Telephonteilnehmerstation für lärmige Standorte Der Telephonverkehr von lärmigen Orten aus ist in erster Linie dadurch erschwert, dass die normalen Teilnehmerstationen im allgemeinen keinen Schall druck abgeben, welcher genügt, um einen vorhande nen Umgebungslärm zu übertönen. Dieses Haupthin dernis wird noch durch verschiedene psychologische Faktoren vergrössert, indem die am lärmigen Standort sprechende Person lauter als normal spricht, um den Lärm zu übertönen, währenddem sich eine Person an einer Gegenstation mit stiller Umgebung veran lasst sieht, wegen der dabei auftretenden grossen Empfangslautstärke das Mikrotelephon vom Ohr ent fernt zu halten.
Dadurch wird auch der Abstand zwischen Mund und Mikrophon vergrössert, was dort eine Verkleinerung des Sendepegels zur Folge hat und die Verständigung vom stillen zum lauten Stand ort noch mehr verschlechtert.
Die Anmelderin hat erkannt, dass es, um hier wirk same Abhilfe zu schaffen, nicht genügt, den Hör pegel an der am lärmigen Ort befindlichen Station zu erhöhen, da damit nur ein Teil der genannten Ur sachen der schlechten Verständigung korrigiert würde und ausserdem wegen der stets vorhandenen akusti schen und mechanischen Rückkopplung zwischen Hörer und Mikrophon die Station dadurch zum Pfeifen kommen könnte. Ein dauernd erhöhter Emp fangspegel würde sich zudem an Orten, an welchen der Umgebungslärm nur vorübergehend vorhanden ist, beim Wegfall desselben störend auswirken.
Die Erfindung bringt hier eine wesentliche Ver besserung der Verhältnisse. Sie betrifft eine Telephon- teilnehmerstation für lärmige Standorte, welche ein in einem Mikrotelephon montiertes Mikrophon mit einem dazugehörigen Sendeverstärker und einen Hörer mit einem dazugehörigen Empfangsverstärker enthält. Diese Station ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ein vom genannten Mikrophon unabhängig an- geordnetes und vom Sprechschall höchstens in be schränkter Weise beeinflusstes zweites Mikrophon mit einem zugehörigen Verstärker enthält.
Ein weiteres Kennzeichen dieser Station sind Schaltmittel, welche bei zunehmendem, vom zweiten Mikrophon empfan genem Schalldruck den Verstärkungsgrad des Sende verstärkers reduzieren und denjenigen des Empfangs verstärkers erhöhen.
Die Figur zeigt das Schaltungsschema eines Ausfüh rungsbeispiels der erfindungsgemässen Station. Man erkennt die üblichen Elemente, wie Differential- übertrager U1, Nachbildung N, Gabelkontakt GK, Glocke Gl mit Kondensator C1 und die Nummern scheibe mit den Kontakten<I>i</I> und<I>k.</I> Die verschiedenen Verstärker enthalten Transistoren und werden über die Teilnehmerleitung gespeist. Zur Ermöglichung einer einwandfreien Regelung der Verstärker wird ihre Speisespannung mit Hilfe eines stromabhängigen Widerstandes VDR stabilisiert. Dieser Widerstand hat die Eigenschaft, in einem grossen Bereich des ihn durchfliessenden Stromes eine nahezu konstante Spannung zu erzeugen.
Er ist nun derart in die Schal tung eingefügt, dass er gleichstrommässig im Zuge der Teilnehmerleitung liegt. An seinen Enden entsteht trotz der durch die Regelung der Verstärker bedingten Belastungsschwankungen und der durch wechselnde Länge der Zuleitung hervorgerufenen Unterschiede in dem ihn durchfliessenden Strom eine einigermassen konstante Spannung. Um einen ungehinderten Fluss der Wechselströme zu ermöglichen, ist dieser Wider stand VDR durch einen Kondensator C2 überbrückt. Die stabilisierte Spannung zur Speisung sämtlicher Verstärker liegt dann zwischen den Potentialen KS und b.
Der Verstärker für das im Mikrotelephon mon tierte Sprechmikrophon besteht aus den beiden Tran sistoren<I>T 1</I> und<I>T2</I> mit den zusätzlich notwendigen Schaltungsteilen. Vom Mikrophon<I>SM,</I> für welches vorzugsweise ein magnetisches Mikrophon gewählt wird, gelangt das Signal über den Kondensator C3 auf die Basis des Transistors TI, welche gegenüber dem Emitter durch den aus den Widerständen R1, R2 und R3 gebildeten Spannungsteiler negativ vor gespannt ist.
Der durch dieses Signal gesteuerte, über den Widerstand R4, den Kollektor und Emitter fliessende Strom erzeugt am genannten Widerstand R4 einen Spannungsabfall, dessen Wechselkomponente über den Kondensator C4 der über die Widerstände R5 und R6 vorgespannten Basis des Transistors T2 zugeführt wird. Der Kollektor dieses zweiten Tran sistors wirkt auf den Ausgangstransformator U2, dessen Sekundärwicklung zusammen mit dem dazu in Serie liegenden Kondensator C2 an derjenigen Stelle der Schaltung angeschlossen ist, an welcher in den herkömmlichen Stationen das Mikrophon liegt.
Der Widerstand R7 im Emitterkreis des Transistors T2 bewirkt in bekannter Weise eine Gegenkopplung und vermindert gleichermassen die Einflüsse der Tem peratur und den Einfluss der Streuungen zwischen verschiedenen Transistoren desselben Typs.
Der Empfangsverstärker besteht aus dem Tran sistor T3 mit den zugehörigen Schaltelementen. Das Eingangssignal wird der Basis dieses Transistors durch die Wicklung HW des Differentialübertragers U1 zu geführt. Dies ist diejenige Wicklung, an welche in einer herkömmlichen Station der Hörer angeschlossen wird. Die Vorspannung dieser Basis wird durch den aus den Widerständen R8 und R9 gebildeten Span- nungsteiler erzeugt. Der Widerstand R9 ist dabei durch den Kondensator C5 überbrückt, so dass der Stromkreis für die Wechselkomponente des Basis stromes dämpfungsarm geschlossen ist.
Der Aus gang des Transistors T3 wirkt über den Ausgangs transformator U3 auf den Hörer H.
Zur Erzeugung einer Regelspannung für die auto matische Verstärkungsregelung dient der durch das Mikrophon<I>LM</I> gesteuerte Verstärker mit dem Tran sistor<I>T4.</I> Das Mikrophon <I>LM</I> dient zur Aufnahme des Umgebungslärms und ist an der Station in der Weise angeordnet, dass es nicht direkt von der in das Mikrophon<I>SM</I> gesprochenen Sprache getroffen wird. Die Verhältnisse sind dabei so gewählt, dass am Mi krophon<I>LM</I> die von der Sprache hervorgerufene Spannung kleiner ist als die von angemessen lautem Umgebungslärm erzeugte. Ohne diese Voraussetzung ist eine richtige Regelung nicht möglich. Die Span nung des Lärmmikrophons<I>LM</I> wird nun über den Kondensator C6 der über die Widerstände R10 und R11 vorgespannten Basis des genannten Transistors T4 zugeführt.
Der Widerstand R13 wirkt in dem für Widerstand R7 erklärten Sinne als Gegenkopplung. Da in diesem Falle das Mikrophonsignal direkt zwi schen Emitter und Basis an den Transistor angelegt wird, ist diese Gegenkopplung rein gleichstrommässig, wodurch keine Verstärkungseinbusse bewirkt wird. Die Wechselkomponente des durch den Widerstand R12 und den Kollektor fliessenden Signals wird über die beiden Kondensatoren C7 und C8 den Gleich richtern<I>D l</I> und<I>D2</I> zugeführt. Infolge der Wirkung des Gleichrichters D 1 fliesst ein dem Signal proportio naler Gleichstrom durch D1, R14, R3 und über R15 zurück. Ein ebensolcher Gleichstrom fliesst durch D2, R16 und R9.
Infolge der Wirkung der Konden satoren C9 und C5, welche die Widerstände R3 und R9 wechselstrommässig überbrücken, fliesst nur Gleichstrom durch diese Widerstände. Die dadurch hervorgerufene Spannung wird als Regelspannung verwendet. Die Regelspannung am Widerstand R3 wirkt entgegengesetzt zu derjenigen Spannung, welche am selben Widerstand infolge des durch R1 und R2 fliessenden Stromes entsteht. Durch deren Wirkung wird daher die Vorspannung der Basis des Tran sistors T1 gegenüber dem Emitter vermindert.
Im Gegensatz dazu wirkt die am Widerstand R9 ent stehende Regelspannung im gleichen Sinne wie die feste Vorspannung. Beim Transistor T3 wird somit durch die vom Lärm abhängige Regelspannung die Vorspannung der Basis gegenüber dem Emitter ver grössert.
Der Zusammenhang zwischen Basis- und Kollek- torstrom ist bei einem Transistor stets linear, dage gen ist der Eingangswiderstand der Basis, bezogen auf den Emitter, vom Basisstrom abhängig. Diese Eigenschaft wird für die Regelung ausgenützt. Da nun bei den Transistoren T1 und T3 die Wechselspan nungsquelle für die Speisung der Basis relativ nieder- ohmig ist, so hängt die entstehende Wechselstrom komponente in der Basis und damit auch im Kollek tor von der Vorspannung der Basis ab.
Der genannte Eingangswiderstand nimmt dabei mit zunehmendem Basisstrom ab, wodurch der Signalstrom ansteigt und der Verstärkungsgrad vergrössert wird.
Wie nun vorher dargelegt wurde, nimmt infolge eines vom Lärmmikrophon<I>LM</I> empfangenen Schalls die Vorspannung am Transistor T1 ab, am Tran sistor T3 dagegen zu. Durch diese Wirkungen wird der Verstärkungsgrad des Mikrophonverstärkers re duziert und derjenige des Hörerverstärkers erhöht.
Mit der beschriebenen Schaltung erreicht man, dass bei Umgebungslärm, bei welchem die an der Station sprechende Person unwillkürlich lauter spricht, der Verstärkungsgrad in abgehender Richtung reduziert wird, wodurch die Sprache am Empfangsort eine einigermassen normale Lautstärke aufweist und der Umgebungslärm gedämpft ertönt. Die an der Ge genstation sprechende Person wird infolgedessen nicht veranlasst, das Mikrotelephon vom Kopf ent fernt zu halten und damit den Sendepegel herabzu setzen. In der Empfangsrichtung wird dagegen unter der Wirkung des vom Lärmmikrophon empfangenen Umgebungslärms der Empfangspegel am Hörer ver stärkt, wodurch eine Verständigung in der lärmigen Umgebung ermöglicht wird, auch wenn der Gesprächs partner mit normaler Lautstärke spricht.
Durch die automatische Regelung wird dafür gesorgt, dass auch bei wechselndem Umgebungslärm stets die richtigen Verstärkungsverhältnisse eingestellt sind und dass die Station beim vollständigen Wegfall des Umge bungslärmes dieselben Verhältnisse aufweist wie eine normale Station. Bedingung für ein richtiges Funktio nieren der Regelung ist vor allem, dass das Lärm mikrophon<I>LM</I> so aufgestellt wird, dass es vom Umgebungslärm in weit grösserem Masse als von dem an der Station gesprochenen Schall beeinflusst wird. Andernfalls würde bei jedem Gespräch die Regelung im Sinne einer lauten Umgebung wirksam werden.
Telephone subscriber station for noisy locations Telephone traffic from noisy locations is primarily made more difficult by the fact that the normal subscriber stations generally do not emit sound pressure which is sufficient to drown out an existing ambient noise. This main obstacle is exacerbated by various psychological factors, in that the person speaking at the noisy location speaks louder than normal in order to drown out the noise, while a person at a remote station in a quiet environment is induced to do so because of the high reception volume that occurs Keep the microphone away from your ear.
This also increases the distance between the mouth and the microphone, which results in a reduction in the transmission level there and makes communication between the quiet and the loud location even worse.
The applicant has recognized that in order to provide effective remedy here, it is not sufficient to increase the hearing level at the station located at the noisy place, since this would only correct some of the causes of the poor communication mentioned and also because of the constant acoustic and mechanical feedback between the listener and the microphone could cause the station to whistle. A continuously increased level of reception would also have a disruptive effect in places where the ambient noise is only temporarily present if it were no longer present.
The invention brings here a substantial improvement in the situation. It relates to a telephone subscriber station for noisy locations which contains a microphone mounted in a microphone with an associated transmission amplifier and a receiver with an associated reception amplifier. This station is characterized in that it contains a second microphone with an associated amplifier, which is arranged independently of the said microphone and is at most influenced to a limited extent by the speech sound.
Another feature of this station are switching means which, with increasing sound pressure received by the second microphone, reduce the gain of the transmitter amplifier and increase that of the receiver amplifier.
The figure shows the circuit diagram of an exemplary embodiment of the station according to the invention. You can see the usual elements, such as differential transformer U1, replica N, fork contact GK, bell Gl with capacitor C1 and the number disk with contacts <I> i </I> and <I> k. </I> The different Amplifiers contain transistors and are fed via the subscriber line. To enable the amplifier to be controlled properly, its supply voltage is stabilized with the aid of a current-dependent resistor VDR. This resistor has the property of generating an almost constant voltage in a large area of the current flowing through it.
It is now inserted into the circuit in such a way that it is direct current in the course of the subscriber line. At its ends, despite the load fluctuations caused by the regulation of the amplifier and the differences in the current flowing through it caused by the changing length of the supply line, a reasonably constant voltage arises. In order to allow an unhindered flow of alternating currents, this resistance was VDR bridged by a capacitor C2. The stabilized voltage for feeding all amplifiers is then between the potentials KS and b.
The amplifier for the speech microphone installed in the microphone consists of the two transistors <I> T 1 </I> and <I> T2 </I> with the additional circuit components required. From the microphone <I> SM, </I>, for which a magnetic microphone is preferably selected, the signal passes via the capacitor C3 to the base of the transistor TI, which is connected to the emitter by the voltage divider formed from the resistors R1, R2 and R3 negative before is tensioned.
The current, controlled by this signal and flowing through the resistor R4, the collector and emitter, generates a voltage drop across the resistor R4, the alternating component of which is fed through the capacitor C4 to the base of the transistor T2, which is biased through the resistors R5 and R6. The collector of this second Tran sistor acts on the output transformer U2, the secondary winding of which, together with the capacitor C2 in series, is connected to that point in the circuit where the microphone is located in the conventional stations.
The resistor R7 in the emitter circuit of the transistor T2 causes negative feedback in a known manner and also reduces the effects of the temperature and the influence of the scatter between different transistors of the same type.
The receiving amplifier consists of the Tran sistor T3 with the associated switching elements. The input signal is fed to the base of this transistor through the winding HW of the differential transformer U1. This is the winding to which the handset is connected in a conventional station. The bias of this base is generated by the voltage divider formed from resistors R8 and R9. The resistor R9 is bridged by the capacitor C5 so that the circuit for the AC component of the base current is closed with little attenuation.
The output of the transistor T3 acts via the output transformer U3 on the listener H.
The amplifier controlled by the microphone <I> LM </I> with the transistor <I> T4 is used to generate a control voltage for the automatic gain control. </I> The microphone <I> LM </I> is used for recording of the ambient noise and is arranged at the station in such a way that it is not directly hit by the language spoken into the microphone <I> SM </I>. The ratios are chosen so that the <I> LM </I> microphone on the <I> LM </I> microphone is less than the voltage generated by appropriately loud ambient noise. Correct regulation is not possible without this requirement. The voltage of the noise microphone <I> LM </I> is now fed via the capacitor C6 to the base of the said transistor T4 which is biased via the resistors R10 and R11.
Resistor R13 acts as a negative feedback in the sense explained for resistor R7. Since in this case the microphone signal is applied directly between the emitter and the base to the transistor, this negative feedback is purely direct current, so that no loss of gain is caused. The alternating component of the signal flowing through the resistor R12 and the collector is fed to the rectifiers <I> D1 </I> and <I> D2 </I> via the two capacitors C7 and C8. As a result of the action of the rectifier D 1, a direct current proportional to the signal flows back through D1, R14, R3 and via R15. The same direct current flows through D2, R16 and R9.
As a result of the action of the capacitors C9 and C5, which bridge the resistors R3 and R9 in terms of alternating current, only direct current flows through these resistors. The resulting voltage is used as the control voltage. The control voltage at resistor R3 acts in the opposite direction to the voltage that is created at the same resistor as a result of the current flowing through R1 and R2. Their action therefore reduces the bias of the base of the transistor T1 with respect to the emitter.
In contrast to this, the control voltage generated at resistor R9 acts in the same way as the fixed bias voltage. In transistor T3, the control voltage, which is dependent on the noise, increases the bias voltage of the base relative to the emitter.
The relationship between base and collector current is always linear in a transistor, whereas the input resistance of the base, in relation to the emitter, depends on the base current. This property is used for the regulation. Since the AC voltage source for supplying the base is relatively low in the transistors T1 and T3, the alternating current component in the base and thus also in the collector depends on the bias of the base.
The aforementioned input resistance decreases with increasing base current, whereby the signal current increases and the gain is increased.
As has now been explained above, as a result of a sound received from the noise microphone <I> LM </I>, the bias voltage at transistor T1 decreases, while at Tran sistor T3 it increases. Due to these effects, the gain of the microphone amplifier is reduced and that of the headphone amplifier is increased.
With the circuit described, it is achieved that in the case of ambient noise in which the person speaking at the station involuntarily speaks louder, the degree of amplification in the outgoing direction is reduced, so that the speech at the receiving location has a reasonably normal volume and the ambient noise is muffled. As a result, the person speaking at the opposite station is not prompted to keep the microtelephone away from the head and thereby reduce the transmission level. In the reception direction, however, the reception level at the listener is strengthened under the effect of the ambient noise received by the noise microphone, which enables communication in the noisy environment, even if the conversation partner speaks at normal volume.
The automatic control ensures that the correct amplification ratios are always set, even with changing ambient noise, and that the station has the same ratios as a normal station if the ambient noise is completely eliminated. The main condition for the correct functioning of the regulation is that the noise microphone <I> LM </I> is set up in such a way that it is influenced by the ambient noise to a far greater extent than by the sound spoken at the station. Otherwise the regulation in terms of a noisy environment would take effect for every conversation.