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Anordnung zur Frequenzgangverbesserung bei einem elektroakustischen Wandler
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Frequenzgangverbesserung bei einem elektroakustischen
Wandler, der einen vor der Membran befindlichen akustischen wirksamen Hohlraum und eine im Raum hinter der Membran angeordnete mit wenigstens einer Durchbrechung versehene, parallel zur Membran liegende Trennwand aufweist.
Es ist seit vielen Jahren üblich, bei elektroakustischen Wandlern Resonatoren vorzusehen, um damit den Frequenzgang zu verbessern. Es sind Absorptionsresonatoren bekannt, durch die eine Resonanzspitze des Frequenzganges absorbiert wird und es sind Resonatoren bekannt, durch die der Frequenzgang im un- teren Teil des Übertragungsbereichs angehoben wird. Derartige Resonatoren sind entweder an den Rück- raum oder an den Vorraum der Membran gekoppelt.
Durch die Erfindung wird für einen elektroakustischen Wandler der einleitend genannten Art eine be- sonders vorteilhafte Anordnung für einen zusätzlichen Resonatorraum vorgestellt. Diese zeichnet sich ge- genüber den bekannten Resonatoranordnungen dadurch aus, dass sie durch einfache Massnahmen sowohl eine Ankopplung an den Vorraum der Membran als auch eine Ankopplung an den andern Resonatorraum erlaubt. Es ist auch möglich, an die beiden genannten Räume gleichzeitig anzukoppeln und dadurch eine besonders günstige Wirkung auf den Frequenzgang zu erzielen.
Die Erfindung ist nun im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung eines zusätzlichen, gegenüber dem Rückraum der Membran abgedichteten, ringförmigen Resonatorraumes zwischen der Mem- bran und der ebenen Trennwand eine weitere zylindrische Trennwand eingefügt ist.
Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Es sind hiebei zum besseren Verständnis neben den prinzipiellen räumlichen Anordnungen auch die jeweiligen elektrischen Ersatzschaltbilder nach der Kraft-Spannungs-Analogie dargestellt.
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elektrische Ersatzschaltbild und Fig. 3 stellt eine konstruktive Verwirklichung bei einem elektromagnetischen Wandler dar. In den Fig. 4/5 und 6/7 ist die erfindungsgemässe Anordnung des zusätzlichen Resonatorraums mit Öffnungen zum ursprünglichen Resonatorraum, der an den RUckraum der Membran ange-
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gehörigen Ersatzschaltbildern gezeigt.
In Fig. l ist ein elektroakustischer Wandler dargestellt, dessen Gehäuse G sich im Aufnahmeraum eines Handapparates HA befindet. Das Wandlergehäuse ist durch die Membran M und die Trennwand Tl, welche die Durchbrechung Ll besitzt, in den Vorraum C4 und den Rückraum C2 der Membran sowie den Resonatorraum Cl unterteilt. Die Durchbrechung in der Trennwand T ist mit einem akustischen Widerstand Rl abgeschlossen.
Die Schallöffnungen des Wandlergehäuses führen durch die Schallkanäle L3/R3 ins Freie. Im vorliegenden Fall ist angenommen, dass der elektroakustische Wandler als Hörer benutzt wird. Es ist deshalb ein Ohrvolumen C3 angedeutet. Gemäss der Erfindung ist durch eine weitere zylindrische Trennwand T2 zwischen der ersten Trennwand Tl und der Membran ein zusätzlicher, gegenüber dem Rückraum der Membran abgedichteter ringförmiger Resonatorraum C5 geschaffen. Dieser ist bei diesem
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Ausführungsbeispiel durch die akustisch wirksame Öffnung L6/R6 mit dem Vorraum der Membran verbunden.
In Fig. 2 ist das den akustischen Verhältnissen der Fig. l entsprechende elektrische Ersatzschaltbild dargestellt. Es entsprechen hiebei die Kapazitäten den reziproken Steifigkeiten der betreffenden Volumina und die Induktivitäten und Widerstände den Massen- bzw. den akustischen Widerständen der betreffenden Öffnungen. Die durch einen Apostroph gekennzeichneten Elemente sind hiebei auf die Membran bezogen.
Der der erfindungsgemässen Lösung entsprechende Zweig R'6. l'6. C'5 ist gegenüber dem als bekannt vorausgesetzten Netzwerk durch eine dickere Strichstärke hervorgehoben.
Ist das Volumen des zusätzlichen Resonatorraums C5 verhältnismässig gross, dann ist auch die Kapazität des Kondensators C'5 verhältnismässig gross. Sie wirkt annähernd wie ein Kurzschluss, so dass die Reihenschaltung aus der Induktivität L'6 und dem Widerstand R'6 parallel zur Kapazität C4 liegt, wodurch bei geeigneter Bemessung der Induktivität und des Widerstandes, also bei geeigneter Bemessung der akustisch wirksamen Öffnung am Rande der Membran, eine Anhebung im unteren Teil des Frequenzbandes bewirkt werden kann.
Ist das Volumen des zusätzlichen Resonatorraums C5 verhältnismässig klein, dann lässt sich durch geeignete Bemessung der Öffnung L6/R6 am Rand der Membran ein Resonator gewinnen, der auf eine Frequenz im mittleren oder oberen Teil des Übertragungsbereichs abgestimmt ist. Dieser Resonator wirkt dann als Absorptionsresonator und kann zur Dämpfung einer Resonanzspitze im Frequenzgang des Wandlers verwendet werden.
Die erfindungsgemässe Anordnung des zusätzlichen Resonatorraums hat eine besondere Bedeutung bei elektromagnetischen Wandlern nach dem Ringankerprinzip. Es ist deshalb als praktisches Ausführungsbei- spiel der prinzipiellen Anordnung der Fig. 1 auch ein derartiger Wandler zugrundegelegt. Die ringförmige Auflage A für den Ringanker RA ist so bemessen und angeordnet, dass zwischen ihr und dem Dauermagneten D ein Zwischenraum bleibt, der als zusätzlicher Resonatorraum C5 ausgenutzt wird. Die akustisch wirksame Verbindung zum Vorraum der Membran geschieht hier durch einen oder mehrere Ausschnitte L6/R6 am äusseren Rand der Membran.
Wird der zusätzliche Resonatorraum entsprechend Fig. 4 nicht mit dem Vorraum der Membran, sondern mit dem an den Druckraum der Membran gekoppelten Resonatorraum Cl verbunden, u. zw. mittels einer akustisch wirksamen Öffnung L7/R7, dann entsteht eine Wirkung, wie sie im folgenden an Hand des dazugehörigen Ersatzschaltbildes der Fig. 5 näher erläutert wird.
Bei entsprechender Übersetzung und Grösse des zusätzlichen Resonatorraums C5 kann C'5 der Fig. 5 vernachlässigt werden. Das Schwingungsgebilde C2, L'l, C'l. L'7 kann dann auf zwei Resonanzspitzen innerhalb des Übertragungsbereichs abgestimmt werden. Wird der schwach gedämpfte Helmholtz-Resonator L'1/C'l auf die Membranresonanz (zirka 2000 Hz) und der zusätzliche Resonator auf die untere Resonanztlberhöhung (zirka 1400 Hz) des Helmholtz-Resonators abgestimmt, so erhält man einen linearisierten Frequenzgang, ohne dass der Helmholtz-Resonator durch Seide gedämpft werden muss. Es genügt in diesem Fall die relativ geringe Dämpfung durch die Reibung der Luft am Resonatdrhals. Dies ist dadurch angedeutet, dass der akustische Widerstand R1 bzw. R* l gestrichelt dargestellt ist.
Bei dem im Prinzip dargestellten Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist neben der akustisch wirksamen Verbindung L6/R6 zwischen dem zusätzlichen Resonatorraum C5 und dem Vorraum der Membran C4 noch die akustisch wirksame Verbindung L7/R7 zwischen dem zusätzlichen Resonatorraum C5 und dem ursprünglichen Resonatorraum Cl vorgesehen. Die hiedurch erzielbare Wirkung wird an Hand des analogen Ersatzschaltbildes der Fig. 7 erläutert, in der die genannten Öffnungen durch die Induktivitäten L'6 und L'7 sowie die Widerstände R'6 und R'7 und das Volumen des zusätzlichen Resonatorraums durch die Kapazität C'5 mit dickerer Strichstärke hervorgehoben sind. Das Ersatzschaltbild stellt eine Näherung für die Fälle dar, bei denen C'l bedeutend grösser als C4 ist und die beiden Öffnungen im zusätzlichen Resonator etwa den gleichen Querschnitt haben.
Interessant ist der Fall, dass das Volumen des zusätzlichen Resonatorraums C5 verhältnismässig klein ist. In diesem Fall kann die Ableitung über den Kondensator C'5 vernachlässigt werden, so dass die Induktivitäten L'6 und l'7 in Reihe liegen. Sie bilden zusammen mit den Kapazitäten C'l und C4 einen Parallelschwingkreis, der selbst bei einer kleinen Masse der Resonatoröffnungen leicht auf tiefe Frequenzen abgestimmt werden kann. Dies ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, dass die beiden Induktivitäten LI 6 und LI 7 in Reihe liegen. Es kann durch die tiefe Abstimmung eine Anhebung des Frequenzganges im unteren Teil des Übertragungsbereiches bewirkt werden.
Bei geeigneter Grösse des zusätzlichen Resonatorraums C5 kann mit der in Fig. 6 gezeigten Massnahme nicht nur eine Abstimmung bei tiefen Frequenzen und damit eine Anhebung des Frequenzganges
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im unteren Teil des Übertragungsbereiches bewirkt werden, sondern es kann dadurch gleichzeitig, wenn auf eine entsprechende Bemessung der Öffnung L6/R6 geachtet wird, eine Absorption bei einer Resonanzspitze im Übertragungsbereich erzielt werden. In diesem Fall kommt die Reihenresonanz der Elemente L'6/R'6, C'5 der Fig. 7 zur Wirkung.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur Frequenzgangverbesserung bei einem elektroakustischen Wandler, der einen vor der Membran befindlichen akustischen wirksamen Hohlraum und eine im Raum hinter der Membran angeordnete, mit wenigstens einer Durchbrechung versehene, parallel zur Membran liegende Trennwand aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung eines zusätzlichen, gegenüber dem Rückraum der Membran abgedichteten, ringförmigen Resonatorraums zwischen der Membran (M) und der ebenen Trennwand (Tl) eine weitere zylindrische Trennwand (T2) eingefügt ist.