DE1094306B - Pegelregelung bei Lautfernsprechanlagen und Funksprechendeinrichtungen mit Rueckkopplungssperre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Lautsprecheranlagen oder Funksprechendeinrichtungen mit getrennten Übertragungswegen für die Sende- und Empfangsrichtung, in denen zum Verhindern elektroakustischer Rückkopplung je ein sprachgesteuertes Sperrglied einer Rückkopplungssperre angeordnet ist und bei der in einem der beiden Übertragungswege zum Konstanthalten des Ausgangspegels ein sprachgesteuertes Regelglied vorgesehen ist.

Bei Lautfernsprechanlagen ändert sich die Mikrophonwechselspannung mit dem Abstand des Gesprächsteilnehmers vom Mikrophon. Für die Übertragung des Gespräches steht somit nur eine in einem großen Bereich schwankende Sprachwechselspannung zur Verfügung. In vielen Fällen ist es aber wünschenswert oder sogar erforderlich, daß die zu übertragende Größe nicht in einem zu großen Bereich schwankt. So muß ζ. B. bei einer Nachrichtenübertragung im öffentlichen Fernsprechnetz der Effektivwert der zu übertragenden Sprachwechselspannung am Gabelausgang innerhalb eines vorgeschriebenen Bereiches liegen. Ebenso darf zur Erzielung eines tragbaren Wirkungsgrades die Spannung, mit der der Endverstärker einer Funksprecheinrichtung ausgesteuert wird, nur innerhalb eines kleinen Bereiches schwanken.

Es kann auch für die Betriebssicherheit einer Lautfernsprechanlage mit Rückkopplungssperre und getrennten Übertragungswegen für die Sende- und Empfangsrichtung erforderlich sein, daß sich der Pegel am Ausgang des Sendezweiges nicht in einem zu großen Maß ändert. Dies sei im folgenden erläutert. Führt der Teilnehmer TnI ein Gespräch mit dem fernen Teilnehmer TN 2 und soll für den fernen Teilnehmer eine Zwischensprechmöglichkeit gegeben sein, dann muß die Rückkopplungssperre des Teilnehmers TN1 betätigt werden, wenn die vom Teilnehmer TiV 2 herrührende Sprachwechselspannung im Empfangskanal einen vorgegebenen Betrag, z. B. 6 mV, überschreitet. Die Rückkopplungssperre soll nicht betätigt werden durch Sprachwechselspannungen des Teilnehmers TNl, wenn dieser z. B. sehr laut in das Mikrophon spricht. Sende- und Empfangskanal der Lautfernsprechanlage sind zwar durch den Gabelübertrager entkoppelt, die Gabeldämpfung ist aber endlich und hat je nach Güte der Anpassung etwa einen Wert zwischen 0,7 und 4 Neper. Ist die vom Teilnehmer TNl herrührende Sprachwechselspannung am Eingang des Gabelübertragers nicht begrenzt, so wird die Rückkopplungssperre auch dann betätigt, wenn sie bei einer Gabeldämpfung von z. B. 2,3 Neper den zehnfachen Betrag der Empfangswechselspannung überschreitet, die zum Zwecke des Zwischensprechens die Sperre auslöst. Das wären in dem betrachteten Fall 10 ·. 6 mV = 60 mV. Zum Vergleich sei angeführt,

Pegelregelung bei Lautfernsprechanlagen und Funksprediendeinrichtungen

mit Rückkopplungssperre

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Erwin Martin, München,
ist als Erfinder genannt worden

daß bei einem mit normaler Lautstärke geführten Gespräch die Sprachwechselspannung des Teilnehmers TNl an dem ihm zugeordneten Gabelübertrager etwa 280 mV betragen soll.

Es sind Schaltungsaufgaben für Lautfernsprechanlagen mit Rückkopplungssperren bekannt, bei denen die Lautstärkeschwankungen durch gesteuerte Gleichrichter, die als Regelglied wirken und zwischen den Sprechadern liegen, verringert werden. Bei diesen Anlagen sind die Regelglieder mit einer Rückwärtsregelung ausgeführt. Die Steuergröße für das Regelglied dient zugleich als Steuergröße für die Sperrglieder der Rückkopplungssperre.

Bei Verwendung einer Rückwärtsregelung kann die Entladezeitkonstante für die Regelung aus Stabilitätsgründen nicht genügend klein gemacht werden. Die zulässige Mindestzeitkonstante liegt bei etwa 150 ms. Diese große Zeitkonstante bedingt bei gleichzeitiger Ausnutzung der Steuergröße für das Regelglied als Steuergröße für die Sperrglieder der Rückkopplungssperre einen Effekt, der im folgenden an Hand eines Beispiels erläutert sei. Die Sprechdauer für das Wort »Hamburg« betrage 500 ms. Wird dieses Wort so in das Mikrophon einer Lautfernsprechanlage der obengenannten Art gesprochen, daß die erste Silbe betont und die zweite weniger stark betont ist, dann wird für den Gesprächsteilnehmer am fernen Ende die zweite Silbe praktisch unhörbar. Zu Beginn der ersten läuten Silbe wird der Regelvorgang eingeleitet. Er erstreckt sich bei einer Zeitkonstante von etwa 200 ms bis über die zweite Silbe und dämpft damit auch die zweite Silbe. Bei einer Rückwärtsregelung· wird aber nicht nur die Ausgangsgröße des Regelgliedes beeinflußt,

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sondern auch die Steuergröße für das Regelglied. Im Die Lautfernsprechanlage nach Fig. 1 besteht aus

vorliegenden Fall wird die Steuergröße verkleinert, einem Sendekanal SK, einem Empfangskanal EK und

und da diese mit der Steuergröße für das Sperrglied einem Steuerkanal StK für die Sperrglieder der Rück-

der Rückkopplungssperre identisch ist, wird das Sperr- kopplungssperre, der vom Empfangskanal her mit

glied im Sendezweig wieder stärker wirksam. Das 5 Hilfe eines Steuergliedes St2 unterbrochen werden

Sperrglied unterstützt somit die Wirkung des Regel- kann. Im einzelnen sind im Sendekanal hinter dem

gliedes mittelbar. Bei einer durch die Zeitkonstante Mikrophon M ein Verstärker Fl I, das Sperrglied

bedingten, verzögerten Auswirkung der unmittelbaren RS1 der Rückkopplungssperre und ein Verstärker

Dämpfung wird die zweite, schwach ausgesprochene FlII in Reihe zueinander angeordnet. Der Ausgang

Silbe des Wortes »Hamburg« fast ganz unterdrückt. io des Verstärkers V1II ist über den Gabelübertrager

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die die- GÜ und eine Verbindungsleitung VL, z. B. eine Fern-

sen bekannten Lautfernsprechanlagen mit sprachge- Sprechleitung des öffentlichen Netzes, mit der Stations-

steuerter Rückkopplungssperre anhaftenden Mangel schaltung des fernen Gesprächsteilnehmers TN2 ver-

zu beseitigen. bunden. Diese Stationsschaltung kann ebenfalls als

Bei Lautfernsprechanlagen oder Funksprechendein- 15 Lautfernsprechanlage ausgebildet sein. An den Gabelrichtungen mit getrennten Übertragungswegen für die übertrager GÜ sind in bekannter Weise die Nachbil-Sende- und Empfangsrichtung, in denen zum Verhin- dung N und der Empfangskanal angeschlossen. Dieser dem elektroakustischer Rückkopplung je ein sprach- besteht aus dem Sperrglied RS2 der Rückkopplungsgesteuertes Sperrglied einer Rückkopplungssperre an- sperre und einem Empfangsverstärker V 3, an den der geordnet ist und bei denen in einem der beiden Über- ao Lautsprecher L angeschlossen ist. Um ein Zwischentragungswege zum Konstanthalten des Ausgangspegels sprechen der Teilnehmer zu ermöglichen, haben die ein sprachgesteuertes Regelglied vorgesehen ist, ist die Sperrglieder RS1 und RS2 der Rückkopplungssperre Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die nur eine begrenzte Gesamtdämpfung, z. B. 2,6 Neper, Steuerkanäle sowohl für das Regelglied als auch für und das Steuerglied St2 sehr kurze Ansprech- und die Sperrglieder von einer Stelle des Übertragungs- 25 Nachwirkzeiten. Im Ruhezustand der Anlage ist der weges abgezweigt sind, die sich bezüglich der Über- Sendekanal gedämpft und der Empfangskanal durchtragungsrichtung vor dem Regelglied befindet und die geschaltet. Beim Besprechen des Mikrophons M durch durch die Regelwirkung des Regelgliedes nicht wesent- den Teilnehmer TiVl wird mit Hilfe des Steuerkanals lieh beeinflußt wird. StK, in dem hintereinander ein Verstärker V2 und ein

Es ist zwar bereits bei Anlagen ohne Rückkopp- 30 Steuerglied StI angeordnet sind, das Sperrglied RSl lungssperre bekannt, für eine Empfangsvolumenrege- kontinuierlich entdämpft und im gleichen Maße und lung oder ganz allgemein für eine Amplitudenregelung zur gleichen Zeit die Dämpfung des Sperrgliedes RS2 eine Vorwärtsregelung zu verwenden. Das speziell bei erhöht. Um zu vermeiden, daß die Steuerung ausgelöst Lautfernsprechanlagen mit sprachgesteuerter Rück- wird durch Schallwellen, die vom Lautsprecher L kopplungssperre auftretende Problem, welches durch 35 direkt auf das Mikrophon gelangen, beim Empfang eine Abhängigkeit der Steuergröße für die Sperrglie- eines Gespräches vom Teilnhmer TN2, ist eine Mögder von der geregelten Größe bedingt ist, spielt bei lichkeit vorgesehen, bei Vorhandensein einer Sprachderartigen Anlagen aber keine Rolle. Es ist deshalb wechselspannung am Ausgang des Empfangsverstärin der Beschreibung der bekannten Anlagen auch kers über das Steuerglied St2 den Steuerkanal zu nicht auf dieses Problem eingegangen, sondern im 40 unterbrechen.

Hinblick auf eine Amplitudenregelung eine Rück- Erfindungsgemäß ist in einen der beiden Übertrawärtsregelung als gleichwertig zu einer Vorwärts- gungswege ein Regelglied RG eingefügt, dessen Steuerregelung bezeichnet. größe vor dem Regelglied abgegriffen und durch das

Bei dem zur Erklärung des Erfindungsgedankens Regelglied nicht wesentlich beeinflußt wird. Dieses verwendeten Ausführungsbeispiel wird die für das 45 Regelglied RG ist bei dem Ausführungsbeispiel zwi-Regelglied erforderliche Steuergröße zugleich zur sehen dem Sperrglied RS1 der Rückkopplungssperre Steuerung der Sperrglieder der Rückkopplungssperre und dem Verstärker FlII in den Sendekanal der mitverwendet. Zur Entkopplung von Sprech- und Lautfernsprechanlage eingefügt. Um den Aufwand für Steuerzweig ist das Regelglied ebenso wie die Sperr- die Regeleinrichtung möglichst gering halten zu könglieder der Rückkopplungssperre in Brückenschaltung 50 nen, wird bei dem Ausführungsbeispiel die bereits ausgeführt. Durch Verwendung eines gemeinsamen vorhandene Steuergröße für die Rückkopplungssperre Brückengliedes für die Brückenschaltungen der Sperr- zur Steuerung des Regelgliedes mitverwendet. Daglieder und des Regelgliedes erhält man gleiche Zeit- durch erhält das Regelglied auch die gleichen Zeitkonkonstanten für Rückkopplungssperre und Regelglied. stanten wie die Sperrglieder der Rückkopplungssperre.

Außerdem ist das Regelglied mit einer Ansprech- 55 Eine solche Vereinfachung der Schaltung setzt voraus,

schwelle ausgeführt, durch die der Regeleinsatz fest- daß auch die Steuergröße für die Sperrglieder der

gelegt werden kann. Dadurch wird erst bei lautstarken Rückkopplungssperre durch das Regelglied nicht we-

Gesprächen eine Regelung eingeleitet. Die lautschwa- sentlich beeinflußt wird. Diese Voraussetzung ist bei

chen Anteile des Gespräches werden ungedämpft über- dem Ausführungsbeispiel erfüllt. Der Verstärker Fl II

tragen. 60 ist am Ausgang des Sendekanals angeordnet, um im

Die Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbei- Hinblick auf eine konstante Anpassung an den Gabelspiels in den Fig. 1 bis 3 näher erläutert. übertrager GÜ den Abschluß widerstand des Sende-

Fig. 1 stellt das Prinzipschaltbild einer erfindungs- kanals unabhängig vom Regelvorgang konstant halten

gemäßen Lautfernsprechanlage mit Regeleinrichtung zu können. Zur Vereinfachung der Fig. 3, bei der ein

für einen Gesprächsteilnehmer dar; in 65 großer Schaltungsteil der Lautfernsprechanlage unver-

Fig. 2 sind diejenigen Teile der Schaltungsanord- ändert von Fig. 1 übernommen werden kann, sind alle

nung ausführlicher dargelegt, die für das Verständnis Teile der Lautfernsprechanlage außer dem Mikro-

des Erfindungsgedankens wesentlich sind; durch die phon M, dem Lautsprecher L, dem Gabelübertrager

Fig. 3 wird auf die Anwendung in Funksprechein- GÜ und der Nachbildung N zu dem Netzwerk NW

richtungen hingewiesen. 70 zusammengefaßt, das über die Klemmen K1IK2,

K3/K4t, K 5/K 6, K 7/K 8 mit den ausgenommenen Schaltelementen verbunden ist.

In Fig. 2 sind die Sperrglieder RSl und RS2 der Rückkopplungssperre sowie das Regelglied RG und das Steuerglied StI ausführlich dargestellt. Im übrigen ist für die einzelnen Schaltungsteile die in Fig. 1 gewählte Bezeichnung beibehalten. Das Steuerglied Λ1 besteht aus einem Doppelweggleichrichter G15 und einer Siebdrossel D und liefert zwischen den Knotenpunkten α und b die Steuerspannung u_st für die Sperrglieder der Rückkopplungssperre und das Regelglied. Das Regelglied RG ist erfindungsgemäß ebenso wie die Sperrglieder in Brückenschaltung aufgebaut und hat mit diesen einen Brückenzweig gemeinsam. Dadurch erhält man mit geringem Aufwand eine sehr einfache Anordnung und zudem gleiche Zeitkonstanten für die Sperrglieder und das Regelglied. Der gemeinsame Brückenzweig wird gebildet durch die Widerstände R 3 und i?4, zu denen die Kondensatoren C 3 und C 4 parallel geschaltet sind. Dem Sperrglied RSl ist als zweiter Brückenzweig die Reihenschaltung der Gleichrichter GIl und Gl2 zugeordnet. Das Sperrglied RS2 hat als zweiten Brückenzweig die Reihenschaltung aus den Gleichrichtern G13 und G14. Der zu dem Regelglied RG gehörige zweite Brückenzweig B1 wird gebildet aus der Reihenschaltung der Gleichrichter Gl6 und Gl7. In den Sperrgliedern und in dem Regelglied sind noch Kondensatoren Cl, C2 und C5 zur Potentialtrennung vorgesehen. Die für Sperrglieder und Regelglied gemeinsame Aufladezeitkonstante berechnet sich aus dem Innenwiderstand des Steuergliedes StI, den Durchlaßwiderständen der Gleichrichter GIl bis G/6 und den Kondensatoren C 3 und C4 in bekannter Weise. Bei dem Ausführungsbeispiel wurde eine Aufladezeitkonstante von 0,5 bis 5 ms gewählt. Sie entspricht etwa der physiologischen Einschwingzeit des Ohres. Die Entladezeitkonstante für die Sperrglieder und das Regelglied wird im wesentlichen bestimmt durch die Kondensatoren C 3 und C4 und die Widerstände R 3 und i?4. Für sie wurden etwa2Ü0 ms gewählt. Im Vergleich hierzu liegt die Ausregelzeit des Ohres, das ist die Zeit, innerhalb der eine Tonempfindung nach plötzlichem Abschalten der Quelle noch wahrnehmbar bleibt, bei 50 bis 150 ms. Die Entladezeitkonstante wurde so groß gewählt, um zu vermeiden, daß sich die Pausen zwischen den Silben auf die Steuerspannung u_st auswirken. Im Sperrglied RS 2 der Rückkopplungssperre ist ein Widerstand R 5 vorgesehen, um beim Betätigen des Sperrgliedes die Dämpfung zwischen den Sprechadern auf einen vorgegebenen Wert zu begrenzen. Diese Vorkehrung ist notwendig, um für den fernen Teilnehmer TiV2 ein Zwischensprechen zu ermöglichen. Außerdem wird durch den Widerstand R 5 ebenso wie durch den Widerstand R 2 und das Potentiometer P 2 das Sperrglied RS 2 gegen den Gabelübertrager GÜ entkoppelt. Durch das Potentiometer P 2 kann der Empfangspegel an für das Sperrglied RS 2 und den Empfangsverstärker V 3 geeignete Pegelwerte angepaßt werden.

Die Steuerspannung u_st wird erfindungsgemäß erzeugt aus einer Sprachwechselspannung, die vor dem Regelglied abgegriffen und durch das Regelglied nicht wesentlich beeinflußt wird. Um eine Beeinflussung zu vermeiden, sind zwischen dem Regelglied RG und dem Abzweigpunkt für den Steuerkanal ein Widerstand R1 und ein Potentiometer P1 eingeschaltet. Durch das Potentiometer P1 läßt sich außerdem der Sendepegel verändern.

Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist das Regelglied RG mit einer Ansprechschwelle versehen. Zu diesem Zweck sind die Zweipole Zl und Z 2 in dem Brückenzweig B1 eingefügt. Diese Zweipole können z. B. verwirklicht werden durch Gleichrichter, Widerstände oder durch beides. Es soll durch die Ansprechschwelle vermieden werden, daß auch leise Gespräche durch das Regelglied gedämpft werden. Die Regelung soll erst nach dem Überschreiten einer vorgegebenen, im wesentlichen durch die Zweipolwiderstände Zl und Z2 festgelegten Spannung einsetzen.

In Fig. 3 ist ein Beispiel für die Anwendung der Erfindung in Funksprechendeinrichtungen dargestellt. Das Netzwerk NW mit den Klemmen Kl bis KB wurde in Fig. 1 bereits definiert. Der Teilnehmer TiVl ist über die Verbindungsleitung VL und den Gabelübertrager GÜ einmal mit den Klemmen Kl/K2 des Sendekanals und einmal mit den Klemmen K3/K4 des Empfangskanals verbunden. An die Ausgangsklemmen K5/K6 des Sendekanals ist der Sendeverstärker S angeschlossen. Über die Sendeantenne SA kann die Funkverbindung zum fernen Teilnehmer TiV 2 hergestellt werden. Der Empfangsverstärker E besitzt eine eigene Empfangsantenne EA und ist an die Klemmen K7/K 8 des Netzwerkes NW angeschlossen. Das Netzwerk NW hat die Eigenschaft, daß ein zwischen den Eingangsklemmen Kl/K2 schwankender Pegel an den Ausgangsklemmen K 5/K 6 konstant gehalten wird. Der Sendeverstärker wird dadurch unabhängig von Pegel Schwankungen am Eingang des Netzwerkes mit einer gleichmäßigen Modulationsspannung ausgesteuert.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für Lautfernsprechanlagen oder Funksprechendeinrichtungen mit getrennten Übertragungswegen für die Sende- und Empfangsrichtung, in denen zum Verhindern elektroakustischer Rückkopplung je ein sprachgesteuertes Sperrglied einer Rückkopplungssperre angeordnet ist und bei der in einem der beiden Übertragungswege zum Konstanthalten des Ausgangspegels ein sprachgesteuertes Regelglied vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkanäle sowohl für das Regelglied als auch für die Sperrglieder von einer Stelle des Übertragungsweges abgezweigt sind, die sich bezüglich der Übertragungsrichtung vor dem Regelglied befindet und die durch die Regelwirkung des Regelgliedes nicht wesentlich beeinflußt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für das Regelglied erforderliche Steuergröße gleichzeitig zur Steuerung der Sperrglieder (RSl, RS2) der Rückkopplungssperre verwendet wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelglied (RG) zur Entkopplung von Sprech- und Steuerzweig in Brückenschaltung ausgeführt ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Brückenzweig (51) aus der Reihenschaltung zweier gleichsinnig gepolter Gleichrichter (Gl6, Gl 7) besteht.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrglieder der Rückkopplungssperre ebenfalls in Brückenschaltung ausgeführt sind und zur Erzielung gleicher Auf- und Entladezeitkonstanten ein Brückenglied mit der Brückenschaltung des Regelgliedes gemeinsam haben.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelglied eine An- ' sprechschwelle besitzt, durch die der Regeleinsatz festgelegt wird.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechschweile

ständen besteht, die in Reihenschaltung in dem einen Brückenzweig (B 1) angeordnet sind.

aus Gleichrichtern oder Gleichrichtern und Wider- 866 053.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 752 003, 830 528,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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