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Les premiers amplificateurs se composaient d'une sorte de combiné intégré: un électro-aimant agissait sur un microphone à poudre de charbon. Cela n'améliorait pas vraiment la qualité de la communication, mais c'était le seul système possible avant l'apparition de circuits amplificateurs à lampes.

Une caractéristique d'un amplificateur, c'est qu'il ne fonctionne que dans un sens (il a une entrée et une sortie). Un seul tube (triode) suffisait à amplifier le signal pour un voyage d'une centaine de km. Plus tard, quand les lignes seront multiplexées, on utilisera des pentodes qui ont une bande passante plus étendue.

Le circuit de l'amplificateur de ligne est repris à la figure 6. Nous avons un transformateur qui se comporte comme pont de Wheatstone. Supposons que le signal entre par la ligne ouest. Le signal est également présent sur les prises médianes (un peu amorties). Le signal ainsi prélevé est amplifié et renvoyé sur la ligne.

Le signal amplifié est envoyé aussi bien à gauche qu'à droite ce qui fait qu'aucun signal n'apparait à l'entrée de l'amplificateur (pour éviter l'effet larsen). Cela n'est d'application que si l'impédance de la ligne ouest est égale à celle de la ligne est.

La figure à gauche montre comment le signal amplifié n'est pas repris par l'amplificateur. Le signal de l'amplificateur (bleu) est développé sur les deux bobines du transfo (à gauche et à droite) avec une amplitude identique. Quand l'impédance de la charge fictive (dummy load) correspond à celle de la ligne il n'y a aucune tension qui se développe aux bornes de l'écouteur (en rouge) qui ici représente l'entrée de l'amplificateur.

Ce système simple avait un grand inconvénient: le signal est envoyé des deux cotés, le correspondant entend ainsi sa propre voix avec un léger retard. C'est impossible à éliminer avec ce système, mais cela a également comme résultat qu'on ne peut utiliser qu'un seul amplificateur entre les correspondants. Si on en utilise plus, l'écho serait aussi amplifié et renvoyé des deux cotés, amplifié,... Ce système n'était utilisé que dans les réseaux locaux non interconnectés.

La figure 7 montre une version améliorée. Nous supposons à nouveau que la voix vient de la ligne ouest.

Le signal passe par le transfo et est prélevé sur la prise médiane. Une partie du signal se perd dans la charge fictive, mais c'est inévitable. Le signal est amplifié et se retrouve sur le transfo de la ligne est. Le signal est envoyé des deux cotés, notament sur la ligne et sur la charge fictive qui mange 50% de la puissance.

Le système fonctionne très bien et permet de connecter des lignes aux caractéristiques différentes (par exemple ligne aérienne et ligne enterrée), ce qui n'était pas possible avec le système précédent. Il suffit d'adapter la charge fictive aux caractéristiques de la ligne correspondante.

L'amplification de chaque module est limitée pour avoir un signal maximum de quelques volts sur la ligne. Avec une amplification plus forte, il y aurait des risques d'accrochage (effet larsen). On doit donc nécessairement utiliser plusieurs amplificateurs si les distances a parcourir sont importantes.

Le filtre passe bas réduit la bande passante de l'amplificateur et empèche l'accrochage à une fréquence élevée (pour laquelle la compensation par charge fictive n'est pas suffisante).

La partie cyan est la partie longue-distance avec les amplificateurs. Ces amplificateurs de ligne qui ne doivent amplifier que dans un seul sens sont plus simple à réaliser.

Mais utiliser toute une ligne pour une seule communication, ce n'est pas économique. Une ligne téléphonique peut transmettre des fréquences plus élevées que les fréquences vocales (ce qui est prouvé par l'adsl décrit sur une page suivante). Les différentes communications sont modulées avec une fréquence différente et mises sur une seule ligne. De l'autre coté de la ligne, les communications sont à nouveau séparées de la même manière qu'un récepteur de radio isole un seul émetteur. Il s'agit du principe du multiplexage.