FR2683410A1

FR2683410A1 - Method of improving the linearity performance of a network of analog links, and its use in a video communications network

Info

Publication number: FR2683410A1
Application number: FR9113618A
Authority: FR
Inventors: Richard Christian Jean; Hardy Patrick-Rene
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1991-11-05
Filing date: 1991-11-05
Publication date: 1993-05-07
Anticipated expiration: 2011-11-05
Also published as: FR2683410B1

Abstract

The method of improving the linearity performance of a network of analog links consists in inverting the phase of the signal at the output of a branch of the network before injecting it into the following branches or branch, according to whether the node of the network is a repeater amplifier or a node for distribution of the signal to several branches of the network. This method is particularly useful for networks in which the links are optical fibres. The invention applies particularly to video communications networks in which the signals to be transmitted are analog signals.

Description

PROCEDE D'AMELIORATION DES PERFORMANCES EN LINEARITE
D'UN RESEAU DE LIAISONS ANALOGIQUES ET SON UTILISATION
DANS UN RESEAU DE VIDEOCOMMUNICATIONS
L'invention se rapporte au domaine des communications analogiques et a plus particulièrement pour objet un procédé d'amélioration des performances en linéarité d'un réseau de liaisons analogiques, notamment de liaisons optiques, et son utilisation dans un réseau de vidéocommunications.METHOD FOR IMPROVING LINEARITY PERFORMANCE
A NETWORK OF ANALOG LINKS AND ITS USE
IN A VIDEOCOMMUNICATIONS NETWORK
The invention relates to the field of analog communications and more particularly to a method for improving linear performance of a network of analog links, including optical links, and its use in a video communications network.

Les réseaux modernes de vidéocommunications sont essentiellement basés sur l'utilisation de la fibre optique comme milieu de transmission. Modern videocommunications networks are essentially based on the use of optical fiber as a transmission medium.

Dans les systèmes de vidéocommunications analogiques basés sur l'utilisation de la fibre optique l'une des performances les plus difficiles à satisfaire est le comportement de la liaison en linéarité d'ordre 2(CSO) pour "Composite Second Order"). In analog videocommunications systems based on the use of optical fiber, one of the most difficult performances to satisfy is the behavior of the second order linearity (CSO) link for "Composite Second Order".

Les composants d'émission sont généralement des diodes laser présentant de bonnes performances en bruit intrinsèque (RIN) et en linéarité (CSO et CTB pour "Composite Triple Beat"). Côté réception on trouve des préamplificateurs large bande et faible bruit pour effectuer la conversion optique-électrique en apportant le moins possible de dégradation. The emission components are generally laser diodes having good performances in intrinsic noise (RIN) and in linearity (CSO and CTB for "Composite Triple Beat"). On the receiving side, there are broadband and low noise preamplifiers for optical-electrical conversion with minimal degradation.

Toutefois compte tenu des performances en bruit et linéarité requises chez l'usager, ou en extrémité de liaison optique, la mise en oeuvre de ces liaisons optiques, jusqu'à présent point à point, est très délicate. Pour que l'image chez l'usager ne soit pas perturbée, il faut d'une part un tri sévère des diodes lasers en termes de linéarité intrinsèque, en particulier pour le CSO, et en termes de bruit. Ceci entraîne un surcoût très important au niveau de l'approvisionnement de ces composants, éventuellement augmenté par la mise en oeuvre de dispositifs électroniques compliqués pour prédistordre de manière adéquate le signal de commande de la diode. However, given the performance in noise and linearity required by the user, or optical link end, the implementation of these optical links, so far point-to-point, is very delicate. So that the image in the user is not disturbed, it is necessary on the one hand a severe sorting of the laser diodes in terms of intrinsic linearity, in particular for the CSO, and in terms of noise. This leads to a very significant extra cost in the supply of these components, possibly increased by the implementation of complicated electronic devices to adequately pre-order the control signal of the diode.

Par ailleurs l'objectif de performances étant déjà difficile à atteindre sur une liaison point à point, en particulier sur le plan linéarité du second ordre, il est hors de question de réaliser une cascade de liaisons pour couvrir une plus grande portée, ou distribuer le signal à transmettre dans plusieurs directions. Moreover, the performance objective is already difficult to achieve on a point-to-point link, particularly in terms of linearity of the second order, it is out of the question to perform a cascade of links to cover a greater range, or distribute the signal to be transmitted in several directions.

L'invention a pour objet un procédé de compensation des nonlinéarités du second ordre, qui permet, non seulement de relâcher les contraintes au niveau du tri des composants laser possibles pour cette application, mais aussi rend possible la réalisation de liaisons optiques en cascade et l'introduction de répéteurs dans des liaisons optiques analogiques. Cette notion de répéteur est fondamentale et a des conséquences majeures pour l'ingénierie des réseaux en général car elle permet d'une part d'augmenter sensiblement la portée et les possibilités d'arborescence des liaisons et la couverture de réseaux, et d'autre part de réduire considérablement le coût total du réseau du fait du possible plus grand choix de composants d'émission (laser) et de la simplification de l'infrastructure des réseaux.En effet, la réalisation de liaisons suffisamment linéaires dans les réseaux permet la transmission du signal directement en analogique et permet donc la suppression des artères numériques en vidéocommunications)
Selon l'invention, un procédé d'amélioration des performances en linéarité d'un réseau de liaisons analogiques comportant des branches formées de liaisons simples comportant chacune une source modulable dont l'entrée de modulation reçoit le signal à transmettre, un milieu de transmission du signal modulé émis par la source et des moyens de réception du signal transmis, ces branches étant reliées par des noeuds, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer, en chaque noeud du réseau, une inversion de phase du signal analogique à transmettre avant amplification et réinjection dans la branche suivante du réseau.The subject of the invention is a method for compensating nonlinearities of the second order, which makes it possible not only to relax the constraints at the sorting level of the possible laser components for this application, but also makes it possible to produce optical links in cascade and introduction of repeaters in analog optical links. This concept of repeater is fundamental and has major consequences for network engineering in general because it allows on the one hand to significantly increase the scope and the possibilities of tree structure of the links and the coverage of networks, and other to reduce the total cost of the network considerably because of the possible wider choice of emission components (laser) and the simplification of the network infrastructure. Indeed, the achievement of sufficiently linear links in the networks allows the transmission of the signal directly in analog and thus allows the suppression of digital arteries in video communications)
According to the invention, a method for improving linear performance of an analog link network comprising branches formed of single links each comprising a modulable source whose modulation input receives the signal to be transmitted, a transmission medium of modulated signal emitted by the source and means for receiving the transmitted signal, these branches being connected by nodes, characterized in that it consists in performing, at each node of the network, a phase inversion of the analog signal to be transmitted before amplification and reinjection into the next branch of the network.

L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description qui suit, en référence aux figures annexées. The invention will be better understood and other characteristics will become apparent with the aid of the description which follows, with reference to the appended figures.

La figure 1 est un schéma représentatif d'une liaison optique point à point, simple. Figure 1 is a representative diagram of a simple point-to-point optical link.

La figure 2 est un schéma représentatif d'une liaison optique constituée de deux tronçons en cascade. Figure 2 is a representative diagram of an optical link consisting of two sections in cascade.

La figure 3 illustre une caractéristique d'une diode laser et un exemple de signal d'entrée i(t) et de puissance de sortie correspondante P(t). FIG. 3 illustrates a characteristic of a laser diode and an example of an input signal i (t) and a corresponding output power P (t).

Les figures 4 et 5 sont des schémas explicatifs. Figures 4 and 5 are explanatory diagrams.

La figure 6 illustre un premier exemple de liaison avec deux fibres optique en cascade, selon l'invention. FIG. 6 illustrates a first example of a connection with two optical fibers in cascade, according to the invention.

La figure 7 est un tableau de valeurs relatives à la liaison représentée sur la figure 6. Fig. 7 is an array of values relating to the link shown in Fig. 6.

La figure 8 illustre un second exemple de liaison selon l'invention et la figure 9 est un tableau des valeurs associées. FIG. 8 illustrates a second example of a link according to the invention and FIG. 9 is a table of associated values.

Les figures 10a et 10b illustrent l'efficacité de la compensation en fonction de la fréquence. Figures 10a and 10b illustrate the effectiveness of compensation as a function of frequency.

La figure il illustre un exemple de liaisons avec distribution, selon l'invention. Figure 11 illustrates an example of distribution links, according to the invention.

Une liaison optique classique point à point telle qu'illustrée par la figure 1 comporte un émetteur laser 10, une fibre optique de transmission 20 et un coffret de réception 30. La non-linéarité du second ordre s'exprime classiquement par le fait que le signal d'entrée e appliqué à l'entré de commande d'émission du laser est devenu après réception tel que
s = e+ ae 2
Une liaison optique comportant deux liaisons optiques élémentaires en cascade est illustrée par la figure 2. On y retrouve des éléments analogues, émetteur laser, 11, avec entrée de commande recevant le signal, e1, à transmettre, la fibre optique, 21, le coffret de réception 31 dont le signal de sortie sa est tel que
2 S e1+ aleI. A conventional point-to-point optical link as illustrated in FIG. 1 comprises a laser transmitter 10, a transmission optical fiber 20 and a reception box 30. The non-linearity of the second order is expressed conventionally by the fact that the input signal e applied to the laser transmit command input became after receipt such that
s = e + ae 2
An optical link comprising two cascaded elementary optical links is illustrated in FIG. 2. There are analogous elements, laser transmitter, 11, with control input receiving the signal, e1, to be transmitted, the optical fiber, 21, the box. receiving signal 31 whose output signal sa is such that
2 S e1 + aleI.

Après répétition via un circuit répéteur 40 introduisant un déphasage s > , sur le signal à transmettre, ce dernier devenu e2 est transmis via une seconde liaison élémentaire comportant un émetteur laser, 12, une fibre optique 22 et un coffret de réception 32. Le signal S2 résultant est tel que
2 S2 = e 2 + a 2 e 2 soit (1):

After repetition via a repeater circuit 40 introducing a phase shift s>, on the signal to be transmitted, the latter become e2 is transmitted via a second elementary link comprising a laser transmitter, 12, an optical fiber 22 and a receiver box 32. The signal Resulting S2 is such that
2 S2 = e 2 + a 2 e 2 ie (1):

Les non-linéarités du second ordre crées sur le signal, données dans les expressions ci-dessus par les termes de type a e 2, sont dues au fait que la caractéristique d'émission d'une diode laser, en fonction de son courant de commande I, est coudée. Si le courant de commande est e =lo + i(t) comme illustré sur la figure 3, la puissance optique correspondante P(t) ne suit pas les variations de e et fait apparaître des distorsions. The non-linearities of the second order created on the signal, given in the above expressions by the terms of type ae 2, are due to the fact that the emission characteristic of a laser diode, as a function of its control current I, is bent. If the control current is e = lo + i (t) as illustrated in FIG. 3, the corresponding optical power P (t) does not follow the variations of e and reveals distortions.

Pour des signaux radiofréquence RF de très faible amplitude autour du point de fonctionnement, P, la linéarité du laser est relativement bonne (de l'ordre de 0,5%). For radio frequency RF signals of very low amplitude around the operating point, P, the linearity of the laser is relatively good (of the order of 0.5%).

Toutefois pour optimiser l'exploitation de la liaison optique, le laser sera en réalité commandé par un courant résultant de la combinaison de nombreuses, ou très nombreuses, sources : pour une transmission d'image TV, les porteuses de signaux de télévision sont modulées en amplitude à bande latérale résiduelle (MA/BLR) par les signaux vidéo en bande de base. However, in order to optimize the operation of the optical link, the laser will actually be controlled by a current resulting from the combination of many, or many, sources: for a TV image transmission, the carriers of television signals are modulated in residual side-band amplitude (MA / BLR) by video signals in baseband.

Le courant de commande instantané i(t) du laser s'éloigne alors de lo et s'approche du coude de la caractéristique où se produit l'effet laser cette portion de la caractéristique a l'allure d'une courbe exponentielle (comportement de jonction PN) et est très rapidement génératrice de termes non-linéaires, en particulier de forme quadratique, à mesure que l'on s'éloigne de P. L'efficacité de conversion courant photons est réduite et la puissance optique instantanée P(t) est comprimée dans cette zone. The instantaneous control current i (t) of the laser then moves away from lo and approaches the elbow of the characteristic where the laser effect occurs. This portion of the characteristic has the appearance of an exponential curve (behavior of PN junction) and is very rapidly generating non-linear terms, in particular of quadratic form, as one moves away from P. The current conversion efficiency photons is reduced and the instantaneous optical power P (t) is compressed in this area.

Le phénomène se produit également pour les courants instantanés i(t) supérieurs à lo car la caractéristique de la diode laser continue à être exponentielle. Dans cette zone la puissance optique P(t) correspondant à un courant i(t) est expansée par rapport à ce qui se passe en P. Dans cette zone cependant les termes non linéaires sont en principe de moindre amplitude. The phenomenon also occurs for instantaneous currents i (t) greater than l0 because the characteristic of the laser diode continues to be exponential. In this zone, the optical power P (t) corresponding to a current i (t) is expanded relative to what occurs in P. In this zone, however, the nonlinear terms are in principle of less amplitude.

Le procédé de compensation selon l'invention consiste à déformer le signal de puissance optique P2(t) injecté dans la deuxième liaison optique de façon complémentaire aux déformations subies par P1 (t) par inversion de phase du courant radiofréquence i 2 (t) de commande du laser de la deuxième liaison. Ainsi le signal analogique s2 (t) en sortie du double bond, c'est-à-dire des deux liaisons en cascade, a retrouvé sa symétrie en amplitude et par définition, ne comporte plus de termes non linéaires du second ordre. The compensation method according to the invention consists in deforming the optical power signal P2 (t) injected into the second optical link in a manner complementary to the deformations undergone by P1 (t) by phase inversion of the radiofrequency current i 2 (t) of laser control of the second link. Thus the analog signal s2 (t) at the output of the double-hop, that is to say of the two cascaded links, has regained its amplitude symmetry and by definition no longer comprises non-linear terms of the second order.

De plus, si les effets de compression/expansion de chacun des bonds sont identiques ou proches, notamment si les lasers sont de même type et ont la même provenance, le signal s2 (t) est non seulement symétrique, mais fidèle à la source e1 (t). Moreover, if the compression / expansion effects of each of the hops are identical or close, especially if the lasers are of the same type and have the same source, the signal s2 (t) is not only symmetrical, but faithful to the source e1 (t).

Le bon fonctionnement de cette compensation suppose que le déphaseur et l'amplificateur du répéteur soient large bande, et n'introduisent donc pas de déphasage dans la bande utile d'exploitation du système : le temps de propagation de groupe Tg doit être égal à une constante. The correct operation of this compensation assumes that the phase-shifter and the amplifier of the repeater are broadband, and therefore do not introduce any phase shift in the useful operating band of the system: the group delay Tg must be equal to one. constant.

En reprenant l'expression (1) ci-dessus et en notant que les composants utilisés, en l'occurrence des diodes laser, bien que n'étant pas linéaires, ne présentent pas de coefficient a i élevé, ces coefficients étant très inférieurs à 1 (a < < 1), il est possible de négliger les termes du type a aj et donc ces non linéarités d'ordre supérieur à 2. By repeating the expression (1) above and noting that the components used, in this case laser diodes, although not linear, do not have a high coefficient ai, these coefficients being much lower than 1 (a <<1), it is possible to neglect the terms of the type a aj and thus these nonlinearities of order greater than 2.

En première approximation le signal s 2 s'écrit
2 S2 = e1 + (a1 + a2) e1 (2)
Si la phase de réinjection du signal électrique e 2 dans la seconde liaison est maîtrisée, I'amplitude des termes du second ordre de l'expression (2) peut être réduite.As a first approximation the signal s 2 is written
2 S2 = e1 + (a1 + a2) e1 (2)
If the reinjection phase of the electrical signal e 2 in the second link is controlled, the amplitude of the second order terms of the expression (2) can be reduced.

En particulier, comme indiqué ci-dessus, si e 2 = - S ff au moyen d'un déphaseur de déphasage O = 1800, on obtient : en appliquant les mêmes simplifications que précédemment
S2 = -e +e1(a2 - a1) (3). In particular, as indicated above, if e 2 = - S ff by means of a phase shift phase shifter O = 1800, we obtain: by applying the same simplifications as previously
S2 = -e + e1 (a2-a1) (3).

Les deux liaisons optiques en cascade sont relativement similaires et on a donc a 2 = a 1 et les termes du second ordre disparaissent de l'expression (3).The two optical links in cascade are relatively similar and so we have 2 = a 1 and the terms of the second order disappear from expression (3).

Une approche vectorielle permet aussi d'expliquer la compensation obtenue. En effet, soient deux liaisons optiques L1 et L2 décrites par la même expression s = e + a e 2. Les termes du second ordre générés par chaque liaison présentent une phase relative 0. A vector approach can also explain the compensation obtained. Indeed, there are two optical links L1 and L2 described by the same expression s = e + a e 2. The terms of the second order generated by each link have a relative phase 0.

On peut donc exprimer comme suit les termes de linéarité de chaque liaison
Liaison : V1 = k1 cos(wt +#) 0)
Liaison L2 : V2 = k 2 cos cot
La non linéarité résultante est une combinaison additive de ces deux contributions comme illustré par la Figure 4:
= V1 + V2 = k1cos(ot+ 0) + k2cosoet (4)
- Si les deux liaisons sont quasi identiques, I'amplitude des non linéarités provoquées par chacune des liaisons est à peu près la même et k1 = k2 = k,d'où: V = k[cos (wt + # + cos wt]

We can therefore express the terms of linearity of each link as follows
Liaison: V1 = k1 cos (wt + #) 0)
Link L2: V2 = k 2 cos cot
The resulting nonlinearity is an additive combination of these two contributions as shown in Figure 4:
= V1 + V2 = k1cos (ot + 0) + k2cosoet (4)
- If the two links are almost identical, the amplitude of the nonlinearities caused by each of the links is approximately the same and k1 = k2 = k, hence: V = k [cos (wt + # + cos wt]

Cette expression montre que, pour qu'il y ait compensation, il faut que l'amplitude de V soit inférieure à V 1 = V 2l voire nulle; si e = 1800, V est nul. Ces résultats coïncident avec l'expérience.This expression shows that, for there to be compensation, the amplitude of V must be less than V 1 = V 2 1 or even zero; if e = 1800, V is zero. These results coincide with the experiment.

Pour commencer à voir apparaître le phénomène de compensation, il
faut:

soit ### < # < ### modulo 2#
En jouant sur la phase 4 > de réinjection du signal électrique de commande du laser dans la deuxième liaison, I'efficacité de la compensation peut être ajustée. Le déphasage extérieur permet de donner à e une valeur optimale de compensation. To begin to see the phenomenon of compensation, he
must:

either ### <# <### modulo 2 #
By playing on the phase 4> of reinjection of the electrical control signal of the laser in the second link, the efficiency of the compensation can be adjusted. The external phase shift makes it possible to give e an optimal value of compensation.

- Si les deux liaisons sont fortement différentes V1 = k1e j( w t+#)
V2 k2# jwt d'où V s'écrit:
V = V1 + V2= e jwt"t(k1 ej# + k2) dont le module s'écrit :

- If the two links are strongly different V1 = k1e j (w t + #)
V2 k2 # jwt where V is written:
V = V1 + V2 = e jwt "t (k1 ej # + k2) whose module is written:

De même que précédemment, la compensation commence dès que IIV11 est inférieur à max de [||V1||, ||V2||] . en se plaçant dans l'hypothèse k1 < k2, la compensation commence dès que : k < k1, d'où , pour que la compensation s'opère, il faut

As before, the compensation starts as soon as IIV11 is less than max of [|| V1 ||, || V2 ||]. by taking the hypothesis k1 <k2, the compensation starts as soon as: k <k1, from which, in order for the compensation to take place, it is necessary to

<tb> - <SEP> cos <SEP> k2 <SEP> < <SEP> < <SEP> 2n;<SEP> - <SEP> Arc <SEP> cos <SEP> -k2
<tb> Arocosw <SEP> < <SEP> O <SEP> < <SEP> 2x <SEP> - <SEP> Arscos > , <SEP> modulo <SEP> 2 <SEP> X
<tb>
En faisant l'hypothèse que l'on ne dispose que de 2 positions de réglage de compensation en phase, f = 0 ou 4 > = 1800, il faut alors

<tb> - <SEP> cos <SEP><SEP><SEP><<SEP>2n;<SEP> - <SEP> Arc <SEP> cos <SEP> -k2
<tb> Arocosw <SEP><<SEP> O <SEP><SEP> 2x <SEP> - <SEP>Arscos>,<SEP> modulo <SEP> 2 <SEP> X
<Tb>
Assuming that only 2 phase compensation adjustment positions are available, f = 0 or 4> = 1800, then

<tb> -k2 <SEP> cos <SEP> -k2
<tb> Arocosw <SEP> < O <SEP> < <SEP> 2i::-Arncos,moduloit
<tb>
Si on cherche à pousser la compensation jusqu'à obtenir des performances globales meilleures que celles de la meilleure des 2 liaisons cascadées alors la condition k < k2, avec toujours k1 > k2 conduit à

<tb> -k2 <SEP> cos <SEP> -k2
<tb> Arocosw <SEP><O<SEP><<SEP> 2i :: - Arncos, moduloit
<Tb>
If one tries to push the compensation until obtaining better global performances than those of the best of the 2 cascaded bonds then the condition k <k2, with always k1> k2 leads to

k1
La compensation n'est alors possible que si 2K2 < 1, soit donc une différence inférieure à 6 dB entre l'amplitude des distorsions du second ordre de chacune des liaisons (résultat attendu).k1
The compensation is then possible only if 2K2 <1, ie a difference of less than 6 dB between the amplitude of the distortions of the second order of each of the links (expected result).

L'efficacité du procédé de compensation selon l'invention a été vérifiée pour divers types de lasers et le comportement est conforme à celui attendu comme montré ci-après. Chaque liaison optique a tout d'abord été caractérisée seule. Puis l'efficacité du procédé a été vérifiée pour diverses profondeurs de modulation du laser, voire pour des surmodulations (Max. i(t) > lo), et avec diverses combinaisons de fréquences, c'est-à-dire avec un nombre de porteuses variables ayant des fréquences dans toute la bande de fréquence jusqu'à 860 MHz. The efficiency of the compensation method according to the invention has been verified for various types of lasers and the behavior is in accordance with that expected as shown below. Each optical link was first characterized alone. Then the efficiency of the process has been verified for various modulation depths of the laser, or even for over-modulations (Max i (t)> lo), and with various combinations of frequencies, that is to say with a number of variable carriers having frequencies in the entire frequency band up to 860 MHz.

Trois types différents de laser dit "Distributed Feed Back" (DFB) avec isolateur intégré, ont été utilisés pour les vérifications
- Laser 1 et laser 2 : de provenances différentes mais de structures internes assez semblables. Dans la gamme des lasers type "DFB" avec isolateur ils sont représentatifs de produits typiques.Three different types of "Distributed Feed Back" (DFB) laser with integrated isolator were used for the verifications
- Laser 1 and laser 2: of different origins but of similar internal structures. In the range of "DFB" lasers with isolator they are representative of typical products.

- Laser 3 : Diode laser comportant un réseau de prédistorsion, donc intrinsèquement sensiblement meilleur que les deux autres en linéarité. Le déphaseur utilisé est simplement un coupleur hybride large bande 2 x 2 avec des sorties de déphasages 0 et 1800. Laser 3: Laser diode comprising a predistortion network, therefore intrinsically significantly better than the other two in linearity. The phase shifter used is simply a 2 x 2 wideband hybrid coupler with 0 and 1800 phase shift outputs.

Deux liaisons utilisant ces lasers résultant chacune de la mise en cascade de deux liaisons optiques sont illustrées respectivement sur les figures 6 et 8 et les résultats correspondants ont été relevés respectivement sur les tableaux des figures 7 et 9. Two links using these lasers each resulting from the cascading of two optical links are illustrated respectively in Figures 6 and 8 and the corresponding results were respectively recorded in the tables of Figures 7 and 9.

La figure 6 représente une liaison constituée de deux liaisons simples en cascade L1 et L2 interconnectées via un déphaseur, P. La liaison L1 comporte un amplificateur d'entrée A1 recevant le signal à transmettre dont la sortie est reliée à l'entrée de commande de modulation de l'émetteur laser 1 1 qui est le laser 2 décrit ci-dessus. Le laser est connecté à une fibre optique de transmission F1 de longueur 20 km dont l'extrémité est reliée à un coffret de réception 31 appelé coffret de distribution secondaire optique, CDSO, 10. Cet équipement de réception, standard, ne comporte pas de correction de linéarité. Avant transmission à la seconde liaison L2 le signal est déphasé de 1800 par un circuit déphaseur P. Pour les besoins de la mesure une sortie non déphasée 00, marquée en pointillés sur la figure 6 est utilisée. Puis la seconde liaison L2 est représentée. Elle comporte un amplificateur d'entrée A2, relié à l'entrée de commande de modulation de l'émetteur laser 12 qui est le laser 1 décrit ci-dessus. Le laser émet le rayonnement dans une fibre optique 22, de longueur 15 km. L'extrémité de la fibre est couplée à un coffret de réception CDS0,32. FIG. 6 represents a link consisting of two cascading single links L1 and L2 interconnected via a phase shifter, P. The link L1 comprises an input amplifier A1 receiving the signal to be transmitted whose output is connected to the control input of modulation of the laser emitter 1 1 which is the laser 2 described above. The laser is connected to a transmission optical fiber F1 of length 20 km whose end is connected to a receiving box 31 called secondary optical distribution box, CDSO, 10. This receiving equipment, standard, does not include correction linearity. Before transmission to the second link L2, the signal is shifted by 1800 by a phase-shifter circuit P. For the purposes of the measurement, an out-of-phase output 00, marked in dotted lines in FIG. 6, is used. Then the second link L2 is represented. It comprises an input amplifier A2, connected to the modulation control input of the laser transmitter 12 which is the laser 1 described above. The laser emits the radiation in an optical fiber 22, of length 15 km. The end of the fiber is coupled to a receiving cabinet CDS0,32.

- Les Coffrets de Distribution Secondaire Optique, CDSO, introduit dans la chaîne de mesure présentent les mêmes caractéristiques quelle que soit la liaison L1 ou L2 considérée. II s'agit d'un équipement de réception optique standard ne comportant pas de correction de linéarité
Le tableau de la figure 7 montre des résultats de mesure effectuées à partir d'un générateur GM fournissant n = 14 fréquences porteuses VHF distinctes, réparties dans le plan de fréquence. 10 fréquences de mesure ont été utilisées et plusieurs paramètres ont été mesurés pour chaque fréquence de mesure
- C1 : niveau de porteuse à la fréquence de mesure, en dBm, à la sortie de la liaison L1
- C/N de L1, en dB : rapport du niveau de porteuse au niveau de bruit au pied de cette porteuse à la sortie de la liaison L1;
- CS0 de L1, (Composite Second Order) : niveau des produits de non linéarité du second ordre en dB;
- CTB de L1, en dB: niveau des non linéarités du troisième ordre (Composite tripe beat);
- C2 : niveau de porteuse à la fréquence de mesure à la sortie de L2 en dBm
- C/N de (L1 + L2) en cascade, sans déphasage 0 entre L1 et
L2 en dB;
- CSO L1 +L2 (00)dB non linéarités du second ordre de (L1 +L2) en cascade avec un déphasage 0 entre L1 et L2, en dB;
- CS0 L1 +L2 (1800) en dB : non linéarités du second ordre de (L1 +L2) en cascade avec un déphasage (180 ) entre L1 et L2, en dB;
- CTB L1 +L2 (00) en dB: non linéarités du troisième ordre de
L1et L2 en cascade, sans déphasage, en dB;
- CTB : L1 +L2 (1800) en dB : non linéarités du troisième ordre de L1 et L2 en cascade avec déphasage de 1800, en dB.- The Optical Secondary Distribution Boxes, CDSO, introduced into the measurement chain have the same characteristics regardless of the link L1 or L2 considered. This is a standard optical receiving equipment that does not include linearity correction
The table in FIG. 7 shows measurement results made from a GM generator providing n = 14 distinct VHF carrier frequencies, distributed in the frequency plane. 10 measurement frequencies were used and several parameters were measured for each measurement frequency
- C1: carrier level at the measurement frequency, in dBm, at the output of link L1
- C / N of L1, in dB: ratio of the carrier level to the noise level at the foot of this carrier at the output of the link L1;
- CS0 of L1, (Composite Second Order): level of products of nonlinearity of the second order in dB;
- CTB of L1, in dB: level of the nonlinearities of the third order (Composite tripe beat);
- C2: carrier level at the measurement frequency at the output of L2 in dBm
- C / N of (L1 + L2) in cascade, without phase shift 0 between L1 and
L2 in dB;
- CSO L1 + L2 (00) second-order non-linearity dB of (L1 + L2) in cascade with a phase shift 0 between L1 and L2, in dB;
- CS0 L1 + L2 (1800) in dB: nonlinearities of the second order of (L1 + L2) in cascade with a phase shift (180) between L1 and L2, in dB;
- CTB L1 + L2 (00) in dB: nonlinearities of the third order of
L1 and L2 in cascade, without phase shift, in dB;
- CTB: L1 + L2 (1800) in dB: nonlinearities of the third order of L1 and L2 in cascade with phase shift of 1800, in dB.

Les mesures ont été effectuées à l'aide d'un générateur délivrant des porteuses sinusoïdales non modulées. Les mesures correspondant à dix fréquences VHF entre 136 et 416 MHz ont été relevées sur les tableaux des figures 7 et 9. Sur la première liaison, L1, chaque porteuse module le laser à 4,4% ; le deuxième laser est modulé à 6,25%. The measurements were performed using a generator delivering unmodulated sinusoidal carriers. The measurements corresponding to ten VHF frequencies between 136 and 416 MHz were recorded in the tables of FIGS. 7 and 9. On the first link, L1, each carrier modulates the laser at 4.4%; the second laser is modulated to 6.25%.

Les fréquences pour lesquelles les mesures de chaque paramètre CSO (Composantes du Second Ordre), CTB (Composantes de
Battement Tripe) ou C/N (Carrier to Noise) ont été précisées sont les plus défavorables du plan de fréquences de mesure, pour chaque paramètre considéré.The frequencies for which the measurements of each parameter CSO (Components of the Second Order), CTB (Components of
Tripe beat) or C / N (Carrier to Noise) have been specified are the most unfavorable of the measurement frequency plan, for each parameter considered.

Pour la liaison en cascade illustrée sur la figure 6, avec deux lasers voisins le tableau de la figure 7 illustre les résultats. For the cascade link illustrated in FIG. 6, with two neighboring lasers the table of FIG. 7 illustrates the results.

Pour la liaison L1 seule on obtient à f = 392 MHz, un niveau de produits de non linéarité du second, ordre
CSO(L1) à 392 MHz =65 dB
Une mesure intrinsèque de la liaison L2 a donné pour la même fréquence environ 68 dB (non indiqué dans le tableau).For the link L1 only we obtain at f = 392 MHz, a level of products of nonlinearity of the second order
CSO (L1) at 392 MHz = 65 dB
An intrinsic measure of the link L2 gave for the same frequency about 68 dB (not indicated in the table).

La mise en cascade sans compensation ( =00) donne un niveau de produits de non linéarité du second ordre résultant de
CSO(L1 +L2) à 392 MHz (00) = 61,2dB.Cascading without compensation (= 00) gives a second order level of nonlinearity products resulting from
CSO (L1 + L2) at 392 MHz (00) = 61.2dB.

Cette valeur traduit bien une combinaison additive (en 20 log.) des dégradations introduites par chacune des liaisons (65dB > LI * (68dB > L2 = 60,35dB, ce qui est voisin du résultat de mesure (61,2dB) aux incertitudes de mesure près.This value reflects an additive combination (in 20 log) of the impairments introduced by each of the links (65dB> LI * (68dB> L2 = 60.35dB, which is close to the measurement result (61.2dB) at the uncertainties of close measure.

Si, en utilisant le procédé de compensation selon l'invention, un déphasage de 1800 sur le signal e2 de commande de la deuxième liaison est effectué, le niveau de produits de non linéarités du second ordre résultant mesuré est
CSO(L1 +L2) à 392 MHz(1800 > =75,5 dB
soit donc une amélioration de plus de 5 dB sur la cascade des deux liaisons par rapport aux performances de la meilleure des liaisons prise isolément. Par rapport à la configuration précédente de deux liaisons simplement en cascade l'amélioration est 14,3 dB.If, using the compensation method according to the invention, a phase shift of 1800 on the control signal e2 of the second link is carried out, the level of nonlinearity products of the second resulting order measured is
CSO (L1 + L2) at 392 MHz (1800> = 75.5 dB
therefore, an improvement of more than 5 dB in the cascade of the two links compared to the performance of the best link taken in isolation. Compared to the previous configuration of two simply cascaded links the improvement is 14.3 dB.

La constatation est la même pour les autres fréquences critiques (368 MHz et 416 MHz) auxquelles le niveau de produits de non linéarités du second ordre a été mesuré. The finding is the same for the other critical frequencies (368 MHz and 416 MHz) at which the level of second order nonlinearity products was measured.

La mise en cascade des deux liaisons se traduit par une dégradation du rapport signal sur bruit C/N global (C/N = 45,5 dB pour L1 +L2 à 303,25 MHz) par rapport au C/N de la liaison L1 isolée (C/N = 46,9 dB pour LI seule à 303,25 MHz), soit une combinaison quadratique (en 10 log.) des C/N de chacune des liaisons (comme espéré), et une dégradation du CTB global qui devient mesurable car elle émerge du plancher de bruit. Malgré ces dégradations, le C/N résultant et le CTB résultant sont tout à fait satisfaisants pour l'application visée. The cascading of the two links results in a degradation of the overall C / N signal-to-noise ratio (C / N = 45.5 dB for L1 + L2 at 303.25 MHz) compared to the C / N of the L1 link isolated (C / N = 46.9 dB for LI alone at 303.25 MHz), a quadratic combination (in 10 log) of the C / N of each of the links (as expected), and a degradation of the overall CTB which becomes measurable as it emerges from the noise floor. Despite these impairments, the resulting C / N and the resulting CTB are quite satisfactory for the intended application.

La portée totale de la liaison est alors 20 + 15 km , soit 35 km.The total reach of the link is then 20 + 15 km, or 35 km.

La figure 8 illustre une liaison constituée de deux liaisons en cascade utilisant respectivement deux lasers sensiblement différents. Le tableau de la figure 9 illustre les résultats de mesure. Les mêmes éléments ont été désignés par les mêmes repères. Les seuls éléments qui diffèrent sont les lasers, un laser 3 perfectionné étant utilisé à la place du laser 2 dans la première liaison L1. Figure 8 illustrates a link consisting of two cascaded links respectively using two substantially different lasers. The table in Figure 9 illustrates the measurement results. The same elements have been designated by the same references. The only elements that differ are the lasers, an improved laser 3 being used in place of the laser 2 in the first link L1.

Intrinsèquement la liaison 1 est très performante car le laser 3 comporte comme indiqué ci-dessus, un circuit électronique de prédistorsion , son niveau de produits de non linéarités du second ordre est
CSO(L1) à 392 MHz = 70,7dB
En mettant simplement les deux liaisons L1 et L2 en cascade on obtient sans effectuer de déphasage et pour une fréquence f = 392 MHz::
CSO(L1 +L2) à 392 MHz (00) = 65,1dB
En effectuant un déphasage de 1800, selon la présente invention, ce niveau de produits de non linéarités du second ordre devient
CSO(L1 +L2) à 392 MHz (1800) = 74,1 dB
Malgré l'utilisation de deux sources de performances sensiblement différentes on arrive encore à mettre en évidence une amélioration très sensible des performances globales, même comparées aux performances d'une liaison simple très performante.Inherently, the link 1 is very efficient because the laser 3 comprises, as indicated above, an electronic predistortion circuit, its level of products of nonlinearities of the second order is
CSO (L1) at 392 MHz = 70.7dB
By simply putting the two links L1 and L2 in cascade we obtain without making phase shift and for a frequency f = 392 MHz ::
CSO (L1 + L2) at 392 MHz (00) = 65.1dB
By performing a phase shift of 1800, according to the present invention, this level of products of nonlinearities of the second order becomes
CSO (L1 + L2) at 392 MHz (1800) = 74.1 dB
Despite the use of two substantially different sources of performance we can still highlight a very significant improvement in overall performance, even compared to the performance of a simple high-performance link.

La variation sur le niveau CSO entre le cas non compensé =00) et le cas compensé (+ = 1800) est cependant moindre que dans le cas précédent (amélioration de 9 dB) du fait que l'une des diodes laser est très performante. II faut aussi noter que le CS0 global Lî +L2 est moins bon que le CS0 global de la liaison utilisant deux lasers standards de même nature; la compensation se réalise donc moins efficacement comme exposé dans l'approche vectorielle. The variation on the CSO level between the uncompensated case = 00) and the compensated case (+ = 1800) is however less than in the previous case (improvement of 9 dB) because one of the laser diodes is very efficient. It should also be noted that the overall CS0 L + L2 is less good than the overall CS0 of the link using two standard lasers of the same nature; compensation is thus less efficiently realized as explained in the vector approach.

Comme précédemment on constate que le C/N résultant et le
CTB résultant sont affectés du fait de la mise en cascade des deux liaisons mais restent très satisfaisants sur le plan exploitation système.As before, we see that the resulting C / N and the
Resulting CTB are affected by the cascading of the two links but remain very satisfactory on the system operating plan.

L'efficacité de la compensation en fonction de la fréquence est illustrée par les figures 10a et lOb où sont reproduits les termes d'intermodulation d'ordre 2 générés à partir du plan de fréquences à 14 porteuses VHF utilisé pour l'expérimentation, respectivement au voisinage de f1 = 143 MHz, figure 10a et au voisinage de f2 = 416 MHz, figure 10b. The efficiency of the compensation as a function of the frequency is illustrated by FIGS. 10a and 10b where the second order intermodulation terms generated from the VHF carrier frequency plan 14 used for the experiment are reproduced respectively at FIG. neighborhood of f1 = 143 MHz, FIG. 10a and in the neighborhood of f2 = 416 MHz, FIG. 10b.

Au voisinage de 143 MHz, 4 termes ou produits d'intermodulation d'ordre 2 du type f1- + fj apparaissent. Au voisinage de 416 MHz , 3 produits d'intermodulation d'ordre 2 du type fj + f. et 1 produit d'intermodulation d'ordre 2 du type 2fk(harmonique), inférieur de 6 dB aux précédents, apparaissent. In the vicinity of 143 MHz, 4 terms or intermodulation products of order 2 of the f1- + fj type appear. In the vicinity of 416 MHz, 3 second order intermodulation products of the fj + f type. and 1 second-order intermodulation product of the 2fk (harmonic) type, 6 dB lower than the previous ones, appear.

On constate à partir des relevés illustrés par les figures 10a et lOb :
- que l'efficacité de la compensation est quasi-identique sur tous les produits d'intermodulation du même type au voisinage d'une fréquence donnée (f 1 = 143 MHz ou f2 = 41 6MHz),
- que cette efficacité est conservée dans toute la bande VHF (quasi identique à 143 MHz et à 416 MHz),
- que l'amélioration est importante, réduction de 8 à 9 dB de chaque composante du CS0 et confirmée par de nombreuses mesures.It can be seen from the statements illustrated by FIGS. 10a and 10b:
- the efficiency of the compensation is almost identical on all intermodulation products of the same type in the vicinity of a given frequency (f 1 = 143 MHz or f2 = 41 6 MHz),
- that this efficiency is maintained throughout the VHF band (almost identical to 143 MHz and 416 MHz),
- the improvement is significant, 8 to 9 dB reduction of each component of the CS0 and confirmed by many measures.

Le procédé de compensation décrit ci-dessus, est d'une efficacité assez spectaculaire tout en restant extrêmement simple. The compensation method described above, is quite spectacular efficiency while remaining extremely simple.

L'absence de réglage et la stabilité de la compensation en font un procédé très largement applicable sur le plan industriel. L'amélioration des performances par la diminution des produits de non linéarités d'ordre 2 (réduction des CS0 > apportée par ce procédé rend possible l'utilisation de répéteurs optiques pour des applications nécessitant la transmission analogique, ce qui est fondamental pour faciliter l'ingénierie de tous types de réseaux de vidéocommunications.The lack of adjustment and the stability of the compensation make it a very widely applicable process on an industrial level. The improvement of the performances by the reduction of the products of nonlinearities of order 2 (reduction of CS0> brought by this process makes possible the use of optical repeaters for applications requiring the analogical transmission, which is fundamental to facilitate the engineering of all types of videocommunications networks.

Malgré le très faible coût de mise en oeuvre du procédé,
I'impact économique est majeur car il permet de simplifier considérablement l'infrastructure des réseaux, et d'en améliorer la maintenabilité du fait que les composants utilisés sont moins critiques et ne nécessitent pas un tri aussi sévère qu'auparavant.Despite the very low cost of implementing the process,
The economic impact is major because it makes it possible to considerably simplify the network infrastructure, and to improve its maintainability because the components used are less critical and do not require sorting as severe as before.

La figure 1 1 illustre une application typique du procédé de compensation selon l'invention pour un réseau de distribution de vidéocommunications mettant en oeuvre des liaisons optiques. FIG. 11 illustrates a typical application of the compensation method according to the invention for a videocommunications distribution network implementing optical links.

Sur cette figure 11, un émetteur optique 11, laser, suivi d'une fibre optique 21 reliée à un récepteur optique 31 forme une première liaison optique simple. In this figure 11, an optical transmitter 11, laser, followed by an optical fiber 21 connected to an optical receiver 31 forms a first single optical link.

La sortie du récepteur 31 est couplée à un circuit déphaseur P, dont la sortie est reliée à un amplificateur A. L'ensemble, circuit déphaseur et amplificateur doit avoir, un temps de retard de groupe constant dans la bande. La sortie de l'amplificateur est reliée à l'entrée d'un distributeur à q sorties, 50. Chaque sortie 1 à q du distributeur est reliée à l'entrée d'une liaison optique comportant un émetteur optique (12)i relié à une fibre optique de transmission (22)i dont l'autre extrémité est reliée à un coffret de réception (31)i. Chaque sortie activée du distributeur 50 commande la transmission du signal d'entrée de la première liaison, el, à la sortie (s2)i de la liaison (L2)i correspondante. The output of the receiver 31 is coupled to a phase shifter circuit P, whose output is connected to an amplifier A. The assembly, phase shifter and amplifier must have a constant group delay time in the band. The output of the amplifier is connected to the input of a distributor with q outputs, 50. Each output 1 to q of the distributor is connected to the input of an optical link comprising an optical transmitter (12) i connected to an optical transmission fiber (22) i whose other end is connected to a receiving box (31) i. Each activated output of the distributor 50 controls the transmission of the input signal of the first link, el, to the output (s2) i of the corresponding link (L2) i.

L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précisément décrits et représentés. The invention is not limited to the embodiments precisely described and shown.

En particulier, le procédé, appliqué dans la description qui précède à des liaisons optiques, est applicable à d'autres types de liaisons, coaxiales d'égales longueurs par exemple, dont on souhaite améliorer le comportement non-linéaire d'ordre 2. In particular, the method, applied in the foregoing description to optical links, is applicable to other types of coaxial links of equal length for example, which it is desired to improve the non-linear behavior of order 2.

Le procédé s'applique quelle que soit la longueur des liaisons optiques. The method applies regardless of the length of the optical links.

Il est également possible de jouer sur le taux de modulation de la première diode laser dans le cas où les sources sont très différentes, la meilleure liaison étant placée en tête, ce qui pour un réseau offre une autre latitude intéressante de réglage. It is also possible to play on the modulation rate of the first laser diode in the case where the sources are very different, the best link being placed at the head, which for a network offers another interesting latitude of adjustment.

Tout dispositif de déphasage large bande, incluant éventuellement un amplificateur, est utilisable pourvu que le temps de propagation de groupe T g de la fonction déphaseur utilisée soit constant,
Le procédé s'applique quel que soit le spectre du signal à transmettre et notamment quel que soit le nombre et la répartition des porteuses modulées à transmettre.Any wide-band phase-shifting device, possibly including an amplifier, can be used provided that the group propagation delay T g of the phase-shifting function used is constant,
The method applies regardless of the spectrum of the signal to be transmitted and in particular regardless of the number and distribution of the modulated carriers to be transmitted.

Le procédé décrit pour la mise en cascade de liaisons sur deux niveaux, L1 et L2 pour une liaison point à point, L1 et (L2)i, i=1 à q pour une distribution du signal à plusieurs sorties est bien sûr applicable à un nombre supérieur de niveaux dans un réseau de transmission. Pour cela, à chaque noeud de réseau, entre deux branches ou entre une branche d'entrée et plusieurs branches de sortie, une inversion de phase sur le signal issu d'un niveau est effectuée avant transmission au niveau suivant. The method described for cascading two-level links, L1 and L2 for a point-to-point link, L1 and (L2) i, i = 1 to q for a multi-output signal distribution, is of course applicable to a higher number of levels in a transmission network. For this, at each network node, between two branches or between an input branch and several output branches, a phase inversion on the signal from a level is performed before transmission to the next level.

Claims

1. A method for improving linear performance of an analog link network comprising branches formed of single links each comprising a modulable source whose modulation input receives the signal to be transmitted, a transmission medium of the modulated signal transmitted by the source and receiving means of the transmitted signal, these branches being connected by nodes, characterized in that it consists in performing, at each node of the network, a phase inversion of the analog signal to be transmitted before amplification and reinjection in the next branch of the network.

2. Method according to claim 1, characterized in that, for a point-to-point link requiring the cascading of several single links (L1, L2> and a repetition with amplification of the signal between two links, the phase inversion is performed on the signal from the reception means of the first level, before amplification, the group propagation delay of the network node being kept constant in the transmission band.

3. Method according to claim 1, characterized in that, for a distribution node of the network connecting a link (L1) of a first level with several links to a second level ((L2) i, i = 1 to q) , via an amplifier and a distributor (D), the phase inversion is performed on the signal from the reception means of the first level, before amplification and distribution to the links of the second level the group delay of the network node being kept constant in the transmission band.

4. Method according to claim 2, characterized in that, the branches of the network comprising as optical fiber transmission media, the phase inversion is performed on the signal received by the optical end-receiver of a link before amplification. and applying to the modulation input of the input modulable source of the next link.

5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the modular sources used in the branches of the network are of the same type and the same source, their transmission characteristics can be substantially different.

6. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that, the modular sources being of different types, the source of better performance in linearity is placed in the connection of the first level.

7. Use of the method according to one of claims 1 to 6 in a videocommunications network, characterized in that the modulation signals applied to the modulable sources are analog signals in baseband.