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Gegensprechanlage mit Lautsprechbetrieb Eines der wichtigsten Probleme
bei Übertragungsanlagen mit Lautsprechbetrieb ist das der Verhinderung akustischer
Rückkopplungen. Bei den sogenannten Wechselsprechanlagen ist dieses Problem dadurch
gelöst, daß die Verbindung stets nur in einer Richtung durchgeschaltet ist. Der
Verkehr in der Gegenrichtung ist nur durch Umschaltmaßnahmen herstellbar. Diese
Verkehrsart kann zwar mit einem verhältnismäßig niedrigen Aufwand durchgeführt werden,
erfordert aber eine hohe Sprechdisziplin der Teilnehmer. Ganz anders liegen die
Verhältnisse bei Gegensprechanlagen, welche aus zwei Sprechkanälen aufgebaut sind,
von denen jeder Übertragungsrichtung einer zugeordnet ist. Um bei diesen Anlagen
eine akustische Rückkopplung zwischen Lautsprecher und Mikrophon einer Station zu
vermeiden, müssen Einrichtungen vorgesehen werden, die bei Übertragung von Sprache
in einer Richtung die andere Übertragungsrichtung sperren oder zumindest so weit
dämpfen, daß eine Selbsterregung der Anlage durch akustische Rückkopplung nicht
eintritt. Die Steuerung dieser Durchschaltung und Sperrung bzw. Dämpfung erfolgt
dabei durch die Sprachfrequenzen selbst mit Hilfe von Relais oder Röhrenschaltungen.
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Das Grundprinzip dieser bekannten Anordnungen ist in Fig. i dargestellt.
Jede Teilnehmerstation ist mit einem Mikrophon und einem Lautsprecher ausgerüstet,
und die Teilnehmer sind untereinander vierdrahtmäßig verbunden. In jedem Sprechweg
ist ferner mindestens ein Verstärker enthalten, der meist in einem Vorverstärker
Vi bzw. Y2 und einen Endverstärker E i bzw. E 2 aufgeteilt ist. Im einfachsten Fall
genügt für die Umschaltung der Sprechrichtung, wie gezeigt, ein Differentialrelais
oder ein polarisiertes Relais T, das mit seinen Kontakten die Verbindung entweder
durchschaltet oder unterbricht. Das Relais selbst wird über j e einen Steuerverstärker
St i bzw. St2 gesteuert, die ihrerseits durch die vom Mikrophon
aufgenommene
Sprachenergie beeinflußt werden und einen Steuergleichstrom für die Relaiswicklungen
liefern. Diese Schaltung ist allgemein bekannt, so daß ihre Wirkungsweise nicht
näher erläutert zu werden braucht. In analoger Weise sind auch Schaltungen für Zweidrahtübertragung
mit Gabeln und Echosperren aufgebaut. Um zu verhindern, daß die akustische Rückkopplung
von einem arbeitenden Lautsprecher auf das der gleichen Station zugeordnete Mikrophon
eine Besprechung desselben vortäuscht und gegebenenfalls zu einer Richtungsumschaltung
führt, wird bei dieser und zahlreichen anderen bekannten Freisprecher- und Rückkopplungssperrenschaltungen
die Steuervorrichtung einer Richtung von der Empfangsenergie der anderen Richtung
so beeinflußt; daß ihre Steuerwirkung unterbunden oder gehemmt wird. Dies geschieht,
indem ein Teil der dem Lautsprecher zugeführten Energie gleichgerichtet und dem
Steuerglied als Sperrspannung zugeführt wird.
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Die gegenseitige differentielle Beeinflussung der für die Richtungsumschaltung
vorgesehenen Steuereinrichtungen kann auf die verschiedenste Weise durchgeführt
werden. Die zahlreichen hierfür bekannten Schaltungen sind jedoch ziemlich kompliziert
und weisen einen beträchtlichen, derartige Anlagen wesentlich verteuernden Aufwand
auf, da in der Regel hierfür schnell wirkende Röhrenschaltungen, z. B. Kippschaltungen,
verwendet werden, die zwei definierte stabile Betriebszustände aufweisen und je
nach dem gerade bestehenden Betriebszustand den einen oder anderen Sprechweg sperren
bzw. freigeben. Es sind zwar auch Schaltungen bekannt, bei denen keine vollkommene
Sperrung in der nicht besprochenen Richtung erfolgt, jedoch existieren auch hier
stets zwei definierte Betriebszustände, nämlich eine durchgeschaltete Richtung und
eine so weit gedämpfte Richtung, daß keine Selbsterregung eintritt. Ein Wechsel
erfolgt nur zwischen diesen beiden Zuständen.
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Gegensprechanlagen, die diesem prinzipiellen Aufbau entsprechen, haben
verschiedene betriebliche Nachteile. Beim Besprechen einer Richtung muß ja die Durchschaltung
sofort und ohne jede Verzögerung erfolgen, damit nicht etwa ein Teil der ersten
Silbe verlorengeht und so insbesondere bei Durchsagen von Zahlen Mißverständnisse
auftreten können. Auf der Empfangsseite wird deshalb schlagartig die volle Lautstärke
eingeschaltet. Selbst wenn die Durchschaltung rasch genug erfolgt, um die erste
Silbe nicht zu beeinträchtigen, muß sich das Ohr erst auf die Lautstärke einstellen.
Erfahrungsgemäß wird diese Einstellung erschwert, wenn etwa das übertragende Mikrophon
in einem geräuscherfüllten Raum steht und deshalb auch einen hohen Störpegel mit
überträgt. Es dauert dann eine gewisse Zeit, bis das Ohr die subjektive Trennung
von Störpegel und Sprechfrequenzen exakt durchführt. Gerade bei plötzlichem Einschalten
dieses Nutz- und Störfrequenzgemisches kann dann wegen der Schockwirkung auf das
Ohr die erste Silbe nicht klar aufgenommen und verstanden werden.
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Ferner kann bei gleichzeitiger Besprechung von beiden Seiten her mit
etwa gleicher Lautstärke der Eigentümlichkeit solcher Anlagen entsprechend nur eine
Richtung sich durchschalten. BelÄnderungen der Sprechlautstärke oder kurzen Unterbrechungen
auf einer Seite kann dann mehrmals hintereinander immer wieder eine plötzliche Umschaltung
in die Gegenrichturig erfolgen. Dasselbe wird eintreten, wenn auf beiden Seiten
nicht gesprochen wird, aber durch die üblichen Raumgeräusche (Schritte, Türen) Umschaltungen
veranlaßt werden. In diesem Fall wird dann jede Seite immer wieder durch Zu- und
Abschalten des Raumgeräusches belästigt.
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Man hat bisher diesen letzteren Nachteil dadurch zu beseitigen versucht,
daß man die Umschaltung durch Einführen einer gewissen Verzögerung verzögert, jedoch
hat dies den bekannten anderen Nachteil, daß die Verzögerung ein Verschlucken der
ersten Silben des Antwortenden zur Folge haben kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gegensprechschaltung der obengenannten
Art zu schaffen, welche ohne großen Aufwand diese Nachteile zu vermeiden gestattet.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Anlage neben den beiden üblichen
Betriebszuständen des voll durchgeschalteten bzw. gesperrten Sprechweges einen dritten
Betriebszustand aufweist, in dem beide Sprechwege mit einer bestimmten Dämpfung
durchgeschaltet sind, und daß dieser dritte Betriebszustand sich selbsttätig bei
von beiden Seiten etwa gleich starker Beaufschlagung der Mikrophone durch Schallenergie
einstellt. Diese Dämpfung ist zweckmäßig für beide Sprechwege gleich und so bemessen,
daß eine Selbsterregung durch akustische Rückkopplung nicht eintreten kann, aber
trotzdem in beiden Richtungen eine Sprechverständigung erhalten bleibt. Es ist also
im Gegensatz zu der bisher üblichen Betriebsweise mit zwei stabilen Schaltzuständen
eine mit drei stabilen Zuständen vorgesehen, deren Vorteile sich aus der folgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles ergeben.
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Fig. z zeigt schematisch den Schaltungsaufbau dieses Beispieles einer
Anlage mit drei Schaltzuständen gemäß der Erfindung, und zwar ist hier der Einfachheit
halber für die Durchführung der erforderlichen Schaltvorgänge eine Relaisschaltung
verwendet worden. Die gleiche Wirkungsweise läßt sich selbstverständlich auch mit
Röhrenschaltungen erzielen, welche in entsprechender Weise auf die Übertragungswege,
insbesondere auf die in diese eingeschalteten Verstärker einwirken.
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Die Anlage weist zunächst den gleichen prinzipiellen Schaltungsaufbau
auf wie die in Fig. i gezeigte bekannte Anordnung. Nur sind hier an Stelle des einen
polarisierten Umsteuerrelais T zwei Relais A
und B vorgesehen, die
je zwei Wicklungen besitzen, die einander entgegenwirken und jeweils von einer der
beiden Übertragungseinrichtungen beeinflußt werden. Bei dem Beispiel wurden auch
hierfür polarisierte Relais angenommen, jedoch läßt sich die gleiche Wirkungsweise
auch bei geeigneter Ausbildung der Schaltung mit neutralen Relais realisieren.
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Dem Sprechweg I (V i, St i, Ei) ist das Relais A
zugeordnet.
Seine Anzugswicklung A' wird vom Steuerverstärker Sti erregt. Nach dem Ansprechen
schaltet das Relais durch Kurzschließen seiner eigenen Erregerwicklung die Erregung
ab. Es bleibt dabei
trotzdem in der umgeschalteten Stellung liegen,
da es sich nach Voraussetzung um ein polarisiertes Relais handeln soll.
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In Reihe zur Wicklung des A-Relais liegt eine Abwurfwicklung B" des
B-Relais, das an sich dem Sprechweg II (V:2, St z, E 2) zugeordnet
ist.
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In gleicher Weise, wie oben geschildert, erregt der Steuerverstärker
St?- die Anzugswicklung B' des B-Relais und eine Abwurfwicklung
des A-Relais A".
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Durch das Kurzschließen der Anzugswicklungen nach der Erregung sind
beide Relais leicht abfallverzögert gemacht.
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Wie die Skizze zeigt, ist jeweils die Abwurfwicklung durch Parallelschaltung
eines Widerstandes unempfindlicher gemacht als die Anzugswicklung. Selbstverständlich
könnte dasselbe auch durch entsprechende Dimensionierung der Wicklungen selbst erreicht
werden. Bei steigendem Gleichstrom am Ausgang des Steuerverstärkers wird deshalb
zunächst das der gleichen Sprechrichtung zugeordnete Relais anziehen und erst nach
weiterer Stromzunahme das Relais der Gegenrichtung abfallen. Relais A bzw.
B schalten den eigenen Sprechweg voll durch, schalten aber andererseits im
Endverstärker des anderen Sprechkanals eine Dämpfung ein. Dies ist hier durch eine
Gleichspannung g angedeutet, die etwa als Regelspannung dem Gitter des Endverstärkers
zugeführt werden kann. Beim Einschalten der Kontakte bII oder aII wird die Regelspannung
sehr rasch ohne ins Gewicht fallende Zeitkonstante an das Gitter gelangen und bewirken,
daß die Endstufe E in ihrem Verstärkungsgrad, wie bereits beschrieben, herabgesetzt,
aber nicht vollständig gesperrt wird.
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Um die Wirkungsweise der Anlage zu zeigen, sollen kurz die Vorgänge
dargestellt werden, die sich, ausgehend von verschiedenen Schaltzuständen, bei der
Besprechung eines der Mikrophone abspielen. Es soll dabei von dem Zustand ausgegangen
werden, daß Teilnehmer II bereits spricht; Relais B ist dann erregt, A abgefallen
und damit Kanal II voll durchgeschaltet. Der Steuerverstärker St i ist durch die
von der Lautsprecherspannung L 2 abgeleitete Gleichspannung weitgehend gedämpft.
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Auch nach Beendigung der Durchsage des Teilnehmers II bleiben die
Relais in ihrer Stellung, werden aber stromlos; ebenfalls wird die Sperrung des
Steuerverstärkers Sti aufgehoben.
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a) Sobald nun Teilnehmer I spricht, kommt zunächst Relais A und schaltet
mit Kontakt aI die Verbindung zum Endverstärker der Richtung I durch. Über Kontakt
aII wird die Gegenrichtung sofort gedämpft. Teilnehmer II kann sofort die gesprochenen
Silben, zunächst noch mit verminderter Lautstärke hören. Mit geringer Verzögerung
wegen seiner kurzgeschlossenen Wicklung B' fällt B ab. Kontakt bI trennt den Sprechkanal
der Gegenrichtung vollkommen auf. Vom Endverstärker I wird durch Kontakt bII die
dämpfende Steuerspannung '- abgeschaltet. Trotzdem schaltet sich dessen Verstärkung
nicht sofort auf den vollen Wert, sondern allmählich und nach einer e-Funktion,
da ja auch die Steuerspannung wegen der Zeitkonstante des RC-Gliedes nicht sofort
zu Null wird. Damit ist dann der neue Schaltzustand erreicht. b) Wenn nach dem Aufhören
der Besprechung durch Teilnehmer II auch Teilnehmer I nichts erwidert, bleibt zunächst
Relais B im Arbeitszustand. Wenn dann z. B. durch Störgeräusche, deren Intensität
etwas über dem normalen Störpegel liegt, der Steuerverstärker St i des Relais
A bringt, ohne das verzögerte und unempfindlichere Relais B abwerfen zu können,
sind beide Relais A und B erregt und beide Sprechkanäle durchgeschaltet.
Beide Endstufen E i und E 2 sind durch die angeschalteten Gitterspannungen gedämpft.
Mit bemerkenswerten Sperrspannungen auf die Steuerverstärker Sti und St2 ist dann
bei normalem oder auch angehobenem Störpegel nicht zu rechnen, so daß beide mit
voller Empfindlichkeit arbeiten und die Mikrophonspannungen weiterhin überwachen.
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c) Wenn Teilnehmer I bereits anfängt zu sprechen, solange Teilnehmer
II noch spricht (und deshalb Relais B allein erregt ist), wird sein Steuerverstärker
St i noch gesperrt sein, d. h. er wird den Schaltzustand beider Relais nicht beeinflussen
können. Wie schon erwähnt, besteht aber bei der Dimensionierung durchaus die Möglichkeit,
die Sperrung des Steuerverstärkers nicht vollkommen zu gestalten, sondern diesen
nur wesentlich zu dämpfen. Bei entsprechender Einstellung kann dann bei lauter Besprechung
der Steuerstrom doch noch zum Erregen des A -Relais ausreichen, aber nicht zum Abwerfen
des B-Relais. So hat dann Teilnehmer I die Möglichkeit, den dritten Schaltzustand
mit teilweiser Durchschaltung beider Sprechkanäle zu erreichen und sich dem Teilnehmer
II verständlich zu machen. Erst wenn daraufhin Teilnehmer II nicht mehr weiterspricht,
kann sich I ganz durchschalten, wie unter a) geschildert.
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d) Kurze Schallstöße im Rahmen des üblichen Störpegels auf der Seite
des hörenden Teilnehmers werden keine vollständige Unterbrechung der Gegenrichtung
erreichen, sondern wegen der Abfallverzögerung des gegnerischen Relais nur dazu
ausreichen, das eigene Relais zum Anzug zu bringen. Für kurze Zeit wird dann die
von der Gegenseite übertragene Lautstärke absinken, bis beim Weitersprechen der
Gegenseite durch Wiederabwurf des Relais der normale Sprechzustand wiederhergestellt
wird.