Brevet FR2537810A1 — publié le 19840615

if O POSTE TELEPRONIQUE A ECOUTE AMPLIFIEE MUNI D'UN DISPOSITIF ANTILARSEN On tend de plus en plus à prévoir, sur les postes téléphoniques d'abonnés, des haut-parleurs d'écoute amplifiée per- mettant que la voix d'un correspondant soit entendue clairement, sans utilisation d'écouteurs supplémentaires, par des personnes qui sont à quelques mètres du poste. Ces postes comportent un combiné microphoneécouteur, utilisé de toutes façons par une seule personne qui peut ou non mettre en service le système d'écoute amplifiée ou un microphone fixe dans les téléphones 'mains libres'. Le haut-parleur d'écoute amplifiée peut être situe sur le poste lui-même; il est alors fixe, alors que le combiné est relié au poste par un fil et est mobile De plus, le haut-parleur d'écoute amplifiée est souvent tourné vers le haut, c'est à dire directement vers la personne qui tient le combiné. Il en résulte qu'il peut parfois se produire un effet larsen', c'est à dire un sifflement violent résultant de ce que le microphone du combiné reçoit directement un son du haut-parleur et le renvoie dans le circuit o il est à nouveau amplifié par le haut-parleur Ce phénomène de résonnance est bien connu et est très désagréable à l'oreille Il peut se produire sur un poste téléphonique à écoute amplifiée dans la mesure ou le microphone du combiné est approché trop près du haut-parleur. On a donc cherché à remédier à ce défaut pour obtenir un meilleur confort d'écoute Le système généralement adopté consiste à prévoir dans le système d'écoute amplifiée une boucle "antilarsen' qui reçoit le signal issu du microphone du combiné et qui agit de manière à réduire l'amplitude du signal appliqué au haut-parleur d'écoute amplifiée si le niveau moyen de signal reçu par le microphone est trop élevé, car un niveau trop élevé peut indiquer qu'un effet "larsen" est en cours d'établissement. Un tel système est représenté à la figure 1 Un signal téléphonique S (signal émission et réception mélangés) est présent 25378 i O à une entrée A raccordée à une ligne téléphonique, et un signal M arrive sur une entrée B raccordée à un microphone du combiné (non représenté) Le signal M est soustrait, après amplification dans un préamplificateur 10, du signal S présent sur la ligne, dans un soustracteur 16 appelé aussi "système antilocal' parce qu'il empêche le passage vers les écouteurs du signal émis localement, à savoir la voix de la personne qui tient le combiné téléphonique. Le signal de sortie du soustracteur 16 ne comprend plus que le signal de réception, c'est à dire la voix du correspondant à l'autre bout de la ligne. La sortie du soustracteur est appliquée à un premier amplificateur 18, en sortie duquel est connecté l'écouteur 20 du combiné Le signal ainsi amplifié est appliqué à un deuxième amplificateur 22, à gain variable, qui fournit un signal à un haut-parleur d'écoute amplifiée 24. Une boucle antilarsen, représentée dans un cadre pointillé 26, commande le gain de l'amplificateur 22 en fonction du signal M reçu du microphone La boucle comprend un redresseur 28, une capacité de lissage 30, intégrant le signal redressé avec une constante de temps suffisante pour fournir une indication du niveau moyen du signal M, et un amplificateur ou un comparateur à seuil 32 qui commande le gain de l'amplificateur 22 pour le faire chuter si le signal issu du microphone 10 dépasse un seuil donné, et d'autant plus que ce seuil est dépassé. Ce système a été essayé et commercialise mais il ne donne pas satisfaction car, malgré sa simplicité, son réglage s'avère finalement être très délicat En effet, il est apparu que la boucle antilarsen n'est suffisamment efficace que si le com- parateur 32 fait franchement chuter le gain lorsque le niveau de sortie du microphone est tel qu'un phénomène de larsen risque de se produire Mais le niveau sonore de l'effet larsen n'est pas forcément très bien connu et on est amené en pratique à régler le comparateur à un niveau très bas Mais alors, il se trouve que l'écoute amplifiée est coupée dès que le microphone enregistre un bruit, et notamment lorsque l'utilisateur qui tient le combiné parle faiblement ou même respire un peu fort devant son 25378 i O microphone. Un compromis est donc difficile à trouver s'il faut d'une part éliminer l'effet larsen même lorsque le microphone est très près du haut-parleur, et d'autre part éviter une coupure intempestive ou une diminution de l'écoute amplifiée en l'absence d'effet larsen. Les solutions pour aboutir à un compromis valable con- sistent a priori en deux voies possibles: la première est de disposer le haut parleur d'écoute amplifiée de telle sorte qu'il soit difficile à l'utilisateur de rapprocher le microphone du combiné suffisamment près pour déclencher un effet larsen; mais la place disponible sur un poste téléphonique n'est pas grande et le combina est relié au poste par un fil de sorte qu'il est toujours possible à l'utilisateur de le déplacer n'importe o De plus, si on tourne le haut-parleur vers une face arrière, a priori peu accessible du poste, l'écoute amplifiée sera moins bonne pour les auditeurs; la deuxième solution consisterait à perfectionner le soustracteur 16 En effet, s'il était parfait, ce soustracteur devrait empêcher tout effet larsen puisque le signal issu du micro n'est en principe pas transmis au haut-parleur d'écoute En fait, ce système ne peut être parfait et le perfectionner aboutirait à un coût élevé qu'on ne souhaite pas D'autre part, il est très désagréable de ne pas s'entendre du tout parler dans l'écouteur on a l'impression que le téléphone ne fonctionne pas. Pour améliorer très efficacement le fonctionnement d'une boucle antilarsen sans remanier la conception du poste téléphonique, sans rejeter le haut-parleur d'écoute amplifiée à une place incommode, et sans chercher de solutions complexes et chères à l'amglioration du système antilocal, la présente demande propose une solution particulièrement simple qui repose sur une analyse fine des problèmes évoqués précédemment Cette analyse a montré que l'effet larsen se produit toujours à une fréquence relativement élevée dans la bande passante du microphones, ceci principalement à cause de la courbe de réponse en fréquence de celui-ci qui présente son maximum au 25378 O O voisinage de 2 à 3 kilohertz - Au contraire, les bruits qui coupent inutilement l'écoute amplifiée (bruit de parole de l'utilisateur, bruits de l'entourage, respiration bruyante, etc) ont le maximum d'énergie dans une bande de fréquences inférieures à 1 k Hz. On prévoit selon l'invention une solution tenant compte de ces circonstances, qui consiste à insérer dans la boucle anti- larsen, en amont du redresseur, un filtre passe-haut ou passe- bande présentant une forte atténuation pour les fréquences en dessous d'environ 1 kilohertz et une faible atténuation pour une gamme de fréquences dans laquelle l'effet larsen a le plus de chances de se produire La différence entre la forte atténuation (à 1 kilohertz environ et en dessous) et la-faible atténuation, est de préférence d'au moins 6 décibels. Dans une première réalisation, le filtre présente une faible atténuation pour des fréquences comprises entre 2 et 3 kilohertz environ. Dans une autre réalisation, on décale artificiellement à une fréquence élevée, hors de la bande passante audible ( 300 3400 Hz), la fréquence à laquelle svétablira l'effet lar- sen, et on prévoit que le filtre a une forte atténuation dans toute la bande passante audible et une faible atténuation dans la gamme de fréquences, en dehors de cette bande passante, pour laquelle l'effet larsen est susceptible de se produire Pour imposer la fréquence de l'effet larsen, on insère en amont du haut-parleur d'écoute amplifiée un amplificateur à courbe de réponse en fréquence très sélective, plate dans la bande-passante du microphone et présentant un pic élevé à une fréquence élevée en dehors de cette bande passante (par exemple à 10 kilohertz). Dtautres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexes dans lesquels- la figure 1 déjà décrite représente schématiquement un poste téléphonique à écoute amplifiée de type connu; la figure 2 représente le poste perfectionné selon l'invention; 25378 Do la figure 3 représente un exemple de bande passante de filtre inséré dans la boucle antilarsen, avec en pointillés une courbe de réponse en fréquence typique de microphone; les figures 4 et 5 représentent des exemples simples de filtres passe-bande et passe-haut pouvant être insérés dans la boucle antilarsen; la figure 6 représente un autre mode de réalisation de l'invention, incorporant un amplificateur sélectif; la figure 7 représente la courbe de réponse de l'amplificateur sélectif de la figure 6; la figure 8 représente une courbe de réponse combinant la réponse du microphone du combiné et de l'amplificateur sélectif de la figure 6. Par rapport à la figure 1, le circuit selon l'invention est modifié par l'insertion, entre l'amplificateur 10 recevant le signal issu du microphone et le redresseur 28, d'un filtre passe- haut ou passe-bande 34. On comprendra que le choix d'un filtre passe-bande plut 8 t qu'un filtre passe-haut est dicté par des considérations secondaires telles que l'élimination des bruits, des parasites, etc, mais que la caractéristique essentielle du filtre est son aptitude à atténuer fortement les fréquences au dessous d'environ 1000 hertz et à laisser passer avec une atténuation beaucoup plus faible les fréquences dans la gamme de fréquences o l'effet lar- sen a le plus de chances de se produire On ne se préoccupe donc pas Ici de savoir si le filtre doit couper les très hautes fréquences (par exemple au delà de 10 kilohertz). Dans l'exemple de la figure 2, l'effet larsen se produit à une fréquence se situant entre 2 et 3 kilohertz car c'est dans cette gamme que le microphone a une plus forte réponse. Sur la figure 3, on a représenté en traits pointillés une courbe de réponse en fréquence typique de l'ensemble en cascade d'un microphone de combiné téléphonique, de l'amplificateur 10, du système antilocal 16, des amplificateurs 18 et 22 et du haut-parleur 24 La forme de cette courbe est imposée essentiellement par le microphone On a représenté en traits pleins un exemple de courbe de réponse envisageable pour le filtre 34 L'échelle des amplitudes en ordonnée (atténuation At) importe peu et n'a pas été indiquée volontairement. L'atténuation aux environs de 1000 hertz est d'environ 6 décibels au moins par rapport à l'atténuation au maxi- mum de la courbe de réponse du filtre 34. Le filtre utilisé peut être très simple, par exemple une cellule de Sallen et Key bien connue, passe-bande ou passe- haut, dont deux exemples sont représentés respectivement aux figures 4 et 5 Ces filtres sont des filtres du deuxième ordre présentant une atténuation de 12 d B par octave en dessous de leur fréquence de coupure basse. Si un début d'effet larsen se produit, ce sera pour une fréquence située vers le sommet de la courbe en traits pointillés de la figure 3 Le comparateur 32 détectera le dépassement d'un seuil de niveau -sonore enregistré par le microphone et diminuera le gain de l'amplificateur 22 en amont du haut-parleur d'écoute amplifiée 24, ceci d'autant plus que le signal reçu par le microphone sera plus important. Mais si un niveau de bruit, même important, est enregistré par le microphone dans une gamme de fréquences au dessous de 1000 hertz environ (bruit de paroles, bruit ambiant, respiration forte), ce bruit att 6 nué par le filtre 34 ne sera pas suffisant pour faire basculer le comparateur 32 Il ne sera donc pas, à juste titre, considéré comme un début d'effet larsen justi- fiant la coupure du haut-parleur d'écoute amplifiée. Un autre mode de réalisation de l'invention est représenté à la figure 6 Cette réalisation diffère de celle qui a été décrite ci-dessus sur trois points: Tout d'abord, on a inséré en amont de l'amplificateur 22 un amplificateur auxiliaire sélectif 36 qui a une courbe de réponse en fréquence très particulière en ce sens qu'elle est sen- siblement plate dans la bande de fréquences audibles utile (par exemple de 300 hertz à 3,4 kilohertz pour un appareil téléphonique), et qu'elle présente un pic élevé dans une bande de fréquences plus élevée, en dehors de la bande passante du microphone Par exemple, 25378 1 O ce pic se situe entre 5 et 10 kilohertz La courbe de réponse correspondante est représentée à la figure 7. La chaine comprenant le microphone, l'amplificateur 10, le système antilocal 16, l'amplificateur 18, l'amplificateur 36, l'amplificateur 22 et le haut-parleur 24, possède alors une courbe de réponse en fréquence qui est celle de la figure 8. L'amplitude du pic est choisie telle que la courbe de la figure 8 présente elle-même un maximum absolu pour une fréquence correspon- dant à ce pic (entre 5 et 10 kilohertz): c'est alors à cette fréquence qu'un effet larsen a toutes les chances de se produire. Par conséquent, la deuxième modification apportée au circuit de la figure 3 est le fait que la boucle antilarsen com- porte un filtre passe-haut (ou passe-bande) dont-la fréquence de coupure basse n'est pas de l'ordre de 1 kilohertz mais plutôt de l'ordre de 3 à 5 kilohertz. La troisième modification est l'insertion d'un ampli- ficateur à grand gain 38 en amont ou en aval du filtre passe-haut 34, permettant qu'une fréquence résultant de l'effet larsen (par exemple à 7 kilohertz) soit suffisamment amplifiée pour compenser la très faible réponse du microphone à cette fréquence et pour déclencher l'affaiblissement de l'écoute amplifiéel De cette manière, aucun bruit en provenance du microphone, pas même un bruit à 3 kilohertz environ, ne déclenchera un affaiblissementde l'écouteamplifiée, car ce bruit sera neutralisé par le filtre passe-haut Mais un bruit a plus de kilohertz sera détecté par le comparateur 32 et entraînera un affaiblissement de l'écoute amplifiée Il faut noter de plus que le rejet de l'effet larsen à une fréquence de 10 kilohertz est lntéressant car il est beaucoup moins gênant du point de vue phy- siologique qu'un effet larsen à 3 kilohertz On peut enfin indiquer que l'amplificateur sélectif 36 et l'amplificateur 18 peuvent être-réunis en un seul amplifica- teur ou en pratique en deux amplificateurs en parallèle dont l'un est très sélectif et n'amplifie que les fréquences autour de 10 kilohertz et l'autre a une courbe de réponse en fréquence plate jusqu'à 10 à 15 kilohertz au moinso REVENDICATIONS 1 Appareil téléphonique à écoute amplifiée compre- nant un microphone, un soustracteur de signaux ( 16) recevant un signal (M) issu du microphone et un signal (S) issu d'une ligne téléphonique, un amplificateur ( 22) et un haut-parleur d'écoute amplifiée ( 24) recevant le signal issu du soustracteur, et une boucle "antilarsen" ( 26) recevant le signal issu du microphone et agissant sur l'amplificateur d'écoute amplifiée pour r 6 duire l'amplitude du signal appliqué au haut-parleurd'écoute amplifiée si le signal issu du microphone dépasse un certain niveau, caractérisé en ce que la boucle antilarsen inclut un filtre passe- haut ou passe-bande ( 34) présentant une forte atténuation pour les fréquences en dessous d'environ 1 kilohertz et une faible atténuation pour des fréquences auxquelles un effet larsen a le plus de chances de se produire. 2 Appareil téléphonique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la boucle antilarsen comprend le filtre passe-haut ou passe-bande ( 34) suivi d'un redresseur ( 28), d'une capacité de lissage ( 30), et d'un comparateur à seuil ( 32). 3 Appareil téléphonique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre passe-haut ou passe-bande présente une faible atténuation pour des fréquences d'environ 2 à 3 kilo- hertz. 4 Appareil téléphonique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu, entre le soustracteur et le haut-parleur d'écoute amplifiée, un amplificateur sélectif ( 36) ayant une courbe de réponse en fréquence présentant, dans la bande passante du microphone, une réponse sensiblement plate et, à une fréquence plus élevée un pic d'amplitude suffisamment élevée pour que l'effet larsen se produise préférentiellement à une fréquence correspondant à ce pic. Appareil téléphonique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le filtre passe-haut ou passe-bande présente une forte atténuation dans toute la bande passante du microphone.