) ne vient en aucune manière troubler la mesure de l'atténuation propre A de la ligne 10. It should be noted that the transmission of the information fit) does not in any way disturb the measure of the attenuation A of the line 10.

De plus, dans le cas où on ne désire pas mesurer l'atténuation de la ligne de transmission, le dispositif conforme à l'invention, sans l'afficheur 35, peut également jouer le rôle de commande automatique de gain du récepteur d'un système de transmission.  Moreover, in the case where it is not desired to measure the attenuation of the transmission line, the device according to the invention, without the display 35, can also play the role of automatic gain control of the receiver of a receiver. transmission system.

On a donc réalisé suivant l'invention un dispositif de mesure d'atténuation d'une ligne de transmission, particulièrement simple, très efficace, et avantageux du point de vue coût de fabrication. It has therefore been realized according to the invention a device for attenuation measurement of a transmission line, particularly simple, very effective, and advantageous from the point of view of manufacturing cost.

Bien entendu, I'invention n'est nullement limitée au mode de
réalisation décrit et représenté et comprend tous les équivalents
techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles
ci sont effectuées selon l'esprit de l'invention et mises en oeuvre
dans le cadre des revendications qui suivent. Of course, the invention is in no way limited to the mode of
embodiment described and represented and includes all equivalents
techniques of the described means as well as their combinations if those
ci are performed according to the spirit of the invention and implemented
within the scope of the following claims.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure d'atténuation d'une ligne de transmission, comportant: 1. Measurement device for attenuation of a transmission line, comprising: - un émetteur (20) d'un signal dans la ligne de transmission (10) ;et  a transmitter (20) of a signal in the transmission line (10), and - un récepteur (30) du signal transmis par la ligne; caractérisé en ce que l'émetteur (20) comporte des premiers moyens (22) pour générer l'exponentielle du signal à transmettre par la ligne, et en ce que le récepteur (30) comporte des seconds moyens (33) pour générer le logarithme du signal atténué par la ligne de transmission, délivrant en sortie le signal émis et le logarithme de l'atténuation subie par le signal, permettant ainsi d'obtenir une restitution dudit signal émis et une mesure de ladite atténuation. a receiver (30) of the signal transmitted by the line; characterized in that the transmitter (20) has first means (22) for generating the exponential of the signal to be transmitted by the line, and in that the receiver (30) has second means (33) for generating the logarithm signal attenuated by the transmission line, outputting the transmitted signal and the logarithm of the attenuation undergone by the signal, thereby obtaining a return of said transmitted signal and a measurement of said attenuation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le récepteur (30) comporte de plus des moyens d'affichage (35) en dB de l'atténuation subie par le signal. 2. Device according to claim 1, characterized in that the receiver (30) further comprises display means (35) in dB of the attenuation undergone by the signal. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les premiers moyens de génération (?2j comportent un amplificateur exponentiel, et en ce que les seconds moyens de génération (33) comportent un amplificateur logarithmique. 3. Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that the first generation means (? 2j comprise an exponential amplifier, and in that the second generating means (33) comprise a logarithmic amplifier. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le récepteur (30) comporte de plus des moyens d'amplification (31) du signal reçu, ayant un gain de valeur déterminée, reliés à une première entrée des seconds moyens de génération (33), ladite valeur déterminée du gain étant introduite sur une seconde entrée desdits seconds moyens de génération. 4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the receiver (30) further comprises amplification means (31) of the received signal, having a determined value gain, connected to a first input of second generation means (33), said determined value of the gain being introduced on a second input of said second generation means. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la ligne de transmission (10) est un câble coaxial.  5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the transmission line (10) is a coaxial cable. 6. Dispositif selon l'une des revendications I à 4, caractérisé en ce que la ligne de transmission (10) est une fibre optique, le signal à transmettre étant émis dans la fibre sous forme d'un rayonnement lumineux. 6. Device according to one of claims I to 4, characterized in that the transmission line (10) is an optical fiber, the signal to be transmitted being emitted into the fiber in the form of light radiation. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'émetteur (20) comporte une diode photoémettrice couplée optique ment à une extrémités de la fibre optique, et en ce que le récepteur (30) comporte une diode photodétectrice couplée optique ment à l'autre extrémité de la fibre.  7. Device according to claim 6, characterized in that the emitter (20) comprises a light emitting diode optically coupled to one end of the optical fiber, and in that the receiver (30) comprises a photodetector diode optically coupled to the other end of the fiber.
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