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L.a présenr,e ` tlV"l~t,i on esl; relative à ia com!liuta;:;on de si~na
électl~i.ques a faib~e niveau et à l~1rge r~nde,
Dans les r~seaux de transmission on prévoit souvent, pour des
raisons de sécurité, plusicurs chemins possibles pour un signal de
transmission. Le choi~ entre 1P3 chemins 9~ effectue dans les stations du
réseau de transmission à ].'aidc de dispositifs de co~.mutation qui. assu~renc
l'aiguillaee des si~1au~ de transmission depuis des chemins dit.s entrants
vers dss chemins dits sortants.
I.es dispositi~s de commutation connu~ pour ce genre
d'applicaSion sont réàlisés sous forme matricielle. Ils comportent deux
ense~bles de conducteurs formant l'un les colonne~s l'autre les lignes d'rme
matrice, et des points de commutation électromécaniques ou électroniques
disposés entre les deux ensembles de conducteurs aux intersections des
li~les et des colonnes. Ils présentent de~s entrées li~ne constituées par
l'une des extre~ni.tés de l'ensemble de conducteurs formant les lignes de la
matrice et das entrées colonne constituées par l'une des extrémités de
l'ensemble des conducteurs I~ormant les colonnes de la matrice. Pour des
raisons d'adaptation d'lmpédance une entrée ligne est reliée a au plus Lm e
entrée colonne et réciproquement. La liaison entre une entrée ligne et une
entrée colonne est obtenue en com~nandant la fermeture du point de commu~
tation situé à l'intersection de la ligne et de la colonne considérées.
- En fait les dispositifs de commutation réalisés sous la forme
précédente ne peuvent a~oir qu'une capacité très li.mitée car les
caractéristiques électriques d'une liaison entre vne ligne et une colonne
se dégradent rapidement lorsque les dimensions de la matrice aug~nentent. En
ef~et celles~ci dapendent non seulement des caractéristiques électriques
du point de commutation a l'état fermé situé à l'intersection de la ligna
et de la colonne considerLaes mais égalernent de celles des points de commu-
tation à l'état ouvert directement connectés à la ligne et à la co].cnne
considérées. D'autre pa.rc pour toute liaison électrique entre unc entrée
ne et une entree colon(Le, i.l y a Ime parti.e des c~ablages réalisant la
ligne et la colorine con;,i~ r~,~s oAui se trouve en d~.rivatlon snr la liai~son
6~3Z
,,
et qui provoque des re~lexionv parasites d'autant plus importante3 que les
dimensions de la matrice sont grandes.
Pour ces ra;.sons, la matri.ce de comrnutat.ion des dispositifs de
grande caplcite est découpée en se~nents de llgnes et de colonnes par un
quadrillage qul dé~init un réseau de matrices élémentaires. Les segments
d'une mêmc ligne sont raccordes par une extrémité aux sorties d'un
sélecteur dont l'entrae correspond à l'entrée de la ligne consldérée de la
matrice de commutation. De meme les segments d'une merne oolonne sont
raccordés par une extremité aux sorties d'un sélecteur dont l'entrée
correspond à l'entrée de la colonne considérée de la matrice de
commutation. Une liai.c.on entre une entrée ligne et une entrée colonne de la
matrice de commutation est obtenue en positionnant les sélecteurs de
l'entrée ligne et de l'entrée colonne con~sidérées de manière à sélectionner
la matrioe élémentai.re contenant à la fois un se~lent de ladite ligne et ur
se~nent de ladite colonne, puis en commandant dans ladite matrice
élémentaire la fermeture du point de coMmutation situé à l'intersection
desdits segments. Elle présente de meilleures caractéristiques électriques
car, à pa.tir d'une certaine capacité, les points de commutation à l'état
ouvert dlrectement raccordés à la liaison qul sont ceux directement
raccordés aux sélecteurs concernés et aux segmen~s ligne et colonne de la
matrice élémentaire sont moins nombreux que ceux qui sont e~fectivement
raccordés à l'ensemble de la ligne et de la colonne considérées. En outre,
la longueur des parties de câblage qui se trouvent en dérivation sur la
liaison est réduite et reste inférieure à celle d'un segment de ligne et
d'un segrnent de colonne.
Si ce découpage de la matrice de commutation en matrice
élérnentaira apporte des améliorations aux caraotéristiques électriques des
liaisons, il conduit, en contre partie, à une complication de la co~mande
du dispositif puisqu'il faut ajouter à la commande des points de
cGmmutation des aatrices élémentaires celles des séleoteurs.
D~s les dispo3itifs connus, la commande des points de
commutation des matrices elementaires et celle des sélecteurs se .font
~6~
independamment l'une de l'autre ce qui donne une grarlde complexité aux
circuits de contrôle .
La présente invention a pour but de simplifier la structure des
circuits de contr~e des dispositifs de commutation du genre précité.
Elle a pour objet un disposit.if de commutation de t~pe matriciel
présentant : -
- une matrice de commutation munie d'~ntrées ligne et d'entrée~ colonne et
decoupée en se~ments de lignes et de colonnes selon un quadril]age
déf`inissant un réseau de rnatrices élémentaires,
- un sélecteur par ligne ayant une entrée connectée a l'entrée ligne dont
l'ordre correspond à celui de la ligne concernée, et des sorties1 en nombre
égal à celui des segments de la ligne concernee, connectées chacune à une
extrémité d'un segrnent distinct de la ligne concernée,
- un sélecteur par colonne ayant une entrée connectée à l'entrée colonne
dont l'ordre correspond à celui de la colonne concernee, et des sorties, en
nombre égal à celui des segments de la colonne concernée, connectées
chacune à une extrémité d'un segment distinct de la colonne concernée,
- des ensembles de conducteurs réalisant le.sdits segments de lignes et de
colonnes,
- de5 points de commutation à deux états passant ou bloqué commandés pa~
un circuit de contrôle et disposés dans les matrices élémentaires aux
points d'intersection des segments de li~nes et de colonnes,
- des points de commutation à deux états passant ou bloqué disposés dans
chaque sélecteur, i~n par sortie connecté entre l'entrée et la sortie
considérée du sélecteur et sensible à 1'état passant qu'il recopie de llun
quelconque des points de commutation de matrice élémentaire auxquels il
est directement relié,
- et ledit circuit de contrôl0.
Selon un rnode préféré de réalisation les point~ de commutat.ion
sont réalisés à l'aide de diod0s normalement bloquées, que l'on rend
passantes pour un si ~lal à laible niveau et à large bande par l'application
d'un col~ant con~irlu. L.e dispositif de commutation comport.e alors :
-- 3 --
- des points de cor3rnut~tion de matrices élémentaires identiques entre eux
et realisés chacun au moyen de deu~. diodes connectées en série et en sen~
opposés,
- des points de commutation de sélecteur réalis~s chacun à l'aide d'une
diode connectée dans le Même sens que la dlode de chacun des points de
commutation de matrice élémentaire à laquelle alle est directement reliée,
- des sources de courant constant, bloquees ou non par le circuit de
contrôle, connectées chacune elltre la masse et le point de jonction des
diodes d'un point de commutation de matrice élémentaire dans un sens tel
que lesdites diodes soient traversées dans le sens passant par le courant
de la source considéréc,
- une resistance connectée entre l'entrée de chaque sélecteur et ~a masse
assurant à la fois l'adaptation d'impédance de l'entrée du sélecteur
considéré et le rebouclage à la masse du courant issu des sources de
courant constant,
- et une capacité d'isolement intercalée devant l'entrée de chaque
sélecteur.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
ressortiront des reYendications jointes et de la description ci-après d'un
mode da réalisation donné à titre d'eY.emplei Cette description sera faite.
en regard du dessin dans lequel :
- la figure 1 représente le schéma d'implantation des points de commutation
d'un dispositif de grande capacité selon l'inventi.on,
- la figure 2 représente le schéma électrique d'un point de commutation à
diodas pour un signal à large bande,
- la fi~re 3 représente le schéma d'una liaison électrique telle qu'elle
est établie dans un dispositif de commutation conforme à l'invention,
~ et la figure 4 représente le schéma d'une liaison électrique telle
qu'ella est établie dans une .variante du dispositif de commutation
précédent. .
La fi~ure 1 est relative à l'implantation des points de
commutation d'un dispositir p3rmettânt d'établir des liaisons électriques
, '
3~
entre neuf entrées colonnesindexées par les nombres 11 à 19 et reliées par
exemple à neuf che~.ins entrants, et douze entrées lignes indexées par les
nombres 20 a 31 et reliées par exemple à douze chemins sortants. Sur cette
fig~re 1 les points de commutation ont été représentés par des points.
La matrice glob~le de commutation du dispositif présente neuf
oolonnes et douze lignes. Elle est partagée par un quadrillage 1 representé
en pointlllés, en ~ réseau de matrices élémentaires 2. Celles-ci
présentent chacune trois lignes et trois colonnes formées par des segrnents
de lignes et de colonnes de la matrice globale qui ont été représentés en
traits appuyés. Les trois segments d'une meme li2ne de la matrice globale
sont connectés chacune, par une extrémité, à l'une des trois sorties d'u~
sélecteur 3 relié par son entrée à l'entrée li~e de la matrice globale
correspondant à la li~e concernée. De même, les quatre segmerlts d'une mêrne
colonne de la rnatrice globale sont connecté~ chac:un, par une extrémité à
l'une des quatre sorties d'un sélecteur 4 relié par son entrée à l'entrée
colonne de la matrice globale correspondant à la colonne concernée. Les
sélecteurs comportent Ull point de commutation entre leur entrée et chacune
de leurs sorties. I.es selecteurs de segments de ligne 3 sont représentés
sur une colonne à gauche du réseau de matrices élérnentaires 2. Ceux de
se~nents de colonne 4 sont représentés sur llne liene au-dessus du réseau de
matrices élémentaires 2.
La division de la matrice globale de commutation du dispositif en
un réseau de matrices élémentaires plus petites 2 adressées au moyen de
sélecteurs permet à ].a fois de diminuer le nombre de points de commutation
à l'état ouvert reliés directernent à une liaison éleotrique et la longue~
du cablage pouvant se trouver en dérivation sur cette liaison et provoquer
des réflexions parasites.
Une liaison électrique est réalisée par la mise en série de trois
points de co~n~utation a l'état ferrne un preMier appartenant à un sélecte~lr
3 de se~nents de ligne 3, un deuxième à ~m sélecteur de se~nents de colonne 4
et un troisieme à une rnatrice élémentaire 2. Les points de commutation à
l'état ouvert q~li lui sont reliés sont les points de commutat.ion restant
~1~6~
des selecteurs de s5t~len~s de li~e et de segments de colonne empruntés par
la liaison ainsi que, parmi les points de commutation de la matrice
élémentaire concernée, ceux qui sont reliés par une extrémité aux se~ments
de ligne et de colonne emprlmtees par la liaison. Dans l'exemple représenté
ils sont au nombre de neu~ : deux appartenant à un sélecteur de seg~ents de
ligne 3, troi~ appartenant à un sélecteur de se~nents de colonne 4 et
quatre appartenant à une matrice élémentaire. Si la matrice globale de
commutation n'avait pas été divisée en un réseau de matrices élémentaires
ils seraient au n~nbre de dix neuf : huit pour la li~le empruntée pour la
liaison et on~e pour la colonne. On peut démontrer que la réduction du
no~bre de points de commutation à l'état ouvert reliés directement à une
liaison électrlque est d'autant plus importante que la oapacité du
dispositif de commutation est plus grande.
Les lon~ueurs de cablage pouvant se trouver en dérivation sur une
liaison électri.que se réduisent à celles d'un segment de igne et d'un
segment de colonne alors que sans la divi,sion en matrices élémentaires
elles peuvent atteindre les longueurs d'une ligne et d'une colonne de la
matrice globale de commutation.
La figure 2 représente le schéma électrique classique d'un point
de co~utation pour un signal à faible niveau et à large bande utilisa;~
des diodes bloQuées au repos et rendues passantespar l'application d'un
courant continu.
Ce point de commutat,ion comporte deux entrées 35 et 36 reliées
par l'intermédiaire de ca~acités d'isolement 37 et 38 à dsux diodes 39 et
40 connectées en sérié par leurs cathodes. Chaque diode 39 respectivement
40 a son anode reliée à la masse par l'intermédiaire d'~le résistance 41
respectivernent 42. Une source de courant oonstant commandable 43
représentée par un générateur de courant pouvant être court-circuité par ~u
interrupteur est connectée à la masse par sa borne positive et au point de
jonction des cathodes des deux diodes 39 et 40 par sa borne négative.
Lorsque l'interrupteur est fermé, les diodes 39 et 4n ont leur
cathode Mlse a la masse et sont bloquées par absence de courant de
628Z
polarisation. Aucun signal ne psut se propager d'une entree à l'autre car
pour le faire il de~rrait tra~terser les diodes 39 et 40 qui présentent une
grande impédance et passer par la mas3e.
Lorsque l'interrupteur est ouvert la source de courant 43
présente une grande impedance qui isole de la masse les cathodes des diodes
39 et 40. En outre elle délivre un courant constarlt qui se fractionne en
deu~ parties l'l~le parcourant la r-ésistance 41 et la diode 39 dans le sens
passant l'autre la résistance 42 et la diode 40 dans le sens passant et qui
polarise les diodes 39 et 40. Un signal appliqué sur une entrée se propage
sur l'autre entrée par l'intermédiaire des diodes 39 et l~o en s'ajoutant à
une fraction du courant constant fourni par la source 43 et en se
retr~chant à l'autre.
Les résistances 41 et 42 servent non seul ~nent à refermer à la
masse les trajets des fractions du courant constant fourni par la source 43
mais également à adapter les impédances des entrées 35 et 36 du point de
commutation à l'état passant c'est-à-dire lorsque l'interrupteur est
ouvert.
La réalisation de la source de courant ~13 est classique. ~a
commande l'est égalernent.
La ~igure 3 représente le schéma d'une liaison électrique entre
une entrée ligne et une entrée colonne d'url dispositif de commutation dont
les points de commutation sont répartis con~ormément au dessin de la figure
1 Ce dispositif de commutation met en oeuvre deux typss de points de
commutation à diodes l'un pour les sélecteurs, l'autre pour les matrices
élémentaires, dont le fonctionnement rappelle celui du point de
commutation décrit relativement à la figure 2.
La liaison électrique cholsie en exemp~e et représentée à la
~igure 3 est celle qui peut etre établie dans le dispositif de commutation
entre sa siY.ieme entrée de li~ne 25 et sa deuxième entrée de colonne 12.
Celle~ci rnet en oeu-~re un sélecteur de ligne 50 et un sélecteur de colonne
51 pour le choix de la matrice élérnentaire 2 colrlportant à la ~ois un
~egment de la si.xi.~me li~ne ec un se~nent de la deuxième cololme et la
matrice élémentaire ~ précitée.
Les sélecteurs d~l dispositif de commutation comportent entre
leur entrée et chacune de leurs sortie.æ un point de cornmutation d'un
premier type ~ormé d'une diode connectée par son anode à leur entrée et par
sa cathode à la sortie considér~ Ils sont en outre reliés par leur entrée
d'utle part à une entrée li.gne ou colonne du dispositif de commutation par
l'intermédiaire d'wle capacité d'isolement et d'autre part à la mzsse par
l'intermédiaire d'une résistance d'adaptation d'impédance. Dans la figu.re
3,1es trois diodes du sélecteur de segments de ligne 50 ont été indexées
10par 52, 53 et 54 et les quatres diodes du sélecteur de segments de colonne
51 par 55, 56, 57 et 58. L'entrée du sélecteur de segnents de ligne 50 est
connectée à la masse par une résistance 62 et à la sixièlne entrée de ligne
25 du dispositif de commutation par l'intermédiaire d'une capacité 64. De
même l'entrée du sélecteur de segments de colonne 51 est connectée à la
tr.asse par une réslstance 63 et à la deuxième entrée de colonne 12 du
dispositif de cornmutation par l'intermédiaire d'une capacité 65. Pour une
meilleure clarté de la figure 3 on n'a représenté complètement que les
connexions électriques des diodes 54 et 57 qui sont dans la liaison
électrique prise en exemple.
20Les matrices élémentaires 2 du dispositif de commutation
: présentent aux points d'intersection des se~ments de ligne et des segments
de colonne qui les constituent des points de commutation d'un deuxième type
forttlés chacun de deux diodes connectées en série par leur cathode et d'une
source de courant constant connectée par sa borne négative aux cathodes des
diodes et par sa ~orne posltive à la masse. Dans la ~igure 3 on a représenté
partiellement la matrice élémentaire 2 contenant le point de commutation
reliant un segrnent de la sixième ligne avec un segment de la deuxième
colonne ce point de commutation étant formé des di.odes 59 et 60 connectées
en ~érie par leur cathode et de la source de courant constant comm~ndable
3061 connectee p~r ga ~orne négative aux cathodes des diodes 59 et 60 et par
sa borne positimJe a la masse. Les points de commutation reliés au même
- se~ent de la sixi~me ].i~ne ~ue le point de cor.lmutation réalisé à l'aide
- ~ -
des diodes 5~ et 60 sont représentés partiellement par leurs diodes &6, 67
qui se trouverlt connectées par leur anode à celle de la diode ~g. DerDême
les point.s de commutation reliés au même segment de la deuxième colonne que
le point de commutation réalisé avec les diodes 59 et 60 sont représentés
partiellement par leurs diodes 68 et 69 qui se trouvent connectées par leur
anode à celle de la diode 60.
La commande de la liaison s'obtient uniquement par celle de la
source de courant constant 61.
Lorsque la source de courant constant 61 est débloquée, c'est-à-
dire lorsque l'interrupteur placé en dérivation sur le générateur de
courant qui la constitue est ouvert, elle présente une grande impédance qui
isole de la masse les cathodes des diodes 59 et 60. Elle délivre en outre un
courant constant qui se partage en deux parties l'une parcourant la
résistance 62 et les dlodes 54 et 59 dans le sens passant et l'autre la
résistance 63 et les diodes 57 et 60 dans le sens passant et qui polarise
les diodes 54, 59, 60 et 57. Un signal appliqué sur ure entrée se propage
vers l'autre entrée par l'intermédiaire des diodes 54, 59, 60 et 5r en
s'ajoutant à une partie du courant fourni par la source 61 et en se
retranchant à l'autre.
Lorsque la source de courant col.stant 61 est bloquée, c'est-à-
dire lorsque l'interrupteur placé en dérivation sur le générateur de
courant qui la constitue est ~ermé, elle possède une impédance nulle et
provoque la mise à la masse des cathodes des diodes ~9 et 60. Ces dernières
sont alors bloquées et présentent une grande irnpédance. Aucun signal ne
peut alors se propager d'une entrée à l'autre car il devrait à la fois
traverser les diodes 59 et 60 qui présentent une forte impédance et passer
par la masse. Les diodes 54 et 57 sont également bloquées si elles ne sont
pas parcourues par un courant de polarisation fourni par les sourcesde.
courant des points de c:ommutatioll auxquels appartiennent les diodes 66,
~0 67, 6~.et 69.
La fermeture d'~ point de commutation d'une matrice
élémentai.re, obtenue par le d6~blocage de la source de courant constant qui
lui est associee, entralne la fermeture des polnts de commutation de3
sélecteurs avec lesquels il est en série. Grace à cette propriété, la
commande des points de commutation du dispositif se restreint à celle des
points de commutation ds matrice élémentaire et se réalise comme si le
dispositif ne comportait pas de sélecteurs et avait ses points de
commutation répartis selon une seule matrice de commutation . Cette
commande s~effectue alors comrne celle des clispositifs de l'art antérieur
dont les points de commutation sont répartis en une seule matrice.
Les coe~ficients de réflexion mes~és aux entrées 25 et 12 de la
liaison sont assez mau~iais en raison de l1impédance non nulle présentée par
les diodes lorsqu'elles sont passantes. Pour améliorer cet état de fait il
est avantageux de monter les points de commutation des sélecteurs et des
; matrices élémentaires dans des ]ignes d'affaiblissement à structure en T ou
en II ayant une impédance caractéristique égale à celle souhaitée aux
entrées de la liaison. La figure 4 montre les modifications apportées à la
liaison électrique représentee à la figure 3. En plus des éléments de la
figure 3 qui ont conservé leur indexation pri.mitive,la ~aison comporte des
résistances 70 placées en série avec les diodes, des résistances 71
intercalées en série avec les capacités d'isolement 64 et 65 et une
résistance 72 disposée en parallèle sur la source de courant constant 61.
Ces résistances permettent d'lntégrer les diodes 5~, 59, 60 et 57 à travers
lesquelles doit se propager le signal dans trois lignes d'affaiblissement
successives à structure en T dans l'exemple choisi qui arnéliorent
considérablement le coe~ficient de réflexion de la liaison.
; Il est bien évident que l'invention n'est pas limitée au
dispositif de commutation décrit mais qu'elle peut s'appliquer à un
dispositif de commutation de capacité quelconque.
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