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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2512296A1
Family ID 8001396
Probable Assignee Lignes Telegraph Telephon
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title DISPOSITIF DE MESURE DE LA BANDE PASSANTE D'UNE LIAISON PAR
FIBRE OPTIQUE
EN Title MEASURING SYSTEM FOR PASSBAND OF COMMUNICATIONS OPTICAL-FIBRE
- HAS SIGNAL SEQUENCE GENERATOR WITH OUTPUT CONVERTED TO OPTICAL
SIGNAL SUPPLYING PHOTODETECTORS FEEDING COMPARATOR FED WITH REFERENCE
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION A POUR OBJET UN DISPOSITIF DE MESURE DE LA BANDE PASSANTE
D'UNE LIAISON PAR FIBRE OPTIQUE 3 COMPORTANT UN EMETTEUR E ET UN
RECEPTEUR R. L'EMETTEUR E COMPORTE UN GENERATEUR 1 D'UNE SEQUENCE DE N
SIGNAUX PERIODIQUES AYANT CHACUN UNE FREQUENCE PREDEFINIE, RELIE A UN
EMETTEUR OPTIQUE 2. LE RECEPTEUR R COMPORTE UN RECEPTEUR OPTIQUE 4
RELIE D'UNE PART A UNE VOIE DE MESURE 5 ASSURANT LA DETECTION DE LA
FREQUENCE DU SIGNAL RECU ET D'AUTRE PART UNE VOIE DE MESURE 6 ASSURANT
LA DETECTION DU NIVEAU DU SIGNAL RECU ET LA COMPARAISON DE CE NIVEAU
DE REFERENCE, FOURNISSANT AINSI LA MESURE DE L'ATTENUATION SUBIE PAR
LE RAYONNEMENT LUMINEUX A LA FREQUENCE CONSIDEREE.
A photodiode receives the output from an optical fibre link. The
signal is applied to a low noise preamp to drive a filter network
where only one filter is selected to transmit a signal free from
perturbations. A summer controls a gain controlled amplifier to
amplify the fundamental frequency and avoid the parasitic frequencies.
A processing circuit receives the filter output voltage and provides a
display with the transmission frequency. The processing circuit
controls a local oscillator driving a mixer for the input signal. A
discriminator provides automatic frequency control for the local
oscillator. The mixer output is filtered and demodulated and applied
to a log. amplifier (64) to provide an attenuation display scaled in
dB's, when the amplifier output is compared with a reference level.
Description
_________________________________________________________________
DISPOSITIF DE MESURE DE LA BANDE PASSANTE
D'UNE LIAISON PAR FIBRE OPTIQUE
La presente invention se rapporte au domaine du controle des liaisons
par fibre optique et elle a plus particulierement pour objet la mesure
de la bande passante d'une telle liaison.
Pour effectuer cette mesure, il est connu d'emettre dans la fibre un
rayonnement lumineux module dans une bande de frequence aussi large
que possible et d'analyser le signal recu apres propagation dans cette
fibre. A cet effet, differentes methodes sont deja utilisees, parmi
lesquelles on peut citer:
- I'utilisation d'un wobulateur a l'emission et d'un detecteur a large
bande, suivi d'un oscilloscope ou un enregistreur, a la recep tion;
cette methode presente l'inconvenient d'etre rapidement limitee par la
largeur de bande des differents dispositifs utilises;
- I'utilisation a l'emission d'un generateur d'impulsions aussi fines
que possible, donc a large spectre de frequence,et d'un analyseur de
spectre a la reception; cette solution pallie les inconvenients
precedents mais presente de nombreux inconvenients lorsqu'on desire
l'utiliser sur chantier, apres installation d'une liaison optique.
En effet, de telles conditions necessitent de la part des instruments
de mesure une grande stabilite en fonction du temps, de la temperature
et de la tension d'alimentation, ainsi que l'aptitude a fonctionner en
lumiere ambiante et milieu parasite; enfin, l'appareil resultant doit
etre aisement transportable, leger, ce qui n'est pas le cas de la
solution utilisant l'analyseur de spectre, qui est de plus onereuse,
et d'une utilisation simple limitant au maximum la possibilite
d'erreurs d'interpretation.
La presente invention a pour objet un dispositif de mesure repondant a
ces diverses contraintes grace a l'utilisation du processus suivant
- emission dans la fibre a mesurer d'un nombre fini (N) de signaux
ayant chacun une frequence predefinie;
- reception des signaux par deux voies de mesure-: l'une qui reconnait
la frequence du signal recu et l'affiche, et l'autre qui,
simultanement, mesure l'attenuation du signal du a sa propagation dans
la fibre et l'affiche.
Plus precisement, la presente invention a pour objet un dispositif de
mesure de la bande passante d'une liaison par fibre optique comportant
un emetteur du rayonnement lumineux dans la fibre optique et un
recepteur du rayonnement lumineux apres propagation dans la fibre;
l'emetteur comportant:
- des moyens de generation d'au moins une sequence de N signaux ayant
chacun une frequence predefinie;
- des moyens de - conversion des signaux precedents en un rayonnement
lumineux; et le recepteur comportant:
- des moyens de conversion du rayonnement lumineux en signaux
electriques;
- une premiere voie de mesure assurant la detection de la frequence
des signaux precedents;
- une deuxieme voie de mesure assurant la detection du niveau de ces
signaux et la comparaison des niveaux obtenus a un niveau de
reference, fournissant ainsi l'indication de l'attenuation subie par
le rayonnement lumineux.
Dans un mode de realisation prefere, le dispositif comporte en outre
des moyens d'affichage numerique de l'attenuation subie par le
rayonnement lumineux, cet affichage s'effectuant de preference
directement en dB.
L'invention sera mieux comprise a l'aide de la description qui suit,
donnee a titre d'exemple et illustree par les dessins annexes qui
representent:
- la figure 1, un schema synoptique du dispositif selon l'inventison;
- la figure 2, le schema di;n mode de realisation de l'emetteur de
rayonnement lumineux utilise dans le dispositif selon l'invention;
- la figure 3, le schema d'un detail de la figure precedente
- la figure 4, le schema d'un mode de realisation du recepteur utilise
dans le dispositif selon l'invention.
Sur ces differentes figures, les memes references se rapportent aux
memes elements.
Sur le synoptique de la figure 1, on a represente un emetteur E
susceptible d'emettre un rayonnement lumineux dans une fibre optique 3
dont on veut mesurer la bande passante, ce rayonnement etant recu a
l'autre extremite de la fibre par un recepteur R.
L'emetteur E comporte:
- des moyens de generation (1) d'au moins une sequence de N signaux
electriques periodiques, de preference sinusoldaux, ayant chacun une
frequence predefinie, les N frequences etant reparties sur la gamme
des frequences que la fibre 3 est susceptible de transmettre;
- des moyens de conversion, ou emetteur optique, 2, des signaux
electriques produits par le generateur I en un rayonnement lumineux
susceptible d'etre emis dans la fibre 3, par l'intermediaire de moyens
de connexion classiques non representes; l'emetteur optique 2 est de
preference constitue par un laser.
Le recepteur R comporte des moyens de conversion, ou recepteur
optique, 4, du rayonnement lumineux recu apres propagation dans la
fibre 3, par l'intermediaire de moyens de connexion classiques non
representes, en signaux electriques. Ces signaux sont diriges d'une
part vers une premiere voie de mesure (5) assurant la detection de la
frequence des signaux electriques fournis par le recepteur optique 4
et, d'autre part, vers une seconde voie de mesure (6) assurant la
detection du niveau de ces memes signaux electriques et la comparaison
des niveaux obtenus a un niveau de reference, fournissant ainsi la
mesure de l'attenuation subie par le rayonnement lumineux lors de sa
propagation dans la fibre.
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant: la partie remission
E assure l'emission dans la fibre 3 de N signaux, chacun presentant
une frequence predefinie distincte, et la partie re- ception R fournit
pour chacun des signaux recus, dont la voie 5 detecte la frequence,
I'indication du niveau d'attenuation correspondant a la frequence
consideree (voie 6).
La figure 2 represente un mode. de realisation de l'emetteur E du
dispositif de la figure 1.
Sur cette figure, on a represente un element 22, appele sequenceur,
qui contient en memoire ou qui recoit sur commande exterieure la
sequence des N valeurs des frequences a emettre dans la fibre. Ce
sequenceur 22 est relie d'une part a un dispositif d'affichage 21 a
tout instant de la frequence emise et d'autre part a un generateur de
frequence 23, engendrant le signal sinusoldal dont la frequence est
affichee par l'element 21. Le generateur de frequence 23 peut etre
realise par exemple a l'aide de N oscillateurs a quartz commutables,
chacun des circuits etant destine a emettre l'une des frequences de la
sequence; le generateur 23 peut etre egalement realise comme decrit
ci-dessous figure 3. Le sequenceur 22 et le generateur 23 constituent
les moyens 1 de la figure 1.
Le signal fourni par le generateur 23 voit ensuite son niveau regle
par un circuit 24, commande soit par le sequenceur 22 soit par une
commande exterieure, et permettant l'ajustage du niveau de chacun des
N signaux de la frequence, separement les uns des autres, avant
l'attaque de l'emetteur optique 2.
L'emetteur optique 2 est constitue par une source laser 28, stabilisee
en temperature (circuit 26) et en puissance moyenne (circuit 27) par
tout moyen connu, la stabilisation en puissance moyenne etant reliee a
un sommateur 25 recevant par ailleurs le signal issu du circuit
d'ajustage 24.
La figure 3 represente un mode particulier de realisation du
generateur de frequence 23 de la figure 2.
Le generateur 23 comporte deux oscillateurs 31 et 33, I'un d'entre eux
(33) fournissant une frequence fixe predeterminee et l'autre (31), une
frequence variable en fonction du signal que lui fournit le sequenceur
22. A titre d'exemple, les oscillateurs 31 et 33 peuvent etre
commandes en tension, le sequenceur 22 fournissant alors N echelons de
tension pour obtenir les N signaux sinusoldaux de la sequence.
Les frequences delivrees par les oscillateurs 31 et 33 sont fournies a
un melangeur 32, le signal resultant du battement des deux frequences
precedentes constituant le signal fourni au circuit d'ajustage 24 puis
a l'emetteur optique 2.
L'avantage de ce mode de realisation du generateur de frequence 23 est
sa polyvalence; symetriquement, L'avantage de la realisation du
generateur 23 par N oscillateurs a quartz est un coflt moindre, au
detriment de la polyvalence.
La figure 4 represente un mode de realisation du recepteur R du
dispositif selon l'invention.
On retrouve sur cette figure le recepteur optique 4, recevant le
rayonnement issu de la fibre 3, et les deux voies de mesure: de
frequence (ensemble de circuits 5) et d'attenuation (ensemble de
circuits 6); de plus, des circuits de changement de frequence,
globalement reperes 7, sont interposes entre la sortie du recepteur
optique 4 et la voie de mesure de l'attenuation 6.
Le recepteur optique 4 comporte de preference une diode
photoreceptrice 41, de type PIN, suivie d'un preamplificateur 42 a
faible bruit.
La voie de detection de la frequence 5 comporte un amplificateur 51
dont -le gain, eleve, est variable, qui recoit le signal sortant du
preamplificateur 42 a une frequence FR qui doit etre, aux distorsions
dues a la transmission pres, I'une des N frequences predefinies que
l'emetteur est susceptible d'envoyer. Le signal amplifie par l'element
S1 est fourni a un reseau 52 comportant
N filtres, realises par exemple chacun par un circuit resonnant centre
sur l'une des frequences de la sequence. Ce reseau 52 comporte N
sorties dont l'une seulement doit theoriquement porter un signal en
l'absence de perturbations. Les sorties du reseau 52 sont dirigees
d'une part vers un sommateur 53 et d'autre part vers un circuit
d'aiguillage 54.
Le sommateur 53 est relie a l'amplificateur de gain variable 51 et -
constitue une boucle de controle automatique de gain (CAG).
L'interet de cette derniere est le suivant: l'amplitude du signal
necessaire pour faire resonner l'un au moins des filtres du reseau 52
est, ainsi qu'il est connu, generalement elevee, ce qui conduit a
conferer un gain eleve au signal de frequence FR recu et induit un
risque d'harmoniques; le CAC permet de regler le niveau du fondamental
afin qu'il soit suffisant et l'interposition d'un circuit a seuil (non
represente) sur chacune des--N sorties du reseau 52 permet d'eviter
tout signal parasite sur celles-ci; dans un mode de realisation
prefere, les circuits a seuil sont places dans le dispositif apres la
boucle de CAG.
Le dispositif d'aiguillage 54 recoit par ailleurs N tensions de valeur
predefinie et notees VR1 a VRN; sa fonction est de fournir aux
circuits 7 celles des tensions VR qui correspondent a la frequence FR
detectee par le reseau 52. Il est a noter que le circuit a seuil
mentionne precedemment peut etre inclus, dans un mode de realisation,
dans le circuit d'aiguillage 54. Ce dernier, par ailleurs, fournit a
un dispositif d'affichage 55 l'indication de la frequence ainsi
reconnue; dans un mode de realisation, le dispositif 55 peut etre
constitue simplement par une serie de voyants lumineux, chacun d'eux
etant affecte a l'une des N frequences de la sequence.
Les circuits de changement de frequence 7 ont pour fonction de
fournir, a partir de la frequence recue FR qui est variable, une
frequence fixe FF aux circuits 6 de mesure de l'attenuation, cette
etape etant rendue necessaire par le fait que les circuits 6
fonctionnent a bande passante tres etroite. Les circuits 7 comportent
un generateur de frequence 76, par exemple commande en tension,
recevant dans ce cas une tension somme de la tension VR precedente,
correspondant a la frequence FR, et une tension notee VF correspondant
a la frequence fixeFF a obtenir, la somme etant elaboree dans un
sommateur 75. L'oscillateur 76 fournit une frequence FOL = FR + FF
correspondant a la somme des tensions recues.La frequence FOL est
fournie a un melangeur 71, qui recoit par ailleurs la frequence FR et
fournit un signal a la frequence FF recherchee, resultat du battement
des deux frequences precedentes (FOL et FR). Ce signal est amplifie
par un amplificateur 72 avant d'etre fourni aux circuits 6.
Par ailleurs, le signal de sortie de l'amplificateur 72 est fourni a
un autre amplificateur 73, relie en serie a un discriminateur 74 puis
au sommateur 75, afin de fournir au generateur 76 une indication de la
frequence FF. Cette boucle constitue un controle automatique de la
frequence FF (CAF) rendu necessaire par la faible largeur de bande de
la voie de mesure 6.
Le generateur 76 peut etre realise soit de facon analogue au
generateur 23 de la figure 3, a l'aide de deux oscillateurs, I'un a
frequence fixe et l'autre a frequence variable, entre lesquels on
realise un battement, le resultat de ce battement etant la fre quence
FOL greater than soit a l'aide de N oscillateurs a quartz commutables;
dans ce dernier cas, le circuit de controle automatique de frequence
n'est plus utile, du fait de la stabilite de ces oscillateurs.
Les circuits de mesure d'attenuation 6 comportent, en serie:
- un filtre 61, centre sur la frequence FF;
- un amplificateur 62;
- un demodulateur 63, constitue par exemple par un detecteur lineaire
fournissant un signal continu a partir du signal alternatif (a la
frequence FF) recu;
- un amplificateur 64 logarithmique, qui est necessaire lorsque
l'affichage du niveau d'attenuation est realise en dB, comme decrit
plus loin;
- des moyens de comparaison du niveau du signal recu a une valeur de
reference, reperes 65 et decrits plus en details ci-dessous;
- des moyens d'affichage numerique 66 de l'attenuation subie par le
signal, par exemple en dB; cet affichage utilise par exemple des
diodes electroluminescentes ou des cristaux liquides.
Le fonctionnement de la voie de detection d'attenuation 6 necessite
une etape preliminaire dans laquelle l'emetteur E et le recepteur R
sont relies a l'aide d'une liaison optique de tres faible longueur,
afin de presenter une attenuation tres sensiblement voi sine de zero.
Un signal est emis par l'emetteur vers le recepteur et il passe dans
la chaine qui vient d'etre decrite jusqu'au comparateur de niveau 65,
ou le niveau de reference de ce comparateur est alors ajuste afin que
l'attenuation affichee par le dispositif 66 soit egale a zero. A ce
moment, le dispositif est pret a realiser une mesure reelle.
Dans une variante de realisation, la voie de mesure d'attenuation 6
comporte, a la place de l'amplificateur 62, un ensemble
d'amplificateurs en serie, susceptibles d'etre ou non mis en service
par un court-circuit, ce qui permet d'ameliorer la dynamique de
mesure. Dans ce cas, le dispositif peut comporter en outre:
- la prise en compte automatique de la valeur totale de gain choisie,
au niveau du comparateur de niveau 65, ce qui augmente la securite de
la mesure;
- I'affichage d'un eventuel depassement de la dynamique de mesure,
realise par exemple par test de la valeur du signal en sortie du
demodulateur 63, ce qui a le meme avantage que la disposition
precedente.
Il apparait ainsi que le dispositif selon l'invention permet de
realiser tres simplement, rapidement et clairement des mesures de la
bande passante d'une liaison optique, par l'affichage simultane de la
frequence transmise et de l'attenuation qu'elle a subie. Un tel
dispositif est donc particulierement adapte a l'utilisation sur
chantier et peut, dans cette optique, etre alimente sur batteries
internes, un convertisseur continu-continu assurant le cas echeant
l'interface.
A titre d'exemple, les N frequences choisies pour tester la liaison
peuvent s'etager entre environ 10 et 150 MHz, N etant de l'ordre d'une
dizaine et la duree de chaque frequence d'une dizaine de secondes, la
frequence FF etant de l'ordre de 1,5 MHz.
La description ci-dessus a ete faite a titre d'exemple non limitatif
et les variantes a la portee de l'homme de metier entrent dans le
cadre de l'invention. C'est ainsi notamment que ce dispositif,
lorsqu'il est utilise en laboratoire, peut comporter un acces sur
L'emetteur optique permettant la modulation du laser par un generateur
externe et qu'un acces peut etre prevu egalement a la sortie du
recepteur optique, permettant une observation directe a l'aide d'un
analyseur de spectre.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1. Dispositif de mesure de la bande passante d'une liaison par fibre
optique, comportant un emetteur de rayonnement lumineux dans la fibre
optique et un recepteur du rayonnement lumineux apres propagation dans
la fibre; le dispositif etant caracterise par le fait que l'emetteur
(E) comporte- des moyens de generation (1) d'au moins une sequence deN
signaux ayant chacun une frequence predefinie;- des moyens de
conversion (2) des signaux precedents en un rayonnement lumineux; et
que le recepteur (R) comporte:- - des moyens de conversion (4) du
rayonnement lumineux en signaux electriques;- une premiere voie de
mesure (5) assurant la detection de la frequence (FR) des signaux
precedents;- une deuxieme voie de mesure (6) assurant la mesure du
niveau- de ces signaux et la comparaison des niveaux obtenus a un
niveau de reference, fournissant ainsi l'indication de l'attenuation
subie par le rayonnement lumineux.
2. Dispositif selon la revendication 1, caracterise par le fait que
les moyens de generation (1) de l'emetteur (E) comportent un
sequenceur (22) delivrant une sequence de N commandes a un generateur
de frequence (23).
3. Dispositif selon la revendication 2, caracterise par le fait que le
generateur de frequence (23) comporte N circuits oscillateurs a quartz
commandes selectivement par le sequenceur (22).
4. Dispositif selon la revendication 2, caracterise par le fait que
le- generateur de frequence (23) comporte deux oscillateurs, I'un (33)
delivrant un signal a frequence fixe et l'autre (31) un signal dont la
frequence est commandee par le sequenceur (22), le signal fourni aux
moyens de conversion (2) de l'emetteur (E) resultant du battement des
deux frequences precedentes.
5. Dispositif selon l'une des revendications precedentes, caracterise
par le fait que les moyens de conversion (2) de l'emetteur.
(E)comportent une source laser (28).
6. Dispositif selon la revendication 5, caracterise par le faitque la
source laser (28) est regulee en puissance moyenne (27) et en
temperature (26).
7. Dispositif selon l'une des revendications precedentes, caracterise
par le fait que les moyens de conversion (4) du recepteur (R)
comportent une photodiode du type PIN (41).
8. Dispositif selon l'une des revendications precedentes, caracterise
par le fait que la premiere voie de mesure (5) du recepteur (R)
comporte un reseau (52) de N filtres accordes chacun sur l'une desN
frequences predefinies, assurant ainsi la detection de la frequence
(FR) de chaque signal de la sequence.
9. Dispositif selon la revendication 8, caracterise par le fait que la
premiere voie de mesure (5) comporte en outre une boucle de controle
automatique de gain entre la sortie et l'entree du reseau de filtres
(52).
10. Dispositif selon l'une des revendications precedentes, caracterise
par le fait que le recepteur (R) comporte en outre des moyens de
changement de frequence (7), recevant le signal electrique fourni par
les moyens de conversion (4) et fournissant a la deuxieme voie de
mesure (6) un signal de frequence fixe (FF) quelle que soit la
frequence (FR) du signal recu.
11. Dispositif selon la revendication 10, caracterise par le fait que
les moyens de changement de frequence (7) comportent un generateur de
frequence (76), recevant l'indication de la frequence detectee (FR)
par la premiere voie de mesure (5) ainsi que celle de la frequence
fixe (FF) et fournissant un signal dont la frequence (FOL) est la
somme des deux precedents; des moyens melangeurs (71) recevant le
signal de sortie des moyens de conversion (4) et la frequence somme
precedente, fournissant a la deuxieme voie de mesure (6) un signal a
ladite frequence fixe (FF) qui resulte du battement des deux
frequences recues.
12. Dispositif selon la revendication 11, caracterise par le fait que
le generateur de frequence (76) comporte N oscillateurs a quartz
commandes selectivement par la premiere voie de mesure (5).
13. Dispositif selon la revendication 11, caracterise par le fait que
le generateur de frequence (76) comporte deux oscillateurs, I'un
delivrant un signal a frequence fixe et l'autre, un signal dont la
frequence est commandee par la premiere voie de mesure (5), le signal
fourni aux moyens melangeurs (71) resultant du battement des deux
frequences precedentes; et que les moyens de changement de frequence
(7) comportent en outre des moyens de controle (74) automatique de la
frequence fixe (FF).
14. Dispositif selon l'une des revendications precedentes, ca
racterise par le fait que la deuxieme voie de mesure (6) comporte
successivement:- un demodulateur (63) du signal electrique recu,- des
moyens de comparaison (65) du niveau du signal fourni par le
demodulateur (63) a un niveau de reference;- des moyens d'affichage
numerique (66) de l'attenuation subie par le rayonnement lumineux,
fournis par les moyens de comparaison (65).
15. Dispositif selon la revendication 14, caracterise par le fait que
les moyens d'affichage (66) realisent un affichage en dB et que la
deuxieme voie de mesure (6) comporte en outre un amplificateur
logarithmique (64).
16. Dispositif selon la revendication 14, caracterise par le fait que
les moyens de comparaison (65) comportent des moyens de reglage du
niveau de reference tels que les moyens d'affichage (66) indiquent une
attenuation sensiblement egale a zero lorsque l'emetteur (E) et le
recepteur (R) sont relies par la fibre optique tres courte par rapport
a la fibre a mesurer (3).
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