Einrichtung zur Sprachübertragung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Sprach¬ übertragung. Diese Einrichtung kann eine oder eine von mehreren Einrichtungen einer Sprache nur in einer Richtung übertragenden Anlage, z.B. Konferenzanlage oder eine Ein¬ richtung einer Gegensprech- (z.B. Fernsprech-) oder Wech¬ selsprechanlage sein, wobei es nicht auf die Art des Ueber- tragungskanals ankommt und die übertragene Sprache auch z.B. nach einem Sprachänalysator zur Eingabe von Daten in eine Datenverarbeitungsmaschine oder in eine Steuervorrich¬ tung dienen kann.

Der Benutzer einer solchen Einrichtung kann bei stärkerem Störschall nicht beurteilen, ob er laut genug spricht, um vom Gesprächspartner verstanden zu werden. Handelt es sich um eine Freisprecheinrichtung, so kann er auch ohne Stör¬ schall nicht beurteilen, ob er sowohl laut genug als auch in einem ausreichend kleinen Abstand vom Mikrofon, und im Falle eines Richtmikrofons, auch in der richtigen Richtung spricht. Es sind zwar Anzeigeinstrumente für die (ver¬ stärkte) Mikrofonspannung bekannt. Doch unterscheiden diese

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nicht zwischen Nutzschall und Störschall, sie zeigen nur den resultierenden Schallpegel an. Nur wenn ein erfahrener Sprecher diese Pegelanzeige in den Sprechpausen dauernd überwacht und beim Sprechen kontrolliert, ob er demgegen¬ über laut genug spricht, kann Aussicht auf befriedigende Sprachverständlichkeit bestehen. Steigt der Störpegel je¬ doch plötzlich stark an und ist der Sprecher auch noch, wie z.B. im Sprechfunk bei Polizeieinsatz sogar hauptsäch¬ lich, durch Beobachtung seiner Umgebung in Anspruch genom¬ men, so ist die Sprachverständlichkeit nicht mehr gewähr¬ leistet. - Auch beim Freisprechen in Räumen mit nennens¬ werter Schallreflexion genügt es nicht, nach Anzeige eines solchen Instruments laut genug zu sprechen, denn der re¬ flektierte Schall beeinflusst die Sprachverständlichkeit nicht anders als Störschall und ist ungünstigerweise umso stärker, je lauter gesprochen wird, sein Einfluss auf die Sprachverständlichkeit kann nur dadurch herabge¬ setzt werden, dass nicht nur genügend laut, sondern auch in einem hinreichend kleinen Abstand vom Mikrofon und im Falle eines Richtmikrofons auch in der richtigen Richtung ge¬ sprochen wird. Auch sogenannte "sprachgesteuerte Schalter" unterscheiden nicht zwischen Nutzschall und Störschall, sie sind deshalb bei Störschall und bei Nachschau bereits deshalb unbefriedigend. Noch nachteiliger ist, dass sie, wenn sie einen Sprechkanal ein- und ausschalten oder bei einer Wechselsprechanlage von Hören auf Sprechen umschal¬ ten, den Schaltvorgang auch bei einer Störschallzunahme auslösen, wenn ihre Schaltschwelle nicht sehr hoch einge¬ stellt ist, wobei dann aber auch ohne nennenswerten Stör¬ schall sehr laut gesprochen werden muss. Das unbeabsichtig¬ te Umschalten von Hören auf Sprechen ist besonders uner¬ wünscht, wenn der Benutzer eine Antwort benötigt, und die Ursache für deren Ausbleiben nicht erkennt.

Die Erfindung ^' , wie sie in den Patentansprüchen gekenn¬ zeichnet ist, löst die Aufgabe, eine Einrichtung zur Sprach¬ übertragung zu schaffen, die ihrem Benutzer zuverlässig be¬ hilflich ist, auch bei starken Nebengeräuschen, stets laut genug, beim Freisprechen auch in einem ausreichend kleinen Abstand vom Mikrofon ^' und im Falle eines Richtmikrofons auch in der richtigen Richtung laut genug zu sprechen, um die er¬ forderliche Sprachverständlichkeit zu gewährleisten.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesent¬ lichen darin zu sehen, dass die Verständlichkeit der über¬ tragenen Sprache jederzeit, insbesondere auch bei uner¬ wartet auftretendem oder zunehmendem Störschall bis zu der Grenze gewährleistet ist, die durch die Uebertragungsanlage und deren Benutzer gegeben sind. Das Signal kann ein opti¬ sches, z.B. Lichtsignal oder ein akustisches Signal sein; es zeigt dem Benutzer der Einrichtung auch bei Nebengeräu¬ schen und bei Nachhall jederzeit an, ob er laut genug, beim Freisprechen auch in hinreichend kleinem Abstand vom Mikro¬ fon und im Falle eines Richtmikrofons auch in der richtigen Richtung spricht, wobei Aenderungen von Nebengeräuschen dauernd selbsttätig berücksichtigt werden. Im Falle eines akustischen Signals kann der Benutzer während des Sprechens seine Umgebung beobachten oder Schriftstücke benutzen. Hat die Einrichtung einen Hörer oder Lautsprecher, so dient dieser zweckmässig zusammen mit einem Tonfrequenzgenerator als akustischer Signalgeber. Dabei kann der Signalstrom in Abhängigkeit von der Störschallstärke so geregelt werden, dass das Signal trotz Störschall erkennbar bleibt.

Weitere Vorteile werden erzielt, wenn zusammen mit dem Signalgeber ein Schaltglied betätigt und während der Dauer des Signals im betätigten Zustand gehalten wird. Das Schalt¬ glied kann ein Schalter sein, der z.B. in einer Konferenz-

anläge den Sprechkanal jedes Teilnehmers nur einschaltet und im eingeschalteten Zustand hält, wenn und solange die¬ ser Teilnehmer spricht. Dabei wird weniger Störspannung an den Verstärker, an den alle Teilnehmer angeschlossen sind, übertragen, weil die Einrichtungen aller nicht spre¬ chender Teilnehmer abgeschaltet sind, und die Neigung zu einer akustischen Rückkopplung ist kleiner, weil nicht alle Einrichtungen sondern nur die des jeweils Sprechenden im Rückkopplungsweg liegt. Dabei kann das Schaltglied auch so ausgeführt werden, dass, während ein Teilnehmer spricht, die Sprechkanäle der anderen oder bestimmter anderer Teil¬ nehmer nicht eingeschaltet werden können. Die Verzögerungs- mittel verhindern, dass der jeweils sprechende Teilnehmer im Falle einer kurzen Sprechpause abgeschaltet wird. Damit der Teilnehmer nicht gegen seinen Willen plötzlich abge¬ schaltet wird, z.B., wenn er eine Sprechpause über die Ver¬ zögerungszeit hinaus verlängert, wegen angestiegener Stör¬ lautstärke nicht mehr genug laut spricht oder versehentlich seinen Abstand vom Mikrofon vergrössert oder die erforder¬ liche Sprechrichtung zu weit verlassen hat, ist vorgesehen, ihm das bevorstehende Abschalten seiner Einrichtung durch Aenderung,. z.B.. periodische Unterbrechung des Signals oder durch ein anderes Signal anzuzeigen, damit er rechtzeitig weiter, gqf. lauter sprechen, seinen Abstand vom Mikrofon verkleinern,die Sprechrichtung verbessern oder, wenn er nicht weitersprechen will, diese Anzeige unbeachtet lassen kann, woraufhin seine Einrichtung selbsttätig abgeschaltet wird. Durch den selbsttätigen Schaltvorgang werden die Nach¬ teile manuell zu betätigender Schaltvorrichtungen vermie¬ den. Der Benutzer braucht, während er spricht, nicht einen Druckknopf niedergedrückt zu halten, er hat beide Hände frei und kann z.B. in einem Schriftstück blättern. Er kann nicht andere Teilnehmer versehentlich dadurch blockieren, dass er vergisst, einen Schalter nach dem Sprechen umzuschalten

oder z.B. ein Buch, durch das er einen Druckknopf nieder¬ gedrückt hält, wieder wegzunehmen. Auch kann der Druck¬ knopf nicht durch ein darauf gelegtes Buch versehentlich betätigt werden. Diese Vorteile sind besonders auch bei Wechselsprechanlagen erheblich, bei denen solche Versehen die Anlage praktisch aussex Betrieb setzen, weil der Ueber- tragungskanal für die Gegenrichtung gesperrt bleibt. Wenn die Einrichtung eine Wechselsprecheinrichtung ist, wird nämlich das Schaltglied zweckmässig so ausgebildet, dass es von Hören auf Sprechen umschaltet und wieder zurück¬ schaltet, im Falle eines Funk-Sprechgerätes von Empfangen auf Senden und umgekehrt schaltet. Dabei ist z.B. im. Polizeieinsatz die selbsttätige Umschaltung und Anpassung an starke 'Störschalländerungen sowie die Eigenschaft be¬ sonders vorteilhaft,- dass trotz selbsttätiger Umschaltung auch sehr starker Störschall unter keinen Umständen einen unerwünschten Schaltvorgang auslösen kann. Dabei kommt der Vorteil der selbsttätigen Umschaltung besonders zur Gel¬ tung, wenn ein vom Benutzer getragener Helm mit einer ein¬ gebauten Hörsprechgarnitur ausgerüstet ist, wie z.B. für Polizeieinsatz und bei der Feuerwehr üblich, ober wenn die Einrichtung eine Freisprecheinrichtung ist, wobei der Benutzer beide Hände frei hat.

Vorteilhaft ist das Signal z.B. für Benutzer transportab¬ ler Telefonstationen mit drahtloser Uebertragung , z.B. zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, weil es dem Be¬ nutzer ermöglicht, ständig dem Verkehrslärm entsprechend laut zu sprechen, wobei er im Falle eines akustischen Sig¬ nals das Verkehrsgeschehen im Blickfeld behalten kann und im Falle einer Freisprecheinrichtung beide Hände zur Fahr¬ zeugbedienung frei hat. Dabei ist gerade beim Freisprechen eine ausreichende Sprachverständlichkeit nur erreichbar, wenn stets entsprechend dem jeweiligen Verkehrslärm laut genug gesprochen wird. Bei einer solchen Einrichtung kann

vorgesehen werden, dass dann, wenn die Störschallstärke einen Wert erreicht, bei dem eine Verständigung nicht mehr erzielbar ist, an Stelle des Signals ein für diesen Fall vorgesehenes, besonderes Signal gegeben wird, das dem Be¬ nutzer empfiehlt, die Fahrzeugfenster zu schliessen oder das Schliessen der Fenster selbsttätig auslöst, und, wenn der Störschall trotzdem noch zu hoch ist, dem Benutzer nahelegt, sich eines zur wahlweisen Benutzung vorgesehenen Handapparates zu bedienen. Gewünschtenfalls könnte dieses besondere Signal auch eine Umschaltung von der Freisprech¬ einrichtung zum Handapparat auslösen. Dabei kann durch einen Umschalter, der bei von seiner Halterung gehaltenem Handapparat in der einen und bei abgenommenem Handapparat in der anderen Stellung ist, erreicht werden, dass das Mik¬ rofon des Handapparats beim Freisprechen als das über¬ wiegend auf Störschall ansprechende, zweite Mikrofon ver¬ wendet wird.

Indem die Verstärkungsgrade der Mikrofonverstärker bei den gegebenen Empfindlichkeiten der Mikrofone so bemessen sind, dass die Eingangsspannungen der Vergleichsschaltung bei einem für die Sprachverständlichkeit ausreichenden Verhält¬ nis der Schallstärke am ersten Mikrofon zur Schallstärke am zweiten Mikrofon annähernd gleich sind, und die Ver¬ gleichsschaltung das Ausgangssignal abgibt, ^" wenn die Spannung am dem ersten Mikrofon zugeordneten Eingang die Spannung am dem zweiten Mikrofon zugeordneten Eingang über¬ schreitet, wird erreicht, dass die Vergleichsschaltung beim Ueberschreiten des Verhältnisses der Sprechschall¬ spannung zur Störschallspannung, d.h. der Differenz der ent¬ sprechenden Schallpegel (dB) anspricht, welche für die Verständlichkeit der übertragenen Sprache erforderlich ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen ausfuhrungsweg darstellender Zeichnungen in ihrer Anwendung

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bei einem Funksprechgerät für abwechselndes Senden und Empfangen' beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild eines Teiles eines Funksprech¬ gerätes mit einer erfindungsge ässen Fernsprech¬ einrichtung und

Fig. 2 Signale zur Erläuterung der Wirkungsweise der Ein¬ richtung von Fig.- 1.

Nach Fig. 1 ist das Mikrofon 1 eines Kopfsprechhörers 2 über einen Mikrofonverstärker 3, einen Sprachfrequenz- bandpass 4, einen Gleichrichter 5 und einen Tiefpass 6 an einen Eingang 7 eines zwei Eingänge 7 und 8 aufweisenden Komparators 9 angeschlossen. Ein zweites Mikrofon 11, das zur bevorzugten Aufnahme von Störschall angeordnet ist, ist entsprechend über einen Mikrofonverstärker 13 , einen Sprachfrequenzbandpass 14, einen Gleichrichter 15 und einen Tiefpass 16 mit dem zweiten Eingang 8 des Kompara¬ tors 9 verbunden, wobei diesem Eingang 8 noch ein Grösst- und Kleinstwert-Begrenzungsglied 17 vorgeschaltet ist.

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Die Verstärkungsgrade der Mikrofonverstärker 3 und 13 sind bei den gegebenen Empfindlichkeiten der Mikrofone 1 und 11 so bemessen, dass die Spannungen an den Ein¬ gängen 7 und 8 des Komparators 9 einander annähernd gleich sind, wenn das Verhältnis der Schallstärke am Mikrofon 1 zur SGhallstärke am Mikrofon 11 so gross ist, d.h. wenn so laut gesprochen wird, dass die Sprache trotz Störschall verständlich ist. Der Kom¬ parator 9 liefert ein Ausgangssignal, wenn und solange die Spannung am Eingang 7 die Spannung am Eingang 8 überschreitet.

Der Ausgang 20 des Komparators 9 ist mit dem Stellein¬ gang zweier monostabiler Glieder 21 und 22 verbunden. Jedes dieser Glieder 21 und 22 ist aufflankenge- triggert und nachtriggerbar, d.h. es wird durch die Anstiegsflanke eines Eingangsimpulses gesetzt flanken- getriggert und kippt dann nach einer durch die Eigen¬ schaften des Gliedes bestimmten Zeit in seinen Ruhe¬ zustand zurück. Treten während dieser Zeit jedoch ein oder mehrere weitere Eingangsimpulse auf, so kippt das Glied erst dann in den Ruhezustand zurück, wenn seit der Anstiegsflanke des letzten dieser Im¬ pulse die bestimmte Zeit abgelaufen ist (nachtrigger- bar).

Das Ausgangssignal des monostabilen Gliedes 21 steuert einen im Ruhezustand offenen Ein-Aus-Schalter 23 und den im Ruhezustand auf "Empfang" (E) stehenden Sende-

Empfangs-Umschalter 24 des Funksprechgerätes 25, von dem im übrigen nur die Antenne 26, der Modulator 27 und der Demodulator 28 sowie ein Tonfrequenzver¬ stärker 29 zum Senden und ein weiterer 30 zum Empfan¬ gen dargestellt sind.

Das Ausgangssignal des anderen monostabilen Gliedes 22 liegt am negierten Eingang eines im Ruhezustand geschlossenen, periodischen Unterbrechers 33. Der Aus¬ gang eines Tonfrequenzgenerators 34 ist über den Schal¬ ter 23 und den Unterbrecher 33 mit dem Ausgang des ^' Verstärkers 30 sowie an den Eingang eines Dämpfungs¬ gliedes 35 angeschlossen. Das Dämpfungsglied 35 ist von der Spannung am Eingang 8 des Komparators 9 ge¬ steuert, sein "Ausgang ist mit dem Hörer 36 des Kopf¬ sprechhörers 2 und über ein Uebertragungsglied 37 mit dem Sprechstromkreis (Verbindung zwischen dem Ausgang des Bandpasses 4 und dem Eingang des Verstärkers 29) verbunden. Das Glied 37 verhindert, dass der Sprech¬ strom zum Hörer 36 gelangt. Es kann (wie dargestellt) eine Verstärkerstufe sein, deren Verstärkung kleiner als Eins sein kann, damit das Tonfrequenzsignal von der Gegenstation zwar deutlich mitgehört wird, die Sprachübertragung aber nicht stört. Bei ausreichend hoher Spannung des Tonfrequenzsignals kann das Ueber¬ tragungsglied 37 auch ein Dämpfungsglied sein, dessen Dämpfung sowohl dem soeben genannten Zweck als auch dazu dient, die Uebertragung des Sprechstromes zum Hörer 36 ausreichend zu dämpfen. In diesem Fall ist es zweckmässig, das Uebertragungs- bzw. Dämpfungs¬ glied nicht an dem Ausgang des Bandpasses 4 sondern an den Eingang oder z.B. zwischen der ersten und zweiten Stufe des Verstärkers 3 anzuschliessen, wo die Sprechspannung so niedrig ist, dass eine sehr hohe

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Dämpfung nötig wird, bei ^' der praktisch kein Sprech¬ strom zum Hörer 36 gelangt.

Wenn die Spannung am Komparatoreingang 7 die am Ein¬ gang 8 überschreitet, d.h. wenn das für die Sprachver¬ ständlichkeit erforderliche Verhältnis der Sprech¬ spannung zur Störspannung erreicht ist, setzt der Komparator 9 die beiden monostabilen Glieder 21 und 22. Dadurch wird der Umschalter 24 auf "Senden" (S) geschaltet und der Schalter 23 geschlossen, während der im Ruhezustand geschlossene periodische Unter¬ brecher 33, weil sein Eingang negiert ist, keine Unterbrechung bewirkt. Das Signal des Tonfrequenz¬ generators 34 ist im Hörer 36 als Dauerton hörbar und zwar infolge des geregelten Dämpfungsgliedes 35 umso lauter, je grösser die Störschallstärke ist, so dass das Signal bei schwachem Störschall nicht störend und bei starkem Störschall deutlich hörbar ist. Dieses Signal wird zusammen mit dem Sprechstrom des Mikro¬ fonverstärkers 3 auch an den Sendeverstärker 29 ge¬ geben. Durch dieses Signal ist die Gegenstation auch in den Sprechpausen darüber informiert, ob die be¬ schriebene Einrichtung auf "Senden" oder "Empfangen" steht.

Wie Fig.. 2 zeigt, besteht das Ausgangssignal A des Komparators 9 aus Impulsen, deren Längen und Abstände dem Sprechrhythmus entsprechen.

Die monostabilen Glieder 21 und 22 werden durch die Anstiegsflanke jedes dieser Impulse A gesetzt (ihr Ausgangssignal B bzw. C wird 1), und sie kippen eine vorbestimmte Zeit t bzw. t_ nach der Anstiegsflanke des Impulses A, durch- den sie gesetzt wurden, in den Ruhezustand (0) zurück. Solange Impulse A mit Impuls-

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abständen, die kürzer als die vorbestimmte Zeit T

(bzw. t ) sind, aufeinander folgen, bleibt das Glied

21 (bzw. 22) gesetzt B (bzw. C) __ ^■ 1, es kippt erst dann in den Ruhezustand B (bzw. C) = 0 zurück, wenn nach der Anstiegsflanke eines Impulses A während der vorbestimmten Zeit t_ts(bzw. tc_) kein weiterer Impuls folgt. Diese Zeit t_ o ist für das Glied 21 etwas länger als die Dauer der üblicherweise vorkommenden Sprech¬ pausen bemessen, z.B. t_= 2 sec, so dass dieses Glied 21 während des Sprechens nicht kippt, und der Sendezu- stand (S) aufrecht erhalten bleibt. Erst wenn das Signal A=0 bleibt, nachdem seit der Anstiegsflanke eines Impulses die vorbestimmte Zeit t_ abgelaufen ist, kippt das Glied 21 (Signal B wird 0) und schal¬ tet dadurch den Umschalter 24 auf "Empfangen". Bei dem Glied 22 ist diese Zeit t_ etwas kürzer als beim Glied 21 bemessen, z.B. t = 1,5 sec. Im Ruhezustand dieses Gliedes 22 ist der periodische Unterbrecher 33 in Be¬ trieb, so dass der Signalton periodisch unterbrochen wird, um dem Benutzer anzuzeigen, dass die Einrich¬ tung auf "Empfangen" umschaltet, wenn er nicht unver¬ züglich seine Durchsage fortsetzt bzw. lauter spricht. Tut er dies nicht rechtzeitig, so wird automatisch auf "Empfangen" (B wird 0) umgeschaltet, wobei der Schalter 23 den Signalton ausschaltet, woran der Be¬ nutzer erkennt, dass die Einrichtung nun auf "Empfangen" geschaltet ist. In Fig. 2 hat der Benutzer auf die im Zeitpunkt T. einsetzenden Unterbrechungen des Sig¬ naltons . (D) vor Ablauf.der Zeit t_, nämlich im Zeit- punkt T- reagiert und seine Durchsage rechtzeitig (vor Ablauf der Zeit t _Q ) fortgesetzt, so dass der Sendezu- stand (S) erhalten blieb. Er hat die Durchsage dann im Zeitpunkt T, beendet, woraufhin die Einrichtung nach Ablauf der Zeit t _α auf Empfangen (E) umschaltete.

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Die Kleinstwertbegrenzung des Begrenzungsgliedes 17, z.B. eine Vorspannung am Ko paratoreingang 8, ver¬ hindert, dass die Einrichtung bei einem sehr kleinen Störschallpegel durch Atemgeräusche oder durch eine Sprechlautstärke, die zwar genügend über dem Stör¬ schallpegel liegt, aber zur Verständigung nicht sicher ausreicht, auf "Senden" schalten kann. Die Grösstwert- begrenzung ermöglicht es, bei einem sehr hohen Stör¬ schallpegel, der durch den Sprachpegel kaum oder nicht hinreichend überschritten werden kann, noch eine Sprech¬ verbindung herzustellen oder wenigstens zu versuchen. Zu diesem Zwecke kann beispielsweise eine (nicht dar¬ gestellte) Z-Diode am Eingang 8 des Komparators 9 liegen.

Die Tiefpässe 6 und 16 sind zweckmässig so ausgeführt, dass die Anstiegszeit ihres Ausgangssignals kürzer als dessen Abfallzeit und diese Anstiegszeit des Tief¬ passes 16 (z.B. 11 ms) kürzer und dessen Abfallzeit (z.B. 1,5 s) länger als die des Tiefpasses 6 (33 ms bzw. 1 s) ist. Grundsätzlich könnte die in Fig. 1 durch das monostabile Glied 21 erzielte Ueberbrük- kung der Sprechpausen auch durch eine lange Abfall¬ zeit des Ausgangssignals des Tiefpasses 6 erreicht werden, und auch die Wirkung beider monostabiler Glieder 21 und 22 durch vor den Eingang 8 des Kom¬ parators 9 angeordnete Schaltmittel erreicht werden. Dann wäre die Dauer der Aufrechterhaltung des Sende- zustandes in den Sprechpausen sprachpegelabhängig in¬ folge unterschiedlicher Aufladung der Tiefpasskon¬ densatoren.

Die Bandpässe 4 und 14 bewirken, dass Störschall¬ frequenzen ausserhalb des Sprachfrequenzbereiches die Einrichtung nicht beeinflussen. Jedoch können

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diese Bandpässe zur Herabsetzung des Aufwandes auch weggelassen werden.

Anstelle des regelbaren Dämpfungsgliedes 35 kann, je nach den Spannungen bzw. Strömen am Ausgang des Tonfrequenzgenerators 34 und des Bandpasses 4 sowie der Empfindlichkeit des Hörers 36 ein regelbarer Verstärker erforderlich sein. In diesem Zusammenhang kann es auch zweck ässig sein, die Dämpfung des Dämp¬ fungsgliedes 35 bzw. die Verstärkung eines an dessen Stelle vorgesehenen Verstärkers durch das Signal B beim Umschalten von "Empfangen" auf "Senden" und um¬ gekehrt umzuschalten.

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