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Anordnung zum Ausgleichen des unterschiedlichen Dämpfungsver-
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haltens von Fernmeldeleitunaen Die Erfindung betrifft eine Anordnung
zum Ausgleichen des unterschiedlichen Dämpfungsverhaltens von Fernmeldeleitungen,
insbesondere von Zweidraht-Fernverbindungsleitungen, durch je einen mit nichtlinearen
Gliedern versehenen Verstärker (Kompressor) für beide Verkehrsrichtungen.
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Fernsprechleitungen weisen gegenüber den Sprachfrequenzen ein unterschiedliches
Dämpfungsverhalten auf, das durch onlsprechende Verstärkung ausgeglichen werden
muß. Verstärker, die einer bestimmten Leitung zugeordnet sind, lassen sich in ihrem
Übertragungsmaß an die Dämpfung der betreffenden Leitung anpassen. Anders liegt
der Fall, wenn verschiedene Leitungenmit einem Verstärker verbindbar sind, der Verstärker
also gewissermaßen auswählbar ist. So etwas kommt bei der Umleitung von Anrufen,
die für einen Teilnehmer bestimmt sind, zu einem anderen Teilnehmer vor, beispielsweise
zur Umleitung der Anrufe für einen Arzt zu seinem Wochenenddomizil, das im Bereich
einer anderen Ortsvermittlungsstelle liegen kann. Je nach Qualität der Verbindung-zwischen
dem Anrufer und der Umleitungsatelle, i.a. der Ortsvermittlungsstelle des Angerufenen,
treffen an der Umleitungsstelle sehr unterschiedlich gedämpfte Sprechpegel ein,
die in angemessener Weise verstärkt werden müssen, aber nicht zu hoch verstärkt
werden dürfen.
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Zur Umgehung dieser Schwierigkeiten ist es bereits bekannt, an solchen
Orten, wo Sprechpegel großer Schwankungsbreite zu verarbeiten sind, einen mit nichtlinearen
Gliedern versehenen Verstärker (Kompressor) vorzusehen, der ein Übertragungs--UA
(-1- - 1) verhalten v = UA/UE = c # UE annähert, wobei v die Verstärkung, UA die
Ausgangsspannung, UE die Eingangsspannung, log UE max - log UE min log UE max -
log UE min der Ausgleichsfaktor und c eine log UA max - log UA min aus den absoluten
Größen von UE max und UA max bzw UE min und UA min ermittelbare Konstante ist (DE-PS
20 24 129). Ein solcher Verstärker bewirkt bei stark gedämpften Spech@@@@@@
eine
hohe Verstärkung bei schwach gedämpften Sprechpegeln eine niedrige Verstärkung und
gleicht somit die unterschiedliche Dämpfung von Fcrnsprechleitungen aus. Da hier
hohe Verstärkungen vorkommen können (und müssen), darf ein soleher Verstärker aber
bei den hier in Betracht kommenden Zweidrahtleitungen stets nur in einer Richtung
betrieben werden. Andernfalls besteht wegen der endlichen Übergangsdämpfung der
Gabel, in der je ein Verstärker für jede der beiden Verkehrsrichtungen anzuordnen
ist, die Gefahr selbsterregter Schwingungen. Der Ein-Richtungs-Betrieb (Wechselsprechen)
ist ungewohnt und umständlich; er erfordert manuelles'Umschalten der Sprechrichtung
durch einen Teilnehmer und erschwert die Verständigung zwischen Anrufer und Angerufenem
erheblich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Anordnung der
eingangs genannten Art einen Zwei-Richtungs-Verkehr zu ermöglichen, so daß das gewohnte
Gegensprechen statt finden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Übertragungsverhalten
der beiden in einer Gabelverstärkerschaltung angeordneten Verstärker durch eine
Steuereinrichtung zueinander gegensinnig derart gesteuert wird, daß die Summe beider
Verstärkungen (vI, vII) im logarithmischen Maß den zweifachen Minimalwert der Gabelübertragungsdämpfung
(aü) nicht übersteigt: VI + VII 5 2 aü (Fig. 2).
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Hier sind. immer beide Verstärker in Betrieb; trotzdem wird mit llilfe
der Steuereinrichtung dafür gesorgt, daß es nie zu Schwingungen aufgrund der Rückkopplung
über die Gabelschaltung kommt. Die Steuereinrichtung kann dazu so ausgelegt sein,
daß sie zunächst die erforderliche Verstärkung in der einen Richtung ermittelt,
danach die für die andere Richtung notwendige Verstärkung -feststellt und beiden
Verstärkern einen entsprechenden Anteil bis zur Höhe der maximal zulässigen Verstärkung
zuweist. Eine den praktischen
Erfordernissen besser angepaßte Ausgestaltung
der Erfindung sieht hingegen vor, daß vor jedem Verstärkereingang eine Spracherkennungsschaltung
angeordnet ist, deren Signale die Steuereinrichtung veranlassen, das Übertragungsverhalten
des Verstärkers der jeweils aktiven Richtung (Sprache vorhanden) der jeweiligen
Höhe seines Eingangspegels anzupassen und das Übertragungsverhalten des jeweils
anderen Verstärkers gemäß der Beziehung vIIS 2 aU.- VI einzustellen.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß bei einer Anrufumleitung die unbekannte Dämpfung der jeweils zweiten Leitung
trotz ihrer großen Schwankungsbreite weitgehend ausgeglichen wird, ohne daß auf
das gewohnte Gegensprechen tTelefonieren im eigentlichen Sinn) verzichtet werden
muß.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen Fig. 1 a) und b) eine Übersicht über die Dämpfungsverhältnisse
bei normal geschalteten und umgeleiteten Verbindungen, Fig. 2 ein Übersichtsschaltbild
der Anordnung der Erfindung, Fig. 3 die anzunähernden Übertragungsfunktionen zwischen
Empfangs- und Sendeseite (Punkt 1 und 4) der Anordnung von Fig. 2 in Abhängigkeit
vom Eingangspegel, Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Anordnung mit digitaler Verstärkersteucrung,
Fig.
5 die mit der Anordnung von Fig. 4 erzielten Konnlinietl der Kompressur-Verstärker
von Fig. 2, dort gemessen zwischen Punkt 2 und 3 bzw. Punkt 5 und 6, Fig. 6 ein
Ausführungsbeispiel für die in der Anordnung von Fig. 4 eingesetzten Verstärker,
Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel für die in der Anordnung von Fig. 2 bzw. Fig. 4 eingesetzten
Spracherkennungsschaltungen und ihre logische Verknüpfung, Fig. 8 den Signalverlauf
an verschiedenen Punkten von Fig. 7.
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In Fig. 1 a) sind die Dämpfungsverhältnisse für eine normale Fernsprechverbindung
angegeben. Sie führt vom rufenden Teilnehmer A über die Teilnehmeranschlußleitung
TLA zu seiner Ortsvermittlungsstelle OVStA, je eine Endleitung gehend und kommend
ELg/k zur Ortsvermittlungsstelle des gerufenen Teilnehmers OVStB und von dort über
eine weitere Teilnehmeranschlußleitung TLB zum gerufenen Teilnehmer Tln B. Zwischen
den Endleitungen gehend und kommend können beliebig viele Vierdrahtstrecken geschaltet
sein, die aber hier nicht betrachtet- zu werden brauchen, da sie dämpfungsmäßig
ausgeglicilen sind.
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Anders ist es bei den dargestellten Leitungen, die sämtlich Zweidrahtleitungen
sind. Für die Teilnehmerleitungen TLA und TLB sind Dämpfungswerte zwischen jeweils
2,5 und 12 dB zulässig. Die Endleitungen ELg/k können durch Verstärker ausgeglichen
sein (Dämpfung O dB), sie dürfen aber auch in der Summe bis zu maximal 19 dB Dämpfung
haben. Die Dämpfungsspanne auf dem Gesamtweg beträgt somit 5 ... 43 dB. Bei einem
normalen Sprechpegel von -17 dBm tritt im ungünstigsten Fall ein Empfangspegel von
-60 dBm auf, ein Wert, der gerade an der Rauschgrenze liegE, was dann auch durchaus
als schlechte Verbindung in Erscheinung tritt.
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In Fig. 1 b) sind die Verhältnisse für eine Verbindung angegeben,
in der der Teilnehmer B eine Umleitung seiner Anrufe zu einem anderen Teilnehmer
Tln C wünscht, der einem anderen Ortsnetz angehört. Vierdrahtleitungen sind auch
hier nicht dargestellt, da sie dio Dälnpfungsbilanz nicht beeinflussen. Der Anrufumleiter
ist in der Ortsvermittlungsstelle OVStB untergebracht und vermittelt Anrufe für
den Teilne-hmer B zur anderen Ortsvermittlungsstelle OVStC und von dort zum Teilnehmer
Tln C weiter. Zusätzlich zu den in Fig. 1 a) vorhandenen Leitungen ist in diesem
Fall noch je eine Endleitung gehend und kommend zwischen der OVStB und der OVStC
vonnöten. Mit einer Dämpfung von 0 ... 19 dB erhöht dieses Leitungspaar die Dämpfungsspanne
des Gesamtweges auf 5 ... 62 dB. Selbst hohe Sprechpegel von -10 dBm würden hier
Empfangspegel, die mit -72 dBm unter der Rauschgrenze liegen, erzeugen.
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Um die Dämpfung des jeweils zweiten Endleitungspaares (in Sprechrichtung
gesehen) auszugleichen, wird am Ort der Anrufumleitung, DVStB, eine Anordnung gemäß
Fig. 2 untergebracht. Sie besteht aus zwei in einer Gabelverstärkerschaltung G,
die in bekannter Weise aus zwei Gabeln aufgebaut ist, angeordneten Kompressor-Verstärkern
KVI und KVII, die den beiden Verkehrsrichtungen zugeordnet sind. Jeder der beiden
Kompressor-Verstärker kann durch umschaltbare Dämpfungsglieder zwischen einem Übertragungsmaß
vI und einem Übertragungsmaß vII umgeschaltet werden.
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Für vi wird hier folgende Beziehung angenähert: P1 S = 48 dBm, vI
= 26 dB, - 48 dBm < p1 # 19,5 dBm, vI = - 2/3 P1 - 6 dB, 3 P1 > 19,5 dBm,
v1 7 dB.
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vII nähert die Funktion an: Pl # - 48 dBm, vII = - 4 dB, - 48 dBm
< Pl # 25,5 dBm, vII = 2/3 Pl + 28 dB, 3 P1 > 25,5 dBm, vII = vi.
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Dabei ist unter dem Pegel Pl der Empfangspegel am Punkt 1 der Gabelverstärkerschaltung
zu verstehen, wenn die Sprechrichtung von links nach rechts über den Kompressor-Verstärker
KVI verläuft; für die entgegengesetzte Sprech richtung ist es der Empfangspegel
am Punkt 4 der Gabelverstärkerschaltung. Wegen der Symmetrie der Anordnung genügt
aber zunächst der Bezug auf eine Sprechrichtung.
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Die Umschaltung der Dämpfungsglieder zwischen den Funktionen vi und
vII bewerkstelligt eine Steuereinrichtung ST, die aus einem Analog-Digital-Wandler,
logischen Verknüpfungsschaltungen und elektronischen Schaltern aufgebaut ist.
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Sie verknüpft die Signale von zwei je am Eingang jedes Kompressor-Verstärkers
KVI und KVII angeordneten Spracherkennungsschaltungen SPI und SPII miteinander und
bestimmt nach dem Verknüpfungsergebnis die Sprechrichtung, also den Punkt, dessen
Pegel für die LinsLoilung des Übortragungs maßes vi in der einen Richtung und des
Übertragungsmaßes vII in der anderen Richtung maßgeblich ist. Aus diesem Pegel leitet
sie dann digitale Signale ab, die den in Sprechrichtung liegenden Verstärker auf
den dem anstehenden Pegel Pl entsprechenden Punkt der Funktion vI = f (Pl) und den
anderen Verstärker auf den entsprechenden Punkt der Funktion vII = f (Pl) einstellen.
Ein praktisches Ausführungsbeispiel dazu wird später anhand von Fig. 4 erläutert.
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In den oben angegebenen anzunähern den Beziehungen für vI und vii
ist die Gabeldämpfung, ernpfangs- und sendeseitig, age und ags, berücksichtigt,
und zwar mit dem für Gabelschaltungen üblichen Summenwert von 7 dB.
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Der eigentliche Gewinn an Verstärkung zwischen Punkt 1 und 4 liegt
dann um 7 dB unter den angegebenen Werten. Er ist als vI' und vII' in Abhängigkeit
von Pl in Fig. 3 aufgetragen.
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Mit der angegebenen Dimensionierung wird folgendes erreicht.
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Empfangspegel Pl in Sprechrichtung werden, sofern sie unter -48 dBm
liegen, um 19 dB angehoben, was der maximal auszugleichenden Dämpfung entspricht.
Empfangspegel zwischen -48 dBm und -19,5 dBm werden zwischen 19 dB und 0 dB linear
abfallend verstärkt.
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Der Bereich der Pegelschwankungen von 28,5 dB wird damit auf 9,5 dB
(-29 dBm bis 19,5 dBm)-komprimiert, was einen Kompre-ssionsfaktor von 3 bedeutet.
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Eingangspegel über -19,5 dBm bleiben unverstärkt, da sie hoch genug
sind, über eine weitero Leitung über Lrngon z werden.
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Am Punkt 4 anstehende Empfangspegel in Gegenrichtung werden zwischen
Punkt 4 und Punkt 1 nach der Funktion vII' verstärkt bzw. gedämpft. Der Verstärker
KVII ist also niemals abgeschaltet, sondern verstärkt die ihm zugeführten Spannungen,
sofern die Empfangspegel am Punkt 1 nicht so klein sind (< -31,5 dB), daß die
Verstärkung vI' mehr ab 8 dB beträgt. Im letzteren Fall werden Empfangspegel am
Punkt 4 jeweils so weit gedämpft, daß die Summe aus vI' und vII' stets gleich oder
kleiner 8 dB ist.
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Mit diesem gegensinnigen Verhalten von vI' und vII' wird trotz möglicher
Verstärkung in beiden Richtungen die Stabilität der Anordnung gewährleistet, so
daß es nie zu Schwingungen aufgrund einer Rückkopplung über die Verstärker kommen
kann. Ein Gewinn vI' von 8 dB entspricht einer Verstärkung VI von 15 dB. Ebenso
entspricht ein Gewinn vII' von O dB einer Verstärkung vII von 7 dB. Die Stabilitätsbedingung
für die Schaltung von Fig. 2 lautet: aum =-2aü - VI - VII > 0, wobei aum die
Gabelumlaufdämpfung und aü die Gabelübergangsdämpfung an den Punkten 1 und 4 ist.
Der Minimalwert der Gabelübergangsdämpfung liegt bei 11 dB. Folglich darf die Summe
von vI und vII nicht mehr als 22 dB, die von vI' und vII' nicht mehr als 8 dB betragen.
Dies ist durch die gegenläufige Steuerung der Übertragungsmaße beider Vcrsärcr KVI
und KVII nach Fig. 3 sichergestellt.
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Eine punktweise Umschaltung der Verstärkung, wie es die Kennlinie
von Fig. 3 verlangt, läßt sich zwar realisieren, ist aber sehr aufwendig und nicht
nötig, wenn man berücksichtigt, daß Pegelschwankungen unter 3 dB bei Sprache nicht
hörbar sind. In Fig. 4 ist das Blockschaltbild einer praktisch ausgeführten Anordnung
zu sehen, die mit stufenweiser Umschaltung arbeitet. Ihre Kennlinien sind in Fig.
5 dargestellt, und zwar die tatsächlichen Verstärkerfunktionen vI und vII, die die
Gabeldämpfung von 7 dB berücksichtigen.
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Die Anordnung-von Fig. 4 enthält die Kompressor-Verstärker VVl utid
KVI1, dic 'jpractlcrkcrlnutlgoechÜll;ungen SP1 und til'll und die Steuereinrichtung
ST von Fig. 2. Die Punkte 2, 3, 5 und 6 entsprechen denen von Fig. 2.
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Vor jeden der beiden Verstärker ist hier ein Impedanzwandler 4/1 und
4/11 geschaltet. Ihre Ausgangspegel werden einerseits dm jeweils zugehörigen Verstärker
KVI, KVII zugeleitet, andererseits gelangen sie zur Spracherkennungsschal tung SPI
bzw. SPII. Die Spracherkennungsschaltung, die später noch im einzelnen erläutert
wird, besteht je aus einem Verstärker- und Filterteil 4/2, 4/12, der zur Amplitudenanhebung
und Storbefreiung dient, und einem Beutertungsteil 4/3, 4/13, der u.a. Komparatorstufen
enthält. Die Ausgänge beider Bewertungsteile 4/3, 4/13 werden in der Steuereinrichtung
ST durch eine logische Verknüpfungsschaltung 4/4 miteinander verknüpft und daraus
die Information für die Sprechrichtung gewonnen. Wird Sprechrichtung I erkannt (über
KVI von Punkt 2 nach 3), erscheint am Ausgang 4/15 der Verknüpfungsschaltung 4/4
ein Signal, das die erste Verstärkerstufe des Verstärkers KVII von 7 dB Verstärkung
auf 4 dB Dämpfung umschaltet, ferner ein Relais U zum Anzug bringt und außerdem
einen Signaleingang einer weiteren logischen Verknüpfungsschaltung 4/9 mit l-Signal
belegt. Das Relais U schaltet daraufhin seinen Kontakt u vom Ausgang der Stufe 4/12
weg auf den Ausgang der Stufe 4/2. Wird dagegen Sprechrichtung II erkannt (über
KVII von Punkt 5 nach 6), liefert der Ausgang 4/5 der Verknüpfungsschaltung 4/4
ein Signal, das lediglich die erste Stufe des Verstärkers KVI von 7 dB Verstärkung
auf 4 dB Dämpfung umschaltet. Der Kontakt u bleibt in der gezeichneten Lage. Auf
diese Weise wird der das Übertragungsmaß steuernde Eingangspegel immer am richtigen
Punkt der Gabelverstärkerschaltung abgenommen. Der Mittelpunkt des Kontakts u führt
zu einem Spannungskonverter 4/7, der Wechselspannungen in dem Logarithmus ihres
jeweiligen Effektivwerts entsprechende Gleichspannungen umwandelt, also Pegelwerte
bildet. Solche Spannungskonverter sind als integrierte Schaltungen erhältlich.
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Sein Ausgang führt zu einem ebenfalls handelsüblichen Analog-Digital-Wandler
4/8, der auf vier Ausgangsleitungen Digitalsignalc für 16 unterschiedliche Pegelstufen
liefert.
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In der nachfolgenden logischen Verknüpfungsschaltung 4/9 werden diese
Digitalsignale mit dem Signal am Ausgang 4/15 folgendermaßen verknüpft. Bei Anliegen
von l-Signal am Ausgang 4/15 (Verkehrsrichtung I) erscheinen an den Ausgängen 4/6
die Signale des Digital-Analog-Wandlers invertiert, an den Ausgängen 4/16 -dagegen
unverändert. Bei O-Signal am Ausgang 4/15 (Verkehrssichtung II) werden die Signale
auf den Ausgangsleitungen 4/16 invertiert, während sie an den Ausgängen 4/6 unverändert
bleiben.
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Folglich wird dem jeweils in Sprechrichtung liegenden Vcrstärker eine
Verstärkung zugewiesen, die der Höhe des dem Analog-Digital-Wandler zugeführten
Pegels umgekehrt proper tional ist; der jeweils andere Verstärker erhält eine Verstärkung,
die dem betref.fenden Pegel proportional ist.
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Im vorliegenden Fall gibt der Analog-Digital-Wandler 4/8 bei Eingangspegeln
pl S -48 dBm das Ausgangssignal 0000 ab, bei Eingangapegeln pl 2 -19,5 dBm das Ausgangssignal
1111.
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Der Bereich dazwischen ist in 15 Stufen von je 1,9 dB Breite unterteilt.
So liegt der Mittenwert der zweitkleinsten Stufe, die ein Digitalsignal von 0001
erzeugt, bei -46,1 dBm, der der nächsten, für die ein Digitalsignal von 0010 gilt,
bei -44,2 dBm usw. bis zum Mittenwert der zweitgrößten Stufe (Digitalsignal 1110)
von -21,4 dBm. Das Übertragungsmaß der beiden letzten Stufen der Kompressor-Verstärker
KVI und KVII ist in -15 Stufen von je 1,27 dB zwischen 0 dB und 19 dB steuerbar.
Durch die eben beschriebene gegenläufige Zuordnung der Übertragungsmaße beider Verstärker
zu den dem jeweiligen Eingangspegel pl entsprechenden Digitalsignalen wird für den
jeweils in Sprechrichtung liegenden Verstärke-r die Kennlinie vy von Fig. 5 gewonnen,
während für den jeweils anderen Verstärker die Kennlinie vII in Fig. 5 gilt. Die
Darstellung in Fig. 5 enthält als Bezugslinie die Linie für 7 dB Verstärkung, da
wegen der erwähnten Gabeldämpfung von 7 dB erst eine Verstärkung über 7 dB als Pegelgewinn
zwischen den Punkten 1 und 4 der Gabelschaltung von Fig. 2 in Erscheinung tritt.
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Entsprechend der Kennlinie vI werden Eingangspegel p1 in Sprechrichtung,
die kleiner als -47,05 dßm sind, um 26 dB angehoben, nämlich um 7 dB in der ersten
Stufe urid ui 19 dB in den nachfolgenden Stufen des in Sprechrichtung liegenden
Kompressor-Verstärkers. Eingangspegel pL über -20,45 dB werden nur noch um 7 dB
in der ersten Stufe verstärkt, während die nachfolgenden Stufen hier auf 0 dB Verstärkung
eingestellt sind. Zwischen diesen beiden Extr-emwerten findet je Erhöhung des Eingangspegels
um 1,9 dB eine Absenkung der Verstärkung um 1,27 dB statt. Der nicht in Sprechrichtung
liegende Verstärker ist bei Eingangspegeln unter -47,05 dBm nach der Kennlinie vII
auf eirie Verstärkung von -4 dß, gegeben durch die erste Stufe eingestellt, da die
weiteren Stufen die Minimalverstärkung von 0 dB liefern. Bei Eingangspegeln über
-20,45 dBm beträgt seine Verstärkung 15 dB, nämlich -4 dB von der ersten Stufe und
19 dB von den nachfolgenden Stufen. Dazwischen findet je Erhöhung des Eingangspegels
um 1,9 dB eine Erhöhung der Verstärkung um 1,27 dB statt. Für die Funktion der Anordnung
ist eine Verstärkung über 7 dB für die Gegenrichtung an si-ch nicht nötig. Man kann
die logische Verknüpfungsschaltung 4/9 mit einfachen Mitteln so ausbilden, daß sie
ab einem Eingangspegel p1 von -33,75 dBm (Digitalsignal an 4/8: 1000) die Verstärkung
konstant bei +6,2 dB bleiben läßt (-4 dB +10,2 dB), in Fig. 5 gestrichelt eingezeichnet,
oder ab einem p1 von -26,15 dBm den Stufenwerten der Kennlinie für vI folgt.
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Fig. 6 zeigt den Aufbau der Kompressor-Verstärker KVI und KVII. Ein
nach diesem Prinzip umschaltbarer Verstärker gehört an sich zum Stand der Technik
(Electronics v. 18.9.1975, S. 94, 95). Die hier eingesetzte Ausführung besteht aus
drei Stufen 6/1, 6/2 und 6/3. Die Verstärkung der Stufe 6/1 ist durch das Verhältnis
der Widerstände (R3 + R4)/R2 gegeben.
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Der Widerstand R3 ist durch einen Feldeffekt-Transistor T1 überbrückt,
der ihn im leitenden Zustand kurzschließt. An diesen Feldeffekt-Transistor T1 führt
die Steuerleitung 4/5 bzw. 4/15 von Fig. 4. Das Verhältnis der Widerstände (R3 +
R4)/ R2 ist zu 2,24 (+7 dB), das von R4/R2 zu 0,629 (-4 dB) gewählt.
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Durch Anlegen eines Signals, das den Feldeffekt-Transi stor T1 leitend
macht, kann folglich das Übertragungsmaß der Stufe 6/1 von +7 dB auf -4 dB umgeschaltet
werden. Die Verstärkung der zweiten Stufe 6/2 ist durch das Verhältnis der Widerstände
(R7 + R8)/(R5 + R6) bestimmt. Hier sind die Widerstände R6 und R7 durch Feldeffekt-Transistoren
T2 und T3 überbrückt, die über die Steuerleitungen 4/6 bzw. 4/16 von Fig. 4 leitend
geschaltet werden können.
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Für die Widerstandsverhältnisse gilt hier: R8/(R5 + R6)- = 1 (O dB),
R8/R5 = 1,16 (1,27 dB), (R8 + R7)/ (R5 + R6) = 1,34 (2,54 dB) und (R8 + R7)/R5 =
1,55 (3,81 dB).
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Die Verstärkung der Stufe 6/2 kann somit durch passende Ansteuerung
der Feldeffekt-Transistoren T2 und T3 in Stufen von 127 dB zwischen 0 und 3,81 dB
gesteuert werden.
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Für die dritte Stufe 6/3 gilt entsprechendes. lier sind Widerstände
R9 ... R12 vorhanden, von denen R10 und Rll durch Feldeffekttransistoren T4 und
T5 kurzgeschlossen werden können. Die Widerstandsverhältnisse sind: R12/(R9 + R10)
= 1 (0 dB), R12/R9 = 1,8 (5,08 dB), (Rll + R12)/(R9 + R10) = 3,22 (10,16 dB) und
(Rll + R12)/R9 = 5,78 (15,24 dB).
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Die Verstärkung dieser Stufe läßt sich folglich über die Feldeffekt-Transistoren
T 4 und T5 in Sprüngen von je 5,08 dB zwischen 0 und 15,24 dB steuern. In Kombination
mit der vorhergehenden Stufe 6/2 sind 16 Verstärkungewerte zwischen 0 und 19,05
dB erzielbar.
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Die Spracherkennungsschaltung SPI und SPII von Fig. 2 sind in Fig.
7 dargestellt. Jede Schaltung besteht aus einem Verstärker 7/1, 7/11, einem Filter
für Sprachsignale 7/2, 7/12 einem ersten Komparator 7/3, 7/13, einem RC-Siebglied
7/4, 7/14 und einem zweiten Komparator 7/5, 7/15. Sie entspricht damit dem- Sensor
für Analogsignale, der in der Patentanmeldung P 30 17 623.9-32 beschrieben ist.
Am Ausgang des zweiten Komparators 7/5 bzw. 7/15 werden in dieser
Anordnung
bei Anliegen von Sprache am Eingang 7/0 bzw.
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7/10 rechteckförmige Signale erhalten, die von Störungen urid Lücken
im Millisekundenbereich befreit sindt Die Stufen 7/1 und 7/2 bilden den Block 4/2
in Figc 4, ebenso die Stufen 7/11 und 7/12 den Block 4/12.
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Die Stufen 7/3, 7/4 und 7/5 entsprechen dem Block 4/3 von Fig. 4,
die Stufen 7/13, 7/14 und 7/15 dem Block 4/13.
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Im Unterschied zum Sensor der älteren Anmeldung sind die Ansprechschwellen
der zweiten Komparatoren 7/5 und 7/15 steuerbar, und zwar werden sie durch die Ausgangssignale
der nachfolgenden Verknüpfungsschaltung, gebildet aus Inverterstufen 7/6, 7/16 und
NAND-Gattern 7/7 und 7/8 sowie 7/17 und 7/18, herauf- oder heruntergesetzt. Diese
Verknüpfungsschaltung entspricht der Schaltung 4/4 in Fig. 4.
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Das NAND-Gatter 7/7 (7/17) verknüpft die Ausgangssignale des einen
Komparators 7/5 (7/15) mit den invertierten Ausgangssignalen des anderen Komparators
7/15 (7/5). Das Ausgangssignal des NAND-Gatters 7/7 (7/17) wird durch ein weiteres
NAND-Gatter 7/8 (7/18) mit dem Ausgangssignal des jeweils dem anderen NAND-Gatter
7/17 (7/7) nachgeschalteten NAND-Gatters 7/18 (7/8) verknüpft. Das am Ausgang 7/9
(7/19) erhaltene Signal steuert die Schwelle des zweiten Komparators 7/15 (7/5)
der jeweils anderen Spracherkennungseinrichtung SPI)(SPI). Die Ausgangssignale a
den Punkten 7/9 und 7/19 sind daher immer zueinander invers, d.h. wenn am 7/9 l-Signal
liegt, führt Punkt 7/19 O-Signal und ulilgekehrt.
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In Fig. 8 sind die Signale an verschiedenen Punkten von Fig. 7 dargestellt.
Dabei ist angenommen, daß vom vorhergehenden S-prechen her die Sprechrichtung II
aktiv geschaltet ist, also am Ausgang 7/9 O-Signal und am Ausgang 7/19 l-Signal,
wodurch der Komparator 7/5 mit heraufgesetzter Schwelle und der Komparator 7/15
mit normaler Schwelle arbeitet.
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Nun trifft am Eingang 7/0, das bedeutet in Sprechrichtung I, ein Sprachsignal
ein, dessen typischen Verlauf Zeile 1 von Fig. 8 zeigt. Nach dem Verstärken, Filtern
und der ersten Schwellenbewertung wird daraus am Ausgang des Komparator" 7/3 das
in Zeile 2 abgebildete, aus Impulsen gleicher Höhe zusammengesetzte Signal gewonnen.
Das RC-Glied 7/4 integriert es zu einem durchgehenden Signal auf, dessen Verlauf
in Zeile 3 dargestellt ist. Mit eingetragen sind hier die Komparatorschwellen von
7/5 (durchgehend gezeichnet) und 7/15 (gestrichelt gezeichnet). Sobald das Signal
am Ausgang 7/4 die anfangs höhere Schwelle des Komparators 7/5 überschreitet, gibt
dieser Komparator ein 1-Signal ab, das den Ausgang des NAND-Gatters 7A7 (Zeile 6)
unverzüglich auf 0 schaltet, wodurch über das NAND-Gatter 7/8 der Ausgang 7/9 (Zoilc
8) auf l-Signal umgeschaltet wirdt Dieses setzt die Schwelle des Komparators 7/15
herauf und bewirkt über d-NAND-Gatter 7/18 ein O-Signal am Ausgang. 7/19 (Zeile
9), das die Schwelle des Komparators 7/5 herabsetzt.
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Kurz nachdem die SpracherkennungsschaItung SPI die Sprache gnale empfängt,
erscheinen sie, vom daraufhin eingeschalteten Verstärker KVI in Fig. 2 verstärkt
und nur durch die Gabelübergangadämpfung zwischen Punkt 3 und 5 der Gabelschaltung
von Fig. 2 gedämpft, auch am Eingang der Spracherkennungsschaltung SPII. Deren Komparator
7/15 gibt dementsprechend ein Ausgangssignal nach Zeile 5 von Fig. 8 abt Da aber,
solange der Ausgang 7/5 Signal führt, der obere Eingang des NAND-L£'att:ers 7/17
mit: Signal belegt: ist, liefert dieses NAND-Gatter weiterhin 1-Signal (Zeile 7),
und am Ausgang 7/19 bleibt das O-Signal erhalten.
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Bei einer Sprechpause geht wegen der jetzt erhöhten Schwelle des Komparators
7/15 dessen Ausgangssignal vor dem des Komparators 7/5 auf 0, wodurch- das Signal
am Ausgang des NAND-Gatters 7/17 aufrechterhalten wird, obwohl anschliessend der
Komparator 7/5 ein O-Signal abgibt. Damit bleibt es beim Signal am Ausgang 7/19
und beim 1-Signal am gang 7/9. Die nach der Pause auftretenden @@@@@@@@gn@@@ @@@@
fen auf die normale Schwelle des Komparators 7/5, während ihre über die Gabel in
Sprechrichtung II geleiteten Anteile erst dio erhöhte Schw@ll@ des Komparators 7/15
passioren
müssen und somit später zu einem Signal am Ausgang des
KomparaLors 7/15 führen. Folglich bleibt die Sprechrich-@@ng @ weiterhin aktiv geschaltet.
@ine Umschaltung der Sprechrichtung findet nur statt, wenn in einer Sprechpause
Sprachsignale aus der anderen Richtungen eintreffen, wie es hier zu Anfang für die
Umschaltung von Sprechrichtung II in Sprechrichtung I beschrieben wurde.
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Die Signale an den Ausgängen der Komparatoren 7/5 und 7/15 können.
dazu benutzt werden, die Einstellung des Übertragungsmaßes der beiden Kompressor-Verstärker
KVI und KVII zu kontrollieren. Das Übertragungsmaß wird nur dann dem jeweiligen
Eingangspegel angepaßt, wenn am Ausgang eines der Komparatoren 7/5 oder 7/15 l-Signal
auftritt. Bei O-Signal wird es auf dem jeweils vorhergehenden Wert festgehalten
oder auf einen Mittelwert eingestellt. Dadurch wird vermieden, daß in Sprechpausen
der jeweils in Sprechrichtung liegende Verstärker auf die höchste Verstärkung eingestellt
wird, was zu hörbaren EinschwingVorgängen bei jedem Spracheinsatz führen kann, wenn
die Leitungen keine hohe Dämpfung -aufweisen.
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