Brevet FR2586149A1 — publié le 19870213

"Amplificateur intermédiaire destiné à être utilisé dans les liaisons bifilaires d'un réseau téléphonique automatique et procédé de commande de gain de cet amplificateur" L'invention se rapporte à un procédé de commande de gain d'un amplificateur intermédiaire utilisé dans une liaison bifilaire d'un réseau téléphonique automatique. L'invention concerne aussi un amplificateur intermédiaire destiné à être utilisé dans de telles liaisons, le sens de variation du gain de l'amplificateur étant commandé sur la base de l'ampli- tude du signal. Le procédé selon l'invention comprend la mesure des amplitudes des signaux en provenance des différentes directions de transmission, la comparaison des amplitudes mesurées des signaux provenant des diffé- rentes directions de transmission, et la commande du gain d'amplificateurs commandables prévus séparément pour les deux directions de transmission d'une liaison interne quadri-filaire de l'amplificateur intermédiaire sur la base de la valeur différentielle des amplitudes par l'application d'une tension de commande aux amplificateurs commandables par l'intermédiaire d'adaptateurs de commande à phase inverse. En plus des amplificateurs commandables mentionnés ci-dessus, prévus pour les deux directions de transmission de signaux de la liaison interne quadrifilaire, l'amplificateur intermédiaire selon l'invention compor- te aussi des moyens pour commander les amplificateurs commandables sur la base de la différence de niveau des signaux provenant de différentes directions de transmission, la commande étant effectuée au travers d'adap- tateurs à phase inverse. Il est possible à l'aide de l'amplificateur selon l'invention de connec- ter en série deux liaisons téléphoniques d'un réseau téléphonique automa- tique, c'est-à-dire dans un circuit de transfert d'appel, de sorte que l'atté- nuation reste dans les limites des exigences structurelles des réseaux téléphoniques, et que l'intelligibilité de la parole reste bonne. Il n'est pas possible d'utiliser des amplificateurs intermédiaires classiques dans les liaisons bifilaires d'un réseau téléphonique automatique, le fonctionnement d'amplificateurs classiques étant basé sur des impédan- ces de lignes connues avec précision (liaisons fixes du réseau téléphonique) et un réglage d'accord étant effectué séparément dans chaque cas particu- lier. Une variation dans l'impédance de ligne d'un réseau téléphonique 8 6 1 4 9 automatique affecte la qualité de la liaison interne quadrifilaire de l'ampli- ficateur intermédiaire (la liaison quadrifilaire étant effectuée aux moyens de circuits de ligne hybrides accordés à une impédance déterminée, c'est- à-dire 600 Ohms) et, en conséquence, le circuit de couplage commence à osciller dès que le gain total du signal à fournir sur un signal venant en réaction d'une direction inverse, excède la valeur un. Afin d'éliminer les oscillations d'accrochage, un amplificateur intermédiaire bifilaire doit être capable de maintenir la somme des gains des signaux se propageant dans des directions inverses, à une valeur inférieure à un au moyen d'une quelconque sorte de circuit de commande automatique. Les amplificateurs intermédiaires prévus pour des impédances de ligne variables sont typiquement semi-duplex, c'est-à-dire qu'ils trans- mettent et amplifient un signal dans une seule direction à un instant donné. L'oscillation provoquée par une désadaptation possible d'une ligne hybride est par suite éliminée (pas de réaction causée par l'oscillation), de même, l'atténuation se produisant dans une liaison téléphonique peut être totalement compensée alternativement dans les deux directions de transmission du signal. Dans cette sorte d'amplificateur, la direction de propagation du signal peut être typiquement commandée au moyen d'un inverseur fonction- nant à partir de signaux à fréquence vocale en provenance de différentes directions, en supposant que l'information est transmise alternativement d'une direction à l'autre. En transmission de la parole, une communication semi-duplex fonc- tionne seulement dans des conditions hautement avantageuses et si les deux interlocuteurs sont au courant du principe de la conversation alter- née. Typiquement, il se produit des interruptions de l'information, qui engendrent des signaux perturbateurs indésirables. De plus, les bruits extérieurs ou différentes atténuations des lignes affectent la commande directionnelle. En conséquence, la- commande directionnelle d'un amplifi- cateur fonctionnant sur le principe de commutation ne peut pas être effectuée de façon que les propriétés de transmission de la parole du circuit soient acceptables. Afin d'améliorer les propriétés de transmission de la parole des amplificateurs intermédiaires bifilaires fonctionnant sur le principe semi- 2586 1 49 duplex, il a été suggéré dans une application téléphonique à hautparleurs (Brevet US-A-4 507 524) d'utiliser une commande directionnelle vocale à gain variable, o les bruits et les coupures apparaissant dans l'informa- tion en inversant le sens tendent à être éliminés au moyen d'une inversion de gain "douce" basée sur une constante de temps. Dans ce cas, le gain du signal se propageant dans la direction précédente est atténué, et le gain d'un signal suivant est augmenté (le gain total étant inférieur à un en fonction de la commande à l'intérieur de la gamme de commande). Après la constante de temps, le sens de variation du gain est en l'état semi-duplex inversé de celui-ci, jusqu'à ce qu'un signal provenant de la direction opposée dépasse le niveau de déclenchement de l'inversion d'un circuit comparateur de niveaux. Ce genre d'amplificateur téléphonique à haut-parleur peut être considéré comme fonctionnant sur le principe de commutation en fonction de ses circuits de commande de sens, même s'il est pourvu d'amplifica- teurs à commande linéaire. Les propriétés de transmission de la parole de ces solutions connues sont seulement légèrement améliorées, étant au plus passables, parce que le sens de variation du gain est bloqué. La gamme de fréquence limitée d'un réseau téléphonique (300 à 3400 hz) exclut les solutions basées sur deux ondes porteuses dans le transfert d'informations vocales. Une amélioration décisive est obtenue pour les propriétés de trans- mission de la parole compte tenu des inconvénients ci-dessus mentionnés au moyen de la commande de sens de variation du gain d'un amplificateur intermédiaire bifilaire selon l'invention. On obtient ce -résultat par le procédé de l'invention, grâce à un ajustement continu et sans à-coups du gain dans une gamme linéaire de celui-ci à l'aide d'une tension réglable continOment. L'amplificateur intermédiaire de l'invention, quant à lui, est caractérisé en ce que ces moyens de commande comportent - un circuit de mesure de niveau, séparément pour chacune des deux directions de transmission, - un amplificateur différentiel commun connecté aux sorties des circuits mesureurs de niveau, et - un circuit de commande PI (Proportionnelle et Intégrale) connecté à la sortie de l'amplificateur différentiel, la sortie de ce circuit de cornm- Ju i2*, mande étant connectée aux adaptateurs de commande. L'idée de base de l'invention réside donc en ce que l'amplificateur intermédiaire est pourvu de moyens de commande tels qu'aucune valeur d'amplitude prédéterminée ne doit être dépassée pour effectuer l'inversion du gain, mais la tension de commande du sens est ajustée continûment dans sa gamme linéaire sur la base de la valeur différentielle des amplitu- des des signaux en provenance de différentes directions de transmission. L'invention est surtout avantageuse par le fait que d'autres liaisons peuvent être réalisées pour les liaisons bililaires d'un réseau téléphonique automatique pendant la transmission d'une conversation sans affecter l'audibilité ou l'intelligibilité. En pratique, les personnes qui parlent ne décèlent pas nécessairement quelque chose d'anormal lorsqu'elles utilisent la ligne téléphonique. L'invention sera décrite plus -en détails ci-après, en référence à l'exemple selon les dessins annexés, dans lesquels: Figure 1 est un schéma-blocsd'un amplificateur intermédiaire confor- me à l'invention Figure 2 montre une courbe de variation de gain de l'amplificateur intermédiaire en fonction d'une tension de commande de sens, et Figure 3 est un schéma-blocsd'un circuit de commande PI utilisé dans un circuit de commande de sens. Sur la figure 1, l'amplificateur intermédiaire est connecté entre deux lignes téléphoniques bifilaires 1 et 2. Une liaison interne quadri- filaire de l'amplificateur est réalisée par les circuits hybrides de ligne Il et 21, de manière que les signaux provenant de différentes directions puissent être séparés l'un de l'autre pour être amplifiés séparément. Les deux directions de transmission de la liaison interne quadri-filaire sont pourvues d'amplificateurs commandés en tension 12 et 22. L'entrée de l'amplificateur commandable 12 est connectée au circuit hybride de ligne 11 et sa sortie au circuit hybride de ligne 21 par l'intermédiaire d'un circuit limiteur de niveau et filtre à large bande 14. L'entrée de l'amplificateur commandable 22, à son tour, est connectée à l'hybride de ligne 21 et sa sortie à l'hybride de ligne 11 par l'intermédiaire d'un autre circuit limiteur de niveau et filtre à large bande 24. Les amplifica- teurs commandables 12 et 22 ont pour but de compenser l'atténuation corrélative aux liaisons téléphoniques. Les circuits de limitation de niveau et de filtrage à large bande 14 et 24, quant à eux, limitent le niveau 2586 14'9 et la largeur de bande des signaux arrivant dans les lignes 1 et 2 dans les limites des exigences structurelles des réseaux téléphoniques (c'està- dire 0 dbm et 300 à 3400 hz). L'entrée de l'amplificateur commandable 12 est connectée à un circuit mesureur de niveau A qui est indiqué par un pointillé, et l'entrée de l'amplificateur commandable 22 est connectée au circuit mesureur de niveau B, qui est également figuré par un pointillé. L'entrée du circuit mesureur de niveau A est pourvue d'un amplificateur mesureur commandé en tension 15, dont la sortie est connectée à un circuit indicateur de niveau 16, dont la sortie est elle-même connectée à l'entrée d'un circuit de commande I (intégrateur) 17. La sortie du circuit de commande I 17 commande l'amplificateur de mesure 15. Les connexions du circuit mesureur de niveau B sont les mêmes que celles du circuit mesureur de niveau A, l'amplificateur de mesure, le circuit indicateur de niveau, et son circuit de commande I étant désignés par les numéros de référence ,26 et 27 respectivement. Les sorties des circuits indicateurs de niveau 16 et 26 servent de sorties pour les circuits de mesure de niveau, ces deux sorties étant connectées à un seul et même amplificateur différentiel 18. La sortie de l'amplificateur différentiel est connectée à un circuit de commande PI 19, la tension de commande apparaissant à la sortie du circuit de commande PI commandant les amplificateurs commandables 12 et 22 par l'intermédiaire des adaptateurs de commande à phase inverse 13 et 23. Les adaptateurs de commande ont pour rôle de réaliser la courbe de gain désirée des amplificateurs commandables 12 et 22 en fonction de la tension de commande. Si les gains des amplificateurs commandables étaient fixes et supé- rieurs à 1, la liaison se transformerait évidemment en un oscillateur, compte tenu de la qualité non-idéale des hybrides de ligne avec des impé- dances de ligne variables, ce qui est caractéristique des connexions bi filaires d'un réseau téléphonique automatique. Afin d'éviter le déclenchement de l'oscillation, on utilise dans le circuit la courbe de gain de la figure 2. L'axe vertical représentant le gain est logarithmique, et l'axe horizontal représentant la tension de commande Vc apparaissant à la sortie du circuit de commande PI 19 est linéaire. Les valeurs limites extrêmes de la tension de commande Vc sont désignées par - V1 et + V2. La courbe Cl représente le gain réalisé dans une direction et la courbe C2, de manière correspondante, 8 6 1 4 9 le gain réalisé dans la direction inverse. De manière connue, la courbe de gain utilisée permet à la commande de sens d'être effectuée de telle manière que le gain total de la réaction ne dépasse jamais la valeur un (le couplage n'est donc pas auto-oscillant). Dans la position médiane de la tension de commande, le gain dans les deux directions est égal à un (l'amplificateur ne compense alors que les atténuations internes apparaissant dans le couplage). Lorsque la tension de commande Vc est décalée dans une direction à partir de la position médiane, le gain augmen- te dans une direction et diminue dans l'autre direction. En raison de la courbe de gain utilisée, les signaux en provenance d'une direction inverse par rapport à la direction à amplifier ne deviennent pas totalement inaudibles, exception faite des extrémités de la gamme de variation de la commande. Afin de conférer de bonnes propriétés de transmission de la parole à l'amplificateur intermédiaire réalisé avec la courbe de gain décrite cidessus, il est nécessaire selon l'invention d'utiliser une commande de direction linéaire fonctionnant dynamiquement sur la base de signaux à fréquence vocale et apte à compenser les différences entre les liaisons téléphoniques (l'atténuation peut varier dans les liaisons) aussi bien que l'influence des bruits de fond. Le fonctionnement du circuit de commande de sens, qui est consti- tué par les circuits de mesure de niveau A et B, l'amplificateur différen- tiel 18, et le circuit de commande PI 19, sera maintenant décrit en détails. Les niveaux de tensions des signaux en provenance de différentes directions sont obtenus à partir des circuits de mesure de niveau A et B. En raison de la commande de niveau des circuits de mesure, les diffé- rences entre les liaisons téléphoniques et les effets des bruits de fond sur la commande de sens peuvent être compensées. La figure 3 montre plus en détail l'amplificateur différentiel 18 et le circuit de commande PI de la figure 1. Comme il est courant dans l'ingénierie de la commande, la figure 3 montre les transformées de Laplace A(1), B(l) et Vc(l) des fonctions temporelles a(t), b(t) et Vc(t). Les niveaux de signaux (A(s) et B(s) obtenus à l'aide des circuits de mesure de niveauA et B sont appliqués à l'amplificateur différentiel 18, dont le coefficient d'amplifica- tion est désigné par Kl. La donnée pondérée de direction linéaire est obtenue à partir de l'amplificateur différentiel relatif aux signaux inci- dents, c'est-à-dire une donnée qui indique quelle est la direction qui permet d'obtenir un niveau de signal plus élevé. La donnée pondérée de direction, ou sens, issue de l'amplificateur différentiel est connectée au circuit de commande PI 19, qui agit comme commande de direction propre pour les amplificateurs commandables 12 et 22 et dont la tension de sortie Vc(t) correspond à la tension de commande de la courbe de gain. Le circuit de commande PI est pourvu d'un circuit de commande bouclé, au moyen de la réaction obtenue à partir de sa sortie, la donnée pondéréede direction en provenance de l'amplificateur différentiel étant connectée comme valeur de mise en route. Le coefficient d'amplification de la réaction est indiqué par K3, le terme en P (Proportionnelle) du circuit de commande par K2, et le terme en I (Intégrale) du circuit de commande par Ti. En raison de cette configuration, la tension de sortie du circuit de commande, c'est-à-dire la tension de commande Vc tend à suivre les variations de la donnée de sens, en accord avec ine fonction de transfert à comportement dynamique, typique du circuit de commande PI. En conséquence, la tension de commande de sens est ajustée au sens à amplifier conformément à la donnée de sens à une vitesse convenable (le terme en I lisse les variations se traduisant à la sortie du circuit de commande). Par ailleurs, la sortie du circuit de commande essaie d'atteindre la position médiane de la commande de sens, lorsque la donnée de sens en sortie de l'amplificateur différentiel atteint la valeur zéro. C'est le cas lorsqu'il n'existe aucun signal sur les lignes 1 et 2 et lorsque les niveaux des signaux en provenance des différentes directions sont égaux. De même, une dérive dans la donnée de sens tend à diminuer en rapport avec des signaux de plus longue durée compte tenu de l'ajustement automa- tique de niveau de la mesure de niveau. Ainsi, la tension de sortie du circuit de commande (la tension de commande Vc) ne peut pas être ver- rouillée à son autre extrémité sur des niveaux de signal normalement utilisés dans les réseaux téléphoniques. Un circuit de commande réalisé comme décrit ci-dessus réalise la commande de gain de l'amplificateur intermédiaire de telle façon que l'amplificateur opère dynamiquement entre ses états totalement duplex et semi-duplex. Le circuit de commande permet au sens (ou direc- tion) de variation du gain d'être commandé de manière lisse, mais suf- fisamment rapide en rapport avec les signaux vocaux incidents. L'oreille 257614Y humaine est capable de compenser des changements de niveaux mineurs se produisant au débit des mots à l'étage d'inversion (le plus petit change- ment de niveau détectable par l'oreille est 3dB). Dans l'ensemble, le couplage selon le schéma-blocs décrit ci-dessus opère dans la transmission de la parole de la même manière que les amplificateurs intermédiaires bifilaires destinés aux connexions fixes; dans un réseau téléphonique automatique, néanmoins, il opère dans une large gamme d'impédance sans aucune opération d'accord, c'est-à-dire que le couplage n'est pas critique vis-à-vis d'une désadaptation des hybri- des de ligne. Même si l'invention a été décrite ci-dessus en référence à l'exemple conforme aux dessins annexés, il est évident que l'invention n'est pas restreinte à cet exemple. Ainsi, le procédé de commande de gain conforme à l'invention peut être utilisé également dans les téléphones à haut- parleurs. Un des hybrides de ligne est alors remplacé par une combinaison d'un haut-parleur et d'un microphone. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande de gain d'un amplificateur intermédiaire utilisé dans les liaisons bifilaires d'un réseau téléphonique automatique, cet amplificateur intermédiaire comportant des amplificateurs commanda- bles (12,22) pour chacune des deux directions de transmission de signal d'une liaison interne quadri-filaire, ce procédé comportant: - la mesure de l'amplitude des signaux en provenance de différentes directions de transmission, - la comparaison (18) les unes aux autres des amplitudes mesurées des signaux en provenance de différentes directions de transmission, et - la commande du gain d'amplificateurs commandables (12, 22) sur la base de la valeur différentielle des amplitudes, par application d'une tension de commande (Vc) aux amplificateurs commandables (12,22) par l'intermédiaire d'adaptateurs de commande à phase-inverse (13,23), caractérisé en ce que le gain est commandé continûment et sans à-coups au moyen de la tension de commande (Vc), qui est ajustable continûment dans sa gamme linéaire (-VI... +V2). 2. Amplificateur intermédiaire mettant en oeuvre le procédé selon la revendication 1, utilisé dans une liaison bifilaire d'un réseau téléphoni- que automatique, le sens de variation du gain de cet amplificateur étant commandé sur la base de l'amplitude du signal, et cet amplificateur intermédiaire comportant: - des amplificateurs commandables (12,22) par les deux directions de tansmission des signaux d'une liaison interne quadri-filaire, et - des moyens de commande du gain des amplificateurs commandables (12,22) sur la base de la différence de niveau des signaux en provenance de différentes directions de transmission, la commande étant réalisée par l'intermédiaire d'adaptateurs de commande à phase- inverse (13,23), caractérisé en ce que les moyens de commande comportent - un circuit mesureur de niveau (A,B) pour chacune des deux direc- tions de transmission séparément, - un amplificateur différentiel commun (18) connecté aux sorties des circuits mesureurs de niveau (A,B), et - un circuit de commande PI (19) connecté à la sortie de l'amplifi- cateur différentiel (18), la sortie de ce circuit de commande étant connec- tée aux adaptateurs de commande (13,23). 2586 1 49 3. Amplificateur intermédiaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque circuit de mesure de niveau comporte un amplificateur de mesure commandable (15,25), un circuit indicateur de niveau (16,26) connecté à la sortie de l'amplificateur de mesure, et un circuit de com- mande I (17,27) connecté à la sortie du circuit indicateur de niveau pour commander le gain de l'amplificateur de mesure (15,25). 4. Amplificateur intermédiaire selon la revendication 2 ou la reven- dication 3, caractérisé en ce que le circuit de commande PI (19) est équipé d'une boucle de réaction.