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Die
Erfindung betrifft einen Mehrfachfunktions-Signalgeber zur Erzeugung
sowohl von Schallwellen bzw. Tönen
als auch von Vibrationen nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw.
4.
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Ein
Lautsprecher ist ein Schall oder Töne erzeugendes Gerät, das hörbare Töne aufgrund
von elektrischen oder elektronisch angelegten Tonsignalen oder eine
zuvor eingegebene Ruftonfolge oder eine Melodie abzugeben vermag.
Solche Lautsprecherfunktionen werden in mobilen Kommunikationseinrichtungen
wie beispielsweise Mobiltelephonen eingesetzt, erzeugen aber auf öffentlichen,
bevölkerten
Plätzen
störende
Geräusche.
Daher wird an deren Stelle vielfach ein Vibrationsmodus zur Erzeugung
eines Rufsignals eingesetzt, was zunehmend die Bereitstellung eines
Mehrfachfunktions-Signalgebers erforderlich macht.
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In
jüngerer
Zeit wurden daher Entwicklungen für einen Mehrfachfunktions-Signalgeber
vorangetrieben, der die Grundfunktion zuverlässig bietet, während gleichzeitig
der Raumbedarf durch Integration der Bauteile wie Schwingungserreger,
Summer, Empfänger,
Lautsprecher und dergl. verringert wird.
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Hiermit
ist unvermeidlich eine relative Funktionsverschlechterung verbunden,
wenn verschiedene Funktionen möglich
sein sollen. Folglich hat es nicht an Versuchen gefehlt, diese Verschlechterung
zu vermeiden. Insbesondere bei einer Vibrationsfunktion, die eine
Schwinganordnung zur Erzeugung von Schwingungen aufgrund der Resonanz
eines Schwingungserzeugers, der mittels einer Feder aufgehängt ist,
umfasst, Schwingungen auch bei der Schallabgabe erzeugt.
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Zunächst sei
anhand von 1 ein bekannter
Mehrfachfunktions-Signalgeber
näher beschrieben.
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Der
in 1 dargestellte typische
Aufbau eines Mehrfachfunktions-Signalgebers umfasst ein Gehäuse 10 mit
einem Innenraum, eine schallerzeugende Membran 1, die am
Außenrand
mit dem oberen Rand des Gehäuses 10 verbunden
ist, eine an einem unteren Teil der Membran 1 befestigte
Schwingspule 2, einen inaxialer Richtung der Schwingspule
magnetisierten Magneten 4, eine mit dem Magneten verbundene,
einen magnetischen Kreis bildende obere Platte 3, ein zusammen
mit dem Magneten 4 einen magnetischen Kreis bildendes Joch 5,
ein zusammen mit der oberen Platte 3 und dem Joch einen
Vibrationskörper
bildendes Gewicht 6, obere und untere Tragfedern 7 und 8 zur
Aufhängung
des Vibrationskörpers
an einer oberen und einer unteren Stelle und eine Vibrationsspule 9,
die im Gehäuse 10 auf
einem Gitter 11 zur Erzeugung von Vibrationen angeordnet
ist.
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Die
Vibrationsspule 9 ist zusätzlich vorgesehen. Über Zuleitungen 14 bis 17 kann
von außen
Strom angelegt werden. In diesem Fall werden über die vier Zuleitungen Signalquellen
angeschlossen. Üblicherweise werden
die Leitungen an die Signalquellen über mit +, –, + und – gekennzeichnete Anschlüsse angeschlossen.
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Wird
Strom über
die Leitungen 14 und 15 bei dem beschriebenen
Aufbau angelegt, wird eine elektromagnetische Kraft durch die Schwingspule 2 im
Magnetkreis aus oberer Platte 3, vertikal magnetisiertem
Magneten 4 und Joch 5 erzeugt.
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Es
wird also ein magnetisches Feld zur Schwingspule im Magnetkreis
aus oberer Platte 3, inaxialer Richtung der Schwingspule
magnetisiertem Magneten 4 und dem Joch 5 erzeugt,
wobei magnetische Kraftlinien aus dem N-Pol der Stirnflächen des
Magneten austreten und zum S-Pol des Magneten durch die obere Platte 3,
die Schwingspule 2 und das Joch verlaufen. In diesem Fall
hat die Schwingspule 2 eine Lautsprecherfunktion durch
Verwendung des magnetischen Flusses des magnetischen Kreises aufgrund
des Magnetfelds.
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Da
das Joch 5 im unteren Teil dünner als an den Seiten ist,
gelangt ein Teil des Magnetflusses zur im Unterteil oder am Boden des
Gehäuses
angeordneten Vibrationsspule 9. Dieser Leck-Magnetfluss induziert eine
elektromagnetische Kraft in der Vibrationsspule 9, wenn
Strom über
die Zuleitungen 16 und 17 eingespeist wird.
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Bei
dem bekannten Mehrfachfunktions-Signalgeber ist die Schwingspule
im Magnetkreis auf der Seite der Membran angeordnet, so dass diese
bei der Schallabgabe mit diesem Signal beaufschlagt wird. Der untere Magnetkreis
umfasst die Vibrationsspule, so dass die untere Spule bei der Vibrationserzeugung
mit Strom beaufschlagt wird.
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Beim
Vibrationsbetrieb dieses Mehrfachfunktions-Signalgebers liegt die
Resonanzfrequenz in einem Band von 100 bis 200 Hz. Der Schall wird
mit einer Frequenz von wenigsten 350 Hz abgegeben, und folglich kann
die Schallabgabe als aufgrund der unterschiedlichen Frequenzbänder von
der Vibrationserzeugung unabhängig
angesehen werden. Da jedoch in der Praxis die Schallabgabe aufgrund
einer FM-Modulation erfolgt, wird manchmal die Resonanzfrequenz
ungewollt gleichzeitig eingespeist was zur Vibrationserzeugung führt, so
dass die Stärke
der Vibration bei der Schallabgabe ebenso groß sein kann wie bei der Vibrationserzeugung.
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Es
ist auch ein Mehrfach-Signalgeber (
EP 1 008 394 A1 ) mit einer Sensorspule zur
Feststellung besonders großen
Schwingungen bzw. Schwingungsspitzen der Tauchmagnetanordnung bei
Erregung mit etwa der Resonanzfrequenz bekannt, der eine Erregungsspannung
abgibt. Die in der Sensorspule induzierte Erregungsspannung wird,
gfs. nach Verstärkung,
auf die Schwingspule zurückgekoppelt,
um mit der elastisch abgestützten
Tauchmagnetanordnung
2 ein deutliches Vibrationssignal
mit der niederfrequenten Resonanzfrequenz abgeben zu können und
dies trotz gegebenenfalls schwankender Resonanzfrequenz wegen Temperaturabhängigkeit
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In
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 42 24 404 A1 ist eine Schaltungsanordnung
mit einem Bandpassfilter zum Anschluss von Lautsprecheranordnungen
an eine Tonsignal-Verstärker-Endstufe
beschrieben, die wenigstens einen Tiefton- und einen Hochton-Lautsprecher aber üblicherweise
auch einen Mittelton-Lautsprecher
enthält,
so dass die Tonfrequenzen in einen Tiefton-, einen Mittelton- und
einen Hochtonbereich aufgeteilt werden können. Die Lautsprecher werden
dann an das Filter entsprechend ihres Frequenzbereichs angeschlossen.
Das Filter lässt
den gesamten Tonfrequenzbereich durch.
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Aus
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 199 27 292 A1 ist ein an eine Schwingspule
eines Schnurlostelephons gelegtes Notch-Filter bzw. ein Bandpassfilter für den Frequenzbereich
eines einer frequenzselektiven Messung des Umgebungsgeräuschspegels,
der im höheren
Frequenzbereich als das Vibrationssignal liegt, bekannt, um die
Intensität
der Rufsignalisierung zu verändern.
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Zum
Ausgleich von Herstellungstoleranzen ist es bekannt (
EP 1 053 796 A1 ), der Tonfrequenz
eine variierende Rechteckfrequenz zu überlagern.
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Die
Erfindung soll die eingangs in Verbindung mit 1 genannten Problem vermeiden. Ihr liegt
das technische Problem zugrunde, einen Mehrfachfunktions-Signalgeber
bereitzustellen, bei dem bestimmte Tonsignalfrequenzen ohne Beeinflussung
des Tonklangs unterdrückt
werden können,
um die Tonqualität
insgesamt zu verbessern.
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Mehrfachfunktions-Signalgeber,
die das der Erfindung zugrundliegende Problem lösen, sind mit ihren Ausgestaltungen
in den Patentansprüchen
angegeben.
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Die
Lösung
des Erfindungsproblems besteht darin, dass für den Mehrfachfunktions-Signalgeber
ein Aufbau vorgesehen wird, der es ermöglicht, Frequenzen in bestimmten
Bereichen zu unterdrücken,
wenn Signale an eine Vibrationsspule und eine Schwingspule angelegt
werden, um so die Resonanzerregung zu unterdrücken oder zumindest zu mindern.
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Der
erfindungsgemäße Mehrfachfunktions-Signalgeber
umfasst ein Gehäuse
mit einem Innenraum, eine in dem Gehäuse vorgesehene Vibrationsspule
zur Erzeugung von Vibrationen zur Erzeugung von Vibrationen, eine
tonerzeugende Membran, deren Außenrand
mit dem oberen Rand des Gehäuses
verbunden ist, eine an einem unteren Teil der Membran befestigte
Ton- bzw. Schwingspule zur Schallerzeugung aufgrund von Tonsignalen,
einen in axialer Richtung zur Schwingspule magnetisierten Magneten,
eine mit dem Magneten verbundene, einen magnetischen Kreis bildende
obere Platte, ein zusammen mit dem Magneten einen magnetischen Kreis
bildendes Joch, ein zusammen mit dem Magneten, der oberen Platte
und dem Joch einen Vibrationskörper
bildendes Gewicht und eine Tragfederanordnung zur Aufhängung des
Vibrationskörpers.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass an der Ton- bzw. Schwingspule entweder ein Notch-Filter (Bandpassfilter) oder
ein Hochpassfilter liegt und die Vibrationsspule im Unterteil oder
am Boden des Gehäuses
auf einem Gitter angeordnet ist.
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Der
Mehrfachfunktions-Signalgeber hat getrennt voneinander die Schwingspule
und die Vibrationsspule, in der eine elektromagnetische Kraft nach
beiden Seiten der Vibrationsspule bei Beaufschlagung mit einem niederfrequenten
Strom erzeugt wird, um so eine Vertikalbewegung des Vibrationskörpers aus
dem Magneten, der oberen Platte, dem Joch und dem Gewicht zur Erzeugung
eines Vibrationssignals anzuregen, während die elektromagnetische
Kraft an der Schwingspule im Magnetkreis aus der oberen Platte,
dem in axialer Richtung zur Schwingspule magnetisierten Magneten
und dem Joch erzeugt wird, wenn ein hochfrequenter Strom angelegt
wird, um ein Ton- bzw. Schallsignal abzugeben, bei dem niedere Frequenzen
in bestimmten Bereichen unterdrückt
werden, um die Schall- bzw. Tonqualität ohne Klangbeeinflussung bei
verminderter Vibration während
der Schallerzeugung zu verbessern.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
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1 den Grundaufbau eines
Mehrfachfunktions-Signalgebers,
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2 Stromzuführungs-Bauteile
einer Schwingspule und einer Vibrationsspule eines Mehrfachfunktions-Signalgebers,
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3 eine erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Mehrfachfunktions-Signalgebers,
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4 eine zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Mehrfachfunktions-Signalgebers,
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5 eine dritte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Mehrfachfunktions-Signalgebers,
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6 eine vierte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Mehrfachfunktions-Signalgebers,
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7 eine fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrfachfunktions-Signalgebers,
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8 eine sechste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Mehrfachfunktions-Signalgebers,
und
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9 eine siebte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Mehrfachfunktions-Signalgebers.
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Eine
erste Ausführungsform
der Erfindung wird anhand der 1 und 3 näher erläutert.
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Aus
den 1 und 3 ergibt sich ein Mehrfachfunktions-Signalgeber mit einem
Gehäuse 10 mit
einem Innenraum 10, einer in dem Gehäuse 10 vorgesehenen
Vibrationsspule 9 zur Erzeugung von Vibrationen, einer
tonerzeugenden Membran 1, deren Außenrand mit dem oberen Rand
des Gehäuses 10 verbunden
ist, einer an einem unteren Teil der Membran 1 befestigten
Schwingspule 2 zur Schallerzeugung aufgrund von Tonsignalen,
an der ein Hochpassfilter liegt, einem in axialer Richtung zur Schwingspule
magnetisierten Magneten 4, einer mit dem Magneten 4 verbundenen,
einen magnetischen Kreis bildenden oberen Platte 3, einem
zusammen mit dem Magneten 4 einen magnetischen Kreis bildenden
Joch 5, einem zusammen mit dem Magneten 4, der
oberen Platte 3 und dem Joch 5 einen Vibra tionskörper bildenden
Gewicht 6 und einer Tragfederanordnung aus Tragfedern 7 und 8 zur
Aufhängung
des Vibrationskörpers.
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Das
Hochpassfilter ist durch ein Induktionsglied L und einen Kondensator
C in einer bevorzugten Ausführungsform
gebildet. Vorzugsweise liegt das Induktionsglied L parallel und
der Kondensator C in Reihe und ist das Hochpassfilter so ausgelegt,
dass es Frequenzen unterhalb von 500 Hz abschneidet.
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In
einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung, wie sie in 4 dargestellt
ist, kann das Hochpassfilter durch einen Widerstand R und einen
Kondensator C gebildet sein. Bei dieser Ausführungsform kann das Hochpassfilter
durch ein sekundäres
RC-Glied gebildet
sein, bei dem der Widerstand R parallel und der Kondensator C in
Reihe geschaltet ist.
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5 zeigt als dritte Ausführungsform
der Erfindung ein Hochpassfilter, das durch ein umgekehrtes L-Glied
mit einem Widerstand R und einem Induktionsglied L, die beide parallel
liegen, und einem in Reihe liegenden Kondensator gebildet ist.
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6 zeigt eine vierte Ausführungsform
der Erfindung als Hochpassfilter, das durch ein T-Glied mit einem
Widerstand R und einem Induktionsglied, die jeweils parallel liegen,
und zwei Kondensatoren C1 und C2 gebildet ist, die miteinander in
Reihe liegen.
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7 zeigt ein fünftes Hochpassfilter,
das durch ein π-Glied
mit einem Widerstand R und zwei Induktionsgliedern L1 und L2, die
jeweils parallel geschaltet sind, und einem in Reihe liegenden Kondensator
C gebildet ist.
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Eine
sechste Ausführungsform
ergibt die Schaltungsanordnung nach 8,
die aus zwei Induktionsgliedern und zwei Kondensatoren gebildet
ist, von denen je eines der Induktionsglieder und der Kondensatoren in
Reihe mit der Schwingspule liegt und die jeweils anderen der Induktionsglieder
und der Kondensatoren zueinander in Reihe und dann mit dem positiven
Anschluss einer Stromquelle verbunden sind.
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Das
Hochpassfilter nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass
es Frequenzen von 500 Hz abschneidet. Zu diesem Zweck wird das Hochpassfilter
hinsichtlich der Frequenz nach folgender Gleichung 1 berechnet:
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Darin
bedeuten L die Induktivität
des Induktionsgliedes und C die Kapazität des Kondensators.
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Wie
bereits oben beschrieben, sind voneinander getrennt eine Ton- bzw.
Schwingspule 2 und eine Vibrationsspule 9, die
das Hochpassfilter hat, vorgesehen, so dass eine elektromagnetische
Kraft auf beiden Seiten der Vibrationsspule 9 erzeugt wird,
wenn über
die Zuleitungen 16 und 17 ein niederfrequenter
Strom angelegt wird, der zur Anregung einer vertikalen Bewegung
des Vibrationskörpers
aus dem Magneten 4, der oberen Platte 3, dem Joch 5 und
dem Gewicht 6 zur Erzeugung eines Vibrationssignals führt.
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Wenn
ein hochfrequenter Strom über
die Zuleitungen 14 und 15 angelegt wird, kann
das wie oben beschrieben ausgebildete Hochpassfilter niedrige Frequenzen
in einem bestimmten Bereich abschneiden, wodurch Vibrationen bei
der Tonerzeugung reduziert werden. In diesem Fall gleicht der Betrieb
des Mehrfachfunktions-Signalgebers dem oben Gesagten, da die Schallabgabe
durch eine elektromagnetische Kraft erfolgt, die zur Schwingspule 2 im
Magnetkreis aus der oberen Platte 3, dem Magneten 4 und
dem Joch 5 erzeugt wird.
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Als
zum Abschneiden von Frequenzen in einem bestimmten Bereich geeignetes
Verfahren beim Anlegen des Signals an die Vibrationsspule und die
Schwingspule kann eine Konfiguration, die ein Notch-Filter (Bandpassfilter)
hat, verwendet werden, das hintereinander geschaltet aus einem Hochpassfilter
und einem Tief passfilter besteht. Diese Methode kann zusätzlich zu
der das oben beschriebene Hochpassfilter verwendenden Methode vorgeschlagen
werden. Der das Notch-Filter bzw. Bandpassfilter verwendende Mehrfachfunktions-Signalgeber
ist als siebte Ausführungsform
der Erfindung nachfolgend beschrieben.
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Dieser
Mehrfachfunktions-Signalgeber ist in den 1 und 9 dargestellt
und umfasst ein Gehäuse 10 mit
einem Innenraum, eine in dem Gehäuse 10 untergebrachte
Vibrationsspule 9 zur Erzeugung von Vibrationen, einer
Membran 1, deren Außenrand
mit dem oberen Rand des Gehäuses 10 verbunden
ist, eine an einem unteren Teil der Membran 1 befestigten
Schwingspule 2 zur Schallerzeugung aufgrund einer Tonsignalquelle, die
ein Notch-Filter
bzw. Bandpassfilter umfasst, einen in axialer Richtung der Schwingspule
magnetisierten Magneten 4, eine mit dem Magneten 4 verbundene,
einen magnetischen Kreis bildende obere Platte 3, einem zusammen
mit dem Magneten einen magnetischen Kreis bildenden Joch 5,
ein zusammen mit dem Magneten 4, der oberen Platte 3 und
dem Joch 5 einen Vibrationskörper bildendes Gewicht 6 und
Tragfedern 7 und 8 zur Aufhängung des Vibrationskörpers.
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Die
siebte Ausführungsform
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Notch-Filter
ein Hochpassfilter und ein Tiefpassfilter, die gegeneinander in
Reihe liegen, hat, in dem das Hochpassfilter einen Kondenstor C2
in Reihe und ein Induktionsglied L2 parallel geschaltet hat und
das Tiefpassfilter einen parallel geschalteten Kondensator C1 und
ein in Reihe liegendes Induktionsglied L1 hat.
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Das
Hochpassfilter und das Tiefpassfilter bilden das Notch-Filter bzw. Bandpassfilter,
auch Engbandfilter, die den Frequenzbereich von 100 bis 500 Hz sperren,
was es nur den Komponenten im erwünschten Frequenzbereich das
Filter zu passieren gestattet und dadurch die Tonqualität ohne Beeinflussung
des Klangs bei gleichzeitiger Verminderung der Vibrationen verbessert.
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Die
Erfindung kann auf verschiedenen Gebieten eingesetzt werden, die
das gleiche Prinzip wie ein Mikro-Lautsprecher verwirklichen, das
dem Wirkungsprinzip eines Mehrfachfunktions-Signalgebers zugrunde liegt. Wenn sowohl
die Schwing- bzw. Tonspule als auch die Vibrationsspule vorgesehen
sind, werden nur die Bestandteile im gewünschten Frequenzbereich durchgelassen,
so dass die Tonqualität
ohne Beeinflussung des Klanges bei der Vibrationsreduktion verbessert
sein kann.
