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Verfahren zur Unterdrückung der akustischen Selbsterregung in Ubertragungsanlagen
Die Erfindung ,befaßt sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Unterdrückung
der Rückkopplung in akustischen Übertragungsanlagen. Es kann sich hierbei um Anlagen
handeln, durch die eine akustische Darbietung oder Ansprache im selben Raum verstärkt
wiedergegeben werden soll. Bei solchen Anlagen kann durch Rückkopplung eine akustische
,Selbsterregung auftreten, wenn die Lautsprecher auf die Mikrophone direkt einwirken
können. Weiterhin ist das Verfahren anwendbar auf Anlagen, bei denen eine gegenseitige
Sprechverbindung zwischen zwei oder mehreren Stationen hergestellt werden kann,
wie dies bei Gegensprechanlagen der Fall ist. Bei solchen Anlagen ist die akustische
Rückwirkung bei Gesprächsverbindung an den einzelnen Stationen von den Lautsprechern
zu den zugehörigen Mikrophonen über den dazwischenliegenden Luftraum möglich.
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Es ist bekannt, die Pfeifneigung von Zwischenverstärkern in Zweiwegübertragungsanlagen
dadurch zu bekämpfen, daß in mindestens einem der beiden Wege eine Erhöhung oder
Erniedrigung der übertragenen Sprachfrequenzen erfolgt. Bei der bekannten Anordnung
zur Durchführung dieser sogenannten Frequenztransformation erfolgt hintereinander
eine zweimalige Mischung der Sprachfrequenzen f mit je einer festen Trägerfrequenz
f1 bzw. f2, wobei in jeder Mischstufe die Trägerfrequenz unterdrückt und anschließend
durch eine Drosselkette das obere Seitenband abgeschnitten wird. Das Ergebnis ist
ein transformiertes Frequenzband f -f- (fl-f2), wobei fl-f2 die Differenz
der
beiden festen Trägerfrequenzen darstellt und positiv oder negativ sein kann. Über
die besondere Wahl der Trägerfrequenzen sind bei dem bekannten Verfahren keine bestimmten
Angaben gemacht.
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Die Erfindung löst die Aufgabe, eine besonders zweckmäßige Ausführungsform
der Frequenztransformation im Zuge einer akustischen Übertragungsanlage und in deren
Weiterbildung eine Vorrichtung zur Durchführung der Mischung anzugeben, wobei auf
die besonderen, bei der Sprachübertragung vorliegenden Verhältnisse Rücksicht genommen
wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß nach der ersten Mischung das
untere Seitenband, nach der zweiten Mischung jedoch das obere Seitenband unterdrückt
wird.
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Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft die Auswahl der Trägerfrequenzen
und ihrer Differenz f1 bis f2. Diese Frequenzdifferenz muß zeitlich möglichst konstant
bleiben, um eine unveränderte Wirkung des Verfahrens zu gewährleisten. Diese Forderung
läßt sich leichter erfüllen, wenn die Trägerfrequenzen möglichst niedrig gewählt
werden.
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Der Unterschied der beiden Trägerfrequenzen kann bis herab zu etwa
5 Hz betragen, soll aber andererseits nach Möglichkeit 2o Hz nicht überschreiten.
Die untere Grenze ergibt sich daraus, daß die Wirkung der Frequenztransformation
bei sehr tiefen Werten von f1 bis f2 unzulreichend wird. Die obere Frequenzgrenze
könnte an sich noch höher gewählt werden, doch ergibt sich dann eine Verschlechterung
der Sprachqualität, da bei zusammengesetzten Tönen das Frequenzverhältnis der einzelnen
Töne durch die Frequenztransformation geändert wird. Diese Änderung soll möglichst
klein bleiben, damit sie vom Ohr nicht wahrgenommen wird.
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Die nächste wichtige Maßnahme nach der Erfindung besteht darin, daß
nach der ersten Mischung von den beiden entstehenden .Seitenbändern f -l- f1 und
f - f1 das untere mittels eines Hochpasses unterdrückt wird. Will man demgegenüber
das untere Seitenband für die weitere Übertragung verwenden, wie dies bei dem bekannten
Verfahren der Fall ist, so muß man dabei die Trägerfrequenz zweckmäßig mindestens
doppelt so hoch wählen wie die oberste zu übertragende Sprachfrequenz. Außerdem
darf man keinen einfachen Tiefpaß verwenden, sondern muß einen Bandpaß nehmen, durch
den das direkte Sprachfrequenzband unterdrückt wird. Dies bedeutet aber eine unnötige
Verteuerung der Anlage.
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Als weiterer Vorteil ergibt sich bei Verwendung eines Hochpasses,
daß die Trägerfrequenz niedrig gewählt werden kann, wodurch eine große absolute
Flankensteilheit leichter erreicht werden kann als bei hohen Trägerfrequenzen.
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Die untere Grenze für die Wahl der Trägerfrequenzen beim Verfahren
der Erfindung ergibt sich aus der Forderung, daß die höchsten nicht transformierten
Sprachfrequenzen, die vom Vorverstärker zur Mischstufe gelangen, nicht auf direktem
Weg durch die Anlage gehen dürfen, sondern durch den Hochpaß unterdrückt werden
sollen.
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im allgemeinen wird es genügen, bei Sprachübertragung für die Trägerfrequenzen
als untere Grenze etwa io 1<Hz zu wählen.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, die Trägerfrequenzen so zu wählen, daß
sie von der Wiedergabe in der akustischenAnlage :ausgeschlossen sind. Dies ist deshalb
wichtig, weil es infolge der großen Amplitude der vorhandenen Trägerfrequenzen schwierig
ist, diese bereits in den Mischstufen gänzlich zu unterdrücken. Es ist aus diesem
Grund unter Umständen zweckmäßig, die Trägerfrequenzen im Bereich der Unhörbarkeit
oder mindestens an der oberen Grenze der Hörbarkeit, d. h. bei etwa 16 bis 2o kHz
zu wählen. Dies ist jedoch nur dann nötig, wenn die Lautsprecher diese Frequenzen
überhaupt wiedergeben können.
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Im folgenden soll die Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert werden.
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Fig. I zeigt ein Blockschaltbild einer Anlage zur Durchführung der
Frequenztransformation; F ig. 2 zeigt für eine Trägerfrequenz f l = 15 kHz und eine
Bandbreite von etwa 5 kHz für die übertragenen Sprachschwingungen die beiden Seitenbänder
nach der ersten Mischung sowie eine geeignete Filterkurve für den Hochpaß; Fig.
3 zeigt ein ,Schaltbild einer vereinfachten Xlischstufe als Weiterbildung der Erfindung.
Gemäß Fig. I werden die zu übertragenden Sprachfrequenzen f der ersten Mischstufe
Ml zugeführt, in der sie mit der vom Generator G1 erzeugten festen Trägerfrequenz
f1 gemischt werden. Dabei entstehen die beiden Seitenbänder f + f1 und
f - f1. In dem angeschlossenen Hochpaß HP wird das untere Seitenband
unterdrückt. Das obere Seitenband f + f1 wird der zweiten Mischstufe M2 zugeleitet,
in der eine Mischung mit der vom Generator G2 erzeugten Trägerfrequenz f2 erfolgt.
Von den dabei entstehenden Seitenbändern f -I- (f1 + f2) ,und f -I- (fl-f2)
wird in dem sich anschließenden Tiefpaß TP das obere unterdrückt, so daß nur das
untere Seitenband f -I- (f1- f2) für die weitere Übertragung durchgelassen wird.
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Gemäß Fig. 2 sind das Band der zu übertragenden Frequenzen i und die
beiden Seitenbänder 2 und 3 nach der ersten Mischung schematisch dargestellt. Die
Trägerfrequenz f1 ist hier beispielsweise mit 15 1<Hz gewählt, während die Bandbreite
der übertragenen ,Sprachfrequenzen etwa 5 kHz beträgt. Die Durchlaßkurve des Hochpasses
HP ist mit q. bezeichnet. Bei dem eingezeichneten Verlauf der Kurven 1, 2
und 3 ist vorausgesetzt, daß das Band der Sprachfrequenzen nach oben hin verhältnismäßig
steil abfällt.
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Wie man aus dieser Darstellung sieht, würde bei Verwendung eines Tiefpasses
nicht nur das untere Seitenband 3, sondern auch das direkte Sprachfrequenzband i
durchgelassen werden.
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Gemäß Fig. 3 ist eine Anordnung zur Mischung dargestellt, die sich
nur einer einzigen Röhre bedient. Bei den bisher bekannten Verfahren wird die Mischung
mit einem Ring- oder Kreuzmodulator
oder in einer Gegentaktstufe
vorgenommen, die mindestens zwei Röhren benötigt, und bei der im allgemeinen im
Eingang und im Ausgang je ein Symmetriertransformator verwendet werden muß. Demgegenüber
ist bei der dargestellten .Schaltung nur eine einzige Röhre nötig, während Symmetriertransformatoren
überhaupt nicht verwendet werden brauchen.
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Als Mischröhre M dient dabei beispielsweise eine Hexode, an deren
erstes Gitter G1 die Sprachfrequenzen f gelegt werden. Dem dritten Gitter G3 wird
eine Generatorspannung ui der festen Frequenz f 1 zugeführt, die über einen ;Spannungsteiler
R1, R2 von den Klemmen des Generators G abgenommen wird. Die Anode der Röhre M ist
mit dem Eingang des Hochpasses HP verbunden, dem gleichzeitig vom Generator
eine größere Spannung u2 zugeführt wird, die am Regelwiderstand R2 abgegriffen ist.
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Nach Verstärkung in der Mischröhre entsteht aus u1 an der Anode der
Röhre M eine Wechselspannung U1, die um i 8o° in der Phase gegen u2 verschoben ist.
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Bei geeigneter Regelung von u2 gegenüber u1 ist z(2 = - U1,
so daß dadurch eine völlige Kompensation der trägerfrequenten Spannung am Ausgang
der Mischröhre erreicht wird, an die ein Hochpaß HP nach der ersten Mischung
bzw. ein Tiefpaß nach der zweiten Mischung angeschlossen ist.