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Schaltungsanordnung für Fernsprechanlagen mit einer sprachgesteuerten
Rückkopplungssperre _ Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Fernsprechanlagen,
insbesondere Lautfernsprechanlagen und Funksprechendeinrichtungen, mit getrennten
Übertragungswegen für die Sende- und Empfangseinrichtung und einer sprachgesteuerten
Rückkopplungssperre, bestehend aus einem an den Sendekanal angeschlossenen ersten
Steuerkanal, in dem aus der Sprechspannung des Sendekanals eine Steuerspannung für
in den beiden Übertragungswegen angeordnete Sperrglieder gebildet wird, und einem
zweiten Steuerkanal, in dem die am Empfangsverstärker abgegriffene Ausgangsspannung
ohne Zwischenschaltung von RC-Gliedern unmittelbar einer Gleichrichterschaltung
zugeführt wird, die wiederum unmittelbar mit einem in dem ersten Steuerkanal angeordneten
Verstärker verbunden ist.
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Bei den bekannten Anordnungen dieser Art dient der zweite Steuerkanal
zusammen mit einem Hochpaß im Empfangskanal und einem Tiefpaß im ersten Steuerkanal
dazu, beim Empfang eines Gesprächs eine Selbstunterbrechung zu verhindern. Die vom
Lautsprecher abgestrahlten Empfangsfrequenzen gelangen nämlich über das Mikrofon
in den Sendekanal und den ersten Steuerkanal und würden eine Sperrung des Empfangskanals
auslösen, wenn sie sich hier auswirken könnten. Damit dies nicht möglich ist, wird
einerseits der erste Steuerkanal beim Empfang eines Gesprächs durch den zweiten
Steuerkanal gesperrt und andererseits zur Steuerung nur ein Frequenzbereich benutzt,
der in dem durch den Lautsprecher wiedergegebenen Gespräch nicht enthalten ist.
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Die bei diesen Anordnungen benötigten Filtermittel sind sehr aufwendig,
da ihre Grenzfrequenz verhältnismäßig tief liegt. Außerdem hat die Anordnung eines
Hochpasses im Empfangskanal eine Verschlechterung der übertragungsgüte und die Anordnung
eines Tiefpasses im ersten Steuerkanal eine Verringerung der Steuerenergie zur Folge.
Wegen dieser Nachteile hat man schon lange nach einer Lösung gesucht, bei der für
ein einwandfreies Funktionieren der Rückkopplungssperre in Anlagen der eingangs
erwähnten Art keine Filtermittel erforderlich sind. Durch die vorliegende Erfindung
wird nun erstmalig eine solche Lösung angegeben.
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Die aufwendigen Filtermittel können eingespart werden, wenn als Gleichrichterschaltung
eine Gleichrichterspannungsverdopplerschaltung verwendet wird.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei genügend kurzer
Ansprechzeit des zweiten Steuerkanals, durch den der erste Steuerkanal beim Empfang
eines Gesprächs gesperrt wird, auf zusätzliche Maßnahmen zur Gewährleistung eines
einwandfreien Funktionierens der Rückkopplungssperre verzichtet werden kann. Finden
nämlich- die vom Lautsprecher abgestrahlten Frequenzen nach ihrer Aufnahme durch
das Mikrofon infolge der kurzen Ansprechzeit des zweiten Steuerkanals bereits einen
gesperrten ersten Steuerkanal vor, dann vermögen sie den Empfang nicht mehr durch
eine Selbstsperrung zu stören. Voraussetzung hierfür ist ein Wirksamwerden der Sperrung
des ersten Steuerkanals durch den zweiten Steuerkanal in einer Zeit, die kleiner
ist als die Laufzeit der Sprachschwingungen vom Ausgang des Empfangsverstärkers
über den Lautsprecher und das Mikrofon zum Eingang des ersten Steuerkanals. Diese
Zeit beträgt etwa 1 Millisekunde. Eine derartig kurze Ansprechzeit des zweiten Steuerkanals
ist bei Anordnungen der einleitend genannten Art, wenn nicht zusätzliche Verstärkerstufen
vorgesehen werden, nur dann zu verwirklichen, wenn die bei derartigen Anlagen bisher
übliche einfache Gleichrichterschaltung durch eine Gleichrichterspannungsverdopplerschaltung
ersetzt wird. Dies hat dann noch den weiteren Vorteil zur Folge, daß die Rückwirkung
der nichtlinearen Elemente der Gleichrichterschaltung auf den Empfangskanal um den
vierfachen Wert geringer ist als bei einer einfachen Gleichrichterschaltung. Es
wird durch die Verwendung einer Gleichrichterspannungsverdopplerschaltung also nicht
nur der Aufwand an Filtermitteln eingespart und die übertragungsgüte durch Erweiterung
des empfangenen Frequenzbereichs verbessert, sondern es wird auch die übertragungsgüte
durch eine Verringerung der durch den zweiten Steuerkanal hervorgerufenen Verzerrungen
erhöht.
Spannungsverdopplerschaltungen sind seit langem bekannt.
Außerdem ist auch die Verwendung von Spannungsverdopplerschaltungen bei sogenannten
Echosperren bekannt, bei denen ebenfalls getrennte Übertragungswege für die Sende-
und Empfangsrichtung und sprachgesteuerte Sperrglieder in den übertragungswegen
vorgesehen sind. Die Sperrglieder werden hier allerdings nicht vom Sendekanal, sondern
vom Empfangskanal aus über einen ersten Steuerkanal gesteuert, und der zweite Steuerkanal
ist nicht vom Empfangskanal, sondern vom Sendekanal abgezweigt. Abgesehen von diesem
Unterschied ist aber bei den bekanntgewordenen Anordnungen dieser Art auch nicht
der durch Verwendung einer Spannungsverdopplerschaltung im zweiten Steuerkanal erzielbare
technische Vorteil erkannt und ausgewertet worden, weil die Gleichrichterspannungsverdopplerschaltung
nicht ohne Zwischenschaltung von RC-Gliedern unmittelbar mit dem betreffenden übertragungskanal
verbunden ist und weil sie ebenfalls nicht unmittelbar mit dem anderen Steuerkanal;
der gesperrt werden soll, verbunden ist. Der zweite Steuerkanal enthält viehmehr
noch RC-Glieder, die eine Verzögerung des Signals bewirken, so daß selbst bei Verwendung
einer Spannungsverdopplerschaltung die benötigte kurze Ansprechzeit nicht erzielbar
ist. So ist denn die bekannte Anordnung auch nicht in der Lage, das Vorecho zu unterdrücken.
Dieses gelangt vielmehr umgedämpft über die Leitung.
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Durch eine weitere Ausbildung der Erfindung, nämlich die Verwendung
einer Rückwärtsregelung des Empfangsverstärkers mit verzögertem Regeleinsatz in
Verbindung mit einem Spannungsbegrenzer, der die Höhe der von der Spannungsverdopplerschaltung
erzeugten Sperrgleichspannung begrenzt, wird erreicht, daß die zur Sperrung des
zweistufigen Steuerverstärkers benutzte Sperrgleichspannung einen von den empfangenen
Tonfrequenzströmen unabhängigen Wert hat.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung schließt ein polarisiertes
Relais nach einer bestimmten, durch eine Widerstandskondensatorkombination einstellbaren
Zeit die Sperrgleichspannung über einen Widerstand kurz, so daß ein Sprechen auch
bei einem auf der Leitung herrschenden hohen Störpegel möglich ist.
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Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel an Hand zweier Zeichnungen
näher erläutert. Wie aus Fig.1 zu ersehen ist, werden die vom Mikrofon M aufgenommenen
Sprachfrequenzen über den Sendekanal Sk zu der Gabelschaltung G geleitet und von
dieser über die die Leitung VL zum Teilnehmer TN 2 ausgesandt. Im Sendekanal
Sk sind hinter dem Mikrofon M die erste Stufe 1 eines zweistufigen Verstärkers V
1, das Sperrglied Sps und die zweite Stufe II des Verstärkers V 1 angeordnet. Am
Ausgang der ersten Stufe I des Verstärkers V 1 wird ein Teil der @Tonfrequenzspannung
abgegriffen und über einen zweistufigen Steuerverstärker V21 und V211 zu einem Steuergleichrichter
St geleitet, der die verstärkte Tonfrequenzspannung gleichrichtet. Mit dieser
Steuergleichspannung wird das Sperrglied Sps im Sendekanal Sk auf- und das Sperrglied
Spe im Empfangskanal Ek zugesteuert.
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Die vom Teilnehmer TN 2 eintreffenden Tonfrequenzströme werden
über die Gabel G in den Empfangskanal Ek geleitet. Im Empfangskanal Ek sind das
Sperrglied Spe, ein Regelglied Rg und ein zweistufiger Verstärker V 3 I und
V 3 Il angeordnet. Die von dem Verstärker V 3 verstärkten Tonfrequenzströme werden
vom Lautsprecher L abgestrahlt. Ein Teil der Tonfrequenzströme wird am Ausgang des
Verstärkers V 3 abgegriffen und der Gleichrichterspannungsverdopplerschaltung GD
zugeführt. In dieser werden die Tonfrequenzströme gleichgerichtet; gleichzeitig
wird durch einen Spannungsbegrenzer die erzeugte Sperrgleichspannung begrenzt. Diese
Sperrgleichspannung wirkt als negatives Potential an den Gittern der Röhren des
Steuerverstärkers V 2 und sperrt diesen, so daß die vom Sendekanal abgegriffenen
Tonfrequenzspannungen nicht mehr verstärkt werden. Weiterhin wird ein Teil der Tonfrequenzströme
am Ausgang des Verstärkers V 3 abgegriffen und zur Steuerung des Regelgliedes Rg
verwendet, das die Eingangsspannung des Verstärkers V 3 regelt, damit die Ausgangsspannung
einen bestimmten Wert nicht überschreitet. Diese Rückwärtsregelung arbeitet mit
einer Ansprechschwelle, so daß das Regelglied Rg nur bei Überschreiten eines bestimmten,
im Empfangskanal Ek eintreffenden Pegels eingeschaltet wird.
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In Fig.2 sind die wichtigsten Schaltungseinzelheiten der Erfindung
dargestellt.
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Die über die Verbindungsleitung VL vom Teilnehmer TN2 eintreffenden
Tonfrequenzströme werden durch den Übertrager Ü7 induktiv auf den Empfangskanal
Ek übertragen. Im Normalzustand, d. h. wenn im Sendekanal keine Tonfrequenzströme
fließen, ist das Sperrglied Spe ohne Bedeutung für die eintreffenden Tonfrequenzspannungen.
Das gleiche gilt bei kleinem Empfangspegel für das Regelglied Rg. Die eintreffenden
Tonfrequenzströme gelangen über den Kondensator Ko 9 und den Widerstand Wi 10 auf
das Gitter der Röhre R 5 des Verstärkers V 3. Die verstärkten Tonfrequenzströme
werden an der Anode durch den Kondensator Ko 8 abgegriffen und über den Widerstand
Wi 9 dem Gitter der Röhre R 6 zugeführt. Die Anode dieser Röhre ist an die
Wicklung I des Übertragers ü 6 angeschlossen, so daß die verstärkten Tonfrequenzströme
von der Wicklung I auf die Wicklungen 1I bis IV übertragen werden. Der größte Teil
der Tonfrequenzströme wird auf die Wicklung IV übertragen und von dem an diese Wicklung
angeschlossenen Lautsprecher L abgestrahlt. Zwischen den Anoden der Röhren R 5 und
R 6 ist eine induktive Gegenkopplung, bestehend aus der Drossel Dr2, eingeschaltet,
die den durch die Schaltkapazitäten der Steuer- und Regelgleichrichter Gr7 bis Gr10
bedingten Spannungsabfall bei hohen Frequenzen ausgleicht.
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Ein Teil der verstärkten Tonfrequenzspannungen wird von der Wicklung
l auf die Wicklung II des Übertragers Ü6 übertragen und von dem Gleichrichter Gr
6 gleichgerichtet. Die erzeugte Gleichspannung steuert die Gleichrichter
Gr7 und Gr8 des Regelgliedes Rg in folgendem Stromkreis: 1. -I-, Wi 11, Wi 14, Gr8,
Gr7, Wi 12, -.
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Es fließt jedoch in diesem Stromkreis nur dann ein Gleichstrom, wenn
die an dem Widerstand Will eingeschaltete Vorspannung Ur überschritten
ist. Das Regelglied Rg spricht also erst bei einer bestimmten, durch den Gleichrichter
Gr 6 erzeugten Gleichspannung an. Die Ansprechschwelle des Regelgliedes läßt sich
durch die Bemessung der Vorspannung Ur
einstellen. Fließt in dem Stromkreis
1 durch die
Gleichrichter Gr7 und Gr8 ein Gleichstrom, so werden
diese beiden Gleichrichter für die in den Empfangskanal fließenden Tonfrequenzströme
durchlässig, so daß ein Teil der Tonfrequenzströme über das Regelglied Rg kurzgeschlossen
wird und die Spannung am Gitter der Röhre R 5 sinkt. Hierdurch wird eine Übersteuerung
der Röhren R 5 und R 6 und des Lautsprechers L vermieden.
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Weiterhin wird ein Teil der Tonfrequenzströme von der Wicklung I des
Übertragers Ü6 auf die Wicklung III übertragen und in der Gleichrichterspannungsverdopplerschaltung,
bestehend aus den Gleichrichtern Gr 4 und Gr 5 und den Kondensatoren
Ko 5
und Ko 6, in eine Gleichspannung von doppelter Höhe der Tonfrequenzspannung
umgewandelt. Fließt in der Wicklung III ein Tonfrequenzstrom in der angedeuteten
Pfeilrichtung, so wird durch diesen über den Gleichrichter Gr 5 der Kondensator
Ko 6 geladen. Fließt der Strom in der Wicklung III in entgegengesetzter Richtung,
so wird der Kondensator Ko 5 über den Gleichrichter Gr 4 mit der angegebenen
Polarität geladen. Die erzeugte Sperrspannung wird durch den Amplitudenbegrenzer
V, der z. B. aus einem Varistor oder einer in Sperrichtung betriebenen Zenerdiode
bestehen kann, in ihrer Spannung begrenzt. Der positive Pol der Gleichrichterschaltung
ist geerdet und der negative durch den Widerstand Wi 3 mit dem Gitter der
Röhre R 4 verbunden. Diese wird durch Anlegen der negativen Spannung gesperrt.
Die Röhre R 3 wird ebenfalls gesperrt, indem an dem aus den Widerständen Wi 4 und
Wi 5 bestehenden Spannungsteiler eine negative Spannung abgegriffen und über
den Widerstand Wi 2 an das Gitter der Röhre R 3 geführt wird.
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Um zu verhindern, daß bei hohem Störpegel auf der Leitung die Röhren
R 3 und R 4 des Steuerverstärkers V 2 dauernd gesperrt bleiben, ist das polarisierte
Relais T vorgesehen. Diesem Relais ist ein Kondensator Ko7 parallel geschaltet,
der über den einstellbaren Widerstand Wi7 geladen wird. Sobald dieser Kondensator
geladen ist, spricht das Relais T an und schließt seinen Kontakt t. Hierdurch wird
die Sperrgleichspannung über den Widerstand W16 kurzgeschlossen, so daß die Röhren
R 3 und R 4 nicht mehr gesperrt sind. Nach Entladung des Kondensators Ko7 fällt
das Relais T ab und öffnet seinen Kontakt t, so daß die Sperrgleichspannung
wieder voll auf die Röhren R 3 und R 4 wirkt und diese sperrt. Mit dem Widerstand
Wi7 läßt sich der Einsatz der Sperrgleichspannungsunterbrechung festlegen. Der Widerstand
Wi 6 verhindert eine vollständige Unterbrechung der Sperrgleichspannung und
damit eine Rückwirkung in den Sperrlücken. Durch Verändern des Widerstandes W16
läßt sich die Sperrlückenbildung und damit das Zwischensprechen dem jeweiligen Empfangsstörpegel
anpassen.
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Die vom Mikrofon M aufgenommenen Sprachschwingungen werden in diesem
in Tonfrequenzströme umgewandelt und über den Übertrager Ü1 auf das Gitter der Röhre
R 1 gegeben. In dieser Röhre werden die Tonfrequenzströme verstärkt und einmal über
den Übertrager Ü 2 und den Sendekanal Sk weitergeleitet, zum anderen wird ein Teil
der Tonfrequenzströme abgegriffen und über den Kondensator Ko 3 auf das Gitter
der Röhre R 3 übertragen. Die Anode der Röhre R 3 ist über den Kondensator Ko 4
mit dem Gitter der Röhre R 4 gekoppelt, so daß die Tonfrequenzströme in der Röhre
R 4 nochmals verstärkt werden. Diese verstärkten Tonfrequenzströme werden über den
Übertrager Ü 5 zum Gleichrichter Gr 3 übertragen, der die verstärkten Tonfrequenzströme
gleichrichtet. Die so gewonnene Gleichspannung beeinflußt als Steuergleichspannung
die Gleichrichter Gr 1 und Gr 2 des Sperrgliedes Sps im Sendekanal
Sk und die Gleichrichter Gr 9 und Gr 10 des Sperrgliedes Spe im Empfangskanal
Ek. Hierdurch werden die Adern des Empfangskanals kurzgeschlossen bzw. so stark
gedämpft, daß keine oder nur geringe Tonfrequenzströme den Empfangskanal passieren
können. Gleichzeitig wird der Sendekanal durchgeschaltet, so daß die vom Übertrager
Ü2 übertragenen Tonfrequenzströme das Sperrglied Sps passieren können. Vom Übertrager
Ü 3 werden sie dann auf das Gitter der Röhre R 2 übertragen und in dieser Röhre
nochmals verstärkt. Die Anode der Röhre R 2 ist über den Übertrager Ü 4 mit der
Gabel G verbunden, so daß die verstärkten Tonfrequenzströme über die Gabel auf die
Verbindungsleitung VL zum Teilnehmer TN2 ausgesandt werden. Die vom Gleichrichter
Gr3 erzeugte Steuergleichspannung betätigt die Sperrglieder Spe und Sps im
Empfangs- bzw. im Sendekanal in folgenden Stromkreisen: 2. -I-, (Gr3), Gr9, Gr10,
Drl, -, (Gr3). 3. -f-, (Gr 3), Gr 2, Gr 1, Dr
1, -, (Gr 3).
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Die Gleichrichter Gr 1, Gr 2, Gr 9 und Gr 10
arbeiten nur in zwei Schaltzuständen, nämlich einmal stellen sie, wenn keine Steuergleichspannung
vorhanden ist, einen hohen Widerstand für die Tonfrequenzströme dar, so daß die
Gleichrichter Gr 1 und Gr 2 den Sendekanal unterbrechen und die Gleichrichter
Gr 9 und Gr 10 die beiden Adern des Empfangskanals über einen sehr hohen
Widerstand miteinander verbinden, der praktisch für die Tonfrequenzströme keinen
Ableitwiderstand darstellt. Im zweiten Falle, wenn vom Gleichrichter Gr
3 eine Steuergleichspannung erzeugt wird, stellen die Gleichrichter Gr 1,
Gr 2, Gr 9 und Gr 10 einen vernachlässigbar kleinen Widerstand für die Tonfrequenzströme
dar, so daß über die Gleichrichter Gr1 und Gr2 der Sendekanal durchgeschaltet ist
und durch die Gleichrichter fr 9 und Gr 10 die beiden Adern des Empfangskanals
über einen kleinen Widerstand miteinander verbunden sind und somit für die im Empfangskanal
auftretenden Tonfrequenzströme eine hohe Ableitung darstellen, so daß nur sehr geringe
Tonfrequenzströme zu den Röhren R 5 und R 6 gelangen. Wegen der hohen Ansprechempfindlichkeit
des zweiten Steuerkanals Stk 2 (Fig.1) ermöglichen es aber selbst diese geringen
Empfangs-Tonfrequenzströme dem Teilnehmer TN2, zwischenzusprechen und sich sofort
durchzuschalten, indem der erste Steuerkanal Stk 1 (Fig. 1) mit den Röhren
R 3 und R 4 zugesteuert wird und damit die Dämpfung des Empfangskanals durch das
Sperrglied Spe rückgängig gemacht wird.
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Die Potentiometer Wi 1 und Wi 20 dienen zur Regulierung der
Spannung und damit der Verstärkung im Sende- und Empfangskanal.