DE597826C

DE597826C - Switching arrangement for eliminating the acoustic feedback between the microphone and loudspeaker, which are fixed in their mutual position, especially in conference telephony systems

Info

Publication number: DE597826C
Application number: DE1930597826D
Authority: DE
Inventors: Dr Willi Doebke; Dr Theo Volk
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1930-05-27
Filing date: 1930-05-27
Publication date: 1934-06-01

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AHI 1. JUNI 1934ISSUED AHI JUNE 1, 1934

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

JV* 597826 KLASSE 21a² GRUPPE 3404 JV * 597826 CLASS 21a ² GROUP 3404

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*)General Electricity Society in Berlin *)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. Mai 1930 abPatented in the German Empire on May 27, 1930

Mit Konferenztelefonie bezeichnet man Telefonieübertragungsanordnungen, bei denen mehrere Teilnehmer an verschiedenen Orten gleichzeitig miteinander verkehren können. Die Hauptanwendung dieser Einrichtung ist für solche Fälle gedacht, bei denen an jedem Ort nicht nur ein, sondern eine Mehrzahl von Teilnehmern daran teilnimmt, d. h. die ankommenden Sprechströme werden nicht durch Kopfhörer, sondern durch Lautsprecher in Sprache verwandelt. Bei derartigen Anlagen liegen bisher noch sehr große Schwierigkeiten in bezug auf Vermeidung der sogenannten akustischen Rückkopplung vor. Das Entstehen dieser akustischen Rückkopplung ist in Abb. 1 der Zeichnung an einer sogenannten Vierdrahtverbindung (für Sprechen und Hören je eine getrennte Doppelleitung) näher erläutert. Es sei angenommen, daß dasConference telephony is used to describe telephony transmission arrangements in which several participants can communicate with each other at different locations at the same time. The main application of this device is intended for those cases where on everyone Place not just one but a plurality of participants takes part, d. H. the incoming Speech streams are converted into speech not through headphones, but rather through loudspeakers. With such systems are still very great difficulties with regard to avoiding the so-called acoustic feedback. The emergence of this acoustic feedback is shown in Fig. 1 of the drawing on a so-called Four-wire connection (a separate double line each for speaking and listening) closer explained. Assume that the

ao Mikrophon bei α besprochen wird. Die Sprechströme werden in dem Lautsprecher bei b hörbar gemacht. Die Sprachwellen treffen auf das Mikrophon bei b, durchlaufen die Leitung L und erregen den Lautsprecher bei a, der wiederum das Mikrophon bei a erregt usw. Es kommt auf diese Weise infolge der Verstärkung der Sprechströme in dem Lautsprecher ein sich selbst aufrechterhaltender Schwingungsvorgang zustande, der, selbst wenn die Gesamtdämpfung des Kreises größer ist als die Verstärkung, immer noch sehr störende Sprachverzerrungen bewirkt. Der Einfachheit halber ist zur Erläuterung des Vorganges der akustischen Rückkopplung in der Zeichnung eine Schaltung für nur zwei Teilnehmer gezeigt. Die Zahl der Teilnehmer ist aber für diesen Vorgang prinzipiell gleichgültig. Die Rückkopplungsgefahr ist bei einer Zweidrahtverbindung noch erheblich größer als bei einer Vierdrahtverbindung, da in einer solchen die Mikrophonströme auch den Lautsprecher am Ort selbst durchfließen. Die gleiche Rückkopplungsgefahr liegt auch vor, wenn die Übertragung nicht zwischen zwei getrennten Orten stattfindet, sondern die Sprache oder Musik in einem größeren Saal mit Hilfe von Mikrophon und Lautsprecher, die sich im gleichen Raum befinden, verbreitet werden soll.ao microphone is discussed at α. The speech streams are made audible in the loudspeaker at b. The speech waves hit the microphone at b, pass through the line L and excite the loudspeaker at a, which in turn excites the microphone at a , and so on even if the total attenuation of the circuit is greater than the gain, it still causes very annoying speech distortion. For the sake of simplicity, a circuit for only two participants is shown in the drawing to explain the acoustic feedback process. The number of participants is, in principle, irrelevant for this process. The risk of feedback is considerably greater with a two-wire connection than with a four-wire connection, since in such a connection the microphone currents also flow through the loudspeaker on site. The same risk of feedback is also present if the transmission does not take place between two separate locations, but rather the speech or music is to be distributed in a larger hall with the aid of a microphone and loudspeaker located in the same room.

Die Erfindung, die einen neuen Weg zeigt, diese Schwierigkeiten zu beseitigen, geht von der Erkenntnis aus, daß die Erregung des Mikrophons durch den Lautsprecher an jeder Teilnehmerstelle (ohne Rücksicht auf die Zwischenschaltung des Luftweges mit akustischer Übertragung) als elektrischer Vierpol aufgefaßt werden kann. Die Eingangs-The invention, which shows a new way to overcome these difficulties, proceeds from realizing that the excitation of the microphone through the loudspeaker is passed on to each Subscriber station (regardless of the interposition of the airway with acoustic Transmission) can be understood as an electrical quadrupole. The entrance

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker indicated the following as the inventors:

Dr. Theo Volk in Berlin-Friedenau und Dr. Willi Doebke in Berlin-Hirschgarten.Dr. Theo Volk in Berlin-Friedenau and Dr. Willi Doebke in Berlin-Hirschgarten.

klemmen des Vierpols sind dabei die Eingangsklemmen des Lautsprechers bzw, des Lautsprecherverstärkers und die Ausgangsklemmen des Vierpols die Klemmen des Mikrophons bzw. die Ausgangsklemmen des Mikrophonverstärkers. Jeder Eingangsspannung v_a des Lautsprechers (bzw. Verstärkers) entspricht eine ganz bestimmte Ausgangsspannung v_e am Mikrophon (bzw. Verstärker) dieses elektroakustischen Vierpols.terminals of the four-pole are the input terminals of the loudspeaker or the loudspeaker amplifier and the output terminals of the four-pole are the terminals of the microphone or the output terminals of the microphone amplifier. Each input voltage v _{a of} the loudspeaker (or amplifier) corresponds to a very specific output voltage v _e at the microphone (or amplifier) of this electroacoustic quadrupole.

Die Erfindung besteht nun darin, daß parallel oder in Serie zu diesen Eingangs- und Ausgangsklemmen des elektroakustischen Vierpols die Eingangs- und Ausgangsklemmen eines rein elektrischen Vierpols gelegt werden, dessen Übertragungseigenschaften in dem zu übertragenden Frequenzbereich mit denen des elektroakustischen Vierpols übereinstimmen. Die Anschaltung dieses Vierpols erfolgt so, daß die beiden Endspannungen sich gegenseitig kompensieren.The invention consists in that in parallel or in series with these input and Output terminals of the electroacoustic quadrupole the input and output terminals of a purely electrical quadrupole, whose transmission properties are in correspond to the frequency range to be transmitted with those of the electroacoustic quadrupole. The connection of this quadrupole is done in such a way that the two end voltages compensate each other.

Die Bestimmung der erforderlichen Eigenschaften des elektrischen Vierpols kann gemäß der Erfindung z. B. folgendermaßen geschehen. Da die an den Enden beider Vierpole auftretenden Spannungen sich kompensieren sollen und keine Stromabgabe an die angeschlossene Leitung stattfindet, sind die erforderlichen Übertragungseigenschaften des Kompensationsvierpols von dem Scheinwiderstand der Leitung und des Mikrophons unabhängig. Auch sein Ausgangsscheinwiderstand kann beliebig sein. Wesentlich ist, daß die an den Enden beider Vierpole auftretenden Spannungen v_e bei Leerlauf (Ausgangsklemmen offen) einander gleich sind.The determination of the required properties of the electrical quadrupole can according to the invention, for. B. happen as follows. Since the voltages occurring at the ends of both four-pole terminals should compensate each other and there is no current output to the connected line, the required transmission properties of the four-pole compensation system are independent of the impedance of the line and the microphone. Its output impedance can also be any. It is essential that the voltages v _e occurring at the ends of the two four-pole terminals are equal to one another when there is no load (output terminals open).

Nun wird zunächst an dem elektroakustischen Übertragungsweg das Verhältnis v_e\i_a bzw. v_c\v_a (Endspannung v_e zu Anfangsstrom i_e bzw. Anfangsspannung v_a) experimentell bei Leerlauf für den interessierenden Frequenzbereich bestimmt. Lautsprecher und Mikrophon müssen sich hierbei in der- *5 selben gegenseitigen Lage zueinander befinden, in der sie später verwendet werden sollen, denn der akustische Übertragungsweg zwischen Lautsprecher und Mikrophon entspricht einer Leitung, die mehrere Wellenlängen umfaßt, und wobei also der Winkel, um den sich die Phasenlage der übertragenen Ströme während der Übertragung über den akustischen Übertragungsweg ändert, in Abhängigkeit von der Frequenz ein Vielfaches von 2 τι durchläuft. Geringere Abstandsänderungen können daher wesentliche Phasenänderungen zur Folge haben. Man bedient sich hierzu zweckmäßigerweise eines Anzeigeinstrumentes von sehr hohem Eingangswiderstand (Röhrenvoltmeter) oder noch besser einer Kompensationsmethode. Zu den so aufgenommenen Kurven für v_e\i_a oder v_e\v_a bestimmt man dann in beliebiger bekannter Weise einen solchen Kettenleiter, der nach Amplitude und Phase den gleichen oder annähernd gleichen Frequenzverlauf für v_eji_a bzw. v_e\v_a aufweist. First, the ratio v _e \ i _a or v _c \ v _a (final voltage v _e to initial current i _e or initial voltage v _a ) is determined experimentally at idle for the frequency range of interest on the electroacoustic transmission path. Loudspeaker and microphone must be in the same mutual position to each other in which they are to be used later, because the acoustic transmission path between loudspeaker and microphone corresponds to a line that comprises several wavelengths, and so the angle around the the phase position of the transmitted currents changes during the transmission via the acoustic transmission path, depending on the frequency a multiple of 2 τι passes through. Smaller changes in distance can therefore result in significant phase changes. For this purpose, it is advisable to use a display instrument with a very high input resistance (tube voltmeter) or, even better, a compensation method. For the curves recorded in this way for v _e \ i _a or v _e \ v _a one then determines in any known manner such a ladder which, according to amplitude and phase, has the same or approximately the same frequency _{curve for v e} ji _a or v _e \ v _a has.

Der Eingang des Kompensationsvierpols kann parallel oder in Reihe mit dem Lautsprecher geschaltet werden. Schaltet man Kompensationsvierpol und Lautsprecher parallel (Abb. 2), so liegt an beiden die gleiche Eingangsspannung v_a. Der Kompensationsvierpol muß in diesem Falle daher so bemessen werden, daß der Frequenzverlauf von vjv_a für beide gleich ist. Schaltet man dagegen Kompensationsvierpol und Lautsprecher in Serie miteinander (Abb. 3), so werden beide von demselben Eingangstrom i_a durchflossen, während die Eingangs spannung je nach der Größe des Eingangsscheinwiderstandes von Vierpol und Lautsprecher bei beiden verschieden sein kann. Der Kompensationsvierpol muß in diesem Falle daher so bemessen werden, daß Gleichheit hinsichtlich des Frequenzverlaufs von v_eji_a besteht. Auf der Mikrophonseite kann die Einschaltung in beiden Fällen sowohl parallel als auch in Serie erfolgen.The input of the four-pole compensation can be connected in parallel or in series with the loudspeaker. If the quadrupole compensation and loudspeaker are connected in parallel (Fig. 2), the same input voltage v _a is applied to both. In this case, the compensation quadrupole must therefore be dimensioned in such a way that the frequency _{profile of vjv a is the} same for both. If, on the other hand, the four-pole compensation and loudspeaker are connected in series with one another (Fig. 3), the same input current i _a flows through both, while the input voltage can be different for both, depending on the size of the input impedance of the four-pole and loudspeaker. In this case, the compensation quadrupole must therefore be dimensioned in such a way that there is equality with regard to the frequency profile of v _e ji _a . On the microphone side, switching on can take place in both cases in parallel as well as in series.

Die Parallelschaltung wird auf der Mikro- 9" phonseite im allgemeinen vorzuziehen sein. Bei Serienschaltung wirkt bei Besprechung des Mikrophons der Ausgangsscheinwiderstand des Kompensationsvierpols als schwächender Vorschaltwi der stand. Da es häufig nicht möglich sein wird, ihn sehr klein zu machen, empfiehlt sich die Parallelschaltung. Hier wirkt.er zwar auch als schwächender Nebenschluß, jedoch kann man bekanntlich durch Vorschalten eines beliebig großen Ohmsehen Widerstandes an den Ausgang eines Vierpols seinen Ausgangsscheinwiderstand beliebig erhöhen, ohne seine Leerlaufendspannung zu ändern.Parallel connection will generally be preferable on the microphone side. When connected in series, the output impedance acts when the microphone is discussed of the four-pole compensation as a weakening ballast resistor. Since it will often not be possible to make it very small parallel connection is recommended. Here it also acts as a weakening one Shunt, however, as is well known, one can see by connecting an ohm of any size Resistance to the output of a quadrupole can increase its output impedance as desired without reducing its open-circuit voltage to change.

Als Orte für die Anschaltung des Kompensationsvierpols können, wie bereits erwähnt, die Klemmen von Lautsprecher und Mikrophon dienen oder die ihnen evtl. vorgeschalteten Übertrager, die Aus- oder Eingänge der entsprechenden Verstärker oder die ankommende und abgehende Leitung direkt. Man wird dabei im allgemeinen solche Punkte wählen, für welche der Kompensationsvierpol möglichst einfach wird.As already mentioned, the following locations for connecting the four-pole compensation the terminals of the loudspeaker and microphone or any upstream terminals are used Transformers, the outputs or inputs of the corresponding amplifier or the incoming and outgoing line directly. In general, those points will be chosen for which the four-pole compensation becomes as simple as possible.

Für die praktische Ausgestaltung des Kornpensationsvierpols können ferner auch folgende Gesichtspunkte von Bedeutung sein. Handelt es sich um ein Gerät, das in einem bestimmten Raum nicht für dauernd unveränderlich aufgestellt wird, sondern um eine transportable Apparatur, die an verschiedenen Orten Verwendung finden soll, so ändern sich mitFor the practical design of the compensation quadrupole, the following can also be used Points of view matter. Is it a device that works in a specific Space is not set up to be permanently unchangeable, but rather to be transportable Apparatus that are to be used in different places change with them

der jeweiligen Aufstellung auch die Eigenschaften des elektroakustischen Übertragungsweges, da ja in der Sprache Wellenlängen bis zu wenigen Zentimeter Länge (in Luft) enthalten sind ufid daher geringe Unterschiede in der Aufstellung von Lautsprecher und Mikrophon bereits erhebliche Phasenunterschiede bewirken. Auch treten bekanntlich Änderungen mit der Temperatur ein. Es empfiehltthe respective setup also the properties of the electroacoustic transmission path, since in language wavelengths up to too few centimeters in length (in air) contain ufid therefore slight differences in the placement of loudspeaker and microphone already have considerable phase differences cause. It is also known that changes occur with temperature. It recommends

ίο sich daher, Lautsprecher und Mikrophon fest miteinander zu verbinden mit kleinen Verstellmöglichkeiten des gegenseitigen Abstan- ' des und ferner in dem Kompensationsvierp'ol einen besonderen veränderlichen Teil zum Ausgleich der jeweils veränderten Übertragungseigenschaften des Luftweges vorzusehen.ίο, therefore, loudspeaker and microphone firmly to be connected with each other with small adjustment possibilities of the mutual distance des and also in the Kompensationsvierp'ol a special variable part for Provide compensation for the changed transmission properties of the airway.

Claims

Patent claims:

i. Switching arrangement for eliminating the acoustic feedback between 'fixed in their mutual position microphone and loudspeaker, especially in conference telephony systems, characterized in that a four-pole is switched on in parallel or in series with the loudspeaker and microphone of a call station, which is dimensioned so that in the for feedback In the tending frequency range, the frequency curve of the ratio of final voltage to initial voltage or initial current (v _e / v _a or v _e ji _a ) of this quadrupole at idle is essentially the same in amplitude and phase as that of the electroacoustic transmission system formed from the loudspeaker and microphone, see above that the EMFs acoustically caused by feedback in the microphone are compensated and that no speech vibrations are transmitted to the outgoing line.

2. Switching arrangement according to claim 1, characterized in that with its output terminals parallel to the microphone line connected four-pole its output resistance by upstream connection is made as large as possible by ohmic resistances.

3. Switching arrangement according to claim 1 to 2, characterized in that the mutual position of loudspeaker and microphone can be adjusted to correct changes in acoustic conditions.

4. Switching arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that for Setting the desired degree of compensation for acoustically different Ratios the compensation line is designed to be variable.

1 sheet of drawings