Brevet FR2461412A1 — publié le 19810130

La présente invention concerne un poste téléphonique muni d'une écoute amplifiée sur haut-parleur qui permet de diffuser, dans un local, les signaux de conversation émis par l'abonné distant à un niveau acoustique satisfaisant lors d'une écoute par plusieurs auditeurs. Cette fonction permet en outre le suivi de l'acheminement d'une communication ainsi que les communications unidirectionnelles lorsque l'abonné distant est un répondeur. L'invention a trait plus particulièrement à un poste téléphonique à hautparleur comportant, par analogie avec les postes téléphoniques du type "mains libres", sur la voie d'émission un amplificateur d'émission interconnecte entre le microphone et l'entrée d'émission du coupleur à la ligne téléphonique et sur la voie de réception un amplificateur de réception relié à la sortie du récepteur dudit coupleur et transmettant des signaux d'écoute au moins vers ledit haut-parleur, ledit poste comprenant également un détecteur d'enveloppe d'émission relié à la sortie de l'amplificateur d'émission, un détecteur d'enveloppe de reception relié à la sortie de l'amplificateur de réception et un amplificateur à gain variable. bans de tels postes téléphoniques, il est connu que des moyens de commutation de gain entre les voies d'émission et de réception sont nécessairs pour remédier à l'instabilité intrinséque des circuits de conversation du poste due aux transferts des signaux d'écoute émis par le haut-parleur vers le microphone. Ce couplage acoustique entraîne une gêne d'exploitation ressentie aussi bien par l'abonné local, possesseur du poste téléphonique, que par l'abonné distant.Pour s'affranchir dans une large mesure de ladite instabilité, la technique antérieure propose d'introduire, soit dans la voie d'émission, soit dans la voie de réception, selon que c'est l'abonné distant ou l'abonné local qui parle, un affaiblissement des signaux à audiofréquence en s'assurant également que des pertes d'in sertion ne sont pas introduites concurremment dans les deux voies. On se reportera en ce qui concerne la description de tels postes téléphoniques par exemple aux demandes de brevet français PV 74 05049 déposée le 14 Février 1974 et PV 76 39791 déposée le 31 Décembre 1976, au brevet américain NO 3.963.876 et à la demande de brevet allemand DT-OS 22 39 090. On notera que, dans les postes téléphoniques du type "mains libres", il nty a pas de combiné, et par conséquent d'écouteur, le microphone étant fixé au poste. Par suite, le gain sur la voie d'émission doit être élevé et le microphone peu directif. La voie d'émission comporte, dans certains cas, un amplificateur à gain variable et la stabilité du poste est assurée par des moyens de comparaison ou d'addition des niveaux des signaux d'émission et de réception qui permettent d'atténuer la transmission sur l'une des voies, ou de la bloquer, tandis que l'autre est amplifiée complémentairement. Cette commutation de gain relativement complexe dégrade la qualité de la transmission de la conversation principalement à cause des temporisations qui sont nécessaires à une telle commutation. Dans un poste téléphonique a écoute amplifiée, le combiné est au contraire présent et, lorsque celui-ci est décroché, le microphone peut se trouver en regard du haut-parleur. Le couplage acoustique entre le microphone et le haut-parleur est variable et dépend essentiellement de la distance entre ces derniers. Il est alors nécessaire d'adapter l'amplification de la voie de réception en fonction de la distance relative entre le microphone et le haut-parleur, afin d'éviter tous risques d'instabilité. Le but de la présente invention est, par conséquent, de fournir un poste téléphonique à écoute amplifiée dont la variation de gain affecte uniquement la voie de réception sur haut-parleur et est fonction de la position du microphone relativement au haut-parleur. Contrairement aux postes du type "mains libres", la transmission reste bidirectionnelle et seul le gain supplémentaire apporté par l'amplification de la voie de réception sur le haut-parleur est variable. A cette fin, un poste téléphonique à haut-parleur du type défini dans l'en- trée en matiere est caractérisé en ce que l'amplificateur à gain variable est interconnecté sur la voie de réception entre la sortie de l'amplifiés cateur de réception et le haut-parleur et en ce que sont prévus des moyens reliés aux sorties desdits détecteurs d'enveloppe pour commander le gain dudit amplificateur à gain variable pour que celui-ci varie continûment dans un rapport constant prédéterminé avec le coefficient de couplage acoustique entre le haut-parleur et le microphone du combiné du poste lorsque la distance entre ces derniers est supérieure à une distance minimale prédéterminée. Le rapport constant précité dépend des conditions d'exploitation définies par la position du poste dans son environnement acoustique et électrique. Ce rapport est déterminé principalement par les caractéristiques acoustiques du local de l'abonné et par l'impédance de terminaison du poste par rapport à son accès de ligne téléphonique. En pratique, ce rapport est égal à la borne inférieure des rapports de gain maximal sur la voie de réception et du coefficient de couplage acoustique entre le haut-parleur et le microphone qui correspondent aux positions microphoniques relativement éloignées du haut-parleur pour lesquelles la stabilité du poste peut être assurée. Il est bien évident que, pour une distance microphone-haut-parleur petite, le couplage acoustique est très élevé, et que la stabilité du poste ne peut être garantie que dans une faible mesure. Aussi, la présente invention prévoit des moyens poui inhiber le signal d'écoute amplifié par l'amplifiés cateur à gain variable lorsque la distance microphone à haut-parleur est inférieure à ladite distance minimale, généralement de l'ordre de 10 à 20 cm. Ces moyens d'inhibition sont commandés par l'élément photorécepteur d'un photocoupleur à infrarouge. Par exemple, la source lumineuse de ce photocouplêur est solidaire du haut-parleur et le photorécepteur est solidaire du microphone du combiné et mobile avec celui-ci. Lorsque la distance haut-parleurmicrophone est inférieure à ladite distance minimale, la puissance lumineuse reçue par le photorécepteur est relativement élevée, notamment dans le cas d'un fort couplage acoustique pour lequel le microphone et le haut-parleur sont en regard. Cette puissance détectée commande un interrupteur qui bloque la voie de réception ou, selon une autre variante, commande directement la variation de gain de l'amplificateur à gain variable en addition à la commande de gain normale fondée sur le couplage acoustique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des dessins annexés, dans lesquels La figure I est un bloc-diagramme du poste téléphonique conforme à l'invention, montrant notamment la chaîne d'asservissement de gain de la voie de réception ; la figure 2 est un bloc diagramme détaillé du circuit de detection de distance relative entre le haut-parleur et le microphone, selon une premiere variante ; et la figure 3 est un bloc- diagramme, en partie analogue à la figure 2, d'une seconde variante du circuit de détection de distance. Tel que représenté à la figure 1, le poste téléphonique conforme à l'invention comprend sur la voie d'émission, le microphone 1 du combiné 12 du poste et un amplificateur dit d'émission 10 amplifiant les signaux dits de parole, lesquels amplifiés avec un gain constant G10 sont transmis à travers l'entrée d'émission 31 d'un coupleur bidirectionnel 3 sur la ligne téléphonique TR desservant le poste ; et sur la voie de réception, un amplificateur dit de réception 20 qui amplifie avec un gain constant G20 les signaux dits d'écoute transmis par la ligne TR à travers la sortie de réception 32 du coupleur 3, 11 écouteur 2 du combiné 12 du poste relié à la sortie 200 de l'amplificateur 20, un amplificateur 21 ayant un gain variable G21 commandé par tension et son entrée reliée à la sortie 200 de l'amplificateur 20, et un circuit de détection de distance 4 qui est interconnecté entre la sortie 210 de l'amplificateur 21 et le haut-parleur 22 du poste, selon la première variante. Le coupleur 3 est d'un type connu, à transformateur différentiel ou hybride. Le haut-parleur 22 permet à plusieurs locuteurs placés devant le poste d'écouter et de participer, par l'intermédiaire du microphone 1, à une conversation téléphonique. La ligne en traits interrompus courts 221 illustre la voie dite de couplage des signaux à audiofréquences qui sont susceptibles d'être captés par le microphone 1 à partir du haut-parleur 22. Cette voie de couplage acoustique 221 est définie par un coefficient de couplage Oc , superieur à 11 unité, et engendre, comme il est connu, lorsque le coefficient de couplage est relativement élevé par l'amplification pré- cédente dans les amplificateurs 20 et 21, uneinstabilité de transmission due à l'effet Larsen ou d'auto-amorçage. En se référant à la figure 1, on décrira en premier lieu les moyens de remédier à ce défaut lorsque le microphone 1 est relativement éloigné du haut-parleur 22. Dans ces conditions, pour les différentes positions qu' est susceptible d'occuper le microphone 1, on peut déterminer, pour un environnement acoustique dépendant essentiellement des conditions de réverbération acoustique du local contenant le poste, le gain maximal Gm que peuvent fournir les amplificateurs de la voie de réception ainsi que le coefficient de couplage acoustique Oc qui assurent la stabilité de la transmission et de la réception des signaux à audiofréquences. Le rapport Gm/ dépend également de l'impédance d'entrée du poste au niveau de coupleur 3 et de la nature des signaux à audiofréquences.Cependant, pour une plage de variation de ces derniers paramétres déterminée dans des conditions d'exploitation réelle du poste, il est possible de définir une borne inférieure K des rapports Gm/ , en sélectionnant préalablement une distance minimale D entre le microphone 1 et le haut-parleur 22. Cette distance m Dm est par exemple égale à 15 cm comme on le verra en référence à la figure 2. Conformément à l'invention, une chaîne d'asservissement 5 du gain d'amplification G21 dans la voie de réception est prévue pour satisfaire toujours la relation suivante G211K.4 (1) A cette fin, la chaîne d'asservissement de gain 5 comprend deux détecteurs d'enveloppe dits d'émission 51 et de réception 52, un diviseur de tensioh résistif 53 ayant pour facteur de division F et un comparateur de tension tel qu'un amplificateur différentiel 54 à gain élevé. Chaque détecteur 51, 52 comprend un redresseur suivi d'un filtre passe-bas. Le détecteur 51 est relié à la sortie de l'amplificateur d'émission 10 et transmet à l'entrée inverse 541 de l'amplificateur différentiel 54 l'enveloppe du signal de parole.Le détecteur 52 est relié à la sortie 200 de l'amplificateur de réception 20 et transmet à l'entrée 530 du diviseur de tension 53 l'enveloppe du signal d'écoute. Après division, cette derniere enveloppe est reçue par l'entrée directe 542 de l'amplificateur différentiel 54. Le signal de sortie 543 de l'amplificateur 54 est appliqué, après intégration dans un intégrateur 55, à la borne de commande 211 de l'amplificateur à gain variable 21. Si VS désigne l'amplitude du signal d'écoute transmis par la sortie 210 de l'amplificateur 21 à gain variable G21 vers le haut-parleur 22, on voit, comme indiqué sur la figure 1, que dans la chaîne d'asservissement de gain 5 les détecteurs 51 et 52 détectent respectivement des signaux d'amplitude GloVs/o et VS/G21 et que les entrées inverse 541 et directe 542 de l'amplificateur différentiel 54 reçoivent respectivement des signaux d'amplitudes G10 VSlo( et FVS/G21.La relation précédente (1) est satisfaite lorsque les tensions appliquées aux entrées 541, 542 de l'amplificateur différentiel sont égales, ce qui implique la relation équivalente suivante d'où K - F / Glo Pour des valeurs convenables des résistances du diviseur de tension 53 et du gain G10 de l'amplificateur d'emission 10 selon l'égalité précédente, la stabilité de la transmission bidirectionnelle de la conversation est assurée; En d'autres termes, lorsque le signal d'écoute VS/G21 est présent, celui-ci est amplifié par l'amplificateur 21 avec un gain maximal juste inferieur au seuil déclenchant l'instabilité de la transmission, la reproduction du son par le haut-parleur étant toujours maximale par rapport à ce seuil.Par ailleurs, lorsque le locuteur parle devant le microphone, c' est-à-dire Vs/oR étant grand, le gain G21 est diminue puisque l'amplificateur différentiel 54 produit un signal proportionnel à la différence des signaux de parole et d'écoute. En se référant à la figure 2, on décrit le circuit de détection de distance 4 qui est destiné à garantir la stabilité de transmission lorsque la distance entre le microphone 1 et le haut-parleur 22 est inférieure à la distance minimale précédemment définie D de l'ordre de 15 cm. Les m plages de variation des parametres d'environnement acoustiques et électriques qui régissent la stabilité sont alors beaucoup plus grandes que celles supposées précédemment. Le circuit de détection de distance 4 comprend essentiellement un coupleur électro-optique à infrarouge et une chaîne de détection qui commande l'inhibition de l'écoute amplifiée lorsque le microphone 1 est à une distance D inférieure à la distance minimale Dm par rapport au haut-parleur 22. Cette distance D est précisément celle entre la source lumineuse du photocoupleur, telle qu'une diode électroluminescente 41, qui est fixée derrière la grille de protection 220 du haut-parleur 22, et l'élément photo-récepteur du photo-coupleur, tel qu'une photodiode 42, qui est fixé devant le microphone 1 dans le combiné 12 du poste téléphonique. La disposition inverse des éléments 41 et 42 peut être également adoptée. L'émission de la diode électroluminescente 41 est modulée en implusions par un oscillateur 40 calé par exemple la fréquence de 20 kHz. Un filtre optique 43, transparent uniquement au rayonnement infrarouge, est fixé convenablement devant la photodiode 42.Les signaux détectés par la photodiode 42 sont ensuite - selon l'ordre suivant dans la chaîne de détection amplifiés dans un amplificateur 44, filtrés dans un filtre passe-bande 45 centré sur la fréquence d'émission à 20 kHz, détectés et mis en forme dans un détecteur 46, tel qu'une bascule de Schmitt, et transmis par la liaison 460 à l'une des entrées d'un détecteur à seuil 47. L' autre entrée du détecteur à seuil 47 est reliée à un diviseur de tension 471.Ce diviseur 471 est choisi de sorte que, lorsque la distance D est inférieure à Dm, c'est-à-dire lorsque le rayonnement infrarouge reçu par la photodiode 42 est supérieur-à une pui-ssance lumineuse prédéterminée, la sortie 472 du détecteur à seuil 47 soit à l'état "1" et commande l'ouverture d'un interrupteur 48 qui est interconnecté à la sortie 210 de l'amplificateur à gain variable 21 et au haut-parleur 22. Dans ce cas, la reproduction des signaux d'écoute par le haut-parleur 22 est inhibée. Enfin, selon une autre variante montrée à la figure 3, le circuit de détection de distance 4' ne comporte plus le détecteur à seuil 47 et l'interrupteur 48. La sortie du détecteur 46' transmet à travers la liaison 460' le signal détecté à l'une des entrées d'un circuit d'addition 49 dont la sortie 490 est reliée à la borne de commande3211 de l'amplificateur à gain variable 21 à travers le circuit intégrateur 55. L'autre entrée du circuit d'addition 49 est reliée à la sortie 543 de l'amplificateur différentiel 54. L'action progressive du cricuit de détection de distance 4' s'ajoute alors à celle du circuit d'asservissement de gain 5. Ainsi, lorsquele microphone 1 est rapproché en regard du haut-parleur 22, c'est-a- dire lorsque la distance D diminue, le gain G21 de l'amplificateur 21 diminue.A cet égard, l'amplificateur 21 est de préférence un amplificateur non linéaire, c' est-à-dire ayant un gain variant comme une fonction liné aire de la tension appliquée à son entrée 200 dans une plage predéter- minée par le signal appliqué à son entrée de commande. Ainsi, lorsque le signal transmis par le détecteur 46' à travers l'additionneur 49 atteint une amplitude maximale prédéterminée correspondant à une distance D de quelques centimètres, le gain de l'amplificateur 21 tombe à zéro et l'amplificateur 21 joue un rôle analogue à l'interrupteur 47 de la figure 2. (b notera que sont représentés sur les figures uniquement les composants du poste entrant dans le cadre de la présente invention. Cependant, d'autres composants tels que des amplificateurs à gain fixe ou variable mais non commandés par la voix peuvent être interconnectés dans les voies d'émission et de réception. Par exemple, un amplificateur de puissance à amplification linéaire 6 peut être interconnecté sur la voie de réception, entre l'interrupteur 48 et le haut-parleur 22, comme montré à la figure 2. Revendications de brevet 1. Poste téléphonique à haut-parleur comprenant sur la voie d'émission un amplificateur d'émission interconnecté entrele microphone et l'entrée d'émission du coupleur à la ligne téléphonique et sur la voie de réception un amplificateur de réception relié à la sortie de réception dudit coupleur et transmettant des signaux d'écoute au moins vers ledit haut-parleur ledit poste comprenant également un détecteur d'enveloppe d'émission relié à la sortie de l'amplificateur d'émission, un détecteur d'enveloppe de réception relié à la sortie de l'amplificateur de réception et un amplificateur à gain variable, caractérisé en ce que l'amplificateur à gain variable est interconnecté sur la voie de réception entre la sortie de l'amplificateur de réception et le haut-parleur et en ce que sont prévus des moyens reliés aux sorties desdits détecteurs d'enveloppe pour commander le gain dudit amplificateur à gain variable pour que celui-ci varie continûment dans un rapport constant prédéterminé avec le coefficient de couplage acoustique entre le haut-parleur et le microphone du combiné du poste lorsque la distance entre ces derniers est supérieure à une distance minimale prédéterminée. 2. Poste téléphonique à haut-parleur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commande de gain comprennent des moyens de comparaison ayant une entrée reliée directement à la sortie du détecteur d'émission et une autre reliée à travers un diviseur de tension à la sortie du détecteur de réception et des moyens d'intégration interconnectés entre la sortie des moyens de comparaison et la borne de commande de l'amplificateur à gain variable. 3. Poste téléphonique à haut-parleur conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de photocouplage comportant une source lumineuse et un élément photorécepteur fixés respectivement devant le haut-parleur et le microphone du combiné, ou inversement, et des moyens reliés à ltélément photosensible pour inhiber ou atténuer progressivement le signal d'écoute amplifié par ledit amplificateur à gain variable lorsque la distance entre le microphone et le haut-parleur en regard est inférieure à ladite distance minimale. 4. Poste téléphonique à haut-parleur conforme à la revendication 3, carac térise en ce que les moyens d'inhibition du signal d'écoute comprennent des moyens pour comparer l'amplitude des signaux détectés par le photorécepteur à un seuil prédéterminé fonction de ladite distance minimale, et un interrupteur qui est interconnecté sur la voie de réception entre la sortie dudit amplificateur à gain variable et du haut-parleur et qui est ouvert sous la commande des moyens de comparaison à seuil lorsque la distance entre le haut-parleur et le microphone en regard est inférieure à ladite distance minimale. 5. Poste téléphonique à haut-parleur conforme aux revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les moyens d'inhibition du signal d'écoute comprennent des moyens commandant, à travers lesdits moyens d'intégration, le gain de l'amplificateur à gain variable pour additionner les signaux transmis par lesdits moyens de comparaison et les signaux détectés par ledit élément photo-récepteur afin que, lorsque le microphone est rapproché du haut-parleur, ledit gain diminue progressivement. 6. Poste téléphonique à haut-parleur conforme à l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'émission de la source lumineuse est modulée en impùlsions. 7. Poste téléphonique à haut-parleur conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que les signaux transmis par le photo-récepteur sont amplifiés et filtrés à la fréquences desdites impulsions. 8. Poste téléphonique à haut-parleur conforme à l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les moyens de photo-couplage comprennent un filtre transparent au rayonnement infrarouge et placé devant ledit élément photosensible. 9. Poste téléphonique à haut-parleur conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'amplificateur à gain variable est un amplificateur du type non linéaire à variation de gain linéaire dans une plage prédéterminée.