Brevet FR2690582A1 — publié le 19931029

DISPOSITIF E LECTRONIQU E DE TRANSMISSION D'INFORMATIONS AUDIO OU AUTRES UTILISANT LE RESEAU DE DISTRIBUTION ELECTRIQUE COMME VECTEUR. L'invention concerne un dispositif électronique de transmission d'informations audio ou autres utilisant le réseau de distribution électrique. II existe de tels matériels électroniques utilisant le réseau électrique pour la transmission d'information audio, il s'agit d'interphones ou de portier de villa. De tels dispositifs ne présentent que de mauvaises qualités audio, qu'ils fonctionnent en modulation d'amplitude ou en modulation de fréquence. Même dans ce cas ils ont une bande passante limitée, et une dynamique restreinte, ceci provenant du fait que les signaux parasites que véhiculent le secteur se trouvent traités dans le récepteur au même titre que le signal audio utile, traversant le même étage d'amplification, ce qui impose des taux d'amplification faible pour ne pas rendre les bruits insupportables, et une bande passante limitée pour écrêter les fréquences extrêmes des parasites. Dans chacune de ces applications, quoique de façon atténuée en modulation de fréquence, le récepteur a tendance à se mettre en fonctionnement en présence de parasites électriques transportés par le secteur à l'occasion, par exemple, de démarrage de moteur, de manoeuvre d'un interrupteur de circuit, ou en présence de parasites électromagnétiques émis par l'éclatement des étincelles de rupture dans les moteurs thermiques à allumage électrique mal anti-parasités. Cet inconvénient impose de n'utiliser de tels transmetteurs que pour de faibles puissances, une forte dynamique rendant insupportable la présence de ces parasites. De tels dispositifs de par leur principe même sont donc inadaptés pour la transmission à travers le secteur de signaux musicaux et à plus forte raison de signaux musicaux de haute fidélité. La présente invention permet une telle transmission grâce à l'utilisation de la modulation de phase ou de la modulation d'impulsion chacune de ces deux techniques permettant l'utilisation d'un traitement particulier du signal, tant à l'émission qu'à la réception, ce qui permet d'éliminer pratiquement tous les bruits parasites, qu'il s'agisse du souffle de sortie de l'émetteur lui-même ou des parasites véhiculés par le secteur et étrangers à l'installation. Pour cela le signal audio émis par la source (tête de lecture de disque ou de cassette, radio, télé ou autres) est compressé puis chargé d'une fréquence pilote avant d'être modulé puis introduit dans le réseau de distribution électrique qui lui sert de vecteur jusqu'au récepteur qui reçoit le signal ainsi traité ainsi que les parasites du secteur qui n'ont pas été l'objet du traitement antérieur qui n'a intéressé que le signal audio. A l'entrée du récepteur branché sur ledit réseau de distribution électrique le signal audio, démodulé à l'entrée du récepteur, ne provoque le fonctionnement de son circuit de sortie que dans la limite du seuil de déclenchement déterminé par le signal pilote simultanément reçu, ce qui a pour effet de ne conduire jusqu'à l'expanseur que le signal utile précédemment compressé par l'émetteur, à l'exclusion des parasites véhiculés par le réseau de distribution mais dont l'amplitude n'atteint pas le seuil de déclenchement spécialement réglé dans ce but. Le seuil de déclenchement, qui constitue la codification du circuit, est déterminé à un niveau de dynamique généralement supérieur à celui atteint par les parasites domestiques ou industriels véhiculés par le secteur ou ceux émis par les moteurs thermiques mal anti-parasités. De sorte que ces signaux indésirables, n'atteignant pas le seuil de déclenchement du circuit expanseur, seront ignorés par lui. Seuls les signaux audio initialement émis par le lecteur haute fidélité seront expansés dans le rapport exactement inverse au rapport de compression, donc restitués de facon exacte dans la fréquence et la dynamique où ils ont été initialement émis. Par contre les bruits parasites n'étant pas expansés leur amplitude inchangée par rapport à celle véhiculée par le secteur se trouve, à la sortie de l'expanseur, présenter une amplitude négligeable par rapport au signal utile expansé. Ils sont donc ainsi rendus imperceptibles dans l'organe récepteur tel qu'un haut-parleur, alors que dans le réseau ils présentaient une amplitude perturbatrice non négligeable par rapport au signal audio compressé. L'avantage de l'invention, qui autorise une bande passante de haute fidélité (de 20 à 20.000 Hz) et un taux d'amplification quelconque, provient donc du fait que, utilisant des matériels d'émission et de réception reliés par un circuit commun, on peut imposer un taux d'expansion exactement identique au taux de compression, disposant de la connaissance exacte de ce dernier utilisé à l'émission, ce qui n'est pas possible dans la transmission par ondes radio pour lesquelles le taux d'expansion au niveau du récepteur peut difficilement correspondre au taux de compression pratiqué par l'émetteur, ces deux installations étant indépendantes l'une de l'autre.Au moyen de l'invention on parvient donc à isoler à l'entrée du récepteur le signal-bruit non compressé du signal audio, ce qui permet de ne traiter que celui-ci dans l'amplificateur de sortie, assurant ainsi la reproduction fidèle du signal initial quelle que soit sa dynamique, par rapport à laquelle ie signal parasite est rendu négligeable et parfaitement imperceptible. La figure 1 est un diagramme du traitement théorique du signal audio. La figure 2 est un montage schématique de l'émetteur. La figure 3 est un montage schématique du récepteur. La figure 4 montre le diagramme du mode de fonctionnement du seuil de déclenchement à l'entrée de l'expanseur. Ainsi qu'il est vu sur la figure 1 le signal audio, ou tout autre, représenté par la sinusoïde Ae traité dans l'émetteur (zone E) est compressé, codé et modulé avant d'être introduit dans le secteur chargé de la véhiculer (zone S). A ce niveau et tout le long de son parcours dans le secteur les bruits parasites représentés par la sinusoïde Br se superposent au signal audio compressé représenté par la sinusoïde Ac A l'entrée du récepteur branché sur le même secteur seul le signal audio compressé représenté par la sinusoïde Ac atteignant le niveau de seuil de codé de déclenchement + Sd se trouve expansé selon la sinusoïde Ar (zone R) avant d'être amplifié, alors que les bruits n'atteignant pas ce seuil conservent leurs amplitudes propres, qui se trouvent de ce fait considérablement plus faibles par rapport au signal audio expansé. Les bruits se trouveront donc pratiquement inaudibles dans le signal amplifié. Ce résultat est obtenu au niveau de l'émetteur selon la figure 2 dans laquelle on reconnaît l'étage de pré-amplification 1 du signal audio émis par la source E par exemple, suivi par l'étage compresseur 2. Le signal ainsi traité est reçu par le moduleur 4 qui reçoit simultanément la fréquence pilote créée par le générateur de fréquence 3 avant d'être injecté dans le secteur S à travers l'amplificateur 5. L'ensemble est complété par le poste 6 permettant le réglage optimum de la modulation au niveau de l'étage 4. Le récepteur (fig 3), branché sur n'importe quel point du même secteur S reçoit, à travers le filtre 7 accordé sur la fréquence d'émission, le signal ainsi compressé, modulé et chargé d'une codification, en même temps que les parasites provenant de diverses sources et véhiculés par le secteur et qui, eux, n'ont pas subi la compression. Cet étage est suivi de l'étage 8 qui assure l'écrêtage des impulsions portées par le secteur pour écarter les parasites du seuil de + 600 MV, et suivi de l'étage amplificateur 9 puis du poste 10 qui assure la limitation d'amplitude, avant que le signal soit traité au poste 11 qui effectue la démodulation de la totalité du signal transmis par le secteur.Ensuite en 12 filtrage du signal audio utile et séparation du signal pilote suivi de l'étage 13 de détection du signal pilote et mise à la masse du signal audio à travers la base et l'émetteur du transistor 17 tant que sa base ne reçoit pas l'information de la fréquence pilote (15 Hz par exemple) délivrée par le détecteur 13, ce qui permet d'éliminer les bruits parasites qui n'atteignent pas ce seuil et qui de ce fait ne passent pas dans le circuit expanseur 14 ce qui les rend inaudibles au niveau du haut parleur. Au contraire le transistor 17 autorise de ne plus mettre le signal à la masse dès qu'il reçoit la fréquence pilote après un laps de temps déterminé (2 secondes par exemple).Le signal audio ainsi purifié des parasites est alors reçu par le circuit expanseur 14 à la sortie duquel il traverse l'amplificateur de puissance 15 pour atteindre le haut parleur 16 qui ne reçoit donc que le signal audio filtré de tout bruit parasite. L'émetteur et le récepteur étant ainsi constitués, on constate selon la figure 4 que le seuil de déclenchement, fourni par le poste 3 de l'émetteur et détecté par le poste 13 du récepteur, se situant au niveau 4 Sd, les signaux utiles compressés et reçus selon la courbe Ae atteignant au moins le seuil de déclenchement de l'expanseur se trouveront expansés selon la courbe Ar alors que les bruits parasites, représentés par la courbe Br, n'atteignant pas le seuil de déclenchement t Sd ne seront pas expansés, et présenteront à la sortie donc une amplitude relative très faible par rapport à l'amplitude acquise par le signal audio expansé, ce qui rend les bruits pratiquement inaudibles à la sortie de l'amplificateur de puissance 15. Un tel procédé n'utilise pas la modulation de fréquence dont la bande passante est trop courte, et moins encore la modulation d'amplitude qui ne permettrait pas la détection séparée du signal audio et des parasites transportés par le secteur, ce qui provoquerait le fonctionnement spontanée du récepteur sous l'effet des seuls bruits parasites qui se trouveraient donc amplifiés dans la même proportion que le signal utile. Selon l'invention, il est utilisé soit la modulation de phase, soit la modulation d'impulsion. Dans le cas de la modulation de phase créée par l'émetteur au niveau de l'étage 4 de l'émetteur la démodulation s'opère à l'étage 11 du récepteur qui comporte un oscillateur qui tourne à une fréquence déterminée et constante (100 KHz par exemple). Tout écart entre la phase de référence et la phase reçue à un instant donné est détecté. Et l'intégration des écarts, en fréquence et en amplitude, crée le signal utile successivement traité, comme il a été dit, jusqu'à l'amplificateur de sortie 15. Dans le cas de la modulation d'impulsion le moduleur 4 de l'émetteur transforme le signal reçu en impulsions d'amplitude et de durée constantes mais se succédant à des intervalles qui sont fonction du signal audio émis par la source. Le démoduleur 11 du récepteur engendre lui-même une succession d'impulsions de même amplitude mais de durée et de fréquence constantes. Les écarts détectés entre les positions dans le temps des impulsions reçues avec les impulsions de référence sont intégrés et constituent le signal utile en amplitude et fréquence qui est conduit, comme il a été indiqué, jusqu'à l'étage 15 d'amplification de sortie. Vu la fréquence de 100 Khz utilisée au niveau du démoduleur 11 du récepteur, l'utilisation de la modulation de phase ou d'impulsion présente en outre l'avantage de ne pas franchir le compteur, situé à l'entrée du réseau particulier de distribution électrique. Le signal audio ne peut donc pas être perçu dans les immeubles ou appartements voisins à travers leur propre réseau de distribution. L'invention peut donc être avantageusement utilisée pour la transmission sans défaut à travers l'ensemble d'un même réseau de distribution électrique, à l'intérieur d'un même ensemble de locaux dont le circuit électrique et alimenté par un même compteur, de nombreuses informations, et particulièrement des fréquences musicales, avec une très grande pureté. Elle permet donc, à partir d'un émetteur musical HIFI par exemple de disposer, dans n'importe quel local d'un même appartement, alimenté par un même compteur, d'une réception musicale de haute fidélité, non troublée par les parasites de toute nature que le secteur peut véhiculer. REVENDICATIONS 1) Dispositif électronique de transmission d'informations audio ou autres utilisant le réseau de distribution électrique comme vecteur, comportant en amont un émetteur de fréquences audio reçues par un étage de modulation suivi par un étage d'amplification, et en aval un récepteur comportant un étage de démodulation suivi d'un amplificateur de puissance, caractérisé en ce que le signal audio émis par la source (E) est compressé à l'étage (2) avant d'être modulé en (4); en ce que lui est superposée une fréquence pilote en (3); en ce que le signal compressé, chargé de la fréquence pilote, autorise, après sa démodulation en (11), le fonctionnement du récepteur en cas seulement d'atteinte ou de dépassement du seuil de déclenchement lié à la fréquence pilote détectée par le poste (13) du récepteur qui ne transmet que le signal utile qui, après expansion en (14), atteint l'amplificateur de sortie (15). 2") ) Dispositif électronique de transmission d'informations audio, selon la revendication 1, caractérisé en ce que une fréquence pilote engendrée par le poste (3) et superposée au signal utile, crée un seuil de déclenchement qui conditionne le fonctionnement du récepteur. 3') ) Dispositif électronique de transmission d'informations audio, selon la revendication 2, caractérisé en ce que le signal émis par la source (E), compressé au niveau du dispositif électronique de compression (2) et associé à la fréquence pilote engendrée par le générateur (3) est injecté dans le réseau de distribution électrique sous la forme d'une modulation de phase. 4") ) Dispositif électronique de transmission d'informations audio, selon la revendication 2, caractérisé en ce que le signal audio compressé au niveau du dispositif électronique de compression (2) et associé à la fréquence pilote engendrée par le générateur (3) est injecté dans le réseau de distribution électrique sous la forme d'une modulation d'impulsion. 5") ) Dispositif électronique de transmission d'informations audio, selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le signal émis par la source (E), compressé à l'étage (2), associé à la fréquence pilote créée par le poste (3), puis modulé en (4) et introduit dans le secteur, pénètre dans le récepteur au niveau du filtre (7) accordé sur la fréquence d'émission, puis est écrêté au niveau du poste (8) pour écarter du seuil de t 600 MV les parasites véhiculés par le secteur en même temps que le signal utile. 6 ) Dispositif électronique de transmission d'informations audio, selon la revendication 3 et 5, caractérisé en ce que au niveau de la réception le signal, après amplification à l'étage (9), est démodulé par le poste (11) constitué par un oscillateur tournant à une fréquence constante déterminée de 100 Khz par exemple et intégrant les écarts constatés entre la phase du signal audio et la phase de référence, la fréquence des écarts et leur amplitude créant le signal utile. 7 ) Dispositif électronique de transmission d'informations audio, selon la revendication 4 et 5, caractérisé en ce que au niveau de la réception le signal, après amplification à l'étage (9), est démodulé par le poste (11) constitué par un générateur d'impulsions selon une fréquence constante et déterminée et intégrant les écarts constatés entre les impulsions qu'il engendre et les impulsions reçues, la fréquence des écarts et leur amplitude créant le signal utile. 8 ) Dispositif électronique de transmission d'informations audio, selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que au niveau de la réception, après démodulation par le poste (11), le signal audio est séparé, au niveau du filtre (12), du signal pilote précédemment engendré par le générateur (3) de l'émetteur. 9') ) Dispositif électronique de transmission d'informations audio, selon la revendication 8, caractérisé en ce que la fréquence pilote est détectée à l'étage (13) qui a pour fonction de n'autoriser le fonctionnement du récepteur que lorsque le signal utile atteint ou dépasse le seuil de déclenchement déterminé par la fréquence pilote. 10 ) Dispositif électronique de transmission d'informations audio, selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif électronique d'expansion (14) ne reçoit et ne traite que le signal qui atteint ou dépasse le seuil de déclenchement et qui est délivré par le dispositif de détection (13), le signal ainsi rétabli dans sa dynamique étant reçu par l'amplificateur de sortie (15).