DE1487254C - Schaltung zur Echounterdruckung in Signalubertragungssystemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Echounterdrückung in Signalübertragungssystemen mit einem abgehenden und einem ankommenden Übertragungsweg zwischen zwei Endstationen, zwischen denen außer einem Nutzsignal jeweils ein auf eine Echounterdrückungsschaltung einwirkendes Steuersignal übertragen wird.

In Zweiweg-Übertragungssystemen, insbesondere bei Telefonfernverbindungen, können beträchtliche Störungen durch Echowirkung auftreten. Ein Sprach-, signal, das von einer Station über einen abgehenden Einwegkanal übertragen wird, kann bei Erreichen der anderen Station von dieser reflektiert werden und über den anderen Einwegkanal teilweise wieder zur ersten Station zurückgelangen. Dort wird dieses Signal vom Teilnehmer als Echo seines eigenen Gesprächs gehört. ■ ·.

Überschreitet die über beide Kanäle gemessene Laufzeit etwa ein Zehntel Sekunde, so bewirkt eiri solches Echo eine Herabsetzung der Verständlichkeit des empfangenen Signals.

Es sind bereits verschiedene Echounterdrückungsschaltungen bekannt. Eine übliche derartige Schaltung besteht aus einem Relais-Paar oder äquivalenten Schaltern, deren Wicklungen jeweils mit dem einen Einwegkanal verbunden sind, so daß jede Wicklung durch den Sprechstrom erregt wird, der durch den dazugehörigen Einwegkanal fließt. Der andere Eiriwegkanal wird dann beispielsweise durch Kurzschließen oder Einfügung einer hohen Dämpfung stromlos gemacht. Bekanntlich haben derartige und nach einem ähnlichen Prinzip arbeitende Schaltungen einen erheblichen Nachteil. Wegen der großen Zeitkonstanten oder der »Nachwirkzeit« der verwendeten Relais oder Schalter blockiert der gerade sprechende Teilnehmer die Zweiwegleitung für seinen Gesprächspartner so lange, bis ersterer eine Pause macht. Eine Unterbrechung des einen Teilnehmers durch den anderen, wie dies bei einer Unterhaltung normalerweise geschieht, ist nahezu ausgeschlossen. Es kann auch der Fall eintreten, daß die Unterdrückungsschaltungen, die zu den beiden Einwegleitungen gehören, gleichzeitig ansprechen. In diesem Fall tritt eine noch unangenehmere Blockierung ein, denn es sprechen zwar nun beide Teilnehmer, keiner von ihnen kann jedoch den anderen hören. Die bisher zur Beseitigung dieses Nachteils vorgeschlagenen Maßnahmen stellen Kompromißlösungen dar, die die Wirksamkeit der Echounterdrückung stark beeinträchtigen.

Bei einem Signalübertragungssystem, das eine weite Entfernung überbrückt, ist es weiterhin üblich, eine starke Amplitudenkompression der Signale vor ihrer Übertragung durchzuführen,■ wozu sie einen Regelverstärker durchlaufen. Der Verstärkungsfaktor des Regelverstärkers wird automatisch so gesteuert, daß er um so geringer ist, je größer die Amplitude des Eingangssignales ist. In der Empfangsstation durchläuft das empfangene Signal ebenfalls einen Regelverstärker, dessen Verstärkungsfaktor nun automatisch im umgekehrten Sinne gesteuert wird, so daß das Ausgangssignal wieder etwa die ursprüngliche Dynamik hat. Eine derartige Dynamiksteuerung ermöglicht eine bessere Übertragung der Signale und erhöht insbesondere deren Störabstand.

Ein ähnliches Übertragungssystem mit Dynamiksteuerung ist aus der französischen Patentschrift 1 094 338 mit Zusatz 66 617 bekannt. Dabei wird das Dynamiksteuersignal für die Regelverstärker von den Sprachsignalen in Form einer Gleichspannung abgeleitet, die der durchschnittlichen Sprachsignalenergie während eines kurzen Zeitintervalls entspricht. Das Dynamiksteuersignal gelangt dann nicht nur an den Regeleingang des die Kompression durchführenden Regelverstärkers, sondern es wird auch mit dem abgegebenen Sprachsignal vorzugsweise in Form eines frequenzmodulierten Signals kombiniert und gleichzeitig mit diesem übertragen. In der Empfangsstation

ίο wird dieses zusammengesetzte Signal dann wieder in seine beiden Bestandteile, nämlich das Sprachsignal und das Dynamiksteuersignal zerlegt. Das Sprachsignal durchläuft wiederum einen Regelverstärker, den Expansionsverstärker, an dessen Regeleingang das Dynamiksteuersignal gelegt ist, so daß am Ausgang das Sprachsignal wieder mit seiner ursprünglichen Dynamik vorliegt. Eine derartige Dynamiksteuerung weist den Vorteil auf, daß das Dynamiksteuersignal den gleichen Verzögerungen und Störungen wie das Sprachsignal unterliegt. Es kann daher keine relative Störung oder Verschiebung zwischen dem Sprachsignal und der durch das Dynamiksteuersignal wiedergegebenen Amplitudeninformation auftreten. Auf diese Weise wird eine höhere Wiedergabegenauigkeit erreicht. Besondere Vorkehrungen zur Echounterdrückung sind bei diesem System jedoch nicht getroffen.

Dagegen ist aus der USA.-Patentschrift 3 183 313 ein Übertragungsverfahren bekannt, das mit einer Pilotfrequenz arbeitet, deren Amplitude dem Mittelwert des Sprach- oder Nutzsignals proportional ist. Dieses Pilotsignal steht jedoch in keinem Zusammenhang mit einer Dynamikkompression oder Dynamikexpansion des Nutzsignals, sondern dient, nachdem es über den abgehenden Übertragungsweg, die Gegenstelle (oder Empfangsstation) und den ankommenden Übertragungsweg wieder bei der Ausgangsstelle (oder Sendestelle) angelangt ist, zur Steuerung der Amplitude eines Echos, das durch eine Unsymmetrie in der Gabel der Gegenstelle entstanden ist. Diese Steuerung bewirkt eine Dämpfung des Echos in der Ausgangsstelle, d. h. also nicht dort, wo das Echo entstanden ist, sondern dort, von wo das ursprüngliche Signal abgegangen ist.

Weitere Echosteuerungen, die ebenfalls unter Verwendung eines Pilotsignals arbeiten (USA.-Patentschriften 2 098 350, 2 209 667, 2 248 746), verwenden zur Echounterdrückung Relais, die ausschließlich von dem abgehenden Signal gesteuert werden, ohne daß irgendein Vergleich mit dem in Gegenrichtung abgehenden Signal durchgeführt wird. Es handelt sich hierbei um das »Alles oder Nichts«-Prinzip, dem die bereits eingangs erwähnten Nachteile zu eigen sind.
Eine weitere Echounterdrückungsschaltung ist aus der USA.-Patentschrift 2 825 764 bekannt; nach diesem Vorschlag wird der Expanderverstärker im jeweiligen ankommenden Weg einer Station nicht nur zur Wiederherstellung der ursprünglichen Dynamik, sondern auch zur Echounterdrückung verwendet.

Hierzu wird an seinen Regeleingang ein Dynamikregelsystem angelegt, das nicht nur vom ankommenden Pegel, sondern im Sinne einer Differenzbildung auch vom abgehenden Pegel, vom Steuersignal des Kompressorverstärkers also, abhängig ist. Diese Schaltung arbeitet allerdings nicht nach dem Pilottonoder dem Pilotfrequenzverfahren und läßt daher auch dessen Vorteile vermissen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde,

eine Schaltung zur Echounterdrückung in Signalübertragungssystemen der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der unter Ausnützung der durch eine Dynamiksteuerung herbeigeführten Vorteile eine Echounterdriickung am Entstehungsort stattfindet, die von den zusätzlichen Vorteilen eines Pilotverfahrens Gebrauch macht und die Nachteile bisher bekannter Echounterdrückungsschaltungen vermeiden läßt.

Diese Aufgabe ist bei der hier vorgeschlagenen Schaltung zur Echounterdriickung dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß folgende Baugruppen in Kombination zusammenwirken:

ä) ein im abgehenden Übertragungsweg jeder Station liegender Regelverstärker zur Dynamikkom- %$ pression,

b) eine mit ihrem Eingang mit dem Ausgang des Regelverstärkers im abgehenden Weg verbundene Schaltung zur Erzeugung eines örtlichen Dynamiksteuersignals in Abhängigkeit von der Amplitude des verstärkten Signals,

c) eine an sich bekannte Umsetzungsschaltung für das örtliche Steuersignal, die ständig ein entsprechendes Fernsteuersignal für die Dynamik abgibt, das gleichzeitig mit dem Nutzsignal über den abgehenden Weg an die Gegenstation übertragen wird,

d) ein im ankommenden Übertragungsweg jeder Station liegender Regelverstärker zur Dynamikexpansion, dem eine Weiche vorgeschaltet ist, an deren Eingang das zusammengesetzte, ankommende Signal anliegt,

e) ein mit der Weiche verbundener Umsetzer für das Fernsteuersignal für die Dynamik, dessen dem Fernsteuersignal entsprechendes Ausgangssignal direkt am Regeleingang des Regelverstärkers für die Dynamikexpansion im ankommenden Weg liegt,

f) eine Vergleicherschaltung, deren einer Eingang mit dem Ausgang der das örtliche Steuersignal erzeugenden Schaltung und deren anderer Eingang mit dem Ausgang des Umsetzers für das ankommende Fernsteuersignal verbunden ist, während der Ausgang des Vergleichers mit dem Steuereingäng des Regelverstärkers für die Dynamikkompression im abgehenden Weg verbunden ist, dessen Verstärkung sich in Abhängigkeit vom stärkeren der beiden Steuersignale für die Dynamik, entweder dem örtlichen oder dem Fernsteuersignal, ändert.

Hierdurch wird eine wirksame Echounterdrückung mit kleiner Zeitkonstante erreicht, die sich durch hohe Störsicherheit und Unempfindlichkeit gegen Laufzeiteffekte auszeichnet, die aber nur wenige zusätzliche Bauelemente zu den für die Dynamiksteuerung ohnehin benötigten erfordert. Trotz der stets wirksamen Echounterdrückung können Blockierungen des Übertragungssystems nicht auftreten.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht die Vergleicherschaltung aus zwei Dioden, die derart geschaltet sind, daß sie an ihren Eingangsklemmen die entsprechenden Dynamiksteuersignale empfangen und mit ihren Ausgangsklemmen gemeinsam an dem Steuereingang des zugehörigen Regelverstärkers liegen. Hierdurch wird ein gegenüber Relaisschaltungen erheblich verringerter Raumbedarf, sowie höhere Zuverlässigkeit und längere Lebensdauer erreicht.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Umsetzungsschaltung ein eine örtliche Trägerfrequenz mit dem örtlichen Steuersignal modulierender Modulator und eine Kombinationsschaltung kombiniert die modulierte Trägerfrequenz mit dem Nutzsignal und gibt das zusammengesetzte Signal an den abgehenden Weg ab; nach der das Fernsteuersignal von dem empfangenen zusammengesetzten Signal trennenden Weiche ist als Umsetzer ein das abgetrennte Fernsteuersignal demodulierender Demodulator vorgesehen.

Eine weitere vorteilhafte ■ Ausführungsform besteht darin, daß der Modulator und der Demodulator mit Frequenzmodulation arbeiten.

Die komprimierenden und expandierenden Regel· verstärker können bei gleichem Steuersignal vorteilhaft jeweils zueinander reziproke VerstärkungsfakT toren haben.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein Zweiwegübertragungssystem, bei dem ein Dynamiksteuersignal gemeinsam mit dem Nutzsignal übertragen wird, gewisse Eigenschaften aufweist, die es ermöglichen, eine hochwirksame Echounterdrückung durch Verwendung von nur wenigen zusätzlichen Teilen zu erreichen. Dazu wird in jeder Station ein Vergleich des örtlichen Dynamiksteuersignals mit dem empfangenen Dynamiksteuersignal durchgeführt und das stärkere der beiden Dynamiksteuersignale dem Kompressorverstärker zugeleitet.

Die eigentliche Echounterdrückungsanordnung kann aus Gleichrichter- oder Gatterelementen mit vernachlässigbarer Zeitkonstante, wie beispielsweise Dioden, aufgebaut werden. Die langsam arbeitenden und kompliziert aufgebauten Relais oder ähnliche Schalter sind damit überflüssig. Die erfindungsgemäße Echounterdrückungsschaltung eignet sich vor allem auch für Weitverkehrs-Telefonverbindungen, insbesondere auch über Satelliten.

Weitere Merkmale und durch sie erzielte Vorteile gehen aus der Beschreibung der Zeichnung hervor, in der eine beispielsweise gewählte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Signalübertragungssystems schematisch dargestellt ist.

Mit A und B sind die beiden Endstationen bezeichnet, zwischen denen die Signalübertragung stattfinden soll.

Die der Station B analog aufgebaute Station A weist einen Anschluß 100 auf, der mit einem üblichen, nicht dargestellten Telefonapparat verbunden ist. Dieser Zweidraht-Anschluß 100 führt zu einem üblichen Gabelübertrager 102. Von diesem Gabelübertrager 102 führt eine Leitung 104 als abgehender Weg zu der Senderschaltung und eine weitere Leitung 106 als ankommender Weg zu der Empfangsschaltung. Der Gabelübertrager 102' liegt außerdem über eine Nachbildung 108 an Erde. Die an dem Anschluß 100 anliegenden zu übertragenden Sprachsignale werden von dem Gabelübertrager 102 auf die Leitung 104 gegeben, während empfangene Sprachsignale, die auf der Leitung 106 zu dem Gabelübertrager 102 geführt werden, von diesem zu dem Anschluß 100 geleitet werden. Die Nachbildung 108 dient dazu, die Impedanz der Leitung zum angeschlossenen Telefon nachzubilden und zu gewährleisten, daß die Hälfte der zu übertragenden Signalenergie von dem Anschluß 100 auf die Leitung 104 und die Hälfte der empfangenen Signalenergie von der Leitung 106 zum Anschluß 100 gelangt.

Die zu übertragenden Signale werden über die Leitung 104 auf einen als Kompressor dienenden üblichen Verstärker 110 mit veränderbarem Verstärkungsfaktor geleitet. Dieser Kompressorverstärker 110 besitzt den Regeleingang 112, über den er derart gesteuert wird, daß der Amplitudenpegel des Signals, das auf seiner Ausgangsleitung 114 im abgehenden Übertragungsweg erscheint, unabhängig von Änderungen in der Amplitude des Eingangssignals innerhalb eines abgegrenzten Bereiches gehalten wird. Dazu wird die an dem Regeleingang 112 anliegende Spannung derart geändert, daß der Verstärkungsfaktor des Kompressorverstärkers 110 in Abhängigkeit vom Anstieg der Ausgangsspannung über einen bestimmten Pegel hinaus verringert wird.

Das durch den Kompressorverstärker 110 amplitudenbegrenzte Signal gelangt über die Leitung 114 an einen Gabelübertrager 116, in dem es zu einem Hilfssignal addiert wird, dessen Art und Funktion nachstehend beschrieben wird. Das Hilfssignal wird einem zweiten Eingang des Gabelübertragers 116 über eine weitere Leitung 118 zugeleitet. Das am Ausgang 120 des Gabelübertragers 116 erscheinende zusammengesetzte Signal wird über einen Übertragungskanal 122 zum Eingang 248 der anderen Station B übertragen. Ein solcher Übertragungskanal kann beliebiger Art sein. Es können dazu übliche Kabel- und Funkverbindungen und übliche Signalübertragungseinrichtungen, wie Modulatoren, Frequenzumsetzer, Strahler, Verstärker od. dgl., verwendet werden.

An die Ausgangsleitung 114 des Kompressorverstärkers 110 ist auch der Eingang eines Verstärkers 124 angeschlossen. Das von diesem abgenommene und verstärkte Signal wird über einen Koppeltransformator 126 einer Detektorschaltung 128 zugeleitet. Diese Detektorschaltung kann, wie in der Zeichnung dargestellt, eine Gleichrichterbrücke umfassen, deren Eingangsdiagonale mit der Sekundärwicklung des Koppeltransformators 126 verbunden ist. An einem Anschluß 130 der Ausgangsdiagonale dieser Brücke liegt eine Vorspannung — V (in einer praktischen Ausführungsform —10 Volt). Der andere Anschluß der Ausgangsdiagonale der Brücke ist über eine Diode 132 mit dem Schaltungspunkt 136 verbunden, der über einen Widerstand 138 an Masse liegt.

Der Schaltungspunkt 136 bildet den Anschluß für die Dynamiksteuerung. In der Ausgangsdiagonale der Gleichrichterbrücke liegt ein aus der Parallelschaltung eines Widerstandes mit einer Kapazität bestehendes Integrierglied 134. Wenn von der über den Verstärker 124 und den Koppeltransformator 126 an die Eingangsdiagonale der Gleichrichterbrücke gelangenden veränderlichen Wechselspannung der Wert der Vorspannung — V nicht überschritten wird, kann durch die Ausgangsdiode 132 kein Strom zu dem Anschluß 136 für die Dynamiksteuerung fließen. Der Anschluß 136 wird dadurch auf einer niedrigen konstanten Spannung gehalten. Wird dagegen die Vorspannung — V überschritten, wie dies bei lautem Sprechen durch den Fernsprechteilnehmer an der Station A möglich ist, fließt durch die Ausgangsdiode 132 ein Strom. Dadurch erhöht sich die Spannung an dem Anschluß 136 um einen veränderlichen Wert, der dem Wert entspricht, um den das Sprachsignal den vorgegebenen Pegel übersteigt. Durch diese an dem Anschluß 136 anliegende Gleichspannung wird das örtliche Dynamiksteuersignal gebildet. Dieses Dynamiksteuersignal wird von einer Diode 140 zum Regeleingang 112 des Kompressorverstärkers 110 hindurchgelassen. Durch diese Spannung wird der Verstärkungsfaktor des Kompressorverstärkers 110 um einen logarithmisch proportionalen Wert verringert (oder die Dämpfung vergrößert). Auf diese Weise wird das vom Kompressorverstärker 110 an den Gabelübertrager 116 abgegebene Signal in üblicher Weise in dem vorgeschriebenen begrenzten Bereich gehalten".

Das örtliche Dynamiksteuersignal wird von dem Anschluß 136 weiterhin über eine Leitung zum Modulationseingang eines üblichen Frequenzmodulators 144 geführt. In diesem Modulator 144 wird eine von einem Ortsoszillator 146 erzeugte Trägerfrequenz mit dem Dynamiksteuersignal frequenzmoduliert. Der Modulator 144 erzeugt so das bereits erwähnte frequenzmodulierte Hilfssignal, dessen Frequenzmodulationskomponente die Dynamiksteuerspannung darstellt, die auch dem Regeleingang 112 des Kompressorverstärkers 110 zugeführt wird. Dieses Hilfssignal ist demgemäß ein Maß für den augenblick-' liehen Verstärkungsfaktor (oder Dämpfungswert), gemessen in logarithmischen Einheiten. Das Hilfssignal gelangt von dem Modulator 144 über die Leitung 118 zu dem Gabelübertrager 116.

Die Station B ist in ihrem Aufbau der Station A äquivalent. In der Zeichnung ist sie in ihrer Zuördnung zur Station A dargestellt. Ein Signal, das von dieser Station B über die Übertragungsleitung 222 (in der Zeichnung von rechts nach links) zur Station A gesandt wird, stellt demgemäß ein zusammengesetztes Signal dar, das eine Sprachkomponente in dem von dem Kompressorverstärker 210 begrenzten Bereich und das frequenzmodulierte Hilfssignal, d. h. das Dynamiksteuersignal, das von dem Modulator 244 abgegeben und dem Sprachsignal in dem Gabelübertrager 216 hinzugefügt wird, aufweist. Die Frequenzmodulationskomponente dieses Hilfssignals stellt den augenblicklichen Wert der Dynamiksteuerspannung dar, die über die Diode 240 zu dem Regeleingang 212 des Kompressorverstärkers 210 geleitet wird.

Dieses zusammengesetzte Signal wird in der Station A am Eingang 148 des Gabelübertragers 150 als Weiche empfangen und von diesem an Bandfilter 152 und 154 gelegt, die jeweils nur die Sprachkomponente oder die Dynamiksteuerkomponente hindurchlassen. In einer Ausführungsform besitzt das Sprachsignal eine Bandbreite von 300 bis 3400 Hz und das Hilfssignal eine Bandbreite von 4050 bis 4150 Hz.

Das Sprachsignal gelangt über das Filter 152 zu dem Eingang eines Dehnungsverstärkers 156 mit veränderbarem Verstärkungsfaktor. Es wird von diesem Dehnungsverstärker 156 wieder auf seinen ursprünglichen Amplitudenbereich gedehnt, indem die Arnplitudenkompression wieder ausgeglichen-.wird, die. durch den Kompressorverstärker 210 eingeführt wurde. Das von dem Dehnungsverstärker 156 in seinem ursprünglichen Bereich wiederhergestellte Sprachsignal wird über die Leitung 106 dem Gabelübertrager 102 zugeführt und durch diesen, wie im vorhergehenden ausgeführt, zu dem Anschluß 100 geführt.

Das empfangene Dynamiksteuersignal gelangt über das Bandfilter 154 zu dem Frequenzdemodulator 160, wo es nach der üblichen Amplitudenbegrenzung mit

der ursprünglichen Trägerfrequenz, die für seine Übertragung verwendet wird, demoduliert wird. Das demodulierte Signal stellt das hier als Fernsteuersignal bezeichnete Dynamiksteuersignal der Station B dar, das dort zur Steuerung des Verstärkungsfaktors des Kompressorverstärkers 210 diente. Dieses Fernsteuersignal gelangt von dem Demodulator 160 über den Schaltungspunkt 162 zu dem Regeleingang 158 des Dehnungsverstärkers 156.

Beim Betrieb des bisher beschriebenen Systems ergibt sich, daß das an dem Schaltungspunkt 162 der Station A auftretende Femsteuersignal der Dynamiksteuerung dem örtlichen Dynamiksteuersignal am Schaltungspunkt 236 der Station B entspricht. So kann der Verstärkungsfaktor des Dehnungsverstärkers 156 der Station A umgekehrt proportional zu dem Verstärkungsfaktor (oder proportional zu der Dämpfung) des Kompressorverstärkers 210 der Station B gehalten werden. Daraus ergibt sich, daß trotz der veränderbaren Dämpfung, die durch den Kompressorverstärker 210 der Station B eingeführt wird, das empfangene Sprachsignal, das von dem Dehnungsverstärker 156 über den Gabelübertrager 102 ' zu dem Anschluß 100 der Station A geliefert wird, innerhalb des gleichen Amplitudenbereichs wie das Signal gehalten werden kann, das über den Gabelübertrager 202 der Station B vom Anschluß 200 her übertragen wird.

Das im vorhergehenden beschriebene System besitzt bedeutende Vorteile gegenüber üblichen Zweiwegübertragungssystemen, die ebenfalls eine Steuerung der Dynamik aufweisen. Diese Vorteile ergeben sich hauptsächlich aus der Verwendung eines zusammengesetzten Signals, das sowohl die Informationskomponente als auch die Dynamiksteuerkomponente aufweist. Beide Komponenten werden sowohl in der Amplitude als auch in der Phase gleichen Störungen (oder Zeitverzögerungen) bei der gesamten Übertragung unterworfen. Beispielsweise beeinflussen kurzzeitige Schwankungen der Übertragungsbedingungen sowohl das Informationssignal als auch das Dynamiksteuersignal in gleicher Weise. Damit ergibt sich eine höhere Genauigkeit in der Dynamikregelung des empfangenen Signals, als diese mit anderen Kompressor-Dehner-Systemen erreicht werden kann.

Dieses bereits bekannte System weist jedoch genauso wie jedes andere Zweiwegsignalübertragungssystem die durch Echowirkungen hervorgerufenen Nachteile auf. Hierfür sei beispielsweise die Übertragung von der Station A zur Station B betrachtet. Das übertragene Sprachsignal wird nach Empfang in der Station B von dem Dehnungsverstärker 256 zu dem Gabelübertrager 202 geleitet. Wenn dieser Übertrager mittels der Nachbildung 208 vollständig abgeglichen ist, gelangt das Sprachsignal über den Gabelübertrager 202 ausschließlich an den Anschluß 200. Normalerweise tritt bei einem Gabelübertrager jedoch stets ein gewisser Fehlabgleich auf. Aus diesem Grund wird ein beträchtlicher Teil des über die Leitung 206 zu dem Gabelübertrager 202 gelangenden Sprachsignals über die Leitung 204 zu dem aus der Station B herauslaufenden Kanal geleitet. Ein solches Rückkopplungssignal wird dann wie ein normales Sprachsignal auf dem ganzen Übertragungsweg behandelt und über den Gabelübertrager 102 wieder an den Anschluß 100 der Station A geleitet. Der Fernsprechteilnehmer bei der Station A hört dann ein Echo seiner eigenen Stimme bei jeder Silbe, die von ihm gesprochen wird. Dies ist stets unangenehm und kann die Verständlichkeit im Fall von Fernverbindungen beeinträchtigen, bei denen die Übertragungszeiten groß sind und das Echo mit einer Verzögerung von 100 Millisekunden oder mehr zurückkommt.

Die bisher verwendeten Echounterdrücker, bei denen Relais oder sonstige Schalter verwendet werden, um eine Echodämpfung hervorzurufen, sind

ίο kompliziert, können schlecht arbeiten und haben große Zeitkonstanten, die zu den üblichen Sperrungsund Blockierungszuständen führen können.

Durch die Erfindung wird nun das komplementäre Verhältnis zwischen dem örtlichen Dynamiksteuersignal und dem Fernsteuersignal in einer Station ausgenutzt.

Wie in der Zeichnung dargestellt, ist der Schaltungspunkt 162, an dem das Fernsteuersignal anliegt, über einen Leiter 163 und eine Diode 164 mit dem Regeleingang 112 des Kompressorverstärkers 110 verbunden. Die Diode 164 liegt dabei parallel zu der Diode 140, an der das örtliche Dynamiksteuersignal anliegt. In der Station B ist eine entsprechende Schaltungsanordnung vorgesehen.

In dieser Schaltungsanordnung ist an dem Regeleingang 112 des Kompressorverstärkers 110 jeweils die höhere der Spannungen wirksam, die an dem Schaltungspunkt 136 und dem Schaltungspunkt 162 anliegen. Es wird nun zunächst angenommen, daß ein Sprachsignal nur in einer Richtung, von Station A nach Station B, übertragen wird. Das örtliche Dynamiksteuersignal der Station A liegt an dem Schaltungspunkt 136 und ruft an dem Schaltungspunkt 262 der Station B eine entsprechende ■ Dynamiksteuer-Signalspannung hervor. Die Spannungen an den Schaltungspunkten 236 der Station B und 162 der Station A sind, da, wie vorausgesetzt, keine Signalübertragung von Station B zur Station A stattfindet, niedrig.

Die den Verstärkungsfaktor des Kompressorverstärkers 110 der Station A regelnde Spannung gelangt über die Diode 140 vom Schaltungspunkt 136 zum Regeleingang 112 des Kompressorverstärkers 110. Die den Verstärkungsfaktor des Kompressor-Verstärkers 210 der Station B regelnde Spannung gelangt über die Diode 264 von dem Schaltungspunkt 262 zum Regeleingang 212 des Kompressorverstärkers 210. Die relativ große Spannung, die an dem Regeleingang 212 anliegt, bewirkt die Verringerung des Verstärkungsfaktors (Erhöhung der Dämpfung) des Kompressorverstärkers 210. der Station B, wodurch die Amplitude jedes auftretenden Signals komprimiert bzw. verringert wird, das von dem Gabelübertrager 202 der Station B über die Leitung 204 infolge Fehläbgleichs des Gabelübertragers übertragen werden könnte. Infolge dieser Komprimierung des zufällig auftretenden Signals bleibt die Ausgangsspannung des Kompressorverstärkers geringer als die' Vorspannung — V an dem Anschlußpunkt 230 der Ausgangsdiagonale der Detektorschaltung 228. Die Diode 232 bleibt daher nichtleitend und der Schaltungspunkt 236 auf Massepotential. Das Dynamiksteuersignal ruft daher keinerlei Vergrößerung des Verstärkungsfaktors des Dehnungsverstärkers 156 der Station A hervor. Das zufällige Signal wird daher in dem Dehnungsverstärker der Station A nicht gedehnt und kann somit kein Echo bilden. Durch die Verwendung der Dioden 164 und 264 bleibt die normale

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Steuerung der Dehnungsverstärker 156 und 256 durch das Fernsteuersignal von den Schaltungspunkten 162 oder 262 unbeeinträchtigt, und diese Verstärker arbeiten weiter in der im vorhergehenden beschriebenen Art, um jedes empfangene Sprachsignal auf seinen ursprünglichen Bereich zurückzuführen.

Um ein einwandfreies Arbeiten in der beschriebenen Art zu gewährleisten, haben beide Kompressorverstärker 110 und 210 sowie beide Dehnungsverstärker 156 und 256 die gleichen Verstärkungseigenschaften. Die Verstärkungseigenschaften der Kompressorverstärker sind denen der Dehnungsverstärker (oder umgekehrt) zugeordnet. Dadurch werden durch Dynamiksteuerspannungen, die an den Regeleingang jedes Kompressorverstärkers und den Regeleingang des zugehörigen Dehnungsverstärkers angelegt werden, reziproke Werte der Verstärkungsfaktoren der entsprechenden Verstärker hervorgerufen, so daß das Produkt beider Verstärkungen gleich eins ist. Weiterhin sind die Verstärkungsfaktoren derart eingestellt, daß die Steuersignalspannungen, die an den entsprechenden Schaltungspunkten 136 und 262 (236 und 162) auftreten, für einen gegebenen Wert der Vorspannung gleich sind, die an der zugehörigen Gleichrichterbrücke anliegt. Ein solcher Gleichgewichtszustand wird erreicht, wenn für eine gegebene Änderung der Regelspannung identische Verstärkung und Dämpfung einander entsprechen. Das heißt, die Verstärkungsfaktoren (in Dezibel) müssen proportional der Steuerspannung sein. Um dies zu erreichen, kann jedes geeignete Mittel verwendet werden, um den Verstärkungsfaktor durch jeden der Kanäle für die Dynamiksteuerung einzustellen, z. B. den Übertragungsfaktor (Verstärkungs- oder Dämpfungsfaktor) der Frequenzdemodulatoren 160 und 260, wie in der Zeichnung mit den Eingängen 166 und 266 dargestellt.

Im folgenden wird zur Erläuterung der Betriebsweise des erfindungsgemäßen Signalübertragungssystems ein numerisches Beispiel angegeben. Dabei wird angenommen, daß Sprachinformation von der Station A zur Station B übertragen wird. Das an dem Anschluß 100 des Gabelübertragers 102 der Station A anliegende Sprachsignal legt einen Bezugspegel von 0 db fest. Dieses Sprachsignal wird in dem Gabelübertrager 102 um 4 db gedämpft, so daß der Signalpegel am Eingang des Kompressorverstärkers 110 nun — 4 db ist. Es wird nun angenommen, daß die Konstanten der Schaltungselemente einschließlich der Verstärker 110 und 124 und des Koppeltransformators 126 derart festgelegt sind, daß das Signal durch den Kompressorverstärker 110 einen Gleichspannungsabfall von 13 Volt über die Ausgangsdiagonale der Gleichrichterbrücke der Detektorschaltung 128 erzeugt und daß die Vorspannung — V, die an dem Anschlußpunkt 130 der Brückenausgangsdiagonale anliegt, gleich —10 Volt ist. Die Steuerspannung, die über die Diode 132 an den Schaltungspunkt 136 gelangt, ist dann gleich (13 — 10) Volt = 3 Volt. Wird diese örtliche Steuerspannung von 3 Volt an den Regeleingang 112 des Kompressorverstärkers 110 angelegt, so stellt sie dessen Verstärkungsfaktor entsprechend ein, wobei der Eingangspegel von — 4 db auf den anfänglichen Pegel von 0 db verstärkt wird.

Durch die Steuersignalspannung von 3 Volt an dem Schaltungspunkt 136 wird durch die im vorhergehenden beschriebene Einstellung der Verstärkungsfaktoren an dem Schaltungspunkt 262 der Station D ebenfalls eine Signalspannung von 3 Volt erzeugt.

Wenn diese Signalspannung an den Regeleingang des Dehnungsverstärkers 256 angelegt wird, steuert sie diesen derart, daß er einen Signalpegel von +4 db auf die Leitung 206 gibt. Nach der Dämpfung in dem Gabelübertrager 202 erscheint dann der gewünschte Pegel von 0 db an dem Anschluß 200 der Station B.

Wird nun angenommen, daß der Gabelübertrager

ίο 202 schlecht abgeglichen ist, so erscheint ein Rückkopplungssignal auf der Leitung 204. Dieses Signal kann beispielsweise einen Pegel von —14 db besitzen und liegt damit um 10 db unter dem Pegel — 4 db des Sprachsignals, das vom Anschluß 200 durch den Gabelübertrager 202 auf die Leitung 204 gegeben wird, wenn der Fernsprechteilnehmer bei der Station B einen Pegel von 0 db an den Anschluß 200 geben würde. Unter diesen Bedingungen ist die Gleichspannung, die über die Ausgangsdiagonale der

zo Gleichrichterbrücke der Detektorschaltung 228 abgeleitet und an den Schaltungspunkt 236 gelegt wird, beträchtlich niedriger als die Vorspannung — V von ■ 10 Volt. Der Schaltungspunkt 236 bleibt daher im wesentlichen auf Massespannung.

Da die höhere der beiden Spannungen, die an den Schaltungspunkten 236 und 262 anliegen, am Regeleingang 212 des Kompressorverstärkers 210 wirksam wird, ist dies die Spannung von 3 Volt von dem Schaltungspunkt 262, die den Kompressorverstärker 210 steuert. Der Verstärkungsfaktor des Kompressorverstärkers 210 wird dadurch minimal, d. h. die Dämpfung wird maximal. Das Rückkopplungssignal wird daher von seinem Pegel von —14 db auf einen Pegel von nur —10 db verstärkt. Wäre die Verbindung zwischen dem Schaltungspunkt 262 und dem Kompressorverstärker 210 nicht vorhanden, so empfinge dieser über die Leitung 204 das Echosignal von —14 db, während die Steuerspannung von 3 Volt nicht an dem Regeleingang 212 anliegen würde. Beim Beginn des Auftretens des Echosignals von —14 db am Kompressorverstärker 210 wäre die Regelspannung daher Null und würde keine Dämpfung für das Signal bringen, das dann auf der Leitung 214 mit —14 db erscheint. In diesem Moment überschreitet die an der Gleichrichterbrücke anliegende Spannung den Schwellwert. Dadurch erscheint an dem Schaltungspunkt 236 eine Spannung, die auf Grund der fehlenden Dämpfung des Kompressorverstärkers 210 gleich 3 Volt ist. An dem Regeleingang 212 erscheint nun eine Spannung von 3 Volt, die um den Spannungsabfall in der Diode 240 verringert ist. Dies geschieht nicht, wenn sich die beiden Dioden 240 und 264 gegenseitig kompensieren. Die durch den Spannungsabfall etwa 2,25 Volt betragende Spannung würde nun die Verstärkung des Kompressorverstärkers 210 auf einen Wert einstellen, der eine geregelte Ausgangsspannung von 0 Volt am Ausgang des Kompressorverstärkers hervorruft. Die Spannung von 3 Volt, die an dem Schaltungspunkt 236 anliegt, regelt nun den Modulator 244, der ein der Spannung von 3 Volt entsprechendes Dynamiksteuersignal liefert. Unter diesen Umständen würde der Dehnungsverstärker 156 der Station A seinerseits durch den Schaltungspunkt 162 geregelt werden und ein Ausgangssignal auf einem Pegel von — 6 db liefern und schließlich ein Echosignal von — 10 db an dem Anschluß 100 des Gabelübertragers 102 hervorrufen.
Im Gegensatz dazu, wenn die Spannung an dem

Schaltungspunkt 236 gleich Null ist, moduliert der Modulator 244 nicht die von dem Ortsoszillator 246 abgegebene Trägerfrequenz. Das Dynamiksteuersignal, das über die Übertragungsleitung 222 übertragen wird, erzeugt nach Trennung und Demodulation in der Station A eine Spannung von 0 Volt an dem Schaltungspunkt 162. Diese Regelspannung von 0 Volt, die an dem Regeleingang 158 des Dehnungsverstärkers 156 anliegt, regelt diesen auf minimale Verstärkung (maximale Dämpfung), wodurch das Echosignal auf seinem niedrigen Pegel von —10 db blockiert wird.

Wenn angenommen wird, daß der gesamte Regelbereich 40 db beträgt, ist die Maximaldämpfung des DehnungsVerstärkers 156 derart, daß das Ausgangssignal von —10 db auf einen Ausgangspegel von — 46 db gedämpft wird. Der Pegel des sich schließlich ergebenden Echosignals an dem Anschluß 100 liegt dann bei — 50 db, d.h. um 40 db unter dem Pegel des Echos, das bei Abwesenheit der erfin- ao dungsgemäßen Verbindung zwischen dem Schaltungspunkt 262 und dem Kompressorverstärker 210 auftreten würde.

Die Dynamiksteuersignale, die an den Schaltungspunkten 136 und 236 anliegen, stellen die Durch- schnittssignalenergie durch den entsprechenden Kompressorverstärker über eine Integrationsperiode von beispielsweise 20 oder 30 Millisekunden dar. Das Ansprechen der Echounterdrückungsschaltung gemäß der Erfindung ist dementsprechend schnell.

Durch die Erfindung wird in der beschriebenen Art die Echounterdrückung und die Dynamiksteuerung durch Vergleich von zwei Steuerspannungen mittels einfacher Diodengatter zusammengefaßt. Es sind demgemäß gegenüber den für die Steuerung der Dynamik erforderlichen nur wenige zusätzliche Maßnahmen nötig. Durch Vermeidung von Relaisschaltern od. dgl. werden das Gewicht und der Raumbedarf des erfindungsgemäßen Systems verringert, die Gefahr falscher Handhabung ausgeschlossen, und die Herstellungs- und Instandhaltungskosten werden herabgesetzt. Durch die kurze Ansprechzeit besitzt das erfindungsgemäße Signalübertragungssystem eine größere Elastizität im Betrieb gegenüber bisher bekannten Systemen mit Echounterdrückung. Somit sind die Fernsprechteilnehmer in der Lage, sich gegenseitig ohne weiteres zu unterbrechen. Trotz der stets wirksamen Echounterdrückung können Blockierungszustände nicht auftreten.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schaltung zur Echounterdrückung in Signalübertragungssystemen mit einem abgehenden und einem ankommenden Übertragungsweg;zwischen zwei Endstationen, zwischen denen außer einem Nutzsignal jeweils ein auf eine Echounterdrükkungsschaltung einwirkendes Steuersignal übertragen wird, gekennzeichnet durch eine zusammenwirkende Kombination folgender Baugruppen:

a) ein im abgehenden Übertragungsweg (104, 114; 204, 214) jeder Station (A; B) liegender Regelverstärker (110; 210) zur Dynamikkompression,

b) eine mit ihrem Eingang mit dem Ausgang des Regelverstärkers (110; 210) im abgehenden Weg (104, 114; 204, 214) verbundene Schaltung (124, 126, 128; 224, 226, 228) zur

60 Erzeugung eines örtlichen Dynamiksteuersignals in Abhängigkeit von der Amplitude des verstärkten Signals,

c) eine an sich bekannte Umsetzungsschaltung (144; 244) für das örtliche Steuersignal, die ständig ein entsprechendes Fernsteuersignal für die Dynamik abgibt, das gleichzeitig mit

^: ' dem Nutzsignal über den abgehenden Weg an die Gegenstation (B; A) übertragen wird,

d) ein im ankommenden Übertragungsweg (106; 206) jeder Station (A; B) liegender Regelverstärker (156; 256) zur Dynamikexpansion, dem eine Weiche (150; 250) vorgeschaltet ist, an deren Eingang das zusammengesetzte, ankommende Signal anliegt,

e) ein mit der Weiche (150; 250) verbundener Umsetzer (160; 260) für das Fernsteuersignal für die Dynamik, dessen dem Fernsteuersignal entsprechendes Ausgangssignal direkt am Regeleingang des Regelverstärkers (156; 256) für die Dynamikexpansion im ankommenden Weg liegt,

f) eine Vergleicherschaltung (140, 164; 240, 264), deren einer Eingang mit dem Ausgang (136; 236) der das örtliche Steuersignal erzeugenden Schaltung und deren anderer Eingang mit dem Ausgang (162; 262) des Umsetzers (160; 260) für das ankommende Fernsteuersignal verbunden ist, während der Ausgang des Vergleichers mit dem Steuereingang (112; 212) des Regelverstärkers (110; 210) für die Dynamikkompression im abgehenden Weg verbunden ist, dessen Verstärkung sich in Abhängigkeit vom stärkeren der beiden Steuersignale für die Dynamik, entweder dem örtlichen oder dem Fernsteuersignal, ändert.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicherschaltung (140, 164; 240, 264) aus zwei Dioden besteht, die derart geschaltet sind, daß sie an ihren Eingangsklemmen die entsprechenden Dynamiksteuersignale empfangen und mit ihren Ausgangsklemmen gemeinsam an dem Steuereingang des zugehörigen Regelverstärkers (110; 210) liegen.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzungsschaltung (144; 244) ein eine örtliche Trägerfrequenz mit dem örtlichen Steuersignal modulierender Modulator ist und eine Kombinationsschaltung (116; 216) die modulierte Trägerfrequenz mit dem Nutzsignal kombiniert und das zusammengesetzte Signal an den abgehenden Weg abgibt, und daß nach der das Fernsteuersignal von dem empfangenen zusammengesetzten Signal trennenden Weiche (150; 250) als Umsetzer (160; 260) ein das abgetrennte Fernsteuersignal demodulierender Demodulator vorgesehen ist.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (144; 244) und der Demodulator (160; 260) mit Frequenzmodulation arbeiten.

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß komprimierende und expandierende Regelverstärker bei gleichem Steuersignal jeweils zueinander reziproke Verstärkungsfaktoren haben.

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Einstellung der Verstärkung der Dynamiksteuersignale und damit der Gesamtverstärkung jedes der Dynamiksteuersignale auf dem zugeordneten Übertragungsweg auf etwa den Wert Eins.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen