DE597826C - Schaltanordnung zur Beseitigung der akustischen Rueckkopplung zwischen in ihrer gegenseitigen Lage festgelegtem Mikrophon und Lautsprecher, insbesondere bei Konferenztelefonieanlagen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AHI 1. JUNI 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JV* 597826 KLASSE 21a² GRUPPE 3404

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. Mai 1930 ab

Mit Konferenztelefonie bezeichnet man Telefonieübertragungsanordnungen, bei denen mehrere Teilnehmer an verschiedenen Orten gleichzeitig miteinander verkehren können. Die Hauptanwendung dieser Einrichtung ist für solche Fälle gedacht, bei denen an jedem Ort nicht nur ein, sondern eine Mehrzahl von Teilnehmern daran teilnimmt, d. h. die ankommenden Sprechströme werden nicht durch Kopfhörer, sondern durch Lautsprecher in Sprache verwandelt. Bei derartigen Anlagen liegen bisher noch sehr große Schwierigkeiten in bezug auf Vermeidung der sogenannten akustischen Rückkopplung vor. Das Entstehen dieser akustischen Rückkopplung ist in Abb. 1 der Zeichnung an einer sogenannten Vierdrahtverbindung (für Sprechen und Hören je eine getrennte Doppelleitung) näher erläutert. Es sei angenommen, daß das

ao Mikrophon bei α besprochen wird. Die Sprechströme werden in dem Lautsprecher bei b hörbar gemacht. Die Sprachwellen treffen auf das Mikrophon bei b, durchlaufen die Leitung L und erregen den Lautsprecher bei a, der wiederum das Mikrophon bei a erregt usw. Es kommt auf diese Weise infolge der Verstärkung der Sprechströme in dem Lautsprecher ein sich selbst aufrechterhaltender Schwingungsvorgang zustande, der, selbst wenn die Gesamtdämpfung des Kreises größer ist als die Verstärkung, immer noch sehr störende Sprachverzerrungen bewirkt. Der Einfachheit halber ist zur Erläuterung des Vorganges der akustischen Rückkopplung in der Zeichnung eine Schaltung für nur zwei Teilnehmer gezeigt. Die Zahl der Teilnehmer ist aber für diesen Vorgang prinzipiell gleichgültig. Die Rückkopplungsgefahr ist bei einer Zweidrahtverbindung noch erheblich größer als bei einer Vierdrahtverbindung, da in einer solchen die Mikrophonströme auch den Lautsprecher am Ort selbst durchfließen. Die gleiche Rückkopplungsgefahr liegt auch vor, wenn die Übertragung nicht zwischen zwei getrennten Orten stattfindet, sondern die Sprache oder Musik in einem größeren Saal mit Hilfe von Mikrophon und Lautsprecher, die sich im gleichen Raum befinden, verbreitet werden soll.

Die Erfindung, die einen neuen Weg zeigt, diese Schwierigkeiten zu beseitigen, geht von der Erkenntnis aus, daß die Erregung des Mikrophons durch den Lautsprecher an jeder Teilnehmerstelle (ohne Rücksicht auf die Zwischenschaltung des Luftweges mit akustischer Übertragung) als elektrischer Vierpol aufgefaßt werden kann. Die Eingangs-

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr. Theo Volk in Berlin-Friedenau und Dr. Willi Doebke in Berlin-Hirschgarten.

klemmen des Vierpols sind dabei die Eingangsklemmen des Lautsprechers bzw, des Lautsprecherverstärkers und die Ausgangsklemmen des Vierpols die Klemmen des Mikrophons bzw. die Ausgangsklemmen des Mikrophonverstärkers. Jeder Eingangsspannung v_a des Lautsprechers (bzw. Verstärkers) entspricht eine ganz bestimmte Ausgangsspannung v_e am Mikrophon (bzw. Verstärker) dieses elektroakustischen Vierpols.

Die Erfindung besteht nun darin, daß parallel oder in Serie zu diesen Eingangs- und Ausgangsklemmen des elektroakustischen Vierpols die Eingangs- und Ausgangsklemmen eines rein elektrischen Vierpols gelegt werden, dessen Übertragungseigenschaften in dem zu übertragenden Frequenzbereich mit denen des elektroakustischen Vierpols übereinstimmen. Die Anschaltung dieses Vierpols erfolgt so, daß die beiden Endspannungen sich gegenseitig kompensieren.

Die Bestimmung der erforderlichen Eigenschaften des elektrischen Vierpols kann gemäß der Erfindung z. B. folgendermaßen geschehen. Da die an den Enden beider Vierpole auftretenden Spannungen sich kompensieren sollen und keine Stromabgabe an die angeschlossene Leitung stattfindet, sind die erforderlichen Übertragungseigenschaften des Kompensationsvierpols von dem Scheinwiderstand der Leitung und des Mikrophons unabhängig. Auch sein Ausgangsscheinwiderstand kann beliebig sein. Wesentlich ist, daß die an den Enden beider Vierpole auftretenden Spannungen v_e bei Leerlauf (Ausgangsklemmen offen) einander gleich sind.

Nun wird zunächst an dem elektroakustischen Übertragungsweg das Verhältnis v_e\i_a bzw. v_c\v_a (Endspannung v_e zu Anfangsstrom i_e bzw. Anfangsspannung v_a) experimentell bei Leerlauf für den interessierenden Frequenzbereich bestimmt. Lautsprecher und Mikrophon müssen sich hierbei in der- *5 selben gegenseitigen Lage zueinander befinden, in der sie später verwendet werden sollen, denn der akustische Übertragungsweg zwischen Lautsprecher und Mikrophon entspricht einer Leitung, die mehrere Wellenlängen umfaßt, und wobei also der Winkel, um den sich die Phasenlage der übertragenen Ströme während der Übertragung über den akustischen Übertragungsweg ändert, in Abhängigkeit von der Frequenz ein Vielfaches von 2 τι durchläuft. Geringere Abstandsänderungen können daher wesentliche Phasenänderungen zur Folge haben. Man bedient sich hierzu zweckmäßigerweise eines Anzeigeinstrumentes von sehr hohem Eingangswiderstand (Röhrenvoltmeter) oder noch besser einer Kompensationsmethode. Zu den so aufgenommenen Kurven für v_e\i_a oder v_e\v_a bestimmt man dann in beliebiger bekannter Weise einen solchen Kettenleiter, der nach Amplitude und Phase den gleichen oder annähernd gleichen Frequenzverlauf für v_eji_a bzw. v_e\v_a aufweist.

Der Eingang des Kompensationsvierpols kann parallel oder in Reihe mit dem Lautsprecher geschaltet werden. Schaltet man Kompensationsvierpol und Lautsprecher parallel (Abb. 2), so liegt an beiden die gleiche Eingangsspannung v_a. Der Kompensationsvierpol muß in diesem Falle daher so bemessen werden, daß der Frequenzverlauf von vjv_a für beide gleich ist. Schaltet man dagegen Kompensationsvierpol und Lautsprecher in Serie miteinander (Abb. 3), so werden beide von demselben Eingangstrom i_a durchflossen, während die Eingangs spannung je nach der Größe des Eingangsscheinwiderstandes von Vierpol und Lautsprecher bei beiden verschieden sein kann. Der Kompensationsvierpol muß in diesem Falle daher so bemessen werden, daß Gleichheit hinsichtlich des Frequenzverlaufs von v_eji_a besteht. Auf der Mikrophonseite kann die Einschaltung in beiden Fällen sowohl parallel als auch in Serie erfolgen.

Die Parallelschaltung wird auf der Mikro- 9" phonseite im allgemeinen vorzuziehen sein. Bei Serienschaltung wirkt bei Besprechung des Mikrophons der Ausgangsscheinwiderstand des Kompensationsvierpols als schwächender Vorschaltwi der stand. Da es häufig nicht möglich sein wird, ihn sehr klein zu machen, empfiehlt sich die Parallelschaltung. Hier wirkt.er zwar auch als schwächender Nebenschluß, jedoch kann man bekanntlich durch Vorschalten eines beliebig großen Ohmsehen Widerstandes an den Ausgang eines Vierpols seinen Ausgangsscheinwiderstand beliebig erhöhen, ohne seine Leerlaufendspannung zu ändern.

Als Orte für die Anschaltung des Kompensationsvierpols können, wie bereits erwähnt, die Klemmen von Lautsprecher und Mikrophon dienen oder die ihnen evtl. vorgeschalteten Übertrager, die Aus- oder Eingänge der entsprechenden Verstärker oder die ankommende und abgehende Leitung direkt. Man wird dabei im allgemeinen solche Punkte wählen, für welche der Kompensationsvierpol möglichst einfach wird.

Für die praktische Ausgestaltung des Kornpensationsvierpols können ferner auch folgende Gesichtspunkte von Bedeutung sein. Handelt es sich um ein Gerät, das in einem bestimmten Raum nicht für dauernd unveränderlich aufgestellt wird, sondern um eine transportable Apparatur, die an verschiedenen Orten Verwendung finden soll, so ändern sich mit

der jeweiligen Aufstellung auch die Eigenschaften des elektroakustischen Übertragungsweges, da ja in der Sprache Wellenlängen bis zu wenigen Zentimeter Länge (in Luft) enthalten sind ufid daher geringe Unterschiede in der Aufstellung von Lautsprecher und Mikrophon bereits erhebliche Phasenunterschiede bewirken. Auch treten bekanntlich Änderungen mit der Temperatur ein. Es empfiehlt

ίο sich daher, Lautsprecher und Mikrophon fest miteinander zu verbinden mit kleinen Verstellmöglichkeiten des gegenseitigen Abstan- ' des und ferner in dem Kompensationsvierp'ol einen besonderen veränderlichen Teil zum Ausgleich der jeweils veränderten Übertragungseigenschaften des Luftweges vorzusehen.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Schaltanordnung zur Beseitigung der akustischen Rückkopplung zwischen 'in ihrer gegenseitigen Lage festgelegtem Mikrophon und Lautsprecher, insbesondere bei Konferenztelefonieanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß parallel oder in Reihe zu Lautsprecher und Mikrophon einer Sprechstelle ein Vierpol eingeschaltet ist, der so bemessen ist, daß in dem zur Rückkopplung neigenden Frequenzbereich der Frequenzverlauf des Verhältnisses von Endspannung zu Anfangsspannung bzw. Anfangsstrom (v_e/v_a bzw. v_eji_a) dieses Vierpols bei Leerlauf nach Amplitude und Phase im wesentlichen gleich dem des aus dem Lautsprecher und Mikrophon gebildeten elektroakustischen Übertragungssystems ist, so daß die im Mikrophon durch Rückkopplung akustisch hervorgerufenen EMKe kompensiert und keine Sprachschwingungen an die abgehende Leitung abgegeben werden.
2. 2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mit seinen Ausgangsklemmen parallel zu der Mikrophonleitung angeschlossenem Vierpol sein Ausgangswiderstand durch Vorschalten von Ohmschen Widerständen möglichst groß gemacht ist..
3. 3. Schaltanordnung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitige Lage von Lautsprecher und Mikrophon zur Korrektur bei veränderten akustischen Verhältnissen einstellbar ist.
4. 4. Schaltanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des gewünschten Kompensationsgrades für akustisch verschiedene Verhältnisse die Kompensationsleitung veränderlich ausgebildet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen