DE2806778C2 - Mikrophonverstärker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mikrophonverstärker, der zusammen mit einem Mikrophon in ein tragbares Gehäuse eingebaut und über ein Verbindungskabel mit einem Sende-Empfangs-Gerät verbunden ist. Gewisse Schwierigkeiten treten bei solchen Mikrophonverstärkern mit angeschlossenem Sende-Empfangs-Gerät dadurch auf, daß infolge der großen Anzahl von Rundfunksendern, die heutzutage in jedem Band arbeiten, ein ständiger Geräuschpegel als Hintergrund gegeben ist, der eine Übertragung erschwert.

Um die Verständlichkeit der zu übertragenden Sprache zu verbessern, sind verschiedene Verfahren entwickelt worden. So hat man beispielsweise vorgeschlagen, die mittlere Modulation dadurch zu erhöhen, daß man die Amplitudenspitzen der Sprache abschneidet. Bei einer starken Beschneidung tritt aber dann ein erhöhter Klirrfaktor durch Erzeugung von Obertönen auf, der die Verständlichkeit der Sprache verringert, falls man diese Obertöne nicht sorgfältig

ausfiltert.

Man hat ferner vorgeschlagen, Verstärker mit einer automatischen Verstärkungsregelung und mit schneller Ansprechzeit und langen Abklingzeiten zu ver-

• wenden, die als sogenannte Kompressorschaltungen bekannt sind. Derartige Kompressorschaltungen haben einen Dynamikbereich von mehr als 60 dB bei gleichzeitig sehr niedrigem Klirrfaktor. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß eine nennenswerte Verbes-

i'' serung der Sprachverständlichkeit auch bei beträchtlicher Erhöhung der Übertragungsenergie nicht erreicht werden kann, falls man nicht in entsprechender Weise den Frequenzgang des Verstärkers vor dem Abschneiden der Amplitudenspitzen bzw. vor der

ι "> öteuerstufe zur automatischen Verstärkungsregelung modifiziert. Das ergibt sich aus dem besonderen Energie-Frequenz-Spektrum der menschlichen Sprache.

Mikrophonverstärker werden weitgehend zur Ver-

:<> besserung der durchschnittlichen Sprachleistung verwendet, bringen aberweitere Probleme mit sich. Diese Mikrophonverstärker sind im allgemeinen einfache, nicht automatisch geregelte Transistorverstärker mit von Hand einstellbarem Verstärkungsgrad. Um einen

.ι hohen mittleren Sprach-Modulationspegel zu erreichen, wird der Sender dann in den Spitzen des Sprachsignals übermoduliert. Durch diese Übermodulierung werden aber eine Verzerrung, ein Übersprechen auf Nachbarkanäle und letztlich doch eine Verringerung

in der Verständlichkeit des übertragenen Signals hervorgerufen.

Außerdem befindet sich die Schaltung des Mikrophonverstärkers im Gehäuse des Mikrophons bzw. beide sind in ein gemeinsames Gehäuse eingebaut, das

■.-. auch noch Batterien zur Stromversorgung des Verstärkers aufnehmen muß. Die Verstärker benötigen aber im Betrieb relativ hohe Ströme, so daß Batverien hoher Leistung verwendet werden müssen, die einerseits groß und schwer und av-dereibeits teuer sind. So

:i, kann man, um eine vernünftige Betriebsdauer der Batterien in solchen Mikrophonverstärkern zu erhalten, beispielsweise Quecksilberbatterien verwenden. Diese Batterien sind aber recht teuer und auch nicht überall verfügbar.

ι, Schließlich sind Mikrophonverstärker mit eingesetzten Batterien durch Größe und Gewicht dieser Batterien unhandlich groß und schwer und damit schlecht zu handhaben. Schließlich müssen die Batterien auch vorsorglich des öfteren ausgewechselt wer-

,Ii den, weil man die Einschaltzeiten der Batterien nicht vorhersagen kann.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Schwierigkeiten zu beseitigen. Es soll also ein Mikrophonverstärker geringer Abmessungen

,-, und geringen Gewichts geschaffen werden, der in dem handlichen Gehäuse außer dem Mikrophon und dem Verstärker, gegebenfalls mit Kompressorschaltung, auch die Stromversorgung für diesen Verstärker enthält.

,,(, Ein solcher Mikrophonverstärker soll in einfacher Weise über ein übliches Verbindungskabcl an ein übliches Sende-Empfangs-Gerät angeschlossen werden. Über diese Verbindungskabel wird bekanntlich einerseits die vom Ausgang des Verstärkers abgegc-

,,·, bene tonfrequente elektrische Wechselspannung dem Eingang des Sende-Empfnngs-Gerätes wiihrend dessen Sendestellung zugeführt. Außerdem enthält ein solches bekanntes Verbindungskabel aber auch zwei

Leitungen, die im Sende-Empfangs-Gerät zu einem Relais oder dergleichen zwecks Umschaltung aus der Empfangsstellung in die Sendestellung führen und an deren anderes Ende, im Mikrophonverstärker, ein Tastschalter angeschlossen ist. In Ruhestellung dieses Tastschalters ist die betreffende Doppelleitung offen und das Sende-Empfangsgerät befindet sich in Empfangsstellung. In Arbeitsstellung des Tastschalters wird dagegen durch Schließen des betreffenden Stromkreises die Umschaltung des Sende-Empfangs-Gerätes in Sendestellung bewirkt.

Die mit diesem Tastschalter einerseits und der entsprechenden Schalteinrichtung im Sende-Empfangsgerät andererseits verbundene bekannte Doppelleitung führt also, solange der Tastschalter geöffnet ist, eine gewisse Spannung, die gewöhnlich in der Größenordnung von etwa 6 bis 12 Volt liegt. Diese in Ruhestellung des Tastschalters an der vorgenannten Leitung, die in den USA auch »push-to-talk-Leitung« genannt wird, anliegende Spannung wird nun in der nachstehend beschriebenen Weise in die erfindungsgemäße Lösung der genannten Aufgabe einbezogen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Mikrophonverstärker eine aufladbare Spannungsquelle und eine Ladeschaltung dafür aufweist, die in Ruhestellung des Tastschalters von der vorgenannten Schaltspannung aus dem Sende-Empfangs-Gerät über das Verbindungskabel gespeist wird, während in Arbeitsstellung des Tastschalters die Spannungsquelle an den Verstärker angeschaltet ist.

Als Spannungsquelle dient entweder eine kleine aufladbare Batterie oder ein Kondensator hoher Kapazität, wobei im letzteren Falle hinter den Kondensator ein Spannungsgleichschalter geschaltet ist.

Andere Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung und den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein elektrisches Schaltbild eines Mikrophonverstärkers mit Batterie, und

Fig. 2 ein Schaltbild eines Mikrophonverstärkers mit Kondensator.

Der Mikrophonverstärker 10 gemäß Fig. 1 umfaßt ein Mikrophon 12 zur Umwandlung der akkustischen Signale in elektrische Signale. Die Frequenzcharakteristik dieses Mikrophons wird dabei zweckmäßig so gewählt, daß es besonders auf den Frequenzbereich der menschlichen Spracfie anspricht. Tiefe Frequenzen werden also ebensowenig aufgenommen und weitergeleitet, wie hohe Frequenzen. Im Ausführungsbeispiel besitzt das Mikrophon 12 einen Empfindlichkeitsabfall von 12 dB pro Oktave unterhalb einer Frequenz von 1,4 kHz und einen ausgeprägten Abfall oberhalb 2 kHz.

Der Mikrophonverstärker 10 umfaßt ferner einen als Verstärker geschalteten Operationsverstärker 14, der so geschaltet ist, daß er eine automatische Steuerung des Verstärkungsgrades besitzt. Der Verstärker 14 wird in bekannter Weise zur Verstärkung der vom Mikrophon 12 gelieferten elektrischen Signale benutzt. Zur Beschallung werden im übrigen noch folgende Schaltelemente verwendet:

Ein Kondensator C₁ mit 0,03 Mikrofarad

Einen Widerstand R_] mit 200 kOhm

Ein Widerstand R₁ mit 100 kOhm

Ein Kondensator C₂ mit 3,5 Mikrofarad

Ein Regelwiderstand R_} mit 20 kOhm

Eine Kondensator C₃ mit 1,0 Mikiofarad

Ein Regelwiderstand R. zwischen 20 und 300 kOhm

Ein Kondensator C₄ mit 2 Mikrofarad

Der Regelwiderstand R_A dient zur Einstellung des Verstärkungsgrades des Verstärkers 14.

Zum Betrieb des Mikrophon verstärke rs ist ferner als Spannungsquelle eine aufladbare Nickel-Cadmium-Batterie B₁, vorgesehen, die den Verstärker 14 speist, wenn der Tastschalter S1A/S1B in Richtung des Pfeiles, in der Zeichnung also aufwärts, bewegt wird. Beim Loslassen des Tastschalters bewegen sich die Schaltbrücken wieder in die in Fig. 1 dargestellte Lage und die Batterie ist vom Verstärker 14 abgeschaltet.

Weiterhin ist eine Ladeschaltung 16 für die Batterie B₁ vorgesehen. Diese Ladeschaltung umfaßt einen aus vier Schwachstrom-Dioden D₁ bis D₄ bestehenden Brückengleichrichter, um unabhän^-g von der Polarität der über die Leitung PTT zugeführten Spannung stets eine Gleichspannung ein und derselben Polarität an die Diodenkette und die Batterie zu liefern. Ein Vorwiderstand A₅ sorgt dafür, daß der Querstrom durch die Diodenkette D₁ bis D₄ sowie der Ladestrom durch die Batterie B₁ auf einen vorbestimmten niedrigen Wert begrenzt wird und die Diodenkette im richtigen Arbeitspunkt betrieben wird, so daß sie die der Batterie gelieferte Spannung konstant hält.

Der äußerst geringe Strom, der erforderlich ist, um die Batterie B₁ während der verhältnismäßig langen Ruhezeiten des Mikrophonverstärkers im aufgeladenen Zustand zu halten, wird von der Leitung PTT geliefert, so lange die mit dieser verbundenen Kontakte des Schalters SlB offen sind. Wie bereits erwähnt wurde, ist bei den üblichen Sende-Empfangs-Geräten die für die Umschaltung vom Empfangsbetrieb auf Sendebetrieb mittels eines Relair oder dergleichen benötigte Spannung, die an der Leitung P7TanIiegt, in der Größenordnung von 6 bis 12 Volt. Völlig unabhängig davon, welche Polarität diese Spannung an der Leitung PTT hat, besteht am Ausgang der Brückenschaltung D₁ bis D₄ und damit an der Diodenkette D₅ bis D₇ stets eine Spannung ein und derselben Polarität.

Solange sich die Kontakte des mehrpoligen Schalters S1A/S1B in der in Fig. 1 dargestellten Ruhelage befinden, wird die Batterie ßl also von der Ladeschaltung 16 her aufgeladen. Während dieser Zeit ist der Verstärker 14 von der Batterie B₁ abgeschaltet und auch der Ausgang 9 des Verstärkers 14 liegt frei. Die unten rechts in Fig. 1 dargestellte abgeschirmte Leitung ist mit Masse verbunden, so daß das Sende-Empfangs-Gerät von hier keine Eingangsspannung erhalten kann.

Sobald jetzt der Tastschalter gedrückt wird, bewegen sich die Schaltbrücken in Richtung des Pfeiles nach oben. Damit wird zunächst die Leitung PTT durch die rechte Dchaltbrücke des Schalterteiles 51B kurzgeschlossen. Das hat nicht nur in an sich bekannter Weise zur Folge, daß das Sende-Empfangs-Gerät automatisch auf Senden eingeschaltet wird, sondern zusätzlich auch einen Kurzschluß der Eingangsseite des Brückengleichrichters D₁ bis D₄, so daß dieser, und damit die Lacbschaltung 16, keine Spannung mehr liefert.

Die linke Schaltbrücke des Schalterteiles SlB hat jetzt den Kurzschluß der abgeschirmten Leitung auf-

gehoben und diese an den Ausgang des Verstärkers 14, über den Kondensator 7, angeschlossen, so daß die Ausgangsspannung des Verstärkers nunmehr zum Sende-Empfangs-Gerät in Sendestellung gelangt.

Der Schalterteil SiA hat die Batterie B, von der Ladeschaltung 16 abgetrennt und gleichzeitig die Batterie einseitig mit Erde bzw. mit Masse und andererseits mit dem Verstärker 14, über die verschiedenen Beschaltungselemente, verbunden. Die Bedeutung der Anschlüsse 1, 3 bis 5 und 7 bis 10 des Verstärkers 14 und seiner äußeren Beschaltungselemente ist bekannt up.d soll deshalb hier nicht weiter erläutert werden, zumal es darauf bei der Beschreibung der Erfindung nicht ankommt. Die aufgeladene Batterie B_x liefert jetzt den vom Verstärker benötigten, relativ großen Strom für eine gewisse Zeit und wird dann, wenn der Tastschalter wieder losgelassen wird, wählend uei im allgemeinen wesenilitii giüBeien Fauseiizeit wieder von der Leitung PTT über die Ladeschaltung 16 her erneut aufgeladen.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltung werden weitgehend die gleichen Schaltelemente und dafür auch die gleichen Bezugszeichen verwendet, wobei in dem hier dargestellten Mikrophonverstärker 10' das Mikrophon das Bezugszeichen 12', der Verstärker das Bezugszeichen 14' und die Ladeschaltung das Bezugszeichen 16' führen.

Im Unterschied zu der Schaltung nach Fig. 1 wird hier jedoch anstelle einer Batterie ein Kondensator C, sehr hoher Kapazität und geringer Leckverluste verwendet, im dargestellten Ausführungsbeispiel ein sogenannter Tantal-Kondensator. Dieser Kondensator dient hier ebenfalls als Spannungsquelle und ist nach vollstädiger Ladung in der Lage, den Verstärker für eine Dauer von bis zu 5 Minuten mit Strom zu versorgen. Da aber die Spannung am Kondensator C\ während seiner Entladung exponentiell abnimmt, ist zwischen den Kondensator und die eigentliche Verstärkerschaltung ein Spannungskonstanthalter 18 geschaltet, der dafür sorgt, daß während der Entladung des Kondensators über einen längeren Zeitraum dem Verstärker eine etwa gleichmäßige Spannung zuge-

ι um ι wiiu.

Bei dieser Schaltung ist die Diodcnkette in der Ladei.chaltung fortgelassen, da sie hier nicht benötig! wird. Im übrigen ist die Schaltung vollständig gleich der Schaltung in Fig. 1. Spannungskonstanthalter der vorstehend erwähnten Art (Bezugszeichen 18) sind an sich bekannt und es wird deshalb hier auf eine Beschreibung verzichtet.

lliei/u 2 Ulan Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Mikrophonverstärker, der zusammen mit einem Mikrophon in ein tragbares Gehäuse eingebaut und über ein Verbindungskabel mit einem Sende-Empfangs-Gerät verbunden ist, gekennzeichnet durch eine aufladbare Spannungsquelle (B₁, C₅) für den Verstärker (14, 14'), eine Ladeschaltung (16,16') für die Spannungsquelle und einen mehrpoligen Tastschalter (SlA, B), der in seiner Ruhestellung die Spannungsquelle mit der Ladeschaltung und diese mit den zur Umschaltung des Sende-Empfangs-Gerätes in Sendestellung verwendeten Leitungen (PTT) des Verbindungskabels zum Sende-Empfangs-Gerät verbindet, während er in Arbeitsstellung die beiden Leitungen (PTT) miteinander verbindet und dadurch die Umschaltung des Sende-Empfangs-Geräts in Seactestellung bewirkt und gleichzeitig die Spannungsquelle (B₁, C₅) von der Ladeschaltung (16,16') abschaltet und mit dem Verstärker (14, 14*) verbindet.

2. Mikrophonverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mehrpolige Tastschalter zusätzlich zu seiner Ruhestellung den Ausgang des Verstärkers von der abgeschirmten Tonfrequenzleitung im Verbindungskabel zum Sende-Empfangs-Gerät abschaltet und diese Tonfrquenzleitung kurzschließt, während er in seiner Arbeitsstellung den Verstärkerausgang auf die Tonfrequenzleitur.g schc.'tet.

3. Mikrophonverstärker nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, d'"3 die Spannungsquelle eine aufladbare Batterie (ß,) ist.

4. Mikrophonverstärker nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle ein Kondensator (C₃) hoher Kapazität und geringer Leckverluste ist.

5. Mikrophonverstärker nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen zwischen den Kondensator (C₅) und den Verstärker (14') eingeschalteten Spannungsgleichhalter (18).