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Appareil dereproduction desons.
La présente invention concerne des appareils de reproduction de sons et une méthode pour amélio- rer leur fidélité. Bien qu'elle soit d'application générale, elle convient particulièrement pour être utilisée en combinaison avec des récepteurs de ra- diodiffusion.
Dans la reproduction satisfaisante des sons, par exemple de la reproduction des sons d'un ré- cepteur de radiodiffusion, se présentent deux pro- blèmes.bien distincts. Le premier estui de la
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fidélité de la reproduction, c'est-à-dire une repro- duction des sons uniforme et exempte de distorsion sur toute la gamme des fréquences audibles.
Parmi les facteurs importants qui, dans les appareils de reproduction de sons de construction antérieure, tendent dans une mesure plus ou moins grande à al- t4rer la fidélité de la reproduction des sons, on peut mentionner la caractéristique de réponse-fréquen- ce non-uniforme de l'élément primaire de reproduction des sons, la caractéristique de la fréquence de réso- nance ou non-uniforme du boîtier ou de l'ébénisterie dans lequel cet appareil est généralement monté, et des interférences provenant d'ondes produites par différentes parties de l'appareil de reproduction de sons.
Un second problème important est celui du ren- damant de l'appareil et le problème intimement lié avec lui, à savoir le problème de la distribution des ondes sonores dans leur projection de l'appareil jusqu'aux auditeurs, comprenant usuellement la dis- tribution dans une pièce ou un auditoire.
Parmi les facteurs importants qui influencent de manière préju- diciable beaucoup de dispositions du genre antérieur, on peut citer, à ce point de vue, le manque de direc- tion convenable des ondes sonores de l'appareil dans la pièce, la réflexion des ondes sonores des murs,'du plancher et du plafond, qui provoquent des interfé- rences, ainsi que la distribution angulaire non uni- forme et impropre des ondes sonores dans la direction verticale lorsqutelles sont projetées dans la pièce, de sorte qu'il en résulte des places mortes, c'est-à- dire des espaces de très basse intensité sonore accom- pagnés d'autres espaces d'intensité anormalement haute.
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Un objet de la présente invention consiste à réaliser un appareil de reproduction de sons dans lequel les inconvénients présentés par les disposi- tions du genre antérieur décrits ci-dessus sont largement éliminés et essentiellement réduits, un appareil reproduisant les sons avec un maximum de fidélité et de rendement.
Dit plus en détail, un objet de la présente invention est de réaliser un appareil de reproduction de sons de haute fidélité ayant une caractéristique de réponse-fréquence à peu près uniforme sur la gamme de fréquences audibles et avec lequel. coûte non-unifor- mité résultante ou résiduelle dans la caractéristique réponse-fréquence est neutralisée ou compensée en de- hors de l'appareil de reproduction de sons, de préfé- rence dans le réseau électrique auquel l'appareil est accordé.
Conformément à la présente invention est réalisé un appareil de reproduction de sons de haute fidélité comprenant un boîtier dans lequel se trouve une ca- vité acoustique formée de façon à s'adapter parfaite- ment au sommet d'un angle trièdre, tel que celui for- mé par un coin d'une pièce. Dans le boîtier se trouve monté un haut-parleur à diaphragme à large surface disposé de telle façon qu'il se décharge de préféren-
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ce vertical.ement nanA la cavit'3 rtC011f1ti.Cll,P, 1 li-n ry)irt déplacé du sommet.
La cavité acoustique comprend des moyens pour diriger ou déflecter les ondes sonores produites par l'appareil en dehors du sommet avec une distribution angulaire tout à fait uniforme et une dis- tribution verticale convenable, comme celles détermi- nées par la rapport physique de l'appareil de reprodue- tion de sons aux auditeurs.
Dit plus en détail, conformément à la présente invention est réalisé un appareil de reproduction de
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sons de haute fidélité comprenant un boîtier se terminant dans une cavité acoustique forcée de tel- le façon qu'elle s'adapte entièrement au coin d'une pièce, de sorte que les murs, le plancher et le pla- fond constituent efficacement une continuation des parois de la cavité acoustique. Une cloison sépare la cavité de l'autre partle du boîtier, et un appareil de reproduction de sons avec diaphragme à large sur- face est disposé dans une ouverture pratiquée dans la cloison pour se décharger verticalement dans la cavi- té.
Un déflecteur conique est situé entre l'appareil de reproduction de sons et l'ouverture de la cavité acoustique, et il est efficace pour diriger en dehors du sommet les ondes sonores produites par l'appareil.
Un ou plusieurs déflecteurs coniques additionnels en forme de segments et plusieurs nervures verticales rayonnant d'un point à l'intérieur de la cavité es- sentiellement sur l'axe de l'appareil de reproduction de sons produisent une distribution angulaire unifor- me et une distribution verticale convenable des ondes sonores produites par l'appareil dans la pièce ou l'auditoire dans lequel l'appareil est placé. La par- tie restante du boîtier comprend une charpente rigide essentiellement anti-résonante, revêtue d'un matériel absorbant les sons. Une grande quantité de matériel absorbant les sons est disposée à l'extrémité du boî- tier en face de la cavité, sous forme d'une pyramide qui a comme base l'extrémité du boîtier et dont le sommet se trouve dans le coin du boîtier comprenant le sommet de la cavité acoustique.
Conformément à une autre caractéristique de la présente invention, le réseau de transmission élec- trique alimentant en énergie l'appareil de reproduc- tion de sons est, au point de vue du manque résultant ou restant d'uniformité de la caractéristique réponse-
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fréquence de l'appareil, composé par association avec un réseau auxiliaire. Ce réseau peut comprendre un ou plusieurs circuits de résonance série aconnectés en parallèle et ayant des fréquences naturelles cor- rospondant aux pointes de la caractéristique réponse- fréquence de l'appareil et un ou plusieurs circuits de résonance parallèles ayant des fréquences naturel- les correspondant aux inclinaisons de la caractéris- tique réponse-fréquence.
Afin de mieux comprendre la présente invention et les présents objets de celle-ci ainsi que d'autres encore, il est référé à la description ci-après en re- latipn avec les plans annexés.
Sur ces plans, la fig, lest une perspective de l'appareil de reproduction de sons construit confor- mément à la présente invention ; la fig. 2 est une coupe longitudinale de l'appa- reil de la fig. 1 le long de la ligne 2-2 de la fig. les figures 3 et 4 sont des coupes transversales de l'appareil de la fig. 1 le long des lignes 3-3 et 4-4 ; la fig. 5 montre diverses caractéristiques de fonctionnement de l'appareil des figs. 1 à et y com- pris 4, ainsi que divers perfectionnements qui y sont appliqués conformément à la présente invention;
enfin la fig. 6 est un schéma dtun radio-récepteur ,complet auquel l'appareil de reproduction de sons de la présente invention peut être appliqué de manière convenable et comprenant un réseau pour compenser tout manque restant d'uniformité de la caractéristique de réponse-fréquence de l'appareil de reproduction de sons amélioré.
Sur les figures 1 à et y compris 4 est montré un appareil de reproductionde sons incorporant la présente invention et comprenant un boîtier ou enve-
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loppe 10 dont l'extrémité inférieure se termine dans une cavité acoustique 11 qui est séparée de la partie supérieure du boîtier par une cloison 12.
Une ouverture 12a est pratiquée dans la cloison dans laquelle ou sur laquelle est monté un appareil de reproduction de sons ou élément 13 du type à dia- phragme à large surface. Par appareil de reproduc- tion de sons du " type à diaphragme à large surfa- ce " il faut comprendre un appareil ayant un dia- phragme vibrant relativement grand, usuellement de forme conique, produisant, par suite de sa gran- de,ar, directement des ondes sonores d'intensité suffisante pour les buts habituels. Un tel appareil se distingue donc de l'appareil de reproduction de sons du type à diaphragme à petite surface qui n'est utile qu'en relation avec un appareil d'amplifica- tion des sons, tel qu'un pavillon.
La cavité acous- tique 11 est ouverte sur deux côtés, tandis que ses deux côtés arrière se terminent dans le coin lla formé pour s'adapter au sommet d'un angle dièdre, tel que le coin d'une pièce, les intersections des murs d'une telle pièce étant indiquées schématique- ment par les lignes 14 de la fig. 1. Avec une telle disposition, les murs, ainsi quele plancher et le plafond constituent efficacement une extension de la cavité acoustique 11 et assurent le rendement maxi- mum de l'appareil de reproduction de sons 13.
Afin de diriger convenablement et de distribuer uniformément les ondes sonores produites par l'appa- reil 13 se trouve disposé dans la cavité acoustique 11 un déflecteur conique 15 dont l'axe est dans la verticale à travers le sommet de la cavité acousti- aue 11 et dont la base est essentiellement de même
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grandour quoi cci,la de la cavité IJ.CQU:1ttquc Il. Dnns ce but et aussi pour les buts décrits ci,après, il
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peut être désirable de couper le coin frontal du boîtier 10, comme indiqué en 10a.
L'angle vertical du déflecteur conique 15 n'est pas critique ; ilest déterminé, entre autres considérations, par la hau- teur de la cloison 12 au-dessus de la base de la ca- vité 11, et il devrait de préférence être tel qu'il dirige les ondes sonores produites par l'appareil 13 essentiellement vers la tête d'un auditeur placé au centre de la pièce dans laquelle l'appareil doit être utilisé. Cet angle vertical sera de préférence de l'or dre de 1300,, bien qu'on puisse le faire varier dans des limites d'environ + 20 Le déflecteur 15 sert principalement a réfléchir vers l'extérieur dans la pièce les ondes sonores projetées vers le bas.
Afin d'améliorer la distribution verticale des ondes sonores se trouvent prévus un ou plusieurs dé- flecteurs coniques additionnels en forme de segments 16 qui sont absolument parallèles au déflecteur 15 et disposés entre celui-ci et la cloison 12. Le défiée teur 16 s'étend de préférence tout à fait jusqu'au centre de la cavité acoustique 11 et/ou jusqu'au cen- tre de l'appareil de reproduction de sons 13. Pour améliorer la distribution angulaire des ondes sonores sont également prévues plusieurs nervures verticales, dans cet exemple les deux nervures 17 et 18, qui s'é- tendent entre le déflecteur conique 15 et la cloison
12 et qui rayonnent vers l'extérieur en partant tout à fait du centre de la cavité acoustique et/ou du centre de l'appareil de reproduction de sons 13.
Les nervures 17 et 18 peuvent terminer une nervure 19 qui s'étend jusqu'au coin arrière de la cavité acou- stique 11.
Les déflecteurs coniques 15 et 16 et les ner- vures verticales 17,18 et 19 doivent avoir une rigi- @ dite suffisante pour éviter de fortes vibrations
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mécaniques dans la gamme des fréquences audibles, et dans ce but ils peuvent comprendre des plaques de métal d'une épaisseur modérée, soudées ou réunies d'une autre manière en une construction unique.
La partie supérieure du boîtier 10 au-dessus de la cloison 12 forme une chambre fermée absorbant les sons, dans le but d'éviter les interférences des ondes sono- res produites à l'arrière du diaphragme de l'appareil 13 avec les ondes sonores principales que l'on veut utiliser. Cette partie du boîtier est de préférence construite de parois anti-résonantes, rigides et rela- tivement fortes, et elle peut comprendre des éléments d'étançonnage, afin d'assurer que cette caractéristique soit obtenue. Cette partie du boîtier est absolument entièrement revêtue d'un matériel en forme de plaques absorbant les sons 20 qui peut être de n'importe quel genre convenable, tel que par exemple les plaques en fibre vendues sous la dénomination " Acousti-Colotex".
En plus, un écran ou une autre plaque ou mince bande laissant passer les sons 21 sépare de la partie supé- rieure du boîtier une cavité en forme de pyramide, dort la base constitue l'extrémité supérieure du boîtier 10 et dont le sommet se trouve au coin arrière du boîtier, c'est-à-dire dans une verticale à travers le sommet de la cavité acoustique 11. Cette chambre 22 est remplie dtun matériel absorbant les sons, tel que la laine de scories. Si on le désire, on peut prévoir pour l'écran 21 un entoilage destiné à retenir la poussière, les souillures et les petites particules de matériel absor- bant les sons.
La description ci-dessus permet de se rendre bien compte du fonctionnement de l'appareil de reproduction de sons amélioré conforme à la présente invention. En résumé: Les ondes sonores produites par l'appareil 13 et projetées vers le bas dans la cavité ayoustiaue 11
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sont déflectées ou réfléchies du déflecteur coni- que 15 vers l'extérieur dans la pièce. La forme co- nique du déflecteur 15 tend à produire une distri- bution angulaire tout à fait uniforme des ondes so- nores. Ainsi que déjà indiqua l'inclinaison du dé- flecteur 15 sera de préférence choisie de telle fa- çon que la déflexion des ondes sonores vers le haut se fera avec un angle tel qu'elles atteignent la tê- te d'un auditeur situé absolument au centre de la pièce dans laquelle l'appareil doit être utilisé.
Ce résultat peut être obtenu lorsque l'angle vertical du déflecteur conique 15 est de l'ordre de 130 +20 .
Lorsqu'on emploie le déflecteur conique 15 seul, il peut cependant se produire certaines voies d'in- terférence dans les ondes sonores projetées vers le bas par l'appareil 13- Ces voies d'interférence sont causées par le changement subit de direction. Le dé- flecteur en forme de segment 16 ensemble avec les ner- vures verticales 17, 18 et 19 tend à éviter toute in- terférence de cette sorte et à assurer une distribu- tion angulaire plus égale et uniforme des ondes sono- res, le déflecteur 15 étant efficace aussi pour augmen- ter l'uniformité de la distribution verticale des on- des sonores lorsqu'elles quittent la cavité acoustique
11.
Il a été trouvé que les nervures 17 et 18 et le déflecteur 16 sont particulièrement efficaces dans une gamme de fréquences audibles de 600 à 1.200 cycles
La partie du boîtier 10 au-dessus de la cavité ' acoustique 11 est efficace pour absorber des ondes so- nores produites par l'arrière du diaphragme de l'appa- reil 13, et cette absorption doit se faire sans vibra- tion mécanique d'aucune partie de la charpente du boi- tier. De telles-vibrations mécaniques sont entièrement évitées, comme décrit-ci-dessus, en utilisant des pa- rois relativement rigides, avec ou sans étançonnage,
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en revêtant les parois avec un matériel absorbant les sons. Les propriétés de résonance du boîtier évitées par ces moyens se distinguent, cependant, des proprié- tés de résonance du corps d'air enfermé.
La résonance du corps d'air est réduite par la masse pyramidale de la manière absorbant les sons 22 qui donne à la partie du boîtier au-dessus de la cloison 12 une profondeur non-uniforme sur toute sa section, ainsi qu par la partie inclinée 10a du boîtier. Cette inclinaison du coin frontal du boîtier élimine entièrement toute sur- face parallèle dans cette partie du boîtier et élimine ainsi les effets de résonance ou ondes stationnaires, facilite la réflexion à angle aigu et aide à obtenir la meilleüre utilisation de l'espace de coin de la pièce.
Les dimensions, tant absolues que relatives, de l'appareil décrit ci-dessus seront déterminées large- ment par les besoins de chaque type particulier d'in- stallation, mais les rapports indiqués ci-après ont été trouvés satisfaisants dans un cas particulier.
L'angle inclus entre les parois latérales de la cavi- té acoustique est naturellement celui qui est déter- miné par l'angle dièdre constituant le coin de la pièce dans laquelle l'appareil doit être utilisé, et il est usuellement de l'ordre de 20 . L'ouverture ver- ticale de la cavité acoustique 11 est de préférence de l'ordre de grandeur du diamètre du diaphragme de l'ap- pareil 13. La hauteur totale du boîtier 10 n'est pas critique, mais elle sera de préférence au moins 5 ou 6 fois le diamètre du diaphragme et elle doit produire un volume suffisant pour former les basses notes pro- duites par l'appareil.
Le diaphragme de l'appareil 13 est de préférence parallèle au plancher, bien qu'il puisse être légèrement incliné vers celui-ci; les in- clinaisons des déflecteurs 15 et 16 doivent alors être
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changées de manière correspondante.
Bien que le boîtier 10 et en particulier la cavité acoustique 11 aient été montrés comme se con- formant essentiellement à un angle trièdre droit tel qu'un coin d'une pièce, il est évident qu'ils peuvent se conformer à tout angle polyèdre ou, en géhéral, à toute forme conique, lorsque l'appareil doit être utilisé dans une pièce ou un auditoire ayant un coin ou un sommet autre qu'un angle triè- dre. Il est évident également que bien que la pré- sente invention ait été décrite comme réalisée dans un appareil adapté pour reposer sur le plancher d'une pièce, l'appareil peut être renversé avec la cavité acoustique directement voisine du plafond, et les mêmes principes de fonctionnement sont alors valables aussi.
La caractéristique de réponse-fréquence de l'ap- pareil de'reproduction de sons décrit ci-dessus, en- registrée par un microphone situé de telle façon par rapport à l'appareil qu'il simule les conditions de fonctionnement normales, est montrée par la courbe A de la fig. 5. Cette courbe permet de voir que la fi- délité de la reproduction est assez uniforme dans la gamme de fréquences audibles de 70 à 6.000 cycles.
Sur la même figure, la courbe B représente une courbe améliorée qui, appliquée à l'appareil dont la carac- téristique est représentée par la courbe A, produirait une sensibilité en dépendance de la fréquence absolu- ment uniforme. La courbe B est évidemment l'inverse de la courbe A. Sur la même figure, la courbe C re- présente une courbe améliorée que l'on peut obtenir avec un réseau de sélection de fréquence qui sera dé- crit plus amplement dans la suite et que l'on applique à un système de transmission électrique auquel estrac- @
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cordé l'appareil de reproduction de sons. On voit que ceci représente un rapprochement de très près à la courbe améliorée idéale B.
La résultante des cour- bes A et C est montrée par la courbe D, qui représen- te la caractéristique réponse fréquence d'un système complet incorporant la présente invention. La moyenne de la courbe D a été portée plus.haut que les autres courbes pour éviter des confusions et parce sue les valeurs de réponse qui sont importantes ici sont des valeurs relatives et non des valeurs absolues. On voit que la courbe D ne s'écarte pas de sa valeur moyenne de plus d'environ + 3 décibels.
La fig. 6 des plans, qui est un schéma d'un ré- cepteur de radiodiffusion complet modifié conformément à la présente invention, montre un système de trans- mission électrique avec lequel on peut obtenir les ca- ractéristiques de la fig. 5. Ce système comprend un circuit d'entrée 30 pour connexion entre une antenne et la terre, un amplificateur haute frécuence 21, un oscillateur-modulateur 32, un amplificateur moyenne fréquence 33 et un détecteur 34, tous accouplés en cascade. La sortie du détecteur 34 est reliée à un amplificateur audio-fréquence comprenant les tubes à vide 35 et 36 connectés de-n'importe quelle maniè- re en usage, et les circuits de cet amplificateur ne constituent pas une partie de la présente invention.
L'amplificateur audio-fréquence est accouplé à un amplificateur de puissance push-pull comprenant les tubes à vide 37 et 38 et des éléments de circuit as- sociés, connectés aussi de n'importe quelle manière en usage et reliés à l'appareil de reproduction de sons 39 qui est du type montré ici et décrit en re- lation avec les figures 1 à et y compris 4.
Dans le but de modifier la caractéristique ré- ponse-fréquence du système ci-dessus, pour produire
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l'amélioration montrée par la courbe C de la fig.5, un réseau de sélection de fréquence 40 représenté par la ligne en pointillé, est inséré dans le cir- cuit de cathode du tube à vide 35. Ce réseau comprend un circuit de résonance parallèle formé d'une induc- tance 41 et d'un condensateur shunté par une résis- tance 43, connecté en série avec un second circuit de résonance parallèle formé d'une inductance 44 et d'un condensateur 45.
Les deux circuits de résonance série comprenant respectivement les inductances 47,49,51 et 53; ainsi que les condensateurs 48, 50 et 54 sont connectés en parallèle par un condensateur d'arrêt 46, avec les deux circuits de résonance parallèles connec¯ tés en série qui viennent d'être décrits. En outre, en parallèle avec la bobine mobile du dispositif de re- production de sons 39 est monté un réseau de sélection de fréquence 55 représenté par la ligne en pointillé et comprenant l'inductance de résonance série 56 et le condensateur 57.
Il est entendu que les constantes d'impédance des divers éléments des réseaux de sélection de fré- quence décrits ci-dessus seront entièrement dépendants de la caractéristique réponse-fréquence particulière de l'appareil de reproduction de sons. Comme exemple illustrant un réseau de sélection de fréquence pour production de la courbe améliorée C do la fig. 5, les réseaux de sélection de fréquence peuvent avoir les valeurs suivantes:
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<tb> Inductance <SEP> 41 <SEP> - <SEP> .12 <SEP> henrys
<tb> " <SEP> 44 <SEP> - <SEP> 75 <SEP> rr
<tb> " <SEP> 47 <SEP> - <SEP> 17 <SEP> "
<tb> " <SEP> 49 <SEP> - <SEP> 5.8 <SEP> "
<tb> rr <SEP> 51 <SEP> - <SEP> 5 <SEP> Il
<tb> " <SEP> 53 <SEP> - <SEP> 1.5 <SEP> Il
<tb> " <SEP> 56 <SEP> - <SEP> 88 <SEP> microhenrys
<tb>
<tb> Condensateur <SEP> 42 <SEP> - <SEP> .027 <SEP> microfarads
<tb> " <SEP> 45 <SEP> - <SEP> .15 <SEP> "
<tb> " <SEP> 46 <SEP> - <SEP> . <SEP> 01 <SEP> "
<tb>
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<tb> Condensateur <SEP> 48 <SEP> - <SEP> .5 <SEP> microfarads
<tb> " <SEP> 50 <SEP> - <SEP> .07 <SEP> rr
<tb> " <SEP> 52 <SEP> - <SEP> .007 <SEP> "
<tb> " <SEP> 54 <SEP> - <SEP> .006 <SEP> rr
<tb> " <SEP> 57 <SEP> - <SEP> 3 <SEP> "
<tb>
<tb> Résistance <SEP> 43 <SEP> - <SEP> 3000 <SEP> ohms.
<tb>
Ainsi que montré sur le plan, le circuit de réso- nance parallèle 41, 42 produit l'inclinaison de la courbe C à 2.800 cycles; le circuit de résonance paral- lèle 44, 45 produit l'inclinaison à 150 cycles ; circuit de résonance série 56, 57 du circuit de l'appa- reil de reproduction de sons produit une inclinaison désirée à 10. 000 cycles. D'autre part, le circuit de résonance série 47, 48 produit la pointe à 55 cycles; le circuit 49, 50 produit la pointe à 250 cycles; le circuit 51, 52 produit la pointe à 850 cycles; le cir- cuit 53, 54 produit la pointe à 1.700'cycles, et le circuit de sortie comprenant la self 56 et le conden- sateur 57 produit la pointe à 5. 500 cycles.
Les constantes du circuit pour obtenir la courbe améliorée C peuvent être déterminées par voie empiri- que ou calculées par n'importe quelle autre méthode bien connue. Il résulte de la description ci-dessus que, conformément à la présente invention, il est créé un appareil de reproduction de sons ayant une carac- téristioue de réponse-fréquence presc'ue uniforme, en- semble avec une méthode et un appareil pour compenser toute non-uniformité restante de la caractéristicue réponse-fréquence dans toutes les limites voulues, pendant que la déviation de la courbe de réponse fré- auence de sa valeur moyenne peut être maintenue dans toutes les limites d'erreur assignées, par construc- tion convenable du réseau de sélection de fréquence.
En outre, il est évident que les changements et les modifications les plus divers sont possibles sans s'écarter de l'esprit de la présente invention.
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