FR2665808A1 - Auto-adaptive equaliser - Google Patents
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Abstract
Description
EGALISEUR AUTO -ADAPTATIF
La présente invention se rapporte aux égaliseurs auto-adaptatifs qui permettent notamment de compenser les affaiblissements apportés par les câbles de transmission aux signaux qui les empruntent.SELF-ADAPTIVE EQ
The present invention relates to self-adapting equalizers which make it possible in particular to compensate for the attenuations brought by the transmission cables to the signals which pass through them.
Le schéma simplifié d'une transmission de données numériques sur un câble est représenté sur la figure 1. Les données numériques sont appliquées à un émetteur 101 qui module une porteuse à fréquence F, par exemple par un code
HDB3. Cette porteuse modulée est émise sur un câble 102 à ltextrémité duquel le signal reçu est déformé en raison des caractéristiques de transmission du câble, qui varient selon la fréquence. Pour pouvoir démoduler cette porteuse, on utilise, de manière connue, un égaliseur 103 qui permet d'obtenir un signal sensiblement identique à celui émis par l'émetteur 101. Ce signal est alors appliqué à un récepteur 104 qui le démodule et délivre les données numériques ainsi transmises.The simplified diagram of a transmission of digital data on a cable is represented in figure 1. The digital data are applied to a transmitter 101 which modulates a carrier at frequency F, for example by a code
HDB3. This modulated carrier is transmitted on a cable 102 at the end of which the received signal is distorted due to the transmission characteristics of the cable, which vary according to the frequency. To be able to demodulate this carrier, an equalizer 103 is used, in known manner, which makes it possible to obtain a signal substantially identical to that emitted by the transmitter 101. This signal is then applied to a receiver 104 which demodulates it and delivers the data digital thus transmitted.
La principale cause de déformation du signal dans le câble provient des variations de l'atténuation en fonction de la fréquence. Ces variations peuvent être très sensiblement représentées par la formule
Dans cette formule f est la fréquence transmise, 1 la longueur du câble et 0h, une constante propre au câble. Il est bien connu qu'une porteuse à la fréquence F, modulée par un signal de modulation, présente des bandes latérales qui s'étendent plus ou moins en fonction de la cadence du signal de modulation et du type de modulation utilisée. Les différentes composantes de ces bandes latérales sont transmises en étant plus au moins atténuées selon une loi représentée par la formule ci-dessus. In this formula f is the transmitted frequency, 1 the length of the cable and 0h, a constant specific to the cable. It is well known that a carrier at frequency F, modulated by a modulation signal, has lateral bands which extend more or less depending on the rate of the modulation signal and the type of modulation used. The various components of these lateral bands are transmitted by being more or less attenuated according to a law represented by the above formula.
1l est connu, par exemple de l'article "A new family of active variable equalizers" publié par Robert R. CORDELL dans IEEE Transactions on Circuits and Systems, vol. cas-29, nO 5, May 1982, de réaliser un égaliseur analogique comprenant essentiellement un amplificateur opérationnel muni d'un réseau permettant de lui donner un gain variable en fréquence avec une courbe qui compense celle de l'atténuation du câble. En effet si le gain de l'égaliseur est donné par la formule
on peut compenser tous les câbles de longueur 1, si k est supérieur à .1, en agissant sur les organes qui contrôlent k.It is known, for example, from the article "A new family of active variable equalizers" published by Robert R. CORDELL in IEEE Transactions on Circuits and Systems, vol. case-29, no.5, May 1982, to produce an analog equalizer essentially comprising an operational amplifier provided with a network making it possible to give it a variable frequency gain with a curve which compensates for that of the attenuation of the cable. Indeed if the gain of the equalizer is given by the formula
we can compensate all the cables of length 1, if k is greater than .1, by acting on the organs which control k.
Les égaliseurs connus à ce jour, tels que ceux proposés par CORDELL, doivent être réglés manuellement avant la transmission effective, après avoir effectué un certain nombre de mesures comme par exemple la transmission d'une séquence test. Lorsque certains paramètres, tels que la longueur du câble, changent, il faut reprendre la séquence de réglage. The equalizers known to date, such as those offered by CORDELL, must be adjusted manually before the actual transmission, after having carried out a certain number of measurements such as for example the transmission of a test sequence. When certain parameters, such as the cable length, change, the adjustment sequence must be repeated.
L'expérience montre que cette contrainte est plus que théorique puisque par exemple dans le cadre d'une transmission sur les lignes PTT on n'est jamais sûr de la configuration effective du chemin de transmission utilisé et que celui-ci peut même être modifié en cours de fonctionnement. Bien qu'on ait proposé de mettre dans l'égaliseur un dispositif de réglage électronique, on n'a pas pu jusqu'à présent procéder à un réglage automatique en cours de fonctionnement de ltégaliseur, entre autres parce que les systèmes éventuellement utilisés amenaient à des instabilités, sources d'accrochages et d'oscillations parasites.Experience shows that this constraint is more than theoretical since for example in the context of a transmission on PTT lines one is never sure of the actual configuration of the transmission path used and that it can even be changed to during operation. Although it has been proposed to place an electronic adjustment device in the equalizer, it has so far been impossible to carry out an automatic adjustment during operation of the equalizer, inter alia because the systems possibly used led to instabilities, sources of snagging and parasitic oscillations.
Cet effet est d'autant plus accentué que l'on peut être amené pour des liaisons relativement longues à mettre en série plusieurs modules qui se partagent la totalité de l'égalisation nécessaire.This effect is all the more accentuated as it can be necessary for relatively long links to put in series several modules which share all the necessary equalization.
Pour pallier ces inconvénients l'invention propose un égaliseur auto-adaptatif, du type comportant au moins une cellule d'amplification ayant un gain G en dB répondant à la formule G = k. f où f est la fréquence et k un coefficient de réglage, et des moyens de réglage de k, caractérisé en ce que les moyens de réglage de k comprennent des moyens pour détecter le niveau de sortie de l'amplificateur, et des moyens pour comparer le niveau ainsi détecté à une valeur de consigne et pour appliquer le signal résultant de cette comparaison à un organe de réglage de k ces moyens fonctionnant en contre-réaction continue pour maintenir ledit niveau de sortie à ladite valeur de consigne. To overcome these drawbacks, the invention proposes a self-adapting equalizer, of the type comprising at least one amplification cell having a gain G in dB corresponding to the formula G = k. f where f is the frequency and k is an adjustment coefficient, and means for adjusting k, characterized in that the means for adjusting k include means for detecting the output level of the amplifier, and means for comparing the level thus detected at a set value and to apply the signal resulting from this comparison to a control member of these means operating in continuous feedback to maintain said output level at said set value.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante présentée à titre d'exemple non limitatif en face des figures annexées qui représentent
- la figure 1 : le schéma simplifié d'une liaison de type connu
- la figure 2 : le schéma d'ensemble d'un égaliseur selon l'invention, comportant trois cellules identiques mises en série ; et
- la figure 3 : le schéma de principe d'une cellule de ltégaliseur de la figure 2.Other features and advantages of the invention will appear clearly in the following description presented by way of nonlimiting example in front of the appended figures which represent
- Figure 1: the simplified diagram of a known type of connection
- Figure 2: the overall diagram of an equalizer according to the invention, comprising three identical cells placed in series; and
- Figure 3: the block diagram of an equalizer cell of Figure 2.
L'égaliseur présenté sur la figure 2 comprend un ensemble de cellules d'égalisation 201 à 20n montées en série, dont la première reçoit le signal à corriger E et la dernière délivre le signal corrigé S. Chacune de ces cellules comprend un amplificateur 203 dont le gain est donné en fonction de la fréquence f par
et un organe électronique de réglage 204 qui permet de modifier la valeur de k. On utilise plusieurs cellules en série parce que dans le mode de réalisation décrit la pente des cellules, c'est-à-dire le coefficient k, ne peut pas dépasser 1. Dans d'autres modes de réalisation on pourrait utiliser un nombre plus faible de cellules, voire une seule.The equalizer presented in FIG. 2 comprises a set of equalization cells 201 to 20n connected in series, the first of which receives the signal to be corrected E and the last delivers the corrected signal S. Each of these cells comprises an amplifier 203 of which the gain is given as a function of the frequency f by
and an electronic adjustment member 204 which makes it possible to modify the value of k. Several cells are used in series because in the embodiment described the slope of the cells, that is to say the coefficient k, cannot exceed 1. In other embodiments, a lower number could be used cells, or even just one.
Le signal d'entrée est formé, comme dans l'exemple décrit plus haut, d'une porteuse à la fréquence F modulée par un signal numérique selon un code HDB3. Selon les caractéristiques bien connu du code HDB3, le niveau moyen du signal de sortie est constant quelle que soit la modulation appliquée, même si celle-ci est constituée d'une série de 0 ou de I. The input signal is formed, as in the example described above, of a carrier at the frequency F modulated by a digital signal according to an HDB3 code. According to the well-known characteristics of the HDB3 code, the average level of the output signal is constant regardless of the modulation applied, even if it consists of a series of 0 or I.
1l en résulte donc que si le signal d'entrée E est déformé par rapport au signal émis à l'émetteur, en raison de la transmission sur le câble, ce niveau moyen variera par rapport à une valeur déterminée qui correspondrait à l'atténuation pour la fréquence pure F. On dispose ainsi d'un moyen de mesure, tout au moins qualitatif, de la déformation apportée par le câble. It therefore follows that if the input signal E is distorted compared to the signal transmitted to the transmitter, due to the transmission on the cable, this average level will vary with respect to a determined value which would correspond to the attenuation for the pure frequency F. There is thus a means, at least qualitative, of measuring the deformation provided by the cable.
Selon l'invention, on détecte le niveau moyen du signal de sortie S avec un dispositif de type connu 205. Ce dispositif de détection aura une constante de temps relativement longue, par exemple 0,5 s. Cette constante de temps est moins destinée à obtenir le lissage dû au code HDB3, dont la cadence est dans le plupart des cas infiniment supérieure à cette constante de temps, qu a moyenner les petites variations dues à des causes diverses provenant de la transmission. L'expérience a montré que les variations importantes nécessitant une intervention de l'égaliseur se produisait à des intervalles de temps nettement supérieurs à cette constante de temps. According to the invention, the average level of the output signal S is detected with a device of known type 205. This detection device will have a relatively long time constant, for example 0.5 s. This time constant is less intended to obtain the smoothing due to the HDB3 code, whose cadence is in most cases infinitely greater than this time constant, than to average small variations due to various causes originating from the transmission. Experience has shown that large variations requiring equalizer intervention occur at time intervals significantly greater than this time constant.
Le niveau moyen ainsi obtenu en sortie du détecteur 205 est appliqué à un comparateur 206 qui mesure l'écart par rapport à une valeur de consigne appliquée sur une autre de ses entrées. Cette valeur correspond à celle pour laquelle l'égalisation est correcte. The average level thus obtained at the output of detector 205 is applied to a comparator 206 which measures the deviation from a set value applied to another of its inputs. This value corresponds to that for which the equalization is correct.
On obtient ainsi un signal d'erreur qui est appliqué simultanément sur les entrées des organes de réglages 204 des cellules d'égalisation. An error signal is thus obtained which is applied simultaneously to the inputs of the adjustment members 204 of the equalization cells.
1l n'est pas utile de prévoir une hiérarchie d'intervention des cellules, car celles-ci réagissent de l'une à l'autre avec des différences suffisantes dues aux dispersions de fabrication pour éviter d'en saturer une pendant qu'une autre ne servirait à rien. It is not useful to provide a hierarchy of intervention of the cells, because these react from one to the other with sufficient differences due to manufacturing dispersions to avoid saturating one while another would be useless.
La cellule représentée sur la figure 3 comporte comme élément actif principal un amplificateur opérationnel 301 dont l'entrée + est réunie à la masse et l'entrée - reçoit par l'intermédiaire d'une résistance 303 le signal d'entrée E. Le signal de sortie S présent sur la sortie de cet amplificateur est rebouclé sur son entrée - par l'intermédiaire d'une résistance de contre réaction 302. The cell shown in FIG. 3 comprises as main active element an operational amplifier 301 whose input + is connected to ground and the input - receives via a resistor 303 the input signal E. The signal output S present on the output of this amplifier is looped back to its input - via a feedback resistance 302.
Le réseau de correction comprend essentiellement un ensemble de résistances 304 et de condensateurs 305. Chaque résistance est en série avec un condensateur, et les couples résistances-condensateurs sont en parallèle. L'un des côtés de cet ensemble est réuni à l'entrée - de l'amplificateur 301, et l'autre côté à l'émetteur d'un transistor 306 qui fonctionne avec une résistance 307 en potentiomètre électronique. Cet émetteur est relié au - de l'alimentation par une résistance 307 et le collecteur du transistor est relié directement au + de l'alimentation. The correction network essentially comprises a set of resistors 304 and capacitors 305. Each resistor is in series with a capacitor, and the resistor-capacitor pairs are in parallel. One side of this assembly is joined to the input - of the amplifier 301, and the other side to the emitter of a transistor 306 which operates with a resistor 307 as an electronic potentiometer. This emitter is connected to the - of the power supply by a resistor 307 and the collector of the transistor is connected directly to the + of the power supply.
La base du transistor 306 est reliée d'une part à la sortie de l'amplificateur 301 par une résistance 308, et d'autre part à l'entrée E par une photorésistance 309. The base of transistor 306 is connected on the one hand to the output of amplifier 301 by a resistor 308, and on the other hand to input E by a photoresistor 309.
La valeur de la photorésistance 309 dépend de l'énergie lumineuse qu'elle reçoit d'une diode électroluminescente 310 alimentée par une source de courant I. The value of the photoresistor 309 depends on the light energy which it receives from a light-emitting diode 310 supplied by a current source I.
De cette manière cette cellule se comporte bien comme un amplificateur dont le gain dépend de la fréquence en fonction de
avec une pente k qui est fixée par le courant I qui traverse la DEL 310. La valeur du courant qui détermine la valeur de l'énergie lumineuse émise par la diode détermine donc la valeur de l'énergie lumineuse reçue par la photorésistance 309, ce qui modifie la polarisation du transistor 306, qui se comporte en résistance variable en formant avec la résistance 307 un potentiomètre alimenté entre le + et le -, ce qui détermine la valeur du gain total de 11 ensemble
Un tel système de contre-réaction permet d'obtenir une dynamique de réglage particulièrement importante en se débarrassant totalement des problèmes d'oscillations parasites.In this way this cell behaves well as an amplifier whose gain depends on the frequency as a function of
with a slope k which is fixed by the current I which passes through the LED 310. The value of the current which determines the value of the light energy emitted by the diode therefore determines the value of the light energy received by the photoresistor 309, this which modifies the polarization of transistor 306, which behaves in variable resistance by forming with resistor 307 a potentiometer supplied between the + and the -, which determines the value of the total gain of 11 together
Such a feedback system makes it possible to obtain a particularly large adjustment dynamic while totally getting rid of the problems of parasitic oscillations.
Ce résultat est obtenu d'une part parce que la contre-réaction est à très faible bande passante et pratiquement en continu, et d'autre part parce que le dispositif de réglage électro-optique assure un découplage particulièrement efficace. A titre d'exemple on peut utiliser des résistances disponibles commercialement sous le nom de VACTEC et fabriquées par la société VACTROL. On a même pu constater que ce modèle de résistance présentait une capacité parasite plus faible que celle d'un potentiomètre de type classique, ce qui diminue encore les risques d'accrochage.This result is obtained on the one hand because the feedback is at very low bandwidth and practically continuously, and on the other hand because the electro-optical adjustment device ensures a particularly effective decoupling. By way of example, resistors commercially available under the name VACTEC can be used and manufactured by the company VACTROL. It has even been observed that this resistance model had a lower parasitic capacity than that of a conventional potentiometer, which further reduces the risks of snagging.
En utilisant seulement 4 cellules d'égalisation on a pu obtenir un égaliseur présentant une bande passante de 10
MHz avec un gain à 10 MHz de 65 dB. By using only 4 equalization cells we were able to obtain an equalizer with a bandwidth of 10
MHz with a gain at 10 MHz of 65 dB.
Claims (5)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR9010250A FR2665808A1 (en) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | Auto-adaptive equaliser |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| FR2665808A1 true FR2665808A1 (en) | 1992-02-14 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| CL | Concession to grant licences | ||
| ST | Notification of lapse |