Brevet FR2706103A1 — publié le 19941209

L'invention concerne un appareil radiotéléphonique comprenant un casque d'écoute sans fil. Elle a trait plus particulièrement à un casque d'écoute multifonctionnel, sans fil, du type à mains libres, qui peut être séparé d'un appareil radiotéléphonique. Au cours des dernières années, l'utilisation de radiotéléphones portatifs à mains libres a fortement augmenté. Cette augmentation de l'utilisation de tels radiotéléphones portatifs s'est accompagnée d'un souhait portant sur une manoeuvre aisée et commode de ces appareils. En particulier, les fabricants de radiotéléphones cellulaires mobiles ont longtemps cherché à obtenir un fonctionnement à mains libres efficace. Dans des automobiles, par exemple, il est souhaitable de disposer de téléphones à mains libres pour la sécurité et la commodité du conducteur. Avec un fonctionnement à mains libres, le conducteur d'un véhicule peut utiliser ses deux mains pour commander l'automobile. Un procédé pour un fonctionnement à mains libres peut être obtenu en augmentant simplement le gain du microphone et du haut-parleur de téléphone pour permettre à un utilisateur de parler et d'écouter à une certaine distance de appareil. Un tel téléphone est communément appelé poste téléphonique à haut-parleur incorporé Cependant, plusieurs problèmes sont associés à un système ainsi construit. Par exemple, une rétroaction et une interférence provenant du bruit ambiant rendent souvent difficile de comprendre clairement les mots de l'utilisateur. Pour aider à résoudre les problèmes dus au bruit ambiant, on peut réduire le gain du microphone en plaçant un microphone extérieur connecté par un fil au corps principal du radiotéléphone à proximité de la bouche de l'utilisateur. Néanmoins, le haut-parleur du téléphone doit encore travailler à un volume élevé, diminuant ainsi la discrétion de l'appel reçu. Une autre solution consiste en un casque d'écoute comportant un microphone et un écouteur comme montré sur la figure 1. Un câble connecte le casque à l'appareil téléphonique principal. Bien que d'un comportement et d'une discrétion améliorés, le casque d'écoute doit encore être relié par câble à l'appareil radiotéléphonique. Des connexions par câble sont souvent d1une utilisation commode avec un radiotéléphone portatif. Pour éliminer les inconvénients des appareils radiotéléphoniques classiques, la présente invention utilise un moyen sans fil pour communiquer entre un casque d'écoute et un appareil radiotéléphonique portatif. En outre, le casque d'écoute fonctionne dans deux modes. Conformément à un premier mode, le casque d'écoute peut être monté sur le radiotéléphone od il sert de haut-parleur et de microphone. De plus, le casque d'écoute peut être séparé du corps du radiotéléphone et placé sur la tête de l'utilisateur. Dans ce mode de fonctionnement, le casque d'écoute reçoit et émet des signaux de communication provenant du corps du radiotéléphone et allant au corps durant un appel, établissant ainsi un fonctionnement à mains libres. Selon une forme de réalisation de la présente invention, un appareil radiotéléphonique comprend un corps ayant des moyens pour communiquer avec un réseau radiotéléphonique et un casque d'écoute pouvant être séparé du corps. Le casque d'écoute et le corps comprennent des moyens respectifs pour une commwDication électrique ou sans fil. Lorsque le casque d'écoute est fixé au corps, le casque d'écoute et le corps communiquent électriquement. Lorsque le casque d'écoute est détaché du corps, il communique sans fil avec les moyens de communication. Au moins une partie du casque d'écoute peut être montée à l'intérieur du corps lorsque le casque d'écoute est relié au corps. Le casque d'écoute comprend divers éléments tels qu'un moyen pour recevoir un signal porteur modulé provenant des moyens de communication situés dans le corps, des moyens destinés à récupérer un signal audio à partir du signal porteur modulé, des moyens destinés à amplifier le signal audio et des moyens destinés à convertir le signal audio en un signal sonore. Plusieurs types de modulations peuvent être utilisés dans la communication du signal audio. Par exemple, il est possible d'utiliser une modulation de fréquence ou une modulation d'impulsions en largeur. De plus, le corps peut comprendre des moyens destinés à régler le gain des moyens d'amplification du casque d'écoute. Les moyens de conversion peuvent être un haut-parleur dynamique ou un transducteur piézoélectrique. Le casque d'écoute peut être attaché de façon amovible à la tête de l'utilisateur, habituellement au moyen d'une attache auriculaire qui s'ajuste derrière l'oreille de l'utilisateur. Le casque d'écoute peut comprendre en outre une batterie rechargeable pour alimenter en énergie les moyens d'émissionréception et les moyens d'amplification. La batterie rechargeable peut être rechargée par le corps du radiotéléphone lorsque le casque d'écoute est relié à celui-ci. La présente invention procure plusieurs avantages, contenant un meilleur comportement du fonctionnement à mains libres d'un radiotéléphone portatif. Par exemple, on peut obtenir un fonctionnement à mains libres avec une discrétion et une commodité accrues. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une vue schématique d'un appareil radiotéléphonique selon un système classique les figures 2a à 2c sont des vues de côté et de face d'un appareil radiotéléphonique selon la présente invention les figures 3a à 3c sont des vues de face et de côté montrant le montage d'un casque d'écoute sur un corps de radiotéléphone selon la présente invention les figures 4a et 4b montrent les circuits pour des casques d'écoute selon l'invention la figure 5 montre un exemple de circuit pour obtenir un signal modulé en fréquence ayant un indice de modulation variable ; la figure 6 est un schéma simplifié montrant un exemple de corps de radiotéléphone selon la présente invention ; et la figure 7 montre un autre exemple de l'appareil radiotéléphonique selon l'invention. Bien que la description suivante soit donnée dans le contexte de systèmes cellulaires de communication utilisant des radiotéléphones portatifs ou mobiles et/ou des réseaux personnels de communication, l'homme de l'art comprendra que la présente invention peut être mise en oeuvre dans d'autres applications de communication. La figure 2a montre une vue de côté et les figures 2b, 2c montrent des vues de face d'un appareil téléphonique portatif 100 selon l'invention. Un casque d'écoute 110 à deux usages peut être séparé du corps 120 du radiotéléphone comme montré sur la figure 2c. Le casque d'écoute 110 peut être connecté électriquement au corps 120 par des contacts situés sur des tenons 134, ou bien le casque d'écoute peut être en communication sans fil awec le corps même lorsque le casque d'écoute est relié au corps. Lorsque le casque d'écoute est détaché du corps, il est en communication sans fil avec le corps. Une communication sans fil entre le casque d'écoute et le corps peut être effectuée de diverses manières comprenant l'utilisation de signaux radiofréquence, de signaux à ultrasons et de signaux infrarouges. Une antenne 170 sur le corps est prévue pour une communication avec un réseau radiotéléphonique, Conformément à l'invention, lorsque le casque d'écoute 110 est attaché au corps 120 du radiotéléphone, un haut-parleur 140 et un microphone 150 remplissent leurs fonctions respectives pour le radiotéléphone 100. Le hautparleur 140 et le microphone 150 servent aussi à ces fonctions lorsque le casque d'écoute est détaché du corps 120. Comme illustré sur les figures 3a à 3c, le casque d'écoute 110 est commodément attaché au corps 120 du radiotéléphone par des agrafes libérables 130. Les illustrations ombrées du casque d'écoute 110 sur les figures 3b et 3c représentent des coupes suivant la ligne A-A de la figure 3a. Comme on le voit sur ces figures, chaque agrafe 130 présente avantageusement une encoche 132 destinée à s'enclencher avec un tenon 134 de forme globalement en T. Sur la figure 3b, les tenons sont poussés dans les parties plus larges des encoches dans la direction de la flèche horizontale, puis le casque d'écoute et le corps sont enclenchés par glissement du casque vers le bas dans le sens de la flèche verticale afin que les barres transversales des tenons en forme de T soient disposées à l'intérieur des parties plus étroites des encoches. Le casque d'écoute et le corps sont représentés enclenchés sur la figure 3c. Comme indiqué précédemment, les tenons et les encoches peuvent comprendre des contacts 136 pour connecter électriquement le casque au corps. En plus d'établir un trajet pour des signaux de communication, les contacts 136 peuvent être utilises pour recharger une batterie située dans le casque d'écoute 110. On appréciera que l'action de frottement obtenue lorsque le casque et le corps sont enclenchés/séparés aide à maintenir propres les surfaces des contacts 136. Comme on le voit sur les figures 2b et 2c, le casque d'écoute 110 peut également comprendre une attache auriculaire appropriée 160, telle qu'une simple boucle de fil qui s'ajuste derrière l'oreille de l'utilisateur pour maintenir le casque fixement sur la tête d'un utilisateur. L'attache auriculaire 160 peut tourner sur une distance limitée pour s'adapter de façon confortable aux utilisateurs individuels. L'utilisateur peut enlever aisément le casque 110 de sa tête en soulevant simplement l'attache auriculaire 160 du casque d'écoute 110 au-dessus de l'oreille. On appréciera qu'au lieu d'être maintenu sur l'oreille de l'utilisateur par l'attache 160, le casque d'écoute peut être maintenu par l'utilisateur sur son oreille comme cela est réalisé avec un combiné téléphonique classique. En référence à la figure 4a, le casque 110 comprend un émetteur 205 et un récepteur 210 qui permettent une communication en duplex avec le corps 120 du radiotéléphone. Pour minimiser les parasites et l'exposition de l'utilisateur, le niveau de puissance RF émis par l'émetteur 205 peut être très bas, par exemple de l'ordre de quelques dizaines de microwatts. Par conséquent, le casque d'écoute peut communiquer avec le corps du radiotéléphone seulement sur de courtes distances, par exemple quelques mètres. On appréciera que le corps 120 comprend des circuits comparables à ceux montrés sur la figure 4a. Le casque 110 comprend aussi une antenne 215 pour émettre et recevoir des signaux vers et à partir du corps 120 du radiotéléphone. Pour des signaux RF, l'antenne peut être une petite bobine ou un fil disposé à l'intérieur du corps du casque, ou bien elle peut être placée dans l'attache auriculaire 160. Le récepteur 210 détecte et démodule le signal provenant de l'antenne 215 pour produire un signal audio. Plusieurs types de modulations peuvent être utilisés, comprenant une modulation de fréquence (FM), une modulation d'impulsions en largeur (CWM), une modulation d'amplitude (AM), une modulation à amplitude à bande latérale unique, une modulation de phase à quatre états (QPSK), etc. Comme décrit ci-dessous, la modulation de fréquence d'un signal RF est actuellement préférée. Plutôt que des signaux RF, des signaux à ultrasons ou des signaux infrarouges peuvent être échangés entre le corps 120 du radiotéléphone et le casque d'écoute 110 ; l'antenne, l'émetteur et le récepteur sont alors modifiés en conséquence. Le signal audio produit par le récepteur 210 est transmis à un amplificateur audio 220 et au haut-parleur 140. La manière actuellement préférée de régler le volume du casque écoute 110 consiste à augmenter simplement l'indice de modulation du signal FM envoyé par le corps au casque d'écoute. Un indice de modulation accru (c'est-à-dire un écart de fréquence accru par rapport à la fréquence centrale nominale) correspond à un volume sonore plus grand. La figure 5 illustre un exemple de circuit pour obtenir un tel signal FM ayant un indice de modulation variable. En général, une boucle à phase asservie ("PLL") 600, par ailleurs classique, est modulée en fréquence par l'addition d'une tension de modulation à la boucle de rétroaction. Dans la boucle PLL, une partie du signal de sortie 680 de la boucle est ramenée dans l'amplificateur 620 de sommation de la boucle où elle est comparée à un signal de référence produit par un oscillateur 610 de préférence. Le spectre du signal de sortie, ou d'erreur, produit par l'amplificateur 620 est conformé par un filtre 630 de la boucle et, dans une boucle PLL classique, le résultat est appliqué à un oscillateur commandé en tension ("VCO") 650. On appréciera que le signal d'erreur tend à rapprocher la fréquence de la sortie 680 de la boucle (c'est-à-dire le signal de sortie produit par l'oscillateur VCO 650) de la fréquence de l'oscillateur 610 de référence. Le signal de sortie produit par l'oscillateur VCO peut ensuite être décalé en fréquence et transmis conformément à des techniques radio classiques. Pour moduler en fréquence la boucle, un signal audio 660 d'entrée est commodément additionné au signal d'erreur par un amplificateur différentiel 640. Si la bande passante du filtre 630 de la boucle est telle que les fréquences comprises dans le signal audio d'entrée sont en dehors des caractéristiques dynamiques de la boucle, la fréquence instantanée de l'oscillateur VCO 650 est alors proportionnelle à l'amplitude du signal audio d'entrée. Le fait de maintenir la boucle asservie à l'oscillateur 610 de référence assure que la fréquence s'écarte de part et d'autre de la fréquence fixe de référence. L'indice de modulation du signal de sortie 680 peut être augmenté simplement par un accroissement de l'amplitude du signal audio d'entrée, par exemple en utilisant un diviseur de tension 670. Le diviseur 670 est avantageusement commandé par un microprocesseur (non représenté) en réponse à l'actionnement de touches appropriées sur le corps 120. Un avantage du dispositif précédent de réglage de volume est qu'aucun circuit spécial ou autre matériel n'est nécessaire à l'extrémité de réception, c'est-à-dire dans le casque d'écoute. De plus, un simple circuit discriminateur FM classique produit automatiquement un signal audio de sortie qui est proportionnel, en amplitude et en fréquence, au signal audio modulateur d'entrée. S'il passe à travers un amplificateur 120 à gain fixe, le volume du haut-parleur varie en conséquence. De cette manière, le casque d'écoute peut utiliser des circuits courants, peu coûteux, qui tirent peu d'énergie de la batterie. En tant que variante de réalisation plus compliquée du casque d'écoute 110, qui est montrée sur la figure 4b, des séquences de données PSK (modulation par déplacement de phase) en salves envoyées par le corps 120 du radiotéléphone amènent un circuit 225 de réglage de gain à augmenter ou diminuer le gain de l'amplificateur 220. Durant une salve de messages, le circuit audio peut être rendu brièvement silencieux. Une séquence de points, ou une tonalité spéciale, peut être envoyée en tant que préambule à une commande de réglage de volume pour amorcer l'opération en mode silencieux. Le volume sonore du haut-parleur 140 est ainsi réglé par le circuit 225, avantageusement en réponse à des touches placées sur le corps 120 du radiotéléphone. Sur la figure 4b, l'émetteur 205 et le récepteur 210 sont représentés par un émetteur-récepteur 207. Le signal audio amplifié produit par l'amplificateur 220 est ensuite appliqué au haut-parleur 140 qui le transforme en un son. Un haut-parleur dynamique classique est préférable pour sa bonne qualité sonore et ses exigences d'énergie relativement modestes, mais un haut-parleur piézoélectrique plus compact peut également être utilisé. Dans la forme de réalisation illustrée sur la figure 4a, le microphone 150 convertit des paroles prononcées par un utilisateur du casque d'écoute 110 en signaux électriques qui sont appliqués à un filtre passe-bande 230 destiné à réduire les bruits étrangers. Le signal de sortie du filtre 230 peut être amplifié par un amplificateur convenable 235 dont le signal de sortie est appliqué à l'émetteur 205. Dans la forme de réalisation montrée sur la figure 4b, le signal de sortie du microphone 150 est appliqué à l'émetteur- récepteur 207 qui module une porteuse RF à l'aide de ce signal de sortie. On appréciera que l'emetteur-récepteur 207 peut également comprendre des composantes convenables de conditionnement de signaux audio. Dans chaque forme de réalisation, une porteuse modulée est appliquée par couplage à l'antenne 215 qui rayonne vers le corps principal 120 du radiotéléphone. Les composants situés dans le casque d'écoute 110 peuvent être avantagement alimentés par une batterie rechargeable miniature 240. La batterie 240 peut être connectée à des contacts 136 permettant de recharger la batterie lorsque le casque d'écoute est relié au corps 120 du radiotéléphone. En variante, des moyens peuvent être prévus dans le corps 120 du radiotéléphone pour transmettre par couplage inductif de l'énergie à la batterie. De tels dispositifs à couplage inductif sont bien connus et utilisés dans de nombreux produits rechargeables pour éliminer le contact électrique direct. Un coupleur inductif peut être souhaitable par le fait que la possibilité d'une défaillance de contact, soit mécanique soit par suite d'une contamination par le milieu ambiant, peut être évitée. En variante, le casque d'écoute peut être alimenté par de l'énergie RF transmise par le corps 120 du radiotéléphone, et la batterie peut être supprimée. Lorsque le casque 110 est rangé, c'est-à-dire relié au corps 120, il peut recevoir de l'énergie électrique du corps 120 par l'intermédiaire des contacts 136 et en dérivation de la batterie 240. La batterie 240 peut être rechargée lorsque le casque d'écoute est relié au corps 120 du radiotéléphone. Lorsque le casque d'écoute 110 n'est pas rangé, les contacts 136 de rechargement peuvent être mis hors d'action. De plus, le casque 110 peut contenir un circuit 245 d'économie d'énergie pour prolonger la durée de vie de la batterie rechargeable 240. On appréciera qu'en l'absence d'un signal provenant du corps 120, il n'est pas nécessaire d'alimenter les amplificateurs audio ou les circuits d'émetteur dans le casque, mais seul le circuit récepteur. En l'absence d'énergie de la porteuse RF provenant du corps 120 du radiotéléphone, le circuit 245 d'économie d'énergie coupe tous les circuits non essentiels, réduisant ainsi l'énergie demandée à la batterie. Lorsque le circuit récepteur reçoit un signal RF du corps 120, le récepteur (ou émetteurrécepteur) génère un signal qui amène le circuit 245 d'économie d'énergie, comportant un commutateur comme montré sur la figure 4a, à fournir de l'énergie aux autres composants. Le récepteur peut générer le signal de commande pour le circuit 245 sur la base d'un accroissement dans l'indicateur de force du signal reçu ("RSSI"). Cette utilisation du RSSI et de récepteurs comprenant des composants associés au RSSI est connue. Le circuit 245 d'économie d'énergie peut aisément être réalisé en tant que partie d'un dispositif monolithique qui peut comprendre les autres constituants électroniques du casque d'écoute. Comme indiqué précédemment et comme illustré sur la figure 6, une antenne 250 et un émetteur-récepteur basse puissance ou un émetteur et un récepteur 255 à basse puissance, similaires à ceux présents dans le casque d'écoute 110, sont prévus dans le corps 120 du radiotéléphone. Les composants 255 du corps fournissent des signaux à un émetteur-récepteur approprié 260 ou à d'autres moyens destinés à communiquer avec un réseau radiotéléphonique, et en reçoivent des signaux. De plus, l'antenne 170 (montrée sur les figures 2a à 2c) utilisée par l'appareil radiotéléphonique 100 pour communiquer avec le réseau cellulaire peut être utilisée pour une communication bilatérale sans fil entre le casque d'écoute 110 et le corps 120 du radiotéléphone. En fait, on appréciera que le composant 255 et/ou 260 du corps peuvent effectuer la fonction de communication avec le réseau radio téléphonique ainsi que la fonction de communication avec le casque d'écoute, et que des signaux de communication similaires peuvent être utilisés. Une autre forme de réalisation de la présente invention est illustrée sur la figure 7 qui montre le casque d'écoute 110 rangé dans une cavité de forme correspondante dans le corps 120 du radiotéléphone. ta cavité est avantageusement façonnée de manière que le casque d'écoute 110 et le corps 120 forment un appareil compact. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil radiotéléphonique décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil radiotéléphonique, caractérisé en ce qu'il comporte un corps (120) comprenant des premiers moyens (170) destinés à communiquer avec un réseau radiotéléphonique, et un casque d'écoute (110) pouvant être relié sélectivement au corps et comprenant des deuxièmes moyens (215) pour communiquer avec le corps, ce dernier comportant des troisièmes moyens (136) pour communiquer avec le casque d'écoute et, lorsque le casque est relié au corps, il est dans l'une de communications électrique et sans fil avec le corps et, lorsque le casque est détaché du corps, il est en communication sans fil avec le corps. 2. Appareil radiotéléphonique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens de communication comprennent un moyen (210) destiné à recevoir un signal porteur modulé provenant des troisièmes moyens de communication, et un moyen (210) destiné à recueillir un signal audio à partir du signal porteur modulé, le casque comportant en outre un moyen (220) destiné à amplifier le signal audio recueilli par le moyen destiné à le recueillir, et un moyen (140) destiné à convertir le signal audio en un signal sonore. 3. Appareil radiotéléphonique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps comporte en outre des moyens (600) pour régler le gain du moyen d'amplification. 4. Appareil radiotéléphonique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de conversion est un haut-parleur dynamique ou un transducteur piézoélectrique. 5. Appareil radiotéléphonique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le casque comporte en outre des moyens destinés à convertir un signal vocal en un signal audio de retour, et les deuxièmes moyens de communication modulent un signal porteur de retour en fonction du signal audio de retour et transmettent le signal porteur de retour modulé aux troisièmes moyens de communication. 6. Appareil radiotéléphonique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le casque comporte en outre des moyens (160) pour le montage amovible du casque sur la tête d'un utilisateur. 7. Appareil radiotéléphonique selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de montage comprennent une attache auriculaire (160) qui 5?ajuste derrière le lobe dtune oreille de l'utilisateur. 8. Appareil radiotéléphonique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen de réception est une antenne disposée dans les moyens d'attache. 9. Appareil radiotéléphonique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le casque comporte en outre une batterie (240) destinée à fournir de l'énergie électrique aux deuxièmes moyens de communication et aux moyens d'amplification. 10. Appareil radiotéléphonique selon la revendication 9, caractérisé en ce que le casque et le corps comprennent en outre des agrafes libérables (130) comprenant chacune un contact (136) connecté à la batterie, et le corps comprend en outre des moyens, connectés à un contact (136), pour recharger la batterie lorsque le casque est attaché au corps. 11. Appareil radiotéléphonique selon la revendication 9, dans lequel le corps comporte en outre des moyens pour recharger la batterie, ces moyens étant couplés par induction à la batterie lorsque le casque est attaché au corps. 12. Appareil radiotéléphonique selon la revendication 9, caractérisé en ce que le casque comporte en outre des moyens (245) destinés à réduire l'énergie demandée à la batterie lorsque les moyens de réception ne reçoivent pas de signal porteur modulé. 13. Appareil radiotéléphonique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le signal porteur modulé est un signal modulé en fréquence ou un signal à impulsions modulées en largeur. 14. Appareil radiotéléphonique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps comporte en outre des moyens pour transmettre de l'énergie RF pour l'alimentation du casque. 15. Appareil radiotéléphonique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une partie du casque d'écoute est rangée dans une cavité située dans le corps lorsque le casque est attaché au corps. 16. Appareil radiotéléphonique, caractérisé en ce qu'il comporte un corps (120) de radiotéléphone et un casque d'écoute (110) pouvant être séparé du corps du radiotéléphone, le corps comprenant des moyens (170) pour communiquer avec un réseau radiotéléphonique et pour communiquer de façon bidirectionnelle et sans fil avec le casque d'écoute.