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Mit Mikrofon, Lautsprecher und Regelverstärker ausgerüstete Kommandoanlage
Die Erfindung betrifft eine mit Mikrofon, Lautsprecher und Regelverstärker zur selbsttätigen
Änderung des Übertragungsmaßes in Abhängigkeit von der Amplitude der Nutzfrequenzen
ausgerüstete Kommandoanlage. Für Kommandoanlagen ist es von großer Bedeutung, daß
die vom Lautsprecher abgegebenen Schallimpulse stets in ungefähr der gleichen Lautstärke
auftreten. Dadurch wird das höchste Maß an Verständlichkeit erzielt. Es muß also,
unabhängig davon, mit welcher Lautstärke das Mikrofon besprochen wird, stets vom
Lautsprecher die ungefähr gleiche Lautstärke abgegeben werden. Bei Flüstersprache
und bei lautem Schreien vor dem Mikrofon soll ungefähr die gleiche Lautstärke am
Lautsprecher vorhanden sein. Ferner müssen die Unterschiede in der Betönung des
Mikrofons infolge Änderung der Sprachrichtung und Stellungsänderung ausgeglichen
werden.
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Es ist bereits eine Einrichtung zur selbsttätigen Änderung des Übertragungsmaßes
in Übertragungssystemen bekanntgeworden, bei der von einer bestimmten Ausgangsamplitude
ab auch bei stärkerem Ansteigen der Eingangsamplitude diese Ausgangsamplitude sich
nicht mehr wesentlich ändert. Derartige Einrichtungen wirken als Amplitudenbegrenzer,
und zwar wird unterhalb dieser erwähnten Grenzamplitude, der ganze
Amplitudenbereich
gleichmäßig verstärkt. Eine derartige Einrichtung bringt bei Kommandoanlagen gewisse
Nachteile mit sich, wie weiter unten noch näher erläutert werden soll.
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Weiter ist bekannt, bei Anlagen zum Fernsprechen über lange Leitungen
sogenannte Pegelhalter vorzusehen: Diese Pegelhalter sorgen dafür, daß ein mittlerer
Übertragungspegel aufrechterhalten bleibt. Änderungen dieses Pegels durch Dämpfungsänderungen
der Leitungen infolge von Temperatureinflüssen, hygroskopischen Einflüssen, Schwankungen
der Betriebsspannungen der Zwischenverstärker od. dgl. werden durch die Pegelhalter
ausgeglichen. Hierbei wird aber im allgemeinen das Verhältnis zwischen geringen
und großen Lautstärken, die Dynamik, aufrechterhalten. Diese Regler wirken also
nicht im Sinn einer Dynamikeinengung bzw. im Sinn eines Lautstärkeausgleichs. Aus
diesem Grund werden diese Pegelhalter auch im allgemeinen von einer Steuerfrequenz
aus beeinflußt, die mit über die Leitung gesendet wird, damit sich die Änderungen
der Steuerfrequenz genau so verhalten wie die Änderungen der Sprechfrequenzen, die
durch Änderungen der Dämpfung der langen Leitungen entstehen. Diese Pegelhalter
sind bei Fernsprechübertragungen über lange Kabel oder mittels Drahtfunk dadurch
verbessert worden, daß zusätzliche Dynamikregelschaltungen vorgesehen wurden, die
die Dynamik auf der Sendeseite einengten. .
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Bei Kommandoanlagen ist, wie bereits eingangs erwähnt, vom besonderer
Bedeutung, daß der Lautsprecher stets ungefähr die gleiche Lautstärke abgibt. Dadurch
wird eine beträchtliche Erhöhung der Verständlichkeit erzielt. Versuche haben gezeigt,
daß es ausreichend ist, die vor dem Mikrofon vorhandenen Lautstärkeschwankungen
im Verhältnis von i : ioo auf das Verhältnis i : 5 bis i : io hinter dem Lautsprecher
herabzusetzen. Dies läßt sich angenähert mit der vorerwähnten Amplitudenbegrenzersc'haltung
erreichen, wenngleich dies bei der vorhekannten Anordnung nicht beabsichtigt war.
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Es hat sich nun weiter herausgestellt, daß bei solchen Anlagen die
Eigengeräusche und die in den Sprechpausen immer vorhandenen Geräusche vor dem Mikrofon
im stärksten Maß hörbar werden, da ja der vom mittleren Übertragungspegel abhängige
Verstärkungsgrad sehr stark erhöht wird, wenn der Übertragungspegel gering ist,
wie dies in den Sprechpausen der Fall ist. Dies läßt sich gemäß der Erfindung dadurch
vermeiden, daß die Arbeitscharakteristik des Regelverstärkers derart gewählt ist,
daß dieser bei kleinen Amplituden der Eingangsspannung, etwa bis o,i °/o der Maximalamplitude,
wie ein normaler Verstärker wirkt, daß von einer bestimmten Nutzamplitude (etwa
o,i °/o) ab die zum Lautstärkeausgleich erforderliche große Verstärkungserhöhung,
bis zu einer bestimmten Amplitude (etwa i %) einsetzt und daß von dieser Amplitude
(etwa i %) bis zur maximal zulässigen' Nutzamplitude (iooo/o) die Verstärkung derart
auf den Normalwert herabsinkt, daß zwischen den beiden letzterwähnten Werten die
Ausgangsamplitude gehörmäßig praktisch konstant ist.
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Zur Umsetzung des Erfindungsgedankens in die Praxis können an sich
bekannte selbsttätige Regler zur Beeinflussung des Übertragungsmaßes, beispielsweise
Dynamikregler, benutzt werden. Diese Regler sind derart in ihrer Charakteristik
ausgestaltet, daß der erforderliche Lautstärkeausgleich herbeigeführt wird.
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An Hand der Kurven gemäß Abb. i und :2 soll der Gegenstand der Erfindung
näher erläutert werden.
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Die Abb. i zeigt die Abhängigkeit derAusgangsspannung E2 von der Eingangsspannung
E1 in Prozenten, und zwar in doppeltlogarithmischem Maßstab. Die Werte iooo/o sollen
die maximal zulässige Ein- und Ausgangsspannung bedeuten. Es zeigt die Kurve a,
die Arbeitsweise eines üblichen Verstärkers und die Kurve a1 die grundsätzliche
Arbeitsweise eines solchen Lautstärkeausgleichreglers.
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Um eine volle Ausnutzung des Verstärkers zu gewährleisten, ist es
zu empfehlen, bei iooo/o Eingangsspannung auch iooo/o der zulässigen Ausgangsspannung
zu haben. Dieser Punkt der Charakteristik soll mit C bezeichnet werden. Aus dem
Kurvenverlauf ist ersichtlich, daß der Verstärkungsgrad nach geringen Amplituden
zu stark ansteigt. Beispielsweise hat bei einem Absinken der Eingangsspannung auf
o,i °/o, d. h. also bei ioofacher Verringerung der Eingangsspannung, die Ausgangsspannung
immer noch 5 % der Maximalspannung, d. h. sie ist nur 2omal kleiner geworden. Mithin
ist der Verstärkungsfaktor in diesem Punkt 5omal größer als der Verstärkungsfaktor
im Punkt C. Bei einem Regler, der also nach der Kurve A-C arbeitet, werden auch
die in den Sprechpausen auftretenden Geräusche stark vergrößert.
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Es wird daher gemäß der Erfindung die Regelkurve so bemessen, wie
es die Kurve D-B-C in Abb. i veranschaulicht. Bei sehr kleinen Amplituden wirkt
der Regler wie ein normaler Verstärker (Gerade unter 45°). Von einer bestimmten
Nutzamplitude ab, Punkt D der Kurve a. oder a2, tritt im Regler eine große Verstärkungserhöhung
ein bis zur Amplitude ß. Von hier sinkt die Verstärkung wieder auf den \ormalwert
bei C. Von R-C ist dann die Ausgangsamplitude gehörmäßig konstant.
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Die Abb.2 veranschaulicht den Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit von
der in Prozent aufgetragenen Eingangsspannung El. Die Punkte A-B-C, die den gleichen
Punkten in ALL. i entsprechen, sind ebenfalls mit eingetragen. Der Verstärkungsfaktor
ist im willkürlichen Maßstab eingetragen, und zwar ist der Wert i bei maximalem
Betriebspegel entsprechend Punkt C vorhanden. Die Kurven a, und a1' veranschaulichen
den Verlauf eines Verstärkungsfaktors für verschiedene Regelcharakteristiken, die
grundsätzlich dem Verlauf der Kurve a1 in der .1bb. i entsprechen. Die
Kurven
a2 und a2' zeigen die entsprechenden davon abweichenden Regelcharakteristiken gemäß
der grundsätzlichen Kurvenform a2 nach Abt). i. Bei den Kurven a1 und a;
ist bereits bei geringen Pegeln eine beträchtliche Verstärkung vorhanden, während
bei den Kurven a2 und a2' für Werte unterhalb i % der Verstärkungsfaktor außerordentlich
schnell absinkt. Von D bis B nimmt also die Verstärkung in einem bestimmten
Maß zu. Von B-C wird dieser Verstärkungszuwachs wieder rückgängig gemacht.
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Die Kurve A-C (Abb. i) läßt sich unter entsprechender Ausbildung der
üblichen Schaltungen zur Beeinflussung des Verstärkungsgrades leicht herstellen.
Das Entstehen der Kurve D-B-C (Abb. i) soll an Hand der Schaltungsanordnung nach
Abb.3 veranschaulicht werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach dieser Abbildung dient als Regelröhre
eine Hexode. Es ist selbstverständlich möglich, den Erfindungsgedanken auch bei
anderen Röhren anzuwenden, ebenso wie auch andere Schaltungsarten, wie Gegentaktschaltungen,
benutzt werden können. Vom Ausgangskreis des Verstärkers werden über den Transformator
T2 und den :lufladewiderstand R3, der auch durch den Itiiienwiderstand des Transformators
und/oder des Gleichrichters G3 gebildet sein kann, dem Gleichrichter G.3 Nutzfrequenzimpulse
zugeführt, die nach der Gleichrichtung den Kondensator Ci aufladen. Zwischen den
Punkt i, der dem positiven Potential des Kondensators Ci entspricht, und das Regelgitter
g3 ist die Batterie B3 geschaltet, die dem Regelgitter ä3 eine solche negative Vorspannung
erteilt, daß ein gewünschter kleiner Verstärkungsgrad vorhanden ist. Bei kleinen
Eingangswechselspannungen ladet die Spannung am Ausgangskreis den Kondensator Cl
3 auf. Die Aufladung kann über den Gleichrichter (;, maximal nur bis zu der Höhe
der Spannung der Batterie B3, die unter Zwischenschaltung eines Ventils G1, z. B.
eitles Trockengleichrichters, den Kondensator C1 überbrückt, erfolgen. Die Batteriespannung
von Bi entspricht etwa der Spannung von 8.3. Da die von der Batterie B3 gelieferte
negative Vorspännung des Regelgitters dann durch die am Kondensator C1 entstehende
Spannung kompensiert ist, wird jetzt der höchste Verstärkungsgrad der Regelröhre
erreicht (Punkt B in Abb. i). Weint die Spannung weiter steigt, können mithin die
vom Ausgangskreis allgenommenen Anteile nichts mehr zur Änderung der Regelspannung
beitragen.
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Um nun den Kurvenverlauf B-C zu erzielen, wird eine weitere Regelspannung
benötigt, die über den Transformator T1, den Aufladewiderstand R4, der wieder durch
den Innenwiderstand des Transformators T1 und/oder des Gleichrichters G2 gebildet
sein kann, und dem Gleichrichter G2 dem Eingangskreis entnommen wird. Die indiesenKreis
geschaltete Batterie B2 ist so zu bemessen, daß erst von einer bestimmten Höhe der
Eingangswechselspannung ab eine Aufladung von C2 erfolgt, wodurch infolge der <lein
Gitter zugeführten negativen Regelspannung der Verstärkungsfaktor wieder herabgesetzt
wird. Es wird mit steigenden Eingangswechselspannungen auf diese Weise die gewünschte
Kurve D-B-C (Abb. i) durchlaufen.
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In dem Ausführungsbeispiel ist die Schaltungsanordnung so getroffen,
daß bei kleinen Amplituden vom Ausgangskreis verstärkte Energie abgenommen wird,
die zur Regelung ausgenutzt wird, und erst bei größeren Amplituden die unverstärkte
Eingangsspannung zur weiteren Regelung herangezogen wird. Dies ist mit Rücksicht
auf die Größe der gleichzurichtenden Nutzwechselspannungen vorteilhaft. Selbstverständlich
kann die Anordnung auch so getroffen werden, daß beide zusätzlichen Regelspannungen
sowohl vom Eingangskreis als auch vom Ausgangskreis abgenommen werden oder daß die
Kreise umgekehrt angeordnet sind, wie es in der Abb. 3 veranschaulicht ist.
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Die Regelung kann auch bei entsprechender Ausbildung der Schaltung
an einem anderen Regelgitter erfolgen.