DE939514C

DE939514C - Acoustic transmission system with feedback protection

Info

Publication number: DE939514C
Application number: DEE3882A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl-Ing Feher
Original assignee: ELAC Electroacustic GmbH
Current assignee: ELAC Electroacustic GmbH
Priority date: 1951-06-16
Filing date: 1951-06-16
Publication date: 1956-02-23

Description

.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..Acoustic transmission system with feedback protection as is well known occurs in transmission systems in which loudspeaker and microphone are in the same place Space and for those on the way between microphone and loudspeaker one electrical energy amplification is made, possibly an acoustic one Feedback a. This is expressed either in a whistling or howling of the loudspeaker or even only in a deterioration in the quality of the acoustic reproduction.

Diese Erscheinungen wirken zumindest sehr störend und verhindern im allgemeinen sogar den ordnungsgemäßen Betrieb der Anlagen.These phenomena are at least very annoying and prevent the generally even the proper operation of the systems.

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.Such acoustic transmission systems come into question here, where music or speech from one microphone or several microphones to one Loudspeaker or multiple loudspeakers that are in the same room are located. Furthermore, the invention is of particular importance for intercom systems; at the acoustic feedback arises from the fact that loudspeaker and microphone are acoustically coupled to the two speech stations via the surrounding airspace.

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.According to the invention, to bring about a feedback preventing Phase modulation of the transmitted alternating voltage on the way between the microphone and loudspeakers in the electrical transmission path switched a phase bridge, in which at least one branch has a periodically changing bridge element, such as capacitance or resistance.

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.In Fig. R such a phase bridge of known type is shown; in which a phase modulation is brought about, for example, by changing a capacitance will. The branches consist of the same resistors R1 and R2, the resistor R and the variable capacitance C ". At the terminals P1 and P3 is the input AC voltage Ve, while at the terminals P2 and P4 in no-load operation the output voltage Va is.

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.The vector diagram of the voltages is shown in FIG. Depending on the setting of the capacitance C "is V" with respect to V, by a certain amount shifted in phase, which also depends on the frequency of the input voltage depends. To be transferred to all. Frequencies a phase modulation below if possible _ to be able to generate a large approximation of the limit values yp = 0 ° and y = i 8o °, C "must be variable as much as possible.

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.It is desirable in itself to keep changing the capacity. It is but now not possible with the help of the commercially available, continuously variable variable capacitors adjust the necessary large capacity differences. According to a further training of the invention is therefore a step-wise variable capacitance CV from a Number of individual capacitors built up one after the other by a switching mechanism can be switched into the phase bridge.

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.Such an arrangement is shown in FIG. 3, for example. Here R., R2 and R mean fixed resistances. Between points P1 and P4 of the bridge is the combination K, which here, for example, consists of r-3 individual capacitances C2 to C13 and the switching mechanism S with the rotatable switching arm A. When turning of the switching arm, the capacitors are connected to the bridge one after the other.

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.The capacitances C2 to C13 are expediently dimensioned so that for an average frequency of the desired transmission range. a phase change arises in equal steps. Is z. B. Assume that a voice frequency band from 3oo to 3ooo Hz is to be transmitted, then the mean frequency (geometric Mean) about iooo Hz as a basis. Is calculated for the frequency of 100 Hz, then there is no completely even one for the lower and higher frequencies Phase change in equal steps, but this is essential for the operation of the system not disturbing, if only care is taken that the individual steps in none Trap are unacceptably large.

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.The arrangement of the switching mechanism S is such that two opposite each other Contacts z and 2 ', 3 and 3' etc. are conductively connected to one another. Is the contact arm A on contact i, the bridge is open or only due to the switching capacity C, bridged between P1 and P4. If arm A is turned further clockwise, in this way the capacitances C2, C3 etc. to Cis are connected to P4 one after the other. In position 14 the contact arm A shorts between points P1 and P4 manufactured. If you turn further to the right, the capacities C13 to C2 in: connected to the bridge one after the other in reverse order.

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.The output voltage Va of the bridge between points P 1 and P4 is fed to a tube Rö for reinforcement; in the output circuit there is a transformer U with the loudspeaker L switched on. The input voltage V, between the Terminals P1 and P3. the bridge is from a microphone possibly via a transformer boring amplifier fed.

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.The invention is in no way limited to the specified embodiment limited: So you can, for example, the variable capacitance C "according to Fig. Replace i with a variable resistor such as a potentiometer or by a combination of resistances that correspond to the capacitances according to Fig. 3 are switched on one after the other by a rotary switch to the bridge.

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.In such arrangements, according to FIG . VQ can be made equal to the magnitude of the input voltage V i. In this case, however, the expenditure on variable elements is twice as great.

Außerdem ist es möglich, - die Kapazitätsänderung in der Brückenschaltung durch eine sogenannte Reaktanzröhrenschaltung zu erzeugen, wie sie zur He_ rstellung großer Kapazitäten verwendet wird.It is also possible - the change in capacitance in the bridge circuit to be generated by a so-called reactance tube circuit, as is used for the manufacture large capacities is used.

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 the following, some exemplary embodiments will be given with reference to FIGS for the feedback protection according to your main patent and according to the present invention explains 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.4 shows a simple transmission system set up in a room, which consists of the microphone M, the microphone amplifier MV, the phase element Ph; the loudspeaker amplifier LV and the loudspeaker L as a conclusion. It is expedient to keep the gain of MP high and LV small, in order to amplify any interference voltages occurring in the phase element as little as possible.

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.In Fig. 5 is a schematic diagram of an intercom with a Main station H and, for example, three substations Ui to U3 are shown. the Connection lines from the microphone of the main station M to the loudspeakers of the substations L1 to L3 and from the microphones Mi to M3 of the substations to the loudspeaker L of the main station are two-wire, but for the sake of simplicity only in drawn in simple lines.

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.In the path between the microphone of the main station and the loudspeaker the substation is a combination of microphone amplifier marked with K, Phase element and loudspeaker amplifier, switched on. In the speech path between the microphones of the substations and the loudspeaker of the main station. can also an amplifier can be inserted.

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.In such a system, the main station with the substations speak, and vice versa. The substations can only communicate with each other through this inform that on the main station the speech circuit from loudspeaker L to the microphone M above the room is acoustically closed.

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.In order to create better communication between the substations, a cross-connection has been inserted between points Bi and B2 in the schematic circuit diagram. This cross connection consists of the attenuator D and the switch Sch and can be switched on or off if necessary. When switched on, a connection and thus an electrical coupling is established between the speech paths, which improves communication between the substations. The attenuator D is dimensioned so that this communication is sufficient and, on the other hand, the tendency towards acoustic self-excitation of the system is not increased too much in order to be able to maintain proper operation of the system when the phase element is switched on.

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.By using phase modulation or the phase element In this case it is only possible in the transmission line to have such a line simple circuit for connecting several participants in a so-called conference circuit to use without taking into account the risk of acoustic self-excitation having to reduce the gain in the electrical path of the system too much.

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. .In Fig. 6 a so-called hybrid circuit is shown as it for example with the usual. Telephone connections for the individual stations is used. A microphone M is attached to the center tap of the symmetrical one Primary coil of a transformer U with the interposition of the amplifier MV and the Phase element Ph connected. The size of the balancing resistor Z should be correspond to the line resistance Z, between the two output terminals Z, and Z2, so that the microphone output voltages are not transmitted to the loudspeaker L, which is connected to the secondary side of the transmitter U of this subscriber station is. .

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.The phase element prevents acoustic feedback from occurring in the circuit between the loudspeaker L, the microphone M, the loudspeaker of the opposite station and the microphone located there.

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.If only one additional subscriber station is connected to the output terminals Z1 and Z2 connected, it would suffice to just connect one of the two stations with one Equip phase element Ph. However, there are several more at points Z1 and Z2 Subscriber stations connected, all at the same time to a conference call are connected, then the other subscriber stations must also except for be equipped with such a feedback protection. The according to the present Invention specified embodiment of this feedback protection, the relatively is easy and cheap to manufacture, but it does not require too much effort to provide all subscriber stations with such a device.

Claims

PATEN APPLICABLE: i. Acoustic transmission system with feedback protection, characterized in that a phase bridge is switched on in the electrical transmission path in which at least one branch has a periodically variable bridge element, such as capacitance or, to effect a phase modulation of the transmitted alternating voltage between the microphone and loudspeaker in the electrical transmission path Resistor, contains 2 .. device according to claim i, characterized in that the change in capacitance or resistance takes place in steps with the aid of a switching mechanism in such a way that the phase is changed in equal steps for an average frequency of the frequency band to be transmitted. 3. Device according to claim i or 2, characterized in that the voltage amplification of the microphone currents takes place essentially before the phase element and the power amplification for the loudspeaker takes place behind the phase element. q .. Device according to one of claims i to 3, characterized in that a phase element in an intercom system or conference intercom system with separate two-wire connections for the two speech paths between the main station and substations is switched on, the microphones and the loudspeakers of the substations being connected in parallel. 5. Device according to claim q., Characterized in that a separable connection via an attenuator (D) is provided between the two speech paths, the attenuation of which is dimensioned according to the effectiveness of the phase element so that no self-excitation of the system occurs. 6. Device according to one of claims i to 3, characterized by the inclusion of a phase bridge in an intercom system or conference intercom system, in which the subscriber stations are connected in a hybrid circuit and connected to one another via two common branch points (Z1, Z2).