FR2582885A1 - Circuit de transmission a double sens muni de moyens de reglage automatique du gain selon le sens de transmission. - Google Patents

Abstract

LES AFFAIBLISSEMENTS DES DEUX VOIES SONT AJUSTES PAR UN CIRCUIT5 POUR AVOIR EN PERMANENCE L'EGALITE AV1AV2AVMAX. CES AFFAIBLISSEMENTS PRENNENT UNE VALEUR MOYENNE 12AVMAX EN L'ABSENCE DE SIGNAL UTILE AVEC UNE CONSTANTE DE TEMPS LONGUE ET PRENNENT UNE VALEUR0 OU AVMAX AVEC UNE CONSTANTE DE TEMPS COURTE. LES TENSIONS DE MESURE SONT PRISES APRES LES AMPLIFICATEURS A GAIN FIXE10, 20. UNE CORRECTION EST EFFECTUEE POUR TENIR COMPTE DU BRUIT. LE DISPOSITIF EST SYMETRIQUE. APPLICATION EN TELECOMMUNICATIONS, PAR EXEMPLE AUX POSTES TELEPHONIQUES MAINS LIBRES.

Description

CIRCUIT DE TRANSMISSION A DOUBLE SENS MUNI DE MOYENS
DE REGLAGE AUTOMATIQUE DU GAIN SELON LE SENS DE TRANSMISSION
La présente invention a pour objet un
circuit de transmission à double sens muni de moyens
de réglage automatique du gain selon le sens de trans
mission.

Les exemples les plus courants de circuits à
double sens de transmission sont l'amplificateur pour
circuit à deux fils et le poste téléphonique dit
"mains libres". Ces dispositifs sont ilLustrés sur les
figures 1 et 2.

Sur la figure 1, on voit deux lignes de
transmission L1 et L2 à deux fils reliées par un en
semble amplificateur comprenant, un premier amplifi
cateur AMP1 de gain G1, un premier coupleur C1 du
genre transformateur différentiel d'affaiblissement
minimum A1, un second amplificateur AMP2 de gain G2 et
un second coupleur C2 du genre transformateur diffé-
rentiel d'affaiblissement minimum A2.

Sur la figure 2, on voit une ligne télépho
nique L reliée à un coupleur C, (du genre transforma
teur différentiel) introduisant un affaiblissement
minimum A2, un premier amplificateur AMP1 de gain G1,
un haut-parleur HP, un microphone M et un second am
plificateur AMP2 de gain G2. Un affaiblissement mini
mum Al caractérise le couplage entre le haut-parleur
et le microphone.

Quel que soit le système envisagé, une ins
tabilité apparaît si, dans la boucle formée par Les
divers'coupleurs et amplificateurs, les gains ltempor-
tent sur les affaiblissements. Cette condition d'ins
tabilité peut s'écrire
G1 + G2 > A1 + A2.

Dans le cas du poste mains libres, on parle
d'instabilité de Larsen.

Ce phénomène d'instabiLité est bien connu.

Pour l'éviter, ne pouvant jouer faciLement sur Les affaiblissements A1 et A2, on préfere agir sur les gains G1 et 62 de telle sorte que l'inégaLité précédente ne soit pas satisfaite. On a alors recours à des ampLificateurs à gain variable. Un gain maximal est attribué à L'ampLificateur correspondant au sens de transmission utilisé, tandis que, dans te même temps, un gain minimum est attribué à L'amplificateur correspondant au sens opposé, La somme des gains restant inférieure à La valeur provoquant L'instabilité. Cette situation est renversée à chaque changement de sens de transmission.

Avec des variantes plus ou moins complètes, de tels systèmes sont evoques ou décrits dans Les documents FR-A-2 514 595 et FR-A-2 376 576.

Le schéma synoptique d'un système à gain variabLe en fonction du sens de transmission est représenté sur La figure 3. Le système comprend deux voies d'amplification AMP1 et AMP2 constituées chacune par un amplificateur de gain fixe (respectivement G'1 et G'Z) et par une Ligne à affaibLissement variable (respectivement MV1 et AV2). Le gain global des voies AMP1 et AMP2 est donc respectivement G1 = G'1-AV1 et
G2 = G'2-AV2. Un transfert s'effectue entre La sortie S1 de AMPLI et L'entrée E2 de AMP2 avec un affaiblissement A1 ; de manière symétrique, un transfert s'effectue entre ta sortie S2 de AMP2 et l'entrée El de AMP1 avec un affaiblissement A2. La structure des moyens à L'origine de ces deux transferts n'a pas été spécifiée sur La figure, pour pLus de genéraLité.

Le circuit de commande des affaiblissements est noté CAV. Ce circuit possède deux entrées el et e2 reliées aux voies AMP1 et AMP2 et deux sorties s1 et s2 qui délivrent des signaux de commande qui sont ap pliqués sur Les lignes d'affaibLissement dont ils déterminent Les affaiblissements AV1 et AV2. Le circuit
CAV est conçu de teLle sorte que L'inégaLité
G1 + G2 < AI + A2, qui assure La stabilité du système soit satisfaite à toutes Les fréquences. Cette inégalité peut s'écrire encore (G'1-AV1) + (G'2-AV2) < A1 + A2, soit encore
AV1 + AV2 > (G'1 + 6'2) - (A1 + A2).

En d'autres termes, il faut que la somme des affaibLissements variables AV1 et AVZ excède une certaine valeur.

Un exemple fera comprendre la signification de cette inégalité. On veut travailler avec des amplificateurs de gain 20 dB chacun et les affaibLissements
A1 et A2 sont garantis supérieurs à 10 dB. On choisira donc des affaibLissements variables AV1 et AV2 tels que :
AV1 + AV2 > (20 + 20) - (10 + 10) soit
AV1 + AV2 > 20 dB.

On donnera donc à la somme AV1 + AV2 une va Leur supérieure à 20 dB, soit par exemple à 22 dB.

En pratique, on se fixe donc une valeur d'affaiblissement AVmax assurant La stabilité du système et l'on agit sur AV1 et AV2 de telle sorte qu'on ait toujours AV1 + AV2 = AVmax. Naturellement on privilégie la voie correspondant au sens de transmission prédominant en lui donnant L'affaiblissement minimal et on donne à L'autre voie un affaiblissement maximal.

Un système de ce genre est décrit dans la revue "Telecommunication" pp70-76 par W.D. PACE et al.

dans un article intitulé "A Low-cost voice-switched speakerphone IC". Dans un tel système La somme des gains des deux voies est maintenue constante pendant
Les périodes de travail et le système est dans l'un quelconque de 3 etats : un état d'émission OU C'aptes nuation de La voie d'émission a le plus fort gain (c'est-à-dire L'affaiblissement le plus faibLe), un état de réception où c'est L'atténuateur de La voie de réception qui a le plus fort gain, et un état de repos où les deux atténuateurs sont dans Le meme état.

Le choix de l'un de ces 3 états est détermi- né par un circuit qui détecte Les signaux véhiculés sur chacune des deux voies, qui compare ces signaux l'un à L'autre et qui détecte en outre Le rapport signal sur bruit dans la voie de transmission.

Pour comparer les signaux d'émission et de réception, il est fait usage de deux amplificateurs logarithmiques, de deux détecteurs crete et d'un comparateur différentiel. L'entrée des ampLificateurs est reliée à La sortie des atténuateurs des deux voies. La comparaison s'effectue donc entre les signaux apparaissant à La sortie de chaque voie, (ce qui, sur la figure 3, reviendrait à relier Les entrées e1 et e2 du circuit CAV aux sorties de AV1 et AV2).

Les moyens de détection du rapport signal sur bruit comprennent un amplificateur relié au microphone, un détecteur d'enveLoppe, un condensateur de maintien du minimum de l'enveLoppe (ce minimum représentant Le niveau de bruit ambiant dans la voie d'émission), un comparateur dont une entrée reçoit cette tension minimum èt une seconde entrée qui reçoit la valeur instantanée de La tension d'enveloppe. Ce comparateur a une tension de décalage ("offset") fixe, réglée par exemple à 36 mV. Lorsque la tension instan tanée excède Le minimum d'une valeur supérieure au décalage fixe, Le comparateur bascuLe et indique qu'un signal de parole est présent sur La voie d'émission.

Pour éviter les changements d'état intempestifs en cours de conversation pendant les courts intervalles de temps où le signal de parole dans la voie d'émission tombe à zéro, il est prevu, dans le circuit de détection- du rapport signal sur bruit, des constantes de temps suffisamment longues.

Bien que donnant satisfaction à certains égards, un tel circuit présente des inconvé-nients qu'on peut résumer ainsi :
- le niveau d'émission qui sert à-- commander l'affaiblissement de la voie d'émission est mesuré derrière l'atténuateur de cette voie, ce qui gêne la commutation rapide du sens réception vers le sens d' émission,
- le niveau de bruit de fond est déterminé en fonction du seul bruit à l'émission,
- le fonctionnement est disymétrique, ce qui n'autorise pas les utilisations en répéteur 2 fils et en audioconférence,
- au niveau de la comparaison signal d'émission-signal de réception, il n'y a pas de correction tenant compte de la différence de bruit de fond entre l'émission et la réception,
- les constantes de temps sont les mêmes pour aller à la position de repos des atténuateurs ou pour passer à l'une des positions d'émission o-u- de réception, ce qui peut conduire à des changements d'état intempestifs en cas de silences un peu prolongués,
- le réglage de la plage de variation du gain est difficile,
- le gain de boucle n'est'pas maintenu à la même valeur dans la position de repos que dans les positions émission ou réception,
- il n'y a pas de maintien rigoureux du gain de boucle dans les zones transitoires permettant de passer d'un état à un autre.

La presente invention a justement pour but de remédier à ces inconvénients. A cette fin, elle préconise une commande des affaiblissements beaucoup plus perfectionnée que dans l'art antérieur, dans La mesure où ces affaiblissements croissent ou decroissent avec deux constantes de temps différentes, l'une courte, L'autre Longue, selon que l'on entre dans une période ou il existe un signal utile (dans un sens ou dans L'autre), ou dans une période où il n'y a qu'un signal de bruit.

Par ailleurs, cette commande s'effectue à partir de la mesure et l'analyse des niveaux pris non pas à la sortie des atténuateurs mais des amplificateurs (ce qui signifie que, sur La figure 3, Les en trées el et e2 du circuit CAV sont reliées aux sorties des amplificateurs de gain G'1 et G'2).

Selon une autre caractéristique, La comoean- de des affaiblissements est déclenchée à partir d'une tension minimale qui n'est pas fixe mais qui varie en fonction des conditions d'exploitation du système.

Enfin, selon l'invention, La condition AVt+AV2 = Cte est maintenue à tout instant, quel que soit L'état du système (état transitoire ou permanent). En particulier, dans L'état de repos, L'affai- blissement de chaque atténuation est égal à 2 AVmax.

Le système est donc parfaitement symétrique.

Pour préciser ces questions, on notera SE1 et SE2 Les amplitudes des enveloppes de crêtes des signaux utiles présents à la sortie des amplificateurs de gain fixe G'1 et G'2. La présence de SE1 caractérise donc un premier sens de transmission et la présence de SE2 un second sens de transmission.

Le circuit de calcul des affaiblissements variables donne à ceux-ci une valeur égale à la moitié d'une valeur maximale, soit à 1/2 AVmax lorsque les
signaux utiles SE1 et SE2 sont absents de la ligne,
dans tes deux sens, ou plus exactement lorsque La moyenne de SE1 et SE2 est inférieure à un minimum que
l'on notera SEmin, minimum qui sera defini plus loin.

C'est le cas par exemple lorsque le seut signal pre
sent sur La Ligne est un signal de bruit SB. Autrement dit, si 1/2(SE1 + SE2) < SEmin, on aura alors
AV1 = AV2 = 1/2 AVmax.

Par ailleurs, le circuit de calcul des affaiblissements variables détermine si un signal utiLe appariait selon L'un ou L'autre des deux sens de trans -mission, (et plus exactement si la moyenne 1/2(SE1 + SE2) excède le minimum SEmin.

Dans ce cas, Le circuit de commande des affaiblissements détermine lequeL des signaux SE1 et
SE2 L'emporte sur L'autre, autrement dit queL est le sens de transmission. Le circuit donne alors un affaiblissement nul à la ligne d'affaiblissement correspondante et un affaiblissement maximum AVmax à L'autre
ligne. Mais cette configuration n'est pas prise instantanément. Elle s'établit avec une constante de temps tl, assez courte, par exemple avec des incrementations de + 1,5 dB, toutes Les 4 millisecondes.

Inversement, lorsque l'on revient à une situation où Le signal utile moyen est inférieur au minimum SEmin, Le circuit de calcul des affaiblissements redonne aux lignes des affaiblissements égaux à AVmax, mais avec une constante de temps t2 beaucoup
plus longue que t1 (par exemple 200 ms pour 1,5 dB).

L'avantage de cette double constante de temps est Le suivant : la première, relativement fai
ble, permet de donner rapidement à La voie qui commen
ce à travailler un affaibLissement minimum, donc une
amplification maximum, et de permuter rapidement cette
configuration en cas de changement de sens de trans mission ; La seconde, relativement Longue, permet de ralentir la variation d'affaiblissement, donc de gain, dans le cas où aucun signal utile n'est present sur La
Ligne, sans qu'il y ait pour autant changement de sens de transmission comme c'est Le cas notamment dans Les périodes de silence qui séparent les mots et Les syLlabes prononcés par un même interlocuteur qui garde la parole.

De façon plus précise L'invention a pour objet un circuit de transmission à double sens comprenant une première voie amplificatrice fonctionnant dans un premier sens de transmission, cette voie comprenant un premier ampLificateur de gain fixe et une première ligne d'affaiblissement variable AV1 et une seconde voie amplificatrice fonctionnant dans un second sens de transmission et comprenant un second amplificateur de gain fixe et une seconde Ligne d'affaiblissement variable AV2, Le système comprenant un circuit de commande des affaiblissements ayant deux entrées reliées respectivement aux première et seconde voies et recevant respectivement des signaux ci-après désignés SE1 et SE2 correspondant au premier et au second sens de transmission, et deux sorties reliées respectivement à La première et à la seconde lignes d'affaiblissement, ce circuit de commande étant apte à commander chacun des affaiblissements variables AV1 et
AV2 en fonction de l'amplitude des signaux qu'il re çoit de tel Le manière que La relation AV2=AVmax-AV1 soit satisfaite en permanence pour Les deux sens de transmission, AVmax étant un affaiblissement predé- terminé, ce circuit étant caractérisé par te fait que le circuit de commande des affaiblissements comprend ::
- un circuit de discrimination de signal utile par rapport au bruit, ayant deux entrées recevant Les premier et dernier signaux SEl et SE2 engen drés respectivement à partir des signaux présents sur les première et deuxième voies avant passage dans leurs lignes d'affaiblissement variable respectives
AV1 et AV2 et une sortie délivrant un signal logique indiquant si la demi-somme desdits signaux d'entrée est superieure ou non à un seuil donné SEmin,
- un circuit de calcul des affaiblissements ayant trois entrées recevant d'une part deux signaux d'entrée dont l'un est l'un des signaux d'entrée précités SE2 provenant de la deuxième voie et dont l'autre, ci-après désigné SM est engendré à partir de la première voie, avant passage dans sa ligne d'affaiblissement AV1 et recevant d'autre part ledit signal logique, et deux sorties délivrant des signaux aptes à commander les affaiblissements AV1 et AV2 des atténuateurs à affaiblissement variable de la manière suivante :
1) Si

est inférieur au seuil donné SEmin
AV1 est égal à 1/2 AVmax ou tend vers cette
valeur avec une constante de temps donnée
(t2) 2) si

est supérieur ou égal au seuil donné
SEmin :
a- si SM > SE2
AV1 est égal à O ou tend vers 0 avec une
deuxième constante de temps (tel) inférieure
à ladite constante de temps donné (t2),
b- si SM < SE2
AV1 est égal à AVmax ou tend vers cette
valeur avec la deuxième constante de temps.

Le signal représentatif du seuil donné SEmin peut avoir une valeur prédéterminée ou une valeur variable. Dans ce dernier cas et selon un mode privilégié de réalisation le circuit de discrimination comporte des moyens pour délivrer le signal variable représentatif du seuil donné, ces moyens etant tels que ledit signal variable est constitué de la somme d'une première composante fixe et d'une deuxième composante croissante ou décroissante ladite deuxième composante (Vs) étant croissante jusqu'à atteindre une valeur maximale si elle reste inférieure à La demisomme desdits signaux d'entrée pendant un intervalle de temps supérieur à une durée fixée Tmax, et décroissante dans tous les autres cas.

Selon encore une autre caractéristique le circuit de l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de correction qui engendre le signal désigné SM à partir du signal désigné SE1 en ajoutant à ce dernier un signal de correction désigné
(SE1)c, et en ce que pendant les périodes où Le signal logique indique que la demi-somme des signaux d'entrée est inférieure au seuil donné SEmin, le signal de correction est variable de telle sorte que SM=SE1+(SE1)c tende en permanence vers SE2.

De toutes façons, les caracteristiques et avantages de l'invention apparaitront mieux à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés à titre explicatif et nullement Limitatif.

Cette description se réfère à des dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1, déjà décrite, représente un amplificateur pour circuit à deux fils,
- la figure 2, déjà décrite, représente un poste téléphonique "mains libres,
- la figure 3, déjà décrite, est un schéma synoptique d'un système de réglage de gain dans un dispositif à double sens de transmission,
- la figure 4 montre un exemple d'évolution des signaux et la variation concomitante des affaiblissements selon L'invention,
- la figure 5 illustre une variante de L'in- vention dans laquelle La tension minimum varie,
- la figure 6 représente le schéma général du circuit de l'invention,
- la figure 7 montre un circuit de discrimination entre signal utile et signal de bruit,
- la figure 8 montre un circuit de correction,
- la figure 9 montre un circuit de calcul d'affaiblissement,
- la figure 10 montre un comparateur,
- la figure 11 montre un dispositif de con trôle d'un compteur-décompteur.

La figure 4 illustre les différents cas que l'on peut rencontrer dans La pratique et la caractéristique essentielle de l'invention qui est L'utitisation d'une double constante de temps. L'axe des abscisses correspond au temps. La partie (b) de la figure suit la partie (a) chronologiquement. La ligne supé- rieure représente l'évolution des signaux SE1 et SE2 et la ligne inférieure L'évolution correspondante des affaiblissements AV1 et AV2. Les caractéristiques de
La première voie SEl et AV1 sont dessinées en trait continu alors que les caractéristiques de la seconde voie (SE2 et AV2) sont dessinées en trait interrompu.

Une valeur minimum SEmin permet de définir des intervalles SU pendant Lesquels iL existe au moins un signal utile tel que 12(SE1+SE2) > SEmin et des périodes SB où il n'y a que du bruit (1/2(SE1+SE2) < SEmin)).

Le diagramme représente montre ainsi un premier intervalle de bruit SB1, un premier intervalle utile SU1, puis un second intervalle utile SU2, puis des intervalles SB2, SU3 (figure a), SB3, SU4, SB4, SU5, SB5, SU6, SU7 (figure b).

Pendant l'intervalle SB1, $AV1 et AV2 sont égaux à 1/2AVmax (deuxième Ligne de la partie a). Le passage de SB1 à SU1 fait passer AVI à O et AV2 à AVmax
(car c'est SE1 qui l'emporte), ces passages s'effectuant avec la constante de temps t1 faible Autrement dit AV1 et AV2 prennent rapidement Leur vaLeur, ce que traduit La forte pente des droites montrant Les variations des affaiblissements. Cette situation est renversée Lors du passage de SU1 à SU2 car alors c'est
SE2 qui L'emporte sur SE1. Alors AV1 devient égal à
AVmax et AV2 tombe à 0, ces passages s effectuant avec la même constante de temps t1.

Puis 1/2(SE1+SEZ) tombe en-dessous du minimum SEmin (phase SB2). Alors AV1 et AV2 retrouvent tous deux La valeur moyenne 1/2 AVmax, et cela avec la constante de temps t2, qui est grande devant ti.

On peut résumer ces différents cas par tes égalités ou inégalités suivantes : 1) si 1/2(SE1 + SE2) < SEmin
- AV1 est égal à 1/2 AVmax ou tend vers cette valeur
avec une constante de temps forte (t2)
- AV2 est égal à 1/2 AVmax ou tend vers cette valeur
avec une constante de temps forte (t2) ; 2) si 1/2(SE1 + SE2) # SEmin
a) si SE1 > SE2
AVI est egal à O ou tend vers O avec une cons
tante de temps faible (t1),
AV2 est égal à AVmax ou tend vers cette valeur
avec une constante de temps faible (t1),
b) si Si2 > SE1
AV1 est égal à AVmax ou tend vers cette valeur
avec une constante de temps faible (t1),
AV2 est égal à O ou tend vers O avec une cons
tante de temps faible (t1).

Dans tous les cas de figure, La relation
AV1 + AV2 = AVmax doit rester vérifiée en permanence ty compris pendant les phases de croissance et de décroissance des affaiblissements).

Dans les diagrammes qui précèdent, le minimum SEmin à partir duquel la croissance ou la décroissance des affaiblissements est déclenchée, est supposé fixe. Mais cela n'est pas obligatoire. Au contraire, il est préférable de donner à ce minimum une valeur lentement variable qui permet d'adapter le circuit aux conditions d'exploitation. Celles-ci sont en effet très variées et le signal de bruit (SB) peut prendre des valeurs très inégales selon les cas. Par exemple, le bruit de fond d'un système de climatisation situé à proximité d'un poste téléphonique mains libres peut engendrer une situation particulière à fort bruit.

Le critère d'adaptation du minimum retenu par l'invention est basé sur la remarque suivante. La parole est un signal discontinu. La durée maximale d'un son de parole excède rarement 200 ms environ. On peut définir alors une durée Tmax (de L'ordre de cette valeur) et déterminer Le temps pendant Lequel 1/2(SE1 + SE2) reste supérieur à un certain seuil Vs.

Si ce temps excède Tmax, cela signifie qu'on n'est pas en présence d'un simple signal de parole mais en présence d'un bruit. Le seuil Vs est alors lentement augmenté. L'accroissement de Vs commence donc dès que l'intervalle pendant lequel 1/Z(SE1 + SE2) excède le seuil, dépasse Tmax. Cet accroissement dure tant que 1/2(SE1 +SE2) reste au-dessus du seuil. La constante de temps est choisie élevée et de l'ordre de plusieurs secondes. En dehors de ces périodes de croissance, on diminue lentement le seuil avec la même constante de temps longue.

On forme ainsi une tension Vs qui prend une valeur qui oscille faiblement autour d'une valeur d'équilibre qui est celle de l'enveloppe des crêtes du signal de bruit. Il reste alors à choisir le minimum
SEmin. Pour cela, ce minimum sera pris légèrement supérieur à Vs (pour être pratiquement toujours légè- rement au-dessus du signal de bruit non utiLe) en ajoutant à Vs une tension t faible et constante. On a donc SEmin = Vs+# avec Vs lentement variable.

Pour ne pas défavoriser des signaux autres que Les signaux de parole et qui ont des enveloppes de crêtes relativement stables, Vs est cependant limité à une valeur Vsmax déterminée de telle sorte qu'et le se situe en-dessous des enveloppes de crêtes des signaux utiles autres que les signaux de parole.

En résumé, le minimum adaptatif est défini par les conditions suivantes :
SEmin = Vs + avec i) si 1/2(SE1 + SE2) > Vs
- depuis un temps supérieur à Tmax, alors Vs
augmente avec une constante de temps très
longue tout en restant inférieur à Vsmax,
- depuis un temps inférieur à Tmax, alors Vs
diminue, avec la même constante de temps,
ii) si 1/2(SE1 + SE2) < Vs, alors Vs diminue avec La
même constante de temps.

La figure 5 illustre l'évolution de ce minimum adaptatif. On y voit la rampe croissante ou décroissante de la tension de seuil Vs et le signal 1/2(SE1 + SE2). Lorsque ce signal reste au-dessus de
Vs pendant une durée qui dépasse Tmax, la pente de Vs, qui était négative, devient positive. Ce changement de pente se produit trois fois sur le diagramme de la figure 5. La tension Vs se remet à décroître dès que 1/2(SE1 + SE2) redevient inférieur à Vs.

Par ailleurs, la comparaison de 1/2(SE1 + SE2) avec Vs + = SEmin permet de définir, comme pour la figure 4, des intervalles à signal de bruit SB et des.intervalles à signal utile (SU).

Dans ce qui précède, Le sens de variation de
AV1 et AV2 est fonction de La comparaison entre SE1 et
SE2. Mais en réalité, SE1 et SE2 sont constitues chacun d'un signal utile et d'un signal de bruit additif. Les signaux de bruits additifs peuvent être très différents entre les deux sens. IL convient donc, pour parfaire le fonctionnement du dispositif de faire en sorte d'éliminer Leur influence sur Le résultat de la comparaison entre SE1 et SE2.

Pour obtenir ce résultat, te signal SM pris en compte à partir de la première voie pour te calcul des affaiblissements, sera constitué du signal d'enve Loppe de crêtes SE1 auquel on ajoute une tension de correction (SE1)c, positive ou négative, soit
SM = SE1 + (SEl)c.

(SEl)c doit être tel que la relation SM = SE2 soit vérifiée pendant la période d'absence du signal utile (notée SB sur les diagrammes des figures 4 et 5).

(SEl)c est déterminé comme suit 1) si 1/2(SE1 + SE2) > SEmin, alors (SE1)c ne varie pas, 2) si 1/2(SE1 + SE2) (SEmin :
si SM > SE2, alors (SEl)c diminue,
si SM < SE2, alors (SE1)c augmente.

La constante de temps est choisie grande, de
L'ordre de quelques secondes, pour s'adapter à des bruits de fond moyens.

Une situation d'équilibre s'installera telle que (SE1)c oscillera faibLement autour d'une valeur qui permettra à La relation SM = SE2 d'être ve- rifiée en dehors des périodes de signal utile. Ainsi, un signal utile relativement faible sur un sens pourra prédominer sans problème par rapport à un signal brui té non utile, relativement élevé, sur L'autre sens.

Après cette description des principes de fonctionnement du circuit de L'invention, on va décrire un mode de réalisation en se reférant aux figures 6 à 11.

La figure 6 donne le schéma de principe général du dispositif. IL s'agit d'un octopôle 1 défini par quatre accès EE (Emission Entrée), ES (Emission
Sortie), RE (Réception Entrée) et RS (Réception Sor tie) chaque accés étant à 2 fiLs. Du point de vue fonctionneL ce circuit présente une symétrie parfaite, les paires de bornes CEE et RE) d'une part, et CES et
RS) d'autre part pouvant être permutées sans aLtéra- tion du fonctionnement.

Le coupleur 7 peut être constitué d'un ou pLusieurs microphones suivi(s) de préamptificateurs- microphones attaquant La borne EE et d'un ou plusieurs haut-parleurs attaqué(s) par un ou ptusieurs amplifi- cateurs de puissance recevant le signat présent à ta borne RS. On référencera ce mode de réalisation par 71. Il peut être constitué d'un dispositif de passage de 2 fils à 4 fils. On référencera ce mode de réalisa- tion par 72. Les mêmes éLéments peuvent être utilisés dans le coupleur 6 bornes EE et RS remplacées par RE et ES. Les deux cas particuLiers correspondants sont référencés 61 et 62.

Toutes Les combinaisons de cas sont possibLes pour l'association des coupLeurs 6 et 7 : 71-61 ou 71-62 ou 72-61 ou 72-62.

Les utilisations Les plus courantes peuvent être : - le téléphone mains Libres ; ce sont Les cas 71-62 et
72-61 avec un couplage électro-acoustique à une ex
trémité et un couplage électrique à L'autre, - l'amplificateur (dit souvent répéteur) deux fils.

C'est le cas 72-62. Il y a un couplage électrique
aux deux extrémités.

- L'audio-conférence. C'est le cas 71-61. Il y a un
couplage électro-acoustique aux deux extrémités ; 1
et 7 représentent une installation d'audioconfé
rence locale ; 6 represente l'installation d'audio
conférence éloignée (avec ou sans dispositif identi
que ou équivalent à 1) reliée à 1 par une liaison 4
fils, numérique ou analogique.

L'affaiblissement insére entre les bornes
RS et EE par le coupleur 7 est noté A2 comme plus haut.

Celui qui est inséré entre les bornes ES et RE par Le coupLage 6 est noté Al.

En allant de La borne EE à ta borne ES, on trouve un amplificateur 10 avec un gain G'1 correspondant au gain émission dans une phase stabLe où il y a présence de signal utile et supériorité (en niveau) du signal présent en EE par rapport au signal présent en
RE. L'amplificateur 10 est suivi d'un circuit limiteur d'amplitude optionnel 11 que délivre un signal S1. On trouve enfin un circuit d'affaiblissement variable 15 introduisant un affaiblissement variable AV1 compris entre zéro et AVmax et commandé numériquement par un organe de commande d'affaiblissement 5.

Entre les bornes RE et RS, on trouve des circuits identiques, ayant respectivement les mêmes fonctions et notés 20 (gain G'2), 21 et 25 (affaiblissement AV2). Le limiteur 21 (optionnel) délivre un signal S2.

Entre 11 et 15, on trouve une dérivation vers une Ligne d'affaiblissement réglable optionnelle 12 (affaiblissement All) attaquant un circuit de redressement double alternance 13. Entre 21 et 25, on trouve une dérivation identique avec respectivement 22 (affaiblissement A21) et 23.

Les lignes d'affaiblissement optionnelle 12 et 22 peuvent servir à parfaire le fonctionnement du dispositif en présence d'affaiblissement A2 et A1 connus et nettement différents.

En présence d'un signal d'émission uniquement, la différence entre les niveaux de SI et de S2 est de A1. En présence d'un signal de réception uniquement, la différence entre les niveaux de S2 et de
S1 est de A2. Pour ne pas favoriser un sens de transmission par rapport à L'autre iL faudrait que ces différences soient égales.

Pour arriver à ce résultat, it suffit d'in sérer les affaiblissements A11 et A21 suivants : si A2 > AI si A1 > A2

Ces insertions ont L'avantage de ne jouer que sur les niveaux mesurés et non sur les niveaux transmis en phase stable (le choix du sens dominant est amélioré, mais Le niveau transmis du sens dominant n'est pas affecté).

Les redresseurs 13 et 23 qui délivrent des signaux SR1 et SR2 attaquent aussi des détecteurs d'enveloppe de crêtes 14 et 24 qui délivrent les signaux SE1 et SE2. Ces détecteurs ont une constante de temps relativement faible (exemple : 5 ms) à La montée pour réagir très vite à un changement de sens de transmission ou à l'apparition d'un signal utile.

Ils ont une constante de temps relativement élevée à la descente (exemple : 50 ms) pour ne pas provoquer de variations de gain intempestives pendant les silences intersyllabiques par exemple. Il est d'ailleurs préférable que la décroissance soit du deuxième ordre. Dans le cas ou un des deux coupleurs 7 ou 6 introduit un couplage électro-acoustique (et L'autre non) il introduit un retard du au trajet acoustique direct mais surtout aux trajets acoustiques indirects multiples.

Il est intéressant de compenser ce phénomène au niveau de la mesure en augmentant d'autant la constante de temps à la descente de 14 si le trajet acoustique est en 6 et de 24 si Le trajet acoustique est en 7. Les signaux SE1 délivré par le détecteur 14 et SE2 délivré par Le détecteur 24 sont dirigés vers un dispositif 3 qui est un détecteur de signaux utiles et qui délivre un signat de commande (noté SU/SB) Logique égal à 1 en présence de signal utile (SU) et à 0 dans le cas contraire.

Les signaux SE1 délivré par 14 et SE2 délivré par 24 sont aussi dirigés vers un circuit de correction d'enveloppe de crêtes 4 qui a pour fonction d'ajouter une tension de correction (SEl)c positive ou négative, à SE1 pour que dans Les périodes de signal de bruit (SB) la tension SM=SE1+(SE1)c tende en permanence vers SE2. Pour cela te circuit 4 reçoit aussi le signal SU/SB déLivré par 3.Le dispositif 5 de calcul des affaiblissements est attaqué par les signaux ana
Logiques SM et SE2 et par le signal logique SUISB, délivrés respectivement par 4, 24 et 3. Le dispositif 5 donne sur n fils une sortie notée AV1 et représente tant un nombre binaire de n éléments binaires déterminant la valeur de l'affaibLissement AV1 de ta Ligne d'affaiblissement 15 (exemple n=4 et l'affaibLisse- ment est égal à (AV1x1,5) dB, l'unité d'affaiblissement valant 1,5 dB). Le dispositif 5 donne sur n autres fils la sortie notée AV2 et commandant L'affaiblissement de la ligne 25.

La figure 7 représente le dispositif 3 de discrimination entre signal utile SU et signal de bruit SB. Les signaux d'entrée du dispositif 3, SE1 et
SE2 sont additionnés dans un sommateur 31 avec un gain de 0,5. Le circuit 31 délivre donc un signaL

qui représente l'enveloppe de crêtes moyenne des deux signaux S1 et S2. Ce signal attaque sur son entrée positive un comparateur différentiel 32 qui reçoit sur son entrée négative un signal noté Vs élaboré dans tes circuits 33, 34, 35 et 36. Le signaL de sortie de 32 est un signal Logique egaL à 1 si 1/2(SE1+SE2) > Vs et égal à O dans le cas contraire. Ce signal attaque une bascule monostable 33 qui, à chaque front positif présent sur son entrée, déclenche une impuLsion négative à sa sortie (état O durant La durée de l'impulsion) d'une durée Tmax.Les sorties de 32 et de 33 attaquent aussi une porte logique de jonction ET 34. Cette porte délivre donc un signal Logique 1 chaque fois que 1/2(SE1+SE2) > Vs depuis un temps supérieur à Tmax. La porte 34 attaque un dispositif de syzetrisation 35 qui, à une entrée 1, fait correspondre une sortie ana
Logique +V et à une entrée O une sortie anatogique -v.

Ce dispositif 35 attaque à son tour un circuit intégrateur 36 dont La sortie augmente selon une rampe
Linéaire si 35 délivre une tension +V et dont La sortie diminue selon une rampe Linéaire si 35 délivre une tension -V. La sortie de 36 est limitée à une valeur maximum égale à Vsmax (par un pont diviseur par exemple). Ainsi, donc, Vs augmente si 1/2(SE1+SE2) > Vs depuis un temps > Tmax (et si Vs < Vsmax). Il diminue si 1/2(SE1+SE2) > Vs. La constante d'intégration de 36 est assez importante (exemple : 4 secondes). Vs attaque un sommateur 37 dans lequel il est ajouté une tension fixe 5 relativement faible (par exempLe t est égale à 0,5X de La va Leur maximum qui peut atteindre 1/2(SE1+SE2). Le signaL 1/2(SE1+SE2) sortant de 31est comparé au signal SEmin=(Vs+ t) sortant du sommateur 37 dans Le comparateur différentieL 38 qui déLi vre un signal logique SU/SB égal à 1 si 1/2(SE1+SE2) > SEmin, c'est-à-dire en présence de signal utile, et égal à 0 dans le cas contraire.

La figure 8 représente le dispositif 4 de correction de SE1 qui ajoute à SE1 une tension de correction positive ou négative (SE1)c pour que, dans les périodes de bruit (SB), la tension SM obtenue en sortie tende en permanence vers L'égalité avec SE2. Un comparateur différentiel 41 reçoit sur son entrée positive le signal SE2 et sur son entrée négative le signal de sortie de 4, soit SM. La sortie de 41 est égale à +V si SE2 > SM et à -V si SM > SE2. La sortie du comparateur est reliée à un intégrateur 43 à travers un interrupteur 42 qui est fermé quand son signal de commande SU/SB est à O (SB) et ouvert quand il est à 1 (SU). L'intégrateur 43 délivre une tension de correction (SE1)c qui ne varie pas si l'interrupteur 42 est ouvert.Si l'interrupteur 42 est fermé (pendant SB) (SE1)c augmente selon une rampe linéaire si 41 délivre une tension +V et diminue selon une rampe linéaire si 41 délivre une tension -V. La constante de temps d'intégration est relativement importante (par exemple : 4 secondes). La plage de variation de (SE1)c est limitée : |(SE1)c|#|(SE1)cmax| < à L'aide d'un pont diviseur par exempte?. (SE1)c est additionné à SE1 dans un sommateur 44 qui délivre le signal SM. Ainsi (SE1)c varie de telle sorte que pendant Les périodes (SB) on tende en permanence vers L'égalité
SE2 = SE1+(SE1)c = SM. Pendant les périodes SU, (SE1)c garde sa dernière valeur d'avant le passage (SB) à (SU).

La figure 9 représente le dispositif 5 de calcul des affaiblissements. Les signaux SM et SE2 attaquent respectivement les entrées positives et négatives d'un comparateur différentiel 51. Celui-ci délivre un signal Logique référencé CST (choix du sens de transmission) égal à "1" si (en première approximation) SM > SE2 et égal à "0" dans te cas contraire. Le dispositif 53 est un moyen manuel (roue codeuse) ou informatique pour délivrer sur n fils un nombre binaire de n bits égal à AVmax. Le dispositif 54 délivre un nombre AVmax en présence de signaux utiles (SU/SB="1") et 1!2AVmax dans Le cas contraire. Les n fils représentant ce nombre binaire attaquent un comparateur arithmétique 56 sur ses entrées notées B.Ce comparateur 56 reçoit aussi, sur ses entrées notées A, le nombre binaire de n bits AV1 représentant L'état d'un compteur-décompteur 57. Ce nombre AV1 commande
L'affaibLissement inséré par La ligne d'affaiblissement variable 15. Le comparateur 56 délivre deux signaux notés A=B et A < B (A=B est égal à "1" si A=B et à "O" si ASB ; A < B est égal à "1" si A(B et à "O" si A#b). Le fonctionnement -du compteur-décompteur 57 est géré par un dispositif 52. Un soustracteur 58 délivre un nombre binaire AV2=AVmax-AV1 qui commande L'affaiblissement de la ligne 25.

La figure 10 montre plus en détail Le fonctionnement du comparateur 51. Un comparateur différentiel 514 a une sortie analogique pouvant prendre deux valeurs distinctes +V ou -V. C'est un comparateur avec deux sortes d'hystérésis, L'une de valeur fixe,
L'autre de valeur relative. La première sorte d'hysté résis est importante pour des signaux d'entrée de niveau faibLe, elle ajoute sur L'entrée + du comparateur 514 à L'aide d'un sommateu; 513 une valeur indépendante des entrées SM et SE2 et égale à une proportion k3 définie (dans un circuit 515) de la sortie du comparateur, confortant ainsi l'état du comparateur.

Un etage d'adaptation 516 fait correspondre à une sortie analogique +V ou -V, une sortie notée CST res pectivement égale à "1" et à "O". Les circuits 511 et 512 sont des atténuateurs commandés par la sortie CST et par CST obtenu dans un inverseur 517. A la sortie de 511 on trouve un signat égal à K1 SM, K1 étant égal à 1 si La sortie CST est égale à "1" et K1=&alpha; < 1 si
CST="O". A La sortie de 512 on trouve un signal égal à
K2SE2, K2 étant égat à "1" si CST="0" et K2+&alpha; (1 si
CST="1".Ainsi, pour que CST passe de L'état "1" (correspondant au choix de La voie d'émission) à L'état "O" (choix de ta voie de réception) il faut que la relation suivante soit vérifiée :
K2S2 > K1SE1+K3V avec K1=1 ; K2=&alpha; < 1 (Exempte : |K3V|=### de la valeur maximum possibLe de
SM ou de SE2 ; et a=0,85).

Ces hystérésis garantissent la stabilité du choix de La voie active, d'une part, pour les faibles niveaux de SM et de SE2 et, d'autre part, pour des niveaux très proches de SM et SE2.

La figure 11 montre en détail Le dispositif 52 de contrôle du compteur-décompteur 57. Une hortoge 527 dé livre un signal noté HR/HL, de période reLativement rapide si SU/SB="1" (exemple T=2 ms > et relativement lente si Sü/SB="O" (exemple : T=200ms). Le compteur est en position "comptage" si Le signaL C/D déli- vré par 52 est à "1" et en position "décomptage" dans te cas contraire ; il est bloqué (sur sa dernière valeur) si le signal BL délivré par 52 est "1". Le circuit 57 envoie à 52 un signal CM (compte maximum) égal à "O" Si le nombre AV1 est arrivé au maximum que peut atteindre Le compteur sans déborder si C/D="1" d'une part, et si AV1 est égal à zéro ators que C/D est à "0" d'autre part. Les signaux CST et A < B attaquent un élément d'aiguilLage 521 qui Laisse passer CST si
SU/SB="1" et A < B dans le cas contraire.

Le fonctionnement peut être décrit ainsi 1) SU/SB=1 (signal utile), C/D=CST donc C/D=D (et AV1
diminue) si CST=1 (émission active) et CID=1 (et AVI
augmente) si CST=O (réception active). Si CST=1 La
sortie de la porte OU 523 est égale a 1, la sortie de
la porte ET 524 est à I si A=B et donc La sortie de
ta porte OU 526 qui délivre BL, aussi. Donc le comp
teur est bloqué en phase comptage si AV1=AVmax
Si CST=0, Les sorties des portes 523 et 524 sont à zéro et BL est à I si la sortie de L'inverseur 525 est à 1, donc si CM=0, donc si AVl=O. Donc Le compteur est bloqué en phase décomptage si AV1=0.

2) SU/SB=O (signal de bruit), C/D=A < B
Donc C/D=1 ( et AV1 augmente) si
AV1 < 1/2AVmax et C/D=0 (et AV1 diminue) si
AV1 > 1/2AVmax.

La sortie de 523 est toujours égale à 1, donc La sortie de La porte 524 est à 1 si A=B est à 1, donc BL=1 si A=B. Le compteur est bloqué si
AV1=1/2AVmax.

Comme déjà évoqué dans La présente description, Le concept de L'invention dans son sens Le plus
Large doit être compris comme engLobant ta possibilité de se dispenser du circuit de correction 4 alors SM et SE ne constituent qu'un seul signal). De même, on pourrait envisager de ne pas utiLiser Les moyens rendant le seuil SEmin variable (également avec ou sans utilisation du circuit de correction 4 > . Toutefois, la mise en oeuvre de ces moyens de correction et de ces moyens de modification du seuil variable constituent une solution optimisée par rapport aux autres

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Circuit de transmission à double sens comprenant une première voie amplificatrice (AMP1) fonctionnant dans un premier sens de transmission, cette voie comprenant un premier amplificateur de gain fixe (G'1) et une première ligne (15) d'affaiblissement variable (AV1) et une seconde voie amplificatrice (AMP2) fonctionnant dans un second sens de transmission et comprenant un second amplificateur de gain fixe (G'2) et une seconde ligne (25) d'affaiblissement variable (AV2), le systeme comprenant un circuit de commande des affaiblissements (CAV) ayant deux entrées (el, e2) reliées respectivement aux première et seconde voies et recevant respectivement des signaux ci-apres désignés (SE1 et SE2) correspondant au premier et au second sens de transmission, et deux sorties (sil, s2) reliées respectivement à la première et à la seconde lignes d'affaiblissement, ce circuit de commande (CAV) étant apte à commander chacun des affaiblissements variables AV1 et AV2 en fonction de l'amplitude des signaux qu'il reçoit de telle manière que la relation AV2=AVmax-AV1 soit satisfaite en permanence pour les deux sens de transmission, AVmax étant un affaiblissement prédéterminé, ce circuit étant caractérisé par le fait que le circuit (CAV) de commande des affaiblissements comprend ::

- un circuit (3) de discrimination de signal utile par rapport au bruit, ayant deux entrées recevant les premier et dernier signaux SE1 et SE2 engendrés respectivement à partir des signaux (SI, S2) présents sur les première et deuxième voies avant passage dans leurs lignes d'affaiblissement variable respectives (AV1, AV2) et une sortie délivrant un signal logique (SU/SB) indiquant si la demi-somme des dits signaux d'entrée

est superieure ou non à un seuil donné SEmin,

- un circuit (5) de calcul des affaibLissements ayant trois entrées recevant d'une part deux signaux d'entrée dont l'un est l'un des signaux d'entrée précites SE2 provenant de la deuxième voie et dont L'autre, ci-apres désigné SM est engendré à partir de la première voie, avant passage dans sa ligne d'affaiblissement (AV1), et recevant d'autre part ledit signal Logique (SU/SB), et deux sorties dé Livrant des signaux aptes à commander les affaiblissements (AV1 et AV2) des atténuateurs à affaiblissement variable (15, 25) de La manière suivante : 1) Si

est inférieur au seuil donné SEmin :

AV1 est égal à 1/2 AVmax ou tend vers cette valeur avec une constante de temps donnée (t2), 2) si

est supérieur ou égal au seuil donné SEmin

a- si SM > SE2

AVI est égal à O ou tend vers O avec une

deuxième constante de temps (tel) inférieure

à ladite constante de temps donné (t2),

b- si SM < SE2

AV1 est égal à AVmax ou tend vers cette

valeur avec La deuxième constante de temps.

2. Circuit de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal représentatif du seuil donné SEmin a une valeur prédéterminée.

3. Circuit de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que Le signal représentatif du seuil donné SEmin a une valeur variabLe.

4. Circuit de transmission selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit de discrimination (3) comporte des moyens (31, 32, 33, 34, 35, 36, 37) pour délivrer le signal variable représentatif du seuil donné, ces moyens étant tels que tedit signal variable est constitué de la somme d'une pre mière composante fixe () et d'une deuxième composante croissante ou décroissante (Vs) ladite deuxième composante (Vs) étant croissante jusqu'à atteindre une valeur maximale si elle reste inférieure à La demisomme desdits signaux d'entrée

pendant un intervalle de temps supérieur à une durée fixée (Tmax), et décroissante dans tous les autres cas.

5. Circuit de transmission selon L'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le signat SM et le signal SE1 sont Le même signaL.

6. Circuit de transmission selon t'une queLconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit (4) de correction qui engendre le signal désigné SM à partir du signal désigné SE1 en ajoutant à ce dernier un signal de correction désigné (SE1)c, et en ce que pendant les périodes où le signal logique (SU/SB) indique que La demi-sàmme des signaux d'entrée est inférieure au seuil donné (SEmin), le signal de correction est variabLe de telle sorte que SM=SE1+(SE1)c tende en permanence vers SE2.

7. Circuit de transmission selon La revendication 6, caractérisé en ce que Les moyens pour engendrer Le signal de correction (SEî)c délivrent un signal de valeur constante Lorsque la demi-somme des signaux d'entrée est supérieure au seuil donné (SEmin).

8. Circuit de transmission selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que lorsqu'il est variable, le signal de correction (SEî)c est croissant si SE2 > SM et est décroissant si SM < SE2.

9. Circuit de transmission selon La revendication 8, -caractérisé en ce que Le signal de correction est limite en valeur absolue à une valeur maxima

Le donnée.

10. Circuit de transmission selon L'une quelconque des revendications i å 9, caractérisé en ce que la sortie de ta première voie amplificatrice (AMPi) est couplée à L'entrée (E2) de La seconde voie amplificatrice (AMP2) avec un affaiblissement A1, et la sortie de La seconde voie ampLificatrice est coupLée à l'entrée (E1) de La prenière voie amplificatri- ce avec un affaibLissement A2, L'affaibLissement pré- déterminé AV.ax étant tel que :

AVmax > (G1' + 62') - (A1 + A2).

11. Circuit de transmission selon La revendication 10, caractérisé en ce que Les signaux SE1 et

SE2 sont obtenus à partir des première et deuxième voies par L'intermédiaire d'affaibtisseurs ayant des affaibLissements respectifs A11 et A21, lesdits affai blisseaents étant tels que : . si A2 > A1,

A11=0 . si A1 > A2,

A21=0

12. Circuit de transmission selon L'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que Le circuit (5) de calcul des affaiblissements comporte un circuit d'entrée constitué par un comparateur (514) qui déLivre un signal bipolaire ayant une amplitude donnée et une polarité qui est fonction du résultat de La comparaison entre les signaux appliqués sur ses entrées, t'une des entrées recevant Ledit signal SE par L'intermédiaire d'un premier moyen d'atténuation, l'autre des entrées recevant ledit signat SM par L'intermédiaire d'un deuxième moyen d'atténuation, augmenté d'une proportion (k3) du si- gnaL bipolaire, le premier et le deuxième moyens d'at- ténuation étant commandes en fonction de L'état du signal bipolaire de telle sorte qu'ils occupent un premier état dans lequel l'un des moyens d'atténuation produit une première atténuation prédéterminée (ksi) tandis que l'autre n'en produit pas, ou un deuxième état dans lequel ledit autre moyen produit une deuxième atténuation prédéterminée (k2) tandis que ledit un des moyens d'atténuation n'en produit pas.