-
.Akustische Übertragungsanlage mit Rückkopplungsschutz Bekanntlich
tritt in Übertragungsanlagen, bei denen sich Lautsprecher und Mikrofon im gleichen
Raum befinden und bei denen auf dem Weg zwischen Mikrofon und Lautsprecher eine
elektrische Energieverstärkung vorgenommen wird, unter Umständen eine akustische
Rückkopplung ein. Diese äußert sich entweder in einem Pfeifen oder Heulen des Lautsprechers
oder auch nur in einer Verschlechterung der Qualität der akustischen Wiedergabe.
-
Diese Erscheinungen wirken zumindest sehr störend und verhindern im
allgemeinen sogar den ordnungsgemäßen Betrieb der Anlagen.
-
Es kommen hierbei solche akustischen übertragungsanlagen in Frage,
bei denen Musik oder Sprache von einem Mikrofon oder mehreren Mikrofonen auf einen
Lautsprecher oder mehrere Lautsprecher übertragen wird, die sich im selben Raum
befinden. Ferner hat die Erfindung besondere Bedeutung für Gegensprechanlagen; bei
diesen entsteht die akustische Rückwirkung dadurch, daß Lautsprecher und Mikrofon
an den beiden Sprechstationen über den umgebenden Luftraum akustisch gekoppelt sind.
-
Erfindungsgemäß wird zur Bewirkung einer die Rückkopplung verhindernden
Phasenmodulation der übertragenen Wechselspannung auf dem Weg zwischen Mikrofon
und Lautsprecher in den elektrischen Übertragungsweg eine Phasenbrücke eingeschaltet,
in der mindestens ein Zweig ein periodisch veränderliches Brückenglied, wie Kapazität
oder Widerstand, enthält.
-
In Fig. r ist eine solche Phasenbrücke bekannter Art dargestellt;
bei der eine Phasenmodulation beispielsweise durch Änderung einer Kapazität herbeigeführt
wird. Die Zweige bestehen aus den gleichen Widerständen R1 und R2, dem Widerstand
R und der veränderlichen Kapazität C". An den Klemtuen
P1 und P3
liegt die Eingangswechselspannung Ve, während an den Klemmen P2 und P4 im Leerlauf
die Ausgangsspannung Va liegt.
-
Das Vektordiagramm der Spannungen ist in Fig. z dargestellt. Je nach
der Einstellung der Kapazität C,, ist V" gegenüber V, um einen bestimmten Betrag
in der Phase verschoben, der im übrigen auch von der Frequenz der Eingangsspannung
abhängt. Um für alle zu übertragenden. Frequenzen eine Phasenmodulation unter möglichst
_ weitgehender Annäherung an die Grenzwerte yp = 0° und y = i 8o° erzeugen zu können,
muß C" in möglichst großem Umfang veränderlich sein.
-
Es ist an 'sich erwünscht, die Kapazität stetig zu verändern. Es ist
nun aber nicht möglich, mit Hilfe der handelsüblichen stetig veränderlichen Drehkondensatoren
die nötigen großen Kapazitätsunterschiede einzustellen. Gemäß einer Weiterbildung
der Erfindung wird deshalb eine stufenweise veränderliche Kapazität CV aus einer
Anzahl von einzelnen Kondensatoren aufgebaut, die durch ein Schaltwerk nacheinander
in die Phasenbrücke einschaltbar sind.
-
Eine solche Anordnung ist beispielsweise in Fig. 3 dargestellt. Hierbei
bedeuten R., R2 und R feste Widerstände. Zwischen den Punkten P1 und P4 der Brücke
liegt die Kombination K, die hier beispielsweise aus r-3 einzelnen Kapazitäten C2
bis C13 und dem Schaltwerk S mit dem drehbaren Schaltarm A besteht. Beim Drehen
des Schaltarms werden die Kondensatoren nacheinander an die Brücke-angeschlossen.
-
Die Kapazitäten C2 bis C13 werden zweckmäßig so bemessen, daß für
eine mittlere Frequenz des gewünschten Übertragungsbereichs. eine Phasenänderung
in gleich großen Schritten entsteht. Wird z. B. angeinommen, daß ein Sprachfrequenzband
von 3oo bis 3ooo Hz übertragen werden soll, dann wird als mittlere Frequenz (geometrisches
Mittel) etwa iooo Hz zugrunde gelegt. Wird für die Fr& quenz von iooo Hz berechnet,
dann tritt für die niedrigeren und höheren Frequenzen zwar- keine völlig gleichmäßige
Phasenänderung in gleichen Schritten ein, doch ist dies für den Betrieb der Anlage
nichtstörend, wenn nur darauf geachtet wird, daß die einzelnen Schritte in keinem
Falle unzulässig groß sind.
-
Die Anordnung des Schaltwerks S ist derart, daß jeweils zwei gegenüberliegende
Kontakte z und 2', 3 und 3' usw. leitend miteinander verbunden sind. Steht der Kontaktarm
A auf dem Kontakt i, so ist die Brücke offen bzw. nur durch die Schaltkapazität
C, zwischen P1 und P4 überbrückt. Wird der Arm A im Uhrzeigersinn weitergedreht,
so werden nacheinander die Kapazitäten C2, C3 usw. bis Cis an P4 angeschlossen.
In Stellung 14 ist- durch den Kontaktarm A Kurzschluß zwischen den Punkten P1 und
P4 hergestellt. Beim Weiterdrehen nach rechts werden die Kapazitäten C13 bis C2
in: umgekehrter Reihenfolge nacheinander an die Brücke angeschaltet.
-
Die Ausgangsspannung Va der Brücke zwischen den Punkten P, und P4
wird zur Verstärkung einer Röhre Rö zugeführt; in deren Ausgangskreis sich ein Übertrager
U mit angeschaltetem LautsprecherL befindei. Die Eingangsspannung V, zwischen den
Klemmen P1 und P3. der Brücke wird von einem Mikrofon eventuell über einen Übertrager
öder Verstärker zugeführt.
-
Die Erfindung ist keineswegs auf das angegebene Ausführungsbeispiel
beschränkt: So kann man beispielsweise die veränderliche Kapazität C" gemäß Fig.
i durch einen veränderlichen Widerstand ersetzen, etwa durch ein Potentiometer oder
durch eine Kombination von Widerständen, die entsprechend wie die Kapazitäten gemäß
Fig. 3 nacheinander durch einen Drehschalter an die Brücke angeschaltet werden.
-
Bei solchen Anordnungen ist gemäß Fig. z die Leerlaufspannung Va dem
Betrage nach halb so groß wie die Eingangsspannung V, Dadurch, daß in Fig. i beispielsweise
der Widerstand R2 ebenfalls durch eine veränderliche Kapazität oder einen veränderlichen
Widerstand ersetzt wird, kann der Betrag von. VQ gleich dem Betrage der Eingangsspannung
V, gemacht werden. Hierbei ist jedoch der Aufwand an veränderlichen Elementen doppelt
so groß.
-
Außerdem ist es möglich, - die Kapazitätsänderung in der Brückenschaltung
durch eine sogenannte Reaktanzröhrenschaltung zu erzeugen, wie sie zur He_ rstellung
großer Kapazitäten verwendet wird.
-
Im folgenden sollen an Hand der Fig. i bis 6 einige Ausführungsbeispiele
für den Rückkopplungsschutz nach dein Hauptpatent und nach vorliegender Erfindung
erläutert weiden.
-
In Fig, 4 ist eine einfache, in einem Raum aufgestellte Übertragungsanlage
dargestellt, die aus dem Mikrofon M, dem Mikrofonverstärker MV, dem Phasenglied
Ph; dem Lautsprecherverstärker LV und als Abschluß dem Lautsprecher L besteht.
Es ist zweckmäßig, den Verstärkungsgrad von MP groß und von LV klein zu halten.,
um in dem Phasenglied etwa auftretende Störspannungen möglichst wenig zu verstärken.
-
In Fig. 5 ist im schematischen Schaltbild eine Sprechanlage mit einer
Hauptstation H und beispielsweise drei Unterstationen Ui bis U3 dargestellt. Die
Verbindungsleitungen vom -Mikrofon der Hauptstation M zu den Lautsprechern der Unterstationen
L1 bis L3 sowie von den Mikrofonen Mi bis M3 der Unterstationen zum Lautsprecher
L der Hauptstation sind zweiadrig ausgeführt, der Einfachheit halber aber nur in
einfachen Linien eingezeichnet.
-
IndenWeg zwischen demMikrofon M.derHauptstation und dem Lautsprecher
der Unterstation ist hier eine mit K bezeichnete Kombination von Mikrofonverstärker,
Phasenglied und Lautsprecherverstärker, eingeschaltet. In den Sprechweg zwischen
den Mikrofonen der Unterstationen und dem Lautsprecher der Hauptstation. kann ebenfalls
ein Verstärker eingefügt werden.
-
Bei einer solchen Anlage kann die Hauptstation mit den Unterstationen
sprechen, und umgekehrt. Die Unterstationen können sich untereinander nur
dadurch
verständigen, daß auf der Hauptstation der Sprechkreis vom Lautsprecher L zum Mikrofon
M über dem Raum akustisch geschlossen ist.
-
Um nun eine bessere Verständigungsmöglichkeit zwischen den Unterstationen
zu schaffen, ist zwischen den Punkten Bi und B2 im schematischen Schaltbild eine
Ouerverbindung eingefügt. Diese Ouerverbindung besteht aus dem Dämpfungsglied D
und dem Schalter Sch und kann im Bedarfsfalle ein- oder abgeschaltet werden.
Beim Einschalten wird eine Verbindung und damit eine elektrische Kopplung zwischen
den Sprechwegen hergestellt, wodurch die Verständigung zwischen den Unterstationen
verbessert wird. Das Dämpfungsglied D wird dabei so bemessen, daß diese Verständigung
ausreichend ist und andererseits noch nicht die Neigung zur akustischen Selbsterregung
der Anlage allzu stark vergrößert wird, um bei eingeschaltetem Phasenglied einen
ordnungsgemäßen Betrieb der Anlage aufrechterhalten zu können.
-
Durch die Anwendung der Phasenmodulation beziehungsweise des Phasengliedes
in der Mertragungsleitung wird es in diesem Fall überhaupt erst möglich, eine derartige
einfache Schaltung für die Verbindung mehrerer Teilnehmer in einer sogenannten Konferenzschaltung
zu verwenden, ohne dabei im Hinblick auf die Gefahr einer akustischen Selbsterregung
die Verstärkung im elektrischen Weg der Anlage allzu stark herabsetzen zu müssen.
-
In Fig. 6 ist eine sogenannte Gabelschaltung dargestellt, wie sie
beispielsweise bei den üblichen. Fernsprechverbindungen für die einzelnen Stationen
benutzt wird. Hierbei ist ein Mikrofon M an die Mittelanzapfung der symmetrischen
Primärspule eines Übertragers U unter Zwischenschaltung des Verstärkers MV und des
Phasengliedes Ph angeschlossen. Der Abgleichwiderstand Z, soll dabei in seiner Größe
dem Leitungswiderstand Z, zwischen den beiden Ausgangsklemmen Z, und Z2 ent-' sprechen,
damit die Mikrofonausgangsspannungen nicht auf den Lautsprecher L übertragen werden,
der an die Sekundärseite des Übertragers U dieser Teilnehmerstation angeschlossen
ist. .
-
Durch das Phasenglied wird verhindert, daß eine akustische Rückkopplung
in dem Kreis zwischen dem Lautsprecher L, dem Mikrofon M, dem Lautsprecher
der Gegenstation und dem dort befindlichen Mikrofon eintreten kann.
-
Wird an die Ausgangsklemmen Z1 und Z2 nur eine einzige weitere Teilnehmerstation
angeschlossen, so würde es genügen, nur die eine der beiden Stationen mit einem
Phasenglied Ph auszurüsten. Sind jedoch an die Punkte Z1 und Z2 noch mehrere weitere
Teilnehmerstationen angeschlossen, die alle gleichzeitig zu einer Konferenzschaltung
zusammengeschlossen sind, dann müssen auch die anderen Teilnehmerstationen bis auf
eine mit einem solchen Rückkopplungsschutz ausgerüstet sein. Die gemäß vorliegender
Erfindung angegebene Ausführungsform dieses Rückkopplungsschutzes, die verhältnismäßig
einfach und billig herzustellen ist, ermöglicht es aber, ahne allzu großen Aufwand
sämtliche Teilnehmerstationen mit einer solchen Vorrichtung zu versehen.