DE69024241T2

DE69024241T2 - Zeitabhängige und amplitudenveränderliche Schwellenausgangsschaltung zur frequenzabhängigen und frequenzunabhängigen Signaldiskriminierung

Info

Publication number: DE69024241T2
Application number: DE69024241T
Authority: DE
Inventors: Dwight D Lynn
Original assignee: ACS Wireless Inc
Current assignee: ACS Wireless Inc
Priority date: 1989-03-02
Filing date: 1990-03-01
Publication date: 1996-09-05
Anticipated expiration: 2010-03-02
Also published as: JP2529129B2; JPH02278945A; EP0385782B1; US4928307A; ATE131983T1; EP0385782A2; CA2009449C; CA2009449A1; EP0385782A3; DE69024241D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Signalkomprimierungsverfahren, das die Bereitstellung eines Ausgangssignals dadurch, daß ein Eingangssignal mit einer Verstärkung, die einer variablen Verstärkungssteuerspannung entspricht, verstärkt wird, enthält, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Vergleichen des Ausgangssignals mit einem Schwellenwert, der einen vorbestimmten Pegel besitzt, und
Festlegen der variablen Verstärkungssteuerspannung in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Ausgangssignal und dem Schwellenwert in einer solchen Weise, daß die Verstärkung geringer wird, wenn das Ausgangssignal größer ist als der vorbestimmte Pegel des Schwellenwerts.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Signalkomprimierungseinrichtung.
Das Telefonsystem wird nun in größerem Umfang als jemals zuvor benutzt. Die zunehmende Annehmlichkeit und Wirtschaftlichkeit seiner Benutzung macht es möglich, nicht nur Information in einfacher Weise zu übertragen, sondern auch seine Benutzung für alle sozialen und wirtschaftlichen Schichten zu öffnen. Jedoch führt der verstärkte Einsatz des Systems zu einer Vergrößerung von manchen seiner Zufälligkeiten.
Übergangsstörungen, Impulse und große kontinuierliche Störungstöne treten innerhalb des Telefonsystems auf. Diese Töne können durch einen Test der Systeme, durch Leistungsüberquerungen bzw. -übersprechen, falsch gewählte Anrufe an Faksimilegeräte oder Computer-Modems, Blitzschläge oder durch eine Vielzahl von anderen Vorfällen hervorgerufen werden. Obwohl sich die Wahrscheinlichkeit vergrößert hat, daß man die Unannehmlichkeit und die Überraschung aufgrund dieser Vorfälle selbst erfährt, wurden diese doch nicht allgemein als eine Gefahr bei einem Telefon-Handsatz bzw. -Handgerät betrachtet. Ein Telefon-Handgerät wird üblicherweise in der Hand des Benutzers gehalten und kann von dem Ohr des Benutzers rasch entfernt werden, falls unangenehme Störpegel auftreten. Dies ist jedoch nicht der Fall bei Telefon-Kopfsätzen bzw. -Kopfgeräten.
Da ein Telefon-Kopfsatz durch seinen Benutzer getragen wird und nicht rasch von dem Ohr des Benutzers entfernt werden kann, wurden Standards für den Störpegel entwickelt, um den Benutzer zu schützen. Institutionen, die eine große Anzahl von Telefonen benutzen, fordern üblicherweise Störschutzeinrichtungen in allen Telefon-Kopfsätzen. Weiterhin wird von Kopfsätzen mit einer Lautstärkensteuerung gefordert, daß eine Schaltung zur automatischen Verstärkungssteuerung (AGC) enthalten ist, damit die Amplitude des Ohrlautsprechers begrenzt wird, die von manchen Kopfsatzbenutzern abgegeben wird.
Um einen geeigneten Schutz gegenüber kontinuierlichen Störungen zu erzielen, hat die U.S.-Behörde für Beschäftigungssicherheit und Gesundheit (U.S. Occupational Safety and Health Administration; OSHA) eine Grenze von 95 dBA bei einer Signalbeaufschlagung von 4,0 Stunden je Tag festgelegt. Dies ist die auf der Grundlage von Daten der Telefonindustrie geschätzte Zeit, während der sich ein Telefonbetreiber oder -Benutzer während einer durchschnittlichen Schicht von 8 Stunden an der Leitung befindet. Die Bezeichnung "dBA" ist das 20-fache des logarithmischen Werts eines Geräuschpegels, bezogen auf 20 Mikropascal, der "A"-gewichtet und in zeitlicher Hinsicht gemittelt ist.
Zur Erzielung eines Schutzes gegenüber kontinuierlichen Geräuschsignalen hohen Pegels ist die automatische Verstärkungsregelschaltung norrnalerweise derart eingestellt, daß die Ausgangsleistung des Ohrlautsprechers 95 dBSPL nicht überschreitet. Der Ausdruck "dBSPL" bezieht sich auf den "Geräuschdruckpegel (sound pressure level)", der der gleiche ist wie "dBA", mit der Ausnahme, daß die "A"-Gewichtungskurve zusammen mit der zeitlichen Mittelwertbildung beseitigt ist. Eine Begrenzung des Geräuschs auf einen Nennwert in dBSPL wird in einfacher Weise durch den Einsatz der automatischen Verstärkungsregelschaltung mit einer Steuerung zur Erfassung von Spitzenwerten erreicht.
In dem Unterschied zwischen den Geräuschnennwerten in "dBA" und dBSPL" liegt ein Problem. Die Grenze in "dBA" läßt die akustischen Spitzen und Täler, die normalerweise beim Sprechen auftreten, aufgrund der Eigenschaft ihres Merkmals der zeitlichen Mittelwertbildung zu. Dies ist jedoch nicht der Fall bei den Spitzenerfassungsmethoden, die von den "dBSPL"-Schaltungen gefordert werden. Der Scheitelfaktor einer kontinuierlichen Sinuswelle liegt bei 1,414, während der Scheitelfaktor beim normalen Sprechen den Wert 5 überschreiten kann (der "Scheitelfaktor" kann in einfacher Weise als das Verhältnis zwischen einem "Spitzenwert" einer Wellenform und dem effektiven Mittelwert "rms" beschrieben werden).
Aufgrund des Scheitelfaktors begrenzt eine automatische Verstärkungsregelschaltung menschliche Sprachsignale auf einen Pegel weit unterhalb von 95 dBA. Die Sicherheit des Benutzers im Hinblick auf Spitzen und kontinuierliche Geräusche wird durch diese Grenze gewährleistet, jedoch ist der Pegel des die menschliche Stimme darstellenden Ausgangssignals von dem Ohrlautsprecher unter normalen Umgebungsbedingungen schwer zu verstehen. Dieses hat wieder die eigene nachteilige Wirkung, daß eine Streßbeanspruchung des Benutzers aufgrund der Belastung, die zum Hören der Signale erforderlich ist, hervorgerufen wird, und daß die Produktivitäts- bzw. Ergebnisrate aufgrund der wiederholten Fragen und Feststellungen, die während den Unterhaltungen erforderlich sind, verringert wird.
Die optimale Lösung besteht darin, Sprache und kontinuierliche Signale in gleicher Weise auf 95 dBA zu begrenzen. Jedoch erlaubt der Scheitelfaktor der beiden Signalarten keinen Einsatz einer in einfacher Weise integrierbaren, die Spitzenwerte erfassenden Begrenzerschaltung.
Herkömmliche Methoden arbeiten mit einer variablen Verstärkungsschaltung, die auf der Grundlage einer Rückkopplungs-Steuerspannung durch eine automatische Einrichtung gesteuert werden kann. Wenn sich ein Signal bei diesen Methoden durch den Verstärker fortpflanzt, bleibt es unbeeinflußt, bis die momentane Amplitude des Signals die Komprimierungsschwelle überquert. Es wird dann eine Rückkopplungs-Steuerspannung erzeugt, die eine Verringerung des Verstärkungsfaktors des Verstärkers um eine festgelegte Größe erzwingt. Ein Spitzenwertdetektor wird zur Unterstützung bei der Integration der Schaltung eingesetzt. Die Anstiegszeit ist begrenzt, damit die Entstehung von "Pops" oder "Klicks" aufgrund einer raschen Änderung der Verstärkung vermieden werden. Eine Abfallzeit ausgehend von der Komprimierung wird ebenfalls eingesetzt, damit eine relativ konstante Verstärkung zwischen Silben oder Äußerungen aufrecht zu erhalten.
In der DE-A-32 31 108 (entspricht der GB-A-2 106 355) ist ein Telefon-Kopfsatz beschrieben, der eine Schaltung zur Konditionierung des Empfängers enthält, die in Übereinstimmung mit einer Methode der vorstehend am Beginn definierten Art arbeitet. Die Schaltung zur Konditionierung des Empfängers weist eine Komprimierungsfünktion auf, die dazu gedacht ist, die Trommelfelle des Benutzers gegenüber akustischen Schocks aufgrund von Signalen mit überrnäßiger Amplitude zu schützen. Die Komprimierungsfünktion führt dazu, daß die effektive Verstärkung eines ankommenden, elektrischen Sprachsignals als eine Funktion der Größe des Signals variiert wird, wobei der effektive Verstärkungsfaktor bei Signalgrößen oberhalb eines Schwellenwerts der Komprimierung verringert wird. Elektrische Sprachsignale von einer Telefon-Hybridschaltung werden durch ein symmetrisches Widerstandsdämpfüngsglied mit Gleichstrom sperrenden Kondensatoren an die Eingangsanschlüsse eines Differenzverstärkers angelegt, der auf der Grundlage des Prinzips der Verringerung des Verstärkungsfaktors des Verstärkers bei einer Verringerung des Treiberstroms für den Verstärker arbeitet. Der Treiberstrom wird an den Verstärker durch eine Stromquelle angelegt, die durch eine Komprimierungssteuerschaltung gesteuert wird. Das Ausgangssignal dieses Differenzverstärkers mit veränderbarer Verstärkung wird durch einen Pufferverstärker und dann durch einen Leistungsverstärker weiter verstärkt, bevor es kapazitiv an eine Reihenkombination aus einem Impedanzanpassungswiderstand und einem Empfängerwandler abgegeben wird. Die Ausgangsspannung, die an dieser Reihenkombination auftritt, wird an den nicht invertierenden Eingangsanschluß eines Kompressor- oder Komprimierungsdetektors in der Form eines Differenzverstärkers angelegt, wobei der invertierende Eingangsanschluß des Differenzverstärkers mit einem Komprimierungsschwellenwert gespeist wird, der durch einen konstanten Strom, der durch parallel geschaltete Widerstände nach Masse fließt, festgelegt wird. Das Ausgangssignal des Komprimierungsdetektors steuert die Komprimierungssteuerschaltung. Ein Kondensator und Widerstände, die mit der Komprimierungssteuerschaltung verknüpft sind, legen die Anstiegs- und Abfallzeiten des Differenzverstärkers mit variabler Verstärkung fest. Ein Potentiometer zur Einstellung des Verstärkungsfaktors wird dazu eingesetzt, das Ausgangssignal des Pufferverstärkers zu dern Eingang des Leistungsverstärkers zu koppeln.
Andere herkömmliche Methoden stellen Verbesserungen gegenüber dern vorstehend erläuterten System dahingehend dar, daß die Abfallzeit von der Dauer der Zeit, während der sich die Schaltung in der Kompression bzw. bei der Komprimierung befindet, abhängig gemacht wird. Diese Methode tendiert dazu, höhere Ausgangspegel zu führen, da die kurzen, normalerweise auftretenden Spitzen in der Sprache lediglich eine kurze Abfallzeit hervorrufen. Daher kehrt die Schaltung in einem kürzeren Zeitintervall zu voller Verstärkung zurück.
In der US-A-4 112 384 ist ein Spracherfassungssystem beschrieben, das eine Verstärkungsschaltung mit automatischer Verstärkungssteuerung enthält. Der das Sprachsignal verstärkende Teil der Schaltung besteht aus einer Eingangsstufe mit variabler Dämpfung, die ein gedämpftes oder ungedämpftes Signal an einen Operationsverstärker mit festgelegter Verstärkung abgibt. Die gesamte Verstärkung des Verstärkungsteils wird durch die Dämpfung bestimmt, die durch die Eingangsstufe mit variabler Dämpfung hervorgerufen wird. Diese Dämpfung wird durch die Spannung an einem Kondensator bestimmt. Diese Spannung ist ihrerseits wiederum durch den Betrieb eines Spitzenwertverbinders für den Vergleich des verstärkten Ausgangssignals mit einem Schwellenwert, und durch ein Signal bestimmt, das von dem Ausgang der Spracherfassungsschaltung, die mit dem verstärkten Ausgangssignal gespeist wird, rückgekoppelt wird. Der Spitzendetektor steuert die Spannung des Kondensators dergestalt, daß die Dämpfung vergrößert wird, wenn der Schwellenwert überschritten wird. Die spracherfassende Schaltung steuert zur gleichen Zeit die Spannung des Kondensators derart, daß die Dämpfung verringert wird, wenn ein Sprachsignal vorhanden ist. Folglich ist das Spracherfassungssystem dazu ausgelegt, daß es gegenüber einem Ansprechen auf Hintergrundstörungen, die keine Sprache sind, geschützt ist. Das System kann auch in digitaler Form ausgeführt sein, bei dern ein Zweirichtungszähler die Stelle des Kondensators einnimmt, und das Dämpfungsglied ein Satz aus Nebenschluß bzw. Ableitwiderständen ist, die durch analoge Schalter gesteuert werden, die ihrerseits durch den Zähler betätigt werden. Der Spitzendetektor steuert die Zuführung von Taktimpulsen zu dem aufwärtszählenden Eingang des Zählers, und die Spracherfassungsschaltung steuert das Anlegen von Taktimpulsen an den abwärtszählenden Eingang des Zählers.
In Übereinstimmung mit einem Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren derjenigen Art, die vorstehend am Beginn definiert ist, geschaffen, das dadurch charakterisiert ist, daß die zeitliche Länge gemessen wird, während der das Ausgangssignal kontinuierlich größer ist als der vorbestimmte Pegel des Schwellenwerts, und daß der Schwellenwert dann, wenn die gemessene zeitliche Länge eine vorbestimmte Zeitdauer ist, auf einen weiteren vorbestimmten Pegel, der niedriger ist als der zuerst genannte vorbestimmte Pegel, umgeschaltet wird.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Signalkomprimierungseinrichtung geschaffen, die aufweist:
eine Einrichtung zur Verstärkung eines Eingangssignals mit einem Verstärkungsfaktor, der einer variablen Verstärkungssteuerspannung entspricht, damit ein Ausgangssignal bereitgestellt wird, wobei die variable Verstärkungssteuerspannung an die Verstärkereinrichtung angelegt wird;
einer Einrichtung zum Vergleichen des Ausgangssignals mit einem Schwellenwert, der einen vorbestimmten Pegel aufweist, und zum Erzeugen eines Vergleicher- Ausgangssignals, das durch die Beziehung zwischen dern Ausgangssignal und dem vorbestimmten Pegel des Schwellenwerts bestimmt ist; und
einer Einrichtung, die auf das Vergleicher-Ausgangssignal durch Erzeugung einer variablen Verstärkungssteuerspannung anspricht, derart, daß der Verstärkungsfaktor niedriger ist, wenn das Ausgangssignal größer ist als der vorbestimmte Pegel, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Messen der zeitlichen Länge, während der das Ausgangssignal kontinuierlich größer ist als der vorbestimmte Pegel des Schwellenwerts, und zum Umschalten des Schwellenwerts auf einen weiteren, vorbestimmten Pegel, falls die gemessene zeitliche Länge einer vorbestimmten Zeitdauer entspricht, wobei der weitere vorbestimmte Pegel niedriger ist als der erste vorbestimmte Pegel.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind für den Einsatz bei Kommunikationsgeräten und insbesondere bei einer Vorrichtung für eine Steuerung von Signalen mit mehreren Pegeln in Telefon-Kopfsätzen und Handsätzen gedacht.
Ein bevorzugtes Ausführüngsbeispiel der vorliegenden Erfindung nimmt die Form eines Komprimierungssystems für Sprachsignale an, bei dem der Schwellenwert der Komprimierung auf einen kalibrierten Pegel eingestellt werden kann. Das System weist einen Verstärkter mit variablem Verstärkungsfaktor zur Verstärkung des Sprach- bzw. Stimmeingangssignals auf. Der Verstärkungsfaktors des Verstärkers wird auf der Grundlage des Anlegens eines variablen Spannung gesteuert. Ein Treiber vergrößert die Leistungsverstärkung des verstärkten Eingangssignals, damit ein leistungsverstärktes Ausgangssignal erzeugt wird. Zusätzlich zu dem Anlegen des leistungsverstärkten Ausgangssignals an einen akustischen Ausgangswandler wird das leistungsverstärkte Ausgangssignal auch sowohl an einen Spitzen erfassenden Vergleicher als auch an einen Schwellenwert-Rücksetzzeitgeber angelegt. Der Vergleicher erzeugt ein digitales Ausgangssignal, das einen Anstiegs-/Abfall-Zeitsteuergenerator triggert, der die Steuerspannung für den Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor erzeugt. Der Vergleicher ist anfänglich auf einen hohen Schwellwertzustand mit Hilfe des Schwellenwert-Rücksetzzeitgebers gesetzt. Wenn sich die Signalpegel und die Spitzen des eingangsseitigen Signals vergrößern, beginnt der Vergleicher mit der Auslösung bzw. dem Anlegen von digitalen Impulsen an den Anstiegs/Abfall-Zeitgeber jedesmal dann, wenn das leistungsverstärkte Ausgangssignal den Schwellenwert des Vergleichers überschreitet. Zur gleichen Zeit beginnt der Schwellenwert- Rücksetzzeitgeber mit dem Messen der Dauer eines Signals, das den Schwellenwert des Vergleichers überschreitet. Falls der Schwellenwert-Rücksetzzeitgeber erfaßt, daß der Pegel des leistungsverstärkten Ausgangssignals den Schwellenwert des Vergleichers für eine vorab gewählte Zeit überschreitet, wird der Komprimierungsschwellenwert des Vergleichers auf einen niedrigeren Pegel umgeschaltet. Der Schwellenwert des Vergleichers bleibt solange auf niedrigem Wert, bis das kontinuierliche Signal nicht mehr anliegt. An diesem Punkt wird die Schaltung wieder auf ihre normale Betriebsweise rückgesetzt.
Folglich wird bei dern Komprimierungssystem für Stimmsignale die Aufgabe gelöst, Benutzern von Kopfsätzen oder Handsätzen das Anhören von Sprache mit natürlicheren Pegeln zu errnöglichen, gegenüber lauten Störungen oder Sprache aufgrund des anfänglichen Komprimierungsschwellenwerts mit hohem Pegel geschützt zu sein, und schließlich gegenüber kontinuierlichen Störungen oder Tönen, die normalerweise in dern Telefonsystem vorhanden sind, geschützt zu sein.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Hierbei gilt:
Fig. 1 zeigt ein Zeitdiagramm, in dem die Hüllkurven von Wellenformen dargestellt sind, die aus dem Betrieb eines in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden Komprimierungssystems mit drei Pegeln herrühren.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild, in dem eine Komprimierungsschaltung mit drei Pegeln in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
Fig. 3 zeigt ein Zeitdiagramm, in dem verschiedene Wellenformen dargestellt sind, die bei dem Betrieb der Schaltung gemäß Fig. 2 erzeugt werden.
In Fig. 2 ist eine Komprimierungsschaltung 10 mit drei Pegeln dargestellt, die die vorliegende Erfindung in der Form eines Komprimierungssystems für Sprach- bzw. Stimmsignale verkörpert, bei dern im Unterschied zu einer Einstellung eines Schwellenwerts für die Komprimierung auf einen maximalen kontinuierlichen Tonpegel von 95 dBA wie bei den herkömmlichen Methoden der Schwellenwert für die Komprimierung auf einen kalibrierten Wert eingestellt wird, der wahrgenommen wird, als liege er bei 95 dBA.
Dieser Pegel liegt bei ungefahr 100 dBSPL für einen kontinuierlichen Ton mit 1 kHz und wurde unter Heranziehung eines Verfahrens zum Abgleich der subjektiven Lautstärke erhalten, das in der Technologie-Spezifikation "AT & T Technologies Specification KS23081" empfohlen ist.
Es ist anzumerken, daß ein Ton mit 1 kHz bei 100 dBSPL liegt. Die Gewichtungskurve "A" ändert die Antwort des Systems auf die Frequenz von 1 kHz nicht, und es ist der durchschnittliche effektive Mittelwert eines kontinuierlichen Tons der effektive Wert ("RMS-Wert").
Falls jedoch, wie in Fig. 1 dargestellt ist, ein kontinuierlicher Ton an das Komprimierungssystem gemäß Fig. 2 für eine Zeitdauer von ungefähr 175 bis 300 ms, vorzugsweise von ungefähr 200 ms angelegt wird, wird der Schwellenwert der Komprimierung um 10 dB abgesenkt. Das Ergebnis besteht darin, daß Sprachsignale bzw. Stimmsignale zuverlässig innerhalb der vorgeschriebenen Grenzen gehalten werden, und daß kontinuierliche Töne innerhalb von 175 bis 300 ms der anfänglichen Beaufschlagung des Benutzers auf 90 dBA abgesenkt werden.
Die US-Behörde OSHA erlaubt eine Beaufschlagung eines Benutzers mit 100 dBA für zwei Stunden je Tag. Eine Beaufschlagung des Benutzers mit 90 dBA wäre für ungefähr acht Stunden je Tag zulässig, wie aus der Tabelle N-1 des Handbuchs "CAL/OSHA Noise Control Handbook", Seite 680, ersichtlich ist.
Wie nachstehend in größeren Einzelheiten erläutert wird, wird ein Rücksetzzeitgeber eingesetzt, um ein Umschalten des Komprimierungssystems auf den Betrieb mit niedrigem Komprimierungspegel während des Sprechens zu verhindern. Auch wenn eine menschliche Sprache kontinuierlich klingen mag, besteht sie tatsächlich aus vielen Äußerungen, die durch Perioden von nahezu vollständiger Ruhe getrennt sind. Manche Äußerungen bzw. Laute können 100 ms überschreiten, während die Periode der Ruhedauer bei 5 bis 20 ms liegen kann. Folglich wird durch die Einfügung einer Verzögerung von 150 bis 300 ms vor der Verschiebung des Schwellenwerts der Komprimierung nach unten, im wesentlichen das Problem vermieden, daß während des Sprechens auf den Betrieb mit niedriger Komprimierung übergegangen wird. Damit dies sicher gestellt ist, wird ein Rücksetzzeitgeber mit 10 ms eingesetzt. Der Rücksetzzeitgeber für 10 ms setzt die Schaltung zur Umschaltung des Komprimierungspegels nach 150 bis 300 ms zurück. Daher wird die Komprimierungsschaltung bei dem Ende der meisten Äußerungen bzw. Laute zurückgesetzt und beginnt erneut auf eine weitere Äußerung bzw. einen weiteren Laut, Ton oder Geräusch zu warten, die/der/das für mehr als 200 ms andauert. Sobald der untere Komprimierungspegel einmal erreicht ist, wird er beibehalten, bis eine Unterbrechung von 10 ms auftritt.
Die Komprimierungsschaltung 10 mit drei Pegeln, die die vorstehend erläuterte Signalsteuerung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung bereitstellt, weist fünf funktionelle Blöcke auf. Ein differentielles Eingangssignal 12, das für das Signal repräsentativ ist, das durch den Kopfsatz über die Telefonleitungen empfangen wird, wird an einen fließenden bzw. steuerbaren differentiellen Vorverstärker bzw. Differenz-Vorverstärker 14 angelegt. Der Verstärkungsfaktor des Vorverstärkers 14 wird gesteuert und anfänglich durch einen Anstiegs/Abfall-Zeitgeber 30 über eine Steuerspannung 32 auf einen vorab festgelegten Verstärkungspegel eingestellt. Der Verstärkungsfaktor des Vorverstärkers 14 kann dadurch verringert werden, daß die Steuerspannung 32 geändert wird, was nachstehend in größeren Einzelheiten erläutert wird. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Ausgangssignal 16 des Vorverstärkers 10 an einen Treiber 18 angelegt, der die Leistungsverstärkung des Signais 16 vergrößert. Das leistungsverstärkte Ausgangssignal 20 wird dann an einen akustischen Ausgangswandler 22 angelegt. Das Ausgangssignal 20 des Treibers wird weiterhin sowohl an einen Spitzen erfassenden Vergleicher als auch an einen Schwellenwert-Rücksetzzeitgeber 26 angelegt.
Der Vergleicher 24 erzeugt ein gepulstes, digitales Ausgangssignal 28, das einen Zeitsteuerungsgenerator 30 für die Anstiegs/Abfall-Zeitsteuerung triggert bzw. steuert, der die analoge Steuerspannung 32 erzeugt. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, steuert diese Steuerspannung 32 den Verstärkungsfaktor des Vorverstärkers 14 der Eingangsstufe direkt.
Es sind zwei Betriebspegel für den Komprimierungsschwellenwert vorhanden. Der hohe Pegel ist der normale, anfängliche Pegel, der eine Sprachausgabe mit normalen Hörpegeln zuläßt. Der Vergleicher 24 ist anfänglich durch den Schwellenwert-Rücksetzzeitgeber 26 in den Zustand mit hohem Schwellenwert versetzt. Falls sich die Pegel und die Spitzen des eingangsseitigen Signals 12 in ausreichendem Maße vergrößern, daß bewirkt wird, daß das leistungsverstärkte Ausgangssignal 20 den Schwellenwert des Vergleichers 24 überschreitet, beginnt der Vergleicher 24 mit der Erzeugung von Triggerimpulsen 28, die an den Anstiegs/Abfall-Zeitgeber 30 angelegt werden. Gleichzeitig hiermit beginnt der Schwellenwert-Rücksetzzeitgeber 26 mit der Messung der Dauer des Signals, das den Schwellenwert des Vergleichers 24 überschreitet. Der hohe Schwellenwert ist auf sichere und komfortable Hörpegel eingestellt. Der Schwellenwert-Rücksetzzeitgeber 26 wird kontinuierlich durch natürlich auftretende Unterbrechungen in dem Sprachsignal zurückgesetzt. Wenn das ankommende Signal 12 ausreichend lang kontinuierlich ist, so daß der Schwellenwert- Rücksetzzeitgeber 26 gesetzt werden kann, wird die Komprimierungsschwelle des Vergleichers 24 auf einen Pegel umgeschaltet, der um ungefähr 10 dB niedriger ist als der anfängliche Pegel. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, tritt die resultierende Änderung bei dem Ausgangspegel über eine Zeitdauer von ungefähr 80 ms auf. Der Schwellenwert bleibt niedrig, bis das kontinuierliche Signal nicht mehr anliegt. An diesem Punkt wird die Schaltung in ihren normalen Arbeitsmodus bzw. Betriebszustand rückgesetzt
Die Betriebsweise der drei Pegel aufweisenden Komprimierungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung laßt sich unter Bezugnahme auf die Wellenformen, die in Fig. 3 gezeigt sind, erläutern. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, befindet sich der Vorverstärker 14 vor einem Zeitpunkt A bei maximaler Verstärkung. Es ist noch nichts erfolgt, da das Ausgangssignal den Schwellenwert für hohe Komprimierung nicht überschritten hat. Zu dem Zeitpunkt A ist das Eingangssignal ausreichend hoch, so daß das akustische Ausgangssignal zwangsweise über den hohen Komprimierungsschwellenwert gebracht wird. Der Vergleicher 24 erzeugt dann Impulse, die bewirken, daß die Steuerspannung 32 geändert wird. Daher verringert sich der Verstärkungsfaktor des Vorverstärkers und es sinkt der Pegel des Ausgangssignals. Zu einem Zeitpunkt B hat sich das Eingangssignal in ausreichendem Maße verringert, so daß das Ausgangssignal zwangsweise unter den hohen Komprimierungsschwellenwert gebracht wird, und es kehrt die Schaltung in die norrnalen Betriebszustände zurück. Zu einem Zeitpunkt C befindet sich der Vorverstärker 14 erneut bei voller Verstärkung und folgt dem Eingangssignal exakt nach. Die Zeitperiode "D" bis "E" zeigt die gleichen Ergebnisse wie die Zeitpunkte A und B bei unterschiedlichen Charakteristiken des eingegebenen Signals. Zu einem Zeitpunkt S geht das System zu der Komprimierung über und hält den Pegel für 200 ms. Ein Zeitpunkt G zeigt an, daß sich das eingegebene Signal nach 200 ms noch auf hohem Pegel befindet. Das Ausgangssignal wird dann durch den Betrieb mit niedrigem Pegel des Schwellenwerts aufgrund der durch die Schaltung mit drei Schwellenwerten bewirkten Verschiebung des Schwellenwerts bestimmt. Zu einem Zeitpunkt H hat sich der Verstärkungsfaktor nach ungefähr 60 ms bei dem niedrigen Schwellenwert stabilisiert. Zu einem Zeitpunkt list der eingangsseitige Pegel auf einen normalen Pegel zurückgekehrt und es wurde folglich auch der Schwellenwert für die Komprimierung auf seinen hohen Pegel zurückgesetzt. Zu einem Zeitpunkt K befindet sich der Verstärkungsfaktor nach der Abfallzeit bei dern nominellen Pegel.
Es ist ersichtlich, daß vielfältige Alternativen zu dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung eingesetzt werden können, wenn die Erfindung in die Praxis umgesetzt wird. Die nachstehenden Ansprüche sollen daher die Erfindung und solche Strukturen im Rahmen des Umfangs dieser Ansprüche definieren und auch deren Äquivalente abdecken.

Claims

1. Signalkomprimierungsverfahren, bei dern ein Ausgangssignal (20) durch Verstärken (14, 18) eines Eingangssignals (12) mittels einer Verstärkung, die einer variablen Verstärkungssteuerspannung (32) entspricht, erzeugt wird, wobei das Verfahren die Schritte enthält:

Vergleichen (24) des Ausgangssignals (20) mit einem Schwellwert, der einen vorbestimmten Pegel besitzt, und

Bestimmen (24, 30) der variablen Verstärkungssteuerspannung (32) in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Ausgangssignal (20) und dem Schwellwert in einer solchen Weise, daß die Verstärkung geringer ist, wenn das Ausgangssignal (20) größer ist als der vorbestimmte Pegel des Schwellwerts, gekennzeichnet durch

das Messen (26) der zeitlichen Länge, während derer das Ausgangssignal (20) durchgehend kontinuierlich größer ist als der vorbestimmte Pegel des Schwellwerts, und Umschalten (26) des Schwellwerts auf einen weiteren vorbestimmten Pegel, der niedriger ist als der erste vorbestimmte Pegel, wenn die gemessene zeitliche Länge eine vorbestimmte Zeitdauer ist.

2. Signalkomprimierungseinrichtung, mit

einer Einrichtung (14, 18) zum Verstärken eines Eingangssignals (12) mittels einer Verstärkung, die einer variablen Verstärkungssteuerspannung (32) entspricht, um ein Ausgangssignal (20) zu erzeugen, wobei die variable Verstärkungssteuerspannung (32) an die Verstärkereinrichtung (14, 18) angelegt ist,

einer Einrichtung (24) zum Vergleichen des Ausgangssignals (20) mit einem Schwellwert, der einen vorbestimmten Pegel besitzt, und zum Erzeugen eines Vergleicher- Ausgangssignals (28), das durch die Beziehung zwischen dem Ausgangssignal (20) und dem vorbestimmten Pegel des Schwellwerts bestimmt ist, und

einer Einrichtung (30), die auf das Vergleicher-Ausgangssignal (28) zur Erzeugung der variablen Verstärkungssteuerspannung anspricht, derart, daß die Verstärkung geringer ist, wenn das Ausgangssignal (20) größer ist als der vorbestimmte Pegel, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (26) zum Messen der zeitlichen Länge, während derer das Ausgangssignal (20) durchgehend kontinuierlich größer ist als der vorbestimmte Pegel des Schwellwerts, und zum Umschalten des Schwellwerts auf einen weiteren vorbestimmten Pegel, falls die gemessene zeitliche Länge eine vorbestimmte Zeitdauer ist, wobei der weitere vorbestimmte Pegel niedriger ist als der erste vorbestimmte Pegel.

3. Signalkomprimierungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkereinrichtung einen Verstärker (14) mit variabler Verstärkung für das Aufnehmen des Eingangssignals (12) und der variablen Verstärkungssteuerspannung (32), sowie einen leistungsverstärkenden Treiber (18) für die Abgabe des Ausgangssignals (20) aufweist, wobei der Ausgang des Verstärkers (14) mit variabler Verstärkung mit dern Eingang des Treibers (18) gekoppelt ist, wobei die Vergleichseinrichtung einen Vergleicher (24) enthält, der zur Erzeugung eines gepulsten Ausgangssignals dann, wenn das Ausgangssignal (20) den Pegel des Schwellwerts überschreitet, ausgelegt ist, wobei die Meß- und Umschalteinrichtung einen Schwellwert und eine rücksetzbare Zeitgeberschaltung (26) aufweist, die eine Zeitgabeeinrichtung enthält, die die Zeitmessung als Reaktion auf die Erfassung einer definierten Unterbrechung oder Beendigung des Ausgangssignals (20), das den Pegel des Schwellwerts überschreitet, zurücksetzt, und wobei die Einrichtung, die auf das Vergleicher-Ausgangssignal (28) anspricht, einen Anstiegs/Abfall-Zeitgeber (30) enthält, der auf das gepulste Ausgangssignal anspricht.

4. Signalkomprimierungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die definierte Unterbrechung ein Aufhören für mindestens 10 ms ist.

5. Signalkomprimierungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkereinrichtung (14, 18) eine Sprachfrequenz- Verstärkereinrichtung ist und für den Empfang eines differentiellen Signals, das über Telefonleitungen zugeführt wird, als Eingangssignal (12) ausgelegt ist.