Brevet FR2261669A1 — publié le 19750912

La présente invention a pour objet un dispositif de protection contre l'auto-amorçage dû à l'effet Larsen dans une transmission dite main libre dans laquelle le combiné téléphonique habituel est remplacé par un microphone, un haut-parleur et des amplificateurs destinés à compenser le faible rendement de ces transducteurs et les pertes de transmision éventuelles, L'invention peut égale-ent être appliquée à des installations dites visiophones dans lesquelles des moyens de twlévision bilatérale sont associes à l'équipe.ment pré cèdent. Il est connu, dans ce but, d'utiliser des dispositifs à gain variable et à programme de de décision faisant dépendre la gain du ou des amplificateurs de chaque direction de transmission de ltétat momentané de l'autre direction. Ainsi, par exemple, lorsqu'un abonné A parle à un abonné B, le gain dans la direction AB se trouve automatiquement augmenté en mdme temps que le gain dans la direction BA se trouve réduit, et viceversa. Cette variation -peut être progressive suivant les niveaux électriques respectifs dans les deux directions ou constante et indépendante de ces niveaux (Alternat). Dans les deux cas, la condition Gain (de A vers B) x gain (de B vers A) Les variations de gain nécessaires sont assurées par des affaiblisseurs variables ou des interrupteurs (cas de l'alternat), comman- dés par des amplificateurs auxiliaires dits de décision, desquels choisissent l'abonné considéré eo,;z:e "parlants" à un instant donné. Une telle installation est décrite dans l'article de Busala de la revue "Bell System Technical Journal" de Mars 1960, vol. 39,n 2, pages 265 à 295. Ces installations présentent cependant certains inconvénients. Par exemple, de même que, lorsque l'abonne A parle, la transmission vers l'abonné B pen-t être momentanément bloquée par des bruits parasites survenant au voisinage du microphone de cet abonné B, ou m8me dans la ligne téléphonique assurant la transmission dans le sens B vers A, de même lorsque A cesse de parler, entre deux mots par exetple, l'action en "retour" de B sur A, comparable à un bruit parasitez bloque momentanément la transmission de A vers B. Il est nécessaire alors d'avoir des caractéristiques de commutation ou de décision présentant, soit un cycle d'Rystérésis, soit un cycle de temporisation (10 à 20 millisecondes à la "montée", 150 à 300 milliscoondes à la "descente") soit les deux, Il en résulte un "ralentissement" de la conversation, une difficulté à "intervenir" et une "coupure" de certaines syllabes. On peu-t également utiliser un dispositif à filtrage. Le gain du ou des amplificateurs est constant et identique dans chL(ue sens de transmission. La protection des installations ne se fait pas à partir des courants de parole mais par action directe sur l'auxo-amorçage. En effet, ce dernier présente un caractère permanent et déterministe alors que la parole et les bruits ambiants ont un caractère aléatoire. La principale limitation vient du couplage "en retour" hautparleur microphone. Une telle installation est décrite dans la demande de brevet français N 72 44787 du 15 décembre 1972. Dans ces installations, le haut-parleur et le microphone sont à proximité l'un de l'autre. Le couplage direct entre ces derniers est donc prépondérant devant la réverbération acoustique du local d'écoute de chaque abonné. Une connaissance précise des paramètres physiques de ce couplage est alors nécessaire pour s'assurer du comportement acoustique et électrique d'un dispositif à "filtrage"'* La présente invention évite ces inconvénients. Elle répond en particulier aux exigences suivantes t - éviter l'auto-amorçage - éviter l'emploi d'un dispositif de décision; en effet, une erreur dans le chois de l'abonné considéré comme "parlant" à un instant donné ontraine une mise hors service et le recours à un combine téléphonique ordinaire - éviter des variations de gain avec hystérésis, cause d'instabilité Dans les systèmes bouclés - éviter tout "blocage" dû à des parasites d'origine électrique ou acoustique - éviter tout "blocage" dû à un déséquilibre des transformateurs différentiels d-ns le c s de la transmission à deux fils ;; - éviter des temporisations longues - éviter tout effet de.seuil ou de discontinuité de gain dans la transmission, au novent de l'inversion de sens en particulier ; - éviter l'effet "en retour" du haut-parleur sur le microphone, tout au moins pour les niveaux forts, affin d'éviter la limitation du gain, c'est-à-dire du volume sonore rayonné - permettre des interventions et, par là, une conversation rapide Dans une installation comprenant ui dispositif selon l'invention à chaque extrémité, la stabilité est assurée par des moyens de commande faisant dépendre le gain des amplificateurs de chacune des deux directions directement et uniquel.:ent d'une direction prédéterminée. La stabilité est assurée si l'on a Gain (A vers B) x Gain (B vers A) 4 1 (1) Dans le dispositif selon l'invention, on s'arrange pour vérifier, pour les signaux failles ou moyens, la relation G1x g2 X G3 = Cte ( G1 et G étant les gains totaux des amplificateurs dans les deux voies aller et retour et g2 étant le gain du couplage microphonehaut-parleur.La relation (2) est évidemment équivalente à la relation (1). Dans ce cas, pour chaque poste, les variations de gain nécessaires sont déterminées par le niveau du signal de ligne incident (après amplification, détection et filtrages "ttexpansion de la voie "aller" et la "compressio de la voie "retour1' se font continuement et réversiblement, salis effet d'hystérésis. Le "rappel" dû à l'existence même de la boucle aller et retour maintient l'installation dans un état d'équilibre variant continuement et réversiblement, suivant les conditions acoustiques aulr deux extrémités, de telle sorte que la présence de bruits parasites brefs n'entraine pas de blocage.La te:-.porisation peut être réduite, dans ces conditions, dans le rapport de dix à un. Une conversation "rapide" est possible. L'installation étant normalement au repos, les variations de gains étant rapides, continues ct sans hystéresis, les "commutations des gains résiduels et les effets de seuil sont faibles et les pertes d'intelligibilité sont minimes. La "latéralisation" de la transmission pour des signaux de lignes incidents forts, nécessaire pour obtenir un volume sonore plus important, se fait par une atténuation supplémentaire progressive de la vole dc retour; dans ce cas, le gain de boucle global est décroissant. Une intervention pour les raisons citées ci-dessus est possible, avec une restriction concernant les signaux forts. Toutefois, cette restriction est aussi valable dans une conversation à l'air libre et la gêne éventuelle n'est pas trop sensible. Une conversation rapide est toujours possible. La présente invention sera mieux comprise en se référant à la description qui va suivre et aux dessins annexés, dans lesquels - la Fig. 1 représente un schéma d'une transmission télépironique entre deux abonnés avcc voie aller et voie retour utilisant chez chaque abonné une installation classique dite main libre avec microphone et haut-parleur - la Fig. 2 représente un schéma analogue à celui de la Fig. 1 comportant le dispositif selon l'invention placé chez les deux abonnés et permettant d'éviter l'effet Larsen - la Fig. 3 représente avec plus de détail le dispositif selon 11 invention placé chez l'un des abonnés - la Fig. 4 représente une variante d'une partie du dispositif de la Fig. 3 - la Fig. 5 représente des diagrammes permettant de mieux comprendre l'invention. Sur toutes ces figures, les mêmes éléments portent les mêmes numéros de référence. Sur la Fig. 1, les deux voies reliant les abonnés A et B sont représentées en V1 et V1, les équipement téléphoniques des abonnés étant représentés schématiquement en P1 et P1. Ces équipements sont identiques. L'équipement P1 comprend par exemple les deux amplificateurs J1 et K1 le microphone M1 et le haut-parleur H1. Les amplificateurs J1 et K1 ont des gains respectifs g11 et g33 et le gain du couplage H1 -M1 est égal à g2. La Fig. 2 représente les deux voies V1 et V1, reliant les deux abonnés A et B, ces abonnés étant munis déquipements selon l'invention. Ces équipements comprennent, en plus des amplificateurs J1 et K1 des affaiblisseurs variables A1 et A3 dans les voies V1 et V1 et un circuit de commande C1 des affaiblisseurs A1 et A3 lui-même conirrandé uniquen-ent par des signaux provenant de la voie V1, ce qui est une caract'ristique'importte de l'invention. Le gain total des circuits A1 et J1 est égal à G1, le gain total des circuits A3 et K1 est égal à G3, le gain du couplage H1 -M1 est égal à g2, et l'on doit avoir la relation G1 . g2 .G3 = Cte En effet, si g1 est le gain du circuit A1 et g3 le gain du ci cuit A3, le circuit de commande C1 est agencé de telle sorte que l'on ait, pour des courants pas trop forts, la relation g1 g3 = Cte et la relation (3) es-t alors vérifiée puisque les gains g11 et g33 des amplificateurs J1 et K1 et le gain g2 sont constants. La Fig. 3 représente plus en détail le circuit de comr-ande C1 de la Fig. 2 pour l'équipement P1 de l'abonné A. A1, A2+ A3 sont des affaiblisseurs de types connus ou des multiplieurs utilisés en affaiblisseurs ou en expanseurs. D1 et D2 sont des circuits de dé tection, F1 et F2 sont des filtres associés, C est un comparateur, A4 et A6 sont des amplificateurs altcrnatifs et A5 est un amplificateur à courant continu, L est un limiteur, R1 et R2 sont des resistances. Les multiplieurs A1, A2, et A3 peuvent être de construction identique. La comE!ande d'expansion est assurée par la boucle D1, Fi, A1 et la commande de compression par la boucle A2, D2, F2, C. Si E est l'amplitude du signal sur la ligne V1 à l'amont du multiplieur At, le signal de sortie du multiplieur A1 est g1E si g1 est le gain du multiplieur Ai et le signal de sortie du multiplieur A2 est glg2E si g2 est le gain du multiplieur A2. Quand le comparateur C est réglé de façon que les signaux qu'il reçoit aient des amplitudes égales, on a k E = E g1 g2 donc g1 g2 = K = Cte Le gain de A3, soit g3, suit la même loi que le gain de A2 à une constante près donc g3 = K'g2 d'où g1 g3 = K Et = cte Le multiplieur A3 fonctionne dans les mêmes conditions que le multiplieur 4 et assure la compression de la voie retour. Le circuit dérivé A5, L empêche tout changement de signe. Le limiteur L limite la plage de variation du gain g2 du multiplieur A2, ce dernier ayant un gain maximal au repos. On a indiqué sur la Fig. 3 les tensions vcl, vc2, Vc3 qui sont les tensions continues d'entrée respectives des multiplieurs A1, A2 et A3. On a vc1 = c2 = p g2 d et ss étant des constantes. te Donc Vc1.+Vc2 = = &alpha; P g1 g2 = C et en outre Vc3 = # g3 # étant une constante La Fig. 5 représente une variante d'une partie du dispositif de la Fig. 3 utilisable dans le cas de signaux forts. Un circuit supplémentaire comprenant un amplificateur A7 et un transistor T à effet e champ à été ajouté. Le transistor T, fonctionnant en résîsttnce variable, augmente l'affaiblissement du réseau R1, R2 cit précèdemment. En effet, pour des signaux de ligne croissants, g1 est croissant, g2 est décroissant, le transistor T deviens conducteur et shunte la résistance R2. -1 La Fig. 6 représente les grandeurs g3 g31 et le produit g1.g3 en fonction du inal de ligne incident. Les circuits A1, A2, A3 étant des multiplieurs, g1 a une caractéristique linaire et g3 une caractéristique hyperbolique, sauf pour les signaux forts. Dans les mêmes conditions, le produit g1 , g3 est constant (Fig. 6). Bien entendu, on peut remplacer ces multiplieurs A1, A2, A3 par des amplificateurs à commande de gain incorporée, ou des réseaux affaiblisseurs (à diodes ou à transistors à effet de champ). Les caractéristiques diffèrent, sauf celle qui concerne le produit q.g3. Enfin, si les conditions de dynamique et stabilité le permettent, il est possible d'utiliser des réseaux affaiblisseurs prédéterminés à coriandre unique reproduisant les caractéristiques de la Fig. 6. Par exemple, des réseaux à diodes et résistances connus sous le nom de "compandor" ou "variolosser" peuvent être modifiés pour cette applieation (voir par exemple l'article de Clemency et Goodale "Funetional design of voice-switched speakerphone", B.S.T.J., Vol. 40, N 3, Mai 1961, pages 649 à 668). REVENDICATIONS 1 - Dispositif de protection contre l'auto-amorçage dans un système de transmission téléphonique comportant une voie d'aller et une voie de retour, deux postes téléphoniques situés aux extrémités desdites voies et comportant chacun, dans une voie, un affaiblisseur variable, un amplificateur et un haut-parleur et, dans l'autre voie, un microphone, un amplificateur et un affaiblisseur variable, caractérisé en ce qu'il comporte, pour chaque poste téléphonique, un circuit de commande. des gains desdits affaiblisseurs, lui-même commandé par des signaux dérivés d'une seule voie. 2 - Dispositif de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la voie de commande du circuit de commande est celle à laquelle est branché le haut-parleur. 3 - Dispositif de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de commande comporte une première boucle de commande d'expansion connectée à l'amont de l'affaiblisseur de la première voie et comprenant au moins un détecteur, un filtre et l'affaiblisseur variable de la première voie, et une deuxième boucle de commande de compression connectée à 1' aval de l'affaiblisseur de la première voie et comprenant au moins un troisième affaiblisseur variable, un détecteur, un filtre, un comparateur etl'affaiblisseur variable de la première voie. 4 - Dispositif de protection selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première boucle est également connectée à I'entrée dudit comparateur. 5 - Dispositif de protection selon la revendication t ou 4, caractérisé en ce que la sortie dudit comparateur est connectée à l'affaiblisseur variable de la deuxième voie par l'intermédiaire d'un circuit comprenant au moins un amplificateur à courant continu. 6 - Dispositif de protection selon la revendication 5t caractérisé en ce que ledit circuit comprend en outre un limiteur et un réseau affaiblisseur à résistances. 7 - Dispositif de protection selon la revendication 6, caractérisé en ce que la sortie dudit limiteur est connectée à l'entrée du troisième affaiblisseur variable. 8 - Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les boucles d'expansion et de compression comprennent chacune un amplificateur alternatif. 9 - Dispositif de protection selon la revendication 7 ou 3, caractérisé en ce que les affaiblisseurs variables sont des multiplieurs. 10 - Dispositif de protection selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que les affaiblisseurs variables sont des réseaux à diodes et résistances du type compandor ou variolosser.