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WO2003030392A1 - Procede et dispositif de detection et de localisation d'un defaut de symetrie sur une ligne telephonique - Google Patents

Procede et dispositif de detection et de localisation d'un defaut de symetrie sur une ligne telephonique Download PDF

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Publication number
WO2003030392A1
WO2003030392A1 PCT/FR2002/003277 FR0203277W WO03030392A1 WO 2003030392 A1 WO2003030392 A1 WO 2003030392A1 FR 0203277 W FR0203277 W FR 0203277W WO 03030392 A1 WO03030392 A1 WO 03030392A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wire
signal
common mode
mode signal
telephone line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2002/003277
Other languages
English (en)
Inventor
Daniel Gardan
Rabah Tarafi
Hervé LE COZIC
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Orange SA
Original Assignee
France Telecom SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by France Telecom SA filed Critical France Telecom SA
Publication of WO2003030392A1 publication Critical patent/WO2003030392A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B3/00—Line transmission systems
    • H04B3/02—Details
    • H04B3/46—Monitoring; Testing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/738—Interface circuits for coupling substations to external telephone lines
    • H04M1/74—Interface circuits for coupling substations to external telephone lines with means for reducing interference; with means for reducing effects due to line faults
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M3/00—Automatic or semi-automatic exchanges
    • H04M3/08—Indicating faults in circuits or apparatus
    • H04M3/085—Fault locating arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M3/00—Automatic or semi-automatic exchanges
    • H04M3/22—Arrangements for supervision, monitoring or testing
    • H04M3/26—Arrangements for supervision, monitoring or testing with means for applying test signals or for measuring
    • H04M3/28—Automatic routine testing ; Fault testing; Installation testing; Test methods, test equipment or test arrangements therefor
    • H04M3/30—Automatic routine testing ; Fault testing; Installation testing; Test methods, test equipment or test arrangements therefor for subscriber's lines, for the local loop
    • H04M3/305—Automatic routine testing ; Fault testing; Installation testing; Test methods, test equipment or test arrangements therefor for subscriber's lines, for the local loop testing of physical copper line parameters, e.g. capacitance or resistance

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for detecting and locating a symmetry fault on a telephone line.
  • telephone line is meant cable with symmetrical pairs or two-wire lines.
  • echometric measurements are then carried out on this line by an operator, either in situ, by means of an echometric measuring device, or remotely, by means of a system. centralized measurement. In the latter case, the operator has the option of physically switching the telephone line on a measuring robot installed in the centralized system.
  • measurements of this type consist in injecting a signal at one end of the line and in an interpretation of the reflected or echo signal at the other end of the line.
  • these echometric measurements are carried out to refine the diagnosis of the telephone line, in addition to the conventional electrical measurements, such as in particular the measurements of alternating and direct voltages, the insulation measurements and the capacitive measurements.
  • an echometer designated by the general reference numeral 1, which echometer is connected to the two wires a and b of a telephone line 2, respectively by their corresponding first ends e1, e'1.
  • the echometer 1 injects at the end e1 of the wire a signal in common mode Va, for example a pulse.
  • the injected signal is reflected at a second end e2 of the wire a, distant from the end e1, this reflection resulting in an echo.
  • the signal Va then returns to the end e1.
  • the echometer 1 injects at the end e'1 of the wire b a common mode signal Vb of the same type as the signal Va.
  • the injected signal Vb is reflected at a second end e'2 of the wire b, distant from the end e'1, this reflection resulting in an echo.
  • the signal Vb then returns to the end e'1.
  • the level, the shape and the position of the echo on the wires a and b are then measured, then a calculation of the difference between the echo on the wire a and the echo on the wire b is carried out to allow establish information on the quality of telephone line 2 (type of fault, fault location).
  • the measurement of the difference between the echo on wire a and the echo on wire b is tainted on the one hand, by a first type of noise called “stationary”, that is to say mainly constituted by radio waves corresponding to the emission frequencies of devices such as radio transmitters, television sets, cordless telephones, short-wave transmitters, radio sets, etc., and, on the other hand, a second type of noise known as " impulsive ”, that is to say generated at the customer by electrical discharges due, for example, to the lighting of a neon tube or of household electrical equipment;
  • the object of the present invention is in particular to remedy the aforementioned drawbacks by proposing a method for detecting and locating a defect in symmetry on a telephone line comprising at least one pair of first and second wires, said method being characterized in that it includes at least the following steps:
  • the signal to be processed in this converter is a difference signal and no longer two independent signals, - the “stationary” noise and the “impulsive” noise, systematically canceled during the measurement in real time, are no longer to be deduced by the converter.
  • the first common mode signal has an amplitude value equal to that of the second signal common mode in the absence of symmetry fault on the telephone line;
  • the first common mode signal has an amplitude value equal to and opposite to that of the second common mode signal in the absence of symmetry defect on the telephone line;
  • the present invention also relates to a device for implementing the method according to the invention.
  • the device is characterized in that it comprises a voltage ratio impedance transformer 1/1 connected to the first and second wires of said telephone line so that when a common mode signal is injected at the midpoint of a transformer winding, said signal is divided into a first common mode signal which propagates on the first wire and a second common mode signal which propagates on the second wire, the analog difference between the first and second signals being obtained at one end of another winding of the transformer.
  • the device is characterized in that it comprises a first impedance transformer connected to the first wire and a second impedance transformer connected to the second wire, said first and second transformers each having a ratio of voltage 1 / k and being coupled together so that when a signal is injected at a first end of a winding of the first transformer, said signal splits into a first common mode signal which propagates along the first wire and a second common mode signal which propagates along the second wire, the analog difference between the first signal and the second signal being measured at a first end of a winding of the other transformer.
  • the device is characterized in that it comprises:
  • an impedance bridge connected to the telephone line and having an input intended to receive a common mode signal, said bridge being designed so as to output a signal dividing into a first common mode signal which propagates along of the first wire and a second mode signal common which spreads along the second wire,
  • a differential operational amplifier having a first input connected to the first wire and a second input connected to the second wire so as to output the analog difference between the first signal and the second signal.
  • - Figure 1 is a block diagram illustrating how an echometer is used in the prior art
  • - Figure 2 is a block diagram of a first embodiment of the device according to the invention
  • FIG. 3 is a block diagram of a second embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of a third embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 5 is a diagram representing the results obtained using the device and the detection and localization method according to the invention, the symmetry defects affecting a telephone line of a first length;
  • Figure 6 is a diagram representing the results obtained using the device and the detection and location method according to the invention, the symmetry defects affecting a telephone line of a second length.
  • FIG. 2 there is shown a first embodiment of a device for detecting and locating a symmetry fault on a telephone line.
  • FIG. 1 For the sake of simplification, the reference numbers in FIG. 1 are shown in FIG. 2.
  • an echometer 1 which, in the example shown, is a signal generator.
  • Line 2 comprises at least a pair of two wires, a first wire a and a second wire b, said wires a and b having respectively two first ends e1, e'1 adjacent to each other and two second ends e2, e'2 also adjacent to each other.
  • This figure also shows a transformer 3 of the "Balun" type comprising:
  • a secondary winding S 3 which has first and second ends s 3 , s' 3 respectively connected to the first ends e1, e'1 respectively of the first and second wires a and b of the telephone line 2,
  • a primary winding P 3 which has a first end p 3 connected to a device 4 for measuring the analog difference between the first signal Va and the second signal Vb and a second end p ' 3 connected to a reference potential, by example the earth.
  • the transformer 3 also has a voltage ratio of 1/1, the primary windings P 3 and secondary S 3 being designed so as to respect this ratio.
  • the primary winding P 3 is also adapted to the impedance of the measuring device 4.
  • the secondary winding S 3 is, in turn, preferably adapted to the impedance of the pair of wires a and b.
  • the echometer 1 has an output OUT which is connected to the midpoint M of the secondary winding S 3 of the transformer 3 so that a common mode signal of value V injected by the latter splits into a first signal common mode Va which propagates on the first wire a and a second common mode signal Vb which propagates on the second wire b, said signal Vb, taking into account the configuration of the assembly, being of the same value and of the same sign as the signal Va, in the absence of symmetry defect on line 2.
  • the signals Va and Vb each have an amplitude and a duration which are adapted to the pair of wires a and b and to the nature of the fault to be detected and located.
  • the signal Va traverses the wire a and is reflected at an instant t 2 at the end e2 of the wire a, which results in an echo received at an instant t 3 .
  • the signal Va then returns at an instant t 4 to the end e1 of the wire a.
  • the signal Vb traverses the wire b and is reflected at an instant t ' 2 at the end e'2 of the wire b, which results in an echo received at an instant t' 3 .
  • the signal Vb then returns at an instant t ' 4 to the end e'1 of the wire b.
  • the measuring device 4 is able to measure in real time an analog difference between the common mode signal Va and the common mode signal Vb received at the end p 3 of the primary winding P 3 , which difference is designated by Va-Vb.
  • the analog difference Va-Vb is zero taking into account the conventions of the assembly. If, on the other hand, the telephone line 2 has a fault, for example on the wire a, the analog difference Va-Vb obtained at the end p 3 of the winding P 3 is not zero.
  • FIG. 3 a second embodiment of a device for detecting and locating a symmetry fault on a telephone line.
  • the assembly used is differentiated mainly from that of Figure 2 by the fact that two impedance transformers are used instead of one. These two transformers are identical. They are designated respectively by the reference numerals 5 and 6. More specifically, the transformer 5 comprises two secondary windings S 5 and S ' 5 and a primary winding P5, and the transformer 6 comprises, similarly to the transformer 5, two secondary windings S 6 and S ' 6 and a primary winding P ⁇ .
  • the transformers 5 and 6 are coupled so that: - the secondary winding S5 is mounted in series with the secondary winding Se and the secondary winding S'5 is mounted in series with the secondary winding S ' 6 ,
  • the secondary winding S5 has a first end s 5 connected to the first end e1 of the wire a and a second end s'5 connected to a first end s 6 of the secondary winding S 6 ,
  • the secondary winding S ' 5 has a first end s " ⁇ connected to ground and a second end s'" s connected to a second end s '" 6 of the secondary winding S' 6)
  • the secondary winding Se has a second end s' 6 connected to ground
  • the secondary winding S ' 6 has a first end s " 6 connected to a first end e'1 of the wire b,
  • the primary winding P 5 has a first end p ⁇ connected to the output OUT of the echometer 1 and a second end p'5 connected to ground
  • - the primary winding P 6 has a first end p 6 connected to the device 4 for measuring the analog difference between the first signal Va and the second signal Vb and a second end p' ⁇ connected to ground.
  • Each transformer 5, 6 also has a voltage ratio 1 /.
  • the primary winding P is preferably adapted to the impedance of the echometer 1.
  • the primary winding Pe is, in turn, adapted to preferably the impedance of the measuring device 4.
  • the series connection of the secondary windings S 5 and S 6 is adapted to the impedance of the wire a, and, similarly, the series connection of the secondary windings S ' 5 and S ' 6 is adapted to the impedance of the wire b.
  • each secondary winding S 5 is arranged that each secondary winding S 5 ,
  • the common mode signal injected by the echometer 1 is divided into a first common mode signal Va which propagates on the first wire a and a second common mode signal Vb which propagates on the second wire b, said signal Vb being, in this example, of the same value as the signal Va, but of opposite sign, in the absence of symmetry defect on line 2.
  • the signals Va and Vb each have an amplitude and a duration which are adapted to the pair of wires a and b and to the nature of the fault to be detected and located.
  • the echometer 1 injects at the end ps of the primary winding P 5 of the transformer 5 a common mode signal of value kV. Taking into account that the transformer 5 has a voltage ratio of 1 / k, the potential difference at the ends s 5 , s' 5 of the secondary winding S 5 , as well as at the ends s "5, s" 5 of the secondary winding S ' 5 will be equal to V / 2.
  • the signal Va traverses the wire a and is reflected at an instant t 2 at the end e2 of the wire a, which results in an echo received at an instant t 3 .
  • the signal Va then returns at a time U to the end e1 of the wire a.
  • the signal Va travels successively through the secondary windings S5 and Se to arrive at an instant t 5 at the end s ′ 6 of the winding S 6 .
  • the signal Vb traverses the wire b and is reflected at an instant t ' 2 at the end e'2 of the wire b, which results in an echo received at an instant t' 3 .
  • Vb then returns at an instant t ' 4 to the end e'1 of the wire b. Then the signal Vb successively traverses the secondary windings S ' 6 and S' 5 to arrive at an instant t ' 5 at the end s " 5 of the winding S' 5 .
  • the measuring device 4 is able to measure in real time the analog difference Va-Vb received at the end p 6 of the primary winding P 6 .
  • the telephone line 2 has a fault, for example on wire a
  • the voltages recorded at the respective ends of each secondary winding S5 and Se have the same positive value, that is Wa / 2
  • the voltages noted at the respective ends of each secondary winding S'5, S' ⁇ have the same negative value, ie -Wb / 2.
  • These voltages are shown in broken lines in FIG. 3. Due to the sign convention adopted in this arrangement, the analog difference Va-Vb obtained at
  • this analog difference prior to its processing in an analog / digital converter (not shown), is deduced at all times from stationary noise and from impulsive noise affecting the telephone line 2, the noises stationary and impulsive, respectively affecting the wires a and b, canceling each other out advantageously during the analog difference Va-Vb.
  • the assembly used differs mainly from that of FIGS. 2 and 3 by the fact that an operational amplifier, designated by the reference numeral 7, is used in place of one or two impedance transformers.
  • the amplifier 7 is of the differential type. It includes an inverting input 7a connected to the wire a, a non-inverting input 7b connected to the wire b, and an output 7c intended to deliver a differential signal which is none other than the analog difference Va-Vb.
  • the output 7c of the amplifier 7 is connected to the measuring device 4.
  • Amplifier 7 is adapted to be able to measure low differential voltages in the presence of high common mode voltages.
  • the echometer 1 used in the assembly of FIG. 4 comprises an output OUT which is connected on the one hand to the first end e1 of the wire a via a first impedance 8, and, on the other hand, to the first end e'1 of the wire b via a second impedance 9.
  • the ohmic value of the impedance 8 is equal to that of the impedance 9.
  • the impedances 8 and 9 are preferably adapted to the respective impedances of the wires a and b.
  • the common mode signal injected by the echometer 1 is divided into a first common mode signal Va which propagates on the first wire a and a second common mode signal Vb which propagates on the second wire b, said signal Vb being, in this example, of the same value as the signal Va, in the absence of symmetry defect on line 2, as in the case of FIG. 2.
  • the signals Va and Vb each have an amplitude and a duration adapted to the pair of wires a and b and to the nature of the fault to be detected and located.
  • the signal Va traverses the wire a and is reflected at an instant t 2 at the end e2 of the wire a, which results in an echo received at an instant t 3 .
  • the signal Va then returns at an instant t 4 to the end e1 of the wire a.
  • the signal Vb traverses the wire b and is reflected at an instant t ' 2 at the end e'2 of the wire b, which results in an echo received at an instant t' 3 .
  • the signal Vb then returns at an instant t ' 4 to the end e'1 of the wire b.
  • the measuring device 4 is able to measure in real time an analog difference Va-Vb obtained at output 7c of the amplifier 7.
  • analog difference Va-Vb is not zero. Also in this embodiment, the analog difference Va-
  • Vb prior to its processing in an analog / digital converter (not shown), is deducted at all times from stationary noise and impulsive noise affecting the telephone line 2, stationary and impulsive noises, affecting the wires a and b, s respectively 'advantageously canceling out during the analog difference Va-Vb.
  • FIGS. 5 and 6 respectively two examples of results of the detection and the localization of resistive and capacitive faults on the telephone line 2.
  • the telephone line has a length of 1 km and a diameter of 4/10 mm.
  • the telephone line 2 has a length of 3 km and a diameter of 4/10 mm.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Locating Faults (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de détection et de localisation d'un défaut de symétrie sur une ligne téléphonique (2) comprenant au moins une paire de premier (a) et second (b) fils. Un tel procédé est caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes : on injecte simultanément des premier et second signaux de mode commun respectivement sur le premier fil (a) et sur le second fil (b), on mesure en temps réel la différence analogique (Va-Vb) entre le premier signal qui se propage le long du fil (a) et le second signal qui se propage le long du second fil (b). Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend au moins un transformateur d'impédance (3) ou un couplage de deux transformateurs d'impédance (5 et 6) ou encore un amplificateur opérationnel différentiel (7).

Description

Procédé et dispositif de détection et de localisation d'un défaut de symétrie sur une ligne téléphonique
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de détection et de localisation d'un défaut de symétrie sur une ligne téléphonique.
Par ligne téléphonique, on entend câble à paires symétriques ou lignes bifilaires.
Actuellement, lorsqu'un défaut de symétrie affecte une ligne téléphonique, des mesures échométriques sont alors effectuées sur cette ligne par un opérateur, soit in situ, au moyen d'un appareil de mesure échométrique, soit à distance, au moyen d'un système centralisé de mesure. Dans ce dernier cas, l'opérateur a la faculté de commuter physiquement la ligne téléphonique sur un robot de mesure installé dans le système centralisé.
De façon connue en tant que telle, les mesures de ce type consistent en l'injection d'un signal à une extrémité de la ligne et en une interprétation du signal réfléchi ou écho à l'autre extrémité de la ligne. D'une manière générale, ces mesures échométriques sont effectuées pour affiner le diagnostic de la ligne téléphonique, en complément des mesures électriques classiques, telles que notamment les mesures de tensions alternatives et continues, les mesures d'isolement et les mesures capacitives.
Ces mesures échométriques sont généralement effectuées de la manière suivante en référence à la figure 1.
Sur cette figure est représenté un échomètre désigné par la référence numérique générale 1 , lequel échomètre est connecté aux deux fils a et b d'une ligne téléphonique 2, respectivement par leurs premières extrémités e1, e'1 correspondantes.
Dans un premier temps, l'échomètre 1 injecte à l'extrémité e1 du fil a un signal en mode commun Va, par exemple une impulsion. Le signal injecté est réfléchi à une seconde extrémité e2 du fil a, distante de l'extrémité e1 , cette réflexion se traduisant par un écho. Le signal Va revient ensuite à l'extrémité e1.
Dans un deuxième temps, l'échomètre 1 injecte à l'extrémité e'1 du fil b un signal en mode commun Vb du même type que le signal Va. Le signal Vb injecté est réfléchi à une seconde extrémité e'2 du fil b, distante de l'extrémité e'1 , cette réflexion se traduisant par un écho. Le signal Vb revient ensuite à l'extrémité e'1. Le niveau, la forme et la position de l'écho sur les fils a et b sont alors mesurés, puis un calcul de la différence entre l'écho sur le fil a et l'écho sur le fil b est effectué pour permettre d'établir des informations sur la qualité de la ligne téléphonique 2 (type de défaut, position du défaut).
De telles mesures échométriques en deux étapes présentent les inconvénients ci-dessous :
- lorsque l'un des signaux de mode commun, par exemple le signal Va, est injecté sur le fil a, il faut tenir compte de l'impédance de mode commun du fil b et de l'impédance de mode différentiel entre les fils a et b. Ceci résulte du fait que les fils a et b de la ligne sont torsadés, ce qui les rend interdépendants ; - tout défaut de synchronisation dans l'injection du signal de mode commun Va ou Vb se traduit par une erreur lorsqu'on calcule la différence entre l'écho sur le fil a et l'écho sur le fil b ;
- la mesure de la différence entre l'écho sur le fil a et l'écho sur le fil b est entachée d'une part, d'un premier type de bruit dit « stationnaire », c'est à dire constitué principalement par des ondes radio correspondant aux fréquences d'émission d'appareils du type émetteurs hertziens de télévision, téléphones sans fil, émetteurs à ondes courtes, postes de radioamateurs, etc., et, d'autre part, d'un second type de bruit dit « impulsif », c'est à dire généré chez le client par des décharges électriques dues, par exemple, à l'allumage d'un tube néon ou d'un équipement électroménager ;
- lorsque la différence entre les deux échos ci-dessus est faible par rapport à l'un des signaux de mode commun Va, Vb, il en résulte que la sensibilité des mesures échométriques n'est pas suffisamment élevée. En outre, la mesure d'une si faible différence nécessite l'utilisation de convertisseurs analogique/numérique d'une très grande précision et dont le coût est prohibitif pour déduire de chaque signal Va et Vb le bruit « stationnaire » et le bruit impulsif.
La présente invention a notamment pour but de remédier aux inconvénients précités en proposant un procédé de détection et de localisation d'un défaut de symétrie sur une ligne téléphonique comprenant au moins une paire de premier et second fils, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes :
- on injecte simultanément des premier et second signaux de mode commun respectivement sur le premier fil et sur le second fil,
- on mesure en temps réel la différence analogique entre le premier signal qui se propage le long du fil et le second signal qui se propage le long du second fil.
Une telle disposition permet ainsi de s'affranchir du bruit stationnaire et du bruit impulsif qui sont systématiquement annulés lors de la mesure en temps réel de la différence analogique. En outre elle offre l'avantage de nécessiter l'utilisation d'un convertisseur analogique/numérique de conception beaucoup plus simple que celle des convertisseurs utilisés dans l'état de la technique puisque :
- le signal à traiter dans ce convertisseur est un signal de différence et non plus deux signaux indépendants, - le bruit « stationnaire » et le bruit « impulsif », systématiquement annulés lors de la mesure en temps réel, ne sont plus à déduire par le convertisseur.
Dans un mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention, on a recours à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : - le premier signal de mode commun a une valeur d'amplitude égale à celle du second signal de mode commun en l'absence de défaut de symétrie sur la ligne téléphonique ;
- le premier signal de mode commun a une valeur d'amplitude égale et opposée à celle du second signal de mode commun en l'absence de défaut de symétrie sur la ligne téléphonique ;
- sur la base de la connaissance de la longueur de la ligne téléphonique et de la vitesse de propagation d'un signal de mode commun sur ladite ligne, la localisation d'un défaut sur un fil de cette ligne consiste à diviser le temps d'apparition d'un écho sur ledit fil par la vitesse de propagation du signal de mode commun qui se propage sur ledit fil. La présente invention concerne également un dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention.
Selon un premier mode de réalisation, le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend un transformateur d'impédance de rapport de tension 1/1 connecté aux premier et second fils de ladite ligne téléphonique de telle façon que lorsqu'un signal de mode commun est injecté sur le point milieu d'un enroulement du transformateur, ledit signal se divise en un premier signal de mode commun qui se propage sur le premier fil et un second signal de mode commun qui se propage sur le second fil, la différence analogique entre le premier et le second signal étant obtenue à une extrémité d'un autre enroulement du transformateur.
Selon un second mode de réalisation, le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend un premier transformateur d'impédance connecté au premier fil et un second transformateur d'impédance connecté au second fil, les dits premier et second transformateurs ayant chacun un rapport de tension 1/k et étant couplés entre eux de telle façon que lorsqu'un signal est injecté à une première extrémité d'un enroulement du premier transformateur, ledit signal se divise en un premier signal de mode commun qui se propage le long du premier fil et un second signal de mode commun qui se propage le long du second fil, la différence analogique entre le premier signal et le second signal étant mesurée à une première extrémité d'un enroulement de l'autre transformateur.
Selon un troisième mode de réalisation, le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend :
- un pont d'impédance connecté sur la ligne téléphonique et ayant une entrée destinée à recevoir un signal de mode commun, ledit pont étant conçu de façon à délivrer en sortie un signal se divisant en un premier signal de mode commun qui se propage le long du premier fil et un second signal de mode commun qui se propage le long du second fil,
- et un amplificateur opérationnel différentiel ayant une première entrée connectée sur le premier fil et une seconde entrée connectée sur le second fil de façon à délivrer en sortie la différence analogique entre le premier signal et le second signal.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est un schéma synoptique illustrant comment est utilisé un échomètre dans l'état de la technique ; - la figure 2 est un schéma fonctionnel d'un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention ;
- la figure 3 est un schéma fonctionnel d'un second mode de réalisation du dispositif selon l'invention ;
- la figure 4 est un schéma fonctionnel d'un troisième mode de réalisation du dispositif selon l'invention ;
- la figure 5 est un diagramme représentant les résultats obtenus à l'aide du dispositif et du procédé de détection et de localisation selon l'invention, les défauts de symétrie affectant une ligne téléphonique d'une première longueur ; - la figure 6 est un diagramme représentant les résultats obtenus à l'aide du dispositif et du procédé de détection et de localisation selon l'invention, les défauts de symétrie affectant une ligne téléphonique d'une seconde longueur.
En référence à la figure 2 est représenté un premier mode de réalisation d'un dispositif de détection et de localisation de défaut de symétrie sur une ligne téléphonique.
Pour des raisons de simplification, les références numériques de la figure 1 sont reprises dans la figure 2.
Plus précisément, l'injection de signaux de mode commun est effectuée par un échomètre 1 qui, dans l'exemple représenté, est un générateur de signaux.
La ligne téléphonique, sur laquelle est destiné à être détecté et localisé un défaut de symétrie, est désignée par la référence numérique 2. La ligne 2 comporte au moins une paire de deux fils, un premier fil a et un second fil b, lesdits fils a et b ayant respectivement deux premières extrémités e1 , e'1 voisines l'une de l'autre et deux secondes extrémités e2, e'2 voisines également l'une de l'autre.
Sur cette figure est représenté en outre un transformateur 3 de type « Balun » comprenant :
- un enroulement secondaire S3 qui comporte des première et seconde extrémités s3, s'3 reliées respectivement aux premières extrémités e1, e'1 respectives des premier et second fils a et b de la ligne téléphonique 2,
- et un enroulement primaire P3 qui comporte une première extrémité p3 reliée à un appareil de mesure 4 de la différence analogique entre le premier signal Va et le second signal Vb et une seconde extrémité p'3 reliée à un potentiel de référence, par exemple la terre. Le transformateur 3 présente en outre un rapport de tension 1/1 , les enroulements primaires P3 et secondaire S3 étant conçus de manière à respecter ce rapport. L'enroulement primaire P3 est par ailleurs adapté à l'impédance de l'appareil de mesure 4. L'enroulement secondaire S3 est, quant à lui, adapté de préférence à l'impédance de la paire de fils a et b. L'échomètre 1 comporte une sortie OUT qui est branchée sur le point milieu M de l'enroulement secondaire S3 du transformateur 3 de façon à ce qu'un signal de mode commun de valeur V injecté par ce dernier se divise en un premier signal de mode commun Va qui se propage sur le premier fil a et un second signal de mode commun Vb qui se propage sur le second fil b, ledit signal Vb, compte tenu de la configuration du montage, étant de même valeur et de même signe que le signal Va, en l'absence de défaut de symétrie sur la ligne 2.
Dans l'exemple représenté, les signaux Va et Vb ont chacun une amplitude et une durée qui sont adaptées à la paire de fils a et b et à la nature du défaut à détecter et à localiser. Le montage décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante. A un instant t0=0, l'échomètre 1 injecte un signal de mode commun sur le point milieu M du transformateur 3. A cet instant, le signal se divise :
- en le premier signal de mode commun Va qui parcourt une première moitié de l'enroulement secondaire S3 pour parvenir à un instant ti à l'extrémité e1 du fil a, - et en le second signal de mode commun Vb qui parcourt une seconde moitié de l'enroulement secondaire S3 pour parvenir à l'instant ti à l'extrémité e'1 du fil b, en supposant que l'enroulement secondaire S3 est idéal.
Le signal Va parcourt le fil a et se réfléchit à un instant t2 à l'extrémité e2 du fil a, ce qui se traduit par un écho reçu à un instant t3. Le signal Va revient ensuite à un instant t4 à l'extrémité e1 du fil a.
Le signal Vb parcourt quant à lui le fil b et se réfléchit à un instant t'2 à l'extrémité e'2 du fil b, ce qui se traduit par un écho reçu à un instant t'3. Le signal Vb revient ensuite à un instant t'4 à l'extrémité e'1 du fil b.
Grâce à la configuration du montage, l'appareil de mesure 4 est apte à mesurer en temps réel une différence analogique entre le signal de mode commun Va et le signal de mode commun Vb reçue à l'extrémité p3 de l'enroulement primaire P3, laquelle différence est désignée par Va-Vb.
Si la ligne téléphonique 2 ne présente aucun défaut, la différence analogique Va-Vb est nulle compte tenu des conventions du montage. Si en revanche, la ligne téléphonique 2 présente un défaut, par exemple sur le fil a, la différence analogique Va-Vb obtenue à l'extrémité p3 de l'enroulement P3 est non nulle.
Il convient de noter que cette différence analogique, préalablement à son traitement dans un convertisseur analogique/numérique (non représenté), est déduite à chaque instant du bruit stationnaire et du bruit impulsif affectant la ligne téléphonique 2, les bruits stationnaires et impulsifs affectant respectivement les fils a et b s'annulant avantageusement lors de la différence analogique Va-Vb.
On va maintenant décrire en référence à la figure 3 un second mode de réalisation d'un dispositif de détection et de localisation de défaut de symétrie sur une ligne téléphonique.
Dans l'exemple représenté sur la figure 3, le montage utilisé se différentie principalement de celui de la figure 2 par le fait que deux transformateurs d'impédance sont utilisés au lieu d'un seul. Ces deux transformateurs sont identiques. Ils sont désignés respectivement par les références numériques 5 et 6. Plus précisément, le transformateur 5 comprend deux enroulements secondaires S5 et S'5 et un enroulement primaire P5, et le transformateur 6 comprend, d'une manière similaire au transformateur 5, deux enroulements secondaires S6 et S'6 et un enroulement primaire Pβ.
Les transformateurs 5 et 6 sont couplés de façon à ce que : - l'enroulement secondaire S5 est monté en série avec l'enroulement secondaire Se et l'enroulement secondaire S'5 est monté en série avec l'enroulement secondaire S'6,
- l'enroulement secondaire S5 a une première extrémité s5 reliée à la première extrémité e1 du fil a et une seconde extrémité s'5 reliée à une première extrémité s6 de l'enroulement secondaire S6,
- l'enroulement secondaire S'5 a une première extrémité s"δ reliée à la masse et une seconde extrémité s'"s reliée à une seconde extrémité s'"6 de l'enroulement secondaire S'6)
- l'enroulement secondaire Se a une seconde extrémité s'6 reliée à la masse,
- l'enroulement secondaire S'6 a une première extrémité s"6 reliée à une première extrémité e'1 du fil b,
- l'enroulement primaire P5 a une première extrémité pβ reliée à la sortie OUT de l'échomètre 1 et une seconde extrémité p'5 reliée à la masse, - l'enroulement primaire P6 a une première extrémité p6 reliée à l'appareil de mesure 4 de la différence analogique entre le premier signal Va et le second signal Vb et une seconde extrémité p'β reliée à la masse.
Chaque transformateur 5, 6 présente en outre un rapport de tension 1/ . L'enroulement primaire P est de préférence adapté à l'impédance de l'échomètre 1. L'enroulement primaire Pe est, quant à lui, est adapté de préférence à l'impédance de l'appareil de mesure 4. Le montage en série des enroulements secondaires S5 et S6 est adapté à l'impédance du fil a, et, de façon similaire, le montage en série des enroulements secondaires S'5 et S'6 est adapté à l'impédance du fil b. En outre, il est fait en sorte que chaque enroulement secondaire S5,
S6, S'5 et S'e présente un nombre de spires identique.
Ainsi, grâce à la configuration d'un tel montage, le signal de mode commun injecté par l'échomètre 1 se divise en un premier signal de mode commun Va qui se propage sur le premier fil a et un second signal de mode commun Vb qui se propage sur le second fil b, ledit signal Vb étant, dans cet exemple, de même valeur que le signal Va, mais de signe opposé, en l'absence de défaut de symétrie sur la ligne 2.
Dans l'exemple représenté, les signaux Va et Vb ont chacun une amplitude et une durée qui sont adaptées à la paire de fils a et b et à la nature du défaut à détecter et à localiser.
Le montage décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante. A un instant t0=0, l'échomètre 1 injecte à l'extrémité ps de l'enroulement primaire P5 du transformateur 5 un signal de mode commun de valeur kV. Compte tenu du fait que le transformateur 5 présente un rapport de tension de 1/k, la différence de potentiel aux extrémités s5, s'5 de l'enroulement secondaire S5, ainsi qu'aux extrémités s"5, s'"5 de l'enroulement secondaire S'5sera égale à V/2.
A un instant t1, le signal se divise :
- en le premier signal de mode commun Va injecté à partir de l'extrémité e1 du fil a, - et en le second signal de mode commun Vb injecté à partir de l'extrémité e'1 du fil b.
Le signal Va parcourt le fil a et se réfléchit à un instant t2 à l'extrémité e2 du fil a, ce qui se traduit par un écho reçu à un instant t3. Le signal Va revient ensuite à un instant U à l'extrémité e1 du fil a. Puis le signal Va parcourt successivement les enroulements secondaires S5 et Se pour parvenir à un instant t5 à l'extrémité s'6 de l'enroulement S6. Le signal Vb parcourt quant à lui le fil b et se réfléchit à un instant t'2 à l'extrémité e'2 du fil b, ce qui se traduit par un écho reçu à un instant t'3. Le signal
Vb revient ensuite à un instant t'4 à l'extrémité e'1 du fil b. Puis le signal Vb parcourt successivement les enroulements secondaires S'6 et S'5 pour parvenir à un instant t'5 à l'extrémité s"5 de l'enroulement S'5.
Grâce à la configuration du montage, l'appareil de mesure 4 est apte à mesurer en temps réel la différence analogique Va-Vb reçue à l'extrémité p6 de l'enroulement primaire P6.
Si la ligne téléphonique 2 ne présente aucun défaut, les tensions relevées aux extrémités respectives de chaque enroulement secondaire S5, Se,
S'5, S'β ont toutes la même valeur, soit V/2. Ces tensions sont représentées en trait plein sur la figure 3. En raison de la convention de signe adoptée dans ce montage, la différence analogique Va-Vb obtenue à l'extrémité p6 de
Va -Vb l'enroulement primaire P6 a pour valeur k = 0.
2 Dans le où, en revanche, la ligne téléphonique 2 présente un défaut, par exemple sur le fil a, les tensions relevées aux extrémités respectives de chaque enroulement secondaire S5 et Se ont la même valeur positive, soit Wa/2, et les tensions relevées aux extrémités respectives de chaque enroulement secondaire S'5, S'β ont la même valeur négative, soit -Wb/2. Ces tensions sont représentées en trait discontinu sur la figure 3. En raison de la convention de signe adoptée dans ce montage, la différence analogique Va-Vb obtenue à
(Wa-Wbλ l'extrémité p6 de l'enroulement primaire P6a pour valeur k ≠O. v 2 )
Comme dans le mode de réalisation de la figure 2, cette différence analogique, préalablement à son traitement dans un convertisseur analogique/numérique (non représenté), est déduite à chaque instant du bruit stationnaire et du bruit impulsif affectant la ligne téléphonique 2, les bruits stationnaires et impulsifs, affectant respectivement les fils a et b, s'annulant avantageusement lors de la différence analogique Va-Vb.
On va maintenant décrire en référence à la figure 4 un troisième mode de réalisation d'un dispositif de détection et de localisation de défaut de symétrie sur une ligne téléphonique.
Dans l'exemple représenté sur la figure 4, le montage utilisé se différencie principalement de celui des figures 2 et 3 par le fait qu'un amplificateur opérationnel, désigné par la référence numérique 7, est utilisé à la place d'un ou de deux transformateurs d'impédance.
L'amplificateur 7 est de type différentiel. Il comprend une entrée inverseuse 7a connectée sur le fil a, une entrée non inverseuse 7b connectée sur le fil b, et une sortie 7c destinée à délivrer un signal différentiel qui n'est autre que la différence analogique Va-Vb. La sortie 7c de l'amplificateur 7 est reliée à l'appareil de mesure 4.
L'amplificateur 7 est adapté pour pouvoir mesurer des tensions différentielles faibles en présence de tensions de mode commun élevées.
L'échomètre 1 utilisé dans le montage de la figure 4 comporte une sortie OUT qui est reliée d'une part à la première extrémité e1 du fil a par l'intermédiaire d'une première impédance 8, et, d'autre part, à la première extrémité e'1 du fil b par l'intermédiaire d'une seconde impédance 9.
Il est fait en sorte que la valeur ohmique de l'impédance 8 soit égale à celle de l'impédance 9. Les impédances 8 et 9 sont de préférence adaptées aux impédances respectives des fils a et b.
Ainsi, grâce à la configuration du montage de la figure 4, le signal de mode commun injecté par l'échomètrre 1 se divise en un premier signal de mode commun Va qui se propage sur le premier fil a et un second signal de mode commun Vb qui se propage sur le second fil b, ledit signal Vb étant, dans cet exemple, de même valeur que le signal Va, en l'absence de défaut de symétrie sur la ligne 2, comme dans le cas de la figure 2.
Dans l'exemple représenté, les signaux Va et Vb ont chacun une amplitude et une durée adaptées à la paire de fils a et b et à la nature du défaut à détecter et à localiser.
Le montage décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante. A un instant to=0, l'échomètre 1 injecte en sortie OUT un signal de mode commun de valeur V. A cet instant le signal V se divise :
- en le premier signal de mode commun Va qui parvient à un instant ti à la première extrémité e1 du fil a, - et en le second signal de mode commun Vb qui parvient à un instant t'i à la première extrémité e'1 du fil b.
Le signal Va parcourt le fil a et se réfléchit à un instant t2 à l'extrémité e2 du fil a, ce qui se traduit par un écho reçu à un instant t3. Le signal Va revient ensuite à un instant t4 à l'extrémité e1 du fil a. Le signal Vb parcourt quant à lui le fil b et se réfléchit à un instant t'2 à l'extrémité e'2 du fil b, ce qui se traduit par un écho reçu à un instant t'3. Le signal Vb revient ensuite à un instant t'4 à l'extrémité e'1 du fil b.
Grâce à la configuration du montage, l'appareil de mesure 4 est apte à mesurer en temps réel une différence analogique Va-Vb obtenue en sortie 7c de l'amplificateur 7.
Si la ligne téléphonique 2 ne présente aucun défaut, la différence analogique Va - Vb est nulle compte tenu des conventions du montage.
Si en revanche, la ligne téléphonique 2 présente un défaut, par exemple sur le fil a, la différence analogique Va-Vb est non nulle. Dans ce mode de réalisation également, la différence analogique Va-
Vb, préalablement à son traitement dans un convertisseur analogique/numérique (non représenté), est déduite à chaque instant du bruit stationnaire et du bruit impulsif affectant la ligne téléphonique 2, les bruits stationnaires et impulsifs, affectant respectivement les fils a et b, s'annulant avantageusement lors de la différence analogique Va-Vb.
On va maintenant décrire, en référence aux figures 5 et 6, respectivement deux exemples de résultats de la détection et de la localisation de défauts résistifs et capacitifs sur la ligne téléphonique 2.
Dans l'exemple représenté sur la figure 5, la ligne téléphonique présente une longueur de 1 km et un diamètre de 4/10 mm.
En abscisse, sont portés en μs (microsecondes) les instants d'apparition des défauts résistifs et, en ordonnées, sont portés en mV (millivolts) l'amplitude de la tension analogique Va-Vb.
L'expérience a été effectuée avec les quatre défauts suivants : un défaut résistif (en trait gras) de 100 Ohms à 1000 mètres des extrémités e1 , e'1 de la paire de fils a et b,
- un défaut résistif (en trait gras pointillé) de 100 Ohms à 500 mètres des extrémités e1, e'1 de la paire de fils a et b,
- un défaut capacitif (en trait fin) de 3.2 μF de mode commun à 1000 mètres des extrémités e1 , e'1 de la paire de fils a et b, - un défaut capacitif (en trait fin pointillé) de 3.2 μF de mode commun à
500 mètres des extrémités e1 , e'1 de la paire de fils a et b.
Dans l'exemple représenté sur la figure 6, la ligne téléphonique 2 présente une longueur de 3 km et un diamètre de 4/10 mm.
En abscisse, sont portés en μs (microsecondes) les instants d'apparition des défauts résistifs et, en ordonnées, sont portés en mV (millivolts) l'amplitude de la tension analogique Va-Vb.
Comme dans l'exemple de la figure 5, l'expérience a été effectuée avec quatre défauts qui sont respectivement :
- un défaut résistif (en trait gras) de 100 Ohms à 3000 mètres des extrémités e1 , e'1 de la paire de fils a et b,
- un défaut résistif (en trait gras pointillé) de 100 Ohms à 1500 mètres des extrémités e1, e'1 de la paire de fils a et b,
- un défaut capacitif (en trait fin) de 9.6 μF de mode commun à 3000 mètres des extrémités e1 , e'1 de la paire de fils a et b, - un défaut capacitif (en trait fin pointillé) de 9.6 μF de mode commun à
1500 mètres des extrémités e1 , e'1 de la paire de fils a et b.
Le procédé de localisation de tels défauts résistifs ou capacitifs est connu en tant que tel. Il suffit à l'homme du métier de connaître :
- la longueur de la ligne téléphonique, soit 1km et 3 km, respectivement dans les exemples représentés sur les figures 5 et 6.
- et la vitesse de propagation du signal de mode commun V injecté par l'échomètre 1 , soit, dans les exemples représentés sur les figures, de l'ordre de 10μs/km.
- la nature du défaut par des mesures électriques connues de l'homme de l'art, telles que, d'une part, la mesure de la résistance d'isolement de chacun des fils a et b par rapport à la terre, et, d'autre part, la mesure de la capacité de mode commun de chacun des fils a et b.
Comme on peut le voir sur les figures 5 et 6, l'impact de chaque défaut résistif ou capacitif se traduit par un écho dont la position à un temps t dans le domaine temporel permet de localiser le défaut en divisant ce temps par la vitesse de propagation du signal de mode commun V.
Il est à noter qu'un défaut résistif se traduit par un écho uniquement positif et qu'un défaut capacitif se traduit par un écho soit positif, soit négatif.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détection et de localisation d'un défaut de symétrie sur une ligne téléphonique (2) comprenant au moins une paire de premier (a) et second (b) fils, ledit procédé comprenant une étape consistant à injecter simultanément des premier (Va) et second (Vb) signaux de mode commun respectivement sur le premier fil (a) et sur le second fil (b), ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend, à la suite de l'étape d'injection, une étape consistant à mesurer en temps réel la différence analogique (Va-Vb) entre l'écho résultant de la réflexion du premier signal à une extrémité (e2) du premier fil (a) et l'écho résultant de la réflexion du second signal à une extrémité (e'2) du second fil (b) qui est 'voisine de ladite extrémité du fil (a).
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel le premier signal de mode commun a une valeur d'amplitude égale à celle du second signal de mode commun en l'absence de défaut de symétrie sur la ligne téléphonique (2).
3. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel le premier signal de mode commun a une valeur d'amplitude égale et opposée à celle du second signal de mode commun en l'absence de défaut de symétrie sur la ligne téléphonique (2).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel si la ligne téléphonique (2) ne présente aucun défaut, la différence analogique (Va-Vb) est nulle.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel si la ligne téléphonique (2) présente un défaut, la différence analogique
(Va-Vb) est non nulle.
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le défaut de symétrie détecté et localisé est du type résistif ou capacitif.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel sur la base de la connaissance de la longueur de la ligne téléphonique (2) et de la vitesse de propagation d'un signal de mode commun sur ladite ligne, la localisation d'un défaut sur un fil (a ou b) de cette ligne consiste à diviser le temps d'apparition d'un écho sur ledit fil par la vitesse de propagation du signal de mode commun qui se propage sur ledit fil.
8. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un transformateur d'impédance (3) de rapport de tension 1/1 connecté aux premier (a) et second (b) fils de ladite ligne téléphonique de telle façon que lorsqu'un signal de mode commun (V) est injecté sur le point milieu (M) d'un enroulement (S3) du transformateur (3), ledit signal se divise en un premier signal de mode commun qui se propage sur le premier fil (a) et un second signal de mode commun qui se propage sur le second fil (b), la différence analogique (Va-Vb) entre le premier et le second signal étant obtenue à une extrémité (p3) d'un autre enroulement (P3) du transformateur.
9. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce qu'il comprend un premier transformateur d'impédance (5) connecté au premier fil (a) et un second transformateur d'impédance (6) connecté au second fil (b), lesdits premier et second transformateurs ayant chacun un rapport de tension 1/k et étant couplés entre eux de telle façon que lorsqu'un signal (kV) est injecté à une première extrémité (P5) d'un enroulement (P5) du premier transformateur (5), ledit signal se divise en un premier signal de mode commun (V/2) qui se propage le long du premier fil (a) et un second signal de mode commun (V/2) qui se propage le long du second fil (b), la différence analogique (Va-Vb) entre le premier signal et le second signal étant obtenue à une première extrémité (pβ) d'un enroulement (P6) de l'autre transformateur (6).
10. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend :
- un pont d'impédance (8, 9) connecté sur la ligne téléphonique (2) et ayant une entrée destinée à recevoir un signal de mode commun (V), ledit pont étant conçu de façon à délivrer en sortie un premier signal de mode commun qui se propage le long du premier fil (a) et un second signal de mode commun qui se propage le long du second fil (b),
- et un amplificateur opérationnel différentiel (7) ayant une première entrée (7a) connectée sur le premier fil (a) et une seconde entrée (7b) connectée sur le second fil (b) de façon à délivrer en sortie la différence analogique (Va-Vb) entre le premier signal de mode commun et le second signal de mode commun.
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