DE2628259B2

DE2628259B2 - Gegensprechanlage

Info

Publication number: DE2628259B2
Application number: DE19762628259
Authority: DE
Inventors: Franz Ing.(Grad.) 8000 Muenchen Hauser
Original assignee: Tevog Technische-Vertriebsorganisation 8000 Muenchen GmbH
Current assignee: BRADENAHL, DAISY, 8193 MUENSING, DE
Priority date: 1976-06-24
Filing date: 1976-06-24
Publication date: 1978-04-13
Also published as: DE2628259C3; DE2628259A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gegensprechanlage, mit zwei oder mehr Teilnehmerstationen und einem die Teilnehmerslationen verbindenden Signalverarbeitungsteil, einer in dem Signalverarbeitungsteil enthaltenen Schwellwertschaltung, der das zu übertragende Signal zugeführt wird und die unterschiedliche Ausgangssignale abgibt, wenn der Pegel des zu übertragenden Signals einen vorgegebenen Schwellwert über- oder unterschreitet, und einer von der Schwellwertschaltung gesteuerten Übertragungsschaltung im Übertragungsweg, die die Übertragung in den durch die Schwellwertschaltung festgestellten Sprachpausen unterbricht, in denen der Schwellwert unterschritten wird.

Hei Gegensprechanlagen wird üblicherweise außer der zu übertragenden Sprache Umweltgeräusch übertragen, das in der Umgebung des sprechenden Teilnehmers erzeugt wird. In den Sprachpausen wird nur dieses Umweltgeräusch übertragen, was als sehr lästig empfunden wird. Insbesondere bei Anlagen, die eine automatische Verstärkungsregelung aufweisen, macht sich dieser Umstand sehr nachteilig bemerkbar, weil in den Sprachpausen die Geräusche mit derselben Intensität wie sonst die Sprache wiedergegeben werden. Aus der DE-OS 2 137 127 ist eine Gegensprechanlage mit automatischer Verstärkungsregelung bekannt, die im Rückkoppelkreis eine sperrbare Torschaltung aufweist, über welche der Verstärkungsfaktor des Sprache und Geräusch übertragenden Verstärkers in den Sprachpausen auf Null abgesenkt werden kann. Zur Spracherkennung dient eine Vergleichsschaltung, die Eingangssignale, welche über einem Referenzspannungspegel liegen, als Sprache deklariert. Fällt die Eingangsspannung unter diesen Pegel ab, wird eine Sprachpause angenommen und der Übertragungsweg unterbrochen. Nachteilig bei dieser Gegensprechanlage ist es, daß einmal der Übertragungsweg auch dann abgeschaltet wird, wenn sehr leise gesprochen wird und die Anlage in den Sprachpausen auch dann durchgeschaltet bleibt, wenn Geräusche auftreten, die in ihrer Intensität so hoch liegen, daß sie mit den üblichen Sprachregeln vergleichbar sind.

Aus (!er US-PS 3496481 ist eine Signalübertragungsschaltimg mit automatischer Verstärkungsregelung bekannt, mit der ebenfalls in Ubertragungspausen abgeschaltet wird. Die Übertragungspausen werden dort dadurch erkannt, daß ein separat aufgenommenes Geräuschsignal mit einem Mi.schsignal aus Information und Geräusch verglichen wird. Eine derartige Schaltung setzt voraus, daß die übertragenen Geräuschteile getrennt von den Informationsteiien erfaßbar sind, was bei üblichen Gegensprechanlagen, bei denen Sprache und Geräusch von vornherein als Mischsignal beim Teilnehmer vorliegt, nicht möglich ist.

AusdenDE-OSen 1 923 008 und 2437 697 und der US-PS 3497622 sind Einrichtungen zur automatischen Anpassung der Lautstärke eines Lautsprechers an den Störpegel einer Umgebung bekannt, mit denen die Verstärkung des übertragenen Nutzsignals mit ansteigendem Geräuschpegel am Wiedergabeort angehoben wird. Diese Lösungen lassen sich aber nicht bei Gegensprechanlagen einsetzen, bei denen die Störgeräusche am Aufnahmeort, also bei dem sprechenden Teilnehmer, erzeugt werden und dort bereits mit dem Nutzsignal gemischt auftreten, da all diese bekannten Lösungen zur Voraussetzung haben, daß das Störsignal bzw. das Nutzsignal getrennt erfaßbar sind.

Aus der US-PS 3 102236 ist eine in Sprachempfängern anwendbare Schaltungsanordnung beschrieben, mit der die Wiedergabe in Sprachpausen unterbrechbar ist. Die Schaltung enthält ein Hochpaß- und ein Tiefpaßfilter, an die jeweils ein »Spracherkennungsfilter« angeschlossen ist, die ausgangsseitig mit einem Vergleicher verbunden sind. Die Spracherkennungsfilter sprechen auf den typischen Sprachrhythmus an und sind dazu in der Lage, Sprache von empfangenem Geräusch zu trennen, sofern das Geräusch nicht den üblichen Sprachrhythmus aufweist oder nicht im Sprachband liegt. Bei Gegensprechanlagen, die in Fahrzeugen eingesetzt werden, ist eine derartige Schaltung nicht brauchbar, da dort das aufgenommene Uniweitgeräusch mit einem hohe Anteil im Sprachband liegt und außerdem häufig Intensitätsschwankungen aufweist, die dem gesprochenen Silbenrhythmus entsprechen.

Aus der DE-OS 2152373 ist eine NF-Rauschsperre bekannt, mit der in Sendepausen das Rauschen unterdrückt wird. Diese Rauschsperre enthält eine Frequenzweiche, deren beide Ausgangssignale einem Vergleicher zugeführt werden. Dabei ist von der Erkenntnis ausgegangen, daß bei Trennung eines NF-Frequenzbandes in zwei frequenzmäßig gleich große Teilbänder die spektrale Energie in der niederfrequenten Bandhälfte die in der höherf requenten Bandhälfte weit übertrifft und beim Empfang von reinem Rauschen diese beiden Teilbänder gleiche spektrale Energie liefern, während die Energieverteilung bei Auftreten eines Nutzsignals ungleichmäßig ist. Mit einer derartigen Schaltung läßt sich jedoch keine Geräuschunterdrückung vornehmen, wenn das Geräusch im Sprachband liegt, was üblicherweise bei Gegensprechanlagen der Fall ist.

Aus den DE-ASen 1206966 und 1218524 sind automatisch arbeitende Verstärkerregelschaltungen bekannt, bei denen der Übertragungsweg in den erkannten Ubertragungspausen abgeschaltet wird. Die Ubertragungspausen werden dort dadurch erkannt, daß kein Empfangssignal auftritt. Bei Gegensprechanlagen, bei denen in den Spfachpausen Geräusche auftreten, lassen sich diese Schaltungen nicht verwenden, weil in den Sprachpausen das Eingangssignal nicht notwendigerweise auf Null abfällt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-

gründe, 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, die das Sprachband von dem außerhalb des Sprachbandes liegenden, vom Aufnahmeteil der Teilnehmerstation erfaßten Leistungsanteilen, dem Geräuschpegel, trennt, daß der Geräuschpegel der Schwellwertschaltung zugeführt ist, und daß die Schwellwertschaltung derart ausgebildet ist, daß der Schwellwert mit zunehmendem Geräuschpegel angehoben wird.

Bei der vorliegenden Erfindung ist davon ausgegangen, daß die aufgenommenen Geräusche mit starken Anteilen auch im Sprachband liegen, so daß eine Unterscheidung zwischen Geräusch und Sprache nicht einfach möglich ist. Der Erfindung liegt folgende Erkenntnis zugrunde. Das Verhältnis der Intensitätsanteile des Geräusches im Sprachband und des Geräusches außerhalb des Sprachbandes ist etwa konstant. Wird gesprochen, ändert sich das Intensitätsverhältnis der Anteile, die im Sprachband liegen, zu denen außerhalb des Sprachbandes, in dem die Intensität im Sprachband zunimmt. Diese Änderung der Intensitätsverhältnisse der Anteile im Sprachband und derjenigen außerhalb des Sprachbandes würde für eine Spracherkennung nicht ausreichen, wenn ein Sprecher nicht auch mit steigendem Umweltgeräuschpegel lauter sprechen würde. Die Erhöhung der Sprachintensität mit steigendem Umweltgeräuschpegel führt dazu, daß der im Sprachband liegende Geräuschanteil durch die an den Geräuschpegel angepaßte Sprachintensität praktisch unabhängig von der Stärke des Geräusches um einen konstanten Faktor angehoben wird. Durch die Anpassung des Schwellwerts der Schwellwertschaltung an den Geräuschpegel können deshalb Sprachpausen und Sprechzeiten einwandfrei festgestellt werden, indem dieser Schwellwert zwischen den Pegel des Geräuschanteils im Sprachband und den Summenpegel aus Geräuschanteil im Sprachband und Sprachpegel gelegt wird. Geräusche, die im Sprachband liegen, werden dadurch nicht als Sprache identifiziert. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, die Übertragung in den Sprachpausen zu unterbrechen und dadurch eine Belästigung durch normalerweise übertragene Geräuschanteile zu vermeiden, wobei keine manuelle Bedienung zum Ausschalten der Übertragung in den Sprachpausen erforderlich ist. Es seien nur beispielsweise einige Spezialanwendungsfälle angegeben, in denen eine derartige Gegensprechanlage vorteilhaft einsetzbar ist. Allen diesen Anwendungsfällcn ist gemeinsam, daß die auftretenden Umweltgeräuschc starke Anteile im Sprachband aufweisen und von vornherein mit der Sprache gemischt auftreten, also nicht getrennt erfaßbar sind: Verbindung zwischen Motorradfahrer und Motorradbeifahrer;

Verbindung zwischen zwei oder mehreren Motorradfahrern;

Verbindung zwischen Rallycfahrer und Rallyehcifahrcr;

Verbindung /wischen dem Piloten eines I Ιιιμ-/.cugcs und seinem Kopiloten; Verbindung /wischen Motorradfahrer uiul im Auto fahrendem Fahrschullchrer;
Verbindung zwischen einem Rennbootführer und der Rcnnleitung;

Verbindung zwischen Arbeitern in li^;i picrlüMten ■> Werkshallcn;

Verbindung zwischen Kran-, Baggei- und Windenführer;

Verbindung zwischen Fallschinnspringern.
Zum Aufbau einer sehr einfachen und sicher arbei-Hi tcnden Schwellwertschaltung für die Spracherkennung ist es vorteilhaft, ein retriggerbares Monoflop zu verwenden, dessen Laufzeil a'if die Zeitkonstante der niedrigsten Sprachfrequcn/en ;'bgcstimmt ist und dem die Signale des Spraclib lndis zugeleitet werden. η Unter einem retriggerbarcn 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 um- :<i geschaltet 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 umgosrlnltet war oder nicht. r> Kurze, für die menschliche Spun Ik charakteristische Pausen in den einzelnen Land η warden demzufolge nicht als Sprachpausen gedeutet. Die Verwendung einer solchen retriggerbarcn Kippstufe ist in diesem Zusammenhang aus der DE-AS 1206 966 bekannt.
in In einer bevorzugten Ausbildung ist vorgesehen, daß in einem auf die Frequenzweiche folgenden Geräuschkanal eine Abtast-Spcicher-Schaltung enthalten ist, die von der Schwellwertschaltung derart gesteuert ist, daß sie in den festgestellten Sprachp.iuscn r» den jeweiligen Geräuschpegel ständig abtaste, und in den Sprechzeiten den jeweils letzten Geräuschpegel der vorangegangenen Sprachpause festhält, und daß die Ansprechschwelle der Schwellwertschaltung von diesem jeweils gespeicherten Geräuschpegel gesteuert 4Ii ist. Durch diese Abtast-Spcicher-Schaltung wird erreicht, daß nur reine, also von Sprache unbeeinflußte Geräuschpegelanteile (auch im außerhalb des Sprachbandes liegenden Frequenzband liegen Sprachanteile) erfaßt und zur Steuerung der Ansprechschwelle der 4-, Schwellwertschaltung herangezogen werden.

Weilerhin ist es vorteilhaft, wenn der Frequenzweiche ein Sprache und Geräusch erfassender Verstärker vorgeschaltet ist, dessen Verstärkungsfaktor mit steigendem Sprachpegcl und mit steigendem Geräusch- -,(, pegel, über einer vorgegebenen Gcräuschpcgclgrcnze, abgesenkt wird. Durch die Rückkopplung des Sprachpcgcls auf den Verstärker wird erreicht, daß die Sprache praktisch unabhängig von der gesprochenen Lautstärke beim Empfänger mit konstanter Laut-,-, stärke wiedergegeben wird. Die Rückkopplung des Geräuschpegels auf den Verstärker erfolgt erst ab einem vorgegebenen Geräuschpegel und verhindcrl eine Übersteuerung des Verstärkers bei sehr hohen Geräuschpegeln.

_hn In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß auf den Verstärker zwei Regelkreise aufgcschaltei sind, deren einer eine Abtast-Spcicherschaltung für den Geräuschpegel und deren anderer eine Abtast-Spcichcrschaltung für den Sprachpegcl aufweist, in ,,-, denen in den Sprachpauscn bzw. den Sprechzeiten jeweils der Geräuschpegel b/w. der Sprachpegel ständig erfaßt wird, daß diese beiden Abtasl-Spcichcrschaltu η pe η durch die Schwellwertschaltung so gesteuert

sind, daß sic jeweils am Ende einer Spraehpause bzw. Sprechzeit den jeweils gemessenen letzten Gcräuschb/w. Sprachpcgcl für die Dauer der folgenden Sprechzeit bzw . Spraehpause speichern, und daß der Verstärkungsfaktor iles Verstärkers während der Sprachpausen vom ständig gemessenen Geräuschpegel und dem abgespeicherten Sprachpegel in den Sprechzeiten vom ständig gemessenen Sprachpegel und dem abgespeicherten Geräuschpegel geregelt wird. Durch diese beiden Abtast-Speichei schaltungen wird der Vcrstärkungslaklor des Sprache und Geräusch erfassenden Verstärkers in den Sprachpauscn unmittelbar nur vom sich ändernden Geräuschpegel und in ilen Sprechzeiten unmittelbar nur vom sich ändernden Sprachpegel geregelt. In den Spraclipausen geht der Sprachpcgel und in den Sprechzeiten der Geräuschpegel lcdiglieh als Festwertregclparanieter in die Verstärkung ein. Dadurch wird eine bessere Trennung in der Regelung zwischen Spnichpegcl und Geräuschpegel erreicht. Außerdem findet eine Vorprogrammierung auf den zu erwartenden Sprach- und Geräuschpegel zu Beginn jeweils einer Sprechzeit oder Spraehpause statt. Die Abspeicherung des Sprachpegels über eine Spraehpause hinweg und die Steuerung des Verstärkungslaktors eines Verstärkers zu Beginn der folgenden Spraclizcit in Abhängigkeit von diesem gespeicherten Wert ist für sich aus der DT-AS 1 2()(i9fifi bekannt.

In einer vorteilhallen Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Ausgangssignale der beiden Abtast-Speichcrschaltungen in einem Regclsignalniischer multiplikativ miteinander verknüpft werden. Durch die multiplikative Verknüpfung der beiden Ausgangssignalc im Regelsignalmiseher wird auf einfache Weise ein Ausgangssignal erreicht, das zur Steuerung des Verstärkungsfaktors des Spiache und Geräusch erfassenden Verstärkers herangezogen werden kann, um den Verstärkungsfaktor mit ansteigendem Sprach- und Geräuschpegel abzusenken.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn ein 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 Sprachpcgel erhöht wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß zwischen die Schwellwertschaltung und der in ihrem Verstärkungsfaktor steuerbaren Übertragungsschaltung eine Konlrolleinheit geschaltet ist, die das Ausgangssignal der Schwellwertschaltung, das den Beginn einer Spiachpause angibt, zeitlich verzögert an die Übertragungsschaltung weitergibt, während das das linde einer Spraehpause angebende Signal zeitlich unvcrzögert 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 see ohne ein Abschalten überbrückt und damit die beim Ein- und Ausschallen möglicherweise auftretenden Schaltgcräuschc vermieden werden. Hierdurch werden die beiden Schaltzustiindc der Schwellwertschaltung zur Verbesserung der Sprachübertragung weiterhin nutzbar gemacht.

Eine bevorzugte Weiterbildung ist gekennzeichnet durch eine Schaltungseinheit, über die dein Signalvcrarbcilungsteil externe Signale zufülirbar sind. Diese Weiterbildung kommt dem Wunsch vieler Anwender nach, die Gegensprechanlage außer für die Übertraguiig von Spraelisignalen zwischen den beiden Teilnehmcrstationcn zum weiteren Iiiformationsemplang oder zur Unterhaltung zu verwenden. Durch die Möglichkeit mit dem Schwellwertschalter Spraclipausen auch bei höherem Störpegel zu erkennen, lassen sich in der angegebenen Weise externe Signale in den Spraclipausen leicht einblenden, aber auch durch Simulierung einer Spraehpause Überblendungen vornehmen.

in Es ist in dem zuletzt angesprochenen Zusammenhang vorteilhaft, daß die Schaltungseinlieit einen Prioritätsencoder aufweist, durch den Signale unterschiedlicher Prioritäten untcrscheidbar sind, und daß die Schaltungseinlieit derart an den Signalverarbei-

r> tungstcil angeschlossen ist, daß bei Prioiitätssignalen der ersten Stufe die Übertragung von Sprachbandanteilcn unterbrochen und diese Prioritätssignale eingeblendet werden. Als Prioritätssignale der ersten Stufe wird man solche Information einstufen, die wichtiger

in ist als die zwischen den beiden Tcilnehmerstationen zu übertragende Sprache und es deshalb rechtfertigt, die normale Sprachverbindung zu unterbrechen. Solche Prioritätssignale können beispielsweise im Anwendungsfall »Motorradfahrer« externe Funksignale

_>·, von einer zentralen Stelle sein, die für mehrere im Pulk fahrende Motorradfahrer von Wichtigkeit sind. Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, daß die Schaltungseinlieit einen Prioritätsencoder aufweist, durch den Signale unterschiedlicher Prioritäten

«ι untcrscheidbar sind, und daß die Schaltungseinlieit derart an den Signalverarbeitungsteil angeschlossen ist, daß bei Prioritätssignalen der zweiten Stufe eine Überlagerung der eventuell gerade übertragenen Sprachsignale erfolgt. Im Gegensatz zu den Prioritäts-

r, Signalen erster Stufe unterbrechen die Prioritätssignale zweiter Stufe nicht die übliche Sprachverbindung zwichen den beiden Tcilnehmerstationen, sondern werden den Sprachsignalen lcdiglieh überlagert, so daß die Teilnehmer während der übertragenen

4Ii Sprache von außen eine zusätzliche Information erhalten können. Im Anwendungsfall »Motorradfahrer« kann ein solches Prioritätssignal zweiter Stufe beispielsweise für den Fall, daß an die Gegensprechanlage ein Radiogerät anschließbar ist, ein Signal sein,

4-, das angibt, daß auf der auf dem Radiogerät eingestellten Frequenz nun eine Vcrkchrsdurchsagc kommt. Es ist weiterhin vorteilhaft, daß die Schaltungseinheit einen Prioritätsencoder aufweist, durch die Signale unterschiedlicher Prioritäten unterscheidbar

-,11 sind, und daß die Schaltungseinheit derart an den Signalverarbeitungsteil angeschlossen ist, daß bei Prioritätssignalcn der dritten Stufe eine Einblendung nur in Sprachpauscn erfolgt. Als Prioritätssignale dritter Stufe können beispielsweise Radiosendungen cingc-

-,-, stuft werden, vor denen die auszutauschende Information zwischen den beiden Teilnehmern Vorrang hat. Die Radiosignale werden also durch zu übertragende Sprache unterbrochen. In Verbindung mit dem oben angesprochenen Beispiel, Verkehrsfunkcrkcn-

_hl, nungssignalc als Prioritätssignale zweiter Stufe einzustufen, führt dies zu einer interessanten Variante dergestalt, daß während der Sprache oder auch in den Pausen durch ein Übcrlagcrungssignal angegeben wird, daß nun auf dem angeschlossenen Rundfunkge-

,,.·, rät eine Vcrkchrsdurchsagc kommt, wobei die einzelnen Teilnehmer durch Schweigen oder kurzzeitiges Sprechen bestimmen können, ob sie die folgende Verkelirsfunkilurchsage annehmen wollen oder nicht.

Eine besondere Weiterbildung bestellt darin, daß in jeder Teilnehmerstation ein M^r.>irM< ....r»,._t,.h,.o ist, und daß die beiden Mikroln;te bezüglich ihrer Ausgangsspannungen gegenphas ι· fsii»ii»>:tv:»ii*-i <wI.t iintisericll) geschaltet sind. In allen Anwcnduiig.sfällen, in denen die beiden Teilnehnierstationen örtlich nahe beieinanderliegen, wie beispielsweise im Anwendungsfall »Motorradfahrer«, erhalten die beiden Mikrofone denselben Geräuschpegel, aber unterschiedliche Spraehanteile. Durch die gegenphasige Schaltung der beiden Mikrofone werden die Geräuschpegel, wenigstens zum Teil, gegeneinander aufgehoben und die Spraehanteile bleiben dabei unbeeinflußt. Dadurch kann bereits auf tier Eingangsseite der Geräuschabstand erhöht werden.

In manchen Anwendungsfällen ist js sinnvoll, daß in jeder Teilnehmerstation zwei Mikrofone vorgesehen sind, die derart angeordnet sind, daß das este Mikrofon überwiegend der Sprachaiifnahine und das /weite Mikrofon der Sprach- und Geräuschaufnahme dient, und daß die beiden Mikrofone gegenphasig (antiparallel oiler antiseriell) geschaltet sind. Mit der gegenphasigen Schaltung tier beiden Mikrofone einer Teilnehmerstation erreicht man dieselben Vorteile, wie sie im vorhergehenden Heispiel beschrieben wurden. Diese Variante ist aber auch dann anwendbar, wenn die beiden Teilnehnierstationen örtlich so weit voneinander getrennt angeordnet sind, daß sie von unterschiedlichen Geräuschpegeln beaufschlagt werden, in diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, die beiden Mikrofone durch ein sogenanntes »Druckgrailieiitenmikiol'on« zu realisieren. Hin tierartiges 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 Gcräusehsignale erhält.

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispicls wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. I ein Hlockschaltbild der erl'indungsgemäßen Gegensprechanlage und

l'ig. 2 bis 6 Diagramme, die den Zusammenhang /wischen ein/einen in der Schaltung nach Fig. 1 auftretenden Signalen /eigen.

Aufbau der Gegensprechanlage

Die beiden Teilnehmerstationen 1 ti und 1 />, die jeweils ein Mikrofon /V/ und einen Kopfhörer oiler Lautsprecher /. enthalten, sind ausgangsseitig beide an einen Hingangsmischer mit Filter 2 angeschlossen, an ilen sich in Kettenschaltung ein dynamischer Abschwächer 3, ein Vorverstärker 4 und eine Frequenzweiche 5 anschließen. Unter einem dynamischen Abschwächer wird ein in seinem Dämpfungs- oder Verstärkungsfaktor steuerbares Übertragungsglied verstanden. Die Frequenzweiche 5 teilt das ihr angebotene Fieqtien/spektruni auf in einen Zweig ti und einen Zweig /). Der Zweig /> enthält nur noch den l.eistungsanteil des eingangsseitigen Signals aus einem für die Sprachübertragung gerade noch als ausreichend angesehenen Frequenzspektrum von beispielsweise 300 Hz bis 3 kHz. Der Zweig ti enthält alle übrigen Frei|uenzanteilc, wobei es allerdings nicht als kritisch angesehen wird, wenn in dem Zweig ti auch noch Anteile aus dem Sprachband enthalten sind. Das Signal des Zweiges (/ wird der Kettenschaltung aus einem Geräuschverstärker 6, einem Wechsclspan-

tast-Speicher-Schaltung 8 zugeführt. Das Signal des /wi'ini's /) wird der Kettenschaltung aus einem Sprachl'ilter 9, einem S,irachverstarKer n», cnn.ni ^_}-namischeii Abschwächer 11, einer Mischstule 12 und einem Endverstärker 13 zugeführt. Der Endverstärker 13 ist auf die Mischstule 12 !requcnzahhängig rückgekoppelt, wodurch der Frequenzgang mit zunehmender Verstärkung /u höheren Frequenzen hin verschoben wird, um eine zusätzliche Verbesserung der Sprachverständlichkeit zu erreichen. An ilen Ausgang des Sprachverstärkers 10 schließen sich ein Wechselspann ungs-Glcichspanniings- Wandler 14 und eine Abtast-Speicher-Sclialtung 15 an. Der Ausgang dieser Abtast-Speicher-Schaltung 15 ist zusammen mit dem Ausgang der Abtast-Speieher-Sehaltung San einen Regelsigiuilinischer 16 angeschlossen, der die Signale c und ti aus den beiden Abtast-Speicher-Schaltungen 8 und 15 multiplikativ zu einem Signal i' verknüpft, das dem dynamischen Abschwächer 3 als Steuersignal zugeführt wird. Der Ausgang des Endverstärkers 13, dessen Ausgangssignal mit / bezeichnet ist, ist an die beiden Teilnehnierstationen 1 ti, 1 b angeschlossen und versorgt dort die Kopfhörer bzw. Lautsprecher /..

An den Endverstärker 13 ist außerdem ein Wechselspannungs-GleichspaniHings-Wandler 17 angeschlossen, dessen Ausgang mit dem Eingang einer Abtast-Speicher-Schaltung 18 verbunden ist. Der Ausgang dieser Abtast-Speicher-Schaltung 18 ist zusammen mit dem Ausgang der Ahtast-Speicher-Schaltung 8 eingangsseitig an einen Regelsignalmischer 19 angeschlossen, dessen Ausgang mit dem dynamischen Abschwächer 11 in Verbindung steht. Die beiden dem Regelsignalmischer 19 zugefiihrtcn Eingangssignal g und // werden im Regelsignalmischer 19 multiplikativ zu einem Ausgangssignal / verknüpft. Diese·; Signal / steuert den Dämpfungsgrad des den dynamischen Abschwächer 11 durchlaufenden Sprachsignals. Das Kegelsignal ι· stellt einen invertierten Wert des in der Abtast-Speicher-Schaltung 18 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 Sprachverstärker 10 ist außer dem dynamischen Abschwächer 11 eine Schwellwertschaltung 20 angeschlossen, deren Ausgang mit dem Eingang einer Kontrolleinheil 21 verbunden isl. Der Ausgang dieser Kontrolleinheil 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 l'rioritätsencoder 22, einem Frcmdsignalmischcr 23, einem dynamischen Abschwächer 24 und einer Steuereinheit 25 besteht. Der dynamische Abschwächer 24 weist drei Eingänge auf, an die die Ausgänge der Kontrolleinheil 21, des I rcimlsigiiaimischcrs 23 und der Abtast-Speieher-Sehaltung 8 angeschlossen sind. Zwei derdrei Ausgänge des l'rinrilälscncodcrs 22 sind angeschlossen an Eingänge der Kontrolleinheit 21 und des Frenidsignalniisehers 23. Die drei Eingänge der

Steuereinheit 25 sind verbunden mit dem Ausgang 'J'.T W'^'it^r'»U"iMhfi^f 21 Hi'm Aii'i«:uiü tier Λ'· '-' Speicher-Schaltung 8 und dem Ausgang des Prioi itiitseneoders 22. Dem I'rioritätscncodcr 22 werden i'int'annsseitiu Kcnnuimssiunale ( von Funkücrät i)der Radio zugeführt, wahrend dem hingung lies Fremdsignalmischers 23 die Nut/signale /·. von Radio oder Funkgerät selbst zugeführt werden. An den Ausgang der Steuereinheit 25 mit dem Ausgangssignal /) lassen sich Zusatzgeräte für diverse Zwecke anschließen.

In dem bereits mehrfach angesprochenen Anwendungsfall von »Motorradfahrer und Motorradbeifahrer« sind die beiden Teilnehiuerstationen Ii/, 1/), die aus einer Mikrofoneinheit Λ/und einem Kopfhörer /. bestehen, jeweils in einem Sturzhelm angeordnet. Der übrige Teil der dargestellten Schaltung ist in einem Kästchen angeordnet, das mit den Tcilnehnierstationen durch Kabel mit Sollbruchstellen verbunden ist und beispielsweise im Nierengürlel des Fahrers getragen und an die Versorgungsbatterie des Motorrads angeschlossen ist. In dieses Kästchen lassen sich über geeignete Steckverbindungen Funkgerät, Radiogerät u. dgl. anschließen. An anderen Anwendungsfällen, in denen eine Kabelverbindung zwischen den einzelnen Teilnehmerstalionen nicht möglich ist, beispielsweise im Anwendungsl'all »Fallschirmspringer«, sind die nicht durch Kabel realisierbaren Verbindungen durch Funkverbindungen zu ersetzen, wobei für den Fachmann in ι Ifeiisichtlicher Weise das dargestellte Schaltbild durch entsprechende Sende- und Γϊιηρ-fangsteile und Spamumgsversorgimgeu zu ergänzen ist.

lunktionsheschieibung

Die Alisgangssignale der beiden Mikrol'oneinheiten Λ/ werden im Eingangsmischer und Filter 2 gegenphasig aufaddiert, so daß im wesentlichen nur das Differenznulz.signal an ilen dynamischen Abschwächer 3 weilergeleitet wird. Das dem Eingangsmischer 2 zugeordnete Filter dient dazu, hochfrequente Störsignale am Eingang abzublocken. Das den Eingangsmischer 2 verlassende Nutzsignal, in dem Sprache und Geräusch noch gleichberechtigt sind, wird über den dynamischen Abschwächer 3 und den Vorverstärker 4der Frequenzweiche 5 zugeleitet. Die aus Eingangsmischer 2, dynamischem Abschwächer 3 und Vorverstärker 4 gebildete Signalketle ist breilbandig ausgelegt, damit alle in Frage kommenden Gcräuschfrequenzen erfaßt werden. Die Frequenzweiche 5 unterteilt das ihr angebotene Signal in ein Ausgangssignal ti und ein Aiisgangssignal />, wobei das Aiisgangssignal /> ilen Anteil des Eingangssignals mit einem Frequenzbereich von .M)O I Iz. bis 3 kl Iz darstellt. Das Aiisgangssignal α beinhaltet das verbleibende Frequenzband des cingangsseiligen Signals. Das Geräuschsignal ti wird durch den Geiüuschverstärker 6 auf einen Pegel angehoben, der ilen vollen Dynamikbereich des Gcriiuschversliirkcrs 6 und des daran angeschlosseneu Wcchselspannungs-Gleichspannungs-Wandler 7 ausnutzt. Die vom Weehselspannungs-Gleichspanniing:;-Wandler 7 gelieferte Gleichspannung wird durch die daran angeschlossene Abtast-Speicher-Schaltimg 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 Ablast-Speieher-Sehalünig H vom laufenden Abtastbetrieb während der Sprachpau^i'ii auf Festspeiehi-rbeiricb, in dem der am Ende ilci .-ipiacnpausi.· ·_ί ι·>!κ·.-!ι. vV._i , .„;,„,w!'.';.._■.. "'' wiril durch das Signal S aus der Kontrollcinhcil ~i besorut. die durch die SrluvrllwerKi'li'i,..,,. "> <» ■■· steuert wird, in der das Ende von Sprachpausen festgestellt wird, worauf weiter unten noch näher eingegangen wird. In der Abtast-Speieher-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 ilen Signalzweig /> wiril in der Frequenzweiche 5 aus dem zur Verfügung stehenden Frequenzspektrum der für die Sprachübermittlung notwendige Frequenzbereich von 300 Hz bis 3 kHz 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 die ein verstärkungsabhängiges Filter enthaltende Mischstul'e 12 gelangt das Sprachsignal zum Endverstärker 13. Von diesem Leistungsverstärker 13 werden die Lautsprecher bzw. Kopfhörer /. der beiden TeilnehinerMationen Ii/ und l/> 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 Ausgangssignal Ii der Abtast-Speicher-Schaltung 8 gesteuert wird. Je höher der Geräuschpegel ist, um so höher wiril auch die Triggerseliwelle der Schwellwertschaltung 20 gelegt. Die Schwellwertschaltung 20 dient a Is Spracherkennungsschalter, der in Zeiten, in denen gesprochen wird, einen ersten Schaltzustand und in den Sprachpausen einen zweiten Schaltzustand einnimmt. Die Schwellwertschaltung 20 dient als Sprucherkennungsschulter, in dem Sprache von Geräuschan teilen, die im Sprachband, also im gleichen Frequenzbereich wie Sprache liegen, unterschieden werden. In der Praxis spricht man erfahrungsgemäß um so lauter, je höher der Umweltgeräuschpegel ist. Dabei hat es sich gezeigt, daß die vom Sprecher abgegebene Sprachleistung im Spruchband von 300 Hz bis 3 kHz. bei allen in der Praxis auftretenden Geräuschpegeln stets größer ist als der Leistungsanteil des Geräusches im selben Frequenzbereich. Diese Erkenntnis wird im vorliegenden Full zur sauberen Spracherkennung dadurch ausgenutzt, daß man den Sehwellwert der Schwellwertschallung 20 in Abhängigkeit vom Signal // der Ablast-Speielier-Schaltung 8 mit steigendem Geräuschpegel anhebt. Die Schwellwertschaltung 20 enthält ein relriggerbares Monoflop, dessen Laufzeit auf die Zeitkonstante der niedrigsten Sprachl'requenz, also hier 300 Hz, abgestimmt ist. Unter einem rclriggerbaren Monoflop versieht man ein solches Monoflop, das nach jeder auftretenden Schallinipulsflanke eine vorgegebene Zeit umgeschaltet bleibt, auch wenn diese Schaltimpulsl'Ianke in einer Zeit auftritt, in der das Monoflop bereits umgeschaltet ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, das Monoflop bleibt nach der letzten auftretenden Schallinipulsflanke noch die vorgege-

hcnc Zeit umgeschaltet, gleichgültig, ob es /um Zeitpunkt des Auftretens der Sehaltiinpulsflanke 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 in den Sprachpausen kein Geräusch auf die Kopfhörer L übertragen wird. Eine Dämpfung von ca. 70 dB, die praktisch einer Unterbrechung des Ühertragungsweges gleichkommt, ist hier ausreichend. Eine Belästigung durch verstärkte Geräuschanteile in den Sprachpausen wird damit vermieden. Das Ab- und Anschalten des dynamischen Abschwächers 11 zu Beginn und am Ende einer Sprachzeit kann zwar technisch so gelöst werden, daß keine oder nur sehr leise Knackgeräusche 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 11 nur dann zu unterbrechen, wenn eine Sprachpause von mehr als beispielsweise 3 see auftritt. Pausen von weniger als 3 see, 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 die Funktionsweise zu erreichen, ist die Kontrolleinheit 21 vorgesehen, die zu Beginn und am Ende einer Sprachpause jeweils von der Schwellwertschaltung 20 ein Signal k erhält und das eine Sprachpause einleitende Signal am Ausgang um etwa 3 see verzögert abgibt, während das das Ende einer Sprachpause angebende Signal unverzögert am Ausgang der Kontrolleinheit 21 erscheint. Das Ausgangssignal der Kontrolleinheit 21 hat das Bezugszeichen 1.

Die Regelsignalmischer 16 und 19 dienen dazu, die dynamischen Abschwächer 3 und 11 zu Beginn einer Sprachzeit bereits auf einen Verstärkungsfaktor einzustellen, der an den zu erwartenden Sprachpcgel angepaßt ist. Da die Sprechpcgel 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 Sprachpausc 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 Ablast-Speicher-Schaltungen 15 und 18 festgehalten, die während der Sprechzeiten laufend von den ihr vorgeschalteten Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandlern 14 und 17 Gleichspannungen erhalten, deren Amplituden vom jeweiligen Sprachpegel bestimmt wird, die den zuletzt vor einer Sprachpause festgestellten Sprachpegel während der folgenden Sprachpause speichern. Wesentlich dabei ist, daß die Abtast-Speicher-Schaltungcn 15 und 18 unmittelbar nach dem Ende jeder Sprachsilbe auf I estspeichcrbetrieb geschaltet werden und nicht erv am tatsächlichen Ende einer Sprachzeit, die üblicherweise dutch die Konlroileinheit 21 um 3 see verlängert ist. Die Abtast-Speicher-Schaltungen 15 und 18 werden deshalb vom Signal k aus der Schwellwertschaltung 20 unmittelbar und nicht vom Signal / von der Kontrolleinheit 21 gesteuert. Würde man das Signal / zum Schalten der Abtast-Speicher-Schaltungen 15 und 18 verwenden, würde die am Ende einer Sprachzeit auftretende Pause von 3 see als leise Sprache gedeutet werden und es würde demzufolge ein zu niedriger Sprachpegel für das Vorprogrammieren der dynamischen Abschwächer 3 und 11 verwendet werden.

Die in l-ig. I dargestellte Schaltung enthält drei Regelkreise 1, Il 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 Wechsclspannungs-Gleichspannungs-Wandler 7, der Abtast-Speichcr-Schaltung 8 und dem Regelsignalmischer 16. Der Regelkreis II enthält den dynamischen Abschwächer 3, den Vorverstärker 4, die Frequenzweiche 5, das Sprachfilter 9, den Sprechverstärker 10. den Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandler 14, die Abtast-Speichcr-Schaltung 15 und den Regelsignalmischer 16. Der Regelkreis III schließlich enthält den Wcchsclspannungs-Gleichspannungs-Wandler 17, die Abtast-Spcicher-Schaltung 18, den Regelsignalmischer 19 und den dynamischen Abschwächer 11. Die Funktion dieser drei Regelkreise I. II und III wird im folgenden näher erläutert.

Der Rcgclsignalmischer 16 soll durch sein Ausgangssignal c den dynamischen Abschwächer 3 so steuern, daß am Ausgang des Vorverstärkers 4 ein möglichst konstantes Signa! entsteht, um die sich daran anschließende Schaltung vor Übersteuerung zu schützen. Zu diesem Zweck werden dem Regelsignalmischcr 16 eingangsseitig die Ausgangssignalc c und (I der Abtast-Spcicher-Schaltungen 8 und 15 zugeführt, die im Regelsignalmischer multiplikativ miteinander verknüpft werden, um das Ausgangssignal e zu bilden. Demzufolge nimmt der Rcgclsignalmischer 16 in den Sprachzeiten eine Anpassung des Verstärkungsfaktors des dynamischen Abschwächers 3 an den sich ändernden Sprachpegcl bei eingefrorenem Geräuschpegel vor, während in den Sprachpausen der Sprachpegcl in der Abtast-Speichcr-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 <■ wird erreicht, daß der Dämpfungsgrad des dynamischen Abschwächers 3 sowohl mit steigendem Geräuschpegel als auch mit steigendem Sprachpegel erhöht bzw. der Verstärkungsfaktor erniedrigt wird. Hierzu folgendes Beispiel: Unter der Voraussetzung, daß keine Geräusche vorhanden sind und naturgemäß dadurch auch leise gesprochen wird, meldet die Abtast-Speichcr-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 Besprcchungslautstärkc steigt auch das Ausgangssignal d der Abtast-Spcicher-Schaltung 15. Die Folge ist eine Verkleinerung des Verstärkungsfaktors durch

den dynamischen Abschwächer 3. Um die gesamte Anlage übersteuerungsfesl zu machen, genügt im dynamischen Abschwächer 3 ein Dynamikbereich von (i5 dB. Im weiteren Beispiel sei angenommen, daß maximaler Geräuschpegel vorhanden ist. Die Geräuschantcilc passieren gleichfalls mit den Sprachantcilenden dynamischen Abschwächer 3. Naturgemäß wird mit steigendem Geräuschpegel auch lauter gesprochen. Der Verstärkungsfaktor des dynamischen Abschwächers 3 wird im wesentlichen von der Ausgangsspannung des Sprachverstärkers 10 bestimmt und damit auch die Verstärkung des Geräuschanteils. Sollte in den Sprachpausen der Geräuschanteil so stark werden, daß der Geräuschmcßkanal, bestehend aus Geräusehverstärker 6, Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandler 7 und Ablast-Speicher-Schaltung 8 übersteuert wiiide und somit nicht mehr vorprogrammierend wirken kann, wirkt das Signal c über den Regelsignalmischer 16 in gleicher Weise dämpfend wie das Ausgungssiwial d der Abtast-Spciclier-Schaltung 15. Die Folge daraus ist, daß der Verstärkungsfaktor laufend durch den Geräuschpegel und die Sprache vorprogrammiert wird.

Die vorliegende Schaltung trägt auch folgendem Sonderfall Rechnung. Hs sei eine Fahrt mit einem Motorrad angenommen, das aus dem Stand heraus beschleunigt. Im Stand sind lediglich die Motorgeräusehe vorhanden, die durch den Sturzhelm stark gedämpft sind, so daß der ermittelte Geräuschpegel entsprechend niedrig ist. Wird nun während des Bcschlcunigens gesprochen, so bleibt für die komplette Beschleunigungsphase der Gcräusehmcßkanal gesperrt. Wird nun das Sprechen erst bei einer Geschwindigkeit eingestellt, bei der der Geräuschpegel bereits so groß ist wie der Sprachpegcl ohne Geräusch, so bleibt die Anlage in der folgenden Sprachpausc durchgeschaltet, weil die Schwellwertschaltung 20 die im Sprachband liegenden Geräuschanteile für Sprache hält. Ls 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 Sprachpegcl zuführt. Durch diesen hohen Sprachpegcl wird über den Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandier 14, die Abtast-Spcichcr-Sehaltung 15 und den Regclsignalmischcr 16 der Verstärkungsfaktor des dynamischen Abschwächers 3 so stark herabgesetzt, daß automatisch die Geräusche gedämpft werden. Damit liegen die Gcräuschantcilc in der Schwellwertschaltung 20 wieder unter dem Triggerpcgcl und geben somit den Gcräuschmcßkanal 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 Wcchsclspannungs-Gleichspannungs-Wandlcr 17 mit der Abtast-Speichcr-Schaltung 18 sorgt dafür, daß leistungsgemäße Fehlanpassungen an den Endverstärker 13 ausgcregelt und Übersteuerungen vermieden werden. Diese Forderung bedingt, daß das Rcgclsignal g dem Regclsignalmischer 19 invers zum Rcgelsignal // angeboten werden muß. Die Verknüpfung im Regclsignalmischcr 19 erfolgt wiederum multiplikativ. Die Ausgangsleistung des Endverstärkers 13 wird mit steigendem Geräuschpegel so weit angehoben, bis die Aussteuerungsgrenze des Endverstärkers 13 erreicht ist.

An Hand der Diagramme in den Fig. 2 bis (> werden die Regelcharakteristiken der drei Regelkreise I, II ι und III und ihre gegenseitige Beeinflussung näher veranschaulicht.

Die von den beiden Teilnchnierstationen 1« und l/> abgegebenen Sprachpegel erzeugen über die Funktionsblöcke 2,3,4, 5, 9,10, 14 und 15 das Aus-

ni gangssignal </. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß mit steigendem Sprachpegcl das Signal d zunächst bis zum Punkt /) konstant ist und dann abfällt. Dadurch wird die stabilisierende Wirkung, bezogen auf die Ausgangsamplitude des Sprachverstärkers 10, erreicht. Im

r. Punkt χ des Sprachpcgcldiagramms der I'ig. 2 ist der Verstärkungsfaktor gleich 1, d. h. die von dem Mikrofon M abgegebene Spannung entspricht der Ausgangsspannung des Sprachverstärkers 10. Mit zunehmendem Sprachpcgel tritt eine dämpfende Wirkung

j(i auf den dynamischen Abschwächer 3 ein, die die Ausgangsamplitudc des Sprachverstärkers 10 konstant hält. Unterhalb des Wertes χ wirkt der dynamische Abschwächer 3 verstärkend und hebt somit die schwachen Eingangssignale auf den vorprogrammier-

_'ϊ ten konstanten Pegel an.

Fig. 3 zeigt die Abhängigkeit des Signals r vom Geräuschpegel a. Bis zum Eingangsgcräuschpcgel )' entspricht das Signal c einem Multiplikanden entsprechend dem Faktor 1. Anders ausgedrückt bcdeu-

üi tct dies, daß bis zu diesem Punkt y das Signal d voll verantwortlich für den Verstärkungsfaktor ist. Das Ausgangssignal ν vom Regclsignalmischer 16 folgt der Gleichung e = c ■ d. Da bis zum Punkt y der Faktor c gleich 1 ist, wird e automatisch d. Erst ab

η dem Geräuschpegel y besteht mit zunehmendem Geräuschpegel die Gefahr der Übersteuerung des Geräuschmcßkanals. Deshalb wirkt ab dem Punkt y das Signal c als dämpfender Faktor auf den dynamischen Abschwächer 3. Dies hat zur Folge, daß der dynamo mische Abschwächer 3 beim Eintreffen eines Sprachpcgcls bereits mit einem vorprogrammierten Dämpfungsfaktor versehen ist, bevor der Sprachpegel von der Abtast-Spcichcr-Schaltung 15 erfaßt wird.
Die Kombination aus den beiden multiplikativ ver-

ii knüpften Signalen c und d ist in Fig. 4 wiedergegeben. Die räumliche Anordnung veranschaulicht den Einfluß des Sprachpcgcls in Abhängigkeit vom Geräuschpegel. Bis zum Punkt o, der dem Punkt η in Fig. 2 entspricht, steigt die Ausgangsspannung des

,(ι Sprachverstärkers 10 etwa linear mit dem Sprachpegcl, der von der Teilnehmcrstation 1« oder 1/) abgegeben wird. Ohne Geräuschpegel entspricht der Wert t/2 dem Wert Ul und charakterisiert somit die stabilisierende Wirkung des ersten Regelkreises I. Bis zum

■,-, Punkt /) ändert sich an dieser Kurvenform trotz steigendem Geräuschpegel nichts. Der Punkt /> in F"ig. 4 entspricht dem zugeordneten Gcräuschpegelwert y in F'ig. 3. Mit steigendem Geräuschpegel verringert sich die Spannung UX auf den Wert UX S. Mit zunchmcn-

Wi dem Sprachpcgel jedoch steigt der Wert auf i/2.V 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 Anfangsschwcllc dem Wert q. Mit zunehmendem Geräuschpegel steigt auch die Triggcrschwelle an. Ab dem Punkt /> tritt die stabilisierende Wirkung des Regelkreises Il in Erscheinung, der den

verstärkten Geräuschpegel auf einem nahezu konstanten Wert hält. Deshalb flacht sieh auch der Kurvenverlauf der Triggerschwelle entsprechend dem anstehenden Geräuschpegel ab (siehe Punkt r).

Mit steigendem Geräuschpegel α steigt auch die Amplitude des von der Abtast-Speicher-Schaltung 8 abgegebenen Signals Ii an. Mit steigendem Geräuschpegel tritt dann die stabilisierende Wirkung im Signal Ii in Erscheinung, die die Triggerschwelle abflacht.

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 oder am Gerät die Grundlautstärke auf das 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 Verfugung stehende Leistung des Endverstärkers 13 übersteigen. Dieser Umstand wird durch den Regelkreis III, der aus den Funktionseinheiten 17,18 und 19 besteht, vermieden.

Fig. ft zeigt den Einfluß des Regelkreises III. Mit zunehmender Amplitude des Signals h erhöht sich die Ausgangsleistung. Der als Soll-Wert im Regelsignalmischer 19 einprogrammierte Wert w bestimmt den Regeleinsatz des Regelkreises III. Von diesem Punkt ab wird die Ausgangsleistung auf einen solchen Wert begrenzt, daß mit Sicherheit eine Übersteuerung vermieden wird. Der lineare Teii von Punkt <> bis Punkt iv wird durch den Parameter Ii als Sollwert vorgegeben. Die Aufgabe des Regelkreises besteht nun darin, die Ausgangsleistung unabhängig von Änderungen der Versorgungsspannung oder anderen Störcinflüssen auf den von Ii vorgegebenen Wert zu halten.

Die Regelkreise ,', II und IH lassen sich deshalb in zwei voneinander unabhängige funktioneile 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 aufrechtzuerhalten. Die im Einschaltmonient auftretenden kurzzeitigen Spannungsspitzen wurden zwangsläufig den Endverstärker in die Sättigung treiben. Diese Übersteuerung wird

'■ ebenfalls durch den Regelkreis 111 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 in dem dynamischen

ι» Abschwächer 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 Prioritätsencoder 22 die externen

r> Tonquellen zusammen. Die Lautstärke dieser Signale wird ebenfalls durch den Geräuschpegel /ι, der dem dynamischen Abschwächer 24 zugeführt wird, gesteuert.

Eine Zusammenfassung der Steuer- und Kontroll-

-Mi signale für eventuelle externe Zusatzgeräte erfolgt in der .Steuereinheit 25, die gleichzeitig als Eingangsund Ausgangsschnittstelle arbeitet.

Das folgende Anwendungsheispiel soll die Funktionsweise des Prioritätsencoders 22 und der ihm zu-

J-. geordneten Schaltstufen erläutern. Die beiden Teilnehmerstationen \<i und 1/) seien in den Sturzhelmen eines Motorradfahrers und dessen Beifahrers untergebracht. An den Prioritätsencoder 22 und den Fremdsiynalmischer 23 sind ein Radiogerät und ein

»ι Funkgerät angeschlossen. Solange nicht gesprochen wird, ist die Radiounterhaltung eingeblendet. Mit der ersten Sprechsilbe wird dieses Signal ausgeblendet und die Sprache zum Endverstärker 13 durchgeschaltet. Erfolgt während des Sprechens eine Verkehrs-

ii durchsage, 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

κι gesprochen, erscheint dieser Signalton selbstverständlich allein. Es bleibt nun den Sprechpartnern überlassen, diese Information anzunehmen. Wird die Sprachverbindung eingestellt, gelangt die Verkehrsdurchsage auf die Kopfhörer L. Wird dagegen weiter-

i") gesprochen, so wird diese Meldung unterdrückt. Ein empfangener Funkspruch dagegen unterbricht die interne Sprechverbindung und schaltet für die Dauer des Funkspruches das Empl'angssignal auf den Endverstärker 13.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gegensprechanlange, mit zwei oder mehr Teiliiehnierstationeu und einem die Teilnehmer-Stationen verbindenden Signalverarbeitungsteil, einer in dem Signalverarbeitungsteil enthaltenen Schwellwertschaltung, der das zu übertragende Signal zugeführt wird und die unterschiedliche Ausgangssignale abgibt, wenn der Pegel des zu übertragenden Signals einen vorgegebenen Schwellwert über- oder unterschreitet, und einer von der Schwellwertschaltung gesteuerien Übertragungsschaltung im Übertragungsweg, die die Übertragung in den durch die Schwellwertschaltung festgestellten Sprachpausen unterbricht, in denen der Schwellwert unterschritten wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalverarbeitungsteil eine Frequenzweiche (5) enthält, die das Sprachband von dem außerhalb des Sprachbandes liegenden, vom Aufnahmeteil der Teilnehmerstation (Id, 1/)) erfaßten Leistungsanteilen, dem Geräuschpegel, trennt, daß der Geräuschpegel der Schwellwertschaltung (20, 21) zugeführt ist, und (.IaU die Schwellwertschaltung derart ausgebildet ist, daß der Schwellwert mit zunehmendem Geräuschpegel angehoben wird.

2. Gegensprechanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertschaltung (20) ein retriggerbares Monoflop enthält, dessen Laufzeit auf die Zeitkonstante der niedrigsten Sprachfrequenz (300 Hz) abgestimmt ist und dem die Signale des Sprachbandes zugeleitet werden.

3. Gegensprechanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem auf die Frequenzweiche (5) folgenden Geräuschkanal (6, 7, 8) eine Abtast-Speicher-Schaltung (8) enthalten ist, die von der Schwellwertschaltung (20, 21) derart 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 (20) von diesem jeweils gespeicherten Geräuschpegel gesteuert ist.

4. Gegensprechanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzweiche (5) ein Sprache und Geräusche erfassender Verstärker (3, 4) vorgeschaltet ist, dessen Verstärkungsfaktor mit steigendem Sprachpegel (Fig. 2) und mit steigendem Geräuschpegel, über einer vorgegebenen Geräuschpegelgrenze ( Viii Fig. 3) abgesenkt wird.

5. Gegensprechanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Verstärker (3, 4) zwei Regelkreise (4, 5, 6, 7, 8, 16 und 9, 10, 14, 15, 16) aufgeschiiltet sind, deren einer eine Abtast-Speieherschaltung (8) für den Geräuschpegel und deren anderer eine Abtast-Speieherschaltung (15) für den Sprachpcgel aufweist, in denen in den Sprachpausen bzw. den Sprechzeiten jeweils der Geräuschpegel bzw. der Sprachpegel ständig erfaßt wird, daß diese beiden Abtastspeicherschaltungen (8, 15) durch die Schwellwertschaltung (20, 21) so gesteuert sind, daß sie jeweils am Knde 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 (3, 4) während ■> der Sprachpausen vom ständig gemessenen Geräuschpegel und dem abgespeicherten .Sprachpegel und in den Sprechzeiten vuin ständig gemessenen Sprachpegel und dein abgespeicherten Geräuschpegel geregelt wird.

ι»

6. Gegensprechanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale (r, (I) der beiden Abtast-Speicher-Schaltungen (8, 15) in einem Regelsignalmischer (16) multiplikativ miteinander verknüpft werden.

π

7. Gegensprechanlage nach einem der Ansprüche 1 bis o, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Ausgangslautstärke regelnder Regelkreis (17, 18, 19,11) vorgesehen ist, der die Ausgangslautstärke mit steigendem Geräuschpegel anhebt.

-'»

8. Gegensprechanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Schwellwertschaltung (20) und der in ihrem Verstärkungsfaktor steuerbaren Übertragungsschaltung (10, U) eine Kontrolleinheit (21) ge-

J) schaltet ist, die das Ausgangssignal der Schwellwertschaltung (20), das den Beginn einer Sprachpause angibt, zeitlich verzögert an die Übertragungsschaltung (10, 11) weitergibt, während das das Ende einer Sprachpause angebende Signal

«ι zeitlich unverzögert weitergegeben wird.

9. Gegensprechanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Schaltungseinheit (21 bis 25), über die dem Signalverarbeitungsteil (9 bis 13) externe Signale zuführbar

i"i sind.

10. Gegensprechanlage nach Anspruch ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß die .Schaltungseinheit (21 bis 25) einen Prioritätsencoder (22) aufweist, durch der. Signale unterschiedlicher Prioritäten

in unterscheidbar sind, und daß die Schaltungseinheit (21 bis 25) derart an den Signalverarbeitungsteil (9 bis 13) angeschlossen ist, daß bei Prioritätssignalen der ersten Stufe die Übertragung von Sprachbandanteilen unterbrochen und diese Prio-

■ι·ι ritätssignale eingeblendet werden.

11. Gegensprechanlage nach Anspruch ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinheit (21 bis 25) einen Prioritätsencoder (22) aufweist, durch den Signale unterschiedlicher Prioritäten

■>o unterscheidbar sind, und daß die Schaltungseinheit (21 bis 25) derart an den Signalverarbeitungsteil (9 bis 13) angeschlossen ist, daß bei Prioritätssignalen der /.weiten Stufe eine Überlagerung der eventuell gerade übertragenen Sprachsignale er-

■->·■> folgt.

12. Gegensprechanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinheit (21 bis 25) einen Prioritätsencoder (22) aufweist, durch den Signale unterschiedlicher Prioritäten

hii unterscheidbar sind, und daß die Schaltungseinhcit (21 bis 25) derart an den Signalverarbeitungsleil (9 bis 13) angeschlossen ist, daß bei Prioritätssignalen der dritten Stufe eine Einblendung nur in Sprachpausen erfolgt.

bi

13. Gegensprechanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Teilnehmerstation (1«, 1/)) ein Mikrofon (Λ/) vorgesehen ist und daß die beiden Mikrofone

(M) bezüglich ihrer Ausgungsspunnungen gegenphasig (antipuralle! oder antiseriell) geschaltet sind.

14. Gegensprechanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Teilnehmerstation (Ie, l/>) zwei Mikrofone (Λ/) vorgesehen sind, die derart angeordnet sind, daß das erste Mikrofon überwiegend der Sprachaufnahme und das zweite Mikrofon der Sprach- und Gcrüuschaufnahme dient, und daß die beiden Mikrofone gegenphasig (antiparallel oder antiseriell) geschaltet sind.

15. Gegensprechanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Mikrofone durch ein sogenanntes Druckgradientenmikrofon realisiert sind.