Brevet FR2746241A1 — publié le 19970919

A/ Titre: ENSEMBLE DE HAUT-PARLEUR POUR UN RADIOTELEPHONE Domaine de l'invention La présente invention concerne généralement le domaine des communications sans fil, et plus particulièrement un ensemble de haut-parleur pour un radiotéléphone. Bien que l'invention soit destinée à une large gamme d'applications, elle est particulièrement adaptée à l'utilisation dans des équipements de radiotéléphone portatif, et sera particulièrement décrite dans cet esprit. Arrière-plan de l'invention Un radiotéléphone portatif utilise un hautparleur permettant de convertir des signaux électriques en ondes sonores dans la gamme de fréquences, perceptibles par l'oreille humaine, de 20 Hertz (Hz) à 20000 kiloHz (kHz), ce qui permet à un utilisateur du téléphone d'entendre une représentation de la voix de l'appelant, ainsi que d'autres sons tels que des tonalités. La qualité de la reproduction des sons joue un rôle important dans la décision d'un client d'acheter un radiotéléphone portatif. La qualité du son d'un haut- parleur est déterminée par sa réponse en fréquence sur la gamme de fréquences audibles. Les fabricants de haut-parleurs fournissent normalement une réponse en fréquence spécifique d'un haut-parleur lorsqu'il est utilisé dans un environnement "en champ libre". Toutefois, les haut-parleurs utilisés dans les radiotéléphones sont rarement utilisés dans un environnement en champ libre. Au lieu de cela, l'utilisateur place le radiotéléphone contre son oreille pour entendre le son, et le haut- parleur est positionné très près de l'oreille humaine. Le but d'un ingénieur acoustique du domaine de la radiotéléphonie est de choisir la combinaison de haut- parleur, enceinte, et circuits électriques de pré- traitement qui fournit une qualité de son acceptable. Une qualité de son acceptable est habituellement une mesure de la constance ou de la variabilité de la réponse en fréquence du haut-parleur dans son environnement dans la gamme de fréquences comprise entre 300 Hz et 4 kHz. Plus la réponse en fréquence est constante, ou moins elle présente de variations, meilleure est la qualité du son. Une réponse en fréquence qui est plus élevée, ou amplifiée, aux basses fréquences qu'aux hautes fréquences, sera perçue comme grave et assourdie; alors qu'une réponse en fréquence plus élevée aux hautes fréquences qu'aux basses fréquences sera perçue comme aiguë et faible. Deux types de technologie de haut-parleur sont utilisés de manière prédominante pour les radiotéléphones portatifs - les haut-parleurs piézoélectriques et les haut-parleurs dynamiques. Ces deux technologies de haut-parleur sont spécifiquement destinées au fonctionnement avec une étanchéité à l'air entre le haut-parleur et l'oreille humaine. Pour obtenir cette étanchéité à l'air, le haut- parleur doit être monté de manière étanche à l'air sur le boîtier du radiotéléphone portatif, et le boîtier du radiotéléphone doit présenter un couplage étanche à l'air à l'endroit o le boîtier vient au contact de l'oreille. Le couplage boîtier-oreille est obtenu en formant dans le boîtier un renfoncement adapté à la forme de l'oreille humaine. Tant que l'étanchéité à l'air est maintenue, ces types de haut-parleur peuvent fournir une réponse en fréquence acceptable. Puisque que la taille des radiotéléphones portatifs diminue, il est difficile d'obtenir un couplage oreille-boîtier étanche à l'air pour tous les utilisateurs car le boîtier n'est pas assez grand pour que sa surface présente un renfoncement adapté à la taille de toutes les oreilles humaines. En conséquence, pour certains utilisateurs, il se produit une fuite d'air entre le boîtier et l'oreille humaine, ce qui a pour conséquence une perte, ou atténuation, de la réponse aux basses fréquences. Des essais effectués sur différents haut-parleurs, notamment un haut-parleur CR9 de la marque Primo, du type piézoélectrique, ont montré que cette perte peut s'élever en moyenne à 15 décibels (dB) à 300 Hz, avec pour conséquence un son faible. Un haut-parleur dynamique à faible impédance acoustique est conçu pour amplifier la réponse en fréquence à l'autre extrémité de la gamme de fréquences, et peut être utilisé pour remédier à la perte de graves causée par une fuite d'air entre le boîtier et l'oreille humaine. Un exemple d'un tel haut- parleur est le modèle n HDR 0970 commercialisé par Hosiden, Inc. Un tel haut-parleur -lorsqu'il est monté avec une étanchéité à l'air entre le haut-parleur et le boîtier- présente toutefois un gain de basse fréquence excessif lorsqu'une étanchéité à l'air est formée entre le boîtier et l'oreille humaine. En conséquence, le son est grave et assourdi. En outre, il y a une grande variation d'environ 11 dB entre le point le plus haut et le point le plus bas de la réponse en fréquence, ce qui fait que la qualité du son est mauvaise. La taille des radiotéléphones portatifs devenus plus petits affecte non seulement l'étanchéité entre le boîtier et l'oreille humaine, mais également la taille de l'enceinte renfermant le haut-parleur. Les radiotéléphones portatifs plus petits ont moins d'espace pour loger l'enceinte, et la taille de l'enceinte affecte la réponse en fréquence du haut- parleur. Il y a donc un besoin d'un ensemble de haut- parleur pour petits radiotéléphones portatifs, présentant un espace limité pour renfermer le haut- parleur et une taille limitée pour fournir une étanchéité à l'air avec l'oreille humaine, qui fournisse une qualité du son acceptable. Brève description des dessins La figure 1 est une vue isométrique d'un radiotéléphone en position ouverte. La figure 2 est une vue isométrique d'un radiotéléphone représenté sur la figure 1 en position fermée. La figure 3 est une vue éclatée d'un ensemble de haut-parleur du radiotéléphone représenté sur la figure 1. La figure 4 est une vue en coupe transversale partielle d'un ensemble de haut-parleur assemblé représenté sur la figure 2. La figure 5 est une vue en plan de dessus d'une partie de boîtier avant supérieure. La figure 6 est un schéma électrique d'un filtre électrique passe-bas. Description détaillée des modes de réalisation préférés Les ensembles de haut-parleur décrits dans le présent document apportent des avantages par rapport aux ensembles de haut-parleur connus pour les petits radiotéléphones portatifs en ce qu'il fournissent une qualité du son acceptable lorsqu'ils sont logés dans une petite enceinte qui est indépendante de l'existence ou de l'absence d'une étanchéité à l'air entre le boîtier et l'oreille humaine. Dans un mode de réalisation de ce type configuré suivant la présente invention, une partie de boîtier avant et une partie de boîtier arrière forment une enceinte qui loge un haut-parleur à faible impédance acoustique disposé à une distance prédéterminée de l'orifice, au nombre d'au moins un, formé dans la partie de boîtier avant. Il va maintenant être fait référence en détail à un ensemble de hautparleur configuré suivant la présente invention. La figure 1 est une vue isométrique d'un radiotéléphone portatif 100 pliable, en position ouverte. Le radiotéléphone 100 comprend un boîtier inférieur 102 portant des circuits, un afficheur 104 et un clavier 106. Un boîtier supérieur 108 comportant une surface avant 110 est fixé au boîtier inférieur 102. Un renfoncement 112 est formé sur la surface avant 110 et une pluralité d'orifices 114 est disposée dans le renfoncement, et s'étend depuis la surface avant 110, à travers une surface arrière. Le renfoncement 112 est d'une taille qui ne peut pas former une étanchéité à l'air avec toutes les tailles d'oreilles humaines. La figure 2 est une vue isométrique du radiotéléphone représenté sur la figure 1, en position fermée. Une antenne 206 dépasse du boîtier inférieur 102. La figure illustre le fait que le boîtier supérieur 108 comprend une partie de boîtier supérieur avant 200 présentant une surface avant 110 (voir figure 1), une partie de boîtier supérieur arrière 202 qui est fixée de manière amovible à la partie de boîtier supérieur avant 200, et une batterie 204 qui est fixée de manière amovible à la partie de boîtier supérieur avant 200. Des détails de la structure d'un ensemble de haut- parleur configuré suivant l'invention vont maintenant être présentés en référence aux figures 3 et 4. La figure 3 est une vue éclatée de pièces d'un ensemble de haut-parleur 310 du radiotéléphone représenté sur la figure 1; et la figure 4 est une vue en coupe transversale partielle de l'ensemble de haut-parleur 310 assemblé, prise dans le sens représenté sur la figure 2. L'ensemble de haut-parleur 310 comprend la partie de boîtier supérieur avant 200 et la partie de boîtier supérieur arrière 202 précédemment décrites. La pluralité d'orifices 114 sont représentés s'étendant à travers une surface arrière 306 de la partie de boîtier supérieur avant 200. Lorsque la partie de boîtier supérieur avant 200 et la partie de boîtier supérieur arrière 202 sont assemblées, une enceinte est formée pour loger un premier matériau absorbant les sons 300, un haut-parleur de faible impédance acoustique 302 et un deuxième matériau absorbant les sons 304. Une pluralité de pièces de montage 308 et une pluralité de guides 312 sont formés et dépassent de la surface arrière 306. Les guides 312 sont agencés de manière à positionner le haut-parleur 302 dans l'enceinte pendant l'assemblage, et à empêcher un mouvement latéral du haut-parleur 302. Les pièces de montage 308 sont disposées de telle sorte que le haut- parleur 302 repose sur elles à une distance prédéterminée de la surface arrière 306 déterminée par la hauteur des pièces de montage 308. Dans cette position, une membrane 314 du haut-parleur 302 est disposée à côté et en face de la pluralité d'orifices 114, avec un interstice entre la membrane 314 et les orifices 114. En outre, les guides 312 et les pièces de montage 308 sont agencés de telle sorte que l'air peut s'échapper de l'interstice vers les bords de l'enceinte, en circulant le long des guides 312 et des pièces de montage 308, puis revenir. Comme représenté sur la figure 4, lorsque la partie de boîtier supérieur arrière 202 est fixée à la partie de boîtier supérieur avant 200, le haut-parleur 302 est maintenu de manière fixe entre la partie de boîtier supérieur arrière 202 et la pluralité de pièces de montage 308 dans l'enceinte. L'interstice et la fuite d'air fournis par les pièces de montage 308 sont une caractéristique importante de l'invention car ils fournissent une réponse en fréquence qui est relativement indépendante de l'étanchéité entre le boîtier et l'oreille. Les pièces de montage 308 garantissent qu'un interstice est formé entre le haut-parleur 302 et la partie de boîtier supérieur avant 200, et un passage est formé pour que l'air s'échappe latéralement, depuis l'interstice et dans l'enceinte. Cette caractéristique est illustrée sur la figure 4, qui représente le haut- parleur 302 disposé face aux orifices 114 avec un interstice entre eux, et un passage opposé à la pièce de montage 308 permettant que l'air s'échappe de l'interstice. L'interstice et le passage, qui garantissent que le haut-parleur 302 n'a pas une étanchéité à l'air avec le boîtier supérieur 108, fournissent une fuite acoustique pour le haut-parleur 302, indépendamment de la présence ou de l'absence d'une étanchéité à l'air entre le boîtier supérieur 108 et l'oreille humaine. Ainsi, lorsque l'interstice et le passage assurent une fuite d'air suffisante, la réponse en fréquence du haut- parleur 302 est relativement indépendante de l'étanchéité entre le boîtier et l'oreille. La technique permettant de choisir l'interstice approprié pour une certaine enceinte et un certain haut-parleur est facilement comprise par un spécialiste de la technique. L'utilisation d'un haut-parleur non étanche à l'air dans une enceinte présentant des orifices uniquement sur la circonférence de la membrane projetée sur la surface arrière 306 introduit une interférence au niveau des orifices. Les ondes sonores produites par les trous de l'arrière du haut-parleur - et réfléchies par la partie de boîtier supérieur arrière 202 - se combinent aux ondes sonores produites par la membrane en face des orifices 114. Cette interférence d'ondes sonores provoque une atténuation de la réponse en fréquence à environ 1,5 kHz. Une autre caractéristique importante de l'invention est de disposer un matériau absorbant les sons 304, par exemple du feutre, entre la partie de boîtier supérieur arrière 202 et le haut-parleur 302 pour réduite l'atténuation causée par les réflexions d'ondes sonores. Le matériau absorbant les sons 304 est découpé pour être mis en place, et fixé à la partie de boîtier supérieur arrière 202 avec de la colle. Le matériau absorbant les sons 304 absorbe les ondes sonores produites au niveau des trous arrières, et réduit les réflexions de la partie de boîtier supérieur arrière 202. Des essais ont montré une amélioration de 3 dB de l'atténuation à environ 1,5 kHz. Un autre moyen pour réduire l'interférence des ondes sonores est de fournir des orifices au-delà du périmètre du diamètre du haut-parleur 302 projeté sur la surface arrière 306. Cela permet au flux d'air d'ondes sonores réfléchies de traverser les orifices au-delà du périmètre, tandis que le flux d'air des ondes sonores produites par la membrane peut traverser les orifices se trouvant dans le périmètre du haut- parleur 302. La figure 5 est une vue en plan de dessus de la partie de boîtier supérieur avant 200 représentant un agencement des orifices. Il y a 6 orifices sur ou s'étendant à l'extérieur du périmètre formé par les guides 312 qui permettent le passage du flux d'air d'ondes sonores réfléchies. Des essais ont montré une amélioration supplémentaire de 3 dB de l'atténuation en utilisant les orifices du périmètre extérieur. Un autre moyen d'affecter la réponse en fréquence est de disposer un matériau absorbant les sons 300 entre la surface arrière 306 et le haut-parleur 302. Le matériau absorbant les sons 300 peut être fixé à la surface arrière 306 pour recouvrir les orifices 114 et empêcher que de la poussière ne pénètre dans les orifices 114. Le matériau absorbant les sons 300 amplifie la réponse en fréquence pour les fréquences inférieures à 1 kHz. Bien que la réponse en fréquence atténuée à environ 1,5 kHz puisse être amenée à une variation acceptable de la réponse en fréquence en utilisant un matériau absorbant les sons 304 et les orifices du périmètre extérieur, et que la réponse aux basses fréquences puisse être amplifiée par un matériau absorbant les sons 300, l'interférence des ondes sonores peut également provoquer une amélioration de la réponse en fréquence à environ 3,5 kHz. Cette crête à l'extrémité supérieure du spectre de fréquences audibles peut être facilement corrigée par un filtre passe-bas 600 bipolaire complexe comme illustré sur la figure 6, pour prétraiter les signaux électriques avant qu'ils ne soient envoyés à l'entrée du haut-parleur 302. Cet aplanissement de la crête produit une réponse constante avec un son de très bonne qualité. Dans le mode de réalisation préféré, un amplificateur différentiel 602 est couplé au haut- parleur 302, et un condensateur 614 présente une capacité de 0,1 microfarads, une résistance 612 présente une valeur de 18 kilo- ohms, un condensateur 610 présente une capacité de 0,033 microfarads, une résistance 608 présente une valeur de 10 kilo-ohms, une résistance 604 présente une valeur de 18 kilo-ohms et un condensateur 606 présente une capacité de 1000 picofarads. En résumé, il a été décrit un ensemble de haut- parleur pour radiotéléphone qui fournit une qualité du son acceptable lorsqu'il est logé dans une petite enceinte, indépendamment de la présence ou de l'absence d'une étanchéité à l'air entre le boîtier et l'oreille humaine. REVENDICATIONS 1. Radiotéléphone (100) comprenant; une partie de boîtier avant (200) ayant une surface avant (110) et une surface arrière (306) comportant au moins un orifice (114) s'étendant de la surface avant à la surface arrière; une partie de boîtier arrière (202) disposée, par rapport à la partie de boîtier avant, de manière à former une enceinte entre la partie de boîtier arrière et la partie de boîtier avant; et caractérisé par un haut-parleur (302) logé dans l'enceinte et disposé à une distance prédéterminée de l'orifice au nombre d'au moins un. 2. Radiotéléphone suivant la revendication 1, caractérisé en outre par un matériau absorbant les sons (300) disposé entre le haut-parleur et l'orifice au nombre d'au moins un. 3. Radiotéléphone suivant la revendication 2, caractérisé en outre en ce que le matériau absorbant les sons est fixé à la surface arrière et recouvre l'orifice au nombre d'au moins un. 4. Radiotéléphone suivant la revendication 1, caractérisé en outre par un matériau absorbant les sons (304) disposé entre le haut- parleur et la partie de boîtier arrière. 5. Radiotéléphone suivant la revendication 4, caractérisé en outre en ce que le matériau absorbant les sons est fixé à la partie de boîtier arrière. 6. Radiotéléphone suivant la revendication 1, caractérisé en outre en ce que la partie de boîtier avant présentant au moins une pièce de montage (308) dépasse de la surface arrière, et en ce que le haut- parleur est disposé à la distance prédéterminée de l'orifice au nombre d'au moins un par la pièce de montage au nombre d'au moins une. 7. Radiotéléphone suivant la revendication 1, caractérisé en outre par un filtre électrique passe-bas (600) couplé au haut-parleur permettant de filtrer les signaux produits par le radiotéléphone avant que les signaux ne soient envoyés à l'entrée du haut-parleur.