DE2640324A1

DE2640324A1 - Einrichtung zur gewinnung eines elektrischen nutzsignales

Info

Publication number: DE2640324A1
Application number: DE19762640324
Authority: DE
Inventors: Rudolf Kock
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-09-08
Filing date: 1976-09-08
Publication date: 1978-03-09

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind schon derartige Einrichtungen, die mit Richtmikrofonen und mit einer Frequenzversetzung des Nutzsignales arbeiten, bekannt. Nachteilig ist aber bei derartigen Einrichtungen, daß sie außerordentlich aufwendig sind und daß Halleffekte und Verzerrungen auftreten können.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat gegenüber den bekannten Anordnungen den Vorteil, daß unerwünschte Rückkopplungseffekte, Halleffekte und Verzerrungen sicher und zuverlässig vermieden werden und daß der erforderliche Aufwand für die Mikrofone und die zugehörigen Signalverarbeitungsschaltungen relativ gering ist. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß Reflexionen von nicht ortbaren Schallquellen nahezu keine Auswirkungen auf die Funktionsfähigkeit der beschriebenen Einrichtung haben. Schließlich ist eine besonders vorteilhafte Anwendung des beschriebenen Systems zur Lärmminderung in bestimmten Raumzonen möglich, wenn unter Zugrundelegung des erfindungsgemäßen Prinzips ein Lautsprecher gegenphasig zu den störenden Geräuschen angesteuert wird und sich die vorhandenen Signale weitgehend selbst kompensieren.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eine Anordnung von zwei Mikrofonen, einem Lautsprecher und mehreren Schallquellen zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung und Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Freisprechfernmeldeeinrichtung.
Beschreibung In Fig. 1 ist in schematischer Weise das Prinzip einer Einrichtung zur Gewinnung eines elektrischen Nutzsignales dargestellt. Bei der gezeigten Anordnung werden zwei Mikrofone 10 und 11, ein Lautsprecher 12 und drei Schallquellen 13, 14 und 15 verwendet. Die Anzahl der Mikrofone, Lautsprecher und Schallquellen kann jedoch auch wesentlich größer sein, wobei es zweckmäßig ist, wenn eine gerade Anzahl von Mikrofonen verwendet wird. Die Mikrofone 10 und 11 weisen einen gleichen Frequenzgang auf und sind bezüglich ihrer Symmetrieachsen in einem gleichen festen Abstand zu dem Lautsprecher 12 angeordnet. Die von dem Lautsprecher 12 hervorgerufenen Schallwellen erreichen dadurch nach einer gleichen Laufzeit, d.h. zeit- und phasengleich, die Mikrofone 10 und 11 und werden dort wieder in elektrische Signale umgewandelt. Die Ausgangssignale der Mikrofone 10 und 11 werden elektrisch voneinander subtrahiert, wobei der Signalanteil, der von dem Lautsprecher 12 hervorgerufen wurde, eliminiert wird. Als Nutzsignal bleibt nur die Differenz der Mikrofonspannungen übrig, dieser Signalanteil ist das gewünschte Nutzsignal, welches von einer bzw. mehreren der Schallquellen 13, 14 bzw 15 ausgelöst wurde.
Für die in Fig. 1 dargestellte Anordnung ergibt sich damit als Nutzsignal der Signalweg von der Schallquelle 14 zu dem Mikrofon 10 abzüglich des Signalweges von der Schallquelle 14 zu dem Mikrofon 11. Da beide Signalwege gleich sind, ist der Nutzsignalanteil der Schallquelle 14 gleich Null. Der Nutzsignalanteil der Schallquelle 13 ergibt sich aus dem Signalweg von der Schallquelle 13 zu dem Mikrofon 10 abzüglich des Signalweges von der Schallquelle 13 zu dem Mikrofon 11. Entsprechend ergibt sich der Nutzsignalanteil der Schallquelle 15 aus der Signalwegdifferenz von der Schallquelle 15 zu dem Mikrofon 10 und der Schallquelle 15 zu dem Mikrofon 11.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn der Einrichtung zur elektrischen Subtraktion der Mikrofonausgangssignale eine Kompensationsschaltung zur elektrischen Kompensation von Signal anteilen zugeordnet ist, welche von Bauteiletoleranzen und geometischen Ungleichheiten ausgelöst werden. Wenn als Schallquellen im Raum Punktschallquellen vorgesehen sind, ist eine Beeinflussung der Funktionsfähigkeit der beschriebenen Einrichtung nicht gegeben, da die geometischen Ausdehnungen nur in einer Ebene liegen. Außerdem kann durch die zusätzliche Anordnung von weiteren Mikrofonen ein sogenannter Totstrahl erzeugt werden, der durch entsprechende Festlegung in jede gewünschte Richtung gedreht werden kann. Schließlich ist es auch noch möglich, durch die Auswahl von Mikrofonen mit einer bestimmten Aufnahmecharakteristik das Aufnahmeverhalten der Einrichtung bei unsymmetrischen Schallquellen zu verbessern.
Das Prinzip der beschriebenen Einrichtung soll insbesondere bei Telefonfreisprechanlagen, Gegensprechanlagen, Funkanlagen, die im Gegensprechbetrieb arbeiten, Anwendung finden.
In Fig. 2 ist in einem Blockschaltbild eine Freisprechfernmeldeeinrichtung dargestellt, die nach dem oben beschriebenen Prinzip arbeitet. Die Mikrofone 10 und 11 sind mit Verstärkeranordnungen 16 bzw. 17, welche die Freisprechapparate darstellen, verbunden. Ein erster Verstärker 18 bzw. 21 bildet dabei einen Impedanzwandler und zwei weitere Verstärker 19 und 20 bzw. 22 und 23 bewirken eine Signalverstärkung etwa um den Faktor 1500. Die so verstärkten Ausgangssignale der Mikrofone 10 und 11 sind an einen Subtrahierer 24 angelegt, in dem eine Subtraktion der beiden Signale erfolgt. Dem Subtrahierer ist ein einstellbarer Widerstand 25 zur Pegeleinstellung nachgeschaltet. Durch diese Pegelein stellung wird die Gesamtempfindlichkeit der Einrichtung bestimmt. Dem einstellbaren Widerstand 25 ist ein Regelverstärker 26 nachgeschaltet, der das Ausgangssignal auf einen festgelegten Pegel begrenzt und an eine Wicklung 27 eines Übertragers 28 anlegt. Das Nutzsignal wird auf eine Wicklung 29 übertragen, die den eigentlichen Fernsprechapparat darstellt.
In der Wicklung 29 wird das von der Wicklung 27 übertragene Nutzsignal zu dem von der Gegenseite kommenden Signal addiert und das gesamte Signal wird auf eine Wicklung 30 übertragen.
Dieses Signal wird in einem der Wicklung 30 nachgeschalteten Verstärker 31 verstärkt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 31 ist an einen ersten Eingang eines Subtrahierers 32 angelegt, an dessen zweiten Eingang dasjenige Signal angelegt ist, das der Wicklung 27 zugeführt wird. Damit wird als Differenzsignal dasjenige Signal gewonnen, das von dem Gegenteilnehmer stammt. Dem Verstärker 32 ist ein Regelverstärker 33 nachgeschaltet, der mit einem einstellbaren Widerstand 34 verbunden ist, welcher zur Lautstärkeeinstellung des von dem Lautsprecher 12 abgegebenen Signales dient. Zwischen den einstellbaren Widerstand 34 und den Lautsprecher 12 ist eine Leistungsendstufe 35 geschaltet.
Mit der anhand von Fig. 2 beschriebenen Einrichtung ist es möglich, Signale, die aus dem Lautsprecher 12 kommen, zu eliminieren und dadurch nicht in den Aufnahmekreis zurückzuübertragen. Dadurch werden sicher und zuverlässig und mit relativ geringem Aufwand störende Rückkopplungseffekte vermieden.
Nicht ortbare Geräusche treten bei der beschriebenen Einrichtung im allgemeinen an den beiden oder gegebenenfalls noch weiteren Mikrofonen mit gleichem Druck und gleicher Phase auf, da sie im Raum schon mehrfach reflektiert wurden. Dies bedeutet bei einem ungefähr gleichen Abstand der Mikrofone von den naheliegenden Wänden des Raumes, daß auch Schallreflexionen einer Punktschallquelle, welche sich als Nachhall bemerkbar machen können, ausgeglichen oder doch zumindest reduziert werden können. Dieser Effekt ist bei einer Benutzung einer vielfachen Anzahl von Mikrofonen noch zu verbessern.
Als im Rahmen der Erfindung liegend wird eine besondere Anwendungsmöglichkeit des beschriebenen Prinzips gesehen. Es besteht unter Zugrundelegung des erfindungsgemäßen Systems die Möglichkeit, eine bestimmte Raumzone mit Hilfe der beschriebenen Einrichtung durch gegenphasiges Steuern des Lautsprechers von den Raumgeräuschen zu befreien bzw. diese weitgehend zu unterdrücken und somit zu einer Lärmminderung zu kommen.

Claims

Ansprüche 1. Einrichtung zur Gewinnung eines elektrischen Nutzsignales unter Vermeidung von Rückkopplungseffekten, insbesondere Telefon-Freisprechanlage, mit wenigstens zwei Mikrofonen, wenigstens einem Lautsprecher und wenigstens einer Schallquelle in einem Raum, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrofone (10, 11) in wenigstens annähernd gleichem Abstand zu dem Lautsprecher (12) angeordnet sind und daß die Ausgangssignale der Mikrofone (10, 11) elektrisch voneinander subtrahiert werden, wobei als die Differenz der beiden Signale das gewünschte Nutzsignal gebildet wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Mikrofone (10, 11) über Verstärkereinrichtungen (16,17) mit einem Subtrahierer (;24) in Wirkverbindung stehen, dem eine Einrichtung (25) zur Pegeleinstellung und eine Einrichtung (26) zur Pegelbegrenzung nachgeschaltet sind, und daß das gewonnene Nutzsignal einer Wicklung (27) eines Übertragers (28) zugeführt ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Wicklung (29) des Übertragers (28) das transformierte Nutzsignal und das Signal eines Gegenteilnehmers der Einrichtung auf eine Wicklung (30) des Übertragers (28) transformiert werden, wobei ein der Wicklung (30) nachgeschalteter Subtrahierer (32) vorgesehen ist, der die Differenz aus dem von der Wicklung (30) zugeführten Signal und dem durch den Subtrahierer (24) erzeugten Nutzsignal bildet, und daß mit dem Ausgang des Subtrahierers (32) der Lautsprecher (12) in Wirkungsverbindung steht.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kompensationsschaltung zur elektrischen Kompensation von Signalanteilen vorgesehen ist, welche durch Bauteiletoleranzen oder geometrische Ungleichheiten der Einrichtung ausgelöst werden.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrofonaufnahmecharakteristik der Mikrofone (10, 11) der Abstrahlcharakteristik der Schallquellen (13, 14, 15) angepaßt ist.