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Einrichtung für sprachgesteuerte Rückkopplungs- und Echosperren Zur
Überbrückung größerer Entfernungen bei Gegenverkehrsverbindungen müssen zur Aufhebung
der Dämpfung Verstärker in die Übertragungswege eingeschaltet werden. Um störende
Selbsterregung zu vermeiden, sind an den Gabelpunkten der Übertragungssysteme als
Gabelschaltungen bekannte Brükkenschaltungen angeordnet. Da die Gabel= Schaltungen
unvollkommen sind, beeinträchtigen Rückkopplungs- und Echostörungen die Wirkungsweise
solcher Übertragungssysteme. Zur Vermeidung dieser Störungen werden in die Übertragungssysteme
sprachgesteuerte Rückkopplungs- und Echosperren eingebaut. Es ist eine sehr große
Zahl solcher Schaltungen mit den verschiedenartigsten Wirkungsweisen bekanntgeworden.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Einrichtung beschrieben,
welche die Wirkungsweise-mancher dieser Schaltungen verbessern kann. Bei der Vielheit
der vorhandenen Schaltungen ist es nicht möglich, die Anwendung des Erfindungsgedankens
auf alle möglichen Anordnungen anzugeben. Es ist von Fall zu Fall zu überlegen,
wie weit eine Anwendung des Erfindungsgedankens in Betracht kommt und Vorteile bringt.
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Wird innerhalb eines Zweiwegeübertragungssysterns die Summe der Verstärkung
in den Übertragungswegen größer als die Summe der Dämpfung einschließlich der Gabeldämpfung,
so tritt eine die Nachrichtenübermittlung störende Rückkopplung auf. Sind keine
Schaltmittel zur Rückkopplungs- oder Echosperrung vorgesehen, so schaukelt sich
die Amplitude der Rückkopplungsschwingung so lange auf, bis durch irgendwelcheAmplitudenbegrenzungen,
beispielsweise Übersteuerung der Kennlinien der Verstärkerröhren, die Amplitude
der Rückkopplung den stationären Zustand erreicht. Sind im Übertragungssystem Rückkopplungs-
und Echosperren vorgesehen, so sprechen diese bei Selbsterregung je nach Empfindlichkeit
bei Erreichen einer bestimmten Rückkopplungsamplitude an und trennen den Rückkopplungsweg
auf. Da dadurch die Amplitude der Rückkopplungs-Schwingung zu Null wird, geht das
Übertragungssystem wieder in seinen Anfangszustand über, und die Rückkopplung setzt
von neuem ein. Solche Übertragungssysteme werden, wenn sie ohne Sperren pfeifen
würden, durch die Sperren dauernd ein- und ausgeschaltet, sie klappern und blockieren
sich periodisch. oder sie pfeifen und tröpfeln. Je nach Art der Steuerung der Übertragungswege
tritt eine der obengenannten, die Übertragung störende Erscheinung auf.
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Die vorliegende Erfindung beseitigt diese Nachteile der schwingenden
Übertragungssysteme folgendermaßen: Mittels eines Hilfssenders wird eine Wechselspannung
erzeugt, die beiden Übertragungswegen in gleicher Stärke aufgedrückt wird. Amplitude
und
Frequenz dieser Wechselspannung sind so gewählt, daß eine gleichzeitige
Übertragung von Sprache nicht beeinträchtigt wird. Bei einer bekannten Sperrenanordnung
wird ebenfalls eine Hilfsspannung beiden Übertragungswegen zugeführt. Jedoch ist
deren Amplitude im Gegensatz zur Sperrenanordnung gemäß der Erfindung so bemessen,
daß die Verstärker völlig übersteuert werden und auf diese Weise jegliche Sprachübertragung
unmöglich gemacht wird. Während bei dieser Anordnung das Zuführen der Wechselspannung
eine vollständige Sperrung der Verstärker bewirken soll und nur ein Mittel zur Sperrung
ist, dient bei der vorliegenden Erfindung die zugeführte Wechselspannung zur Erzielung
eines bestimmten schaltmäßigen Verhaltens des Übertragungssystems. Die Zuführung
der zusätzlichen Wechselspannung dient also in beiden Fällen grundsätzlich verschiedenen
Zwecken. Bei der Anordnung nach der Erfindung soll die zusätzliche Wechselspannung
bewirken, daß auch im unbesproehenen Zustand. der Schaltung, d. h. wenn Sprechströme
nicht vorhanden sind, die Schaltung so wirkt, als wäre sie besprochen. Im Gegensatz
hierzu wird beider bekannten An-Ordnung im unbespröchenen Zustand eine starke Übersteuerung
der Verstärker und damit ein Zustand herbeigeführt, der von dem normalen besprochenen
Zustand -wesentlich unterschieden ist und eine Übertragung von Sprachströmen unmöglich
macht.
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Im folgenden wird an mehreren schon bekannten Rückköpplungs- bzw.
Echosperren die Anwendung des Erfindungsgedankens beispielsweise gezeigt. Fig. r
zeigt ein Übertragüngssystern mit zwei Verstärkern Vi und V2 in den Übertragungswegen.
Schi und Sch2 sind Schalter, die bei Erregung der Spulen Spi bzw. Spe die Übertragungswege
öffnen. Im unbesprochenen Zustand sind also beide "Clbertragungswege eingeschaltet.
Tlgl sind Verstärkergleichrichter und als solche als bekannt vorausgesetzt. Die
Polarität der von ihnen bei Besprechung erzeugten Gleichspannung ist so gewählt,
daß die Gleichspannungen der gegenüberliegenden Verstärkergleichrichter Vgli und
Vgl2' bzw. Vgli' und Vgl2 sich subtrahieren. In den Stromkreisen c, d; e, f
und
g, h, i, k sind außerdem Gleichrichter Gld bzw. Glb angeordnet, die bewirken,
daß nur ., bei Überwiegen der von Vgl2 bzw. Vgli erzeugten Gleichspannungen gegen
Vgli bzw. Vgl2 Strom durch die Relaisspulen Spi und Spe fließen kann. Bei a und
b sind die bekannten Gabelschaltungen mit den Nachbildungen N der von
A bzw. B kommenden Leitungen angeordnet. G ist ein Generator, dessen
Frequenz außerhalb des zu übertragenden Frequenzbandes liegt. Ist das übertragene
Frequenzband 300 ... a¢oo Hz; so sei seine Eigenschwingungszahl beispielsweise
3öoo Hz. Die Schaltung Fig. i ohne den Hilfsgenerator G wirkt folgendermaßen: Spricht
A, so gelangt die von A herrührende Wechselspannung über die Gabelschaltung a zum
Verstärkergleichrichter Vgli und erzeugt an den Klemmen c, f eine Gleichspannung,
die im Stromkreis c, d,
e, f keinen Strom hervorrufen kann, da der
Gleichrichter Gla dies verhindert. Der Schalter Selti bleibt geschlossen, und die
Sprache gelangt über Vi verstärkt über die Gabel b nach B. Die über die Gabel b
gelangende Fehlerspannung kommt nach Vgl2 und erzeugt eine Gleichspannung an den
Klemmen k, i, die infolge der Dimensionierung der Schaltung kleiner sein
soll als die von Vgli erzeugte. Da im Stromkreis g, lz, i, k die von Vgli
erzeugte Gleichspannung überwiegt, fließt Strom in Stromkreis g, h, i, k,
der über die Relaisspule Spe den Schalter Sch2 öffnet und somit den Rückkopplungsströmen
den Rückweg versperrt. Spricht auch noch B; so überlagert sich zu der von A herrührenden
Fehlerwechselspannung die von B herrührende Wechselspannung am Eingang des Verstärkergleichrichters
Vgl, Spricht B genügend laut, dann wird die von Vgl2 erzeugte Gleichspannung größer'als
die von Vgli' erzeugte, die Spule SQ2 wird stromlos, der Schalter Sch2 schließt
sich, und die von A herrührende Fehlerspannung plus der Besprechungsspannung gelangt
verstärkt über V2 an den Verstärkergleichrichter Vgl2. Dadurch wird die von Vgl2'
erzeugte Gleichspannung größer als die von hgli erzeugte, durch die Spule Spi fließt
Strom, der den Schalter Schi öffnet und somit den zu A gehörigen Übertragungsweg
ausschaltet. Die Schaltung ist also so dimensioniest, daß durch Besprechung von
B aus, falls sie lauter ist als die von A, die Umschaltung der Übertragungswege
erfolgt. Da im Ruhezustand beide Übertragungswege eingeschaltet sind, neigt die
in Fig. i gezeigte Rückkopplungssperre zur Eigenerregung. Wird die Verstärkung in
den Übertragungswegen zu groß, dann kommt das Übertragungssystem ins Klappern, d.
h. die Schalter Schi und Sch, öffnen und schließen sich periodisch.
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Vom Generator G wird nun beiden Übertragungswegen gleich stark eine
Hilfsspannung derart aufgedrückt, daß beide Übertragungswege wie besprochen sind.
Einerseits gelangt die von G herrührende Wechselspannung dann an den Verstärkergleichrichter
Vgli und über den Schalter Schi und über Vi verstärkt nach Vgli . Andererseits
gelangt die von G herrührende Wechselspannung an den Verstärkergleichrichter Vgl2
und über den Schalter Schs und über V2 nach Vgl2 . Die Gabel soll beispielsweise
durch eingebaute
Spulenketten für die aufgedrückte Hilfsfrequenz
undurchlässig sein, so daß keine Hilfswechselspannung als Fehlerspannung über die
Gabel gelangen kann. Die Verstärkergleichrichter Vgli' und Vgls' werden also stärker
erregt als die Gleichrichter Vgli und Vgl2. Die Schalter Schi und Sch2 haben also
gleich stark das Bestreben, die Übertragungswege zu öffnen. Es ist nun vom Zufall
abhängig, welcher Schalter zuerst seinen Übertragungsweg sperrt. Sperrt beispielsweise
Sch2 zuerst, dann gelangt die von G herrührende Hilfsbesprechungsspannung nicht
mehr über V2 nach Vgls', so daß die Erregung der Spule Spi aufhört und der obere
Übertragungsweg eingeschaltet bleibt, während der untere geöffnet ist. Wird nun
von B aus gesprochen, so addiert sich am Eingang von Vgl2 die von G herrührende
Hilfsbesprechungsspannung und die von B herrührende Besprechungsspannung. Die von
Vgl2 erzeugte Gleichspannung wird größer als die von Vgfi erzeugte; der untere
Übertragungsweg wird ebenfalls eingeschaltet. In schon beschriebener Weise wird
durch die Einschaltung des unteren Übertragungsweges der obere dann ausgeschaltet.
Der obere Übertragungsweg bleibt natürlich auch ausgeschaltet, wenn die Besprechung
von B aus wieder aufgehört hat, weil dann die von G herrührende Hilfsbesprechung
immer noch da ist.
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Die Anordnung Fig. i hatte, bevor der Hilfsgenerator G angebracht
war; folgende Eigenschaften: Der lauter Sprechende konnte jeweils für sich seinen
Übertragungsweg einschalten und den anderen ausschalten, wobei aber die Verstärkung
des ganzen übertragungssystems wegen der Gefahr der Selbsterregung begrenzt war.
Mit dem Hilfsgenerator G hat die Anordnung folgende Eigenschaften: Wie oben kann
der lauter Sprechende sich seinen Übertragungsweg einschalten und den anderen ausschalten.
Die Gefahr der Selbsterregung aber ist nicht mehr vorhanden, da ein Übertragungsweg
im Ruhezustand immer ausgeschaltet ist. Die Verstärkung kann so groß sein, daß das
übertragungssystem ohne die Hilfsbesprechung dauernd klappern würde. Je höher die
Verstärkung über dem Pfeifpunkt ist, um so stärker muß die Hilfsbesprechung sein,
wie Versuche gezeigt haben. Wenn nun der gerade ausgeschaltete Übertragungsweg benutzt
werden soll, d. h. besprochen wird, dann muß eine bestimmt große Ansprechspannung,
welche proportional der Hilfsbesprechungsspannung ist, überwunden werden. Im Gegensatz
zu den bisherigen Rückkopplungs- und Echosperren wirkt sich die Ansprechspannung
nicht störend aus, da sie ja nur bei der ersten Silbe bei Gesprächswechsel
der beiden Teilnehmer einmalig überwunden werden muß. Hat z. B. A gesprochen und
hört auf zu sprechen, dann bleibt sein Übertragungsweg so lange eingeschaltet, bis
B spricht.
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Die Wirkungsweise der Schaltung Fig. a, ohne Berücksichtigung der
Hilfsbesprechung mittels des Generators G über die Widerstände Ws und W4, ist kurz
folgende: Die von A herrührende Besprechungsspannung gelangt über die Gabelschaltung
mit der Nachbildung N und den Ausgleichsübertrager T2 über die Spulenkette S1 ans
Gitter des Vorverstärkers VVi. Sie gelangt sodann verstärkt und durch den Entzerrer
Ei entzerrt ans Gitter des Gegentaktverstärkers V1. Um eine besonders günstige Wirkungsweise
der Anordnung zu erhalten, können die Gegentaktverstärker V1 und V2 als sog. B-Verstärker
betrieben werden. Die so verstärkte Besprechungsspannung von A gelangt schließlich
über den Entzerrer E2 und den Ausgleichsübertrager T1 nach B. Im Ausgang des Gegentaktverstärkers
V1 ist ein Verstärker mit darauffolgendem Gleichrichter Vgli abgezweigt, der eine
der Besprechungsspannung von A proportionale Gleichspannung abgibt. Diese Gleichspannung
verlagert das Gitter des Gegentaktverstärkers V2 in bekannter Weise so, daß bei
Besprechung von A der untere Übertragungsweg gesperrt ist. Werden die Gegentaktverstärker
als B-Verstärker betrieben, so ist der Verstärker V2, wie sich zeigen läßt, nur
begrenzt gesperrt, und zwar bis 'zu einer bestimmt großen Gitterwechselspannung,
die proportional der Besprechungsspannung von A ist, für über diese Größe hinausgehende
Spannungen aber wieder durchlässig. Dadurch ist es möglich, daß durch Lautersprechen
wie bei Fig.i der gerade Sprechende noch unterbrochen werden kann. Der Umschaltvorgang
dabei vollzieht sich ebenfalls in analoger Weise wie in Fig. i. Für die Wirkung
der durch die Erfindungsgedanken gegebenen Maßnahmen zur Verhütung der störenden
Selbsterregung ist es aber grundsätzlich gleichgültig, ob die Verstärker, deren
Gitterpotential verlagert wird, als A-oder B-Verstärker betrieben werden.
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In ähnlicher Weise wie bei dem in Fig. i gegebenen Ausführungsbeispiel
sind also im unbesprochenen Zustand beide Übertragungswege eingeschaltet, und bei
Besprechung ist der gerade nicht benutzte ausgeschaltet. Auch bei dem Beispiel nach
Fig. a ist bei zu großer Verstärkung die Gefahr der Selbsterregung gegeben. Im Gegensatz
zu Fig. i äußerst sie sich ;aber nicht in einem Schalterkl'appiern, sondern in einem
Pfeifton der Frequenz, für welche die Dämpfung im Übertragungssystem am geringsten
ist. Um ihn zu beseitigen, ist entsprechend Fig. i ein Hilfsgenerator G angeordnet,
dessen
Frequenz außerhalb des zu übertragenden Frequenzbandes liegt. Er drückt beiden Gegentaktverstärkern
gleich stark mittels W4 eine Hilfsfrequenz auf, deren Amplitude mit W3 so eingestellt
wird, bis im unbesprochenen Zustand entweder V, bzw. l12 gesperrt oder T12
bzw. hi eingeschaltet ist. Das Verhalten der Schaltung nach Fig. 2 ist folgendes:
Im unbesprochenen Zustand ist immer ein Übertragungsweg geöffnet, der andere geschlossen.
So sei z. B. der untere Übertragungsweg geöffnet, der Verstärker T12 ist gesperrt
für eine bestimmt große Gitterwechselspannung, die proportional der Hilfsbesprechungsspännung
von Vi ist. Wird die Anordnung von B aus besprochen, so addiert sich die Hilfsbesprechungsspannung
mit der wirklichen Besprechungsspannung am Gitter von T12; der für die jetzt vergrößerte
Besprechungsspannung durchlässig wird. Der Verstärkergleichrichter hgl2 wird erregt
und schwächt die Verstärkungsziffer von Vi. Infolgedessen wird die von Vgli an T12
abgegebene Sperrspannung kleiner, die Verstärkungsziffer von T12 wächst, damit wird
der Verstärkergleichrichter Vgl2 noch mehr erregt und schwächt die Verstärkungsziffer
von hi usw. Wie im Beispiel nach Fig. i wird durch die Einschaltung des unteren
Übertragungswegs der obere zwangsläufig ausgeschaltet. Hört die Besprechung von
B aus auf, so bleibt das Übertragungssystem in seinem Schaltzustand wieder so lange
liegen, bis von E4 aus gesprochen wird: Wird von beiden Seiten aus gleichzeitig
gesprochen, so wird der lautere übertragungsweg eingeschaltet. Die Schaltung verhält
sich genau so wie die im Ausführungsbeispiel nach Fig. i gegebene.
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Fig. 3 zeigt ein Übertragungssystem, bei dem an beiden Gabeln voneinander
unabhängig arbeitende Rückkopplungs- bzw. Echosperren angeordnet sind. Allgemein
werden solche doppelten Anordnungen mit Vorteil bei Verbindungen angewendet, bei
denen die Laufzeit in den Übertragungswegen merklich, also bei langen Vierdrahtleitungen
und Funkverkehrsverbindungen über große Entfernungen. Hierbei empfiehlt es sich,
bei jeder Rückkopplungs- bzw. Echosperre besonders eine künstliche Besprechung (Fig.
3), welche unabhängig von der an der anderen Gabel befindlichen arbeitet, anzubringen.
In Fig.3 erzeugen die Generatoren G und G' die Hilfsbesprechung. Die Schaltung der
Sperren ist diesmal nur in schematischer Skizze gezeichnet und kann sinngemäß der
verdoppelten Schaltung von Fig.2 entsprechen. Die Bezeichnungen entsprechen den
Bezeichnungen der bisherigen Ausführungsbeispiele.