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Tout d'abord, il est nécessaire d'alimenter les postes téléphoniques, et
cela s'effectue au moyen d'un générateur de tension continue de
35V
. Du poste ne sortent que deux fils électriques, entre lesquels
s'établit une ddp
variable (signal de
"parole" dont les fréquences varient entre 300Hz et 3400Hz, domaine de
fréquences normalisé pour la téléphonie) se superposant à la ddp continue
d'alimentation de 35V. Sans entrer dans les détails, la ddp variable
recueillie entre les deux fils est proportionnelle à la différence de
pressions atmosphériques, générée par la propagation d'un son dans l'air,
et convertie en signal électrique grâce au microphone; en d'autres termes,
le microphone transforme l'onde sonore en onde électrique, et l'écouteur,
techniquement équivalent au microphone, permet l'opération inverse.
Les deux postes sont dits à batterie centrale (par opposition à batterie
locale), c'est-à-dire que l'alimentation en tension continue se fait au
centre de rattachement, et non à proximité immédiate de chacun des postes
(tous les postes actuellement en service dans la plupart des réseaux
publics et privés sont des postes à batterie centrale, ce qui permet la
suppression des sources individuelles et donc un entretien moins coûteux,
ainsi que de récupérer l'information sur le décrochage ou le raccrochage de
l'appareil).
Afin que le signal de "parole" puisse être transmis entre les deux postes
alimentés en tension continue, il est nécessaire d'ajouter une inductance
qui permet à la tension régnant entre les paires de fils de varier autour
de la valeur moyenne de 35V, et non pas de rester égale à cette dernière.
A l'aide du schéma de principe (figure 2.1), l'on voit que
la ddp entre les deux fils d'un poste vaut: U = 35V + u(t), où u(t), à
valeur moyenne nulle et de fréquence comprise dans l'intervalle
300-3400Hz, représente le signal de parole.
Figure 2.1: Schéma de principe de la
transmission deux fils
Comme les montages électroniques, tels les amplificateurs (servant à
relayer l'information, lorsque les pertes dues à l'imperfection des
conducteurs atténuent trop les signaux utiles), ne transmettent l'énergie
que dans un seul sens, et comme une conversation téléphonique est
bilatérale, des dispositions spéciales sont à prendre pour que les signaux
vocaux puissent être amplifiés dans les deux sens, sans réaction de l'un
sur l'autre.
Figure 2.2: Schéma de principe de
la transformation 2 fils-4 fils
Un tel résultat peut être obtenu en constituant à partir des deux fils un
circuit à quatre fils (cf figure 2.2), notamment grâce
à un montage électronique à amplificateur opérationnel (cf figure
2.3), ce qui confère à ce dispositif le nom de bloc "T". Il est
à noter que nous aurions pu utiliser, aussi, un transformateur spécial pour
réaliser cette fonction. D'autre part, il faut remarquer que lors de
l'insertion de montages électroniques entre les deux postes, il est
nécessaire d'isoler le référentiel de tension de ces derniers, cela afin
qu'ils n'interfèrent pas avec l'alimentation centrale des postes
téléphoniques; cette fonction est naturellement réalisée par les
transformateurs d'isolement.
Figure 2.3: Schéma électronique de la
transformation 2 fils-4 fils
L'intérêt de laisser une impédance "Z" variable (qui n'est, en pratique,
qu'une résistance variable) est de pouvoir ajuster cette dernière afin
qu'elle égale l'impédance vue par la ligne, et cela permet au dispositif de
fonctionner correctement: le signal sur la branche "d" (départ) est
proportionnel à celui de la branche "l" (ligne, et donc, dans ce cas, le
signal provenant du microphone) lorsque la personne parle dans le poste, et
le signal sur la branche "a" (arrivée) est proportionnel à celui de la
branche "l" (ligne, et donc, dans ce cas, le signal allant sur
l'écouteur) lorsque la personne écoute (pour le détail des calculs, voir
l'annexe A).
Le système étant ainsi prêt à recevoir des montages électroniques entre les
postes, on peut installer des amplificateurs afin d'amplifier les signaux
émis par chacun des deux postes. L'amplification est réalisée grâce à des
montages classiques à amplificateur opérationnel (cf figure
2.4). L'intérêt du condensateur est de limiter la bande
passante du montage à la bande utile de la téléphonie (ce qui donne une
fréquence maximale Fmax=3400Hz), et C est alors donné par la relation:
.
Figure 2.4: Schéma des amplificateurs
AO
Toutefois, lors du test de ce montage, nous n'avons pas réussi à nous
parler par l'intermédiaire des postes téléphoniques, alors que le
dispositif sans les amplificateurs (mais avec les blocs en "T") permettait
tout de même la transmission de la voix, même si celle-ci parvenait à nos
oreilles très affaiblie, à la limite de l'audible. En fait, les
amplificateurs constituent, avec les deux blocs en "T", une boucle de gain
global supérieur à 1, due notamment à l'imperfection du bloc en "T" qui ne
supprime pas complètement le passage direct de la branche "a" sur la
branche "d": le système est entraîné dans un régime d'oscillations
entretenues superposant tous les signaux entre les deux blocs en "T", et
rendant donc méconnaissable les signaux initiaux des voix. Il est à noter,
cependant, qu'il aurait fallu, pour remédier à ce problème, mettre en série
avec la résistance variable du bloc en "T" une inductance variable, car
l'impédance de la branche "l" (et notamment du microphone) comporte non
seulement une résistance, mais bien aussi une inductance: ainsi, on
pourrait égaler plus correctement l'impédance variable avec celle vue par
la ligne. Nous n'avons pas remédié à ce défaut, essentiellement parce que
ce n'était pas là le but de cette étude, et nous avons donc procédé à
l'étape suivante.
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Denis Arnaud
11/25/1997