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Les permiers combinés téléphoniques avaient une batterie pour alimenter le circuit du microphone. La magnéto permettait de générer une tension alternative pour signaler une demande à l'opérateur de la centrale téléphonique.
Quand on décrochait le combiné, on fermait un circuit se composant de la pile ou de la batterie, du microphone et du primaire du transfo (circuit rouge).
Un second circuit était également fermé, se composant du secondaire du transfo, de l'écouteur et de la ligne (circuit bleu).
Un condensateur était généralement prévu pour bloquer la tension continue. Cela pouvait être le cas si plusieurs téléphones étaient branchés sur une même ligne. Au début de la téléphonie, tous les utilisateurs d'une rue étaient connectés sur la même ligne.
Ce système avait de nombreux inconvénients car il n'y avait pas de tension sur la ligne: tout devait être effectué manuellement. Il n'y avait pas d'indication que la communication était terminée et l'utilisateur devait signaler à l'opératrice que la communication était terminée en tournant à nouveau à la magnéto. Quand la batterie était déchargée, l'utilisateur ne pouvait plus être entendu sur la ligne.
Un autre inconvénient était que le son de l'utilisateur était présent dans son propre écouteur, ce qui le faisait parler plus bas, alors qu'il devait justement parler le plus fort possible pour être entendu de l'autre coté de la ligne.
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Pour réduire le son de sa propre voix, on utilise un circuit antilocal (anti-sidetone). Ce type de circuit sera utilisé partout, aussi bien dans le téléphone que dans les amplificateurs de ligne (répétiteurs). Un léger signal de sa propre voix est agréable, il permet de détecter que la ligne est active. On utilise 8% pour les lignes classiques et 4% pour les téléphones sans fil.
Une explication du circuit antilocal est nécessaire, car ce circuit est utilisé partout. Il y a une tension sur la ligne (entre line 1 et line 2). La tension continue passe par le bobinage du transfo S et alimente le microphone.
- Quand l'utilisateur parle, le courant microphonique varie. Il modifie le courant dans le bobinage S mais également dans le bobinage P qui est branché en parallèle sur la ligne. La résistance et le condensateur sont calculés pour avoir la même impédance que celle de la ligne téléphonique. Les deux bobinages produisent ainsi un champ magnétique identique, mais de sens contraire, ce qui fait qu'aucune tension n'est développée sur la bobine A.
- Quand l'utilisateur reçoit du signal, il y a une tension qui est produite sur le bobinage S (et également un peu dans le bobinage P). Les tensions sont maintenant en phase et produisent une tension dans le bobinage A.
Le condensateur est parfois nécessaire pour améliorer les caractéristiques du téléphone (augmentation des aigues), mais n'est pas toujours présent. Ce circuit fonctionne très bien, mais a comme résultat que 50% de la puissance du microphone se perd dans la charge fictive (dummy load) composée de la résistance et du condensateur.
La batterie a également été déplacée vers la centrale, pour que l'opérateur puisse détecter rapidement que la ligne est utilisée.
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Le téléphone "moderne" est représenté ici. On y a ajouté un cadran pour former le numéro (dial). Ce circuit interromp momentanément le courant sur la ligne pour former le numéro (interruption de 100ms au maximum).
Au repos, une tension relativement élevée est présente sur la ligne (environ 48V). Quand le combiné est placé sur l'appareil, le circuit électrique est interrompu, il n'y a que le condensateur et la sonnette en ligne. Le condensateur empèche le passage du courant continu. Pour activer la sonnette, la centrale superpose une tension alternative sur la ligne (60V, 16.7 ou 25Hz)
Quand on décroche le combiné, le microphone est alimenté, ce qui permet au courant de circuler. La centrale détecte ce courant et passe en mode communication. Pour former un numéro, l'interrupteur du cadran interromp momentanément la ligne.
Nous montrons les différents circuits en couleur:
- Ecouteur avec la bobine A. Pendant la formation du numéro, l'écouteur est cours-circuité pour éviter de l'endommager par les pics de tension.
- Sonnette uniquement actif quand le combiné est raccroché. Le condensateur empèche le passage du courant continu.
- Microphone avec cadran et bobinage S. Il y a un petit circuit supplémentaire composé d'un condensateur et d'une résistance (filtre boucherot) conçu pour éliminer les pics de tension pendant la formation du numéro. Sans ce circuit, les contacts du cadran seraient rapidement détruits par les étincelles, mais il y aurait également de la diaphonie entre plusieurs lignes (on entend sur une ligne qu'un numéro est composé sur une autre ligne).
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Nous allons maintenant tenter de discerner les mêmes composants sur un téléphone de la RTT
- Circuit écouteur est facile à trouver, ici aussi avec un contact pour cours-circuiter l'écouteur quand on forme un numéro.
- Circuit sonnette avec condensateur de 1µF
- Circuit microphone avec cadran et condensateur pour absorber l'extra courant de rupture.
L'appareil avait également un bouton de mise à la masse (situé en dessous du cadran). Quel est le but de cette fonction? Elle permettait de repasser au sélecteur téléphonique pendant qu'une conversation est en cours pour appeller un second correspondant (conférence). Cette possibilité n'a pas été utilisée.
Sidetone
Le sidetone ou signal local est le signal de la propre voix qui apparait dans l'écouteur. C'était à l'origine une conséquence des combinés téléphoniques rudimentaires, mais quand des circuits adaptés ont été réalisés, on a continué à utiliser le signal local comme indication que la ligne est active. L'amplitude du signal local permet de changer le niveau sonore du correspondant:
- Avec les premiers appareils, qui n'avaient pas de réduction du signal local, la personne avait tendance à parler trop bas, la rendant incompréhensible par le correspondant.
- Les téléphones portables n'ont pas de sidetone, ce qui pousse les correspondants à parler plus fort, ce qu'on appelle communément le "cell yell".
Les appareils mains libres n'ont pas de sidetone pour éviter l'effet larsen. Les téléphones portables ont également un sidetone très limité ou absent.
Le téléphone a continué d'être amélioré. Le microphone a granules de carbone a été remplacé par un microphone dynamique qui a un meilleur rendu. La tension de ligne est utilisée pour alimenter un amplificateur transistorisé qui va augmenter le signal fourni par le microphone (de quelques millivolts à plus d'un volt).
On a également remplacé la sélection du numéro par un codage à fréquences vocales (DTMF; dual tone multi frequency). Chaque pression sur une touche produit l'émission simultanée de deux fréquences. Les fréquences utilisées sont situées dans la bande passante des lignes téléphoniques et sont choisies de telle manière qu'elles ne sont pas des harmoniques. Les premiers appareils à touches pouvaient être commutés en mode FV (fréquences vocales) ou impulsion car toutes les centraux n'étaient pas encore adaptés.
Tant que les communications se faisaient entre des correspondants connectés à la même centrale, il n'y avait pas de problèmes d'intelligibilité. Mais quand il faut établir une communication entre différentes centrales, il faut amplifier le signal de la parole. Cela est généralement effectué dans la centrale même, mais pour de longues lignes (communications internationales) il faut utiliser des amplificateurs de ligne.
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