Le téléphone

1.1. Introduction : la plupart des compagnies de téléphone au Canada sont régies soit par le C.R.T.C., qui est un organisme fédéral soit par un organisme provincial. Ces organismes approuvent la réglementation et la tarification des diverses compagnies de téléphone.

- Il est strictement interdit d’enlever, de modifier ou d’utiliser tout câble ou équipement leur appartenant sans leur autorisation.

- Il est interdit de perturber le service téléphonique ou de créer des situations ou des conditions qui pourraient empêcher son fonctionnement.

1.2. La ligne téléphonique : une ligne téléphonique est composée de deux fils conducteurs de petit calibre. Ils sont torsadés l’un à l’autre de manière à former une paire de fils.

Un câble téléphonique peut contenir de 1 à 3000 paires de fils. Il est recouvert d’une gaine protectrice résistant à l’eau.

1.3. Réseau de télécommunication : le but essentiel d’un réseau de télécommunication peut être défini comme étant de permettre l’établissement d’une liaison entre deux équipements quelconques raccordés à ce réseau. Le chemin entre les deux abonnés peut s’établir à l’intérieur d’un seul central (communication locale) ou plus généralement transiter par plusieurs centraux.

1.4. Structure de branchement : le système de branchement adopté consiste à relier chaque téléphone à un central à l’aide d’un seul lien direct et de permettre le lien entre chacun des abonnés, sur demande, à l’intérieur de ce central.

Le réseau établit le branchement en cherchant le chemin le plus court pour connecter les deux abonnés ensemble. Lorsqu’un appel demande un service et que l’échangeur de bas niveau ne peut acquiescer, l’appel est alors acheminé vers un échangeur de niveau plus élevé.

a) Réseau local : une moyenne de 41000 abonnés peut être branchée au central local et celui-ci possède 5000 lignes vers le niveau plus élevé (échangeur).

b) L’échangeur : c’est l’intermédiaire entre les différents réseaux locaux et le système à longue distance. Les liaisons se font soit par fils nus, par paires de câbles, par micro-ondes ou par fibres optiques.

c) Réseau longue distance : sert à relier les différentes villes, provinces et pays ensemble. Celui-ci est presque exclusivement acheminé par fibre optique ou par satellite.

Le signal subit une atténuation pour les fréquences élevées. Pour cette raison, le canal vocal est limité à 4 Khz.

2.2. Impédance : une paire de fils téléphoniques du câble possède une impédance de 600 W.

2.3. Niveau du signal : en téléphonie, on exprime le niveau du signal en puissance en fonction d’une charge. Dans une ligne de transmission, la puissance délivrée à la charge est :

On exprime le niveau du signal en fonction d’une référence. En téléphonie, la référence est de 1 mW de puissance dans une charge de 600 W. Le niveau du signal est alors de :

Généralement on exprime le gain ou l’atténuation en puissance en utilisant le décibel.

Sensation G(dB) = 10 Log (P2/P1) P2 excitation actuelle et P1 excitation précédente.

2.4. Bruits : les systèmes de transmission doivent souvent fonctionner en présence de signaux parasites (bruits) qui déforment l’information envoyée (exemple de bruits : éclairs, bruits thermiques, tension induite d’hydro Québec). La qualité du signal est principalement déterminée par la valeur absolue du bruit lorsqu’il n'y a pas de signal. Comme il serait très déplaisant d’avoir un bruit de fond assez élevé lors des silences, Bell a établi des normes en ce qui concerne les bruits de fond. Les standards sont fonctions de la distance :

2.5. Tension continue et courant continu de ligne : la signalisation DC est basée sur l’absence ou la présence de courant ou tension et la polarité de ceux-ci. Ces signaux indiquent :

a) Boucle ouverte : sur le réseau local, l’état accroché du combiné est indiqué par un circuit ouvert donc pas de courant (V=48 volts DC, I=0).

b) Boucle fermée : l’état décroché est indiqué par un circuit fermé donc par un courant qui circule (6 à 25 mA).

c) La composition par impulsions consiste à ouvrir et fermer le circuit à une certaine cadence.

d) La polarité de la pile indique l’état de l’appel entre deux centraux. Une tension d’une certaine amplitude et polarité indique que le combiné appelé est accroché et sonne. L’échangeur du combiné appelé inverse les polarités de la tension lorsque quelq'un répond à l’appel.

En Amérique, le niveau électrique du signal activant la sonnerie est de 90 volts AC à une fréquence de 16 à 60 Hz.

3.1. Introduction : un téléphone doit pouvoir réaliser les six (6) fonctions de base suivantes :

La communication s’effectue sur seulement deux fils de cuivre nommés "TIP" et "RING". Par convention, le TIP a une gaine verte et est de polarité positive alors que le RING a une gaine rouge et est de polarité négative.

Ces deux conducteurs, le téléphone, les amplificateurs de ligne et le central forment la boucle locale. C’est par cette boucle que vont transiter toutes les communications bidirectionnelles "full duplex" entre le réseau et votre téléphone.

Un téléphone conventionnel est avant tout un terminal qui n’a aucun composant actif. Il est alimenté par une tension continue de 48 volts provenant du central. C’est aussi le central qui gère la communication.

Les six (6) éléments importants d’un téléphone (voir figure suivante) sont :

Il existe plusieurs types de connecteurs résidentiels et commerciaux permettant de se brancher sur les deux conducteurs. Le plus commun est le connecteur rectangulaire avec détrompeur. Ce connecteur peut être relié à un câble de 4 ou 6 conducteurs. Il n’y a que deux bornes importantes : le tip et le ring. Les autres conducteurs peuvent servir à des applications particulières (interphone par exemple).

3.2.2. Le microphone : Le microphone d’un téléphone classique est soit du type au charbon, électrodynamique ou électret. Son rôle est de convertir la parole en un signal électrique qui sera transmis sur la ligne.

3.2.3. L’écouteur : l’écouteur que l’on retrouve dans un téléphone est toujours du genre haut-parleur électrodynamique. Il est formé d’enroulements, d’un aimant permanent et d’une membrane mobile (diaphragme). Son rôle est de convertir les variations du courant électrique en variations de pression acoustique perçue par les oreilles.

3.2.4. La sonnerie : dans un téléphone classique, la sonnerie est réalisée par un marteau qui, attiré et repoussé par deux électroaimants frappe deux cloches métalliques. Dans les téléphones modernes, la sonnerie est créée par un oscillateur qui alimente un haut-parleur ou un élément piézoélectrique. La sonnerie c’est généralement des tonalités de 2 secondes espacées de 4 secondes. Le signal de sonnerie est généré par le central téléphonique. Ce signal alternatif de 90 volts RMS est superposé à la tension continue de 48 volts de la boucle locale. La fréquence de ce signal peut varier de 16 Hz à 60 Hz.

Il ne faut pas que la tension de 90 volts RMS qui actionne la sonnerie se transmette dans le reste du téléphone. Cette tension est appliquée sur la boucle locale mais les deux interrupteurs du combiné "switchhook" isolent le circuit du téléphone. Seule la tension alternative alimente les deux bobines de la sonnerie, un condensateur placé en série avec les bobines empêche le courant continu de circuler dans la boucle tant que le téléphone n’est pas décroché.

Les centraux peuvent détecter des courants continus de 6 à 25 mA. Le circuit de détection ne doit pas être sensible au courant de fuite ou de coulage qui peut exister entre les deux conducteurs ou entre les conducteurs et la terre sinon il détectera faussement un décrochage de combiné.

3.2.5. Le bloc réseau : une fois le combiné décroché, il faut pouvoir superposer une tension alternative représentant la voix qui part du téléphone ou arrive au téléphone au courant moyen de la boucle. De plus il faut pouvoir convertir les quatre conducteurs formés de deux conducteurs du microphone et deux conducteurs de l’écouteur en deux conducteurs : TIP et RING. Cette fonction est réalisée par le bloc réseau ou transformateur hybride.

3.2.6. La signalisation : dans un téléphone classique, la signalisation s’effectue à l’aide d’un cadran rotatif possédant des trous également espacés. Le principe consiste à ouvrir et fermer un interrupteur à intervalles réguliers. Le nombre d’impulsions générées correspond au chiffre activé (le 0 génère 10 impulsions).

La plupart des téléphones modernes utilisent maintenant une composition par double tonalité appelée DTMF (Dual Tone Multiple Frequency).

4. Fonctionnement d'un téléphone électronique :

Schéma bloc de la section parole d’un téléphone électronique :

4.1. Introduction : depuis quelques années, toutes les composantes du réseau téléphonique ont été numérisées sauf le lien entre l’abonné et le central (tip et ring).

4.2. protections : dans les circuits électroniques, il est nécessaire d’ajouter un circuit protecteur de polarité et de surtension.

4.2.1. Protection de la polarité : puisque la polarité est importante lorsque nous utilisons les circuits électroniques, il est indispensable de prévoir un circuit de protection (la polarité de la tension s’inverse lorsque nous répondons à un appel ; c’est ainsi que le fournisseur détecte et facture l’appelant). En utilisant un pont de diodes, il est possible de s’assurer que la polarité de la tension d’alimentation du téléphone demeure constante, peu importe le branchement effectué. Il existe actuellement des ponts de diodes bas voltage sous forme de circuits intégrés.

4.2.2. Protection de surtension : les circuits électroniques utilisant des transistors faible signal et des circuits intégrés, sont facilement dommageables par des tensions transitoires causées par des éclairs, de la commutation et de l’induction d’hydro-Québec. Il est donc nécessaire de protéger ces circuits contre les surtensions.

On utilise en général des diodes zener pour limiter la tension à une valeur acceptable pour les circuits électroniques à protéger. Dans le cas de la figure (a), on utilise deux diodes zener montées tête bêche car avant le pont de diode, les polarités de la tension peuvent s’inverser (appelant ou appelé selon le cas). Par contre si la protection est placée après le pont de diode (figure b), une seule zener est suffisante car la polarité est toujours la même peu importe l’état du téléphone (appelé ou appelant).

Remarque : Les téléphones sont alimentés par la tension de 48 volts fournie par le central téléphonique. Selon la longueur de la ligne et la résistance totale du téléphone (qui fluctue continuellement), la tension reçue varie constamment. Les circuits doivent donc être prévus pour pouvoir fonctionner à des tensions aussi basses que 3 volts et des courants de quelques milliampères.

4.3. Le signal DTMF (Dual Tone Multiple Frequency) ou composition par double tonalité :

Ce système utilise des boutons poussoirs numérotés de 0 à 9 ainsi que les symboles "*" et "#".

Lorsqu’un bouton est appuyé, une double tonalité générée par un circuit électronique est acheminée sur le réseau. C’est le central téléphonique qui gère le fonctionnement du téléphone. Il surveille constamment ce qui se passe au bout de chaque ligne le reliant à un abonné.

Il y a une basse fréquence pour chaque rangée et une haute fréquence pour chaque colonne. Ces fréquences sont :

	1209 Hz	1336 Hz	1477 Hz
697 Hz	1	2	3
770 Hz	4	5	6
852 Hz	7	8	9
941 Hz	*	0	#

Par exemple, en appuyant sur la touche 8, le téléphone génère deux fréquences (tonalité) de 852 Hz et 1336 Hz. En utilisant cette technique, il est possible de produire douze combinaisons avec seulement sept (7) fréquences. Ces fréquences sont un standard international. Elles ont été choisies pour être facilement identifiables et différentes des autres tonalités qui peuvent se trouver sur la ligne. Ces signaux en provenance du central sont par exemple, en Amérique du nord :

. Tonalité (dial tone) : 360 Hz et 440 Hz ;

. Sonnerie chez l’appelant (ringback signal) : 440 Hz et 480 Hz, - 19 dBm ;

. Sonnerie chez l’appelé (power ring) : 20 Hz 90 V RMS ;

. Ligne occupée : 480 Hz et 620 Hz -24 dBm.

La signalisation DTMF est beaucoup plus rapide que la signalisation par impulsions (100 ms par chiffre au lieu de 1.2 s minimum pour la composition par impulsions).

Les signaux transmis par le téléphone sont :

. La requête de service (off hook) pour signaler que le téléphone est décroché ;

. Le numéro appelé.

4.4. Le circuit de parole "speech network" :

Les circuits "speech network" remplacent les transformateurs hybrides des téléphones classiques. Ces circuits intégrés sont généralement prévus pour être raccordés à des microphones de type "électret". Ils possèdent en plus des amplificateurs audio, des circuits de silence "mute", des filtres et des régulateurs.

5. Fonctionnement d’un téléphone sans fil :

. Un téléphone sans fil est composé de deux appareils : l’unité mobile (portable) et l’unité fixe (base) ;

. Chacun des appareils possède un émetteur et un récepteur (communication radio) ;

. On utilise une fréquence porteuse différente pour chacun des appareils afin de pouvoir communiquer en full-duplex (réception et émission simultanée). Les fréquences porteuses se situent entre 43 Mhz et 50 Mhz pour un téléphone sans fil de 25 canaux ;

. Dans certains cas (téléphones anciens), la porteuse pour communiquer de l’unité fixe à l’unité mobile est de 1.7 Mhz. L’antenne est alors insérée dans le cordon d’alimentation du réseau 120 V AC ;

. La base est alimentée par le secteur et le portable par une pile rechargeable généralement de 2.4 volts à 3.6 volts ;

. Il existe une grande variété de téléphones sans fil : avec CPU ou non, avec clavier ou non sur la base, avec un ou plusieurs canaux de transmission ;

. La transmission FM est la plus commune pour les téléphones sans fil ;

. Afin d’éviter les erreurs de communication avec un téléphone voisin opérant sur la même fréquence, chaque fabricant utilise des codes de détection (CD). Ces codes font le lien entre la base et le mobile et sont contrôlés par le microprocesseur.

Liste des fréquences d’un téléphone à 25 canaux :

BASE				MOBILE
N^o Ch	Fréq. Tx Mhz	Fréq. Rx Mhz	Rx local Mhz	N^o Ch	Fréq. Tx Mhz	Fréq. Rx Mhz	Rx local Mhz
1	43.720	48.760	38.065	1	48.760	43.720	33.025
2	43.740	48.840	38.145	2	48.840	43.740	33.045
3	43.820	48.860	38.165	3	48.860	43.820	33.125
4	43.840	48.920	38.225	4	48.920	43.840	33.145
5	43.920	49.020	38.325	5	49.020	43.920	33.225
6	43.960	49.080	38.385	6	49.080	43.960	33.265
7	44.120	49.100	38.405	7	49.100	44.120	33.425
8	44.160	49.160	38.465	8	49.160	44.160	33.465
9	44.180	49.200	38.505	9	49.200	44.180	33.485
10	44.200	49.240	38.545	10	49.240	44.200	33.505
11	44.320	49.280	38.585	11	49.280	44.320	33.625
12	44.360	49.360	38.665	12	49.360	44.360	33.665
13	44.400	49.400	38.705	13	49.400	44.400	33.705
14	44.460	49.460	38.765	14	49.460	44.460	33.765
15	44.480	49.500	38.805	15	49.500	44.480	33.785
16	46.610	49.670	38.975	16	49.670	46.610	35.915
17	46.630	49.845	39.150	17	49.845	46.630	35.935
18	46.670	49.860	39.165	18	49.860	46.670	35.975
19	46.710	49.770	39.075	19	49.770	46.710	36.015
20	46.730	49.875	39.180	20	49.875	46.730	36.035
21	46.770	49.830	39.135	21	49.830	46.770	36.075
22	46.830	49.890	39.195	22	49.890	46.830	36.135
23	46.870	49.930	39.235	23	49.930	46.870	36.175
24	46.930	49.990	39.295	24	49.990	46.930	36.235
25	46.970	49.970	39.275	25	49.970	46.970	36.275

5.1. L’unité fixe (base) :

La base contient les circuits d’interface pour la boucle locale, un émetteur et un récepteur pour pouvoir communiquer avec l’appareil mobile, le chargeur de batteries, le générateur DTMF (quand elle possède un clavier) et en général un microprocesseur avec ses circuits associés.

Comme la base demande une plus grande quantité d’énergie (émission, charge de batteries, etc.), elle est alimentée par le secteur (120 V, 60 Hz).

5.2. L’unité mobile :

l’unité mobile ressemble beaucoup à l’unité fixe sauf qu’elle n’est pas directement reliée à la boucle locale et qu’elle est alimentée par des piles rechargeables (2.4 à 3.6 volts).

5.3. Appel entrant :

. Les deux appareils sont en mode "attente" (stand-by) ;

. La base détecte la sonnerie par le circuit "ring detector" qui surveille la ligne en permanence ;

. Le microprocesseur transmet à l’émetteur de l’unité "base" un signal ou code qui va être transféré au portable. Ce signal qui se situe autour de 700 Hz à 1500 Hz (audio tone), module la porteuse de 43.720 Mhz à 46.970 Mhz (téléphone à 25 canaux) ;

. Le récepteur du portable reçoit ce signal, l’amplifie, détecte le code ou la fréquence du signal et l’envoie au microprocesseur. Celui-ci active alors la sonnerie du portable. Si la base contient une sonnerie, elle sonnera aussi.

Remarque : le signal de sonnerie est à "ON" 2 à 2.5 s et à "OFF" 3.5 à 4 s

5.4. Signal sortant :

. Quand on appuie sur "talk", le portable allume, la sonnerie arrête et la section de transmission est active. Le microprocesseur génère un signal pilote (guardtone) dont la fréquence se situe entre 5 Khz et 7 Khz. Cette fréquence module la porteuse de 48.760 Mhz à 49.990 Mhz selon le canal et le signal est transféré à l’unité "base" ;

. La base qui est en stand-by reçoit ce signal, le démodule et l’envoie au microprocesseur qui active le relais. L’appareil est alors branché au réseau (ligne Bell) ;

. La tonalité (tone de Bell) est envoyée au portable et un numéro peut être composé.

Remarque : le signal pilote est présent tout au long de l’appel. Lorsque l’appel est terminé, on appuie sur "end" ou "talk" selon l’appareil et à ce moment le signal pilote est arrêté. Le relais est désactivé pour ouvrir l’interrupteur de ligne. Les deux appareils se replacent en mode stand-by et prêts pour un autre appel.

Un filtre empêche le signal pilote (guardtone) d’être envoyé sur la ligne téléphonique. Se rappeler que la bande vocale en téléphonie s’étend de 300 Hz à 3400 Hz.

6. Techniques de dépannage :

6.1. Suggestions avant d’ouvrir les appareils (base et/ou mobile) pour une réparation :

* Le téléphone ne fonctionne pas du tout :

. Le code de sécurité a peut-être été annulé. Pour le reprogrammer, voyez le manuel de service.

. L’adapteur AC n’est peut-être pas branché à fond dans la prise électrique ou au poste de base.

. Le poste de base n’est peut-être pas branché sur la ligne téléphonique.

. Les piles du combiné sont peut-être presque épuisées. Si le voyant "BATT LOW" s’allume en mode conversation, rechargez le bloc-piles.

. Le combiné se trouve peut-être trop loin du poste de base.

* La portée de fonctionnement semble courte :

. Vérifiez si le poste de base est correctement disposé (endroit assez élevé, loin des appareils électroménagers comme le réfrigérateur, des appareils électriques comme le téléviseur, la radio et d’une structure métallique comme un classeur).

. Déployez à fond l’antenne du poste de base.

* La durée des piles du combiné ou d’autonomie en mode d’attente semble plus courte :

. Le bloc-piles n’est peut-être pas rechargé à fond, car les plots de contact sont sales. Essuyez-les avec un linge doux.

. Le bloc-piles a peut-être été trop souvent rechargé avant d’avoir été complètement épuisé. Essayez d’optimiser les piles :

.. Déchargez le bloc-piles en laissant le combiné en mode de conversation jusqu’à ce que le voyant "BATT LOW" s’allume (débranchez au préalable l’unité de base de la ligne téléphonique) ;

.. Chargez le combiné pendant 12 heures ;

.. Répétez encore une fois le procédé.

Si malgré tout, le rendement du téléphone ne s’est pas amélioré, il est temps de remplacer le bloc-piles.

* La sonnerie du combiné ne fonctionne pas à l’arrivée d’un appel :

. Le combiné se trouve peut-être trop éloigné de la base. Rapprochez-le.

. Le commutateur de sonnerie est peut-être réglé à la position "OFF".

. Il y a peut-être plusieurs téléphones sans fil reliés à la même ligne et utilisant le même canal. Changez le canal d’un téléphone en appuyant sur la touche "CHANNEL".

* La réception est parasitée (interférence, murmure ou électricité statique) :

. Passez à un canal donnant une meilleure réception.

. Le poste de base est trop près d’un appareil électrique. Essayez de le placer ailleurs.

. Le combiné est trop près d’un objet métallique. Essayez de le placer ailleurs ou changez de direction quand vous utilisez le combiné.

. Abaissez l'antenne du poste de base pour réduire les interférences.

* Si le téléphone ne fonctionne toujours pas :

. Remettez le poste de base et le combiné à l’état initial :

.. Déconnectez et reconnectez l’adapteur AC du poste de base.

.. Déconnectez puis reconnectez le bloc-piles du combiné.

.. Reprogrammez le code de sécurité.

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dB	P2/P1
40	10 000
30	1000
20	100
10	10
3	2
0	1
-3	0.5
-10	0.1
-20	0.01
-30	0.001
-40	0.001