Brevet FR2536230A1 — publié le 19840518

La présente invention se rapporte aux appareils télé- phoniques àhaut-parleur et plus particulièrement à un télé- phone à haut-parleur fonctionnant en duplex total comprenant un circuit d'écrêtage pour supprimer l'oscillation de réac- tion. Un appareil téléphonique fonctionnant en duplex-total est un appareil dans lequel les deux abonnés au téléphone peuvent parler et être entendus en même temps Les combinés téléphoniques classiques-assurent un fonctionnement en duplex total Cependant, dans les appareils dans lesquels le combiné téléphonique classique est remplacé par un téléphone à haut- parleur, le fonctionnement en duplex total n'a pas été pos- sible du fait du haut niveau de couplage audio entre le haut-parleur et le microphone qui produit une réaction suffi- sante pour produire une oscillation du fait du gain dans la boucle de transmission qui lie le microphone au haut-parleur. Il a, par conséquent, été de pratique courante dans les télé- phones à haut-parleur d'utiliserun interrupteur actionné par la voix qui provoque la déconnexion du haut-parleur lorsque la personne parle Bien que cet agencement résolve le pro- blème de la réaction, il est gênant du fait qu'il ne permet pas à l'abonné qui se trouve à l'autre bout de la ligne d'ef- Cectuer une interruption ou de se faire entendre tant que l'autre abonné n'a pas cessé de parler. La présente invention a pour objet un agencement de circuit perfectionné pour empêcher ou supprimerl'oscillation due à la boucle fermée formée par le couplage audio entre le haut-parleur local et le microphone Etant donné que le signal de réaction commence à un très bas niveau et s'am- plifie au cours des passages successifs dans la boucle, il est possible d'empêcher ou de supprimer l'amorçage d'une réaction au moyen d'un circuit qui supprime les plus faibles amplitudes du signal,appelé un circuit d'écrêtage central qui est, en fait, un interrupteur qui ne se ferme que lorsque l'amplitude absolue du signal dépasse un niveau de seuil pré- déterminé Ainsi, le circuit d'écrêtage central empêche que le signal de réaction soit amorcé étant donné que le signal est initialement inférieur au niveau de seuil auquel l'inter- rupteur est fermé. Un problème qui se pose avec les circuits d'écrêtage cen- tral réside en ce que l'action de commutation qui se produit deux fois à chaque demi-alternance lorsque l'amplitude de si- gnal d'un signal audio s'élève au-dessus puis retombe au- dessous du niveau de seuil introduit des harmoniques impairs du signal audio Etant donné que la bande audio téléphonique s'étend d'approximativement 300 Hz à 3300 Hzles harmoniques impairs des signaux inférieurs à 1100 Hz se trouvent encore dans la bande audio téléphonique Ces harmoniques ajoutés provoquent une forte distorsion du signal audio O La présente invention se rapporte à un circuit d'écrê- tage central qui peut être utilisé pour réaliser un appareil téléphonique fonctionnant en duplex total sans distorsion notable ni oscillation de-réaction notable. En résumé, on obtient ce résultat en réalisant un appa- reil téléphonique à haut-parleur, dans lequel le signal de sortie audio du microphone est tout d'abord converti à une fréquence plus élevée par modulation sur bande latérale unique Le signal de plus haute fréquence est alors appliqué à un circuit d'écrêtage central qui produit un gain à peu près nul pour les signaux dont les niveaux d'amplitude sont inférieurs à une tension de seuil, tout en produisant un gain unité pour les tensions de signal supérieures à la ten- sion du seuil On empêche les distorsions harmoniques, non linéaires, en convertissant tout d'abord les fréquences d'un signal audio quelconque reçu du microphone à des fréquences supérieures par modulation sur bande latérale unique On ap- 3 G plique ensuite la bande latérale à un circuit d'écrêtage central qui coupe le signal de sortie pour toutes les valeurs d'amplitude absolue inférieures à une tension de seuil pré- déterminée Le signal de sortie du circuit d'écrêtage central est alors reconverti aux fréquences du signal audio initial par un modulateur équilibré et un filtre passe-bande Le si- gnal de sortie du filtre passe-bande est couplé à la ligne téléphonique et au haut-parleur par l'intermédiaire d'un cir- cuit différentiel classique. On comprendra mieux l'invention après avoir lu la des- cription qui suit et est effectuée par référence au dessin annexé dans lequel: la Fig 1 est un schéma-bloc d'un poste téléphonique à hautparleur fonctionnant en duplex total selon la présente invention; la Fig 2 est un schéma du circuit du circuit d'écrêtage central; et la Fig 3 repésente une forme d'onde utilisée pour expli- quer le fonctionnement du circuit d'écrêtage central. Sur le dessin auquel on se référera maintenant en détail, la référence générale 10 désigne un appareil téléphonique fonctionnant en duplex total qui comporté un microphone 12 lequel produit un signal audio qui est amplifié et couplé à un téléphone éloigné par l'intermédiaire d'une ligne télé- phonique 14 au moyen d'un circuit différentiel 16 Le circuit différentiel 16 couple également les signaux reçus de la ligne téléphonique 14 à un haut-parleur 18 Bien que le circuit dif- férentiel 16 assure un certain isolement entre le microphone 12 et le haut-parleur 18, l'atténuation transdifférentielle est d'approximativement 6 d B ce qui est insuffisant pour em- pêcher l'oscillation dans la boucle fermée comprenant le cou- plage audio du haut-parleur 18 en retour au microphone 12. Pour assurer un fonctionnement en duplex total avec une communication qui se produit dans les deux sens simultané- ment, la présente invention fournit un circuit de suppression de réaction dans la partie de transmission du poste télépho- nique à haut-parleur entre le microphone 12 et le circuit différentiel 16 On obtient ce résultat en appliquant le si- gnal audio provenant du microphone par l'intermédiaire d'un pré-amplificateur audio 20 à une paire de circuits dépha- seurs à large bande 22 et 24 Les circuits déphaseurs pro- duisent une différence de phase entre les signaux de sortie des deux déphaseurs d'approximativement 900 sur tout le spectre de fréquences audio de 300 Hz à 3300 Hz Les signaux de sortie des déphaseurs respectifs 22 et 24 sont appliqués aux entrées d'une paire de circuits modulateurs équilibrés 26 et 28 Les circuits modulateurs modulent les signaux por- teurs, qui sont également en quadrature de phase, produits par un générateur de porteuses 30 qui est synchronisé avec un oscillateur à quartz de 1 mégahertz 32 La fréquence por- teuse est, de préférence, de 20 k Hz Les modulateurs équi- librés 26 et 28 fournissent une modulation sur deux bandes latarales à porteuses supprimées En additionnant les si- gnaux de sortie des deux modulateurs équilibrés, au moyen d'un circuit sommateur 34, on ne conserve que la bande laté- rale inférieure qui a une plage de fréquences comprise entre 16,7 k Hz et 19,7 k Hz. Le signal de sortie sur bande latérale inférieure du circuit sommateur 34 est appliqué à un circuit d'écrêtage central désigné par la référence générale 36 Le circuit d'é- crêtage central comporte un redresseur double alternance 38 qui fournit une tension de sortie qui varie en fonction de l'amplitude absolue du signal du circuit sommateur 34 Cette amplitude absolue est comparée à,une tension de seuil VT dans un circuit 40 comparateur d'amplitudes Le comparateur 40 fournit un signal de sortie binaire qui change d'état chaque fois que la tension à la sortie du redresseur 38 tombe au" dessous ou s'élève au-dessus du niveau du seuil Le niveau de sortie du comparateur 40 est utilisé pour commander un circuit de commutation 42 à semiconducteur qui transmet le signal de sortie du circuit sommateur 34 à la sortie du cir- cuit d'écrêtage central L'interrupteur 42 est fermé, ou conducteur, lorsque l'amplitude absolue instantanée du si- gnal alternatif provenant de la sortie du circuit sommateur 34 dépasse le niveau de la tension de seuil VT L'interrup- teur 42 est ouvert lorsque l'amplitude absolue tombe en dessous du niveau de la tension de seuil VT' Le signal de sortie résultant de l'interrupteur 42 pour une onde sinusol- dale particulière appliquée à l'entrée est représenté par la forme d'onde de la Fig 3 On a représenté sur la Fig 2 un schéma du mode de réalisation préféré du circuit d'écrêtage central 36 Le schéma représenté sur la Fig 2 n'est donné qu'à titre d'exemple non limitatif. Toutefois, on remarquera que sur la Figé 2 on a repré- senté d'une part la totalité des composants du circuit d 'écrêtage central, et de leurs connexions, d'autre part les références et les caractéristiques de ces composants. L'homme de l'art est donc en mesure de réaliser le circuit à la suite d'un simple examen de la-Fig 2 L'homme de l'art reconnaîtra en particulier aisément le redresseur 38, le comparateur 40 et l'interrupteur 42. Pour ces raisons, ce schéma ne sera pas décrit par la suite mais la Fig 2 doit être considérée comme intégrée à la description par la référence qui lui est faite ici. Le signal de sortie du circuit d'écrêtage central est appliqué à un modulateur équilibré 34 ainsi que le signal du générateur 30 de porteuses Le modulateur produit deux bandes latérales dont l'une est dans la plage de fréquences de 300 à 3300 Hz Cette bande latérale inférieure est isolée par un filtre passe-bande 46 ayant une bande passante de fré- quences de 300 à 3300 k Hz Le signal de sortie du filtre passe-bande 46 est couplé au circuit différentiel 16 par l'in- termédiaire d'un amplificateur de puissance 48 pour être en- suite transmis sur la ligne téléphonique 14. En service, le circuit d'écrêtage central 36 a pour effet d'empêcher l'oscillation de réaction résultant de l'amplification dans la boucle fermée formée fiar-le cou- plage audio entre le haut-parleur 18 et le microphone 12. En même temps, la conversion et la reconversion de fré- quence supprime la distorsion due à la génération d'harmo- niques impairs par l'action de commutation du circuit d'é- crêtage central 36 Par exemple, le troisième harmonique du signal d'entrée appliqué au circuit d'écrêtage central sera dans la plage de 50100 à 59100 Hz Lors dela reconversion dans la plage audio,ces harmoniques seront complètement en dehors de labande passante du filtre 46. REVENDICATIONS 1 Un appareil téléphonique à haut-parleur fonctionnant en duplex total caractérisé en ce qu'il comporte un microphone ( 12),un circuit différentiel ( 16), des moyens comprenant un circuit d'écrêtage central ( 36) connectant la sortie du mi- crophone ( 12) au circuit différentiel ( 16) et un haut-parleur ( 18) connecté au circuit différentiel. 2 Appareil téléphonique selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les moyens comprenant un circuit d'écrêtage central ( 36) comprennent des moyens ( 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34} pour convertir la fréquence du signal de sortie du micro- phone en une fréquence supérieure appliquée à l'entrée du circuit d'écrêtage central ( 30) et des moyens ( 44, 46) qui reconvertissent la fréquence du signal de sortie du circuit d'écrêtage en la fréquence initiale,qui est appliquée à l'en- trée du circuit différentiel. 3 Appareil téléphonique selon la revendication 2, caracté- risé en'ce que les moyens de conversion en une fréquence su- périeure comprennent un modulateur à bande latérale unique ( 26, 28, 34), les moyens pour reconvertir le signal en la fréquence initiale comprenant un modulateur équilibré ( 44) et un filtre passe-bande ( 46). 4 Appareil téléphonique à haut-parleur fonctionnant en du- plex total caractérisé en ce qu'il comporte: un microphone ( 12) pour engendrer un signal audio, un modulateur à bande latérale unique ( 22-34) couplé au microphone pour convertir le signal audio en un signal à bande latérale unique dans une plage de fréquences plus élevée, des moyens d'écrêtage central ( 36) couplés à la sortie du modulateur pour inter- rompre le signal à bande latérale unique lorsque l'amplitude de tension absolue du signal est inférieure à un seuil prédé- terminé, des moyens ( 44, 46) pour reconvertir le signal de sortie des moyens d'écrêtage central à la fréquence du si- gnal audio d'origine, un haut-parleur ( 18),un circuit diffé- rentiel ( 16) connectant la sortie des moyens de reconversion du signal de sortie des moyens d'écrêtage central à une ligne téléphonique et des moyens connectant le circuit diffé- rentiel au haut-parleur ( 18). Appareil téléphonique selon la revendication 4, caracté- risé en ce que les moyens d'écrêtage central ( 36) comprennent un redresseur double alternance ( 38),un comparateur ( 40) d'am- plitudes pour comparer l'amplitude de la tension du signal de sortie du redresseur à une tension de seuil et un inter- rupteur ( 42) actionné par le signal de sortie du comparateur d'amplitudes. 6 Un circuit d'écrêtage initial à faible distorsion pour atténuer les composantes à faible amplitude d'un signal, ca- ractérisé en ce qu'il comprend un modulateur à bande laté- rale unique équilibré ( 44) et un filtre ( 46) pour reconvertir la fré- quence élevée en un signal audio et des moyens ( 36) compor- tant des moyens interrupteurs ( 42) connectant la sortie du modulateur à bande latérale unique au moyens comportant un modulateur équilibré et un filtre pour interronpre le signal lorsque l'amplitude de tension absolue tombe au-dessous d'une tension de seuil prédétermi- née et pour ré-appliquer le signal au modulateur équilibré lorsque la tension absolue dépasse ladite tension de seuil prédéterminée. 7 Un appareil audio caractérisé en ce qu'il comporte: un microphone ( 12) pour engendrer un signal audio, un modula- teur à bande latérale unique ( 22-34) couplé au microphone pour convertir le signal audio en un signal à bande latérale unique dans une plage de fréquences plus élevée,des moyens d'écrêtage central ( 36) couplés à la sortie du modulateur pour interrompre le signal à bande latérale unique lorsque l'amplitude de la tension absolue du signal est inférieure à un seuil prédéterminé, des moyens ( 44, 46) pour reconver- tir le signal de sortie des moyens d'écrêtage central à la fréquence du signal audio d'origine, un haut-parleur ( 18) et des moyens ( 16) connectés à la sortie des moyens de re- conversion. D Un appareil audio selon la revendication 7, caractéri- sé en ce que les moyens ( 36) d'écrêtage central comprennent un redresseur double alternance ( 38), un comparateur d'am- plitudes ( 40) pour comparer l'amplitude de tension de la sortie de redresseur à une tension de seuil et un interrup- teur ( 42) actionné par le signal de sortie du comparateur d'amplitudes.