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Lautsprecherkombination
Die Erfindung betrifft eine Kombination von zwei oder mehreren Lautsprechern, vorzugsweise Konuslautsprechern, die insbesondere für eine besonders gute Wiedergabe der tiefen Frequenzen, aber auch für eine verbesserte Wiedergabe des gesamten Frequenzbereiches geeignet ist.
Zur Wiedergabe der tiefen Frequenzen (40-500 Hertz) wurden bisher grossflächige Konuslautsprecher verwendet, die aber folgende Nachteile aufweisen :
1. Die grosse schwere Membrane ergibt schon unterhalb von 400 bis 500 Hertz (dies ist die obere Grenze des Arbeitsbereiches, wenn der Grosslautsprecher beispielsweise als Tieftonlaut-
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keiten im Frequenzgang, da bereits in diesem Gebiet der Übergang von Kolbenschwingungen zu Flächenschwingungen der Membrane erfolgt.
2. Die grosse schwingende Masse ruft starke Resonanzüberhöhung in der Eigenresonanz hervor und bedingt für einwandfreie Wiedergabe zusätzliche Dämpfungen, die aber wiederum eine Herabsetzung des Wirkungsgrades bedeuten.
3. Eine gute Abstrahlung der tiefen Frequenzen ist dabei immer noch abhängig von der akustischen Anordnung des Lautsprechers auf einer geeigneten Schallwand, in einer Kassette oder von anderen Anordnungen. die einen akustischen Kurzschluss zwischen Vorder-und Rückseite der Membrane verhindern sollen. Dip begrenzte Wirksamkeit dieser Anordnungen ergibt insbesondere im unteren Grenzbereich starke Unregelmässigkeiten, da ihre Abmessungen mit den Wellenlängen dieses Grenzbereiches vergleichbar sind.
4. Eine günstige Abstrahlung der hohen Frequenzen oberhalb zwei bis drei kHz ist mit grossen Membranen überhaupt nicht mehr möglich.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile unter Verwendung an sich bekannter Lautsprecherkombinationen, die zwei oder mehrere Lautsprecher umfassen, welche über eine akustische
Kapazität (ein Luftpolstervolumen), gebildet durch eine allseits geschlossene Kassette, gekoppelt sind. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass die Lautsprecher derart untereinander gekoppelt und gegeneinander sowie zum Kopplungsvolumen des Luftpolsters so abgestimmt sind, dass im Bereich der Eigenresonanz der Lautsprecher eine bandfilterähnliche Erhöhung der abgestrahlten Schallenergie erzielt wird.
Dabei ist durch geeignete Massnahmen, z. B. durch ein Dämpfungsmaterial innerhalb der Kassette, dafür zu sorgen, dass stehende Wellen weitestgehend unterdrückt werden. Die Schwingspulen der Lautsprecher können in Serie oder parallel geschaltet sein.
Die Zeichnung stellt beispielsweise mehrere Ausführungsformen der Erfindung dar, u. zw. zeigt Fig. 1 eine Ausführung mit zwei Lautsprechern, Fig. 2 das elektrische Ersatzschaltbild dieser Anordnung. Fig. 3 erläutert die Verbesserung der Frequenzkurve des gesamten schwingenden Systems bei tiefen Frequenzen. Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der beispielsweise vier Lautsprecher kombiniert sind. Darin bedeuten : Z. i Masse des schwingenden Systems des Lautsprechers 1, Z Rückstellkraft des
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Systems des Lautsprechers 2, D2 Rückstellkraft des schwingenden Systems des Lautsprechers 2, R2 innere Reibung des schwingenden Systems des Lautsprechers 2, Dk Rückstellkraft des koppelnden Luftpolstervolumens Vk.
Die Vorteile der erfindungsgemässen Anordnung sind folgende :
1. Das Ersatzschaltbild zeigt gewisse Ähnlich- keiten mit elektrischen Bandfiltern. Eine Durchrechnung des Problems zeigt, dass bei geeigneter Abstimmung der beiden Lautsprecher und des Kopplungsvolumen'. tatsächlich eine bandfilter- ähnliche Erhöhung der abgestrahlten Schallenergie im Bereich der Eigenresonanz der beiden Lautsprecher auftritt. Die für eine bestimmte Dimensionierung errechnete Frequenzkurve des Betrages der Geschwindigkeit des gesamten schwingenden Systems bei einer erfindungsgemässen Lautsprecherkombination zeigt die voll ausgezogene Schaulinie in Fig. 3.
Es tritt nicht wie bei Verwendung nur eines Lautsprechers (siehe die gestrichelte Schaulinie) eine Bevorzugung eines schmalen Frequenzbandes im Bereich der Grundresonanz auf, sondern ein breites Frequenzband, nahezu eine Oktav, wird
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im Bereich der Grundresonanz der beiden Lautsprecher gleichmässig angehoben. Eine differenzierte und ausgeglichene Basswiedergabe ist die Folge.
2. Die untere Grenze des verarbeitbaren Frequenzbereiches ist nur durch die Eigenresonanz der Lautsprecher gegeben, da durch die allseits geschlossene Kassette ein akustischer Kurzschluss auf alle Fälle vermieden wird.
3. Es besteht die Möglichkeit, ein akustisches Wiedergabeaggregat für Verarbeitung auch grösserer Leistungen aus Lautsprechern zusammenzusetzen, die infolge günstiger Dimensionierung ein besonders breites Frequenzband abzustrahlen in der Lage siud.
4. Bei Verwendung von mehr als zwei Lautsprechen besteht ausserdem noch die Möglichkeit, durch entsprechende Stellung der Lautsprecherachsen die sonst nur in der Achsrichtung abgestrahlten hohen Frequenzen über einen breiten Raumwinkel zu verteilen. Fig. 4 zeigt beispiels-
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geschlossenen Kassette 5 mit zueinander geneigten Achsen.
Die bisher aufgezeigten Vorteile ergeben sich schon aus rein theoretischen Überlegungen und konnten durch praktische Versuche nicht nur voll bestätigt werden, sondern es zeigt sich, dass als weiterer Vorteil :
5. im gesamten Frequenzbereich durch die Verkopplung mehrerer Lautsprecher eine Linearisierung der Wiedergabefrequenzcharakteristik auftritt.
Schliesslich sei noch bemerkt, dass gemäss Fig. l nur beispielsweise eine Kombination von zwei hinsichtlich ihrer Abmessungen identischer Lautsprecher dargestellt wurde. Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, kann man auch zwei oder mehrere Lautsprecher in erfindungsgemässer Kombination verwenden, die voneinander verschiedene Abmessungen aufweisen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Lautsprecherkombination, umfassend zwei oder mehrere, zusammenwirkende Lautsprecher, vorzugsweise Konuslautsprecher, dadurch gekennzeichnet, dass die Lautsprecher über eine akustische Kapazität (ein Luftpolstervolumen), die durch eine allseits geschlossene Kassette gebildet ist, derart untereinander gekoppelt und gegeneinander sowie zum Kopplungsvolumen des Luftpolsters so abgestimmt sind, dass im Bereich der Eigenresonanz der Lautsprecher eine bandfilterähnliche Erhöhung der abgestrahlten Schallenergie erzielt wird.