DE4407102C1 - Regelungsverfahren und -anordnung für ein zu akustischen Rückkopplungen neigendes elektroakustisches System - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelungsverfahren und eine Rege­ lungsanordnung für ein zu akustischen Rückkopplungen neigen­ des elektroakustisches System gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruches 1 und 4.

Akustische Rückkopplungen treten z. B. dann auf, wenn von ei­ nem Lautsprecher erzeugte Schallwellen an ein mit dem Laut­ sprecher gekoppeltes Mikrofon gelangen; die dabei entstehen­ den Störgeräusche werden auch als "Pfeifen" bezeichnet. Um diese Stör- oder Pfeifgeräusche zu vermeiden, werden in sol­ chen elektroakustischen Systemen, die zumindest einen Laut­ sprecher und ein Mikrofon aufweisen, spezielle Regelungsver­ fahren angewandt.

So sind z. B. Fernsprechendgeräte mit dem Leistungsmerkmal "Lauthören" bekannt, bei denen dieses spezielle Regelungsver­ fahren in bekannter Weise durch eine elektronische Lauthör- Steuereinrichtung mit einer integrierten Squelch-Regelung realisiert wird. Eine typische Lauthör-Steuereinrichtung ist die integrierte Schaltung U4050B der Firma Telefunken Microelektronic (Temic).

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer solchen elektro­ nischen Lauthör-Steuereinrichtung LHSE mit einer integrierten Squelch-Regeleinrichtung SQRE, wie sie beispielsweise in ei­ nem an einer Zweidrahtleitung a/b angeschlossenen und eine Hörkapsel HK, einen Lautsprecher LSP sowie ein Mikrofon MIF aufweisenden Fernsprechendgerät FSPE vorhanden ist. Im Laut­ hörbetrieb, d. h. wenn auf der Zweidrahtleitung a/b übertra­ gene Lauthörsignale LHS über eine Koppelkapazität CK einen Empfangsverstärker EV und einen Lauthörverstärker LHV von dem Lautsprecher LSP in mechanische Schwingungen umgewandelt wer­ den, kann es bei hoher Lautstärke und schlechter Anpassung an eine Leitungsimpedanz der Zweidrahtleitung a/b zu akustischen Rückkopplungen kommen.

Diese akustischen Rückkopplungen entstehen dadurch, daß par­ allel zu dem auf der Zweidrahtleitung a/b übertragenen Laut­ hörsignal LHS auch ein von dem Mikrofon MIF erzeugtes und über einen Sendeverstärker SV sowie einer Endstufenschaltung ESTS verstärktes Sendesignal SS auf der Zweidrahtleitung a/b übertragen wird. Eine Verbesserung der dadurch entstehenden Pfeifgeräusche wird mit Hilfe der in der elektronischen Laut­ hör-Steuereinrichtung LHSE des Fernsprechendgerätes FSPE in­ tegrierten elektronischen Squelch-Regeleinrichtung SQRE er­ reicht. Mit dieser Squelch-Regeleinrichtung SQRE wird das von dem Mikrofon MIF abgegebene Sendesignal SS bei niedrigen Mi­ krofonpegeln um einen vorgegebenen Dämpfungswert, z. B. 10 dB gedämpft, während das Lauthörsignal LHS mit Nominalpegel von dem Lautsprecher LSP wiedergegeben wird. Überschreitet jedoch das von dem Mikrofon MIF abgegebene Sendesignal SS einen vor­ gegebenen Schwellwert, so wird erst das Lauthörsignal LHS um diesen vorgegebenen Dämpfungswert von 10 dB gedämpft und an­ schließend das Sendesignal SS auf Nominalpegel verstärkt. Durch die gegensinnige Steuerung erhält man eine um 10 dB ge­ ringere Umlaufverstärkung vom Mikrofon MIF zum Lautsprecher LSP und damit eine deutlich verringerte akustische Rückkopp­ lung (Pfeifneigung).

Um diese geringere Umlaufverstärkung vom Mikrofon MIF zum Lautsprecher LSP zu erreichen, ist die Squelch-Einrichtung SQE eingangsseitig mit dem Mikrofon MIF und ausgangsseitig mit dem Lauthörverstärker LHV und dem Sendeverstärker SV ver­ bunden. Darüber hinaus ist die Squelch-Regeleinrichtung SQRE eingangsseitig zur Einstellung der Ansprechempfindlichkeit über einen Widerstand R_SQ und zur Einstellung der Abfall zeit über einen Kondensator C_SQE auf Massepotential gelegt. Zum Abschalten der Squelch-Regeleinrichtung SQRE genügt es, den Widerstand R_SQ hochohmig zu machen (R_SQ < 2 MOhm).

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten prinzipiellen Aufbau der Squelch-Regelung wirkt es sich jedoch nachteilig aus, daß die am Lautsprecher LSP abgegebene Lautstärke nur bedingt erhöht werden kann. Eine Lautstärkeerhöhung ist beispielsweise nicht möglich, wenn bei eingeschaltetem Lautsprecher LSP und wirk­ samer Squelch-Regelung für die vom Lautsprecher LSP abgege­ bene Lautstärke der Abstand zwischen dem Lautsprecher LSP und dem Mikrofon MIF derart bemessen ist, daß durch die wirksame Squelch-Regelung in dem Fernsprechendgerät FSPE akustische Überkopplungen, sogenannte "Pumpgeräusche", entstehen.

Eine bekannte Möglichkeit dieses Problem der akustischen Überkopplungen zu lösen, besteht darin, daß bei der elektro­ akustischen Umwandlung von Sprach- und/oder Tonsignalen in dem Fernsprechendgerät FPSE entweder die Squelch-Regelung un­ wirksam gemacht und/oder die Empfangslautstärke deutlich zu­ rückgenommen wird.

Aus der DE-42 22 465 A1 ist darüber hinaus ein Regelungsver­ fahren für zu akustischen Rückkopplungen neigende elektro­ akustische Systeme bekannt, bei dem zur Vermeidung von aku­ stischen Überkopplungen individuellen einstellbaren Lautstär­ kestufen des elektroakustischen Systems EIN- oder AUS-Zustän­ de einer Rückkopplungsvorregelung (Squelch-Regelung) zugeord­ net werden. Diese Zuordnung erfolgt dabei durch einen Mikro­ prozessor, der z. B. so programmiert ist, daß bei jeder Inbe­ triebnahme des elektroakustischen Systems von den individuell einstellbaren Lautstärkestufen automatisch die Laut­ stärkestufe mit dem AUS-Zustand der Rückkopplungsvorregelung eingestellt ist, für die bei maximaler Lautstärke des akusti­ schen Systems keine Rückkopplungsvorregelung erforderlich ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Regelungsverfahren und eine Regelungsanordnung für ein zu akustischen Rückkopplungen neigendes elektroakustisches Sy­ stem anzugeben, bei dem einerseits die akustischen Überkopp­ lungen vermieden werden und andererseits die Häufigkeit der Verstärkungsumschaltung bei der Rückkopplungsregelung verrin­ gert wird.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem bzw. der in dem Oberbe­ griff des Patentanspruches 1 bzw. 4 angegebenen Regelungsver­ fahren bzw. Regelungsanordnung durch die in dem kennzeichnen­ den Teil des Patentanspruches 1 bzw. 4 angegebenen Merkmale gelöst.

Das Lösungsprinzip des erfindungsgemäßen Regelungsverfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Regelungsanordnung besteht darin, daß zur Vermeidung von akustischen Überkopplungen bei einer wirksamen Rückkopplungsregelung für ein zu akustischen Rück­ kopplungen neigendes elektroakustisches System, z. B. ein Fernsprechendgerät, mit der Reduzierung der Umlaufverstärkung in dem elektroakustischen System durch eine Verstärkerum­ schaltung mit dieser Verstärkungsumschaltung die Ansprechemp­ findlichkeit der Rückkopplungsregelung verändert wird. Die Empfindlichkeit der Rückkopplungsregelung wird dabei nur in­ soweit erhöht, daß die Rückkopplungsregelung weiterhin wirk­ sam ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Fig. 2 erläutert.

Fig. 2 zeigt ausgehend von der Darstellung in Fig. 1 die Ergänzung der Lauthör-Steuereinrichtung LHSE des Fern­ sprechendgerätes FSPE mit einer Schaltungsanordnung SA zur Umschaltung der Ansprechempfindlichkeit des Squelch-Regel­ kreises in der Lauthör-Steuereinrichtung LHSE. Die Schal­ tungsanordnung SA besteht dabei aus einer Komparatorschaltung KS und einer nachgeschalteten Transistorschaltung TS. Während die Komparatorschaltung KS eingangsseitig an einer ersten E/A-Schnittstelle SS1 (Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle) par­ allel zu dem Kondensator C_SQ geschaltet ist, bildet die Tran­ sistorschaltung TS ausgangsseitig an einer zweiten E/A- Schnittstelle SS2 eine Parallelschaltung mit dem Widerstand R_SQ. Die Komparatorschaltung KS besteht dabei im wesentlichen aus einem Komparator KP, an dessen invertierendem Eingang (-) eine Kondensatorspannung U_C und an dessen nichtinvertierendem Eingang (+) eine Referenzspannung U_Ref jeweils in bezug auf Massepotential anliegt. Die Referenzspannung U_ref wird aus einer von der Lauthör-Steuereinrichtung LHSE gegen Masse ge­ lieferten Spannung SP durch Spannungsteilung mit Hilfe eines Widerstandsnetzwerkes WNW gewonnen. Das Widerstandsnetzwerk WNW weist einen ersten Widerstand R1 auf, der in Serie zu ei­ ner Widerstands-Parallelschaltung WPS gegen Masse geschaltet ist. Die Widerstands-Parallelschaltung WPS enthält eine gegen Masse in Durchlaßrichtung gepolte Diode D1 und einen Wider­ standsteiler R2, R3, über den die Referenzspannung U_Ref ein­ stellbar ist.

Der Komparator KP ist ausgangsseitig über einen Koppelwider­ stand R_K mit dem Eingang der Transistorschaltung TS verbun­ den. Die Transistorschaltung TS besteht dabei aus einem MOS- Transistor T1, der source-seitig gegen Masse geschaltet und drain-seitig über einen Widerstand R_D im leitenden Zustand des Transistors T1 parallel zu dem Widerstand R_SQ geschaltet ist. Die Schaltungsanordnung SA zur Umschaltung der Ansprech­ empfindlichkeit der Squelch-Regelung in der Lauthör-Steuer­ einrichtung LHSE funktioniert in Verbindung mit der Squelch- Regelung folgendermaßen:

Bei der mit der Beschreibung der Fig. 1 erläuterten Rück­ kopplungsregelung wird durch die gegensinnige Verstärkungs- Steuerung im Lauthör- und Mikrofonzweig eine deutlich gerin­ gere Umlaufverstärkung vom Mikrofon MIF zum Lautsprecher LSP erzielt. Um das eingangs erwähnte Auftreten von akustischen Überkopplungen (Pumpgeräusche) für rückkopplungsgeregelte Fernsprechendgeräte nach Fig. 1 zu vermeiden, wird die vor­ stehend beschriebene Schaltungsanordnung SA zur Umschaltung der Ansprechempfindlichkeit der Rückkopplungsregelung verwen­ det.

Die akustischen Überkopplungen treten insbesondere dann auf, wenn bei Annäherung des Mikrofons MIF an den Lautsprecher LSP durch den von dem Lautsprecher abgegebenen Schalldruck die durch den Widerstand R_SQ eingestellte Squelch-Schwelle (Ansprechschwelle) überschritten wird und dadurch gemäß der Squelch-Regelung die Verstärkung in dem Lauthörzweig zurück­ genommen wird. Durch diese Zurücknahme der Lauthörverstärkung sinkt der von dem Lautsprecher LSP abgegebene Schalldruck. Dadurch sinkt der Mikrofonpegel wieder unter die Ansprech­ schwelle, so daß die Verstärker in dem Lauthörzweig wieder auf Nominalverstärkung zurückschalten.

Dieser beschriebene Vorgang wiederholt sich mit einer Zeit­ konstante, die als Abfallzeit für die Squelch-Regelung über den Kondensator C_SQ eingestellt wird.

In Abhängigkeit vom Signalpegel am Mikrofon MIF steigt die Kondensatorspannung U_C am Kondensator C_SQ. Erreicht die Kon­ densatorspannung U_C dabei einen Wert von ca. 1,2 V, so schal­ tet die interne Regelung (Squelch-Regelung) die Verstärkungen in dem Lauthör- und Mikrofonzweig um. Da der Komparator KP der Schaltungsanordnung SA zur Umschaltung der Ansprechemp­ findlichkeit der Squelch-Regelung die Umschaltschwelle über die Kondensatorspannung U_C und die Referenzspannung U_Ref ebenfalls erfaßt und in Abhängigkeit hiervon den Transistor T1 steuert, wird dieser Transistor T1 gleichzeitig mit der Verstärkungsumschaltung bei der Squelch-Regelung geschaltet. Die Transistorschaltung TS mit dem Transistor T1 ist dabei so ausgelegt, daß beim Überschreiten der Umschaltschwelle von 1,2 V durch die Kondensatorspannung U_C der Transistor T1 sperrt und ansonsten leitend ist. Dadurch, daß der Transistor T1 sperrt, ist der Widerstand R_D elektrisch wirkungslos. Die Ansprechempfindlichkeit der Squelch-Regelung wird somit al­ lein durch den Widerstand R_SQ bestimmt. Die Beziehung "Widerstandswert des Widerstand R_SQ zu Ansprechempfindlich­ keit" ist bestimmt durch: Je größer der Widerstandswert des Widerstandes R_SQ, desto höher ist die Ansprechempfindlich­ keit.

Dies bedeutet, daß bei dem vorgegebenen Widerstandswert für den Widerstand R_SQ und dem Sperren des Transistors T1 der Transistorschaltung TS die bei dem vorgegebenen Widerstands­ wert höchste Ansprechempfindlichkeit der Squelch-Regelung vorliegt. Die Schaltungsanordnung SA zur Umschaltung der An­ sprechempfindlichkeit ist aber so dimensioniert, daß bei der Erhöhung der Ansprechempfindlichkeit der durch die Squelch- Regelung reduzierte Pegel am Lautsprecher LSP weiterhin aus­ reicht, um die über den Widerstand R_SQ eingestellte Squelch- Schwelle zu überschreiten. Die bei der Squelch-Regelung umge­ schalteten Verstärker bleiben somit solange umgeschaltet, bis entweder der Pegel am Lautsprecher LSP weiter abnimmt oder bis das Mikrofon MIF soweit von dem Lautsprecher LSP entfernt wird, daß der Schalldruck zur Umschaltung nicht mehr aus­ reicht. Mit der zu der Verstärkungsumschaltung gleichzeitigen Umschaltung der Ansprechempfindlichkeit der Squelch-Regelung werden die "Pumpgeräusche" in dem squelch-geregelten Fern­ sprechendgerät FSPE nach Fig. 1 und 2 vermieden.

Claims (8)

1. Regelungsverfahren für ein zu akustischen Rückkopplungen neigendes elektroakustisches System, bei dem die bei einer elektroakustischen Signalumwandlung auftretenden akustischen Rückkopplungen derart geregelt werden, daß durch Verstär­ kungsumschaltung die Umlaufverstärkung in dem elektroakusti­ schen System reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Verstärkungsumschaltung die Ansprechempfindlichkeit der Rückkopplungsregelung soweit erhöht wird, daß die Rückkopp­ lungsregelung weiterhin wirksam ist.

2. Regelungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die akustischen Rückkopplungen squelch-geregelt wer­ den.

3. Regelungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das elektroakustische System als Telekommunika­ tionsendgerät mit einem Lautsprecher (LSP) und einem Mikrofon (MIF) ausgebildet ist.

4. Regelungsanordnung für ein zu akustischen Rückkopplungen neigendes elektroakustisches System, mit Mitteln (LHSE, LHV, SV, EV) zum Senden, Empfangen und Verstärken von Signa­ len, Mitteln (LSP, MIF) zur elektroakustischen Signalumwand­ lung und Mitteln (SQRE, R_SQ, C_SQ) zur zeit- und sendesignal­ pegelgesteuerten Verstärkungsumschaltung, die einen Regel­ kreis derart bilden, daß durch die Verstärkungsumschaltung die Umlaufverstärkung in dem elektroakustischen System redu­ ziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (SQRE, R_SQ, C_SQ) zur zeit- und signalpegelgesteuerten Verstärkungs­ umschaltung mit Mitteln (SA, KS, TS) zur Umschaltung der An­ sprechempfindlichkeit des Regelkreises verbunden sind.

5. Regelungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das elektroakustische System als Telekommunika­ tionsendgerät ausgebildet ist.

6. Regelungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (LHSE, LHV, SV, EV) zum Senden, Empfangen und Verstärken von Signalen und die Mittel (SQRE, R_SQ, C_SQ) zur zeit- und sendesignalpegelgesteuerten Verstärkungsumschaltung als Lauthör-Steuereinrichtung (LHSE) mit einer integrierten Squelch-Regeleinrichtung (SQRE) ausgebildet sind, wobei zur zeit- und sendesignalpegelgesteuerten Verstärkungsumschaltung die Lauthör-Steuereinrichtung (LHSE) mit der integrierten Squelch-Regeleinrichtung (SQRE) an zwei E/A- Schnittstellen (SS1, SS2) mit einem gegen Masse geschalteten Kondensator (C_SQ) und Widerstand (R_SQ) beschaltet ist.

7. Regelungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (SA, KS, TS) zur Umschaltung der Ansprechempfindlichkeit des Regelkreises zwischen den Schnittstellen der Lauthör-Steuereinrichtung (LHSE) gegen Masse geschaltet sind.

8. Regelungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (SA, KS, TS) zur Umschaltung der Ansprechempfindlichkeit des Regelkreises eine Komparatorschaltung (KS) zur Erfassung eines sendesignalpegelindividuellen Spannungswertes (U_C) am Kondensator (C_SQ) und eine Transistorschaltung (TS) zur Veränderung des Widerstandswertes vom Widerstand (R_SQ) aufweisen, wobei die Komparatorschaltung (KS) die Transistorschaltung (TS) steuert.