DE931290C

DE931290C - Process for influencing the vibrations in electrical or electroacoustic transmission devices

Info

Publication number: DE931290C
Application number: DEE6580A
Authority: DE
Inventors: Hans Otten
Original assignee: ELAC Electroacustic GmbH
Current assignee: ELAC Electroacustic GmbH
Priority date: 1953-01-08
Filing date: 1953-01-08
Publication date: 1955-08-04

Description

Verfahren zur Beeinflussung der Schwingungen in elektrischen oder elektroakustischen Übertragungseinrichtungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das vorzugsweise zum Unterdrücken von unerwünschter Kopplung dient.Process for influencing the vibrations in electrical or electroacoustic transmission devices The invention relates to a method which is preferably used to suppress unwanted coupling.

Bei Übertragungseinrichtungen mit in verschiedenen Richtungen arbeitenden Verstärkern und mit in ihnen auftretenden voneinander unabhängigen Wechselspannungen sowie gemeinsamen Koppelstellen, beispielsweise am Ausgang und/ode@r Eingang, besteht die Aufgabe, Schwingungen einer Richtung den anderen Richtungen fernzuhalten. So ist beispielsweise bei Telefonsystemen diese Aufgabe im Hinblick auf elektrische Schwingungen gegeben beim Übergang von Vierdrahtleitungen auf Zweidrahtleitungen. Bei Gegensprechanlagen besteht das Problem der Unterdrückung der akustischen Rückkopplung; die durch akustische Kopplung zwischen Lautsprecher und Mikrofon jeder Station entsteht und sich bekanntlich als Pfeifen äußert. Dasselbe Problem besteht bei Sprechübertragungsanlagen mit nur einem Übertragungskanal, wenn der oder die Lautsprecher im gleichen Raum aufgestellt sind wie das Mikrofon.In the case of transmission facilities with working in different directions Amplifiers and with alternating voltages occurring in them that are independent of one another and common coupling points, for example at the output and / or input the task of keeping vibrations in one direction away from the other directions. So in telephone systems, for example, this task is with regard to electrical Vibrations occur at the transition from four-wire lines to two-wire lines. In the case of intercom systems, there is the problem of suppressing acoustic feedback; created by acoustic coupling between loudspeaker and microphone of each station and is known to express itself as a whistle. The same problem exists with speech transmission systems with only one transmission channel if the loudspeaker or speakers are in the same room are set up like the microphone.

Es ist bekannt, in Übertragungseinrichtungen mit zwei Übertragungsrichtungen und in diesen wirksamen Verstärkern Rückkapplungs- oder Echosperren anzuordnen, die bei Auftreten von Sprechspannungen in einem Kanal den Verstärkungszug des anderen Kanals oder desselben Kanals im gewünschten Sinne beeinflussen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß es während der Übertragung von Schwingungen in der einen Richtung für die andere Richtung nicht möglich ist, am Empfangsort ausreichend wirksam zu werden.It is known in transmission devices with two transmission directions and to arrange feedback or echo cancellers in these effective amplifiers, which when speech tensions occur in one channel the reinforcement train of the other Affect the channel or the same channel in the desired sense. This method has the disadvantage that it is during the transfer of Vibrations in one direction for the other direction is not possible at the receiving point to be sufficiently effective.

Weiterhin ist es bekannt, durch eine Hilfsfrequenz das Übertragungsmaß der Kanäle periodisch durch Beeinflussung der Verstärkung oder Phase zu ändern. Hierbei wird eine feste Hilfsfrequenz benutzt, welche die Nutzschwingungen, insbesondere nicht sinusförmige Schwingungen, stark verändert. Wendet man dieses Verfahren in derart gemilderter Form an, daß diese Erscheinung in erträglichen Grenzen bleibt, so ist man nicht in der Lage, den sich aus zufälligen Änderungen der Koppelstellen oder des Übertragungsmaßes der Verstärker ergebenden, in dieGegenrichtunggelangenden Schwingungen in genügendem Maße entgegenzuwirken.It is also known to use an auxiliary frequency to increase the transmission rate change the channels periodically by influencing the gain or phase. Here, a fixed auxiliary frequency is used, which, in particular, the useful vibrations not sinusoidal oscillations, greatly changed. If you apply this procedure in in such a mild form that this phenomenon remains within tolerable limits, so one is not able to get out of accidental changes of the coupling points or the transmission factor of the amplifiers resulting in the opposite direction To counteract vibrations to a sufficient extent.

Sind die genannten Koppelstellen akustischer Art, z. B. Räume, so sind sie im allgemeinen bei den praktisch vorliegenden Verhältnissen sehr starken Änderungen unterworfen, die zudem für die verschiedenen Frequenzen verschieden groß sind. Es ist aus diesem Grunde zwecklos, eine feste, außerhalb des Nutzfrequenzbandes liegende Frequenz zur Steuerung des Übertragungsmaßes der Übertragungseinrichtung zu verwenden.Are the coupling points mentioned acoustic type, z. B. rooms, so they are generally very strong under the practical conditions Subject to changes, which also differ in size for the different frequencies are. For this reason, it is pointless to set a fixed frequency outside the useful frequency band Lying frequency to control the transmission rate of the transmission device to use.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die meisten für Anlagen mit zwei Kanälen zu verwendenden bekannten Verfahren darauf abzielen, das Eindringen von Schwingungen des übertragenen Frequenzbereiches aus einer Übertragungsrichtung in die andere überhaupt zu verhindern oder wenigstens zu erschweren.In summary it can be said that most for plants with two channels to use known methods aimed at penetration of vibrations of the transmitted frequency range from a transmission direction to prevent the other at all, or at least to make it more difficult.

Es ist auch schon versucht worden, in übertragungsanlagen mit einem oder mit zwei Kanälen eine Laufzeitverzögerung in den elektrischen Weg einzuführen, um ein Zusammenfällen eines starken, auf das Mikrofon einwirkenden direkten Schallimpulses mit dem entsprechenden, vomLautsprechex stammenden Schallimpuls am Ort des Mikrofons zu erschweren. Die mögliche Laufzeitverzögerung und damit die rückkopplungsmindernde Wirkung muß aber bei diesem Verfahren gering bleiben, da bei großer Verzögerung der direkte und der verstärkte Schall von den Zuhörern getrennt wahrgenommen werden, d. h. Echoerscheinungen auftreten.Attempts have also been made in transmission systems with a or to introduce a propagation delay into the electrical path with two channels, a collapse of a strong direct sound impulse acting on the microphone with the corresponding sound impulse from the loudspeaker at the location of the microphone to complicate. The possible runtime delay and thus the feedback-reducing However, the effect must remain small with this method, since there is a long delay the direct and the amplified sound are perceived separately by the audience, d. H. Echo phenomena occur.

Die Erfindung benutzt nun das Auftreten von Wechselspannungen gleicher oder annähernd gleicher Frequenzen selbst zur Steuerung des übertragungmaßes. Dabei bestehen diese Wechselspannungen entweder in verschiedenen Kanälen gleichzeitig oder während längerer Zeitintervalle oder in ein und demselben Kanal während längerer Zeitintervalle.The invention now uses the occurrence of alternating voltages of the same or approximately the same frequencies themselves to control the transfer rate. Included these alternating voltages exist either in different channels at the same time or during longer time intervals or in one and the same channel for longer Time intervals.

Erfindungsgemäß besteht das Verfahren zur Beeinflussung der Schwingungen in elektrischen oder elektroakustischen Übertragungseinrichtungen, vorzugsweise zum Unterdrücken unerwünschter Kopplung, darin, daß zwei Steuerspannungen, die aus Wechselspannungen abgeleitet sind, welche aus verschiedenen Kanälen entstammen oder aber aus ein und demselben Kanal unter gegenseitiger zeitlicher Verschiebung entnommen sind, zur gemeinsamen Einwirkung auf eine Regelvorrichtung gebracht werden, die nur dann eine Regelspannung zur Beeinflussung des Übertragungsmaßes liefert, «renn die Steuerspannungen gleiche oder annähernd gleiche Frequenz haben.According to the invention, there is a method for influencing the vibrations in electrical or electroacoustic transmission equipment, preferably to suppress unwanted coupling, in that two control voltages, which from AC voltages are derived, which originate from different channels or but taken from one and the same channel with a mutual time shift are to be brought to joint action on a control device, the only then supplies a control voltage to influence the transmission rate, «run the control voltages have the same or approximately the same frequency.

Beim Verfahren der Erfindung ergibt sich bei Vorhandensein mehrerer Kanäle der besondere Vorteil, daß im Idealfall, das heißt bei völliger Entkopplung der Übertragungsrichtungen, die Übertragungsmaße nicht geändert zu werden brauchen, wodurch eine sehr hohe Verstärkung zugelassen werden kann, während bei gleichzeitigem Auftreten von Schwingungen gleicher Frequenz in mehreren Übertragungsrichtungen, beispielsweise hervorgerufen durch gegenseitige Kopplung, die Beeinflussung des Übertragungsmaßes des Verstärkers oder der Verstärker in einer bevorzugten Ausführung in solchem Maße wirksam wird, daß nur ein bestimmter, nicht als störend empfundener Teil der von einer anderen Richtung eingekoppelten Schwingungen wirksam wird. Bei Vorhandensein nur eines Kanals wird durch Anwendung des Verfahrens der Erfindung erreicht, daß dieser Kanal mit hoher Verstärkung arbeitet, solange nicht Schwingungen derselben Frequenz über eine bestimmte Zeitdauer hinaus -bestehenbleiben; erst bei längerer Dauer setzt die Regelwirkung ein. Eine zeitliche Verschiebung der vom Lautsprecher kommenden Ausgangsimpulse gegenüber den das Mikrofon direkt beaufschlagenden Schallimpulsen findet dabei nicht statt, so daß keine Echoerscheinungen auftreten können.In the method of the invention, there is a plurality of Channels have the particular advantage that in the ideal case, that is, with complete decoupling the transmission directions, the transmission dimensions do not need to be changed, whereby a very high gain can be allowed while at the same time Occurrence of vibrations of the same frequency in several transmission directions, caused by mutual coupling, for example, influencing the Transmission factor of the amplifier or the amplifier in a preferred embodiment is effective to such an extent that only a certain one is not perceived as disturbing Part of the vibrations coupled in from another direction becomes effective. at Presence of only one channel is made by using the method of the invention achieves that this channel works with high gain, as long as there are no vibrations persist at the same frequency for a certain period of time; only at; only when the control effect sets in for a longer period of time. A time shift from the speaker coming output impulses compared to the sound impulses directly affecting the microphone does not take place, so that no echo phenomena can occur.

Im folgenden wird die Erfindung am Beispiel einer Gegensprechanlage an Hand der Zeichnung erläutert.In the following the invention is illustrated using the example of an intercom explained on the basis of the drawing.

Gemäß Fig. i besteht die Anlage aus zwei gegensinnigen Übertragungskanälen, die jeweils ein Mikrofon i bzw. 5, zwei Verstärker 2, 3 bzw. 6, 7 und einen Lautsprecher 4. bnv. 8 enthalten. Zwischen den Verstärkern 2, 3 bzw. 6, 7 ist jeweils eine Spannung der Frequenz f1 bzw. f2 abgenommen, die einem Phasendiskriminator 9 zugeführt wird. Dieser liefert bei Frequenzgleichheit (f 1= f2) eine dem Phasenwinkel der ihn speisenden Wechselspannungen entsprechende Gleichspannung u1. Diese Gleichspannung ist beispielsweise eine Sinusfunktion des Phasenwinkels und hat demgemäß Nullstellen.According to Fig. I, the system consists of two opposite transmission channels, each having a microphone i or 5, two amplifiers 2, 3 or 6, 7 and a loudspeaker 4. bnv. 8 included. There is a voltage between the amplifiers 2, 3 and 6, 7 the frequency f1 or f2, which is fed to a phase discriminator 9, is removed. If the frequency is equal (f 1 = f2), this delivers a phase angle of the one feeding it DC voltage u1 corresponding to AC voltages. This DC voltage is for example is a sine function of the phase angle and accordingly has zeros.

Durch die nachfolgend beschriebene Anordnung erhält man eine Gleichspannung, die weitgehend unabhängig vom Phasenwinkel ist, zumindest aber keine Nullstellen hat.The arrangement described below gives a direct voltage, which is largely independent of the phase angle, but at least no zeros Has.

Die hinter dem Verstärker 2 abgenommene Spannung wird durch einen Phasenschieber i i um einen Winkel von beispielsweise 9o° in der Phase verschoben und neben der vom Gegenkanal abgeleiteten' Spannung einem zweiten Phasendiskriminator io zugeführt, der die Gleichspannung u, liefert. Diese ist, als Funktion des Phasenwinkels betrachtet, um 9o° gegen die Gleichspannung U1 aus dem ersten Phasendiskriminator verschoben. Die Spannungen ui und u2 werden über das RC-Glied 12, 13 bzw. 1q., 15 den Brückengleichrichtern 16 bzw. 17 zugeführt und gleichgerichtet. Da diese Gleichrichter mit ihren Ausgängen parallel geschaltet sind, werden die Ausgangsspannungen einander überlagert. Bei geeigneter Bemessung der Schaltungsanordnung kann erreicht werden, daß die resultierende Gleichspannung u3 negativ und praktisch unabhängig vom Phasenwinkel ist. Die Spannung u3 steuert über bekannte Mittel z. B. die Übertragungsmaße der Übertragungskanäle.The voltage taken after the amplifier 2 is through a Phase shifter i i shifted in phase by an angle of, for example, 90 ° and in addition to the voltage derived from the opposite channel, a second phase discriminator io supplied, which supplies the DC voltage u. This is as a function of the phase angle considered, by 9o ° against the DC voltage U1 from the first phase discriminator postponed. The voltages ui and u2 are via the RC element 12, 13 and 1q., 15 the bridge rectifiers 16 and 17 fed and rectified. Because this rectifier with their outputs are connected in parallel, the output voltages are each other superimposed. With a suitable dimensioning of the circuit arrangement it can be achieved that the resulting DC voltage u3 is negative and practically independent of the phase angle is. The voltage u3 controls via known means z. B. the transmission dimensions of the Transmission channels.

Diese Angaben über den Verlauf der Spannung u3 gelten für den Fall, daß f1 gleich f2 ist. Sind beide Frequenzen voneinander verschieden, so schwankt ii, entsprechend der Differenz der Frequenzen f1 und f2, und zwar ohne zeitlichen Verzug, falls in den Kreisen keine Zeitkonstanten vorgesehen sind. Dies ist der Fall, wenn beide Über-. tragungsrichtungen völlig unabhängig voneinander sind. In diesem Fall ist eine Änderung des Übertragungsmaßes oder derÜbertragungsmaße unnötig und nicht erwünscht.This information about the course of the voltage u3 applies to the case that f1 is equal to f2. If the two frequencies are different from one another, it fluctuates ii, corresponding to the difference between the frequencies f1 and f2, without a temporal one Delay if no time constants are provided in the circles. this is the Case when both over-. are completely independent of each other. In in this case, changing the transmission rate or rates is unnecessary and not wanted.

Um auch im Fall der Ungleichheit von f1 und f2 die gewünschte Wirkung zu erzielen, werden Siebglieder, z. B. RC-Glieder 12, 13 bzw. 1.4, 15, angebracht, «-elche die unerwünschten schnellen Schwankungen, der Spannungen u1 und u2 unterdrücken. Entsprechend der Grenzfrequenz f" der Siebglieder werden nur Spannungen der Frequenzen bis zu dieser Grenzfrequenz an die Gleichrichter 16, 17 gelangen. Eine Spannung u3 wird also nur dann auftreten, wenn in beiden Übertragungsrichtungen Frequenzen vorhanden sind, deren Differenz kleiner ist als die Grenzfrequenz, und nur in diesem Falle werden die Übertragungsmaße beeinflußt.To achieve the desired effect even in the case of inequality of f1 and f2 to achieve, sieve members, z. B. RC elements 12, 13 or 1.4, 15, attached, «-Which suppress the undesired rapid fluctuations of the voltages u1 and u2. According to the cut-off frequency f "of the filter elements, only voltages of the frequencies are generated Rectifiers 16, 17 reach this limit frequency. A tension u3 will only occur if frequencies in both directions of transmission are present, the difference of which is smaller than the cutoff frequency, and only in this Case, the transmission dimensions are influenced.

Um nun entsprechend dem Erfindungsgedanken nur bei Auftreten annähernd gleicher Frequenzen in beiden Übertragungsrichtungen, z. B. bei Auftreten von Rückkopplung, einen Regelvorgang auszulösen, müßte die Grenzfrequenz fg., etwa Null sein. Die Grenzfrequenz f", und die Zeitkonstante T sind beispielsweise bei RC-Gliedern einander umgelehrt proportional.To now, according to the concept of the invention, only when approximately the same frequencies occur in both directions of transmission, e.g. B. when feedback occurs to trigger a control process, the cutoff frequency fg., Should be about zero. The limit frequency f ″ and the time constant T are inversely proportional to one another, for example in the case of RC elements.

Da hierdurch die Werte der Grenzfrequenz und der Zeitkonstante nicht mehr frei wählbar sind, hat man ein Kompromiß zwischen ihnen zu schließen. Gibt dieser für die jeweils vorliegende Aufgabe keine befriedigende Lösung, so wird bei einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens durch Einfügen von Frequenzvervielfachern 18 bzw. i9 in die Leitungen, welche die Schwingungen den Phasendiskriminatoren 9 bzw. io zuführen, eine derartige Vervielfachung der Frequenz durchgeführt, daß die Zeitkonstante T und die Grenzfrequenz f" - diese bezogen auf die Grundfrequenzen - die gewünschten Werte annehmen.Since this means that the values of the limit frequency and the time constant can no longer be freely selected, a compromise has to be made between them. If this does not provide a satisfactory solution for the task at hand, in a further development of the inventive concept by inserting frequency multipliers 18 or i9 in the lines that feed the oscillations to the phase discriminators 9 or io, the frequency is multiplied in such a way that the The time constant T and the limit frequency f "- these in relation to the basic frequencies - assume the desired values.

Aus der Beschreibung zu Fig. i geht hervor, daß beide Übertragungsrichtungen unbeeinflußt bleiben, solange nicht Schwingungen gleicher Frequenz gleichzeitig in ihnen auftreten.From the description of FIG. I it can be seen that both transmission directions remain unaffected as long as there are no vibrations of the same frequency at the same time occur in them.

Fig.2 zeigt eine Übertragungsanlage, die nur eine elektrische Übertragungsrichtung aufweist. Die Anlage besteht aus dem Mikrofon 2o, den Verstärkern 21 und 22 und dem Lautsprecher 23.Fig.2 shows a transmission system that only has one electrical transmission direction having. The system consists of the microphone 2o, the amplifiers 21 and 22 and the loudspeaker 23.

Der Regeleinrichtung 25 wird einmal eine Steuerspannung direkt vom Ausgang des Verstärkers 21, weiterhin eine zweite Steuerspannung über das Laufzeitglied 24 zugeführt. Die durch das Laufzeitglied 24 bestimmte Zeitverzögerung ist zweckmäßig kleiner bemessen als die kleinste durch den akustischen Weg zwischen dem Lautsprecher 23 und dem Mikrofon 20 gegebene Laufzeit. Die von der Regelvorrichtung 25 gelieferte Regelspannung 114 wird dem Verstärker 21 zugeführt.The control device 25 is once a control voltage directly from Output of amplifier 21, furthermore a second control voltage via the delay element 24 supplied. The time delay determined by the delay element 24 is useful dimensioned smaller than the smallest due to the acoustic path between the loudspeaker 23 and the microphone 20 given running time. The one supplied by the control device 25 Control voltage 114 is fed to amplifier 21.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist derart, daß eine Regelung nur dann erfolgt, wenn eine Schwingung bestimmter Frequenz über ein Zeitintervall erhalten bleibt, das länger ist als die durch das Laufzeitglied 24. gegebene Verzögerung.The mode of operation of this arrangement is such that a regulation only occurs when an oscillation of a certain frequency is obtained over a time interval remains, which is longer than the delay given by the delay element 24.

Die aus der Regelvorrichtung nach der Erfindung abgeleitete Regelspannung kann zur Regelung des Übertragungsmaßes hinsichtlich seiner Amplitude benutzt werden. Andererseits können auch andere das Übertragungsmaß bestimmende Größen, z. B. die Phase, verändert werden.The control voltage derived from the control device according to the invention can be used to regulate the transfer rate with regard to its amplitude. On the other hand, other variables that determine the transmission rate, e.g. B. the Phase, to be changed.

Die Regelvorrichtung kann mehrere Übertragungsrichtungen oder aber auch nur eine vorher bestimmte oder durch Hilfseinrichtungen nach besonderen Gesichtspunkten vorgewählte Richtung beeinflussen. Ferner kann sie verzögert auf die eine oder andere Übertragungsrichtung oder im verschiedenen Sinne, d. h. teils zur Herauf- und teils zur Herunterregelung dienen. Auch kann die Regelspannung zur Beeinflussung der Koppelstellen im gewünschten Sinne dienen.The control device can have several transmission directions or else also only a predetermined one or by auxiliary devices according to special points of view affect selected direction. It can also be delayed in one way or another Direction of transmission or in various senses, d. H. partly for up and partly serve to downregulate. The control voltage can also be used to influence the coupling points serve in the desired sense.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Procedure for influencing the vibrations in electrical or electroacoustic transmission devices, preferably for Suppression of undesired coupling, characterized in that two control voltages, which are derived from alternating voltages which originate from different channels or from one and the same channel with a mutual time shift are removed, are brought to act jointly on a control device, which only then supplies a control voltage to influence the transmission rate, when the control voltages have the same or approximately the same frequency.

2. Procedure according to claim i, characterized in that in the presence of two channels from the alternating voltages occurring in the transmission channels through frequency multiplication the control voltages for the control device can be derived.

3. Procedure according to Claim i or 2, characterized in that in the course of the control device a There is a device that checks the frequency equality, for example a Phase discriminator that, if the Frequencies of the voltages controlling it supplies a direct voltage. q ..

procedure according to claim 3, characterized in that the phase discriminator so built up is that when the frequencies of the control voltages approximate their Output voltage is essentially independent of its: frequency and phase.

5. Method according to one of Claims i to q., Characterized in that when present a one-sided transmission channel with undesired feedback is an additional one Channel for feeding the control device is created, in which a delay element is switched on, which act on a control voltage supplied to the control device can.

6: Method according to one of claims i to 5, characterized in that the control voltage derived from the control device to suppress the coupling for increasing and / or decreasing the transmission rate in one or more the existing transmission directions and / or to influence coupling points is used.

7. The method according to any one of claims i to 6, characterized in that that the respective transmission device or the time constants corresponding to the alternating voltage curve to be transmitted are provided are.