DE1148273B

DE1148273B - Circuit arrangement for limiting the amplitude of speech signals with suppression of disturbing noises during the signal pauses

Info

Publication number: DE1148273B
Application number: DEST10224A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Leopold Christiansen; Dr-Ing Hans Marko; Dipl-Ing Kurt Heinz Schneider
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1955-08-12
Filing date: 1955-08-12
Publication date: 1963-05-09

Description

Schaltungsanordnung zum Begrenzen der Amplitude von Sprachsignalen mit Unterdrückung der Störgeräusche während der Signalpausen Bei der Amplitudenbegrenzung von elektrischen Signalen, insbesondere von Sprachsignalen, kann während der Signalpausen die Störspannung, besonders bei starker Begrenzung des Signals, mit ihren Amplituden in die Größenordnung der begrenzten Signalamplitude kommen. In den Signalpausen ist dann in der Empfangseinrichtung das Störgeräusch mit einer Lautstärke zu hören, die der Signallautstärke gleichkommen kann. Der Gewinn an Störabstand bei der eigentlichen Begrenzung wird durch diese in den Signalpausen auftretenden starken Störgeräusche unter Umständen erheblich beeinträchtigt.Circuit arrangement for limiting the amplitude of speech signals with suppression of background noises during the signal pauses when limiting the amplitude of electrical signals, in particular of voice signals, can occur during the signal pauses the interference voltage, especially when the signal is severely limited, with its amplitudes come in the order of magnitude of the limited signal amplitude. In the signal pauses can the background noise be heard at a volume in the receiving device which can equal the signal volume. The gain in signal-to-noise ratio at the actual The limitation is due to the strong background noises occurring in the signal pauses may be significantly impaired.

Weiterhin tritt bei der Begrenzung von Sprachsignalen die Erscheinung auf, daß die Abklingvorgänge der Sprachlaute durch die Begrenzung in ihrem Pegel über eine längere Zeit, als es der normalen Sprache entspricht, konstant gehalten werden, was eine Art von Nachhallerscheinung in den Signalpausen bewirkt.Furthermore, the phenomenon occurs with the limitation of speech signals on that the decay processes of speech sounds by limiting their level held constant over a longer period of time than normal speech which causes a kind of reverberation in the signal pauses.

Es sind bereits Begrenzerschaltungen bekannt, mit denen gleichzeitig eine Unterdrückung kleiner und eine Begrenzung großer Amplituden erzielt werden kann.There are already known limiter circuits with which at the same time a suppression of small amplitudes and a limitation of large amplitudes can be achieved can.

Derartige einen Schwellwert und einen Begrenzungswert aufweisende Schaltungen bestehen z. B. aus zwei über einen übertrager zusammengeschalteten Duodioden. Da die Differenz zwischen den in den Signalpausen auftretenden Geräusch- und den eigentlichen Signalamplituden bei der Begrenzung von Sprachsignalen oft verhältnismäßig klein ist, können die bekannten Schaltungen dann nicht zur Geräuschunterdrückung verwendet werden. Es würden mit ihnen nämlich die Signalamplituden unzulässig verkleinert werden.Such having a threshold value and a limiting value Circuits exist z. B. from two interconnected via a transformer. Since the difference between the noise and the the actual signal amplitudes when limiting speech signals are often proportionate is small, the known circuits can then not be used for noise suppression be used. With them the signal amplitudes would namely be reduced impermissibly will.

Mit Hilfe der Erfindung wird demgegenüber eine Geräuschunterdrückung während der Signalpausen und eine vollständige übertragung der Signale bis zu einem oberen Grenzwert erzielt.With the help of the invention, on the other hand, a noise suppression is achieved during the signal pauses and a complete transmission of the signals up to one upper limit achieved.

Hierzu wird ausgegangen von einer Schaltungsanordnung zum Begrenzen der Amplitude von Sprachsignalen, bei der die am Eingang außer den Sprachspannungen anliegenden Geräuschspannungen bei ausbleibendem Nutzsignal durch die starke Begrenzung am Ausgang gleiche Amplituden wie das Nutzsignal aufweisen würden und bei der ein Steuerglied bei Eingangsamplituden unterhalb eines bestimmten Grenzwertes den übertragungsweg sperrt oder stark dämpft und oberhalb dieses Grenzwertes mittels einer aus der Signalamplitude abgeleiteten Steuerspannung diese Sperrung bzw. Dämpfung aufhebt, derart, daß bei größeren Eingangsamplituden die gesamte Amplitude bis zu einem oberen Begrenzungswert übertragen wird. Für die Lösung der gestellten Aufgabe werden gemäß der Erfindung zwei Schaltungsanordnungen angegeben. Die gewünschte Wirkung wird einmal dadurch erreicht, da.ß das mit dem Begrenzer kombinierte Steuerglied einen Vierpol bildet, daß der begrenzende Schaltungsteil aus zwei im Längszweig des Vierpols in Reihe liegenden, gegeneinandergeschalteten Dioden, die in ihrem Arbeitspunkt durch einen ihrem gemeinsamen Verbindungspunkt zugeführten Vorstrom festgelegt sind, und zwei im Querzweig des Vierpols jeweils vor und hinter der Reihenschaltung der beiden Dioden liegenden Widerständen gebildet wird und daß über den aus einer am gemeinsamen Verbindungspunkt der Dioden angeschlossenen, für die Signalfrequenzen hochohmigen Drosselspule und einer in Reihe dazu geschalteten Diode bestehenden steuernden Schaltungsteil eine Vergleichsspannung eingespeist wird.This is based on a circuit arrangement for limiting the amplitude of speech signals at which the input other than the speech voltages Noise voltages present in the absence of a useful signal due to the strong limitation at the output would have the same amplitudes as the useful signal and at the one Control element controls the transmission path for input amplitudes below a certain limit value blocks or strongly attenuates and above this limit value by means of one of the signal amplitude derived control voltage cancels this blocking or attenuation, such that at larger input amplitudes the total amplitude up to an upper limit value is transmitted. For the solution of the problem are according to the invention two circuit arrangements specified. The desired effect is achieved once achieved that the control element combined with the limiter forms a quadrupole, that the limiting circuit part of two in the series branch of the quadrupole in series lying, counter-connected diodes, which in their operating point by a their common connection point supplied bias current are fixed, and two in the shunt arm of the quadrupole in front of and behind the series connection of the two Diodes lying resistors is formed and that via the one on the common Connection point of the diodes connected, for the signal frequencies high impedance Choke coil and a series-connected diode control circuit part a comparison voltage is fed in.

Im anderen Falle bestehen die Lösungsmittel darin, daß das mit dem Begrenzer kombinierte Steuerglied einen Vierpol bildet, daß der begrenzende Schaltungsteil aus zwei in je einem Querzweig des Vierpols liegenden, gegensinnig geschalteten und durch eine Vorspannung in ihrem Arbeitspunkt festgelegten Dioden besteht, daß der steuernde Schaltungsteil aus einem im Längszweig des Vierpols zwisehen den beiden Dioden befindlichen Kondensator und der zu diesem parallel geschalteten Reihenschaltung einer für alle Signalfrequenzen hochohmigen Drosselspule und einer weiteren Diode gebildet wird und daß ferner dem auch die weitere Diode durchfließenden Vorstrom ein Vergleichsstrom gegensinnig in dieser Diode überlagert wird.In the other case, the solvents are that with the Limiter combined control element forms a quadrupole that the limiting circuit part of two, each in a cross-branch of the quadrupole, connected in opposite directions and diodes fixed at their operating point by a bias voltage exist that the controlling circuit part from a zwisehen in the series branch of the quadrupole the both diodes located capacitor and the series circuit connected in parallel to this one choke coil with high resistance for all signal frequencies and another diode is formed and that also the bias current flowing through the further diode a comparison current is superimposed in opposite directions in this diode.

Auf diese Weise werden praktisch die Störsignale, die im allgemeinen einen gegenüber dem ursprünglichen Signalpegel relativ niedrigen -Pegel haben, von der Übertragung ausgeschlossen oder doch so stark unterdrückt, daß sie nicht mehr merklich als Störung in Erscheinung treten;-- -während die Nutzsignale wegen ihres höheren Pegels bis zum Erreichen des Begrenzungspegels gar nicht oder nur sehr unwesentlich gedämpft werden.In this way, the interfering signals that are in general practically have a level that is relatively low compared to the original signal level, of excluded from transmission or at least so strongly suppressed that it is no longer possible noticeably appear as interference; - while the useful signals because of their higher level not at all or only very insignificantly until the limit level is reached be dampened.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Fig. 1 bis 3, in denen die prinzipielle Anordnung und die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert. In Fig. 1 a ist das Übertragungsglied dem Begrenzer nachgeschaltet, in Fig. 1 b mit dem Begrenzer kombiniert und in Fig. 1 c dem Begrenzer vorgeschaltet; Fig. 2 zeigt das eine, erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel; Fig.3 zeigt das andere erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel.The invention is described below with reference to FIGS. 1 to 3, in which the basic arrangement and the exemplary embodiments according to the invention are shown are explained in more detail. In Fig. 1 a, the transmission element is connected downstream of the limiter, combined with the limiter in FIG. 1 b and upstream of the limiter in FIG. 1 c; Fig. 2 shows one embodiment of the invention; Fig.3 shows the other embodiment of the invention.

In den Fig. l a, 1 b und 1 c sind Blockschaltbilder von Anordnungen zum Erzeugen sogenannter »begrenzter Sprache« mit Unterdrückung der Störgeräusche während der Signalpausen dargestellt. In diesen Figuren ist G eine Wechselstromquelle, beispielsweise die vorhergehende Verstärkerstufe, die mit dem Begrenzer B verbunden ist. Das Übertragungsglied ü ist in Fig. 1 a dem Begrenzer nachgeschaltet, in Fig. 1 b mit dem Begrenzer kombiniert und in Fig. 1 c dem Begrenzer vorgeschaltet. Das dem Begrenzer zugeführte Signal gelangt dabei gleichzeitig auch zu einem Steuerglied, das in Abhängigkeit von der Signalamplitude den Übertragungsweg öffnet oder sperrt, um während der Signalpausen keine Störgeräusche passieren zu lassen.FIGS. 1a , 1b and 1c show block diagrams of arrangements for generating so-called “limited speech” with suppression of background noise during the signal pauses. In these figures, G is an alternating current source, for example the preceding amplifier stage connected to limiter B. The transmission element ü is connected downstream of the limiter in FIG. 1 a, combined with the limiter in FIG. 1 b and upstream of the limiter in FIG. 1 c. The signal fed to the limiter at the same time also reaches a control element which, depending on the signal amplitude, opens or blocks the transmission path in order not to allow any interfering noises to pass during the signal pauses.

Die erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen entsprechen der Fig. 1 b, wo Begrenzer und Steuerglied in einer Einheit kombiniert sind.The circuit arrangements according to the invention correspond to FIG. 1 b, where the limiter and control element are combined in one unit.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel sind zwei entgegengesetzt gepolte Dioden D 3, D 4 im Längszweig des Begrenzers angeordnet. Von einer (nicht gezeigten) .Stromquelle wird ein konstanter Verstrom 1o an die Klemmen 5, 2 geliefert. Dieser Strom fließt über den Vorwiderstand R, und, solange nur eine geringe Spannung an den Eingangsklemmen 1, 2 liegt, im wesentlichen über die Drossel L, und die von der Spannungsquelle U" in Flußrichtung vorgespannte Diode D7. Da die Dioden D 3 und D 4 nur eine geringe Verspannung erhalten, sperren sie den Signalübertragungsweg für kleine Signalamplituden. Bei wachsender Eingangsspannung fließt zunächst ein geringer'Signalstrom über die Dioden D 3, D 4. Dadurch wird das Potential an dem Anschlußpunkt der Drossel L, negativ, die Diode D 7 wird gesperrt, und der Verstrom 1o fließt über die Dioden D 3 und D 4 und die Querwiderstände R 4 und R 5, wodurch der Arbeitspunkt dieser Dioden so weit verschoben wird,. daß die gesamte Signalamplitude bis zu einem oberen Grenzwert zu den Ausgangsklemmen 3,-:4. übertragen wird. Die Drossel L, ist für Wechselstrom hochohmig. Die Kondensatoren C und C dienen der gleichstrommäßigen Abriegelung des Vierpols.In the first embodiment shown in FIG. 2, two oppositely polarized diodes D 3, D 4 are arranged in the longitudinal branch of the limiter. A constant electrical current 1o is supplied to the terminals 5, 2 from a power source (not shown). This current flows through the series resistor R and, as long as there is only a low voltage at the input terminals 1, 2 , essentially through the choke L and the diode D7 which is forward-biased by the voltage source U ". Since the diodes D 3 and D 4, they block the signal transmission path for small signal amplitudes. When the input voltage rises, a small signal current first flows through the diodes D 3, D 4 is blocked, and the Verstrom 1o flows through the diodes D 3 and D 4 and the cross resistors R 4 and R 5, whereby the operating point of these diodes is shifted so far that the entire signal amplitude up to an upper limit value to the output terminals 3, -: 4. The choke L is high-resistance for alternating current. The capacitors C and C are used for direct current blocking of the quadrupole.

Die Anordnung nach Fig. 2 kann vereinfacht werden, indem man an Stelle der zusätzlichen Diode D 7 und der zugehörigen Schaltelemente L, und Cs zur Sperrung des Wechselstromes bei diesem Längsbegrenzer eine zusätzliche Vorspannung in Reihe mit den Widerständen R 5 oder R 4 oder beiden vorsieht, durch die unterhalb eines bestimmten Pegels der Begrenzer als Sperre wirkt. Die Spannungsquelle für diese zusätzliche Vorspannung kann in beliebiger Richtung gepolt sein.The arrangement of Fig. 2 can be simplified by replacing the additional diode D 7 and the associated switching elements L, and Cs for blocking of the alternating current with this length limiter an additional bias voltage in series with the resistors R 5 or R 4 or both provides, through the below one certain level the limiter acts as a barrier. The voltage source for this additional bias can be polarized in any direction.

Fig. 3 zeigt die Anordnung als dazu dualen Querbegrenzer, bei dem zusätzlich zu der üblichen Vorspannung Uo für die Dioden D 5, D 6 zur Einstellung der Begrenzung ein Vorstrom 1,, für eine weitere Diode D S eingeprägt ist, welcher die Reihenschaltung aus einer Drossel L,' und einem Kondensator C. parallel liegt.Fig. 3 shows the arrangement as a dual transverse limiter, in which in addition to the usual bias voltage Uo for the diodes D 5, D 6 for setting the limitation, a bias current 1 ,, is impressed for a further diode DS, which is the series circuit of a choke L, 'and a capacitor C. is parallel.

Claims

PATENT CLAIMS ' 1. Circuit arrangement for limiting the amplitude of speech signals, in which the noise voltages present at the input in addition to the speech voltages would have the same amplitudes as the useful signal due to the strong limitation at the output if there was no useful signal, and in which a control element would have the same amplitudes as the useful signal at input amplitudes below. a certain limit value blocks or strongly attenuates the transmission path and above this limit value by means of a control voltage derived from the signal amplitude removes this blocking or attenuation, characterized in that the control element combined with the limiter forms a quadrupole, that the limiting circuit part consists of two in the series branch of Four-pole diodes (D 3, D 4) connected in series, which are fixed in their working point by a power supply (1o) fed to their common connection point, and two in the shunt branch of the four-pole in front of and behind the series connection of the two diodes (D 3 , D 4) lying resistors (R4, R5) is formed and that via the choke coil (L,) connected to the common connection point of the diodes (D 3, D 4 ) and a high-resistance choke coil (L,) connected in series with it ( D7) existing controlling circuit part a comparison voltage (U ,,) is fed (Fi G. 2).

2.Circuit arrangement for limiting the amplitude of speech signals, in which the noise voltages present at the input in addition to the speech voltages would have the same amplitudes as the useful signal due to the strong limitation at the output if there was no useful signal and in which a control element blocks the transmission path if the input amplitudes are below a certain limit value or strongly attenuates and above this limit value, by means of a control voltage derived from the signal amplitude, cancels this blocking or attenuation, characterized in that the control element combined with the limiter forms a quadrupole, that the limiting circuit part consists of two oppositely located in a parallel branch of the quadrupole connected and fixed by a bias voltage (U,) in their operating point diodes (D5, D6) consists that the controlling circuit part consists of a in the series branch of the quadrupole between the two diodes (D5, D6) located capacitor (Cs) and the to this A series circuit connected in parallel is formed of a choke coil (Ls) which is high-resistance for all signal frequencies and a further diode (D 8) and that a comparison current (L ") is superimposed in opposite directions in this diode on the bias current also flowing through the further diode (D 8). (Fig. 3). Considered publications: German Patent Nos. 691876, 694 607, USA.-Patent No. 2,337,005.