DE1252747B - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CI.:

H04b

Deutsche Kl.: 21 a2 -16/01

Nummer: 1252 747

Aktenzeichen: S 98295 VIII a/21 a2

Anmeldetag: 19. Juli 1965

Auslegetag: 26. Oktober 1967

Die Erfindung betrifft eine Mikrofon und Lautsprecher enthaltende elektroakustische Ubertragungsanlage mit Rückkopplungsverminderung durch Frequenzverschiebung.

Es ist bekannt, daß in einer elektroakustischen Übertragungsanlage die akustische Rückkopplung immer dann einsetzt, wenn der vom Lautsprecher herkommende Schall am Ort des Mikrofons bestimmte Bedingungen hinsichtlich Frequenz, Phase und Lautstärke erfüllt. Sind diese Bedingungen erfüllt, so beginnt das System zu schwingen. Gegenmaßnahmen gegen diese akustische Rückkopplung müssen sich also darauf erstrecken, das System so zu beeinflussen, daß die eben beschriebenen Bedingungen am Ort des Mikrofons zumindest nicht gleichzeitig erfüllt sind.

Die einfachste Gegenmaßnahme besteht in der Verminderung der Lautstärke. Hierdurch wird aber auch der Nutzen der Anlage weitgehend eingeschränkt, ao

Daher ist es auch bereits bekanntgeworden, nicht die Lautstärke, sondern die Tonhöhe oder die Phase so zu beeinflussen, daß der Einsatz der Schwingung durch Rückkopplung hinausgeschoben wird. Dies wird bei einem bekannten Verfahren dadurch erreicht, daß alle Frequenzen des Tonfrequenzbandes, also des zu übertragenden Signals, um einen bestimmten kleinen Betrag Δ f heraufgesetzt werden, so daß also die Tonhöhe etwas verändert wird. Man kann dies auch so deuten, daß sich die Phasenlagen der, einzelnen Frequenzen im Rhythmus dieses kleinen . Frequenzbetrages dauernd verdrehen und dadurch eine etwa, angestoßene Rückkopplung immer wieder zum Stillstand bringen. Zur Erzeugung dieser Frequenzumsetzung sind relativ umfangreiche Einrichtungen erforderlich, die nach Art von Trägerfrequenzeinrichtungen aufgebaut sein können. Man könnte auch daran denken, einen Drehtransformator zu verwenden, der die Phase im Rhythmus der niedrigen Frequenz Λ / dauernd verdreht. Bei Verwendung eines derartigen Drehtransformators müssen diesem primär zwei um 90° phasenverschobene Signale zugeführt werden, während an seiner Sekundärseite das bei dauernder Verdrehung des Läufers in der Frequenz um den Betrag der Schlupf frequenz Δ f geänderte Signal mit konstant gebliebener Ampli-^ tude abgenommen wird.

Da die Erzeugung von zwei um 90° gegeneinander versetzten Tonfrequenzbändern aus dem zu übertragenden Signal schwierig ist, besteht Bedarf an einer elektroakustischen Übertragungsanlage mit Rückkopplungsverminderung durch Frequenzver-Elektroakustische Ubertragungsaniage mit Rückkopplungsverminderung durch Frequenzverschiebung

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:
DipL-Ing. Karl-Georg Schwarz, Oberweier über Karlsruhe

Schiebung, die eine derartige komplizierte Einrichtung nicht erfordert.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß, eine Übertragungsanlage mit dem Kennzeichen vorgeschlagen, daß an das Mikrofon mehrere Kanäle mit je einem Lautsprecher und einem multiplikativ arbeitenden Modulator angeschlossen sind und den Modulatoren als Modulationsfrequenz Wechselspannungen mit einer gegenüber der Frequenz des zu übertragenden Signals niedrigen Frequenz in solcher gegenseitiger Phasenlage zugeführt sind, daß das von den Lautsprechern gemeinsam abgestrahlte Schallfeld drehfeldartig mit der Modulationsfrequenz wandert. .·

Bei der Erfindung werden also mehrere Lautsprecher zu einer Lautsprechereinheit zusammengefaßt, die den Schall in Form eines. Drehfeldes abstrahlt. Dabei ersetzt die Umlaufzahl dieses Drehfeldes die Frequenzverschiebung Δ j bei dem oben beschriebenen Verfahren. Während bei diesem Verfahren die Frequenzyerschiebung nur in einer Richtung erfolgt, wird bei der Erfindung die zu übertragende Frequenz/1 sowohl in Richtung höherer als auch in Richtung tieferer Frequenzen verschoben. Aus der Frequenz/1 entstehen zwei neue Frequenzen/1 + Af und /1 — Af. Diese beiden Frequenzen würden, wenn man nur einen Kabel beispielsweise eines Dreiphasensystems betrachtete, eine Schwebung mit A f ergeben. Da aber auch die. anderen Kanäle des Ubertragungssystems in derselben Weise Schwebungen aufweisen, ergibt sich ein resultierendes

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Schallfeld für sämtliche Lautsprecher des Systems, das eine konstante Amplitude besitzt.

Die Phasenzahl, d. h. die Anzahl der Kanäle des Systems, braucht aber nicht notwendigerweise auf drei beschränkt zu sein. Im Prinzip läßt sich die Erfindung schon mit zwei Kanälen und demgemäß zwei entsprechend versetzten Wechselspannungen niedriger Frequenz durchführen. Auch eine größere Anzahl von Kanälen kann Verwendung finden.

Wichtig ist jedoch, daß die Modulatoren nach Art ι einer multiplikativen Mischung arbeiten, damit das modulierte Signal in den einzelnen Kanälen von einem positiven Wert über Null zu einem negativen Wert und umgekehrt wechseln kann.

Die Modulatoren können in verschiedenartiger i, Weise ausgeführt sein. Beispielsweise können sie an sich bekannte Hallgeneratoren enthalten, deren Hallelementen das zu übertragende Signal zugeführt wird, deren magnetfelderzeugenden Spulen die Wechselspannungen zugeführt werden und an deren Hall- a elementen die multiplikativ modulierten Signale abgegriffen werden, die die Eingangssignale der Lautsprecher bilden.

Es ist aber auch möglich, als Modulatoren kontinuierliche gedrehte Goniometer oder Induktionsmotoren zu verwenden. Im letztgenannten Fall sind die Ständerwicklungen des Motors mit dem Eingang jeweils eines der Lautsprecher verbunden.

Eine besonders elegante Lösung sieht die Verwendung elektrodynamischer Lautsprecher vor, die zugleich in der Weise die Modulatoren bilden, daß die Schwingspulen aller Lautsprecher gemeinsam mit dem zu übertragenden Signal, dagegen die im Stern oder Dreieck geschalteten Erregerspulen der Lautsprecher getrennt mit den Wechselspannungen niedriger Frequenz gespeist sind. Hierdurch wird also die Verwendung zusätzlicher Einrichtungen zur Bildung der Modulatoren überflüssig.

Die Frequenz der Wechselspannungen soll möglichst niedrig liegen, damit sich die Frequenzänderung des übertragenen Signals physiologisch möglichst nicht bemerkbar macht. So dürfte eine Frequenz von wenigen Hertz, beispielsweise 3 bis 5 Hz, für die Wechselspannungen geeignet sein.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 das Prinzip der erfindungsgemäßen Übertragungsanlage, während

Fig. 2 einen einen Hallgenerator enthaltenden Modulator,

F i g. 3 eine Anlage mit einem Induktionsmotor als Modulator und schließlich

•Fig. 4 eine Anlage zeigt, die mit zugleich die Modulatoren bildenden elektrodynamischen Lautsprechern ausgerüstet ist.

In der Ubertragungsanlage nach Fig. 1 gelangt das vom Mikrofon 1 kommende zu übertragende Signal mit der Frequenz/1 über den Verstärker 2 in drei Kanäle I, II und III. Diese Kanäle führen zu jeweils einem Lautsprecher 4,5 und 6, die· zusammen f einen als Drehfeldlautsprecher bezeichneten Lautsprecher bilden. Diese Bezeichnungsweise ist insofern gerechtfertigt, als in den einzelnen Kanälen I, II und II Modulatoren 7, 8 und 9 angeordnet sind, die von dem Drehstromgenerator 10 mit phasenverschobenen e Wechselströmen derselben Frequenz Δ j gespeist werden. Diese Frequenz kann beispielsweise 5 Hz betragen. Da es sich um einen Drehstromgenerator

handelt, sind die einzelnen Wechselströme um 120° in der Phase verschoben, so daß das von der Lautsprecheranordnung 4, 5, 6 erzeugte Schallfeld nach Art eines Drehfeldes umwandert. Die Verschiebung der Signalfrequenz in den einzelnen Kanälen ist F i g. 1 unmittelbar zu entnehmen.

Das Ergebnis dieser Maßnahmen ist ein mit der Frequenz der von dem Generator 10 abgegebenen Wechselspannung ,d / rotierendes Schallfeld konstanter Stärke.

F i g. 2 zeigt einen Modulator, der nach Art eines Hallgenerators aufgebaut ist. Er enthält in bekannter Weise einen magnetischen Kreis 20, der auf seinen Mittelschenkeln die das Magnetfeld erzeugenden Wicklungen 21 und 22 trägt. Ferner ist im Spalt zwischen den Mittelschenkeln des magnetischen Kreises 20 das Hallelement 23 angeordnet, dem das zu übertragende Signal mit der Frequenz/1 zugeführt wird. An den anderen Klemmen des Hallelementes 23 wird die modulierte Frequenz /1 · A f abgenommen, da das Magnetfeld der Spulen 21 und 22 durch den wiederum einem geeigneten Generator entnommenen Wechselstrom der Frequenz Δ f erzeugt wird. In jedem Kanal ist ein derartiger Hallgenerator vorgesehen.

In der Übertragungsanlage nach F i g. 3 sind wiederum das Mikrofon mit 1, der nachgeschaltete Verstärker mit 2 und die Lautsprecher mit 4, 5 und 6 bezeichnet. Für alle Kanäle I bis III — im Prinzip können auch nur zwei oder mehr als drei Kanäle vorgesehen sein — dient der allgemein mit 30 bezeichnete Induktionsmotor als Modulator. Seinen Läufer 31 wird das zu übertragende Signal mit der Frequenz /1 zugeführt, und an jeweils eine seiner Ständerwicklungen 32, 33 und 34 ist einer der Lautsprecher 4, 5 und 6 angeschlossen. Die Lautsprecher sind in diesem Ausführungsbeispiel im Stern geschaltet.

F i g. 4 schließlich zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, in der als Lautsprecher 40, 41 und 42 elektrodynamische Lautsprecher Verwendung finden. Die im einzelnen nicht dargestellten Schwingspulen aller Lautsprecher werden gemeinsam über den Verstärker 2 vom Mikrofon her mit den zu übertragenden Signalen der Frequenz /1 gespeist. Dagegen werden die Erregerspulen 43, 44 und 45 der einzelnen Lautsprecher getrennt über die einzelnen Phasen eines in diesem Ausführungsbeispiel dreiphasigen Drehstromsystems 46 gespeist. Ihnen werden also um 120° gegeneinander phasenverschobene Wechselspannungen sehr niedriger Frequenz, beispielsweise 5 Hz, zugeführt. Der Vorteil der Übertragungsanlage nach F i g. 4 liegt darin, daß keine zusätzlichen Modulatoren verwendet werden müssen, sondern daß ihre Aufgabe von den Lautsprechern mit übernommen wird.

Mit der Erfindung ist eine elektroakustische Übertragungsanlage mit Sicherung gegen Rückkopplungserscheinungen geschaffen, die die primäre Speisung, eines Drehtransformators mit zwei um 90° in der Phase gegeneinander verdrehten Tonfrequenzbändern vermeidet. Weiterhin kann man bei der erfindungsgemäßen Ubertragungsanlage die Frequenzverschiebung Δ f wahlweise beliebig groß oder beliebig klein machen, wodurch der Rückkopplungseinsatz beliebig hinausgeschoben oder der ursprüngliche physiologische Eindruck gewahrt werden kann. Die Verwendung von Filtern mit steilen Flanken erübrigt sich ebenfalls.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Mikrofon und Lautsprecher enthaltende elektroakustische Übertragungsanlage mit Rückkopplungsverminderung durch Frequenzverschiebung, dadurch gekennzeichnet, daß an das Mikrofon mehrere Kanäle mit je einem Lautsprecher und einem multiplikativ arbeitenden Modulator angeschlossen sind und den Modulatoren als Modulationsfrequenz Wechselspannungen mit einer gegenüber der Frequenz des zu übertragenden Signals niedrigen Frequenz in solcher gegenseitigen Phasenlage zugeführt sind, daß das von den Lautsprechern gemeinsam abgestrahlte Schallfeld drehfeldartig mit der Modulationsfrequenz wandert.

2. Ubertragungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulatoren an sich bekannte Hallgeneratoren enthalten, deren Hallelementen das zu übertragende Signal zu- ao geführt wird, deren magnetfelderzeugenden Spulen die Wechselspannungen zugeführt werden und an deren Hallelementen die multiplikativ modu-

Herten Signale abgegriffen werden, die die Eingangssignal der Lautsprecher bilden.

3. Übertragungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulatoren kontinuierlich gedrehte Goniometer sind.

4. Übertragungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulatoren durch einen Induktionsmotor gebildet sind, dessen Ständerwicklungen mit dem Eingang jeweils eines der Lautsprecher verbunden sind.

5. Ubertragungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß elektrodynamische Lautsprecher vorgesehen sind, die zugleich in der Weise die Modulatoren bilden, daß die Schwingspulen aller Lautsprecher gemeinsam mit dem zu übertragenden Signal, dagegen die im Stern oder Dreieck geschalteten Erregerspulen der Lautsprecher getrennt mit den Wechselspannungen niedriger Frequenz gespeist sind.

6. Ubertragungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Wechselspannungen wenige Hertz beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 679/409 10. 67 © Biindesdruckerei Berlin