Brevet FR2515467A1 — publié le 19830429

i La présente invention concerne de façon générale la transmission audiofréquence dans la bande vocale et elle porte plus particulièrement sur de telles transmis- sions effectuées au moyen d'un microphone à grenaille de charbon. Les caractéristiques non linéaires des micro- phones à grenaille de charbon sont bien connues Les microphones à grenaille de charbon sont très largement utilisés dans les combinés téléphoniques, dans lesquels la non-linéarité ne présente aucun inconvénient particu- lier pour l'utilisation ordinaire Cependant, lorsqu'on utilise un tel microphone dans le cadre d'un canal de transmission d'information numérique, par l'intermé- diaire d'un modem et d'un coupleur acoustique, les non- linéarités peuvent créer un problème De façon caracté- ristique, un modem émet et reçoit des données dans une bande vocale (c'est-à-dire au-dessous d'environ 3000 Hz) sur une ligne téléphonique Un type de modem réalise ceci par connexion filaire directe avec la ligne télé- phonique, mais un autre type de modem utilise un cou- pleur acoustique dans lequel on place un combiné télé- phonique ordinaire C'est dans le cas de l'utilisation d'un coupleur acoustique que les caractéristiques non linéaires d'un microphone à grenaille de charbon uti- lisé en téléphonie sont incorporées dans le chemin de transmission de données. Un problème particulier est apparu récemment à cet égard avec un modem dont la fréquence centrale de la bande de réception est double de celle de la bande d'émission Ainsi, tout harmonique d'ordre deux généré à partir du signal émis tombe dans la bande de récep- tion et apparaît ainsi sous la forme de bruit qui per- turbe les signaux que reçoit le modem Lorsqu'on uti- lise un coupleur acoustique et certains types de micro- phones téléphoniques à grenaille de charbon, ces har- moniques deviennent suffisamment élevés pour que les erreurs de transmission de données soient intolérables. L'invention a donc pour but d'offrir une techni- que pour réduire de tels harmoniques. En résumé, on'parvient à ces buts de l'invention, ainsi qu'à d'autres, en appliquant au microphone à charbon, simultanément au signal audiofréquence à émettre, une to- nalité audiofréquence ayant une fréquence supérieure à la bande vocale mais comprise dans la bande de fréquence du microphone à charbon Pour le microphone à grenaille-de charbon du type habituel utilisé dans les combinés télé- phoniques, cette tonalité se trouve de préférence dans la plage de 7 à 10 k Hz On a trouvé que cette technique rendait plus linéaire la caractéristique du microphone à charbon et réduisait ainsi les harmoniques générés par la tonalité audiofréquence qui sont susceptibles de créer un problème, en particulier lorsqu'on utilise le microphone dans le cadre d'un couplage acoustique avec un modem dont la bande de réception est doux fois p 1 us élevée quesa bande d'émission La tonalité audiofréquence n'est ni détectée ni utilisée de toute autre manière par le récepteur à l'autre extrémité ou à l'extrémité émettrice, car ceci n'est pas nécessaire pour parvenir au but de l'invention. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est un schéma synoptique d'un modem téléphonique et d'un coupleur acoustique utilisant la technique de l'invention; et La figure 2 représente les diverses largeurs de bande de fréquence qui interviennent dans le fonction- nement du dispositif de la figure 1 - On va maintenant considérer la figure 1 sur laquelle on voit les composants fondamentaux d'un modem téléphonique et d'un coupleur acoustique Un microphone 11 du modem génère un signal électrique audiofréquence qui est amplifié par un amplificateur 13 puis appliqué à un récepteur 15 dans lequel le signal est converti en données numériques apparaissant sur une sortie 17 Le signal de la sortie 17 est ainsi appliqué à un équipement -3 numérique tel qu'un terminal, une imprimante ou autre Les données numériques provenant d'un tel équipement sont appliquées par une ligne 19 à un émetteur 21 qui convertit les données numériques en un signal audiofréquence appa- raissant sur une sortie 23 Le signal présent sur cette sortie est appliqué à un amplificateur 25 et ensuite à un haut-parleur 27 Un circuit de sommation 29 entre l'émetteur 21 et l'amplificateur 25 n'existe pas dans les modems classiques mais il a été ajouté pour incorpo- rer dans le modem le perfectionnement correspondant à l'invention, décrit ci-après. Un combiné téléphonique 31 comportant un ré- cepteur 33 et un microphone à grenaille de charbon 35 est positionné de façon que ces éléments soient respec- tivement en couplage acoustique avec le microphone 11 et le haut-parleur 27 du modem On réalise ceci au moyen d'embouts acoustiques classiques, représentés schématiquement en 37 et 39 Le brevet U S 4 246 444 décrit une structure avantageuse d'embout acoustique. Le récepteur 33 et le microphone 35 sont couplés élec- triquement à la ligne électrique 41 du combiné Les données numériques présentes en 19 sont ainsi conver- ties par le modem en tonalités audiofréquence qui sont couplées à la ligne 41 par le microphone 35 De façon similaire, des tonalités du même type reçues à partir d'un emplacementéloigné par l'intermédiaire d'un autre modem sont reconverties en information numé- rique en 17. Conformément à l'invention, appliquée à un modem téléphonique, on applique au microphone à gre- naille de charbon 35 une tonalité en plus du signal audiofréquence désiré, dans le but de rendre plus linéai- re la réponse du microphone dans la bande vocale La bande vocale s'étend de quelques centaines de hertz à environ 3000 Hz C'est dans cette bande que les signaux audiofréquence sont émis et reçus par les circuits télé- phoniques On pourrait appliquer une telle tonalité au moyen d'un hautparleur distinct du haut-parleur 27, mais il est plus commode d'appliquer au circuit de sommation 29 le signal de sortie d'un générateur de sig al 43 Le géné- rateur de signal 43 peut être l'un quelconque de nom- breux types Il est représenté ici avec en tant qu'élé- ment central un synthétiseur numérique 45 qui est atta- qué par une horloge classique 47 Un signal de sortie ana- logique provenant du synthétiseur numérique 45 est trans- mis par un filtre passe-bande 49 afin de réduire les composantes de fréquence non désirées du signal, puis il est appliqué au circuit de sommation 29 Le signal est donc appliqué au haut-parleur 27 simultanément au signal audiofréquence présent sur la ligne 23 qu'on dé- sire émettre à distance au moyen des circuits télépho- niques. On va maintenant considérer la figure 2 qui représente un spectre de fréquence relatif au fonction- nement du dispositif perfectionné de la figure 1, confor- mément à un exemple particulier Un type de modem avec lequel la technique de l'invention est particulièrement utile est celui dans lequel la fréquence centraledunebandede réception 51 est égale au double de celle d'une bande d'émission 53 Dans cet exemple, la bande de réception 51 est centrée sur environ 2400 Hz, tandis que la ban- de d'émission 53 est centrée sur environ 1200 Hz, soit la moitié de la fréquence de réception. Dans le dispositif de la figure 1, les signaux de réception compris dans la bande 51 de la figure 2 sont appliqués au récepteur 15 et le signal émis dans la bande 53 est généré par l'émetteur 21 Du fait que les circuits téléphoniques combinent ces deux signaux, tout harmonique d'ordre deux des signaux émis retournera vers le récepteur 15 sous la forme d'un bruit parasite et rendra ainsi difficile la réception simultanée d'in- formation, selon l'amplitude de ces harmoniques Comme on l'a mentionné précédemment, du fait que le micro- phone au charbon 35 n'est pas linéaire, il tend à créer de tels harmoniques d'ordre deux qui ont une amplitude susceptible de produire un pourcentage d'erreurs considé- rable dans l'information reçue. Pour contribuer à corriger la situation, le générateur de signal 43 de la figure 1 génère, dans cet exemple particulier, un signal compris dans une bande 55 de la figure 2 La fréquence du signal est placée à l'extérieur de la bande vocale normale pour les circuits téléphoniques (c'est-à-dire au-dessus de 3000 Hz) Cette fréquence doit être suffisamment supérieure à la bande vocale pour que des produits d'intermodulation gênants entre cette fréquence et des signaux compris dans les bandes de réception et d'émission 51 et 53 se trouvent à l'extérieur de ces bandes de transmission d'informa- tion Simultanément, la tonalité située dans la bande doit être à l'intérieur de la gamme de réponse en fréquence du microphone à charbon 35 Pour les micro- phones à genaille de charbon couramment utilisés, la gamme allant de 7 à 10 k Hz est acceptable Les bandes d'émission et de réception 51 et 53 de la plupart des types de modems se trouvent au-dessous de 3000 Hz La séparation en fréquence qui en résulte évite que des produits d'intermodulation parasites tombent à l'inté- rieur des bandes d'émission et de réception 51 et 53. La tonalité 55 peut être une tonalité de largeur de bande très étroite (pratiquement une seule fréquence) ou peut être un signal à bande plus large. Du fait que l'utilisateur du modem entend la tonalité, on a trouvé qu'il était préférable d'utiliser une tona- lité à bande large, correspondant par exemple à la lar- geur de bande de 1000 Hz indiquée sur la figure 2, de façon à la rendre moins gênante pour l'utilisateur du modem Ainsi, dans cet exemple particulier pour le modem particulier qui est décrit, on a trouvé qu'une bande centrée sur environ 8,1 k Hz pour la tonalité évitait des produits d'intermodulation parasites et n'était pas gênante pour l'utilisateur. L'amplitude de la tonalité 55 influe sur la linéarité du microphone à charbon 35 et donc sur le niveau de tout harmonique d'ordre deux généré qui tombe à l'inté- rieur de la bande 51 et qui résulte d'un signal émis dans la bande 53 Dans un exemple particulier, le niveau d'énergie de la tonalité 55 est fixé à -26 d Bm, tandis que les données d'émission elles-mêmes sont à -20 d Bm. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. 15467 REVENDICATIONS 1 Coupleur de données acoustique conçu pour émettre des données sur une ligne téléphonique ( 41) et comportant une entrée ( 19) pour recevoir des signaux numé- riques à partir d'une source, un émetteur ( 21) pour convertir les signaux numériques en signaux audiofré- quence dans la bande vocale, un haut-parleur ( 27) qui est connecté à l'émetteur pour rendre les signaux audio- fréquence audibles, un microphone ( 11), un récepteur ( 15) connecté au microphone pour convertir en signaux de données numériques des signaux audiofréquence pro- venant du microphone, une sortie ( 17) destinée à ache- miner les signaux numériques à partir du récepteur, et un coupleur acoustique ( 37, 39) conçu pour maintenir en couplage acoustique avec le haut-parleur un combiné téléphonique ( 31) contenant un microphone à grenaille de charbon ( 35); caractérisé en ce qu'il comprend des moyens ( 43) qui sont connectés au haut-parleur ( 27) pour lui appliquer une tonalité, simultanément à un signal audiofréquence contenant des données qui provient de l'émetteur ( 21), cette tonalité ayant une bande de fréquence extérieure aux bandes d'émission et de récep- tion et une fréquence choisie de façon à ne pas créer de produits de distorsion d'intermodulation gênants dans les bandes d'émission ou de réception, grâce à quoi la non-linéarité du microphone à grenaille de char- bon ( 35) est réduite et la distorsion produite par cette non-linéarité est également réduite. 2 Coupleur de données acoustique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens ( 43) destinés à appliquer une tonalité appliquent une tonalité ayant une bande de fréquence qui se trouve au-dessus des bandes d'émission et de réception et à l'extérieur de la bande vocale. 3 Coupieur de données selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens ( 43) destinés à appliquer une tonalité comprennent des moyens ( 47, 45, 49) qui géné- rent une tonalité dont la bande est pratiquement entièrement contenue dans la gamme allant de 7000 à 10000 Hz. 4 Coupleur de données acoustique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d'application de tonalité ( 43) comprennent des moyens ( 47, 45, 49) destinés à générer la tonalité avec une largeur de bande pratiquement égale à 1000 Hz et avec une amplitude pratiquement uniforme dans cette bande. Coupleur de données acoustique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d'application de tonalité ( 43) compren- nent des moyens ( 47, 45, 49) destinés à appliquer la tonalité avec une amplitude suffisante pour minimiser les harmoniques générés dans la bande d'émission comme dans la bande de réception. 6 Procédé d'émission d'un signal audiofré- quence sur une ligne téléphonique ( 41) au moyen d'un microphone à grenaille de charbon ( 35), caractérisé en ce que: on applique le signal audiofréquence au mi- crophone dans une bande de largeur inférieure à environ 3000 Hz; et on applique simultanément au microphone une tonalité de fréquence notablement supérieure à 3000 Hz, mais comprise dans une gamme de fréquence dans laquelle le microphone est sensible, de façon à rendre plus linéaire la caractéristique d'amplitude du microphone sur toute la bande vocale au-dessous d'envi- ron 3000 Hz. 7 Procédé selon la revendication 6, caracté- risé en ce que l'opération consistant à appliquer la tonalité place pratiquement la tonalité à l'intérieur de la gamme allant de 7000 à 10000 Hz - 8 Procédé selon la revendication 6, caracté- risé en ce que l'opération d'application de la tonalité comprend l'application d'une tonalité ayant une largeur de bande pratiquement égale à 1 k Hz. 9 Procédé selon la revendication 6, caracté- risé en ce que l'opération d'application du signal audio- fréquence comprend la mise en couplage acoustique du microphone ( 35) avec un haut-parleur de sortie ( 27) d'un modem téléphonique.