DE1083873B - Verfahren zur Verminderung der Aufschwingfaehigkeit rueckkopplungsfaehiger Systeme fuer Hoerfrequenzen - Google Patents

Description

Bei der elektrischen Übertragung von Frequenzen und Frequenzgemischen des Hörbereichs, beispielsweise von Sprache oder Musik, werden häufig Systeme verwendet, die infolge elektrischer oder akustischer Rückkopplung eine Neigung zum Aufschwingen durch Selbsterregung haben. Bei einem Übertragungssystem für Hörfrequenzen, welches beispielsweise zur Beaufschlagung ein im Raum stehendes Mikrophon und zur Wiedergabe einen im gleichen Raum aufgestellten Lautsprecher verwendet, kommt durch die akustische Beaufschlagung des Mikrophons seitens des Lautsprechers und die im Übertragungsweg stets vorhandenen Kopplungen zwischen den beiden Kanälen entgegengesetzter Richtung ein in sich geschlossener, rückgekoppelter Kreis zustande, der zum Aufschwingen in Selbsterregung neigt, sobald die in dem Kreis vorgesehene Verstärkung gleich oder größer ist als die Dämpfung der Kopplungswege. Das gleiche gilt für in Zweidrahtverbindungen eingeschaltete Vierdrahtverstärker. Infolge der nicht vollkommenen Abgleichung der an den Übergangsstellen von Zweidraht auf Vierdraht und umgekehrt vorgesehenen Gabeln besteht eine Rückkopplung, und ein solcher Kreis neigt zum Schwingen, wodurch der mögliche Verstärkungsgrad begrenzt wird. Es ist bereits bekannt, die Aufschwingfähigkeit rückkopplungsfähiger Systeme durch eine additive Frequenzbandverlagerung zu erschweren, die mit Hilfe von Trägerung der Nachricht und einer zweistufigen Modulation mit unterdrückter Trägerfrequenz und Abschneidung des oberen Seitenbandes erzielt wird. Bei dieser additiven Frequenzbandverlagerung wird das gegenseitige Frequenzverhältnis innerhalb der Nachricht gestört und deren Verständlichkeit hierdurch gemindert. Es ist ferner bekannt, zu diesem Zweck eine ständig wechselnde multiplikative Frequenzbandverlagerung vorzunehmen. Bei einer multiplikativen Frequenzbandverlagerung wird das gegenseitige Frequenzverhältnis innerhalb der Nachricht zwar aufrechterhalten, jedoch schwankt infolge der periodischen Veränderung der multiplikativen Verlagerung nach diesem bekannten Verfahren die Tonlage periodisch während der Übertragung um die ursprüngliche Tonlage. Dadurch wird die zu übertragende Bandbreite erheblich erweitert und die Verständlichkeit der übertragenen Nachricht beeinträchtigt.

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der Anordnungen, welche die Aufschwingfähigkeit rückkopplungsfähiger Systeme durch Frequenzbandverlagerung vermeiden. Dies erreicht die Erfindung dadurch, daß bei einem Verfahren zur Verminderung der Aufschwingfähigkeit rückkopplungsfähiger Systeme für Hörfrequenzen mittels multiplikativer Frequenzverlagerung unter Zwischenspeicherung durch vorzugsweise magnetische Aufzeichnung und gegenüber der Einspeichergeschwindigkeit veränderter Ausspeichergeschwindigkeit die Tonlage um einen konstanten Faktor mittels eines periodisch stets in Verfahren

zur Verminderung der Auf schwingf ähigkeit rückkopplungsfähiger Systeme

für Hörfrequenzen

Anmelder:

Telefonbau und Normalzeit G.m.b.H.,
Frankfurt/M., Mainzer Landstr. 134-146

Dipl.-Ing. Anton Marian Springer,

Bad Homburg v. d. Höhe,
ist als Erfinder genannt worden

gleicher! Richtung wirksamen Wandlers verändert und damit Informationsinhalt entweder hinzugefügt oder weggelassen wird. Bei der multiplikativen Änderung aller Frequenzen um den gleichen Faktor gemäß der Erfindung bleibt das Verhältnis aller Frequenzen des Frequenzbereiches zueinander das gleiche und der Charakter des Frequenzgemisches unvermindert erhalten. Lediglich die Tonhöhe des Frequenzgemisches und damit die Breite des Frequenzbandes wird verändert, eine Veränderung der Verständlichkeit der übertragenen Nachricht tritt jedoch nicht ein.

Eine Verschiebung der Tonhöhe von Hörfrequenzen bis zu etwa 11 % nach oben oder unten hat auf die Erkennbarkeit des die Hörfrequenzen erzeugenden Sprechers oder Musikinstrumentes einen verschwindend geringen Einfluß. Eine multiplikative Veränderung aller Hörfrequenzen um wenige Prozent vermindert aber bereits die Aufschwingfähigkeit des rückkopplungsfähigen Systems, in welchem diese Veränderung vorgenommen wird, ganz erheblich.

In Übertragungssystemen der elektrischen Nachrichtentechnik ist es bei Anwendung der Erfindung z. B. möglich, das Besprechungsmikrophon im Schallfeld des in die gleiche Verbindung eingeschalteten Lautsprechers anzuordnen, ohne daß über den akustischen Rückkopplungsweg die Verstärker zum Schwingen kommen.

Die Zwischenspeicherung, welche zur multiplikativen Veränderung aller Hörfrequenzen eine Veränderung der Ausspeichergeschwindigkeit ermöglicht, erfolgt zweckmäßig mittels eines magnetisierbaren Bandes.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 das Blockschema einer Freisprecheinrichtung,

009 547/280

3 4

Fig. 2 das Blockschema eines Zweiwegeverstärkers, in den Frequenzgemischen von Sprache und Musik ist

Fig. 3 eine Aufsicht auf einen Frequenzumsetzer mit dieser Fall jedoch nicht zu erwarten.
Zwischenspeicherung, Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung ist zwischen

Fig. 4 einen Antrieb für Frequenzumsetzer. zwei Zweidrahtleitungen 21 und 22 ein Zweiwegeverstärker

Bei der in Fig. 1 dargestellten Freisprecheinrichtung 5 über Gabeln 23 und 24 eingeschaltet. Die beiden Äste der sind über eine Gabel 11 ein Mikrophon 12 und ein Laut- so geschaffenen Vierdrahtverbindung enthalten die Versprecher 13 mit einer Übertragungsleitung 14 verbunden. stärker 25 und 26.

In dem Mikrophonast der Gabel liegt ein Verstärker 15, Infolge ungenügenden Abgleichs der Gabeln 23 und 24

der die bei Beschallung des Mikrophons erzeugten Ströme ist das Vierdrahtsystem in sich elektrisch rückgekoppelt, auf den gewünschten Sendepegel verstärkt. In dem Laut- io Die Verstärkung der Verstärker 25 und 26 darf nur so sprecherast der Gabel 11 liegt ein Verstärker 16, der die hoch getrieben werden, daß die Summe der Verstärkungen über die Leitung 14 ankommenden Frequenzen verstärkt. die Summe der Dämpfungen der Rückkopplungswege Mikrophon 12 und Lautsprecher 13 sind im selben Raum nicht erreicht.

angeordnet, damit der Sprechende über den Lautsprecher Gemäß der Erfindung ist in einem der Zweige des Vier-

die Gegenäußerung des nicht dargestellten Teilnehmers 15 drahtsystems ein Frequenzumsetzer 27 für die multipliam andern Ende der Übertragungsleitung 14 vernehmen kative Veränderung aller Hörfrequenzen um den gleichen kann. Der Abgleich der Gabel 11 hängt von der Länge Faktor eingeschaltet. Infolge dieser Veränderung aller und den Eigenschaften der Übertragungsleitung 14 ab. Hörfrequenzen gilt die Grenzbedingung für die Bemessung Beim Anschluß unterschiedlicher Übertragungsleitungen der Verstärkung entsprechend der Summe der Dämpist der Abgleich niemals vollkommen. Zwischen dem 20 fangen des Rückkopplungsweges nicht mehr. Die elek-Mikrophonast und dem Lautsprecherast der Gabel besteht trische Dämpfung der Rückkopplungswege wird scheinbar damit eine mehr oder weniger stark gedämpfte Verbin- vergrößert, da die Aufschwingfähigkeit des Systems nach dung. Durch die Beschallung des Mikrophons 12 seitens der Erfindung wesentlich herabgesetzt wird,
des Lautsprechers 13 wird das die Verstärker 15 und 16 Die in Fig. 3 wiedergegebene Einrichtung zur multi-

enthaltende System rückgekoppelt und neigt zum Auf- 25 plikativen Veränderung aller Hörfrequenzen um den schwingen. Will man eine genügend große Verstärkung gleichen Faktor verwendet zur Zwischenspeicherung ein zwecks ausreichend starker Lautwiedergabe anwenden, endloses Band 31, welches um zwei lose drehbare Rollen dann müssen bei den bekannten Anordnungen besondere 32 und 33 sowie eine durch einen Motor drehbare Walze 34 Vorkehrungen in dem betreffenden Raum bei der Auf- umläuft. Das Band 31 wird durch eine von einem weiteren stellung von Mikrophon und Lautsprecher getroffen 30 Motor mit konstanter Geschwindigkeit angetriebene werden, um eine direkte Beschallung des Mikrophons Walze 35 in Umlauf gesetzt, welche das Band gegen die durch den Lautsprecher möglichst auszuschließen und Leitrolle 33 drückt und hierbei mitnimmt,
eine Beschallung durch Reflektion an den Wänden stärker Längs des Bandes ist ein Löschkopf 36 sowie ein Sprech-

zu mindern, die Dämpfung der akustischen Rückkopplung kopf 37 angeordnet. Der Sprechkopf wird in bekannter also möglichst groß zu halten. 35 Weise durch elektrische Schwingungen erregt undmagneti-

Gemäß der Erfindung werden diese Schwierigkeiten siert das Band. Die Walze 34 trägt mehrere — in dem durch Einschaltung eines Frequenzumsetzers 17 in das Beispiel vier — Hörköpf e 38, welche gleichmäßig über den rückkopplungsfähige System vermieden. Der Frequenz- Kreisumfang verteilt angeordnet sind. Das Band umumsetzer 17 kann in dem Lautsprecherast oder in dem schlingt die Walze um den Winkelbereich des Abstandes Mikrophonast der Gabel liegen. Er bewirkt eine multi- 40 zweier benachbarter Hörköpfe 38. Während der Motor 39 plakative Verschiebung aller Frequenzen des Hörbereiches der Antriebswalze 35 stets mit konstanter Geschwindigum einen gleichen Faktor bis etwa 11%. Die Frequenzen, keit umläuft, beispielsweise als Synchronmotor ausgemit welchen das Mikrophon 12 beschallt wurde, werden bildet und aus dem Wechselstromnetz gespeist wird, ist seitens des Lautsprechers 13 daher nicht wiedergegeben, der Antriebsmotor 40 der die Hörköpfe 38 tragenden sondern nur durch den Frequenzumsetzer entsprechend 45 Walze 34 mittels eines Reglers 41 regelbar (Fig. 4). Steht veränderte Frequenzen. Wurde das Mikrophon Beispiels- der Motor 40 still, dann bewegt sich das Band 31 an einem weise mit einem aus drei Tönen gebildeten Akkord be- der Köpfe 38 in derselben Geschwindigkeit vorbei, mit der schallt, dann gibt der Lautsprecher 13 wohl diesen es an dem Sprechkopf 37 vorbeibewegt wurde. Die dem Akkord, j edoch mit um das Versetzungsmaß des Frequenz- Band aufmagnetisierten Frequenzen werden dann in derumsetzers nach oben oder unten verschobener Tonhöhe 50 selben Lage wieder abgenommen und in bekannter Weise wieder. als elektrische Schwingungen dem Ausgang zugeführt.

Nach der Wahrscheinlichkeit ist nicht zu erwarten, daß Läuft die die Hörköpfe 38 tragende Walze 34 in der

bei der Übertragung von Sprache oder Musik in den gleichen Richtung um wie das Band, dann ist die relative originalen Frequenzgemischen Frequenzen in genau dem- Geschwindigkeit zwischen dem Band und einem Hörkopf selben Abstand auftreten, um den die originalen Fre- 55 38 geringer als die relative Geschwindigkeit zwischen dem quenzen bei der multiplikativen Veränderung in dem Band und dem Sprechkopf 37. Infolgedessen werden alle Frequenzumsetzer verschoben werden. Infolge der Ver- auf dem Band aufmagnetisierten Hörfrequenzen um einen Schiebung kann ein impulsweise auftretendes Frequenz- Faktor kleiner als 1 multiplikativ verändert, d. h. in ihrer gemisch das System zwar mehrmals durchlaufen unter Tonhöhe vermindert. Infolge des Umlaufes der Hörköpfe Veränderung bei jedem Umlauf, das betreffende Gemisch 60 38 in der Bewegungsrichtung des Bandes 31 werden jewird j edoch nach wenigen Umläufen bereits an der Grenze weils kleine Abschnitte des Bandes nicht abgetastet, des Frequenzbereiches verschwinden, ohne daß es möglich sondern übersprungen. Es treten keine Lücken auf, da geworden ist, daß die Verstärker durch Selbsterregung die verbleibenden Tonspurstücke unmittelbar nacheinzum Aufschwingen kommen. Würde allerdings, wie im ander abgetastet werden.

Falle eines idealen weißen Rauschens, trotz der Ver- 65 Dreht sich die die Hörköpfe 38 tragende Walze 34 in Schiebung stets auch wieder eine der originalen Beschal- der der Bandbewegung entgegengesetzten Richtung, dann lungsfrequenz gleiche Frequenz durch den Lautsprecher wird die Relativbewegung zwischen Band und Hörkopf wiedergegeben werden, dann würde die Aufschwingfähig- gegenüber der Relativbewegung zwischen Band und keit des Systems nicht vermindert werden. Nach der Sprechkopf vergrößert. Dadurch werden alle auf dem statistischen Verteilung der Frequenzen des Hörbereiches 70 Band aufmagnetisierten Hörfrequenzen multiplikativ

erhöht. Einzelne kleine Abschnitte des Bandes werden von aufeinanderfolgenden Hörköpfen 38 mehrfach abgegriffen, und daher werden periodisch einzelne kleine Abschnitte der Speicherung wiederholt, ohne daß dies bei der Wiedergabe wahrnehmbar wäre.

An Stelle eines stillstehenden Sprechkopfes und einer bewegbaren Mehrfachanordnung von Hörköpfen kann zur Veränderung der Ausspeichergeschwindigkeit gegenüber der Einspeichergeschwindigkeit auch eine bewegliche Anordnung von mehreren Sprechköpfen und ein feststehender Hörkopf Anwendung finden. Eine bewegliche Anordnung mit mehreren Sprechköpfen ist beispielsweise in Fig. 3 der deutschen Patentschrift 965 604 gezeigt.

Der Abstand zwischen dem Sprechkopf und dem Hörkopf bedingt eine Laufzeit. Zur Verringerung dieser Laufzeit ist es zweckmäßig, den Abstand sehr klein zu bemessen und das magnetisierbare Band mit möglichst hoher Geschwindigkeit umlaufen zu lassen.

Für manche Zwecke kann die bei der Anwendung eines bewegten Speichermittels stets auftretende Laufzeit zur Erzeugung unterschiedlicher Laufzeiten für die Speisung räumlich voneinander entfernt angeordneter Lautsprecher wünschenswert sein. Handelt es sich beispielsweise um die verstärkte Wiedergabe mittels verteilt aufgestellter Lautsprecher einer ursprünglichen Schallquelle in einem großen Raum, dann erreicht die Zuhörer, die in der Nähe eines Lautsprechers stehen, dessen Wiedergabe der elektrisch übertragenen Schallschwingungen früher als die in Luft übertragenen originalen Schwingungen der entfernten Schallquelle. Hierdurch können unliebsame Schwebeerscheinungen auftreten. Die Zwischenspeicherung zur Frequenzumsetzung auf einem bewegten Speicherträger nach der Erfindung gestattet es, die Hörköpfe für die Steuerung der verschiedenen Lautsprecher in abgestufter Entfernung zu dem Sprechkopf anzuordnen, 3 so daß die durch die Laufzeit des Speicherträgers bedingte zeitliche Verzögerung der Wiedergabe durch den Lautsprecher der durch die langsamere Schallfortpflanzung in Luft bedingten Laufzeit des originalen Schalles entspricht. Für eine solche Anordnung eignet sich auch ein System mit umlaufenden Sprechköpfen nach Art der Fig. 3 der deutschen Patentschrift 965 604 und mehreren längs des Bandes feststehenden Hörköpfen, wobei der Abstand zwischen den umlaufenden Sprechköpfen und jedem Hörkopf entsprechend der räumlichen Entfernung des betreffenden an den Hörkopf angeschlossenen Lautsprechers von der den Sprechkopf beaufschlagenden Schallquelle bemessen ist.

Die Erfindung ist auf eine Zwischenspeicherung mittels eines magnetisierbaren umlaufenden Bandes für die multiplikative Veränderung aller Frequenzen um einen gleichen Faktor nicht beschränkt. Hierfür lassen sich auch andere Zwischenspeicherungen anwenden, sofern diese eine gegenüber der Einspeicherung veränderte Ausspeicherungsgeschwindigkeit gestatten. Eine Anordnung zur elektrischen Zwischenspeicherung ist in der deutschenPatentschrift 940 656 beschrieben.

Die Erfindung ist ferner auf das Ausmaß der multiplikativen Veränderung aller Frequenzen von 10 bis 15 °/o nicht beschränkt.

Claims (4)

Patentansprüche-.

1. Verfahren zur Verminderung der Aufschwingfähigkeit rückkopplungsfähiger Systeme für Hörfrequenzen mittels multiplikativer Frequenzverlagerung unter Zwischenspeicherung durch vorzugsweise magnetische Aufzeichnung und gegenüber der Einspeichergeschwindigkeit veränderter Ausspeichergeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonlage um einen konstanten Faktor mittels eines periodisch stets in gleicher Richtung wirksamen Wandlers (Sprech- oder Hörkopf) verändert und damit Informationsinhalt entweder hinzugefügt oder weggelassen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stets in gleicher Richtung wirksame

* Wandler bei Zwischenspeicherung nach dem Magnettonprinzip als umlaufender Mehrfachmagnetkopf ausgebildet ist.

3. Frequenzumsetzer für das Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung eines umlaufenden Mehrfachkopfes für die Erzielung unterschiedlicher Laufzeiten mehrere Hörköpfe in Abstand voneinander in der Bewegungsrichtung eines Magnettonbandes hintereinander angeordnet sind.

4. Übertragungssystem für die Beschallung großer Räume unter Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von einer in dem Raum angeordneten originären Schallquelle über ein Mikrophon erzeugten elektrischen Schwingungen mittels eines umlaufenden Mehrfachkopfes auf einem magnetisierbaren, endlosen Band aufgezeichnet und mittels mehrerer feststehender Hörköpfe abgegriffen werden, an welche die in verschiedenen Entfernungen von der originären Schallquelle in dem Raum aufgestellten Lautsprecher angeschlossen sind, wobei der Abstand des Hörkopfes von dem Sprechkopf jeweils entsprechend der Laufzeit der originären Schallschwingungen bei der Überbrückung des Abstandes zwischen der originären Schallquelle und dem Aufstellungsort des betreffenden Lautsprechers bemessen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 558 664, 941 924.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 009 5+7/280 6.60