Brevet FR2494951A1 — publié le 19820528

La présente invention concerne les microphones à électret perfectionnés. Les microphones à condensateur dans lesquels un diélectrique polarisé de façon permanente, ou électret, est utilisé pour éliminer la nécessité d'une haute tension externe d'alimentation sont bien connus dans la technique. En raison de leur petite taille, de leur relative insensibilité aux variations de température ou d'humidité, et de leur réponse de haute fréquence étendue, ils sont spécialement adaptés aux émetteurs-récepteurs utilisés entre particuliers (cibistes), aux systèmes de communication militaires, etc. Toutefois, en raison de leur niveau de sortie relativement faible, les microphones à électret exigent l'emploi d'un circuit préamplificateur local, qui doit être parfaitement blindé pour éviter les interférences électromagnétiques d'origine extérieure. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique na 3 816 671 décrit un microphone à électret dans lequel un premier support isolant disposé entre la paroi antérieure et la paroi postérieure d'un bottier conducteur porte l'électrode postérieure du microphone à électret, tandis qu'un deuxième support isolant formant la paroi postérieure du boîtier porte un circuit préamplificateur sur sa face avant ou interne. La face externe du deuxième support porte les bornes d'alimentation en tension et de sortie du préamplifica- teur et est métallisée sur presque tout le reste de la surface afin que soit assuré un blindage électrostatique. Alors que ce brevet prétend donner toute satisfaction quant aux buts qu'il se propose, le microphone qu'il décrit présente certains inconvénients. Le fait d'utiliser des supports distincts pour porter respectivement les composants électromécaniques et électroniques augmente la complexité et le coût de l'ensemble. De plus, le fait d'utiliser un support isolant métallisé à la fois comme support d'amplificateur et comme paroi postérieure du bottier expose l'amplificateur à recevoir des chocs matériels et à subir des interférences électromagnétiques. L'utilisation de la paroi postérieure comme support de l'amplificateur rend également diffi- cile de pratiquer un orifice postérieur pour faire que le microphone soit sensible à la vitesse au lieu de la pression dans le cas o l'on souhaite une caractéristique de directionnalité. Dans un autre type de microphone à électret connu dans la technique, un unique support isolant disposé entre l'arrière et l'avant du boîtier conducteur porte l'électrode postérieure du microphone à électret sur sa face avant et porte un circuit pré- amplificateur sur sa face arrière. Un câble coaxial pénétrant dans le boîtier par une ouverture formée dans sa paroi postérieure est connecué par son conducteur intérieur à la sortie du préamplificateur comme connexion externe. Alors que ce modèle est quelque peu plus simple que celui décrit dans le brevet cité ci-dessus et assure un meilleur blindage du circuit amplificateur, il élimine de la même façon la possibilité d'utiliser un orifice postérieur pour donner au microphone une caractéristique de réponse directionnelle. Un des buts de l'invention est de proposer un microphone à électret qui est simple et peu coûteux à fabriquer. Un autre but de l'invention est de proposer un microphone à électret qui est facile à installer et à mettre en place dans un équipement existant. Un autre but de l'invention est de proposer un microphone à électret qui permet de ne capter qu'au minimum les sons ambiants indésirables. Un autre but de l'invention est de proposer une structure pour microphone à électret qui blinde efficacement le microphone et le circuit amplificateur associé vis-à-vis des interférences électro- magnétiques. Un autre but de l'invention est de proposer un microphone à électret qui protège l'amplificateur vis-à-vis du milieu matériel extérieur. En termes généraux, l'invention envisage l'utilisation d'un transducteur électro-acoustique dans lequel un support isolant, possédant une partie fermée contenue dans un bottier et une partie exposée s'étendant hors du bottier via une ouverture formée dans celui-ci, porte une électrode postérieure d'un microphone & électret sur l'avant de la partie enfermée et un circuit amplificateur sur l'arrière de cette même partie. L'entrée de l'amplificateur est connectée à l'électrode et sa sortie est connectée à un contact électrique formé sur la partie exposée du support. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels - la figure 1 est une coupe d'un mode de réalisation préféré du microphone de l'invention, dans lequel le bottier est doté d'un orifice postérieur permettant l'obtention d'une réponse directionnelle; la figure 2 est une coupe du microphone présenté sur la figure 1, suivant la ligne 2-2; - la figure 3 est une élévation de face de la plaquette de circuit imprimé du microphone de la figure 1, pendant une étape intermédiaire de construction, l'électret ayant été retiré; - la figure 4 est un schéma simplifié des composants électriques du microphone présenté sur la figure 1; et - la figure 5 est une coupe fragmentaire d'un autre mode de réalisation du microphone de l'invention, dans lequel l'arrière du bottier est hermétiquement fermé en vue de l'obtention d'une réponse omnidirectionnelle. Relativement aux figures 1 à 4, un mode de réalisation préféré du microphone de l'invention, indiqué dans son ensemble par le numéro de référence 10, fait fonction de microphone du type vitesse, qui est sensible aux sons venant suivant l'axe du micro- phone mais relativement insensible aux sons provenant de points situés en dehors de l'axe. Plus particulièrement, le microphone 10 comporte une partie bottier postérieure, ou base, conductrice, indiquée en bas de la figure 1, et une partie bottier antérieure, ou couvercle, conductrice 14 qui s'ajuste sur la base 12 en contact coulissant intime avec elle, comme cela est montré sur la figure 1, pour former un bottier conducteur. Le couvercle 14 est doté d'un orifice antérieur 70 et d'un creux 72 de diamètre supérieur se trouvant 3 l'avant de l'orifice 70 et étant destiné à la réception d'une toile métallique 74. De même, la base 12 est dotée d'un orifice postérieur 76 et d'un creux 78 de plus grande dimension se trouvant à l'arrière de l'orifice 76 destiné à recevoir une toile métallique 80. Une plaquette de circuit indiquée dans son ensemble 2494951. 4. par le numéro de référence 26 comporte une partie sensiblement en forme de disque qui est soutenue par le bord antérieur 16 de la base 12 à l'intérieur du bottier et une partie exposée, ou patte, rectangulaire 30 qui fait saillie du boîtier par une fente 32 formée dans la paroi latérale du couvercle 14. Un joint externe non conducteur 66 en résine époxyde est disposé suivant le bord inférieur du couvercle 14 -et suivant l'interface entre la patte 30 et la base 12. De préférence, la base 12 est dotée d'un creux 68 entourant sa périphérie postérieure et servant à la réception du joint 66 de résine époxyde. La plaquette de circuit 26, qui porte le transducteur et les éléments électroniques du microphone 10, est formée d'un support isolant 28 possédant une électrode circulaire 36 sur la surface antérieure de la partie circulaire ou fermée de la plaquette 26, comme le montre la figure 3. Un électret 24 en forme de disque polarisé de manière permanente, comprenant un polymère de tétra- fluoroéthylène ou une substance analogue, est lui-même lié à la surface antérieure de l'électrode 36. Une bague de support 38 formée concen- triquement autour de l'électrode 36 sur la plaquette 26 soutient la périphérie de l'électret 24. L'électret 24 soutient lui-même une entretoise 22 en polyester à laquelle est lié un diaphragme 20 en polyester possédant sur sa surface antérieure un placage d'or (non représenté séparément). L'électrode 36, l'électret 24, l'entretoise 22 et le diaphragme 20 constituent ensemble l'élément transducteur du microphone 10. Un épaulement annulaire 18 faisant saillie de la surface intérieure du couvercle 14 presse le diaphragme 20 et l'entretoise 22 contre la bague de support 38 de manière à prendre en sandwich la plaquette 26 entre le bord supérieur 16 de la base 12 et l'entretoise 22. La plaquette 26 est également dotée d'une ouverture 34 portant un placage conducteur sur ses parois de manière à électrique- ment coupler l'électrode 36 à une aire plaquée 42 de la surface postérieure de la plaquette 26. L'électret 24 est également doté, selon l'invention, d'une ouverture concordant avec l'ouverture 34 de manière à permettre un couplage acoustique entre les deux côtés de la plaquette 26. L'aire plaquée 42 est connectée à l'électrode de grille d'un transistor à effet de champ 52 monté sur l'arrière de la plaquette 26. L'électrode de source du transistor 52 est connectée à une bande conductrice 54 formée sur l'arrière de la plaquette 26, et son électrode de drain est connectée à une bande conductrice 60-également formée sur l'arrière de la plaquette 26. Une résistance 44 de grille offre le chemin conducteur entre la bande ou aire 42 de grille et une bande périphérique annulaire 46' formée sur l'arrière de la plaquette 26, tandis qu'une résistance 56 de source couple la bande de source 54 à cette même bande 46. Une première borne, ou contact, électrique 50 est formée sur l'arrière de la patte 30 et se prolonge vers l'intérieur via la fente 32 de manière à rejoindre la bande annulaire 46. De même, une deuxième borne 58 formée sur l'arrière de la patte 30 passé dans la fente 32 pour rejoindre la bande de source 54. Enfin, une troisième borne 62 formée sur l'arrière de la patte 30 se prolonge vers l'intérieur via la fente 32 pour rejoindre la bande de drain 60. Une couche ou bande conductrice 48 en résine époxyde, qui a sensi- blement la même dimension géométrique que la bande annulaire 46, couple électriquement la bande 46 à la base 12 et, par conséquent, au couvercle 14 afin de permettre que la bande 46 serve de ligne de terre ou ligne commune. Dans le mode de réalisation présenté, la patte 30 porte également sur sa face antérieure un placage 40 qui est électriquement isolé des autres parties du microphone 10. La description ci-dessus montre clairement que la borne 50 fournit une connexion externe à la bande de terre 46, tandis que les bornes 58 et 62 fournissent des connexions externes respec- tivement à la source et au drain du transistor à effet de champ 52, comme on peut le voir sur la figure 4. Une couche 64 non conductrice de résine époxyde sépare les parties des bornes 58 et 62 s'étendant vers l'intérieur depuis le bord 16 de manière à empêcher la possi- bilité d'un court-circuit. Alors que l'invention se révèle particulièrement avantageuse pour un microphone dans lequel la partie bottier posté- rieure, ou base, est perforée de manière à donner une caractéristique de réponse sensible à la vitesse, ou directionnelle, il entre également dans le domaine de l'invention l'emploi d'une partie postérieure non perforée produisant une réponse sensible à la pression, ou omnidirectionnelle. Sur la figure 5, est représentée une autre structure utilisant une base-non perforée 12' au lieu de la base perforée 12 de la figure 1. On voit que les buts de l'invention sont réalisés. Le microphone à électret est simple et peu coûteux à fabriquer, et il est facile à installer et mettre en place dans l'équipement existant. De plus, le microphone A électret de l'invention capte au minimum les sons ambiants indésirables et protège efficacement le microphone et le circuit amplificateur associé vis-à-vis des interférences électromagnétiques. Enfin, la structure d'ensemble protège l'amplificateur vis-à-vis du milieu matériel extérieur. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir des microphones dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. RE V E N D I C A T I 0 N S - 1. Microphone, caractérisé en ce qu'il comporte, en combinaison, un bottier (12, 14) dans lequel est formée une ouverture (32), un support isolant (28) possédant un dos et un devant, le support ayant une partie enfermée contenue dans le bottier et une partie exposée (30) faisant saillie du bottier par ladite ouverture, une électrode (36) formée sur l'avant de la partie enfermée, un diaphragme conducteur (20) disposé en avant de l'électrode à une certaine distance, un électret (24) disposé entre l'électrode et le diaphragme, un circuit amplificateur (44, 52, 56) porté par le dos de ladite partie enfermée, l'amplificateur ayant une entrée et une sortie, un moyen (50, 58, 62) formant un contact électrique sur la partie exposée du.support, un moyen (42) couplant l'électrode à l'amplificateur, et un moyen (46, 54, 60) couplant l'amplificateur audit contact électrique. 2. Microphone, caractérisé en ce qu'il comporte, en combinaison, un bottier (12, 14) dans lequel est formée une ouverture (32), un support isolant (28) possédant un dos et un devant, le support ayant une partie enfermée contenue dans le bottier et une partie exposée (30) faisant saillie du bottier par ladite ouverture, un élément transducteur à électret (20, 24, 36) contenu dans ledit bottier au voisinage du devant du support, un moyen (50, 58, 62) formant un contact électrique sur la partie exposée du dos du support, un amplificateur (44, 52-, 56) porté par le dos de ladite partie enfermée, un moyen (42) couplant l'élément transducteur à l'amplificateur, et un moyen (46, 54, 60) couplant l'amplificateur audit contact électrique. 3. Microphone, caractérisé en ce qu'il comporte, en combinaison, un bottier (12, 14) dans lequel est formée une ouverture (32), un support isolant (28) possédant un dos et un devant, le support ayant une partie enfermée contenue dans le bottier et une partie exposée (30) faisant saillie du bottier par ladite ouverture, un élément transducteur à électret (20, 24, 36) contenu dans ledit 2494951. bottier au voisinage du devant du support, un moyen (50, 58, 62) formant un contact électrique sur la partie exposée du support, un amplificateur (44, 52, 56) porté par le dos de ladite partie enfermée, un moyen (42) couplant l'élément transducteur à l'ampli- ficateur, et un moyen (46, 54, 60) couplant l'amplificateur audit contact électrique. 4. Microphone, caractérisé en ce qu'il comporte, en combinaison, un bottier (12, 14) possédant une extrémité antérieure (14) ayant un trou, une extrémité postérieure (12) ayant un trou, et une paroi latérale dans laquelle est formée une ouverture (32), un support isolant (28) possédant une partie enfermée contenue dans le bottier et une partie exposée (30) faisant saillie du bottier par ladite ouverture, un élément transducteur à électret (20, 24, 36) contenu dans le bottier, un moyen (50, 58, 62) formant un contact électrique sur la partie exposée du support, et un moyen (42, 44, 46, 52, 54, 56, 60) couplant ledit élément transducteur audit contact. - 5. Microphone, caractérisé en ce qu'il comporte, en combinaison, un bottier conducteur (12, 14) dans lequel est formée une ouverture (32)& un support isolant (28) possédant une partie enfermée contenue dans le bottier et une partie exposée (30) faisant saillie du bottier par ladite ouverture, un élément transducteur à électret (20, 24, 36) contenu dans le bottier, un moyen (50, 58, 62) formant un contact électrique sur la partie exposée du support, et un moyen (42, 44, 46, 52, 54, 56, 60) couplant ledit élément trans- ducteur audit contact. 6. Microphone, caractérisé en ce qu'il comporte, en combinaison, un bottier (12, 14) dans lequel est formée une ouverture (32), un support isolant (28) possédant une partie enfermée contenue dans le bottier et une partie exposée (30) faisant saillie du bottier par ladite ouverture, un élément transducteur à électret (20, 24, 36) contenu dans le bottier, un moyen (50, 58, 62) formant un contact électrique sur la partie exposée du support, et un moyen (42, 44, 46, 52, 54, 56, 60) couplant ledit élément transducteur audit contact.