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Schaltungsanordnung zur Pfeifverhinderung für Lautfernsprechanlagen
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Pfeifverhinderung für eine mit
Empfangs- und/ oder Sendeverstärkern aufgebaute Vierdraht-Lautfernsprechanlage,
die über eine Gabelschaltung und nachfolgende Zweidrahtschaltung mit der Gegenstelle
verbunden ist.
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Bei Lautfernsprechanlagen besteht das Problem, einerseits einen möglichst
guten Wirkungsgrad zu erzielen, d. h. von dem im folgenden als Telefon bezeichneten
Lautsprecher eine möglichst große Lautstärke abzustrahlen und außerdem das Mikrofon
aus möglichst großem Abstand noch wirkungsvoll besprechen zu können, ohne daß andererseits
zwischen Telefon und Mikrofon eine akustische Rückkopplung eintritt.
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Zur Lösung dieses Problems ist es bekannt, die Verstärkung der Empfangs-
und/oder Sendeverstärker in Abhängigkeit von der Amplitude des Sprachsignals jeweils
gegensinnig so zu ändern, daß gerade noch keine Rückkopplung eintritt, d. h., daß
die Summe der Verstärkungen in jedem Fall kleiner als die Summe der jeweiligen Dämpfungen
im Rückkopplungskreis ist. Dies bedeutet, daß die Verstärkungs- und Dämpfungsglieder
in den beiden Kanälen jeweils so geregelt werden müssen, daß bei einer Verstärkungszunahme
in einem Kanal eine Verstärkungsabnahme in dem anderen Kanal eintritt. Dazu ist
es bekannt, Diodenanordnungen als Dämpfungsglieder in den einzelnen Kanälen vorzusehen,
die in Abhängigkeit von der jeweiligen Sprechrichtung den einen bzw. den anderen
Kanal mehr oder weniger sperren. Mit diesen die Sprachsteuerung anwendenden Schaltungsanordnungen
kann aber eine schlecht angepaßte Gabel nicht ausgeglichen werden. Bei einer schlecht
angepaßten Gabel wird auch, wenn nur über den Sendekanal gesprochen wird, im Empfangskanal
ein Empfangspegel vorgetäuscht und durch die verwendete Sprachsteuerung deshalb
der Sendekanal gesperrt.
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Dieser Nachteil haftet auch der durch die deutsche Auslegeschrift
1058 563 bekannten Schaltungsanordnung an, bei der dem Ausgang des Empfangsverstärkers
eine Steuerspannung entnommen und über ein Schwellwertglied dem Sendeverstärker
derart zugeführt wird, daß bei Überschreiten einer gewissen Steuerspannungsgröße
der Eingang des Sendeverstärkers unempfindlich gemacht wird.
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Abgesehen davon, daß durch einen sehr großen ankommenden Pegel dem
Teilnehmer die Möglichkeit genommen wird, bei den vorgenannten Schaltungsanordnungen
selbst abgehend zu sprechen, sind derartige Steuerungen zur Verhinderung der akustisehen
Rückkopplung unwirksam, wenn eine völlige Fehlanpassung der nachfolgenden Gabelschaltung
vorliegt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, selbst bei völliger Fehlanpassung einer
Gabelschaltung eine akustische Rückkopplung zu verhindern. Dies wird erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß in der Teilnehmerstelle parallel zum akustischen Koppelweg
ein elektrischer Koppelweg für bestimmte - vorzugsweise im oder nahe beim Sprachband
liegende - Frequenzen angeordnet ist, dessen Kopplung größer ist als die akustische
Kopplung, so daß die elektrische Rückkopplung in dem über die Gabel verlaufenden
Rückkopplungskreis früher einsetzt als die akustische Rückkopplung und daß in Abhängigkeit
von der Amplitude der im elektrischen Kopplungsweg auftretenden Rückkopplungspannung
ein Schaltmittel gesteuert wird, welches ein zusätzliches Dämpfungsglied wirksam
schaltet, das im akustischen Koppelweg in wenigstens einem Kanal angeordnet ist.
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Hierbei ist es besonders vorteilhaft, daß auch bei völliger Fehlanpassung
einer nachfolgenden Gabelschaltung, über die die aus Sende- und Empfangsverstärkern
bestehende Vierdrahtanordnung an eine Zweidrahtleitung angeschaltet ist, eine akustische
Rückkopplung und damit ein Pfeifen der Anlage ausgeschlossen ist, da der elektrische
Nebenschluß zu dem akustischen Koppelweg in seiner Dämpfung etwas geringer ist als
die Dämpfung im akustischen Koppelweg.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist das Dämpfungsglied
regelbar ausgebildet und wird in Abhängigkeit von der Amplitude der Rückkopplungspannung
im elektrischen Koppelweg gesteuert. Durch das zusätzliche regelbare Dämpfungsglied
wird
weiterhin der akustische Koppelweg stets nur so weit gedämpft, daß der erforderliche
Pfeifpunktabstand immer eingehalten wird.
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Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen erläutert: F i g. 1
bis 3 zeigen eine übliche Gegensprechstelle mit einem Mikrofon M, zwei Sendeverstärkern
VS1, VS2 im Sendezweig sowie Empfangsverstärker VE1, VE2 und ein Telefon
T im Empfangszweig. Die beiden Kanäle sind über eine Gabelschaltung G mit
einem Nachbildungswiderstand N an eine Zweidrahtleitung L gekoppelt. Zwischen den
Punkten A und B ist ein elektrischer Koppelweg für bestimmte - vorzugsweise
im oder nahe beim Sprachband liegende - Frequenz eingefügt, dessen Kopplung größer
ist als die akustische Kopplung über den Verstärker VE2, das Telefon T die
Luftstrecke LS, das Mikrofon M und den Sendeverstärker VS 1.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 wird bei Annäherung an den Pfeifpunkt
beispielsweise im Empfangszweig ein Dämpfungsglied DE wirksam geschaltet.
Dessen Dämpfung ist so groß, daß auch bei völliger Gabelverstimmung (z. B. Leerlauf)
und beim Einstellen einer festgelegten maximalen zulässigen Empfangsverstärkung
mit Hilfe des ersten regelbaren Empfangsverstärkers VE 1 keine Selbsterregung mehr
eintreten kann. Die Einschaltung des Dämpfungsgliedes DE erfolgt über den
am Punkt C angeschlossenen Steuerverstärker Vst. Der Koppelweg zwischen dem Punkt
A des Empfangszweiges und dem Punkt B
des Sendezweiges besteht aus
einem frequenzselektiven Koppelglied K, einer Amplitudenbegrenzungsstufe Bs und
einem einstellbaren Dämpfungsglied DK. Die Dämpfung des Dämpfungsgliedes DK wird
so eingestellt, daß die Kopplung vom Punkt A zum Punkt B über den elektrischen
Koppelweg A, B
etwas größer ist als die im akustischen Koppelweg AK, welcher
aus dem Empfangsverstärker VE2, dem Telefon T, der Luftstrecke LS zwischen dem Telefon
und dem Mikrofon, dem Mikrofon M und dem Sendeverstärker VS 1 gebildet wird.
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Bei zunehmender Gabelverstimmung und damit abnehmender Rückhördämpfung
tritt zuerst Selbsterregung über den elektrischen Koppelweg A, B
ein, bevor
diese etwa über den akustischen Koppelweg AK eintreten kann. Tritt aber eine Selbsterregung
über den elektrischen Koppelweg A, B ein, so wird über den Steuerverstärker
Vst das Dämpfungsglied DE im Empfangszweig wirksam geschaltet. Somit kann
in diesem Schaltzustand keine Selbsterregung über den akustischen Koppelweg AK mehr
eintreten.
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Die Frequenz der Selbsterregung über den elektrischen Koppelweg
A, B wird durch das frequenzselektive Koppelglied K bestimmt, das z. B. aus
einem Serien- oder Parallelresonanzkreis bestehen kann. Diese Frequenz kann im oder
nahe beim Sprachband liegen.
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Das Koppelglied K kahn zusätzlich so ausgelegt sein, daß es für die
Frequenz der Selbsterregung den akustischen Koppelweg, also den Durchgang zum Empfangsverstärker
VE 2 und zum Telefon T wie eine Frequenzweiche sperrt. Hierdurch wird verhindert,
daß die für die Sprachübertragung nutzbare Ausgangsleistung des zweiten Empfangsverstärkers
VE2 etwa durch seine Aussteuerung mit der Wechselspannung der Selbsterregung unerwünschterweise
verringert wird. Außerdem wird, falls deren Frequenz im Hörbereich liegt, der Ton
nur noch sehr gedämpft im Telefon hörbar.
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Durch die Amplitudenbegrenzerstufe Bs, die aus einem Varistor, antiparallelen
Halbleiterdioden oder einem Transistor bestehen kann, wird die Schwingungsamplitude
begrenzt und damit ein Übersteuern der Sende- und Empfangsverstärker VS2 bzw. VS1
vermieden.
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Das Dämpfungsglied DK, das aus einem Potentiometer, einem einstellbaren
Widerstandsnetzwerk oder, wenn eine negative Dämpfung erforderlich ist, aus einer
Transistorenverstärkerstufe mit einstellbarer Verstärkung bestehen kann, dient dazu,
den Kopplungsgrad des elektrischen Koppelweges A, B
so einzustellen, daß dieser
etwas größer als die Kopplung über den akustischen Koppelweg AK ist.
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Die oben beschriebene Schaltungsanordnung ist vor allem geeignet,
akustische Kopplungen bei extrem schlechtem Gabelabschluß zu verhindern, wie dies
z. B. bei Leerlauf oder Kurzschluß der Gabelschaltung der Fall ist. Hierbei wird
jedoch schon bei mittlerer Gabelverstimmung ein Dämpfungsglied wirksam geschaltet,
dessen große Dämpfung erst bei extremer Gabelverstimmung erforderlich wäre, um das
Pfeifen zu verhindern. Dieser Verstärkungsverlust wird vermieden, wenn an Stelle
eines Dämpfungsgliedes mit einem festen Dämpfungswert ein variables Dämpfungsglied
verwendet wird. Hierbei wird dessen Dämpfung jeweils so eingestellt, daß bei einer
- durch eine Verringerung der Rückhördämpfung der Gabelschaltung oder eine Erhöhung
der Verstärkung des Empfangsverstärkers VE 1 mittels des Lautstärkereglers bewirkten
- Annäherung an den akustischen Koppelzustand eine entsprechende Dämpfungserhöhung
herbeigeführt wird. Durch diese Maßnahme ist eine Annäherung an den Pfeifpunkt im
akustischen Koppelweg stets nur bis zu einem vorgegebenen Grenzwert möglich. Dieser
Pfeifpunktabstand wird bei weiterer Vergrößerung der Gabelverstimmung oder Erhöhung
der Empfangsverstärkung beibehalten. Ohne daß die Anlage also zum Pfeifen kommen
kann, wird jeweils die größte bei einer bestimmten Leitungsbedingung mögliche Lautstärke
mit dem vorgegebenen Pfeifpunktabstand ausgenutzt. Das Dämpfungsglied wird hierbei
über den Steuerverstärker in Abhängigkeit von der Größe der bei Selbsterregung über
den elektrischen Koppelweg am Punkt C anstehenden Rückkopplungsspannung eingestellt.
Es wird hierbei ausgenutzt, daß deren Amplitude eine Funktion der Gabelrückhördämpfung
und der Verstärkung im ersten Empfangsverstärker VE1 ist.
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Das Dämpfungsglied kann anstatt in den Empfangszweig auch in den Sendezweig
eingeführt werden, wenn der Empfangszweig begünstigt werden soll. Falls es erforderlich
erscheint, ist es auch möglich, in den Empfangszweig und den Sendezweig je ein Dämpfungsglied
einzuführen.
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In F i g. 2 ist dargestellt, wie neben der Pfeifverhinderung durch
akustische Selbsterregung der Verstärkungsverlust bei ungünstigen Leitungsbedingungen
ausgeglichen werden kann. Da eine schlecht angepaßte Gabelschaltung durch die dadurch
bedingte geringere Gabelrückhördämpfung zur Pfeifverhinderung einer Verringerung
der Verstärkung im Empfangskanal bedarf, kann die mögliche Empfangsverstärkung nicht
voll ausgenutzt werden, und es macht sich bei ankommenden Signalen mit geringerem
Pegel
der Verstärkungsverlust bemerkbar. Da die Gabelrückhördämpfung
von der guten Anpassung der Gabelschaltung an die angeschlossene Leitung abhängt
und diese gute Anpassung mit Hilfe des Nachbildungswiderstandes N beeinflußt werden
kann, kann der Abgleich der Gabelschaltung durch Nachstellen des Nachbildungswiderstandes
N verbessert werden. Dazu wird, wie F i g. 2 zeigt, die vom Steuerverstärker Vst
gelieferte Steuerspannung zur Steuerung des regelbar ausgebildeten Nachbildungswiderstandes
N benutzt. Bei dieser Anordnung wird das Dämpfungsglied DK so eingestellt, daß bereits
bei einer sehr geringen Gabelverstimmung Selbsterregung über den elektrischen Koppelweg
A, B eintritt. Durch diesen niedrigen Schwellwert wird ein entsprechend großer
Gewinn an Gabelrückhördämpfung erzielt, der eine höhere Empfangsverstärkung zuläßt.
Hierbei wird die Empfangslautstärke zweckmäßigerweise nicht an dem im Regelkreis
liegenden ersten Empfangsverstärker VE1 eingestellt, sondern z. B. an dem zweiten
Empfangsverstärker VE2 mittels Handeinstellung, damit der Regelgang nur von der
Gabelverstimmung abhängig ist. Durch die beschriebene Schaltungsanordnung kann nahezu
unabhängig von den Leitungsbedingungen eine hohe Empfangsverstärkung eingestellt
werden. Der Pfeifpunktabstand bleibt bei unterschiedlichen Leitungsbedingungen nahezu
konstant.
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F i g. 3 zeigt die Vereinigung der in F i g. 1 und 2 dargestellten
Schaltungsmaßnahmen. Durch eine derartige Schaltungsanordnung kann unabhängig von
den Leitungsbedingungen eine nahezu konstante hohe Empfangsverstärkung bei konstantem
Pfeifpunktabstand erreicht werden.