DE2657436C2 - Automatische Niederfrequenz-Geräuschsperre - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine automatische Niederfrequenz-Geräuschsperre gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige bekannte Geräuschsperre (US-PS 05 161) dient der Unterbrechung der Niederfrequenzleitung während der Nutzsignalpausen bei Funk- oder Rundfunkempfangsteilen. Zu diesem Zweck wird der Ansteuerschaltkreis für den Geräuschsperrschalter von einem Sperrsignal beaufschlagt, das im Empfänger aus dem empfangenen Hochfrequenzsignal gewonnen wird. Hierbei werden Logikgatter verwendet, die mit einer fest vorgegebenen Schwellwertspannung so zusammenarbeiten, daß der vom Ansteuerschaltkreis beaufschlagte Geräuschsperrschalter geöffnet wird, wenn vom Empfänger kein Hochfrequenzsignal mit einem Nutzsignalanteil und einem entsprechend erhöhten Geräuschsignalanteil empfangen wird.

Es ist natürlich möglich, eine derartige Geräuschsperre mit entsprechender Schwellwertschaltung auch bei einer Niederfrequenzleitung zu verwenden, die beispielsweise Sprech- und Geräuschsignale von einem Mikrophon zu einer Sendeschaltung überträgt, wenn der für die Unterscheidung von Sprechsignalen und Geräuschsignalen erforderliche Schwellwert genügend hoch ist. Wenn jedoch die Umgebungsgeräusche sehr laut sind, wie beispielsweise im Cockpit eines Flugzeuges, so muß der Schwcllwert auf den größten zu erwartenden Umgebungsgeräusch-Pegel abgestimmt sein, so daß eine Bedienungsperson sehr laut sprechen muß, auch wenn der Umgebungsgeräusch-Pegel niedrig ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Geräuschsperre der eingangs genannten Art zu schaffen, die neben einer Stummschaltung der Niederfrequenzleitung bei ausbleibendem Nutzsignalanteil eines das Geräuschsignal umfassenden Niederfrequenzsignals ein Durchschalten der Niederfrequenzleitung in Abhängigkeit vom Pegel des Geräuschsignals erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Niederfrequenz-Geräuschsperre wird das das Nutzsignal und das Geräuschsignal umfassende Niederfrequenzsignal einem Ansteuerschaltkreis zugeführt, der einen Nutzsignaldetektor und einen Geräuschsignaldetektor umfaßt, dessen Ausgangssignale an einen Komparator angelegt sind. Hierdurch wird die Stummschaltung der Niederfrequec^'.eitung bewirkt, wenn der Nutzsignalanteil des Niederfrequenzsignals ausbleibt. Ein Durchschalten der Niederfrequenzleitung erfolgt erst dann, wenn der Nutzsignalpegel den Pegel des Geräuschsignals übersteigt.

Ein entscheidender Vorteil der erfindungsgemäßen Geräuschsperre besteht bei der Verwendung z. B. in Sprechanlagen im Cockpit eines Flugzeuges darin, daß der Schwellwert und damit die Ansteuerung des Geräuschsperrschalters mit dem Umgebungsgeräusch-Pegel mitläuft, so daß eine Bedienungsperson bei relativ niedrigem Umgebungsgeräusch-Pegel nicht übertrieben laut sprechen muß, um ein Durchschalten der Niederfrequenzleitung zu erreichen.

Die im Ansteuerschaltkreis verwendeten Zeitglieder dienen dazu, kurzzeitige Modulationen des Geräuschsignals auszumitteln, die infolge von natürlichen Sprechpausen auftreten, um ein unerwünschtes Zerhacken des in die Niederfrequenzleitung eingespeisten Sprech- oder Nutzsignals durch den Geräufchsperrschalter zu verhindern, und dazu, nach Beendigung der Nutzsignalübertragung den Geräuschsperrschalter zu öffnen, um eine Über-■ tragung von Geräusch-Schleppen im Anschluß an die Nutzsignalübertragung zu vermeiden.

Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispicle der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt die einzige Figur einen Schaltplan einer automatischen Niederfrequenz-Geräuschsperr-Anordnung nach der Erfindung.

Nach dieser Zeichnung sind zwei Mikrophon-Eingänge

i, 2 vorgesehen, um Niederfrequenz-Signale von einem Mikrophon zu erhalten. In diesem Fall hat der Mikrophoneingang einen Eingangswiderstand von 300 Ohm. Die Eingänge 1 und 2 sind mit der Primärspule eines Transformators 3 verbunden, der ein Windungszahlenverhältnis von 1 zu 5,66 besitzt. Ober der Sekundärspule des Transformators liegt ein Glättungs-Kondensator 4 mit 6800 pF und ein 10-kOhm-Linearpotentiomeier 5. Der Schleifkontakt des Potentiometers 5 ist über einen 10-kOum-Widerstand 6 an den nicht-invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 7 angeschlossen. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 7 ist über einen 10-kOhra-Widerstand 8 und einen 0,l-/iF-Kondensator 9 geerdet. Vom Ausgang des Verstärkers 7 ist über einen 270-kOhm-Widerstand 10 ein Rückkoppelungsweg zum invertierenden Eingang des Verstärkers 7 vorgesehen. Der Ausgang des Verstärkers 7 verzweigt sich in die beiden Leitungswege 11 und 12. Weg 11 führt über einen 8-^F-Kondensator 13, einen als Geräuschsperrschalter dienenden FET (Feldeffekt-Transistor)-Schalter 14 und einen 3,3-kOhm-Widerstand 15 zum invertierenden Eingang eines weiteren Operationsverstärkers 16. Vom Ausgang des Operationsverstärkers 16 ist über einen 12-kOhm-Widerstand 17 ein Rückkoppelungsweg zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 16 vorgesehen. Der nicht-invertierende Eingang des Operationsverstärkers 16 ist über einen 3,3-kOhm-Widerstand 18 geerdet. Wenn der Schalter 14 geschlossen (d. h. leitend gemacht) ist, dann enthält das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 16 die Niederfrequenz-Signale, die über das an die Eingänge 1 und 2 angeschlossene Mikrophon erzeugt werden. In Abhängigkeit vom Signal-Geräusch-Verhältnis der Signale, die von dem an die Eingänge 1 und 2 angeschlossenen Mikrophon erzeugt werden, wird der Schalter 14 geschlossen, so wie es nun beschrieben werden soll.

Weg 12 führt über einen 8-jiiF-Kondensator 19 und einen 1-kOhm-Widerstand 20 zum invertierenden Eingang eines anderen Operationsverstärkers 21. Der Ausgang des Verstärkers 21 ist über einen 10-kOhm-Widerstand 22 mit seinem invertierenden Eingang verbunden, und der nichtinvertierende Eingang des Verstärkers 21 ist über einen 1-kOhm-Widerstand 23 geerdet. Die Funktion des Verstärkers 21 liegt darin, eine zusätzliche Verstärkung des gesamten Niederfrequenz-Signals, das auf die Eingänge 1 und 2 gegeben wird, und das sowohl aus Geräusch- wie aus Nutzsignalen besteht, zu liefern.

Der Ausgang des Verstärkers 21 verzweigt sich in die beiden Leitungswege 24 und 25. Weg 24 ist an einen Nutzsignaldetektor 26 angeschlossen, dessen Zeitkonstante klein ist. Der Nutzsignaldetektor 26 besteht aus einem Gleichrichter 27, einem in Reihe geschalteten 100-kOhm-Widerstand 28, einem parallelen 2,2-kOhm-Widerstand 29 und einem parallelen 0,l-/iF-Kondensator 30. Der Ausgang des Nutzsignaldetektors 26 ist an einen Eingang eines Komparators 31 angeschlossen.

Weg 25 ist mit einem Geräuschsignaldetektor 32 verbunden. Der Geräuschsignaldetektor 32 besteht aus einem Gleichrichter 33, einem in Reihe geschalteten 100-kOhm-Widcrstand 34, einem parallelen 2,2-kOhm-Widerstand 35 und einem parallelen 1,2-^F-Elektrolytkondensator 36. Der parallele Kondensator 36 kann durch einen FET-Schiilter 37 vom Eingang des Geräuschsignaldetektors 32 abgetrennt werden.

Der Ausgang des Geräuschsignaldetektors 32 ist mit dem nicht-invertierenden Eingang eines Gegenspar.-nungs-Komparators ?8 verbunden. Ein 10-kOhm-Widerstand 39 liegt in einem Rückkoppelungsweg vom Ausgang des Gegenspannungs-Komparators 38 zu dessen invertierenden Eingang, welcher ebenfalls über einen 10-kOhm-Widerstand 40 geerdet und außerdem über einen 1,5-MOhm-Widerstand 42 mit einer 15 Volt-Vorspannungsversorgung 41 verbunden ist. Der Ausgang des Gegenspannungs-Komparators 38 ist an einen Spannungsteiler angeschlossen, der aus zwei 5,6-kOhm-Widerständen 43 und 44 besteht. Der Mittelpunkt des Spannungsteilers ist mit dem anderen Eingang des Komparators 31 verbunden. Der Gegenspannungs-Komparator liefert eine Gegenspannung von 0,1 Volt.

Der Ausgang des Komparators 31 ist so angeschlossen, daß er sowohl über einen Gleichrichter 43 iind einen 10-kOhm-Widerstand 46 den Schalter 37 als auch über eine Zeitverzögerungsschaltung 47 den Geräuschsperr-Schalter 14 steuert. Vom Widerstand 46 kommende Kontroll-Signale werden zu einem Leitungspunkt zwischen der Steuer-Elektrode des FET-Schidters 37 und einem 100-kOhm-Widerstand 48 gebracht, dessen anderer Anschluß geerdet ist.

Die von der Zeitverzögerungsscb-v'ving 47 kommenden Steuersignale sind über einen IG-kOma-Vuderstand 49 mit Erde und einen Gleichrichter 50 mit einem Punkt zwischen der Steuer-Elektrode des FET-Schalters 14 und einem 10-kOhm-Widerstand 51 verbunden, dessen anderer Anschluß an Erde gelegt ist.

Die Zeitverzögerungs-Schaltung 47 besteht aus einer integrierten Schaltung 52.

Der mit 1 codierte Anschluß der integrierten Schaltung 52 ist mit einer -15 Volt Vorspannungsversorgung 53 verbunden. Der mit 2 codierte Anschluß der integrierten Schaltung 52 ist über einen 68-kOhm-Widerstand 54 geerdet und außerdem so verbunden, daß er über einen Gleichrichter 55 Signale vom Ausgang des Komparators 31 erhält. Der mit 3 codierte Anschluß der integrierten Schaltung 52 enthält den Ausgang und ist über den Gleichrichter 50 mit dem Geräuschsperr-Schalter 14 verbunden, um dem Schalter 14 Kontroll-Signale zuzuführen. Die mit 4 und 8 codierten Anschlüsse der integrierten Schaltung 52 sind geerdet. Der mit 5 codierte Anschluß der integrierten Schaltung 52 ist über einen O,014-//F-Kondensator 56 an die Vorspannungs-Versorgung 53 angeschlossen. Der mit 6 codierte Anschluß der integrierten Schaltung 52 ist über einen 1-kOhm-Widerstand 57 und einen Gleichrichter 58 an den Ausgang des Komparators 31 angeschlossen. Der mit 7 codierte Anschluß der integrierten Schaltung 52 ist über einen 56-kOhm-Widerstand 59 geerdet und außerdem über einen 8-^F-Elektrolytkondensator 60 an die Vorspannungs-Versorgung 53 angeschlossen.

Wird die Anordnung betrieben, ohne daß an die Eingänge 1 und 2 Signale zugeführt werden, dann wird durch den Nutzsignaldetektor 26 oder durch den Geräuschsignaldetektor 32 kein Ausgargssignal erzeugt. Der Gegenspannur^i-Xomparator 38 liefert ein Ausgangssignal, das dem Komparator 31 zugeführt wird. Da bei diesem Zustand der Nutzsignaldetektcr 26 kein Eingangssignal liefert, liefert der Komparator 31 ein Ausgangssignal, das den Zeitkonstanten-Schalter 37 geschlossen (d. h. leitend) und den Geräuschsperr-Schalter 14 offen (d. h. nicht-leitend) hält.

Mit einem konstanten Pegel des Geräusch-Eingangssignals wird sowohl der Zeitkonstanten-Kondensator 30 als auch der Geräuschpegel-Zeitkonstanten-Kondensator 36 auf denselben Pegel, obwohl mit verschiedenen Geschwindigkeiten, geladen. Unter diesen Bedingungen veranlaßt der Gegenspannungs-Komparator 38 den Komparator 31, den Schalter 14 offen und den Schalter 37 geschlossen zu halten.

Beim Anlegen von Niederfrequenzen-Nutzsignalen bewirken die Spitzensignale, daß sich der Signalpegel-

Zeitkoiistanten-Kondensator 30 viel schneller als der Geräuschpegel-Zcitkonstanten-Kondensator 36 auflädt. Wenn der Anstieg groß genug ist, die vom Gegenspannungs-Komparator 38 erzeugte Gegenspannung zu überwinden, wird sich das Ausgangssignal des !Comparators ändern, um sowohl die Zeitverzögerungs-Vorrichtung 52 zu triggern als auch den Geräuschsperr-Schalter 14 zu schließen, so daß es für die an die Eingangs-Anschlüsse 1 und 2 angelegten Signale möglich ist, den Eingang des Verstärkers 16 zu erreichen und den Zeitkonstanten-Schalter 37 zu öffnen. Das Öffnen des Schalters 37 bewirkt, daß der Geräuschpegel-Zeitkonstanten-Kondensator 36 abgetrennt wird. Indem die ermittelten Eingangssignale nicht mehr den Geräusch-Zeitkonstanten-Kondensator 36 erreichen, wird dessen Ladung eine Zeitspanne lang, die von der Kapazität des Kondensators und der Nebenschluß-Impedanz des Gegenspannungs-Komparators 38 abhängt, gespeichert.

Wenn die Schaltung feststellt, daß ein Niederfrequenz-Nutzsignal vorhanden ist. dann stellt so die isolierte Ladung im Geräusch-Zeitkonstanten-Kondensator 36 den Langzeitmittelwert der Geräusch-Eingangssignale dar. Beim Fehlen von Nutzsignalen ist der Geräusch-Zeitkonstanten-Kondensator 36 an den Schaltkreis 32 mit seiner großen Zeitkonstanten angeschlossen und folgt der längerfristigen Änderung der Eingangsgeräuschsignale. Dadurch stellt die Ladung im Geräuschpegel-Zeitkonstanten-Kondensator 36 genauer, als es sonst der Fall wäre, den mittleren Geräuschpegel dar. weil der Kondensator bei Anwesenheit von Sprechsignalen abgetrennt wird.

Die Funktion der Zeitverzögerungs-Schaltung 47 besteht darin, für eine vorbestimmte kurze Zeitspanne nach Abbruch des Gesprächs das Öffnen des Geräuschsperr-Schalters 14 zu verzögern; damit soll verhindert werden, daß die Schaltung versucht, lediglich auf natürliche Unterbrechungen der Sprachsignale zu reagieren.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Automatische Niederfrequenz-Geräuschsperre, bestehend aus einem in einer Niederfrequenzleitung angeordneten Geräuschsperrschalter sowie einem Zeitglieder mit unterschiedlichen Zeitkonstanten umfassenden und von einem Geräuschsignal beaufschlagten Schaltkreis zur Ansteuerung des Geräuschsperrschalters in Abhängigkeit von einem Schwellwert, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansteuerschaltkreis zusätzlich vom Nutzsignal eines das Geräuschsignal umfassenden Niederfrequenzsignals beaufschlagbar ist, daß der Ansteuerschaltkreis einen Nutzsignaldetektor (26) mit einem ersten Zeitglied IS umfaßt, daß der Ansteuerschaltkreis einen Geräuschsignaldetekor (32) mit einem zweiten Zeitglied umfaßt, daß das zweite Zeitglied eine größere Zeitkenstante aufweist ijs das erste Zeitglied, daß die AusgangssignaJe des Nutzsignaldetekors (26) und des Geräuschsignaldetekors (32) an einen Komparator (31) angelegt sind, daß der Komparator (31) ein Steuersignal zum Schließen des Geräuschsperrschalters (14) abgibt, wenn der Ausgangssignalpegel des Nutzsignaldetektors (26) denjenigen des Geräuschsignaldetektors (32) übersteigt, und daß ein vom Komparatorsteuersignal beaufschlagbarer Blockierschaltkreis vorgesehen ist, der das zweite Zeitglied bei anliegendem Komparatorsteuersignal vom Eingang (33) des Geräuschsignaldetektors (32) trennt.

2. Geräuschsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Blockierschaltkreis von einem zwischen dem Eingang (35) und dem als RC-Giied (34, 36) ausgeführten zweiten Zeit^ied des Geräuschspannungsdetektors (32) angeordneten elektronischen Schalter (37) und das erste Zeitschaltglied des Nutzsignaldetektors (26) von einem weiteren ßC-Glied (28, 30) gebildet ist.

3. Geräuschsperre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem als zweites Zeitglied eingesetzten ÄC-Glied (34, 36) und dem Komparator (31) ein Offset-Schaltkreis (38) angeordnet ist, der an den Komparator (31) eine Gegenspannung anlegt, wenn am Eingang (33) des Geräuschspannungsdetektors (32) kein Niederfrequenzsignal anliegt oder wenn der an diesem Eingang anliegende Nutzsignalpegel kleiner ist als der Gegenspannungspegel, und daß der Komparator (31) in diesen beiden Fällen ein Ausgangskontrollsignal abgibt, um den Geräuschsperrschalter (14) geöffnet und den als Blockierschaltkreis dienenden elektronischen Schalter (37) geschlossen zu halten.

4. Geräuschsperrc nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Komparator (31) und dem Steuereingang des Geräuschsperrschalters (14) ein Zeitverzögeiungs-Schaltkreis (47) zur zeitlichen Verzögerung des Komparatorausgangssignals angeordnet ist.