Dispositif pour convertir des effets acoustiques en ondes électriques. La présente invention a pour objet un dispositif pour convertir des effets acousti ques en ondes électriques, de manière telle qu'au moins à certains instants, lors de la transformation de ces ondes en effets acousti ques, la présence de fréquences n'existant pas dans la bande des fréquences des ondes à transformer est simulée;
cette manière de con vertir des effets acoustiques est connue sous le nom de pseudo-extension. La pseudo-exten- sion est. un traitement par lequel un signal audible est modifié, en un point ou à un instant quelconque de sa transmission, directe ou indirecte, vers l'oreille, de telle façon que, bien que toutes les fréquences composites Pré sentes dans le signal audible original ne se trouvent pas en réalité dans le signal finale ment transmis à l'oreille, l'impression auditive obtenue .soit celle de sons pourvus de toute; les caractéristiques sonores du signal d'ori gine.
Ceci signifie qu'à la transformation des ondes électriques en effets acoustiques, la pré sence de fréquences n'existant pas dans la bande de fréquences des ondes électriques est. simulée, c'est-à-dire que l'effet acoustique est le même que si ces fréquences étaient. effecti vement présentes.
Un dispositif de pseudo-extension peut. être défini comme un dispositif électrique destiné à la transmission d'une communica tion contenue dans une large bande de fré quences audibles à travers une voie de trans mission à bande passante étroite, le signal transmis à travers ladite voie étant déformé par un élément non linéaire additionnant des fréquences de modulation et d'intermodula- tion étrangères situées à l'intérieur de la bande de fréquences de ladite voie à bande passante étroite.
On a constaté que les dispo sitifs de pseudo-extension connus déformaient les effets de nature transitoire qu'ils trans mettaient. On va tout d'abord exposera ce qu'est irn phénomène transitoire, puis on dira pourquoi ces phénomènes sont déformés.
La fig. 1 représente un signal ayant une fréquence unique, de nature transitoire. On a représenté une fréquence unique pour plus de commodité, tuais il est clair que par super position d'un certain nombre de fréquences, on peut obtenir des signaux du type générale ment rencontré dans la transmission des sons audibles.
Ce signal peut être considéré comme rie comprenant qu'une seule fréquence que pour autant que la fréquence est. mesurée par l'in verse du temps entre deux maxima adjacents de même polarité. En réalité, à tout change ment d'amplitude est associé un nombre infini de bandes latérales, pourvu que les intervalles entre les changements d'amplitude soient. infi niment longs. Bien que ceci soit le cas idéal, les bandes latérales rencontrées dans les cas de la pratique peuvent néanmoins s'étendre jusqu'à la dixième harmonique de la fré quence fondamentale, en particulier dans les ondes à basse fréquence brusquement intro duites.
Si l'onde comportait un intervalle de temps infini entre ses variations d'amplitude, les bandes latérales formeraient un spectre continu.
Au ftir et à mesure que le temps de crois sance ou de décroissance d'une onde telle que celle représentée à la. fig. 1 devient. de plus en plus long, la plus grande partie de l'énergie des fréquences transitoires dues à. cette variation se décale de plus en plus vers les basses fré quences. En même temps, l'amplitude des bandes latérales devient de plus en plus fai ble et finalement elle s'annule.
Si l'on se reporte de nouveau à la fig. 1, on remarque que l'onde, partant d'un temps de référence zéro, dans sa formation, pré sente, en un certain temps t1, un spectre de fréquences analogue à celui représenté par la fig. 2. Les bandes latérales sont groupées autour de la fréquence f d'état, stable et leurs amplitudes sont une fonction inverse de leur éloignement de la fréquence f.
En t. de la fig. 1, lorsque l'amplitude de l'onde a. presque atteint une valeur d'état stable, les fréquences composantes ont tin spectre analogue à celui représenté à la. fig. 3. Il est à noter que les bandes latérales éloi gnées ont diminué d'amplitude, de telle sorte que seules les fréquences des bandes latérales immédiatement voisines de la fréquence f ont des amplitudes importantes.
Au temps<I>ta,</I> l'onde prise en exemple a de nouveau changé d'amplitude. En conséquence, le spectre de fréquences dû à ce phénomène transitoire devient phis complexe et les fré quences plus éloignées de la fréquence f de viennent de nouveau plus grandes. Par suite, le spectre prend l'aspect complexe représenté à. la fig. 4.
Au temps t1, quand l'augmentation d'am plitude a -presque cessé, la grandeur des bandes latérales a encore diminué et, comme auparavant, seules les fréquences voisines de la fréquence f ont des amplitudes impor tantes. A ce moment, le spectre de fréquences est celui représenté à la fi-. .5. <B>A</B> l'instant. t5, après un intervalle relati vement long, l'onde de signal diminue brus quement d'amplitude et. immédiatement, les fréquences des bandes latérales reparaissent. Le spectre des fréquences des bandes latérales correspondant à cet état est représenté à la fig. 6.
Au temps 't,;, l'amplitude de l'onde arbi traire de la fig. I a considérablement diminué et s'approche < le zéro. Par suite, les bandes latérales se localisent au v oisinag@e immédiat de la fréquence f et, att cours de cette locali sation, l'amplitude de lit fréquence f tombe, de sorte que, quand l'onde de la fig. 1 a atteint une grandeur pratiquement nulle, les bandes latérales ont, été repoussées en une po sition occupée par la fréquence f qui, pendant ce temps, a diminué et a atteint une ampli tude nulle.
La fig. î donne l'analise spectrale au temps t6 quand l'amplitude de l'oncle appro che d'une valeur pratiquement nulle.
En général, les dispositifs de pseudo- extension connus comportent comme élément essentiel. un organe (le transmission lion linéaire. Ledit organe lion linéaire petit. être un détecteur à. caractéristique quadratique, un tube amplificateur travaillant en classe ou une combinaison de ces deux éléments, oit tout autre circuit à. caractéristique entrée sortie lion linéaire.
Ces dispositifs de pseudo-exteiision connus présentent un inconvénient. En effet, on cons tate qu'aux fréquences transitoires qui se pro duisent dans l'onde de si--na.l d'origine est associée une augmentation. de leur qualité de percussion et un effet (le son rauque.
Ainsi, quanti les fréquences correspondant aux notes basses sont l'objet d'une pseudo- extension, l'effet de la non-linéarité sur le,,, fréquences transitoires peut. être comparé ail son rauque produit par un frottement de la bobine mobile d'un haut-parleur électro dynamique ou avec le soli émis par un violon celle ou un basson dont le bois est brisé ou fendu.
Quand ee sont. les fréquences élevées qui sont l'objet d'une pseudo-extension. cet effet nuisible est. particulièrement remarquable dans la parole où sont reproduites les con sonnes sifflantes.
On va exposer maintenant de plus près ce qui se produit quand le signal représenté à la fig. 1 est appliqué à un organe de transmis sion non linéaire. En conséquence, revenant à l'étude de la fig. 1, on suppose que l'onde représentée est appliquée à un modulateur ou à tua élément non linéaire tel qu'un détecteur quadratique et, de plus, que la bande de trans mission dudit élément est. uniforme entre les fréquences FL et FA.
Le spectre de fréquences résultant, qui apparaît, au temps<B>il,</B> à la sortie du dispositif non linéaire est semblable à celui que repré sente la fig. 2, mais à cause des produits ré sultant de l'intermodulation, la grandeur des bandes latérales a fortement augmenté. En d'autres termes, le spectre est semblable à. ce lui qu'on aurait obtenu si l'onde d'orib ine s'était établie plus rapidement à ce moment. l'effet sur L'auditeur est donc celui d'un si gnal s'établissant plus rapidement et, de fa çon plus abrupte que le signal original de la fig. 1 ne l'annonçait.
Si l'on passe à un instant ultérieur 12, on remarque qu'à cet instant le signal a prati quement atteint, une valeur de régime stable; c'est pourquoi les composantes des bandes la térale, à. cet instant, comme le représente la fig. 3, sont. groupées étroitement autour de la fréquence de régime stable f. Toutefois, le si gnal de sortie du dispositif non linéaire, à cause des fréquences d'interniodulation intro duites par le fonctionnement du dispositif non linéaire, a un spectre où les bandes laté rales sont de plus grande amplitude que celles présentes à la fig. 3.
C'est-à-dire que le spectre résultant de l'effet du dispositif non linéaire sera, en fait, au temps t2, plus voisin de celui que représente la fig. \_'. En conséquence, l'oreille qui, si elle écoutait l'onde originale, n'entendrait pratiquement aucun effet de na ture transitoire, percevra, à cause du fonc tionnement du dispositif non linéaire, un no table effet de nature transitoire.
Une analyse analogue révèle l'exagération et la prolongation des phénomènes transitoires en tous les points où il en existe dans le signal arbitraire de la fig. 1 lorsqu'on introduit dans 1e circuit. du signal un dispositif non linéaire. Ainsi, au temps<B>13,</B> le ,spectre du signal. de sortie du dispositif non linéaire contiendrait des bandes latérales de plus grande ampli tude que celles représentées à la. fig. 4, de sorte que le spectre résultant serait plus sem blable à celui de la fig. 2.
Au temps t.q, le spectre du signal de sortie du modulateur serait beaucoup plus sembla ble à celui que représente la fig. 4-, l'ampli tude des bandes latérales ayant encore été augmentée par suite de la non-linéarité de la caractéristique.
Au temps t5, le signal de sortie du dispo sitif non linéaire aurait un spectre de fré quences dans lequel les bandes latérales se raient de bien plus grande amplitude qu'il n'est indiqué à la fig. 6.
Au temps t6, l'effet transitoire serait de nouveau exagéré par le dispositif non li néaire, de sorte que la. qualité transitoire se rait encore perceptible, même quand le signal est, voisin de sa valeur de régime stable e1; quand son amplitude s'aplanit alors qu'il approche de la valeur zéro.
II apparaît donc clairement que l'introduc tion d'un dispositif non linéaire donne lieu à une qualité transitoire exagérée qui persiste après que le phénomène de nature transitoire du signal original a disparu.
L'invention vise à produire un signal de pseudo-extension dépourvu de cette prolonga tion anormale clé la qualité transitoire qui produit à l'oreille ].'impression d'effets étran gers de son. rauque et aigre.
L'invention vise donc à. éviter les incoaivé- iiients exposés ci-dessus et à améliorer la qua lité de signaux modifiés et transmis par un montage de pseudo-extension et de les rendre plais plaisants à l'auditeur.
Diverses formes d'exécution (le l'objet de l'invention seront décrites, à titre d'exemple, dans la, description suivante qui est faite en référence au dessin ci-annexé. La. fi-. 8 est le schéma d'une première forme d'exécution de l'objet de l'invention montrant un circuit permettant d'obtenir une pseudo-extension d'une bande étroite de fré quences sans trop déformer les phénomènes transitoires.
La fil-. 9 est relative à une autre forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La ig. 10 montre un montage simplifié d'une autre forme d'exécution permettant. d'obtenir les mêmes effets que dans la forme d'exécution représentée à la fig. 8.
Le montage de la fig. 11 comprend un circuit de réaction sélective.
Celui de la fig. 12 est destiné à. conserver ou même à accentuer les qualités de percus sion du signal d'origine.
La fig. 13 montre symboliquement, à. l'aide de rectangles, comment on peut utiliser les montages des fig. 8 à 12.
Sur toutes ces figures, les mêmes lettres et chiffres de référence ont été affectés aux organes ayant la même fonction.
Dans le dispositif de la fig. 8, le signal d'entrée est appliqué aux bornes désignées par la lettre E. Si la pseudo-extension doit être appliquée principalement aux fréquences basses, ledit signal d'entrée est, de préférence, appliqué au circuit à travers un filtre passe- bas ±'. Un filtre passe-bas constitué par une cellule prototype à Ii constant, avec une fré quence de coupure d'environ 100 périodes a été trouvé satisfaisant. Le signal de sortie du filtre est appliqué à deux voies.
L'une de ces voies comprend les éléments Cl,<I>RI,</I> R,, <I>Tl,</I> R6 et C;; et forme un circuit dont la linéarité peut être modifiée; autrement dit, ce circuit est agencé clé manière à pouvoir passer d'un domaine de travail linéaire à un domaine de travail non linéaire et vice versa. L'autre voie, qui est formée par les éléments C3, R3, R4, C4, R5 et T.#, constitue un circuit de com mande.
Le rôle de ce circuit de commande est de faire varier la polarisation de Tl, de façon telle que ce tube ne fonctionne en dispositif non linéaire que lorsque l'onde de signal a atteint un régime relativement stable, pour empêcher la prolongation exagérée de l'effet transitoire du signal.
Une partie du signal de sottie du filtre F est. appliquée, au moyen du condensateur C3 et du potentiomètre R3, entre la cathode et la grille de commande du tube T..-. ( "e dernier est polarisé au moyen de la batterie Ec.,, de façon qu'il fonctionne en classe C. La tensiozi plaque de T., est fournie par la batterie L'i;2, dont la, polarité est. indiquée sur le schéma.
Le tube T2 travaillant en classe C, il. n'Y a., en l'absence de signal. d'entrée, aucune ten sion aux bornes de l'impédance de charge R4, G'4. Quand un signal est. appliqué à (a grille de commande de T2, le courant passe dans te circuit plaque pendant au moins une partie des alternances positives du signal. Toutefois, le potentiel aux bornes de R.4 ne se développe pas instantanément en confor mité avec le signal sur la grille de commande tant que la capacité C4 n'est pas chargée. Il y a donc un retard de temps mesurable à par tir de l'instant auquel le signal arrivant est appliqué à la grille de commande de Tz, et de l'instant auquel une tension redressée appa raît aux bornes de R4.
Ce retard est fonction du produit de R5 et de C4 pour les signaux d'entrée croissants et il est fonction du pro duit de R4 et de C4 pour les signaux d'entrée décroissants.
Le point auquel, sur L'enveloppe croissante du signal d'entrée, le tube T2 commence à devenir conducteur, peut être réglé par ajus tement du potentiomètre R3. La vitesse de dé croissement du signal redressé et présent aux bornes de R4 est réglable par variation d'une des valeurs de C4 ou de R4.
Le signal redressé apparaissant. aux bornes de R4 est appliqué, par l'intermédiaire de la batterie Ecl et des résistances Ri et R.,>, à la grille du tube Tl. La. batterie Eca est choisie de telle faon que le .fonctionnement du tube Tl, en l'absence de tension aux bornes de R4, soit essentiellement. celui d'un amplificateur linéaire travaillant sans provoquer de distor sions.
La tension positive apparaissant à la borne supérieure de R4 annule la polarisation du tube Tl et le fait fonctionner en détecteur à condensateur shunté ou en amplificateur non linéaire à caractéristique quadratique. Le retard produit par les réseaux RI, Cl et R2, <I>C2</I> (où<I>C2</I> est la capacité d'entrée du tube Tl) peut, être rendu petit. par rapport aux constantes de temps R5 C"4 et Rj C,1, clé sorte que seules ces dernières constantes de temps déterminent.
l'établissement et l'extinc tion de la tension appliquée à la grille du tube Tl, à partir du circuit de cathode du tube<B>7</B>2<B>.</B> Pour un phénomène transitoire con sistant en une augmentation d'amplitude, le fonctionnement du circuit de la fig. 8 est tel que le tube Tl fonctionne en dispositif linéaire jusqu'à ce que le signal. d'entrée ait atteint un régime relativement stable, après quoi le tube Pl fonctionne en dispositif non linéaire et continue à fonctionner de cette manière jusqu'à ce qu'un phénomène transitoire con sistant en une extinction se produise dans le signal d'entrée; le tube Tl fonctionne alors de nouveau en amplificateur linéaire.
Le signal de sortie E, du tube 1'l, recueilli aux bornes de sa résistance de plaque Rs, à travers le condensateur d'arrêt. C-5, est don(! à peu près exempt de distorsions pendant. les intervalles transitoires du signal d'entrée et les effets auditifs étrangers désagréables sont éliminés du signal traité par pseudo-extension. Ledit signal peut alors être utilisé en lieu et place du signal de sortie non commandé du dispositif non linéaire associé à divers mon tages de pseudo-extension connus.
Les constantes de temps des circuits retar- dateurs doivent, être choisies en tenant compte des fréquences qui sont appliquées au tube Tl. On a constaté expérimentalement que, pour des phénomènes transitoires consistant en une augmentation d'amplitude, des résultats satis faisants peuvent être obtenus quand le re tard entre l'établissement du signal et le fonc tionnement de Tl en dispositif non linéaire, en fonction de la fréquence moyenne appli quée à la grille du tube Tl, est approxima tivement de:
20 millisecondes, pour 200 périodes par se conde, 40 millisecondes, pour 100 périodes par se conde, 80 millisecondes, pour 50 périodes par se conde, 10 rriillisecondes, pour les fréquences situées entre 500 et 4000 périodes, et 4 millisecondes environ, pour les fréquences supérieures à. 5000 périod, s par seconde.
Pour les phénomènes tran itoires consis tant en une diminution d'amx itude, le tube Tl doit de préférence revenir à: son fonction- nernent linéaire, dès que lesdits phénomènes apparaissent, c'est-à-dire au bout d'un temps approximatif de 8 à 10 millisecondes.
Une autre zornie d'exécution. de l'objet de l'invention est représentée à. la fig. 9. Le si gnal. à soumettre à la pseudo-extension est appliqué à l'entrée du filtre F. Si c'est sur les fréquences audibles les plus basses que l'on a à agir, ce filtre peut avoir les mêmes carac téristiques que celui décrit à propos de la, fig. 8.
Si, au contraire, la pseudo-extension doit porter sur les fréquences les plus élevées, un seul étage passe-haut à K constant, avec iine fréquence de coupure approximativement à. 2500 périodes, donnera des résultats satis faisants.
Le signal. de sortie du filtre<I>11'</I> est appliqué à un. montage électronique compres seur de type connu, composé des tubes T3, T4 et de la double diode T5. Le fonctionnement dudit montage compresseur est le suivant: Le signal de sortie du filtre F est appliqué, au moyen du condensateur ('c; et de la résistance de brille R7, à une des grilles de commande de la lampe T3 qui présente deux grilles de commande.
Le signal amplifié qui se déve loppe dans le circuit plaque de T3 est appli qué, à travers le condensateur C7, à un ampli ficateur T4 travaillant en classe<B>A</B>; le niveau du signal sur la grille de T4 est réglable au moyen du potentiomètre R3. Le signal ampli <B>fié</B> apparaissant dans le circuit plaque de T4 est appliqué à travers le transformateur à basse fréquence<I>TRI</I> à une double diode re- dresseuse T5. Un signal redressé se développe aux bornes de la résistance de charge R4 de la diode,
la constante de temps de l'établisse- ment dudit. signal étant déterminée par le produit de la résistance série R5 et de la ca pacité C.4. Cette tension redressée est appli quée à la seconde grille de commande de T3 et, comme elle est négative, elle diminue la pente dynamique du tube T3, ce qui a pour résultat une diminution du signal apparais sant dans le circuit plaque de T3. Les varia tions d'amplitude des signaux d'entrée sont donc réduites à un minimum. Le signal de sortie du tube T3 est appliqué, à travers le transformateur à basse fréquence T.
R2, au tube Tl. Audit tube est appliquée une faible polarisation négative, appliquée à sa grille de commande par la batterie Eel. Une résistance R2 est intercalée en série entre une borne du secondaire du transformateur TR2 et la grille de commande du tube Tl.
Quand le signal appliqué à la grille du tube Tl est supérieur à la tension de polari sation dudit tube, un courant de grille tra verse la résistance R2, ce qui diminue la pente dynamique du tube. En conséquence, celui-ci fonctionne en dispositif non linéaire. En utilisant en T3 un tube à pente variable monté de façon connue, on peut arriver à. ce que le circuit compresseur supprime, presque complètement, après un certain temps, les phénomènes transitoires dont l'amplitude dé passe une certaine valeur.
La polarisation du tube Tl est réglée de manière qu'il fonctionne comme dispositif non linéaire lorsque l'amplitude du signal à. l'entrée du montage compresseur a atteint cette amplitude au-delà de laquelle toutes nouvelles augmentations sont réduites à. un minimum.
Les constantes de temps associées à la charge de la. diode, c'est-à-dire R5, C4 et R4, C4, doivent être choisies de manière que la, tension ondulée développée aux bornes de la charge de diode et appliquée à la grille de T;, qui lui est associée soit approximativement de dix pour cent de la tension de signal appli- 5 quée à l'autre grille de T3.
La tension de sortie Es est recueillie aux bornes de la. résistance de charge Rs du cir- cuit plaque, à. travers le condensateur d'ar rêt C5.
Les circuits des fig. 8 et 9 représentent deux formes d'exécution de l'objet de l'inven tion et, en outre, elles illustrent deux solu tions différentes du problème de l'élimination de la distorsion des phénomènes transitoires.
Dans le premier de ces montages, celui de la fig. 8, on fait varier la linéarité du dispo sitif Tl de faon telle qu'il fonctionne en amplificateur de la classe r1 pendant la. durée d'un phénomène transitoire. Le second dispo sitif, celui de la fig. 9, est représentatif cl'iine classe de circuits dans lesquels les phéno mènes transitoires sont. réduits au mininiuni lorsque le dispositif tel que Tl de la fig. S) fonctionne de tacon non linéaire.
La fig. 10 représente une autre forme d'exécution du dispositif objet. de l'invention. Si un signal est brusquement appliqué à un circuit à bande passante étroite tel qu'un circuit résonnant accordé, l'établissement du dit signal à la sortie dudit circuit est très lent.
En d'autres termes, une augmentation ou une diminution brusque d'amplitude ne se manifesteront pas effectivement comme telles à. la sortie d'un réseau de transmission à bande passante étroite, et de ce fait les bandes latérales dues- aux phénomènes transitoires eux-mêmes seront fortement. attéliuëes.
Cette propriété d'un circuit à bande pas sante étroite peut, être utilisée pour empêcher, pendant. les périodes transitoires d'établisse- ment et d'extinction d'un signal, de produire, à la sortie d'un dispositif non linéaire, une augmentation considérable des bandes laté ral es.
A la fig. 10, le signal à appliquer au dis positif non linéaire d'un montage de pseudo- extension est désigné par la référence E. Ce signal est réparti sur deux voies; la. première applique ce signal, à. travers le potentiomètre de commande d'amplitude R15, à. l'une des grilles de commande d'un tube mélangeur tel que le tube 6 L 7 désigné sur la. figure par Tl ,.
Par la seconde voie, le signal est appli qué à un circuit<I>TC,</I> accordé sur la galante des fréquences à soumettre à. la pseudo-exten- Sion. Lorsque le spectre à haute fréquence d'un signal doit être transmis à travers un circuit à caractéristique passe-bas s'étendant seulement jusqu'à, par exemple, 4000 pério des, des résultats satisfaisants sont obtenu, avec, en<I>TC,</I> un circuit résonnant accordé sur environ 6000 périodes. Si le spectre à basse fréquence d'un signal est à transmettre à tra vers un circuit à caractéristique passe-haut s'étendant, par exemple, jusqu'à 120 périodes, le circuit<I>TC</I> doit être accordé au voisinage le 60 périodes.
Le signal à bande étroite issu du circuit. accordé<I>TC</I> est amplifié par un amplificateur Linéaire représenté symboliquement par le rectangle . de la fig. 10.
La sortie de l'amplificateur A est reliée à la seconde grille de commande du tube mé langeur Tl ; ci; est en shunt sur la résistance de grille Riz. Les signaux mélangés se déve loppant. aux bornes de la résistance de charge de plaque R16 du tube l'13 sont appliqués, à travers le condensateur d'arrêt C11, aux bornes de la résistance R16 et ensuite, à tra vers la résistance de grille R2, à la grille du tube Tl.
On donne audit tube l'1 une faible polarisation initiale de grille au moyen du réseau d'autopolarisation placé dans son cir cuit cathodique. Le tube Tl fonctionne, en vertu de sa polarisation initiale, comme un amplificateur de la, classe A, pour de faibles signaux appliqués à sa grille. Le potentio mètre de commande R15 est réglé de faon telle que les signaux apparaissant à la grille de Tl à travers la première voie, c'est-à-dire appliqués à la première grille de commande Gl de T13 soient de grandeur suffisamment faible pour être amplifiés par Tl sans distor sions.
L'amplificateur A de la seconde voie (celle aboutissant à la seconde grille de commande du tube Tl3) cause l'application du signal de la seconde voie, à travers T13, sur la grille de commande du tube Tl. Ce signal, grâce à la constitution du circuit, est rendu approxi mativement dix fois plus grand que le signal de la première voie appliqué à la grille de Tl. Le tube Tl fonctionne donc comme dispo- sitif non linéaire en présence d'un signal arri vant par la seconde voie.
Le signal. apparaissant aux bornes de la résistance de charge de plaque Ris du tube Tl est utilisé, à travers le condensateur C;,, comme l'énergie débitée par le circuit non linéaire des montages connus de pseudo- extension.
Le circuit de la fig. 10, ci-dessus décrit, et le circuit de la fig. 11 qui va l'être, fonc tionnent de manière à éviter la distorsion des phénomènes transitoires dans un dispositif non linéaire, de faon fondamentale par étouffement des phénomènes transitoires. On y parvient -en ralentissant l'établissement et l'extinction des phénomènes transitoires, de façon telle que les bandes latérales qui leur sont associées soient réduites en amplitude à une valeur faible en comparaison de celle de la fréquence composante de régime stable.
Par suite, lorsque ce signal. transitoire res treint est appliqué à un dispositif non linéaire, les fréquences des bandes latérales associées aux phénomènes transitoires sont d'amplitude insuffisante pour produire des composantes étrangères d'interltlodulation. Par conséquent, le signal de sortie du dispositif non linéaire est relativement exempt de sons rudes, rau ques et contenant des grincements étrangers d'ordinaire associés aux signaux soumis à. une pseudo-extension de manière connue.
La fig. 11 se rapporte à une autre va riante. Fondamentalement, son fonctionne ment est analogue à celui de la fi-. 10, mais elle a été représentée comme exemple d'un grand nombre d'autres variantes.
A la fig. 11, le signal audible E contenant les fréquences à soumettre à la pseudo-exten- sion est appliqué à la, grille de commande CT, d'une lampe T1.1 comprenant deux grilles de commande et du type<I>6 L Î.</I> R7 est la résis tance de grille destinée à maintenir sur la grille G1 une polarisation convenable.
Ce tube est polarisé de manière qu'il fonctionne en amplificateur linéaire, grâce à la disposition habituelle, c'est-à-dire grâce à une résistance cathodique d'autopolarisation shuntée repre- sentée sur la fig. 11.
Un signal amplifié apparaît aux bornes de la résistance de charge de plaque R2o du tube ]'1-t. Les fréquences de ce signal ampli fié qui sont à soumettre à la pseudo-extension sont renvoyées en amont à. travers le conden sateur d'arrêt<B>01,</B> et le réseau R.S, Cl3, RZ,, C12 à la seconde grille G2 du tube T14. Ledit réseau R2p,, Cl;" R22, C,12 est choisi de telle manière qu'il produise un déphasage approxi matif de 180 pour ces fréquences.
Le potentiomètre R21 est utilisé pour doser la tension du signal renvoyé en amont, afin d'éviter l'amorçage d'oscillations. La phase de ce signal de réaction étant telle que la. régénération se produise pour les fré quences à soumettre à la pseudo-extension, le tube T14 amplifiera. donc ces fréquences de façon sélective à un degré beaucoup plus élevé que les autres fréquences présentes dans le signal É. Par suite, le tube l'11 fonctionne effectivement en amplificateur accordé dont. le gain est maximum au voisinage des fré quences à traiter par pseudo-extension.
Le signal qui se développe aux bornes de la résistance de charge de plaque R2o est appliqué, à travers le condensateur d'arrêt <B>Cl,,</B> au potentiomètre Bl. Le réglage de ce potentiomètre est. tel qu'en l'absence d'un si gnal régénéré à ses bornes, la tension ampli fiée ordinaire est insuffisante pour piloter le tube Tl en dehors de la partie linéaire de sa caractéristique tension grille-courant plaque, telle que déterminée par la. polarisation pro duite par la résistance de cathode R2,1. shuntée par le condensateur Ct4.
Toutefois, quand un signal régénéré est présent, le tube Tl, à cause de la, grandeur bien supérieure de la tension de ce signal, est aidé par l'effet de la résistance de grille R2, et agira comme un dispositif non linéaire et produira des composantes d'intermodulation et des composantes harmoniques loris son cir cuit plaque. Le signal apparaissant aux bornes de la. résistance de charge de plaque Ris est utilisable en lieu et place de l'énergie débitée par le dispositif non linéaire des mon tages antérieurement connus cités plus haut.
Le principe de fonctionnement des cir cuits des fig. 10 et 11 est analogue, c'est- à-dire qu'à la fig. 11,à cause de la caractéris tique de fréquence relativement abrupte du tube l'14 et dit circuit de réaction qui lui est associé, les bandes latérales présentes pendant, les variations d'amplitude du signal favorisé dans l'amplification sont moins amplifiées que le signal lui-même et alors bien que le tube Tl, par sa non-linéarité, produise des fréquences harmoniques,
il en résulte que le signal de sortie du dispositif de la fig. 11 ne présente, proportionnellement au signal d'en trée, pas plus d'harmoniques que celui-ci.
Par suite, le signal de sortie produit sur l'auditeur un effet, en apparence, sans dis torsions.
Dans certains systèmes de transmission à fréquence. audible, on désire fréquemment soumettre à. la pseudo-extension le signal au dible, et également transmettre, en même temps que le signal ainsi traité, les qualités entières transitoires et de percussion du si gnal original. La suppression des phénomènes transitoires associés au signal original avant application de la pseudo-extension a pour ré sultat la perte d'un certain degré d'articula tion dans la parole et celle de l'éclat. et de la percussion généralement associés à. certains sons.
La. fig. 12 représente schématiquement une disposition de circuits qui peut être uti lisée pour la conservation ou même pour ].'augmentation de la qualité transitoire d'un signal tout en évitant les sons rauques et grincants dus à la, prolongation de l'état tran sitoire du signal par l'effet, d'un organe de transmission non linéaire. A la fig. 12, le si gnal E à soumettre à la pseudo-extension est appliqué à. l'entrée du filtre F. Ledit filtre peut être constitué par un seul étage à ]i cons tant ou par son équivalent.
Si c'est le spectre des fréquences élevées du signal E qui doit être soumis à la pseudo-extension, le filtre F est réalisé en passe-haut avec une fréquence de coupure de l'ordre de 3000 périodes. Si, au contraire, la pseudo-extension doit agir sur les fréquences basses, le filtre F peut être du type passe-bas avec une fréquence de coupure d'environ 120 périodes.
Dans l'un ou l'autre cas, le signal de sor tie du filtre est appliqué à la grille d'un ;tube amplificateur linéaire T6. R7 est. la ré sistance de grille habituelle associée au cir cuit grille de T6. Le signal. amplifié apparais sant dans le circuit plaque du tube Ts est. ré parti entre trois voies constituées par deux circuits de commande et un circuit principal.
Au moyen du transformateur TR3 à deux enroulements secondaires, le circuit principal est encore divisé en deux circuits secondaires. Le premier de ces deux circuits secondaires est relié, à travers la résistance R12, à la grille du tube Tl1. Le second est relié, à tra vers la résistance R13, à la grille du tube T12.
Le circuit de commande représenté au bas de la figure et présentant les éléments R8, <I>T7,</I> TR6 et T8 commande le degré de la linéarité de la caractéristique tension grille-courant plaque du tube l'12.
Quand le signal d'entrée L' augmente brus quement d'amplitude, c'est-à-dire quand sa nature devient transitoire, la partie amplifiée dudit signal est appliquée à travers le con densateur d'arrêt.<I>C8</I> et le potentiomètre R8 à la grille de l'amplificateur T7 qui tra vaille en classe A, et apparaît sous forme de signal amplifié dans le circuit plaque de l'7. Ce signal est transmis au moyen du transfor mateur à basse fréquence TR6 à un tube diode redresseur des deux alternances T8. La rapidité avec laquelle la tension redressée ré sultante apparaît aux bornes de la charge de diode Rg, <I>RIO,
</I> C3 est déterminée par le temps de charge du condensateur Co à. travers la résistance série Ry. Par suite, pendant l'ins tant qui suit l'arrivée subite d'un phéno mène transitoire, aucune tension n'apparaît aux bornes de la résistance Rlo. Le potentiel du point, de liaison de Ro et de RIO est donc, pendant cet instant, le même que celui de la terre ou de la niasse . A mesure que le con densateur C_ g se charge, le potentiel dudit point de liaison entre Ro et RIO devient de plus en plus négatif par rapport à la masse et, par suite,
également par rapport à la cathode du tube l'12.
Le tube Tl.., n'ayant pas de polarisation, si ce n'est celle disponible à partir du point. de liaison entre R9 et<B>RIO</B> à travers le secon daire inférieur du transformateur TR3, fonc tionnera donc, pendant. le premier instant de l'établissement soudain du signal d'entrée E, comme un dispositif non linéaire. L1ne aug rnentation des bandes latérales dues aux fré quences d'intermodulation est introduite par le tube T12 pendant l'intervalle au cours du quel sa grille a une polarisation nulle par rapport à sa cathode.
1 l'instant suivant, ce lui de l'établissement du signal, la tension né gative apparaissant au point de jonction entre R9 et RIO et appliquée, à travers R13, à la grille T12, établit une polarisation négative sur cette grille et fait. fonctionner le tube T12 comme un amplificateur linéaire ou de la classe A. Le signal apparaissant, dans le cir cuit plaque du tube T12 est ensuite recueilli à la sortie à travers le transformateur à basse fréquence TR5.
Le circuit de commande représenté en haut de la figure et constitué par R11, T. o, 17i?, et Tlo commande la polarisation de grille du tube Tl1. Ledit tube T11 est pola risé par la batterie EC4, de manière à fonc tionner, en l'absence de tension aux bornes de la résistance de charge R15 du redresseur Tlo, comme un amplificateur linéaire ou de la classe A.
Quand le signal d'entrée est brus quement appliqué, il est amplifié par le tube T6, et la partie dudit signal qui apparaît à. la grille de Ty est de nouveau amplifiée et, au moyen du transformateur à basse fréquence TR,1, elle est appliquée à la diode Tlo, à tra vers l'impédance de charge dudit redresseur Rl.x, Clo, R15. Le condensateur Clo se charge lentement, à travers la résistance limitatrice R1.1 et, à mesure qu'il se charge,
le potentiel de la cathode du redresseur Tlo augmente graduellement par rapport à celui de la terre. La cathode est, connectée, à. travers la batte rie EC,1, l'enroulement secondaire supérieur du transformateur TR3 et R12, à la grille du tube Tll. En conséquence, à mesure que le potentiel de la. cathode de Tlo augmente dans la direction positive, la tension de la batterie EC,1 est graduellement compensée et la pola risation négative du tube Tll est graduelle ment annulée.
Pendant que la polarisation de T11 s'annule, sa grille fonctionne d'abord avec une polarisation négative faible et., fina lement, sans polarisation, de sorte que le tube Tll agit. comme un dispositif non linéaire ana- logueàun tube détecteur. à condensateur shunté.
La résistance R12 dans le circuit grille donne lieu, entre ses bornes, à une clnite de tension additionnelle, quand, lors des alternances posi- tiv es du signal de la voie principale, Lui cou rant passe dans. le circuit, de grille du tube Tll. Cet effet polarise la grille plus forte nient à ces instants et accentue encore la lion- linéarité.
Le signal apparaissant dans les circuits plaque des tubes Tll et Z'12 est appliqué aux bornes des moitiés supérieure et inférieure du transformateur de sortie TR5. Le signal coni- positeE,apparaissant aux bornes du secondaire dudit transformateur TR5 est utilisé, en lieu et place du signal de sortie du dispositif non linéaire des montages de pseudo-extension antérieurement connus.
Le fonctionnement du montage de la fig. 12 instant par instant est le suivant Quand Lin signal E est brusquement appliqué à. l'entrée, un signal amplifié contenant un certain nombre de bandes latérales apparaît dans le circuit plaque de T12 et un signal amplifié saris distorsions apparaît dans le cir cuit plaque de Tll. Ces signaux se combinent dans le transformateur TR5 et sont disponi bles aux bornes de sortie de TR5. Graduelle- nient, après ce premier instant,
le signal du circuit plaque de T12 devient exempt de dis torsions, car une tension négative se déve loppe aux bornes de RIO et de Co. A ce nio- nient, le signal dans le circuit plaque de Tll est encore relativement exempt de distorsions puisque le condensateur Clo n'est encore que partiellement chargé.
Le signal E, est, par conséquent, relativement exempt de distor sions pendant la durée de l'intervalle qui suit le premier intervalle, après quoi, quand Clo s'est suffisamment eliar-é pour que la tension à ses armatures contrebalance la polarisation ;
de grille initiale de T11, le signal de plaque de Tll devient distordu et de ce fait résulte une intermodulation entre les composantes harmoniques des fréquences qui sont appli quées à sa grille. v Le nombre des éléments du montage de la fig. 12 rend difficile un calcul précis des constantes des circuits. Les constantes de temps des divers réseaux, compliquées et interconnectées, rendraient la synthèse du montage très laborieuse et difficile. En con séquence, on a. développé un procédé simple de réglage du dispositif tic la 1?.
Vii a.niplificateur de puissance et un filtre sont connectés aux bornes de l'enroulement secondaire de TRS. Les caractéristiques du filtre doivent être voisines des caractéristiques de fréquence de la bande passante limitée des appareils à. travers lesquels le signal objet de la, pseudo-extension doit être transmis.
Aux bornes de sortie de ].'amplificateur de puis sance et du filtre est eonnecté un haut- parleur. Ces appareils auxiliaires sont repré sentés sur la fig. 1? en pointillés, P-ldési- gnant l'amplificateur de puissance, F" le filtre et LS, le haut-parleur.
Les plaqiies assurant la déviation verticale d'un oscillo graphe à rayon ea.thodique sont connectées entre la plaque de T11 et la terre.
Un signal dont la dérivée de la courbe rie ehange pas de signe et dont. la fréquence est située approximativement au milieu de la bande des fréquences du signal à. soumettre la pseado-extension est, appliqué et supprimé brusquement et par intermittence à.
l'entrée du circuit de la fig. 1?. Le réglage de R11 et la valeur de la résistance variable R1.4 sont ajustés simultanément à des valeurs telles que, tandis que la déviation de l'oscillographe à, rayon cathodique apparaît de faon unilaté rale, on n'entende pas de dédies brusques dans le haut-parleur à l'application et au re trait du signal d'entrée.
Ensuite, un court-eircuitage établi préala blement entre la grille de Z'12 et. sa cathode est enlevé et Rs et Ro sont ajustées de ma- nière qu'on entende un dédie dans le haut parleur à l'application et au retrait du signal d'entrée. R8 et R9 sont réglées de façon telle que les déclics ainsi produits soient compara bles en qualité et en durée à ceux que l'on obtient quand le signal intermittent est appli qué directement à un haut-parleur à large bande de fréquences.
Dans ce qui précède, on a décrit des dispo sitifs et des moyens pour produire une pseudo-extension telle que les phénomènes transitoires sont. traités de façon à ne pas être exagérés, comme c'était le cas avec les dispo sitifs connus. Lin d'autres termes, gràce à l'usage des montages ci-dessus décrits, un son comportant un large spectre de fréquences audibles peut être transmis à un auditeur à travers une chaîne de liaison à caractéristique passe-bande étroite et, bien que le son parve nant à l'oreille de l'auditeur ne soit.
pas ré parti en réalité sur une large bande de fré quences audibles, néanmoins, l'effet produit est pratiquement le même que si toutes les fréquences audibles contenues dans le son ori ginal étaient transmises, sans distorsions, jus qu'à l'auditeur.
Pour produire cet effet de pseudo-exterr- sion, les montages choisis comme exemples aux fig. 8 à 12 doivent évidemment être utilisés en liaison avec une source sonore, microphone, en- registrenient phonographique ou autre source primaire ou secondaire de signaux audibles, et. les niveaux nécessaires doivent être produits au moyen d'amplificateurs ou d'atténuateurs, d'organes de transmission actifs ou passifs, tous bien connus de l'homme du métier.
Afin d'indiquer de façon claire les cir cuits et appareils auxiliaires nécessaires au fonctionnement des dispositifs de pseudo- extension décrits, on a joint au dessin le schéma de la fig. 13.
Ladite fis. 13 représente symboliquement, sous forme de rectangles, les éléments étant bien connus en eux-mêmes, une façon d'em ployer les dispositifs décrits pour la transmis sion des sons dans un système radioélectrique. La lettre de référence S désigne une source de sons audibles, par exemple un orchestre. Les sons émis par cette source sont captés par le microphone 1I et, après conversion en un signal électrique de fréquence audible, ils sont amplifiés par l'amplificateur #.1JIP. Le signal de sortie de l'amplificateur est. appliqué à un dispositif de pseudo-extension PEC d'un des types décrits plus haut.
Le signal de sortie de l'amplificateur 111P correspond au signal d'entrée E des circuits des fig. 8 à 12. Après sa modification dans le circuit PEC, le signal de sortie ES résultant est utilisé à la modula tion d'une onde porteuse à haute fréquence, à la manière habituelle, dans un radioémet- teur XT. La partie de la liaison qui a une bande passante étroite peut être en un.
point quelconque de ladite liaison, au-delà de la sortie du circuit PEC. S'il n'y a pas de dis positifs limitant la fréquence dans la liaison de transmission, mais que l'on désire quand même une radiotransmission à bandes laté rales réduites, un filtre F, peut être intercalé dans le montage d'émission, comme indiqué à la fig. 13.
Dans les applications où la partie de l'énergie de la source sonore d'origine qui est comprise dans la bande à transmettre n'est pas suffisante pour produire, à l'oreille de l'auditeur, un signal équilibré ou d'allure réaliste, une partie de la puissance de sortie de l'amplificateur AJIP peut être transmise en shunt sur le montage de pseudo-extension et de nouveau combinée avec le signal modifié qui se développe à la sortie du circuit PE(", comme représenté à la fig. 13.
Le signal transmis par la station XZ' petit alors être reçu par un récepteur ordinaire, tel que RE de la fig. 13, sans que des modifica tions de ce récepteur soient nécessaires.
La pseudo-extension, telle qu'elle est faite dans les dispositifs décrits, petit être utilisée non seulement en vite d'obtenir un signal con tenant, par exemple, des fréquences de 120 à 10 000 périodes par seconde et. donnant l'im- pression de comprendre des fréquences plus basses que 120 périodes par seconde (les pro duits harmoniques et d'intermodulation de ces dernières fréquences étant contenus dans la bande des fréquences de 120 à, 1.0 000 périodes par seconde) ou encore en vue de la.
produc tion d'un signal contenant, par exemple, des tréquences de 30 à -I000 périodes par seconde donnant l'impression de contenir des fré quences supérieures à 4000 périodes par se conde, mais aussi pour produire une meilleure compréhensibilité des signaux à transmettre et un effet plus agréable, cela en traitant cer taines ou toutes les fréquences associées à ces signaux. Plus particulièrement, le registre moyen d'un signal, c'est-à-dire celles des fré quences dudit signal qui sont comprises dans la bande passante étroite diane liaison de transmission, peut. être traité de la ma nière ci-dessus décrite, et on obtiendra un signal plus agréable et plus réaliste.
Lors qu'on agit sur ces dernières fréquences, on donne au signal résultant plus de sonorité et une plénitude analogue à l'effet produit en augmentant l'amplitude d'un son jusqu'à de fortes intensités sonores. De plus, l'introduction simultanée des fré quences les plus élevées et.
les plus basses dans des circuits de pseudo-extension tels quo ceux décrits phis haut aura pour résultat une augmentation de la qualité et de l'articulation du signal résultant lorsqu'il est transmis à travers un système dont la bande passante ne s'étend que sur une bande moyenne de fré- querrces. Ceci se produit parce que l'inter modulation des fréquences les plus élevées et. les plus basses aura pour résultat des pro duits d1ntermodulation situés en dehors de la bande passante du circuit de transmission.
Du fait que la pseudo-extension décrite peut être appliquée à une large bande de fré quences du signal d'entrée, les filtres d'entrée déterminant la bande de fréquences de signal à soumettre à, la pseudo-extension ont été omis sur les fig. 10 et 11. Ceci a pour but de met tre en relief le fait que te filtre d'entrée r des fia. 8, 9 et 12 n'est pas nécessairement une caractéristique indispensable des circuits représentés.
Les circuits tels que ceux représentés aux fig. 8 à 12 peuvent être utilisés de façon ana logue à ceux qui sont déjà connus et donne- ront un résultat meilleur et moins affecté (le distorsions.
D'autres formes d'exécution que celles dé crites se présenteront à l'esprit des spécia listes. Par- exemple, on. pourrait obtenir les mêmes résultats si l'on faisait fonctionner les circuits sur une fréquence porteuse mo dulée par le signal audible à. soumettre à. la pseudo-extension, cas auquel les opérations auraient. lieu sur une gamme de fréquences différente; les moyens pour y arriver reste raient pratiquement les mêmes que ci-dessus.