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Einrichtung zur Aufnahme oder Abgabe eines breiten Schallwellenbereiches.
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empfänger (Mikrophone od. dgL) oder Schallsender (Telephone od. dgl. ) verwendet wird, die so gebaut sind, dass sie einen guten Wirkungsgrad haben in einem verhältnismässig kleinen Frequenzenbereich, für den sie bestimmt sind. Dementsprechend würden die hier vorgeschlagenen Sender (Telephone) eine Strahltmgsdämpfung haben müssen, die gross ist oder wenigstens gross ist im Verhältnis zur übrigen Dämpfung
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u. zw. sowohl bei einwelligen wie auch bei mehrwelligen Systemen ungefähr in gleicher Weise.
Bei akustisch gekoppelten Systemen muss ausser der geeigneten Dämpfung auch der Koeffizient der Kopplung zwischen den verschiedenen Systemen richtig gewählt werden, u. zw. muss bei Sehall- empfängern zwecks guten Wirkungsgrades darauf geachtet werden, dass die vom Strahlungssystem (Membran) auf das mit ihm gekoppelte System übertragene Energie (Absorbtionsenergie) einen im Vergleich zu der vom Strahlungsystem (Membran) insgesamt ausgestrahlten Energie (Reflektionsenergie) genügenden Betrag aufweist. Bei Schallsendern muss zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades dia ausgestrahlte Energie (in Form von Schall) relativ gross zur Energie, die die Reibung verbraucht, oder mindestens nicht wesentlich geringer sein als die innerhalb des gekoppelten Gebildes verbrauchte Energie (z. B. Reibungsdämpfung).
Da solche Instrumente einzeln einen verhältnismässig kleinen Frequenzenbereich überdecken, erreicht man erfindungsgemäss den notwendig grossen Frequenzenbereich zur Übertragung der Sprache oder Musik durch Verwendung einer Mehrzahl solcher korrekt hergestellten Schallempfänger und Schallsender, von denen jeder aus mehreren miteinander gekoppelten Schwingungsgebilden besteht und'jeder auf einen bestimmten Bereich abgestimmt ist. Z. B. ein Schallempfänger hat bei gutem Wirkungsgrad einen Frequenzenbereich von 600-1200 Perioden, ein andrer 1200-2400 Perioden, usw.
Der Wirkungsgrad der SchallÜbertragung wird noch dadurch verbessert, dass die elektrischen Übertragungsströme durch irgendwelche geeigneten Mittel so gesiebt werden, dass immer jenes Frequenzgebiet der elektrischen Ströme dem einzelnen System zugeführt wird, dessen Abstimmbereich diesem Frequenzgebiet entspricht.
Fig. 1 der Zeichnung stellt drei Resonanzkurven I, II und 111 dar, von denen jede beispielsweise die Kurve eines gekoppelten Systems zeigt (akustisch gekoppelt). In jedem der drei Fälle ist jedes einzelne Gebilde des betreffenden gekoppelten Systems auf eine gemeinsame Frequenz (im System I mit nr bezeich-
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bezeichnet) ergeben. Ist eine Anzahl solcher gekoppelter Systeme, von denen jedes einen vom andern verschiedenen Frequenzenbereich hat, in einer Apparatur kombiniert, so erhält man einen Frequenzenbereich, der mehr oder weniger den gewünschten Tonfrequenzenbereich überdeckt und innerhalb desselben an allen Punkten den Ton mit gutem Wirklmgsgrad übermittelt. Im Beispiel der Fig. 1 bedeckt der erste Bereich Frequenzen von 600-1200, der zweite von 1200-2300 und der dritte von 2300-4200, usw.
In Fig. 2 ist in diagrammatischer Ausführung dargestellt, wie ein Schallübertragungssystem nach der Erfindung in der Praxis aussehen wird. Wenn in dieser Figur auch nur je drei Vorrichtungen an der Schallempfangs- und an der Schallaussendungseite gezeigt sind, besagt das nicht, dass sie auf eine bestimmte Anzahl zu beschränken sind, sondern diese richtet sich nach dem zu erfüllenden Zweck.
In Fig. 2 zeigen 1, 2 und 3 je einen Schallempfänger, z. B. Mikrophon, das mit der Hauptüber- tragungsleitung , durch einzelne Kreise elektrisch verbunden ist. Jedes Mikrophon ist auf eine bestimmte Frequenzengruppe abgestimmt, die verschieden ist von denen, auf die die andern Mikrophone abgestimmt sind, u. zw. so, dass alle verwendeten Mikrophone den ganzen gewünschten Frequenzenbereich überdecken. So kann jedes Mikrophon leicht mit dem bestmöglichen Wirkungsgrad innerhalb seines eigenen kleinen Frequenzenbereiches gebaut werden.
Natürlich kann an Stelle eines Mikrophons jeder andere geeignete Schallempfänger verwendet werden.
Wie oben angegeben, ist jedes Mikrophon mittels eines einzelnen Kreises mit der Hauptleitung ll, l2 verbunden. Die Mikrophone können die Energie von einem gemeinsamen Stromkreis erhalten, der die
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Für die Mikrophone sind Transformatoren la, 2a, 3a -vorgesehen, deren zweite Spulen über selektiv wirkende Leiter- und Widerstandskombinationen elektrischer Art mit-der gemeinsamen Hauptleitung verbunden sind. Hiefür kommen in erster Linie Siebketten (4, 5, 6, 7 bew. 12, 13, 14, 15) und Abstimmkreise (8, 9) in Betracht, die so bemessen sind, dass sie als Filtrierkreise wirken, d. h.
Ströme innerhalb eines bestimmten Frequenzenbereiches entsprechend dem Frequenzenbereich des zugehörigen Vibrators hindurehlassen, die aber den Strömen aller andern Frequenzen ausserhalb dieses Bereiches ein grosses Hindernis bieten. So kann z. B. das Mikrophon 1, das z.
-B. die niedrigen Frequenzen überdeckt, mit der Hauptleitung j, l2 verbunden werden durch den Transformator la und einen Kreis, der eine Anzahl von Filtrierkreisen mit Induktanzen 4 und 5 und Kapazitäten 6 und 7 in der dargestellten Schaltung enthält, wogegen Mikrophon 2 (mittlerer Frequ'enzenbereich) mit der Hauptleitung verbunden werden
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Kapazitäten 14, 15 in Reihe geschaltet und die Induktanzen 2, 3'liegen im Nebenschluss, um die niedrigen Frequenzen in diesem Stromkreise zu unterdrücken.
Das Sehallübertragungs-oder Aussendungsende, das einen Lautsprecher darstellen kann, kann beispielsweise folgendermassen angeordnet sein.
Drei Telephone 16, 17 und 18 sind um eine gemeinsame Tonkammer 19 angeordnet. Die Membranen dieser Telephone sind bei 20 angegeben, und ihre Erregerspulen sind mit 21 bezeichnet. Jedes Telephon ist mit einer besonderen Tonkammer 22 versehen, und jede Telephonmembran 20 mit ihrer betreffenden Tonkammer 22 ist auf eine bestimmte Frequenz abgestimmt, die sich von denen der andern Membranen unterscheidet, so dass z. B. in diesem Falle für jedes Telephon ein akustisch gekoppeltes
System erzeugt ist (bestehend aus einer Membran und einer Tonkammer), das einen Frequenzenbereich, wie in Fig. 1 angegeben, überdeckt. Die Hauptkammer 19 kann in ein Horn 23 auslaufen, das entsprechend mit der Hauptkammer 19 geeignet gekoppelt ist, so dass der bestmöglichste Wirkungsgrad erzeugt wird.
Die Erregerspulen 21 der einzelnen Telephone 16, 17 und 18 sind mit der Hauptleitung l,. durch Stromkreise verbunden, die in bezug auf die betreffenden Frequenzen der einzelnen Telephone elektrisch abgestimmt sind, ähnlich wie an Hand der Schallempfangsseite des Systems bei 8, 9 beschrieben ist.
Natürlich können auch hier Siebketten (vgl. Fig. 3) verwendet werden.
Fig. 2 zeigt drei Telephone, mit andern Worten eine Mehrzahl von Sehallsendern, die so angeordnet sind, dass ihr Schall durch ein gemeinsames Horn austritt. Auf Wunsch ist natürlich auch für jedes Telephon ein einzelnes Horn möglich, sowie am andern Ende des Systems für jeden Tonfrequenzenbereich ein einzelnes unabhängiges Mikrophon dargestellt ist. Ebenso können, anstatt eine Anzahl unabhängig voneinander angeordneter Mikrophone zu verwenden, alle so angeordnet werden, dass sie den Schall von einem gemeinsamen Horn oder Sprachrohr empfangen, wie bei 23 an dem Ausstrahlungsende des Systems gezeigt ist. Ebenso ist es nicht notwendig, dass an dem einen Ende des Systems genau so viel Schallvorrichtungen angebracht sind wie an dem andern. Diese Änderungen sind als Äquivalente anzusehen und liegen innerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung.
Auch genügt es nach der Erfindung, nur den einen Teil der Schallübertragung wie beschrieben auszuführen, z. B. nur die Seite der schallaussendenden Stelle.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, u. zw. angewendet auf einen Apparat zur Wiedergabe der Schallwellen (Lautsprecher) dargestellt, bei dem drei Lautsprechertelephone 26,27, 28 nach der Erfindung mit der Hauptleitung durch kombinierte Drossel-und Kondensatorketten verbunden sind. Die einzelnen Lautsprechtelephone sind so abgestimmt, dass jedes einen bestimmten Teil eines zu über- tragenden Frequenzenbereiches mit gutemWirkungsgrad wiedergibt, und die Ketten sind für jedes Telephon so zusammengestellt, dass die Frequenzen unterhalb und oberhalb seines Abstimmungsgebietes von dem betreffenden Telephon ferngehalten werden. Es wird dies dadurch erreicht, dass die Produkte aus den Grössen der zueinander gehörigen Kondensatoren und Selbstinduktionen entsprechend bemessen werden.
Telephon 26 mit Kette I sei beispielsweise für den Frequenzenbereich 4000-2000, Telephon 27 und Kette II für 2000-1000 und Telephon 28 mit Kette III für den Bereich 1000-500 bemessen. Es ist selbstverständlich, dass die Anzahl solcher Elemente (Telephon mit Kette) beliebig gross, der Gesamtfrequenzenbereich beliebig weit und seine Unterteilung beliebig sein kann. Wie die frei endenden Leitungen in Fig. 3 zeigen, muss man sich für die höheren und tieferen Gruppen entsprechend abgeänderte Ketten und angepasste Telephone hinzudenken, bis zu reinen Kondensator-und Drosselketten.
Eine wesentliche Vereinfachung gegenüber den Anordnungen nach Fig. 2 und 3 wird erzielt, wenn
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Anker und Membran bestehende mechanische Schwingungssysteme baulich so zusammenfasst, dass man ihnen ein gemeinsames magnetisches Feldsystem zuordnen kann. In der Fig. 4 ist eine Einrichtung mit sechs mechanischen Schwingungssystemen 29, 30, 31, 32,33, 34 dargestellt, die je zu drei zusammengefasst sind und von denen jede Gruppe ein in sich geschlossenes, bei dem Ausführungsbeispiel dreieck förmiges Feldmagnetsystem 35, 36 besitzt. Die Feldmagnete sind so angeordnet, dass je zwei als konvergierende Polschuhe den schwingenden Membranen 29-34 gegenüberstehen.
Die Spulen der Feldmagnete sind hintereinander geschaltet und an die Leitungen 11, 12 geführt. Wenn man sämtliche mechanischen Schwingungssysteme in einer einzigen solchen Kombination vereinigt, dann kann man naturgemäss sämtliche Feldspulen direkt an die Leitung legen. Bei dem Beispiel der Fig. 4 ist die Einrichtung so getroffen, dass das System 29-31 für tiefe, das System 32-34 für hohe Frequenzen bestimmt ist, und daher ist bei dem erstgenannten System zwischen die Leitungen 11, 12 und die Feldspule eine Drosselkette, bei dem andern System eine Kondensatorkette vorgeschaltet.
Die Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit ebenfalls sechs mechanischen Vibratoren 37, 38, 39, 40, 41, 42 baulich vereinigt. Die zugehörigen Feldmagnete sind in Form eines Sechsecks im übrigen in analoger Weise wie bei den Einzelgruppen der Fig. 4 angeordnet. Die Feldspulen sind sämtlich mit dem einen Pol mit der einen Leitung 11, mit dem andern Pol mit der andern Leitung 12 verbunden. In sinngemäss entsprechender Weise wie bei Fig. 2 und insbesondere Fig. 3 sind zwischen die einzelnen Feldspulen und die Hauptleiter 11 und 12 Drosselketten, Kondensatorketten oder gemischte Ketten eingeschaltet. An Stelle der Ketten können natürlich auch Abstimmkreise entsprechend den verschiedenen Frequenzengruppen Anwendung finden.
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Die dargestellten Beispiele zeigen, soweit die mit den mechanischen Vibratoren zusammenwirkenden elektrischen Systeme zeichnerisch dargestellt sind, ausnahmslos elektromagnetische Übertragungen.
Es ist natürlich klar, dass in sinngemässer Anwendung alles hier Ausgeführte auch für elektrodynamische Vorrichtungen, Mikrophonanordnungen und überhaupt für alle Anordnungen gilt, bei denen durch die Schwingung mechanischer Systeme Wechselströme erzeugt oder durch Wechselströme Schwingungen eines mechanischen Systems hervorgerufen werden.
Die Art und Weise der elektrischen Schallübertragung, nachdem der Schall in elektrische Schwingungsenergie umgewandelt ist, kann nach Belieben geschehen, und es ist daher in der Zeichnung eine direkte Verbindung zwischen dem Schallempfangs-und dem Schallaussendungsende ausgelassen und die Lücke mit dem Buchstaben a ; bezeichnet, so dass die Übertragung entweder direkt, d. h. durch direkte Leiter, oder indirekt, d. h. durch induktive Umwandlung oder durch Radioübertragung od. dgl. geschehen kann, denn die Art und Weise der Übertragung der elektrischen Schwingungsenergie hat keinen Einfluss auf die Funktion der vorliegenden Erfindung.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Aufnahme oder Abgabe eines breiten Schallwellenbereiches mit mehreren verschieden abgestimmten Vibrationssystemen, dadurch gekennzeichnet, dass jedes dieser Vibrationssysteme aus mehreren Schwingungsgebilden (z. B. 20, 22) besteht die miteinander gekoppelt und unter sich nahezu gleich abgestimmt sind, so dass jedes Vibrationssystem eine Resonanzkurve (Kopplungskurve) mit mehreren Maxima besitzt.