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Mikrophon.
Vorliegende Erfindung bezieht sieh auf einen Schallempfänger, der nach dem Druckgradientenprinzip arbeitet. Bekanntlich muss das schwingende System dieser Empfängertype, wenn es mit einer elektrodynamischen oder-magnetischen Umwandlungsvorriehtung verbunden ist oder selbst eine solche in sich schliesst, bei konstanter Schallenergie von der Frequenz unabhängige konstante Schnelle aufweisen, wenn die durch die Umwandlungsvorrichtung erzeugte elektromotorische Kraft frequenzunabhängig sein soll.
Diese Bedingung ist durch ein schwingendes System, dessen Eigenschwingung unter dem Übertragungsbereich liegt und dessen Abmessungen klein gegenüber der kÜrzesten Wellenlänge des zu übertragenden Tonbereiches sind, erfüllt. Bei Erregung des tiefabgestimmten schwingenden Systems nimmt die Schnelle mit zunehmender Frequenz linear ab. Sind jedoch die räumlichen Abmessungen des schwingenden Systems klein gegenüber der kürzesten Wellenlänge des zu übertragenden Frequenzbereiches, so entsteht bei konstanter Schalleistung eine mit der Frequenz linear ansteigende treibende Kraft für das schwingende System. Dadurch wird der lineare Abfall der Schnelle kompensiert und es ergibt sich konstante Schnelle bei konstanter Schalleistung bis zur kritischen Frequenz, deren Wellenlänge klein gegen die Abmessungen des schwingenden Systems ist.
Im Bändchenmikrophon nach dem Druckgradientenprinzip sind diese Überlegungen verwirklich. Diese allgemein bekannte Type besteht aus einem dünnen Bändchen aus Leichtmetall von etwa 0-2-0-5 cm Breite und 2-10 cm Länge, das in einem homogenen Magnetfeld leicht aufgehängt ist. Vorder-und Rückseite des Bändchens sind dem Schall ausgesetzt. Die EMK entsteht im Bändehen selbst durch die Bewegung im magnetischen Kraftfeld. Naturgemäss gibt diese Mikrophontype nur eine verhältnismässig kleine EMK ab, die weit hinter der eines Kohlemikrophons oder einer Abtastdose für Schallplatten zurückbleibt.
In der amerikanischen Patentschrift Nr. 1931669 sind Massnahmen angegeben, Sehallfeldver- zerrungen an Mikrophone auszuschalten. Diese Massnahmen beziehen sich auf Schalldruckempfänger und bestehen darin, das schwingende System mit Durchbrechungen zu versehen, die einen reibungslosen Durchtritt der Luft gestatten. Die in dieser Patentschrift beschriebenen Mikrophone, die eine elektrostatische oder piezoelektrische Umsetzungsvorriehtung besitzen, sind durchwegs Druckempfänger, woraus hervorgeht, dass ein Anstieg des Strahlungswiderstandes nicht bezweckt wird. Im Gegenteil, solche Mikrophontypen sollen konstanten Strahlungswiderstand aufweisen, um konstanten Wirkungsgrad über den gesamten Frequenzbereich zu besitzen.
Die Erfindung schlägt vor, das den Schallwellen ausgesetzte schwingende System (Membran) grösser auszuführen als im Hinblick auf die Frequenzübertragungscharakteristik erlaubt ist und mit Durchbrechungen (Löeher, Zwischenräumen od. dgL) zu versehen, deren Abstände voneinander klein gegen die kürzeste Schallwellenlänge sind. Durch diese Massnahme entsteht eine Membran, die trotz grosser Abmessungen einen mit zunehmender Frequenz ansteigenden Strahlungswiderstand aufweist. Das schwingende System kann beispielsweise in Form einer Kuppel ausgeführt und mit einer elektromechanischen Umwandlungsvorrichtung, z. B. einer Schwingspule, versehen sein, wie Fig. 1 in beispielsweiser Ausführung zeigt.
Fig. 2 veranschaulicht die Frequenzübertragungscharakteristik des Mikrophons nach Fig. 1 unter der Annahme, dass die Membran einen Durchmesser von etwa 6 cm aufweist und mit Löchern von 0-3 cm Durchmesser im Abstand von 0-9 cm, gleichmässig verteilt angeordnet, versehen ist. Oben ist der Verlauf der EMK wiedergegeben, wenn die Membran keine Löcher aufweist.
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Bis etwa 3000 Hertz verläuft die Charakteristik gerade und fällt dann mit zunehmender Frequenz ab, da die Wellenlänge kleiner als der Membrandurehmesser wird. Darunter ist die Frequenzübertragungseharakteristik dargestellt, die man mit dem Mikrophon nach der Erfindung erhält. Die EMK bleibt so lange konstant, als der Strahlungswiderstand ansteigt. Es ist ohne Schwierigkeit möglich, die Ausdehnung des Übertragungsbereiches bis an die obere Hörgrenze zu erstrecken. In Fig. 1 ist im Schnitt noch beispielsweise gezeigt, wie die Membran mit einer Schwingspule gekoppelt werden kann,
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Membran kann beliebige Gestalt haben. Beispielsweise kann eine ebene Platte zur Versteifung mit Rippen versehen sein. Auch an ein bestimmtes Membranmaterial ist die Erfindung nicht gebunden. Zweckmässig wird ein steifes, leichtes Material, z. B.
Aluminium, Aluminiumlegierung, steifes Papier u. dgl., den Vorzug haben. Die Kupplung mit der elektromechanischen Umwandlungsvorrichtung kann, wie die Vorrichtung selbst, beliebig gewählt werden.
Wesentlich für die Erfindung ist, dass die Membran bei allen Frequenzen starr bleibt und als Kolben schwingt. Jedoch ist die Zerlegung der Membran in Teile, die auf bestimmte Frequenzbereiche ansprechen, möglich. In manchen Fällen wird sieh insbesondere für höhere Frequenzen vollkommene Starrheit nicht erzielen lassen. Es genügt jedoch, wenn diese Bedingungen auch nur annähernd erfüllt sind.
Durch die gegenüber den bekannten Druckgradientenmikrophonen wesentlich vergrösserte Membran und die Kupplung mit einer elektromechanischen Umwandlungsvorrichtung, z. B. einer
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grösser ist als bei den bekannten Mikrophonen.