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SYSTEME DE TRANSMISSION D'ONDES ELECTRIQUES.
Cette invention se rapporte à des systèmes transforma- teurs ou traducteurs d'ondes phoniques, et plus particulièrement à des systèmes captant les ondes acoustiques., du type dans lequel un diaphragme est utilisé pour transformer ou traduire l'énergie des ondes sonores en une énergie électrique. Son but est de per- fectionner la caractéristique, tracée en fonction des fréquences, des systèmes traducteurs de ce genre, dit systèmes acoustiques- électriques. On a aussi cherché dans cette invention à compenser les irrégularités dues à la réflexion non uniforme des ondes a- coustiques frappant les surfaces du dispositif récepteur ou cap- teur.
On s, trouvé que l'énergie électrique correspondant à une onde a,coustique frappant le diaphragme d'un transmetteur, ne varie
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pas uniformément avec la. fréquence, par suite du fait que les ondes de hautes fréquences exercent sur le diaphragme environ deux fois la pression sonore incidente de l'onde, tandis que les ondes de bas- ses fréquences exercent seulement la, pression sonore incidente réel- le. Le terme "pression incidente" qui est. utilisé ici se ra.pporte à la pression de propagation de l'onde dans la direction de son mou vement. la pression incidente d'une onde sur an diaphragme est la . pression qui aurait lieu en ce point si le diaphragme n'existait pas.
La raison de la double pression provoquée par'une haute fré- quence, ou une onde courte, est qu'une réflexion pratiquement com- plète a lieu au diaphragme pour les ondes plus courtes que approxi- mativement deux fois le diamètre du bâti maintenant ce diaphragme.
Quand une onde est plus longue que deux fois ce diamètre, elle tend à passer autour des bords, de sorte qu'une réflexion partielle à seulement lieu. Les pressions dues aux ondes de différentes fré- quences peuvent être rendues pratiquement uniformes en utilisant un transmetteur de surface transversale tellement petite, que même les plus hautes fréquences transmises ne seront pratiquement pas réflé- chies, ou en utilisant un transmetteur tellement grand que mêmes les plus basses fréquences transmises seront entièrement réfléchies. Un autre moyen permettant d'utiliser un transmetteur de surface trans- versaLe grande, est de placer un transmetteur de dimension ordinai- re au centre d'un panneau suffisamment large pour réfléchir toutes les ondes.
Un corollaire de ce principe s'applique aux récepteurs ou hauts-parleurs non pourvus de cornet. Le diaphragme d'un tel récepteur, s'il est de dimensions modérées, n'agit pas avec des on- des longues aussi bien qu'avec des ondes courtes, et il communique- ra aux ondes longues seulement la moitié de la pression acoustique que les ondes courtes recevront. Dès lors des dispositifs correc- teurs peuvent être utilisés avec ces récepteurs comme avec les tran metteurs.
Cependant les moyens, tels que ceux qui assurent des pres sions uniformes aux ondes pour toutes les fréquences trpnsises of-
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frent des désavantages qui empêchent leur emploi dans les circon- stances ordinaires. Un transmetteur, si petit qu'il ne réfléchirait pas même les ondes phoniques les plus courtes transmises, devrait avoir un diamètre d'environ 1.25 cm. Un tel transmetteur en plus du défaut de petitesse, transformerait si peu d'énergie de l'onde phonique en énergie électrique qu'il ne pourrait être utilisé.
D'au tre part, un transmetteur, ou une combinaison de transmetteurs et de panneaux, si grand qu'une réflexion complète de toutes les ondes pho niques ordinaires ait lieu, devrait avoir un diamètre d'environ 1.5 à 1. 8 mètre. Evidemment un tel transmetteur n'est pas pratique pour un emploi ordinaire.
Suivant la présente invention, la compensation du fonction- nement irrégulier dû aux dimensions du traducteur ou transformateur, est réalisée en insérant er certain point du système un dispositif dont la caractéristique de transmission est en relation inverse à la caractéristique, fréquences-pressions, du diaphragme. Il s'en- suit de la théorie de réciprocité que cette invention n'est pas li- mitée aux transmetteurs, mais est applicable aussi bien à l'égalisa tion des caractéristiques des récepteurs.
L'invention est mieux comprise de la description détail- lée suivant e basée sur le dessin ci-joint. Sur celui-ci, la fig.l est une représentation schématique d'un système conforme à l'inven- tion; la fig.2 montre les caractéristiques, en fonction de la trans- mission et de la fréquence, d'un système semblahle à celui de la fi- gure 1.
La figure 1 montre un dispositif acoustique 10 du type ordinairement connu sous le nom de transmetteur-condensateur,.lequel est associé avec un système électrique renfermant un amplificateur 11 et un réseau correcteur 12, le but de ce dernier étant de com- penser la variation de fréquence de la pression d'onde sur le dia- phragme 13 du transmetteur, D'autres appa.reils électriques,tels que par exemple une ligne et un récepteur, ou un radio-transmeteur, qui peuvent être utilisés avec de système, ne sont pas montrés,mais
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ils seraient connectés aux bornes de départ 15 et 15' du réseau 12.
L'impédance d'arrivée de ces autres appareils est désignée par ZB.
Le transmetteur 10 est de préférence un appareil de haute qualité, tel que par exemple un transmetteur-condensateur, puisque ces transmetteurs sont pratiquement libres de résonances pour la rangée ordinaire des fréquences phoniques. Toutefois l'invention peut être utilisée avec d'autres types de transmetteurs, bien que dans certains cas il puisse être nécessaire de prévoir des moyens compensateurs additionnels afin d'éliminer la déformation due à d' autres causes, telles que la résonance mécanique.
Sur la figure 2, les ordonnées représentent les niveaux de transmission, tandis que les abscisses représentent les fréquen- ces. La courbe OAA' représente la. caractéristique pression-fréqune- ce d'un diaphragme et correspond au mouvement du diaphragme d'un transmetteur condensateur ordinaire pour les diverses fréquences d' ondes phoniques de pression indidente constante. A titre d'exemple la ligne OCC' est choisie arbitrairement au niveau zéro, et cette ligne correspondrait au diaphragme qui fonctionnerait, pour toutes les fréquences, comme il fonctionne aux très basses fréquences. On peut voir que jusqu'à une certaine fréquence f1 le fonctionnement du diaphragme est pratiquement uniforme.
Entre cette fréquence f1 et une autre fréquence f2 il y a une période de transition dans la- quelle le fonctionnement du diaphragme s'élève au-dessus du niveau zéro vers un niveau qui équivaut à 6 unités de transmission (désigné par TU). Pour les fréquences supérieures à f, le fonctionnement devient constant .au niveau 6TU. Il suffit d'établir ici que l'uni- té de transmission est une mesure logarithmique du niveau de l'éner- gie de l'onde et dépend de la pression exercée sur le diaphragme.
En doublant la pression il résulte un gain de transmission d'envi- ron 6TU. Un exposé de l'unité de transmission peut être trouvé dans le chapitre II de l'article publié par Mr.K.S. Johnson, inti- tulé "Transmission Circuits for Téléphone Communication" (Circuits de transmission pour communications téléphoniques), publié par D.
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Van Nostrans Company Inc. de New York.
Le type de caractéristique montré a été obtenu par expérinee sur un certain nombre de transmetteure-sondensateurs de dimensions différentes. Il a été prouvé que la position des fréquen- ces f1 et f2 dépend des dimensions du transmetteur, ces fréquences sont déterminées par les équations f1=v/4d (1) f2=v/sd (2) où v est la vélocité du son dans l'air, mesurée en pouces (25,4m/m) par seconde, et d est le diamètre extérieur du transmetteur mesuré en ouces (25,4m/m). Le point f1 est la frèquence jusqu'à laquelle la réflexion est négligeable, tandis que f2 est le. fréquence au dessus de laquelle il y a pratiquement une réflexion complète. Des expériences ont démontré que la caractéristique de transmission en- tre f1 et f2 est à peu près une ligne droite.
La courbe OBB' est inverse de la courbe OAA' en référence au niveau de transmission zéro. Evident un dispositif quelcon- que présentant la caractéristique de transmission OBB' , placé en un ppint quelconque du système, peut compenser effectivement l'irrégularité de la courbe, pression-fréquence, du transmetteur. Il en ré sulterait alors une courbe caractéristique de transmission, prove- nant de la combinaison du dit transmetteur et du dit dispositif cor recteur, qui se conforme fermement à la courbe OCC'. Le réseau 12 de la figure 1 convient en ce but. Sa position dans le système n' intervient pas au point de vue de l'égalisation proprement dite.
A titre d'exemple de la méthode suivie pour établir un te réseau cor recteur, on suppose que le diamètre d d'un transmetteur-condensa¯ teur est de 8.4 cms. et que l'impédance extérieure ZA de l'amplifi- cateur 11 est de 4000 ohms. De l'équation 1, f1 est égal à 1000 c. p.s. et f2 est égal à 2000 c.p.s. Indépendamment de la place occu- pée par f1 et f2, la. différence dans le niveau de transmission en- tre-eux sera toujours d'environ 6TU. Donc la caractéristique recher- chée de transmission pour un réseau correcteur est établie. Le type
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particulier de réseau montré figure 1 est décrit dans le brevet Américain 1.606.817 du 6 Novembre 1926 duquel on peut obtenir la né thode pour déterminer les valeurs des éléments d'impédance.
Pour l'exemple envisagé, les valeurs suivantes des éléments d'impédance appliquées au réseau donnent une caractéristique de la forme requise
RO = 4000 ohms; R1 = 4000 ohms; C1 = 0.0092 m.f.,
L1 = 0.133 henry ; R2 = 4000 ohms; C2 = 0.0071 m.f.,
L2 = 0.147 henry.
Le réseau correcteur n'est pas limité au type décrit, car d'autres types satisfaisants sont exposés dans le brevet Américain 1.603.305 du 19 Octobre 1926. Dans certains cas il peut être satis faisant d'opérer la compensation au moyen d'une simple impédance, soit en série avec la ligne ou soit en shunt avec celle-ci, les im- pédances du type général formant les branches séries et shunts du réseau 12 peuvent convenir dans ce but.
REVENDICATIONS.
1 - Moyen pour transformer de l'énergie acoustique en un courant équivalent de fréquences audibles, ou vice-versa, comprenant un élément vibrateur dans lequel les ondes acoustiques sont réflé- chies non uniformément pour toute la. rangée de fréquences utilisées, par suite de leurs dimensions linéaires, etun moyen électrique pour accoupler l'élément vibrateur à un c ircuit électrique influencé par, ou influençant le dit élément vibrateur, caractérisé en ce qu'un ré seau électrique, ayant une caractéristique de transmission d'ondes pratiquement inverse à la caractéristique fréquence-pression de l' élément vibrateur, est associé avec le circuit renfermant le dit moyen électrique.