-
Elektrische Gegensprechaniage
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Gegensprechanlage mit zwei oder
mehr Teilnehmerstationen, deren jede einen Aufnahmeteil (Mikrofon) und einen Wiedergabeteil
(Kopfhörer oder Lautsprecher) aufweist und einen die Teilnehmerstationen verbindenden
Signalverarbeitungsteil (Verstärker, Eunnverbindung etc.).
-
Bei bekannten Gegensprechanlagen wird das vom Mikrofon einer Teilnehmerstation
aufgenommene Signal, das außer der zu übertragenden Sprache auch noch Umweltgeräusche
enthalten kann, an die andere Teilnehmerstation weitergegeben. Bei großem Umweltgeräuschpegel
wird die Verständigung sehr erschwert oder sogar unmöglich gemacht, weil die Sprache
im mit der Sprache übertragenen Umweltgeräusch untergeht. Außerdem ist es für den
Benutzer solcher Anlagen sehr lästig, wenn er sich in den Sprachpausen ständig die
übertragenen Geräusche anhören muß. Dieser Nachteil macht sich insbesondere bei
solchen Anlagen stark bemerkbar, die eine automatische Verstärkungsregelung aufweisen,
weil dort der Umweltgeräuschpegel in den Sprachpausen auf die sonst für Sprache
normale Lautstärke verstärkt wird. Es gibt eine ganze Reihe von Spezialanwendungsfällen
für Gegensprechanlagen, bei denen diese bekannten Anlagen aus den genannten Gründen
nicht einsetzbar sind.
-
Es seien nur beispielsweise die folgenden Anwendungsfälle genannt:
Verbindung zwischen Motorradfahrer und Motorradbeifahrer; Verbindung zwischen zwei
oder mehreren Motorradfahrern; Verbindung zwischen Rallyefahrer und Rallyebeifahrer;
Verbindung zwischen dem Piloten eines Flugzeuges und einem Kopiloten; Verbindung
zwischen Motorradfahrer und im Auto fahrendem Fahrschullehrer; Verbindung zwischen
einem Rennbeetführer und der Renn-1 <i t
Verbindung zwischen
Arbeitern in lärmerfüllten Werkshallen; Verbindung zwischen Kran- Bagger- und Windenführer;
Verbindung zwischen Fallschirmspringern.
-
Im erstgenannten Anwendungsfall "Motorradfahrer-MotorradbeiSahrer"
ist wegen der starken Motor- und Windgeräusche, die bei schneller Fahrt auftreten,
eine Verständigung mit bekannten Gegensprechanlagen praktisch nur bis zu Geschwindigkeiten
um 100 km/h möglich. Aber gerade bei höheren Geschwindigkeiten ist eine Verständigungsmöglichkeit
wunschenswert und å ede Belästigung durch Störgeräusche oder eine qualitativ schlechte
Übertragung äußerst störend, weil sie den Fahrer ablenkt und nervös macht.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gegensprechanlage
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß sie eine gute Sprachverständigung
auch in einer Umgebung mit relativ hohem Geräuschpegel ermöglicht, wobei insbesondere
in den Sprachpausen eine Belästigung durch übertragene Geräusche vermieden werden
soll.
-
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst,
daß der Signalverarbeitungsteil eine Frequenzweiche enthält, der die Signale aus
den Aufnahmeteilen der Teilnehmerstationen zugeführt werden und die den im Sprachband
(300 Hz bis 3000 Hz) liegenden Leistungsanteil (Sprachpegel) von dem außerhalb des
Sprachbandes liegenden Leistungsanteil (Geräuschpegel) trennt, daß der Sprachpegel
einer Schwellwertschaltung zugeführt wird, deren Ansprechschwelle in Abhängigkeit
vom Geräuschpegel derart gesteuert wird, daß die Ansprechschwelle mit zunehmendem
Geräuschpegel
angehoben wird, und daß in den festgestellten Sprachpausen
die Übertragung des Sprachpegels unterbrochen wird.
-
Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine gute
Sprachverständigung in lärmerfüllter Umgebung mittels einer Gegensprechanlage nur
dann möglich ist, wenn der Geräuschanteil vom Sprachanteil möglichst vollständig
abgetrennt wird. Da Geräusch und Sprache aber bereits von vornherein als Gemisch
auftreten und im Geräusch stets auch Frequenzanteile auftreten, die im Sprachband
liegen, kann diese Forderung nie vollständig erfüllt werden. Die alleinige Verwendung
einer Frequenzweiche, wie sie bei der angegebenen Gegensprechanlage verwendet wird,
würde zwar zu einer Erhöhung des Geräuschabstandes von ca. 6 bis 10 dB führen, vermeidet
jedoch nicht die durch die Umgebungsgeräusche üblicherweise auftretende Belästigung
in den Sprachpausen, weil in den normalerweise auftretenden Geräuschen ein nicht
unerheblicher Leistungsanteil im notwendigerweise zu übertragenden Sprachband von
ca. 300 Hz bis 3000 Hz, liegt. Insbesondere, wenn in der Gegensprechanlage eine
automatische Verstärkungsregelung vorgenommen wird, führt dies dazu, daß in den
Sprachpausen der im Sprachband liegende Geräuschanteil so stark verstärkt wird,
daß er beim Empfänger mit einer Lautstärke wiedergegeben wird, wie üblicherweise
die Sprache. Durch die angegebene zusätzliche Verwendung einer Schwellwertschaltung,
in dem nach der Frequenzweiche gebildeten Sprachzweig, deren Ansprechschwelle in
Abhängigkeit vom Geräuschpegel gesteuert wird, ist es auf einfache Weise möglich,
Gesprochenes von Geräuschanteilen, die im Sprachband liegen, zu unterscheiden. Dabei
wird die Erkenntnis ausgenutzt, daß in Gegensprechanlagen, die in lärmerfüllter
Umgebung eingesetzt sind, automatisch mit ansteigendem Geräuschpegel auch lauter
gesprochen wird, so daß die Ansprechschwelle
der Schwellwertschaltung
mit ansteigendem Geräuschpegel relativ stark angehoben werden kann, wodurch vermieden
wird, daß die Schwellwertschaltung durch den im Sprachband liegenden Geräuschanteil
aktiviert wird. Durch die dadurch eintlTandfrei feststellbaren Sprachpausen, ist
es auf einfache Weise möglich, die Übertragung des Sprachbandanteils in den Sprachpausen
zu unterbrechen und dadurch eine Belästigung durch normalerweise übertragene Geräuschanteile
vollständig zu vermeiden, wobei keine manuelle Bedienung zum Ausschalten der Übertragung
in den Sprachpausen erforderlich ist.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß in dem auf
die Frequenzweiche folgenden, den Sprachpegel verarbeitenden Schaltungsteil ein
in seinem Verstärkungsfaktor steuerbarer Verstärker vorgesehen ist, der von der
Schwellwertschaltung gesteuert ist und in den Sprachpausen auf einen so hohen Dämpfungsfaktor
schaltbar ist, daß dies praktisch einer Abschaltung des Übertragungsweges gleichkommt.
Ein derartiger, in seiner Verstärkung steuerbarer Verstärker hat gegenüber einem
mechanischen oder elektronischen Schalter den Vorteil, daß er außer seiner Schaltfunktion
in den Sprechzeiten, in denen Signal zu übertragen ist, im Verstärkungsfaktor in
Abhängigkeit von verschiedenen Parametern regelbar ist.
-
In einer bevorzugten Ausbildung ist vorgesehen, daß in dem auf die
Frequenzweiche folgenden Geräuschkanal eine Abtast-Speicher-Schaltung vorgesehen
ist, die von der Schwellwertschaltung derar; gesteuert ist, daß sie in den festgestellten
Sprachpausen den jeweiligen Geräuschpegel ständig abtastet und in den Sprechzeiten
den jeweils letzten Geräuschpegel der vorangegangenen Sprachpause festhält, und
daß die Ansprechschwelle der Schwellwertschaltung von diesem jeweils gespeicherten
Geräuschpegel
gesteuert wird. Durch diese Abtast-Speicher-Schaltung
wird erreicht, daß nur reine, also von Sprache unbeeinflußte Geräuschpegel erfaßt
und zur Steuerung der Ansprechschwelle der Schwellwertschaltung herangezogen werden.
-
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn vor der Frequenzweiche ein Sprache
und Geräusch erfassender Verstärker vorgesehen ist und wenn der Verstärkungsfaktor
dieses Verstärkers in Abhängigkeit vom verstärkten Geräusch- und Sprachpegel derart
geregelt ist, daß er ein im wesentlichen konstantes Ausgangssignal abgibt. Durch
diese Regelung wird verhindert, daß der auf diesen steuerbaren Verstärker folgende
Schaltungsteil übersteuert wird. Ein solcher Übersteuerungsschutz ist insbesondere
bei solchen Gegensprechanlagen sinnvoll, bei denen ein großer Sprachdynamikbereich
erfaßt werden muß.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß der auf den
Verstärker aufgeschaltete Regelkreis jeweils eine Abtast-Speicher-Schaltung für
Geräusch und Sprache aufweist, in denen in den Sprachpausen und Sprechzeiten jeweils
der Geräuschpegel bzw. der Sprachpegel ständig erfaßt wird, daß diese beiden Abtast-Speicher-Schaltungen
durch die Schwellwertschaltung so gesteuert sind, daß sie jeweils am Ende einer
Sprachpause bzw.
-
Sprechzeit den jeweils gemessenen letzten Geräusch- bzw. Sprachpegel
für die Dauer der folgenden Sprechzeit bzw. Sprachpause speichern, und daß der Verstärkungsfaktor
des Verstärkers während der Sprachpausen in Abhängigkeit vom ständig gemessenen
Geräuschpegel und dem abgespeicherten Sprachpegel und in den Sprechzeiten vom ständig
gemessenen Sprachpegel und dem abgespeicherten Geräuschpegel geregelt wird. Durch
diese beiden Abtast-Speicher-Schaltungen wird der Verstärkungsfaktor des Sprache
und
Geräusch erfassenden Verstärkers in den Sprachpausen unmittelbar nur vom sich ändernden
Geräuschpegel und in den Sprechzeiten unmittelbar nur vom sich ändernden Sprachpegel
geregelt In den Sprachpausen geht der Sprachpegel und in den Sprechzeiten der Geräuschpegel
lediglich als Festwertregelparameter in die Verstärkung ein. Dadurch wird eine bessere
Trennung in der Regelung zwischen Sprachpegel und Geräuschpegel erreicht. Außerdem
findet eine Vorprogrammierung auf den zu er-wartenden Sprach-und Geräuschpegel zu
Beginn jeweils einer Sprechzeit oder Sprache pause statt In einer vorteilhaften
Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Ausgangssignale der beiden Abtast-Speicher-Schaltungen
in einem Regeleingnalmischer multiplikativ miteinander verknüpft werden.
-
Durch die multiplikative Verknüpfung der beiden Ausgangssignale im
Regelsignalmischer wird auf einfache Weise ein Ausgangssignal erreicht, das zur
Steuerung des Verstärkungsfaktors des Sprache und Geräusch erfassenden Verstärkers
herangezogen werden kann, um den Verstärkungsfaktor mit ansteigendem Sprach- und
Geräuschpagel abzusenken.
-
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn ein weiterer, die Ausgangslautstärke
regelnder Regelkreis vorgesehen ist, der die Ausgangslautstärke mit steigendem Geräuschpegel
anhebt. Dadurch wird erreicht, daß mit steigendem Geräuschpegel, also bei erschwerten
Verständigungsbedingungen, auch der Sprachpegel erhöht wird.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß zwischen
der Schwellwertschaltung und dem steuerbaren Verstärker eine Kontrolleinheit vorgesehen
ist, die das Ausgangssignal der Schwellwertschaltung, das den Beginn einer Sprachpause
angibt, zeitlich verzögert an die steuerbaren Verstärker weitergibt,
während
das das Ende einer Sprachpause angebende Signal zeitlich unverzögert weitergegeben
wird. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Anlage nicht bereits bei kurzen
Sprachpausen, also beispielsweise zwischen zwei Sätzen oder Wörtern, abgeschaltet
wird, sondern kurze Sprachpausen von beispielsweise 3 sec ohne ein Abschalten überbrückt
und damit die beim Ein- und Ausschalten möglicherweise auftretenden Schaltgeräusche
vermieden werden.
-
Zum Aufbau einer sehr einfachen und sicher arbeitenden Schwellwert
schaltung für die Spracherkennung ist es vorteilhaft, ein retriggerbares Monoflop
zu verwenden, dessen Laufzeit auf die Zeitkonstante der niedrigsten Sprachfrequenzen
abgestimmt ist und dem die Signale des Sprachbandes zugeleitet werden. Unter einem
retriggerbaren Monoflop versteht man ein solches Monoflop, das nach jeder auftretenden
Schaltimpulsflanke eine vorgegebene Zeit umgeschaltet bleibt, auch wenn diese Schaltimpulsflanke
in einer Zeit auftritt, in der das Monoflop bereits umgeschaltet ist. Mit anderen
Worten ausgedrückt, das Monoflop bleibt nach der letzten auftretenden Schaltimpulsflanke
noch die vorgegebene Zeit umgeschaltet, gleichgültig, ob es zum Zeitpunkt des Auftretens
der Schaltimpulsflanke umgeschaltet war oder nicht.
-
Kurze, für die menschliche Sprache, charakteristische Pausen in den
einzelnen Lauten werden demzufolge nicht als Sprachpausen gedeutet.
-
In einer bevorzugten Weiterbildung ist ferner vorgesehen, daß eine
Schaltungseinheit vorgesehen ist, über die dem Signalverarbeitungsteil externe Signale,
z.B. Radiosignale, Funksignale etc. zuführbar sind. Diese Weiterbildung kommt dem
Wunsch vieler Anwender nach, die Gegensprechanlage außer für die Übertragung
von
Sprachsignalen zwischen den beiden Teilnehmerstationen zum weiteren Informationsempfang
oder zur Unterhaltung zu verwenden.
-
Es ist in dem zuletzt angesprochenen Zusammenhang vorteilhaft, wenn
ein Prioritätsencoder vorgesehen ist, durch den Signale unterschiedlicher Prioritäten
unterscheidbar sind, und wenn die Schaltungseinheit derart an den Signalverarbeitungsteil
angeschlossen ist, daß bei Prioritätssignalen der ersten Stufe (beispielsweise Funksignale)
die Ubertragung von Sprachbandanteilen unterbrochen und diese Prioritätssignale
eingeblendet werden. Als Prioritätssignale der ersten Stufe wird man solche Information
einstufen, die wichtiger ist, als die zwischen den beiden Teilnehmerstationen zu
übertragende Sprache und es deshalb rechtfertigt, die normale Sprachverbindung zu
unterbrechen. Solche Prioritätssignale können beispielsweise im Anwendungsfall ?tflotorradfahrer1?
externe Funksignale von einer zentralen Stelle sein, die für mehrere im Pulk fahrende
Motorradfahrer von Wichtigkeit sind.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß ein Prioritätsencoder
vorgesehen ist, durch den Signale unterschiedlicher Prioritäten unterscheidbar si.nd,
und daß die Schaltungseinheit derart an den Signalverarbeitungsteil angeschlossen
ist, daß bei Prioritätssignalen der zweiten Stufe (beispielsweise Kennungen des
Verkehrsfunks) eine Überlagerung der eventuell gerade übertragenen Sprachsignale
erfolgt. Im Gegensatz zu den Prioritätssignalen erster Stufe unterbrechen die Prioritätssignale
zweiter Stufe nicht die übliche Sprachverbindung zwischen den beiden Teilnehmerstationen,
sondern werden den Sprachsignalen lediglich überlagert, so daß die Teilnehmer während
der übertragenen Sprache von außen eine zusätzliche Information erhalten können.
In Anwendungsfall "Motorradfahrer"
kann ein solches Prioritätssignal
zweiter Stufe beispielsweise für den Fall, daß an die Gegensprechanlage ein Radiogerät
anschließbar ist, ein Signal sein, das angibt, daß auf der auf dem Radio gerät eingestellten
Frequenz nun eine Verkehrsdurchsage kommt.
-
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn ein Prioritätsencoder vorgesehen
ist, durch den Signale unterschiedlicher Prioritäten unterscheidbar sind, und wenn
die Schaltungseinheit derart an den Signalverarbeitungsteil angeschlossen ist, daß
bei Prioritätssignalen der dritten Stufe (beispielsweise Unterhaltungsmusik aus
einem Radiogerät) eine Einblendung nur in Sprachpausen erfolgt Als Prioritätssignale
dritter Stufe können beispielsweise Radio sendungen eingestuft werden, vor denen
die auszutauscherde Information zwischen den beiden Teilnehmern Vorrang hat. Die
Radiosignale werden also durch zu übertragende Sprache unterbrochen.
-
In Verbindung mit dem oben angesprochenen Beispiel, Verkehrsfunkerkennungssignale
als Prioritätssignale zweiter Stufe einzustufen, führt dies zu einer interessanten
Variante dergestalt, daß während der Sprache oder auch in den Pausen durch ein überlagerungssignal
angegeben wird, daß nun auf dem angeschlossenen Rundfunkgerät eine Verkehrsdurchsage
kommt, wobei die einzelnen Teilnehmer durch Schweigen oder kurzzeitiges Sprechen
bestimmen können, ob sie die folgende Verkehrsfunkdurchsage annehmen wollen oder
nicht.
-
Eine besonders Weiterbildung besteht darin, daß in jeder Teilnehmerstation
ein @ikrifen vorgesehen ist, und daß die beiden Mikrofone bezüglich ihrer Ausgangsspannungen
gegenphasig (antiparallel oder antisariell) geschaltet sind. In allen Anwendungsfällen,
in denen die beiden Teilnehmerstationen örtlich nahe beieinanderliegen, wie beispielsweise
im Anwendungsfall "Motorradfahrer
", erhalten die beiden Mikrofone
denselben Geräuschpegel, aber unterschiedliche Sprachanteile. Durch die gegenphasige
Schaltung der beiden Mikrofone werden die Geräuschpegel, wenigstens zum Teil, gegeneinander
aufgehoben und die Sprachanteile bleiben dabei unbeeinflußt. Dadurch kann bereits
auf der Eingangsseite der Geräuschabstand erhöht werden.
-
In manchen Anwendungsfällen ist es sinnvoll, daß in jeder Teilnehmerstation
zwei Mikrofon vorgesehen sind, die derart angeordnet sind, daß das erste Mikrofon
überwiegend der Sprachaufnahme und das zweite Mikrofon der Sprach- und Geräuschaufnahme
dient, und daß die beiden Mikrofone gegenphasig (antiparallel oder antiseriell)
geschaltet sind. Mit der gegenphasigen Schaltung der beiden Mikrofone einer $Teilnehmerstation
erreicht man dieselben Vorteile wie sie im vorhergehenden Beispiel beschrieben wurden.
Diese Variante ist aber auch dann anwendbar, wenn die beiden Teilnehmerstationen
örtlich soweit voneinander getrennt angeordnet sind, daß sie von unterschiedlichen
Geräuschpegeln beaufschlagt werden. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, die
beiden Mikrofon durch ein sogenanntes "Druckgradientenmikrofon1? zu realisieren.
Ein derartiges Mikrofon, das eine von zwei Seiten mit Schall beaufschlagbare Membran
aufweist, erfüllt die Funktion von zwei gegenphasig geschalteten Mikrofonen, wobei
dieses Druckgradientenmikrofon so anzuordnen ist, daß die eine Membranseite praktisch
nur Geräuschsignale erhält.
-
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels
wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.
-
Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Gegensprechanlage
und
Fig. 2 Diagramme, die den Zusammenhang zwischen einzelnen bis
6 in der Schaltung nach Fig. 1 auftretenden Signalen zeigen.
-
Aufbau der Gegensprechanlage Die beiden Teilnehmerstationen 1a und
1b, die jeweils ein Mikrofon M und einen Kopfhörer oder Lautsprecher L enthalten,
sind ausgangsseitig beide an einen Eingangsmischer mit Filter 2 angeschlossen, an
den sich in Kettenschaltung ein dynamischer Abschwächer 3, ein Vorverstärker 4 und
eine Frequenzweiche 5 anschließen. Die Frequenzweiche 5 teilt das ihr angebotene
Frequenzspektrum auf in einen Zweig a und einen Zweig b. Der Zweig b enthält nur
noch den Leistungsanteil des eingangsseitigen Signals aus einem für die sprachliche
Übertragung gerade noch als ausreichend angesehenen Frequenzspektrum von beispielsweise
300 Hz bis 3000 Hz Der Zweig a enthält alle übrigen Frequenzanteile, wobei es allerdings
nicht als kritisch angesehen wird, wenn in dem Zweig a auch noch Anteile aus dem
Sprachband enthalten sind.
-
Das Signal des Zwei ges a wird der Kettenschaltung aus einem Geräuschverstärker
6, einem AC-DC-Converter 7 und einer Abtast-Speicher-Schaltung (Sample und Hold-Schaltung)
8 zugeführt. Das Signal des Zwei ges b wird der Kettenschaltung aus einem Sprachfilter
9, einem Sprachverstärker 10, einem dynamischen Abschwächer 11, einem Sprach- und
Mischfilter 12 und einem Endverstärker 13 zugeführt. Der Endverstärker 13 ist auf
das Sprach-und Mischfilter frequenzabhängig rückgekoppelt, wodurch der Frequenzgang
mit zunehmender Verstärkung zu höheren Frequenzen hin verschoben wird, um eine zusätzliche
Verbesserung der Sprachverständlichkeit zu erreichen. An den Ausgang des Sprache
stärkers 10 schließen sich ein AC-DC-Converter 14 und eine Abtast-Speicher-Schaltung
15 an. Der Ausgang dieser Abtast-Speicher-
Schaltung 15 ist zusammen
mit dem Ausgang der Abtast-Speicher-Schaltung 8 an einen Regelsignalmischer 16 angeschlossen,
der die Signale c und d aus den beiden Aboast-Speicher-Schaltungen 8 und 15 multiplikativ
zu einem Signal e verknüpft, das dem dynamischen Abschwächer 3 als Steuersignal
zugeführt wird. Der Ausgang des Endverstärkers 13, dessen Ausgangssignal mit f bezeichnet
ist, ist an die beiden Teilnehmerstationen 1a, Ib angeschlossen und versorgt dort
die Kopfhörer bzw. Lautsprecher L.
-
An den Endverstärker 13 ist außerdem ein AC-DC-Converter 17 angeschlossen,
dessen Ausgang mit dem Eingang einer Abtast-Speicher-Schaltung 18 verbunden ist.
Der Ausgang dieser Abtast-Speicher-Schaltung 18 ist zusammen mit den Ausgang der
Abtast-Speicher-Schaltung 8 eingangsseitig an einen Regelsignalmischer 19 angeschlossen,
dessen Ausgang mit dem dynamischen Abschwächer 11 in Verbindung steht. Die beiden
dem Regelsignalmischer 19 zugefiihrten Eingangssignale g und h werden im Regelsignalmischer
19 multiplikativ zu einem Ausgangssignal i verknüpft. Dieses Signal i steuert den
Dämpfungsgrad des den dynamischen Abschwächer 11 durchlaufenden Sprachsignals. Das
Regelsignal g stellt einen invertierten Wert des in der Abtast-Speicher-Schaltung
18 8 gespeicherten Sprachpegels dar, während das Regelsignal h einen nicht invertierten
Wert des in der Abtast-Speicher-Schaltung 8 gespeicherten Geräuschpegels beinhaltet.
Dadurch wird erreicht, daß die Ausgangsleistung des Endverstärkers 13 mit steigendem
Geräuschpegel angehoben wird, während einer lauten Sprechweise durch entsprechende
Dämpfung des Übertragungsweges entgegengewirkt wird.
-
An den Verstärker 10 ist außer dem dynamischen Abschwächer 11 eine
Schwellwertschaltung 20 angeschlossen, deren Ausgang mit dem Eingang einer Kontrolleinheit
21 verbunden ist. Der Ausgang
dieser Kontrolleinheit 21 ist verbunden
mit einem Eingang der Abtast-Speicher-Schaltung 8 und einem Eingang des dynamischen
Abschwächers 11.
-
An die bisher beschriebene Schaltung ist eine weitere Schaltungseinheit
angeschlossen, die aus einem Prioritätsencoder 22, einem Fremdsignalmischer 23,
einem dynamischen Abschwächer 24 und einer Steuereinheit 25 besteht. Der dynamische
Abschwächer 24 weist drei Eingänge auf, an die die Ausgänge der Kontrolleinheit
21, des fremdsignalmischers 23 und der Abtast-Speicher-Schaltung 8 angeschlossen
sind. Die beiden Ausgänge des Prioritätsencoders 22 sind angeschlossen an Eingänge
der Kontrolleinheit 21 und des Fremdsignalmischers 23. Die drei Eingänge der Steuereinheit
25 sind verbunden mit dem Ausgang der Kontrolleinheit 21, dem Ausgang der Abtast-Speicher-Schaltung
8 und dem Ausgang des Prioritätsencoders 22. Dem Prioritätsencoder 22 werden eingangsseitig
Kennungssignale C von Funkgerät oder Radio zugeführt, während dem Eingang des Fremdsignalmischers
23 die Nutzsignale E von Radio oder Funkgerät selbst zugeführt werden. An den Ausgang
der Steuereinheit 25 mit dem Ausgangs signal D lassen sich Zusatzgeräte für diverse
Zwecke anschließen.
-
In dem bereits mehrfach angesprochenen Anwendungsfall von Notorradfahrer
und Notorradbeifahrer sind die beiden Teilnehmerstationen la, 1b, die aus einer
Mikrofoneinheit M und einem Kopfhörer L bestehen, jeweils in einem Sturzheim angeordnet.
Der übrige Teil der dargestellten Schaltung ist in einem Kästchen angeordnet, das
mit den Deilnehmer.tationen durch kabel mit Sollbruchstellen verbunden ist und Beispielsweise
im Nierengürtel des Fahrers getragen und an die Versorgungsbatterie des Motorrads
angeschlossen ist. In dieses Kästchen lassen sich über geeignete Steckverbindungen
Funkgerät,
Radiogerät und dergl. anschließen. An anderen Anwendung fällen, in denen eine Kabelverbindung
zwischen den einzelnen Teilnehmerstationen nicht möglich ist, beispielsweise im
Anwendungsfall "Fallschirmspringer", sind die nicht durch Kabel realisierbaren Verbindungen
durch Funkverbindungen zu ersetzen, wobei für den Fachmann in offensichtlicher Weise
das dargestellte Schaltbild durch entsprechende Sende- und Empfangsteile und Spannungsversorgungen
zu ergänzen ist.
-
Funktionsbeschreibung Die Ausgangssignale der beiden Mikrofoneinheiten
M werden im Eingangemischer und Filter 2 gegenphasig aufaddiert, so daß in wesentlichen
nur das Differenznutzsignal an den dynamischen Abschwächer 3 weitergeleitet wird.
Das dem Eingangsmischer 2 zugeordnete Filter dient dazu, hochfrequente Stcrsignale
am Eingang abzublocken. Das den Eingangsmischer 2 verlassende Nutzsignal, in dem
Sprache und Geräusch noch gleichberechtigt sind, wird über den dynamischen Abs(^.hwacher
3 und den Vorveretärker 4 der Frequenzweiche 5 zugeleitet. Die aus Eingangemischer
2, Abschwächer 3 und Vorverstärker 4 gebildete Signalkette ist breitbandig ausgelegt,
damit alle in Frage kommenden Geräuschfrequenzen erfaßt werden.
-
Die Frequenzweiche 5 unterteilt das ihr angebotene Signal in ein Ausgangssignal
a und ein Ausgangssignal b, wobei das Ausgangssignal b den Anteil des Eingangssignals
mit einem Frequenzbereich von 300 Hz bis 3000 Ez darstellt. Das Ausgangs signal
a beinhaltet das verbleibende Frequenzband des eingangsseitigen Signals. Das Geräuschsignal
a wird durch den Geräuschverstärker 6 auf einen Pegel angehoben, der den vollen
Dynamikbereich des Geräuschverstärkere 6 und des daran angeschlossenen AC-DC-Converters
7 ausnutzt. Die vom AC-DC-Converter 7 gelieferte Gleichspannung wird
durch
die daran angeschlossene Abtast-Speicher-Schaltung 8 in den Sprachpausen laufend
abgetastet. Wird gesprochen, bleibt der am Ende der letzten Sprachpause ermittelte
Wert während der gesamten folgenden Sprechzeit gespeichert. Das Umschalten der Abtast-Speicher-Schaltung
8 vom laufenden Abtastbetrieb während der Sprachpausen auf Festspeicherbetrieb,
in dem der am Ende der Sprachpause ermittelte Wert "eingefroren" wird, wird durch
das Signal 1 aus der Kontrolleinheit 21 besorgt, die durch die Schwellwertschaltung
20 gesteuert wird, in der das Ende von Sprachpausen festgestellt wird, worauf weiter
unten noch näher eingegangen wird.
-
In der Abtast-Speicher-Schaltung 8 werden durch diese Betriebsweise
nur reine Geräuschpegel abgespeichert, die nicht durch Sprachanteile verfälscht
sind. Da sich im üblichen Betrieb von Gegensprechanlagen Sprachpausen und Sprechzeiten
in rascher Folge abwechseln, werden auch zeitlich sich ändernde Geräuschpegel in
den einzelnen Sprachpausen ständig erfaßt und berücksichtigt.
-
Für den Signalzweig b wird in der Frequenzweiche 5 aus dem zur Verfügung
stehenden Frequenzspektrum der für die Sprachübermittlung notwendige Frequenzbereich
von 300 Hz bis 3000 Hz herausgefiltert. In dem nachgeschalteten Sprachfilter 9 werden
mittels schmalbandiger Filter die zur Sprachverständlichkeit benötigten Frequenzanteile
zusätzlich herausgehoben. Die Filterverluste werden durch den Sprachverstärker 10
wieder ausgeglichen.
-
Über den dynamischen Abschwächer 11 und das verstärkungsabhängige
Filter 12 gelangt das Sprachsignal zum Endverstärker 13. Von diesem Leistungsverstärker
13 werden die Lautsprecher bzw. Kopfhörer L der beiden Teilnehmerstationen 1a und
1b parallel versorgt.
-
Das durch den Sprachverstärker 10 verstärkte Sprachsignal wird der
Schwellwertschaltung 20 zugeführt, deren Ansprechschwelle zur Vergrößerung des Störspannungsabstandes
zwischen Geräusch und
Sprache durch das Ausgangs signal h der Abt
ast-Speicher-Schaltung gesteuert wird. Je höher der Geräuschpegel ist, um so höher
wird auch die Triggerschwelle der Schwellwertschaltung 20 gelegt. Die Schwellwertschaltung
20 dient als Spracherkennungsschalter, der in Zeiten, in denen gesprochen wird,
einen ersten Schaltzustand und in den Sprachpausen einen zweiten Schaltzustand einnimmt.
-
Deshalb muß diese Schwellwertschaltung 20 Sprache von Geräuschanteilen,
die im Sprachband, also im gleichen Frequenzbereich wie Sprache liegen, unterscheiden
können. Nachdem in vielen Anwendungsfällen die im Umweltgeräusch auftretenden Frequenzanteile
im Sprachband in ihrer Lautstärke ohne weiteres die Lautstärke von natürlicher Sprache
übertreffen können, stellt sich die Lösung dieses Problems als sehr schwierig dar.
In der Praxis spricht man aber erfahrungsgemäß um so lauter, je höher der Umweltgeräuschpegel
ist. Dabei hat es sich gezeigt; daß die vom Sprecher abgegebene Sprachleistung im
Sprachband von 300 Hz bis 3000 Hz bei allen in der Praxis auftretenden Geräuschpegeln
stets größer ist als der Leistungsanteil des Geräusches im selben Frequenzbereich.
Diese Erkenntnis wird im vorliegenden Fall zur sauberen Spracherkennung dadurch
ausgenutzt, daß man den Schwellwert der Schwellwertschaltung 20 in Abhängigkeit
vom Signal h der Abtast-Speicher-Schaltung 8 mit steigendem Geräuschpegel anhebt.
Die Schwellwertschaltung 20 enthält ein retriggerbares Monoflop, dessen Laufzeit
auf die Zeitkonstante der niedrigsten Sprachfrequenz, also hier 300 Hz, abgestimmt
ist. Unter einem retriggerbaren Monoflop versteht man ein solches Monoflop, das
nach jeder auftretenden Schaltimpulsflanke eine vorgegebene Zeit umgeschaltet bleibt,
auch wenn diese Schaltimpulsflanke in einer Zeit auftritt, in der das Monoflop bereits
umgeschaltet ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, das Monoflop bleibt nach der letzten
auftretenden Schaltimpulsflanke noch die vorgegebene Zeit umgeschaltet,
gleichgültig,
ob es zum Zeitpunkt des Auftretens der Schaltimpulsflanke umgeschaltet war oder
nicht. Kurze, für die menschliche Sprache charakteristische Pausen in den einzelnen
Lauten werden demzufolge nicht als Sprachpausen gedeutet.
-
In der in Fig. 1 dargestellten Schaltung wird die getrennte Erfassung
von Sprache und Geräusch dazu ausgenutzt, über die Schwellwertschaltung 20 und die
daran angeschlossene Kontrolleinheit 21 den dynamischen Abschwächer 11 durch das
Signal 1 in den festgestellten Sprachpausen auf maximale Dämpfung zu schalten, wodurch
kein Geräusch auf die Kopfhörer L übertragen wird. Eine Dämpfung von ca. 70 dB ist
hier ausreichend, die praktisch einer Unterbrechung des Übertragungsweges gleichkommt.
Eine Belästigung durch verstärkte Geräuschanteile in den Sprachpausen, wie sie bei
bekannten Gegensprechanlagen auftritt, wird damit vermieden.
-
Das Ab- und Anschalten des dynamischen Abschwächers 3 zu Beginn und
am Ende einer Sprachzeit kann zwar technisch so gelöst werden, daß keine oder nur
sehr leise Knack-Geräusche auftreten, ist aber schaltungstechnisch durch das sehr
schnelle Einschalten bei Beginn der Sprechzeit nicht ganz einfach. Die im folgenden
beschriebene Lösung ist technisch einfacher und beruht darauf, den Übertragungsweg
durch den dynamischen Abschwächer 3 nur dann zu unterbrechen, wenn eine Sprachpause
von mehr als beispielsweise 3 sec auftritt. Pausen von weniger als 3 sec, wie sie
beispielsweise zwischen zwei gesprochenen Sätzen oder Wörtern auftreten, werden
dann nicht als Sprachpausen gedeutet, wodurch die Schalthäufigkeit beträchtlich
herabgesetzt wird. Die dann noch auftretenden Schaltgeräusche werden nicht mehr
als störend empfunden.
-
Um diese Funktionsweise zu erreichen, ist die Kontrolleinheit 21 vorgesehen,
die das eine Sprachpause einleitende Signal k von der Schwellwertschaltung 20 am
Ausgang um etwa 3 sec verzögert abgibt, während das das Ende einer Sprachpause angebende
Signal k nnverzögert am Ausgang der Kontrolleinheit 21 erscheint.
-
Die Regelsignalmischer 16 und 19 dienen dazu, die dynamischen Abschwächer
3 und 11 zu Beginn einer Sprechzeit bereits auf einen Verstärkungsfaktor einzustellen,
der an den zu erwartenden Sprachpegel angepaßt ist. Da die Sprachpegel vor und nach
kurzen Sprachpausen meist nicht wesentlich voneinander abweichen, gelingt dieses
"Vorprogrammieren" auf einfache Weise mit der dargestellten Schaltung dadurch, daß
man den unmittelbar vor einer Sprachpause auftretenden Sprachpegel feststellt, ihn
während der Sprachpause festhält und diesen Sprachpegel zum Vorprogrammieren des
Verstärkungsfaktors des dynamischen Abschwächers 3 bzw. 11 zu Beginn der folgenden
Sprechzeit verwendet. Der am Ende einer Sprechzeit festgestellte Sprachpegel wird
zu diesem Zweck in den Abtast-Speicher-Schaltungen 15 und 18 festgehalten, die während
der Sprechzeiten laufend von den ihr vorgeschalteten AC-DC-Convertern 14 und 17
Gleichspannungen erhalten, deren Amplituden vom jewelligen Sprachpegel bestimmt
wird, die den zuletzt vor einer Sprachpause festgestellten Sprachpegel während der
folgenden Sprachpause speichern. Wesentlich dabei ist, daß die Abtast-Speicher-Schaltungen
15 und 18 unmittelbar nach dem Ende jeder Sprachsilbe auf Festspeicherbetrieb geschaltet
werden und nicht erst am tatsächlichen Ende einer Sprechzeit, die üblicherweise
durch die Kontrolleinheit 21 um 3 sec verlängert ist. Die Abtast-Speicher-Schaltungen
15 und 18 werden deshalb vom Signal k aus der Schwellwertschaltung 20 unmittelbar
und nicht vom Signal 1 von der Kontrolleinheit 21 gesteuert. Würde man das Signal
1 zum Schalten der Abtast-Speicher-Schaltungen 15 und 18 verwenden, würde die am
Ende einer Sprechzeit auftretende Pause von 3 sec als leise Sprache gedeutet werden
und es wurde demzufolge ein zu niedriger Sprachpegel für das Vorprogrammieren der
dTnamischen Abschwächer 3 und 11 verwendet werden.
-
Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung enthält drei Regelkreise I, II
und III, die funktionell aufeinander abgestimmt sind und sich wenigstens teilweise
gegenseitig beeinflussen. Der Regelkreis I wird gebildet aus dem dynamischen Abschwächer
3, dem Vorverstärker 4, der Frequenzweiche 5, dem Geräuschverstärker 6, dem AC-DC-Konverter
7 und der Abtast-Speicher-Schaltung 8. Der Regelkreis II enthält den dynamischen
Abschwächer 3, den Vorverstärker 4, die Frequenzweiche 5, das Sprachfilter 9, den
Sprachverstärker 10, den AC-DC-Converter 14 und die Abtast-Speicher-Schaltung 15.
Der Regelkreis III schließlich enthält den AC-DG-Converter 17, die Abtast-Speicher-Schaltung
18, den Regelsignalmischer 19 und den dynamischen Abschwächer 11. Die Funktion dieser
drei Regelkreise I, II und III wird im folgenden naher erläutert.
-
Der Regelsignalmischer 16 soll durch sein Ausgangssignal e den dynamischen
Abschwächer 3 so steuern, daß am Ausgang des Vorverstärkers 4 ein möglichst konstantes
Signal entsteht, um die sich daran anschließende Schaltung vor Übersteuerung zu
schützen.
-
Zu diesem Zweck werden dem Regelsignalmischer 16 eingangsseitig die
Ausgangssignale c und d der Abtast-Speicher-Schaltungen 8 und 15 zugeführt, die
im Regelsignalmischer multiplikativ miteinander verknüpft werden, um das Ausgangssignal
e zu bilden. Demzufolge nimmt der Regelsignalmischer 16 in den Sprechzeiten eine
An passung des Verstärkungsfaktors des dynamischen Abschwächers 3 an den sich ändernden
Sprachpegel bei eingefrorenem Geräuschpegel vor, während in den Sprachpausen der
Sprachpegel in der Abtast-Speicher-Schaltung 15 eingefroren ist und der Verstärkungsfaktor
an einen sich ändernden Geräuschpegel ständig angepaßt wird. Durch die multiplikative
Verknüpfung der beiden Signale c und d zum Steuersignal e wird erreicht, daß der
Dämpfungsgrad des d mamischen Abschwächers 3 sowohl mit steigendem Geräuschpegel
als auch mit steigendem Sprachpegel erhöht wird. Hierzu folgendes Beispiel:
Unter
der Voraussetzung, daß keine Geräusche vorhanden sind und naturgemäß dadurch auch
leiste gesprochen wird, meldet die Abtast-Speicher-Schaltung 15 mit dem Ausgangssignal
d eine zu kleine Amplitude des Sprachverstärkers 10. Die so gebildete Regelabweichung
erhöht die Verstärkung des dynamischen Abschwächers 3. Mit zunehmender Besprechungslautstärke
steigt auch das Ausgangssignal d der Abtast-Speicher-Schaltung 15. Die Folge ist
eine Verkleinerung des Verstärkungsfaktors durch den dynamischen Abschwächer 3.
Um die gesamte Anlage übersteuerungsfest zu machen, genügt es, im dynamischen Abschwächer
3 einen Dynamikbereich von 65 dB vorzusehen. Im weiteren Beispiel sel angenommen,
daß maximaler Geräuschpegel vorhanden ist. Die Geräuschanteile passieren gleichfalls
mit den Sprachanteilen den dynamischen Abschwächer 3. Naturgemäß wird mit steigendem
Geräuschpegel auch lauter gesprochen. Der Verstärkungsfaktor des dynamischen Abschwächers
3 wird im wesentlichen von der Ausgang spannung des Sprachverstärkers 10 bestimmt
und damit auch die Verstärkung des Geräuschanteils. Sollte in den Sprachpausen der
Geräuschanteil so stark werden, daß der Geräuschmeßkanal, bestehend aus Geräuschverstärker
6, AC-DC-Converter 7 und Abtast-Speicher-Schaltung 8 übersteuert würde und somit
nicht mehr vorprogrammierend wirken kann, wirkt das Signal c über den Regelsignal
mischer 16 in gleicher Weise dämpfend wie das Ausgangs signal d der Abtast-Speicher-Schaltung
15. Die Folge daraus ist, daß der Verstärkungsfaktor laufend durch den Geräuschpegel
für die Sprache vorprogrammiert wird.
-
Die vorliegende Schaltung trägt auch folgendem Sonderfall Rechnung.
-
Es sei eine Fahrt mit einem Motorrad angenommen, das aus dem Stand
heraus beschleunigt. Im Stand sind lediglich die Motorgeräusche vorhanden, die durch
den Sturzhelm stark gedämpft sind, so daß der
ermittelte Geräuschpegel
entsprechend niedrig ist. Wird nun während des Beschleunigens gesprochen, so bleibt
für die komplette Beschleunigungsphase der Geräuschneßkanal gesperrt. Wird nun das
Sprechen erst bei einer Geschwindigkeit eingestellt, bei der der Geräuschpegel bereits
so groß ist wie der Sprachpegel ohne Geräusch, so bleibt die Anlage in der folgenden
Sprachpause durchgeschaltet, weil die Schwellwertschaltung 20 die im Sprachband
liegenden Geräuschanteile für Sprache hält. Es ist nun aber ohne eine Bedienung
von Schaltern möglich, die gesamte Anlage wieder auf "Normalbetrieb" zu schalten,
indem man einfach in das Mikrofon M schreit, dem Sprachzweig b also einen sehr hohen
Sprachpegel zuführt. Durch diesen hohen Sprachpegel wird über den AC-DC-Converter
14, die Abtast-Speicher-Schantung 15 und den Regelsignalmischer 16 der Verstärkungsfaktor
des dynamischen Abschwächers 3 so stark herabgesetzt, daß automatisch die Geräusche
gedämpft werden. Damit liegen die Geräuschanteile in der Schwellwert schaltung 20
wieder unter dem Triggerpegel und geben somit den Geräuschmeßkanal wieder zur Messung
frei. Der dynamische Abschwächer 11 wird auf maximalen Dämpfungsgrad geschaltet
und in der folgenden Sprachpause wird kein Signal übertragen.
-
Der Regelkreis III dient dazu, die Lautstärke des Ausgangssignals
des Endverstärkers 13 mit steigendem Geräuschpegel anzuheben. Der AC-DC-Converter
17 mit der Abtast-Speicher-Schaltung 18 sorgt dafür, daß leistungsmäßige Fehlanpassungen
an den Endverstärker 13 ausgeregelt und Übersteuerungen vermieden werden. Diese
Forderung bedingt, daß das Regelsignal g dem Regelsignalmischer 19 invers zum Regelsignal
h angeboten werden muß. Die Verknüpfung im Itegelsignalmischer 19 erfolgt wiederum
multiplikativ. Die Ausansleistung des Endverstärkers 13 wird mit steigendem Geräuschpegel
soweit angehoben, bis die Aussteuerungsgrenze des Endverstärkers 13 erreicht ist.
-
Anhand der Diagramme in den Fig. 2 bis 6 werden die Regel charakteristiken
der drei Regelkreise I, II und III und ihre gegenseitige Beeinflussung naher veranschaulicht.
-
Die von den beiden Teilnehmerstationen 1a und Ib abgegebenen Sprachpegel
er-zeugen über die Funktionsblöcke 2,3,4,5,9,10,14 und 15 das Ausgangssignal d.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß mit steigendem Sprachpegel das Signal d zunächst
bis zum Punkt n konstant ist und dann abfällt. Dadurch wird die stabilisierende
Wirkung bezogen auf die Ausgangsamplitude des Sprachverstärkers 10 erreicht. Im
Punkt x des Sprachpegeldiagramms der Fig. 2 ist der Verstärkungsfaktor gleich 1,
d.h. die von dem Mikrofon M abgegebene Spannung entspricht der Ausgangs spannung
des Sprachverstärkers 10.
-
Mit zunehmendem Sprachpegel tritt eine dämpfende Wirkung auf den dynamischen
Abschwächer 3 ein, die die Ausgangsamplitude des Sprachverstärkers 10 konstant hält.
Unterhalb des Wertes x wirkt der dynamische Ab schwächer 3 verstärkena und hebt
somit die schwachen Eingangssignale auf den vorprogrammierten konstanten Pegel an.
-
Fig. 3 zeigt die Abhängigkeit des Signals c vom Geräuschpegel a.
-
Bis zum Eingangsgeräuschpegel y entspricht das Signal c einem flultiplikanden
entsprechend dem Faktor 1. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß bis zu diesem Punkt
y das Signal d voll verantwortlich für den Verstärkungsfaktor ist. Das Ausgangs
signal e vom Regelsignalmischer 16 folgt der Gleichung e = c . d. Da bis zum Punkt
y :e faktor c gleich 1 ist, wird e automatisch d. Erst ab dem Geräuschpegel 7 besteht
mit zunehmendem Geräuschpegel die Gefahr der Übersteuerung des Geräuschmeßkanals.
Deshalb wirkt 'c dem Punkt y das Signal c als dämpfender Faktor auf den dynamischen
Abschwacher 3. Dies hat zur Folge, daß der dynamische Abschwächer 3
beim
Eintreffen eines Sprachpegels bereits mit einem vorprogrammierten Dämpfungsfaktor
versehen ist, bevor der Sprachpegel von der Abtast-Speicher-Schaltung 15 erfaßt
wird.
-
Die Kombination aus den beiden multiplikativ verknüpften Signalen
c und d ist in Fig. 4 wiedergegeben. Die räumliche Anordnung veranschaulicht den
Einfluß des Sprackpegels in Abhängigkeit vom Geräuschpegel. Bis zum Punkt o steigt
die Ausgangsspannung des Sprachverstärkers 10 etwa linear mit dem Sprachpegel von
1a oder 1b. Ohne Geräuschpegel entspricht der Wert U2 dem Wert U1 und charakterisiert
somit die stabilisierende Wirkung des ersten Regelkreises 1. Bis zum Punkt p ändert
sich an dieser Kurven form trotz steigendem Geräuschpegel nichts. Der Punkt p in
Fig. 4 entspricht dem zugeordneten Geräuschpegelwert y in Fig. 3. Mit steigendem
Geräuschpegel verringert sich die Spannung U1 auf den Wert U1S. Mit zunehmendem
Sprachpegel jedoch steigt der Wert auf U2S bei maximaler Eingangsspannung am Eingang
des Eingangsmischers 2. Ferner ist über dem Geräuschpegel der Verlauf der Triggerschwelle
der Schwellwertschaltung 20 eingezeichnet. Bei einem Geräuschpegel Null entspricht
die Anfangsschwelle dem Wert q.
-
Mit zunehmendem Geräuschpegel steigt auch die Triggerschwelle an.
-
Ab dem Punkt p tritt die stabilisierende Wirkung des Regelkreises
II in Erscheinung, der den Geräuschpegel auf einem nahezu konstanten Wert hält.
Deshalb flacht sich auch der Kurvenverlauf der Trigger schwelle entsprechend dem
anstehenden Geräuschpegel ab (siehe Punkt r).
-
In dem zusätzlichen Koordinantensystem, das an die Geräuschpegelachse
gezeichnet ist, wird der Verlauf des Ausgangssignals h der Abtast-Speicher-Schaltung
8 in Abhängigkeit vom Geräuschpegel deutlich. Mit steigendem Geräuschpegel steigt
auch die Amplitude dieses Signals h bis zum Punkt s an. Der Punkt s entspricht dem
Einsatz
des Regelkreises entsprechend seiner voreingestellten Sollwert spannung US. Mit
steigendem Geräuschpegel tritt dann die stabilisierende Wirkung, auch bezogen auf
das Signal h in Erscheinung.
-
Die Fig. 5 zeigt die Abhängigkeit der Ausgangsleistung des Endverstärkers
13 vom Geräuschpegel. Selbst beim Geräuschpegel Null muß selbstverständlich eine
Ausgangsleistung vorhanden sein. Dieser Wert ist so festgelegt, daß mit den Korrekturmöglichkeiten
im Helm die Grundlautstärke auf das å jeweilige Hörvermögen eingestellt werden kann.
Mit zunehmendem Geräuschpegel steigt die Ausgangsleistung bis zum Punkt Z, der dem
Geräuschpegel y in Fig. 3 entspricht. Von diesem Punkt ab tritt eine stabilisierende
Wirkung durch den Regelkreis II (Geräuschkanal) ein. Die durch den Geräuschpegel
maximal erreichbare theoretische Ausgangsleistung würde die zur Verfügung stehende
Leistung des Endverstärkers 13 übersteigen. Dieser Umstand wird durch den Regelkreis
III, der aus den Funktionseinheiten 17,18 und 19 besteht, vermieden.
-
Fig. 6 zeigt den Einfluß des Regelkreises III. Mit zunehmender Amplitude
des Signal es h erhöht sich die Ausgangsleistung. Der als Soll-Wert im Regelsignalmischer
19 einprogrammierte Wert W bestimmt den Regel einsatz des Regelkreis es III. Von
diesem Punkt ab wird die Ausgangsleistung auf einen solchen Wert begrenzt, daß mit
Sicherheit eine Übersteuerung vermieden wird. Der lineare Teil von Punkt 0 bis Punkt
W wird durch den Parameter h als Sollwert vorgegeben. Die Aufgabe des Regelkreises
besteht nun darin, die Ausgangsleistung unabhängig von Änderungen der Versormzngsspannung
oder anderen Störeinflüssen auf den von h vorgegebenen Wert zu halten.
-
Die Regelkreise I, II und III lassen sich deshalb in zwei voneinander
unabhängige funktionelle Einheiten aufgliedern. Die Regelkreise I und II sorgen
dafür, daß die gesamte Anlage übersteuerungsfest ist und am Ausgang des Sprachverstärkers
10 eine konstante Ausgangsamplitude vorhanden ist. Der Regelkreis III hat die Aufgabe,
die Ausgangsleistung in Abhängigkeit vom Geräuschpegel zu steuern und diese unabhängig
von Störeinflüssen aufrecht zu erhalten. Die im Einschaltmoment auftretenden kurzzeitigen
Spannungsspitzen würden zwangsläufig den Endverstärker in die Sättigung treiben.
Diese Übersteuerung wird ebenfalls durch den Regelkreis III vermieden.
-
Im folgenden wird die Funktion der aus Fig. 1 ersichtlichen Schaltungsteile
22 bis 25 näher beschrieben. Wird nicht gesprochen, so erteilt die Kontrolleinheit
21 mit dem Signal m dem dynamischen Ab schwächer 24 die Freigabe zum Durchschalten
von Fremdsignalen E auf die Mischstufe 12. Der den dynamischen Abschwächer 24 vorgeschaltete
Fremdsignalmischer 23 mischt in Abhängigkeit von der Entscheidung des Prioritätsencoders
22 die externen Tonquellen zusammen. Die Lautstärke dieser Signale wird ebenfalls
durch den Geräuschpegel h, der dem dynamischen Abschwächer 24 zugeführt wird, gesteuert
Eine Zusammenfassung der Steuer- und Kontrollsignale für eventuelle externe Zusatzgeräte
erfolgt in der Steuereinheit 25, die gleichzeitig als Eingangs- und Ausgangsschnittstelle
arbeitet.
-
Das folgende Anwendungabeispiel soll die Funktionsweise des Prioritätsencoders
22 und der ihm zugeordneten Schaltstufen erläutern. Die beiden Teilnehmerstationen
1a und Ib seien In den Sturzhelmen eines Motorradfahrers und dessen Beife.hrers
untergebracht. An den Prioritätsencoder 22 und den FremAdsignalmlscher 23
sind
ein Radio gerät und ein Funkgerät angeschlossen. Solange nicht gesprochen wird,
ist die Radiounterhaltung eingeblendet. Hit der ersten Sprechsilbe wird dieses Signal
ausgeblendet und die Sprache zum Endverstärker 13 durchgeschaltet. Erfolgt während
des Sprechens eine Verkehrsdurchsage, die üblicherweise durch ein Kennsignal eingeleitet
wird, das vom Prioritätsencoder 22 als solches erkannt wird, so meldet dies der
Prioritätsencoder 22 durch einen zu der übertragenen Sprache gemischten speziellen
Signalton. Wird gerade nicht gesprochen, erscheint dieser Signalton selbstverstündlich
alleine. Es bleibt nun den Sprechpartnern überlassen, diese Information anzunehmen.
Wird die Sprachverbindung eingestellt, gelangt die Verkehrsdurchsage auf die Kopfhörer
L. Wird dagegen weitergesprochen, so wird diese Meldung unterdrückt. Ein empfangener
Funkspruch dagegen unterbricht die interne Sprechverbindung und schaltet für die
Dauer des hikspruchs das Empfangs signal auf den Endverstärker 13.
-
- Patentansprüche -
L e e r s e i t e