DE1096958B

DE1096958B - Method and arrangement for generating sound

Info

Publication number: DE1096958B
Application number: DEP21104A
Authority: DE
Inventors: Lloyd Joseph Bobb
Original assignee: Philco Ford Corp
Current assignee: Space Systems Loral LLC
Priority date: 1957-08-20
Filing date: 1958-07-31
Publication date: 1961-01-12
Also published as: GB862822A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Anordnung zur Schallerzeugung. Die Erfindung beruht darauf, daß zwei billige einseitige elektrostatische Lautsprecher als ein System angeordnet und betrieben werden können, dessen Wiedergabetreue mindestens derjenigen eines zweiseitigen Lautsprechers gleichwertig ist, aber die Wiedergabetreue derselben, einseitigen Lautsprecher in üblicher Anordnung bei weitem übertrifft. Nach der Erfindung wird eine Anordnung von einseitigen Lautsprechern verwendet, die nach entgegengesetzten Seiten gerichtet sind, eng gekoppelt'sind und im Gegentakt gespeist werden. Hierdurch wird nicht nur die Verwendung einer einfach aufgebauten und einfach zu betreibenden Anordnung ermöglicht, sondern auch eine ungewöhnlich hohe Klanggüte erzielt, die über eine ungewöhnlich lange Zeitdauer bestehenbleibt.The invention relates to a method and arrangement for generating sound. The invention is based insist on having two cheap single sided electrostatic speakers arranged and operated as one system whose fidelity is at least equivalent to that of a two-sided loudspeaker is, but the fidelity of the same, one-sided loudspeakers in the usual arrangement by far surpasses. According to the invention, an arrangement of single-sided loudspeakers is used which are directed towards opposite sides, are closely coupled and fed in push-pull. Not only does this make it easy to use constructed and easy to operate arrangement allows, but also an unusually high Achieved sound quality that persists over an unusually long period of time.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schallwiedergabe elektrischer Signale von hoher Genauigkeit durch einfache und robuste Mittel zu erzielen. Ferner bezweckt sie das übliche, aber schwierige Einklemmen einer Schwingmembran zwischen zwei Rückwänden zu vermeiden und dadurch den Preis des Lautsprechers sowie die schädlichen Wirkungen durch Änderungen der Atmosphäre, Altern der Werkstoffe u. dgl. herabzusetzen. Für die neue Lautsprecheranordnung wird demgemäß ein System von Einzellautsprechern verwendet, von denen, jeder nur eine Rückwand hat, eine daran angebrachte Membran und einfache, aber wirksame Spannmittel für die Membran. Diese Membranteile sind dabei so anzuordnen, zu verbinden und zu speisen, daß unerwünschte zweite und höhere harmonische Speisefrequenzen ausgeschaltet werden.The invention is based on the object of a sound reproduction of electrical signals of high accuracy to be achieved by simple and robust means. It also aims at the usual but difficult To avoid jamming of a vibrating membrane between two rear walls and thus the price of the Loudspeaker as well as the harmful effects of changes in the atmosphere, aging of the materials and the like. Accordingly, a system of individual loudspeakers is used for the new loudspeaker arrangement used, each of which only has a back wall, a membrane attached to it, and simple but effective tensioning devices for the membrane. These membrane parts are to be arranged in such a way that to connect and feed that unwanted second and higher harmonic feed frequencies switched off will.

Diese und weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung. In dieser zeigtThese and other details and advantages of the invention will become apparent from the description of several Embodiments on the basis of the drawing. In this shows

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht eine einfache Ausführungsform des Lautsprechers nach der Erfindung, Fig. 1 is a perspective view of a simple embodiment of the loudspeaker according to the invention,

Fig. 2 in etwas vergrößertem Maßstab einen Schnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1,FIG. 2, on a slightly enlarged scale, a section along line 2-2 in FIG. 1,

Fig. 3 wiederum vergrößert eine Einzelheit eines Randteiles in Fig. 2,FIG. 3, in turn, enlarges a detail of an edge part in FIG. 2,

Fig. 4 in auseinandergezogener Darstellung das Gerät nach Fig. 1, etwa in dem Maßstab von Fig. 2,FIG. 4 shows an exploded view of the device according to FIG. 1, approximately on the scale of FIG. 2,

Fig. 5 in stark vergrößerter schematischer Ansicht Einzelheiten eines Lautsprechers, der im großen und ganzen dem nach Fig. 1 bis 4 gleicht,Fig. 5 in a greatly enlarged schematic view of details of a loudspeaker, which in large and all the same as in Fig. 1 to 4,

Fig. 6-A bis 6-D Schaubilder von Funktionen von Teilen eines derartigen Lautsprechers,6-A to 6-D are diagrams showing functions of parts of such a loudspeaker,

Fig. 7 und 8 leicht abgeänderte Lautsprecher in Ansichten, die der Fig. 2 entsprechen.FIGS. 7 and 8 show slightly modified loudspeakers in views which correspond to FIG.

Verfahren und Anordnung
zur SchallerzeugungProcedure and arrangement
for sound generation

Anmelder:Applicant:

Philco Corporation,Philco Corporation,

Philadelphia, Pa. (V. St. A.)Philadelphia, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. R. Poschenrieder, Patentanwalt,
München 8, Lucile-Grahn-Str. 38Representative: Dr.-Ing. R. Poschenrieder, patent attorney,
Munich 8, Lucile-Grahn-Str. 38

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 20. August 1957Claimed priority:
V. St. v. America August 20, 1957

Lloyd Joseph Bobb, Glenside, Pa. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt wordenLloyd Joseph Bobb, Glenside, Pa. (V. St. A.),
has been named as the inventor

Wie Fig. 1 und 2 zeigen, weist der Schallerzeuger nach der Erfindung zwei elektrostatische Lautsprecher 10 und 11 auf, die nach entgegengesetzten Richtungen gewendet sind. Beide Lautsprecher haben gleiche Formen und sind symmetrisch angeordnet. Jeder Lautsprecher 10 und 11 selbst kann ein vollständiger einseitiger elektrostatischer Lautsprecher sein, sofern er eine über eine Rückwand gespannte Schwingmembran aufweist.As shown in FIGS. 1 and 2, the sound generator according to the invention has two electrostatic loudspeakers 10 and 11, which are turned in opposite directions. Both speakers have the same shape and are arranged symmetrically. Each speaker 10 and 11 itself can be a full one-sided be an electrostatic loudspeaker, provided it has a vibrating membrane stretched over a back wall having.

Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, weist jeder einzelne Lautsprecher 10 und 11, wie dargestellt, eine manschettenartige Membran 12 auf, die einen starren Rahmen 13 umgibt. Jeder Rahmen hat eine leicht gekrümmte Rückwand 14, die in den Rahmen eingesetzt ist und durch die darübergespannte Membran 12 in ihrer Lage gehalten wird. Die konvexen Seiten der beiden Rückwände mit den darübergezogenen Membranen sind zur Erläuterung als gegeneinander gekehrt dargestellt. Zwischen den Membranen verbleiben, wie später ausgeführt wird, bestimmte begrenzte Abstände.Preferably, but not necessarily, each individual loudspeaker 10 and 11 has, as shown, a sleeve-like membrane 12 which surrounds a rigid frame 13. Every frame has one slightly curved rear wall 14, which is inserted into the frame and through the membrane stretched over it 12 is held in place. The convex sides of the two back walls with the ones drawn over them For the purposes of explanation, membranes are shown as being turned upside down. Remain between the membranes, as will be explained later, certain limited distances.

Jede Rückwand 14 hat die ungefähre Form eines verhältnismäßig flachen Zylindersegmentes, über das die manschettenartige Membran 12 durch einfache Spannung in einer Richtung gestreckt werden kann. Wie Fig. 3 zeigt, ist bei jedem der Rahmen 13 einer der gebogenen Rückwände 14 in Nuten 15 innerhalb der Fläche 14' des Rahmens versenkt, so daß die äußeren Flächen des Rahmens und der Rückwand miteinander fluchten. Die Rahmen können aus plastischem Stoff geformt sein, während die Rückwände 14 ausEach rear wall 14 has the approximate shape of a relatively flat cylinder segment over which the sleeve-like membrane 12 can be stretched in one direction by simple tension. As FIG. 3 shows, one of the curved rear walls 14 is in grooves 15 within each of the frames 13 the surface 14 'of the frame is countersunk so that the outer surfaces of the frame and the rear wall come together cursing. The frames can be formed from plastic material, while the rear walls 14 are made of

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perforiertem Blech bestehen können, in dem viele ; kleine Öffnungen 16 vorgesehen sind. Die Durchmesser der öffnungen sind etwas größer als die Dicke der Rückwand. . .......perforated sheet metal in which many; small openings 16 are provided. The diameter of the openings are slightly larger than the thickness of the Back wall. . .......

Damit eine nennenswerte Schwingung der · Membran 12 auf der festliegenden Rückwand 14 möglich ist, sind Abstandsstücke vorgesehen. Eine Ausführungsform von Abstandsstücken besteht nach Fig. 3 aus Faden- oder Drahtstücken 17., die über die Außenfläche der gekrümmten Rückwand 14 parallel zu ihrer Achse gespannt sind. Die Enden 18 (Fig. 4) solcher Fäden können z. B. an der Rückwand 14 durch bekannte, nicht dargestellteBefestigungsmittel festgelegt sein. Es lassen sich auch viele Äquivalente an Stelle solcher Fäden verwenden. Beispielsweise zeigt Fig. 5 Abstandsstücke 17 A₁ die mit der Rückwand 14 einstückig ausgebildet sind.Spacers are provided so that a significant oscillation of the membrane 12 on the fixed rear wall 14 is possible. According to FIG. 3, an embodiment of spacers consists of pieces of thread or wire 17, which are stretched over the outer surface of the curved rear wall 14 parallel to its axis. The ends 18 (Fig. 4) of such threads can, for. Be fixed to the rear wall 14 by known fastening means, not shown. Many equivalents can also be used in place of such threads. For example, FIG. 5 shows spacers 17 A ₁ which are formed in one piece with the rear wall 14.

Das Spannen der Membran 12 über den zugehörigen Satz Abstandsstücke wird vorzugsweise durch eine Vorrichtung 19 (Fig. 1 und 2) ausgeführt. Gegenüber der konkaven Seite jeder Rückwand 14 und in Berührung mit der Membran 12 ist eine Druckschiene 20 angeordnet, die parallel zur Krümmungsachse der Rückwand verläuft. Federn 21 drücken elastisch gegen die Schiene 20 und über diese gegen die Membran 12., wodurch diese über den Rahmen 13 und die Rückwand 14 gespannt wird.The tensioning of the membrane 12 over the associated The set of spacers is preferably carried out by a device 19 (Figs. 1 and 2). Opposite to the concave side of each back wall 14 and in contact with the membrane 12 is a pressure rail 20 arranged, which runs parallel to the axis of curvature of the rear wall. Springs 21 press elastically against the rail 20 and over this against the membrane 12, whereby this over the frame 13 and the Rear wall 14 is stretched.

Jede Schiene 20 kann außerdem dazu dienen, eine leitfähige Schicht 12' an der isolierenden Membran 12 (schematisch dargestellt in Fig. 5) mit einem Anschluß 22 (Fig. 1) elektrisch zu verbinden. Jede Rückwand 14 ist mit einem weiteren Anschluß 22 verbunden. Der ganze Lautsprecher kann daher vier Anschlüsse haben, und jede Membran kann für sich vorgespannt und gespeist werden, so daß sie in geeigneter Weise mit der anderen Membran zusammenarbeitet.Each rail 20 can also serve to provide a conductive layer 12 ′ on the insulating membrane 12 (shown schematically in Fig. 5) with a terminal 22 (Fig. 1) to be electrically connected. Any back wall 14 is connected to a further connection 22. The whole loudspeaker can therefore have four connections, and each membrane can be biased and fed individually so that it can be properly connected to the other membrane cooperates.

Gemäß der Erfindung ist es wichtig, daß für einen bestimmten Abstand zwischen den beiden Lautsprechern 10 und 11 gesorgt wird. Die erforderlichen Abmessungen werden später im Zusammenhang mit der Arbeitsweise des Gerätes erklärt. Zur Erzielung des richtigen Abstandes weist jeder Rahmen 13 zwei Abstandsstücke oder Ansätze 23 auf, von denen an jedem Ende des Rahmens einer vorgesehen ist (Fig. 1 und 2). Diese Ansätze sind vorzugsweise vom Rahmen 13 lösbar, so daß das Aufbringen der manschettenartigen Membran 12 vereinfacht wird. Befestigungsmittel, wie Schrauben 24, werden verwendet, um die Ansätze 23 und die Rahmen. 13 gegeneinanderstoßend zu verbinden. Der auf diese Weise erzielte bevorzugte Abstand zwischen den Einzellautsprechern 10 und 11 ist so groß, daß zwischen den Membranen 12 ein dünnes Luftkissen^! (Fig. 2, 4 und 5) aufrechterhalten wird.According to the invention it is important that for a certain distance between the two speakers 10 and 11 is taken care of. The required dimensions will be discussed later in connection with the How the device works is explained. To achieve the correct spacing, each frame 13 has two spacers or lugs 23, one of which is provided at each end of the frame (Fig. 1 and 2). These approaches are preferably detachable from the frame 13, so that the application of the sleeve-like Membrane 12 is simplified. Fasteners, such as screws 24, are used to the approaches 23 and the framework. 13 to connect butt against each other. The one scored in this way preferred distance between the individual speakers 10 and 11 is so large that between the membranes 12 a thin air cushion ^! (Fig. 2, 4 and 5) maintained will.

Die Herstellung des neuen Gerätes aus den Laut-Sprechern 10, 11 ist sehr einfach. Die Rahmen 13 und die Ansätze 23 können aus räumlich stabilen Kunststoffen durch bekannte Formverfahren, hergestellt werden. Die Rückwände 14 können aus Blech geschnitten werden, z. B. aus einer perforierten Aluminiumplatte, die eine leichte zylindrische Krümmung aufweist und an der die Abstandsstücke 17 befestigt sind. Die Oberfläche der Rückwand kann kleine Unregelmäßigkeiten aufweisen. DieMembranl2 läßt sich in. der erforderlichen Weise spannen, wenn die Rückwand 14 gekrümmt ist, wenn sie z.B. eine Bogenhöhe von. 1,6 mm bei einer Bogenlänge von 75 öder 100 mm hat. Die Membranen 12 können aus einem dünnen, widerstandsfähigen, isolierenden tuchförmigen Material gefertigt werden, z. B. einem Polyester.The manufacture of the new device from the loudspeakers 10, 11 is very easy. The frame 13 and the approaches 23 can be made of spatially stable plastics by known molding methods. The rear walls 14 can be cut from sheet metal be e.g. B. from a perforated aluminum plate, which has a slight cylindrical curvature and to which the spacers 17 are attached. The surface of the back wall may have small irregularities exhibit. The membrane 12 can be stretched as required when the rear wall 14 is curved if, for example, it has an arch height of. 1.6 mm with an arc length of 75 or more 100 mm. The membranes 12 can be made of a thin, tough, insulating cloth-shaped Material are made, e.g. B. a polyester.

Das Material wird mit einer leitfähigen Schicht 12' versehen.The material is provided with a conductive layer 12 '.

Nach bekannten Grundsätzen ist es erwünscht, daß die .Dicke der Schicht 12' nur einige tausendstel Millimeter dick ist, daß die ganze Membran 12 in der Größenordnung von 0',0I mm liegt und daß die Dicke des flachen Luftraumes B zwischen der Membran 12 und der Rückwand 14 (Fig. 3 und 5), der durch die Abstandsstücke 17 oder VJ A aufrechterhalten, wird, in der Größenordnung von 0,05 mm liegt. Hierdurch wird eine hohe elektroakustische Empfindlichkeit aufrechterhalten.According to known principles, it is desirable that the .Dicke of the layer 12 'is only a few thousandths of a millimeter thick, that the entire membrane 12 is of the order of 0', 0I mm and that the thickness of the flat air space B between the membrane 12 and the rear wall 14 (Figs. 3 and 5) maintained by the spacers 17 or VJ A is on the order of 0.05 mm. This maintains a high level of electroacoustic sensitivity.

Zu den Abmessungen des Luftpolsters A oder eines anders geformten Raumes, zwischen, den Membranen 12 A, 12 B (Fig. 5): Wie oben erwähnt, sind diese Abmessungen wichtig und sogar kritisch, da es notwendig ist die störenden Harmonischen in einem Lautsprechersystem zu steuern, mit dem die Ergebnisse und Vorteile der Erfindung, erzielt werden sollen. Wie ermittelt wurde, ist es notwendig, diejenige Abmessung dieses Raumes, die zwischen den Membranen 12^ 12 B gemessen wird, auf einen Wert zu begrenzen, der im allgemeinen kleiner ist als die Wellenlänge der zu unterdrückenden Harmonischen.Regarding the dimensions of the air cushion A or a differently shaped space between the membranes 12 A, 12 B (Fig. 5): As mentioned above, these dimensions are important and even critical, since it is necessary to avoid the disturbing harmonics in a loudspeaker system control with which the results and advantages of the invention are to be achieved. As has been determined, it is necessary to limit that dimension of this space, which is measured between the membranes 12 ^ 12 B , to a value which is generally smaller than the wavelength of the harmonic to be suppressed.

Infolge der Krümmung der einseitigen, einander gegenüber angeordneten Lautsprecher, die in der Zeichnung abgebildet sind, ändert sich dieser Abstand in gewissem Grade. Diese Änderung ist nur von sekundärer Bedeutung für die Erfindung. Der wesentlichste Punkt ist, daß diese Abstände mindestens über den größten Teil der Membranflächen kleiner sein sollen als die kürzesten Wellenlängen der zu unterdrükkenden hörbaren Harmonischen.As a result of the curvature of the one-sided, oppositely arranged speakers, which are in the Drawing, this distance changes to a certain extent. This change is only from of secondary importance to the invention. The most important point is that these distances are at least about the largest part of the membrane surfaces should be smaller than the shortest wavelengths to be suppressed audible harmonics.

Soll die Lautsprecheranordnung zur Wiedergabe sowohl von Musik als auch von Sprache dienen, so reichen die in diesem Sinne wesentlichen Harmonischen bis hinauf zu etwa 15 000 oder 20 000¹Hz, entsprechend den Grundschwingungen bis etwa 750Ooder 10000 Hz. Die Wellenlängen der Grundschwingungen liegen in dem Bereich von etwa 15 bis 23 mm, und die ihrer zweiten Harmonischen sind kleiner als etwa 7,5 bis 11,5 mm. Aus diesem Grunde werden die Vorteile der Erfindung gewöhnlich erreicht, wenn die Dicke des Luftraumes zwischen den Membranen 12^4, 125 innerhalb des größten Teiles der " Membranflächen kleiner ist als etwa 7,5 bis 11,5 mm, jedenfalls aber_ Heiner als etwa 13 mm.If the loudspeaker arrangement is to be used to reproduce both music and speech, the harmonics that are essential in this sense extend up to about 15,000 or 20,000 ¹ Hz, corresponding to the fundamental frequencies up to about 750O or 10,000 Hz Range from about 15 to 23 mm, and those of their second harmonics are less than about 7.5 to 11.5 mm. For this reason, the advantages of the invention are usually achieved when the thickness of the air space between the membranes 12 ^ 4, 125 within the majority of the "membrane areas is less than about 7.5 to 11.5 mm, but in any case less than about 13 mm.

Jeder einseitige Lautsprecher 10., 11 ist vorzugsweise so gekrümmt, daß er ein nahezu zylindrisches Segment bildet. Als Folge dieser Krümmung und im Hinblick auf die bevorzugte gegeneinander gerichtete Anordnung der gekrümmten Lautsprecher 10, 11 (Fig. 2 und 5) weist die Anordnung, wie dargestellt, Linien des geringsten Abstandes zwischen den Membranflächen 12 A, 125 auf, die parallel zu zwischen ihnen liegenden Linien größten Abstandes verlaufen. Die letztgenannten Linien verlaufen längs der Seitenkanten der Anordnung. Die Linien geringsten Abstandes sind bei einer Anordnung wie der dargestellten wesentlich kleiner als die äußersten sowie auch die mittleren Abstände zwischen den Flächen. Diese geringsten Abstände können auf jeden gewünschten kleinen Wert begrenzt werden, z. B. auf etwa 0,1 oder 0,2 mm, damit der Aufbau des Lautsprechers vereinfacht wird.Each one-sided loudspeaker 10, 11 is preferably curved so that it forms an almost cylindrical segment. As a result of this curvature and with regard to the preferred arrangement of the curved loudspeakers 10, 11 (FIGS. 2 and 5) directed towards one another, the arrangement, as shown, has lines of the smallest distance between the membrane surfaces 12 A, 125, which are parallel to between their lying lines run the greatest distance. The latter lines run along the side edges of the assembly. In an arrangement like the one shown, the lines of the smallest distance are significantly smaller than the outermost and also the mean distances between the surfaces. These smallest distances can be limited to any desired small value, e.g. B. to about 0.1 or 0.2 mm, so that the structure of the speaker is simplified.

Im Betrieb werden an beide Einzellautsprecher 10 und 11 Polarisationsspannungen gelegt, damit jede Membran 12 A', 12 A" usw. (Fig. 4) unter einer Spannung für eine einwandfreie Schwingung gehalten wird, wobei jede der Membranen gegen die zugehörigeIn operation, polarization voltages are applied to both individual loudspeakers 10 and 11 so that each diaphragm 12 A ', 12 A " , etc. (FIG. 4) is kept under a tension for proper oscillation, with each of the diaphragms against the associated one

Rückwand 14 so vorgespannt wird, wie es bei anderen Im Betrieb einer Lautsprecheranordnung nach der einseitigen Lautsprechern bekannt und üblich ist. Zu Erfindung dient dagegen das dünne Luftkissen A zwidiesem Zweck wird eine Vorspannungsquelle 25 sehen den im Gegentakt betriebenen Lautsprechern 10 (Fig. 1) durch Leiter 22' mit Anschlüssen 22, z.B. und 11 als ein Mittel zur Erzielung einer engen wie dargestellt, mit denen der Rückwände 14 ver- 5 akustischen Kopplung, das einerseits die einzeln gebunden. Da die beiden Lautsprecher nach entgegen- speisten Lautsprecher 10 und 11 veranlaßt, in ungesetzten Seiten gerichtet sind, spannen die Polari- mittelbarem Ansprechen auf die Signalspannungen gesationskräfte die beiden Membranen bezüglich des meinsam zu schwingen, und andererseits die störenden Luftkissens A in entgegengesetzten Richtungen vor. geraden Harmonischen ausschaltet. Aus Fig. 5 und 6-ARear wall 14 is biased as it is known and customary for other loudspeakers in the operation of a loudspeaker arrangement after the one-sided loudspeakers. To the invention, however, the thin air cushion A serves for this purpose, a bias voltage source 25 see the push-pull operated speakers 10 (Fig. 1) through conductors 22 ' with connections 22, for example and 11 as a means to achieve a tight as shown, with which the Rear walls 14 provide 5 acoustic coupling, on the one hand the individually bound. Since the two loudspeakers are directed towards oppositely fed loudspeakers 10 and 11 , the polar direct response to the signal voltages tensions the two diaphragms to vibrate together, and on the other hand the interfering air cushions A in opposite directions. even harmonics off. From Figures 5 and 6-A

Signalspannungen werden im Gegentakt durch den io bis 6-D ergibt sich, daß diese einzigartige Wirkung Transformator 25' geliefert, der einen Teil der Aus- ausschließlich eine Folge der engen akustischen gangsstufe eines Signal Verstärkers darstellt. Die Kopplung A zwischen den einseitig gebauten und Signal spannungen werden den Polarisationsspannun- doppelseitig angeordneten und betriebenen Lautgen durch die Leiter 22" überlagert, die z. B., wie Sprechern 10 und 11 ist. Nimmt z. B. die elektrodargestellt, mit den leitfähigen Membranen verbunden 15 statische Anziehung der Membran 12^4 von. einem sind (Fig. 1 und 5). Die elektrischen Signale und ihre Pegel X gegen einen Pegel Y zu und hat sie dabei das Antriebswirkungen, sind schematisch in Fig. 6-A bis Bestreben, den ersten Teil der nichtlinearen akustischen 6-D dargestellt. Insbesondere die Kurven S, S-I Wiedergabe D hervorzubringen, so hebt die gleich-(Fig. 6-A und 6-D) zeigen, wie die Spannungen zwi- zeitige Abnahme der elektrostatischen Kraft von X-I sehen den Membranen der Einzellautsprecher 10 und 20 auf F-I die ersterwähnte Verzerrung auf, und zwar, 11 einerseits und an den zugehörigen Rückwänden genau gesagt, dadurch, daß sie eine andere verzerrte andererseits steigen und fallen, während sich jede akustische Wiedergabe D-I zu erzeugen sucht, so daß Membran aus einer Stellung (ausgezogene Linien in zwei lineare Wiedergaben L₃ L-I die Folge sind. Die Fig. 5, Punkte X₃ X-I in Fig. 6-A, 6-D) in eine andere beiden Verzerrungen sind Harmonischen H und H-I Stellung (strichpunktierte Linien in Fig. 5, Punkte Y₃ 25 in entgegengesetzter Phase äquivalent.
F-I in Fig. 6-A, 6-D) und dann zurück in die waage- Das Ergebnis ist, daß beide Membranen, obwohl sie rechte Lage (ausgezogene Linien in Fig. 5, Punkte Z, einfach und billig als einseitige Einheiten ausgebildet Z-I auf den Kurven) bewegt. Der Schall wird sowohl und mit Hilfe der Vorspannungen P, P-I gespannt nach vorn als auch nach hinten (nach oben und nach sind, in genau derselben Weise wie eine sehr genau unten in Fig. 5) abgestrahlt, und es können daher be- 30 ausgebildete und mechanisch gespannte zweiseitige kannte Reflexions- und/oder Absorptionsverfahren Anordnung arbeiten, deren Herstellungskosten vielverwendet werden, um den Schall je nach den Erfor- fach größer wären und deren Lebenserwartung wesentdernissen zu verwenden und zu richten. Die vor- Hch kürzer wäre als die des Lautsprecherpaares nach liegende Erfindung betrifft mehr die Güte als die der Erfindung. Noch günstiger ist der Vergleich des Richtung der durch die Anordnung der einseitigen 35 Lautsprecherpaares nach der Erfindung mit früheren Lautsprecher erzeugten Töne. Unter diesem Gesichts- Systemen einseitiger Lautsprecher. Bei diesen Systepunkt ist das folgende zu verstehen: men mußten, wie oben erwähnt, ein niedriges Verhält-Signal voltages are in push-pull through the io to 6-D, the result is that this unique effect is supplied by transformer 25 ' , which represents part of the output exclusively a consequence of the narrow acoustic output stage of a signal amplifier. The coupling A between the single-sided and signal voltages are superimposed on the polarization voltages and double-sided arranged and operated sounds by the conductors 22 ″ , which is, for example, like speakers 10 and 11. Takes, for example, the electrical shown, with the conductive Diaphragms connected 15 are static attraction of the diaphragm 12 ^ 4 of one (Figs. 1 and 5). The electrical signals and their levels X against a level Y , and they thereby have the driving effect, are schematically in Fig. 6-A to Endeavor to show the first part of the non-linear acoustic 6-D. In particular, the curves S, SI reproduction D bring out the same (FIGS. 6-A and 6-D) show how the voltages intermittently decrease in the electrostatic By virtue of XI , the diaphragms of the individual loudspeakers 10 and 20 on FI see the first-mentioned distortion, namely, 11 on the one hand and, to be precise, on the associated rear walls, in that they rise and fall on the other hand, with another distorted one en, while every acoustic reproduction DI seeks to produce itself, so that the membrane from one position (solid lines in two linear reproductions L ₃ LI are the result. Fig. 5, points X ₃ XI in Fig. 6-A, 6-D) in another two distortions are harmonics H and HI position (dash-dotted lines in Fig. 5, points Y ₃ 25 in opposite phase equivalent.
FI in Fig. 6-A, 6-D) and then back to the horizontal. The result is that both membranes, although they are in the right position (solid lines in Fig. 5, points Z, are easily and cheaply designed as one-sided units ZI on the curves). The sound is both and using the bias voltages P, PI stretched forward and backward (upward and are, as a very detailed below in FIG. 5 in exactly the same way) radiated, and it can therefore be sawn 30 formed and mechanically tensioned two-sided known reflection and / or absorption process arrangement work, the production costs of which are widely used to use and direct the sound, depending on the requirements, and whose life expectancy is essential. The prior Hch would be shorter than that of the speaker pair according to the invention relates more to the quality than that of the invention. It is even more advantageous to compare the direction of the tones generated by the arrangement of the one-sided 35 loudspeaker pairs according to the invention with earlier loudspeakers. Under this face systems one-sided loudspeaker. The following is to be understood with this system point: As mentioned above, a low ratio

Jeder einzelne einseitige Lautsprecher 10 oder 11 nis von Signalspannung zu Polarisationsspannung undEvery single one-sided loudspeaker 10 or 11 varies from signal voltage to polarization voltage and

kann allein oder beide Lautsprecher können in An- eine entsprechend große Membranfläche verwendetcan be used alone or both loudspeakers can be used in an appropriately large membrane area

Ordnungen verwendet werden, die anders sind als die 40 werden. Es war aber durch die früheren SystemeOrders other than the 40 are used. But it was through the earlier systems

nach der Erfindung. In diesen Fällen treten jedoch trotzdem nicht möglich, die Harmonischen vollständigaccording to the invention. In these cases, however, it is still not possible for the harmonics to occur completely

unerwünschte gerade Harmonische, einschließlich zu eliminieren.to eliminate unwanted straight harmonics, including.

starker zweiter Harmonischer der Signalfrequenzen in Bei der Lautsprecheranordnung nach der Erfindung der akustischen Schwingung auf, da das Signal 6* kann dagegen die Signalstärke im Verhältnis zu den oder S-I der Polarisationsspannung P oder P-I über- 45 Polarisationsspannungen P und P-I auf einem erlagert wird. Mit anderen Worten würde der einzelne wünschten sehr hohen Wert gehalten werden, was vorLautsprecher eine verzerrte akustische Ausgangs- zugsweise auch tatsächlich geschieht. Zum Beispiel kurve D oder D-I hervorbringen, (Fig. 6-B, 6-C), die kann die Polarisationsspannung auf einem Pegel von der Signalkurve S, S-I in nichtlinearer Weise ent- etwa 300 V gehalten werden, und die Signalspanspricht. Die 2. Harmonischen H₃ H-X würden zu den 50 nungskurve als solche kann dann eine Spitzenamplitude störenden Einflüssen gehören, die den linearen akusti- von z.B. 100 V oder mehr haben, so daß Signalschen Ansprechkurven L, L-I überlagert sind. Wäh- schwingungen zwischen, den Grenzen von 25O¹ und rend dies seit langem bekannt ist, wird durch die Er- 350 V hervorgerufen werden. Dementsprechend kann findung erstmals eine Anordnung von einseitigen die Lautsprecheranordnung nach der Erfindung verelektrostatischen Lautsprechern geschaffen, durch 55 hältnismäßig klein ausgebildet werden, selbst wenn welche die Störung in wirksamer und wirtschaftlicher sie zur Wiedergabe von Frequenzen benutzt wird, die Weise beseitigt wird. von, dem hohen Bereich, der üblicherweise durchStrong second harmonic of the signal frequencies in the loudspeaker arrangement according to the invention of the acoustic oscillation, since the signal 6 *, on the other hand, the signal strength in relation to the or SI of the polarization voltage P or PI is superimposed on one 45 polarization voltages P and PI. In other words, the individual desired value would be kept very high, which is what actually happens in front of the loudspeaker with a distorted acoustic output. For example, produce curve D or DI , (Fig. 6-B, 6-C), which can keep the polarization voltage at a level of the signal curve S, SI in a non-linear manner corresponding to about 300 V, and the signal span speaks. The 2nd harmonic H ₃ HX would be part of the 50 voltage curve as such, a peak amplitude disturbing influences that have the linear acoustic of, for example, 100 V or more, so that Signal response curves L, LI are superimposed. Cyclical oscillations between, the limits of 25O ¹ and where this has long been known, will be caused by the 350V. Accordingly, an arrangement of one-sided electrostatic loudspeakers can be created for the first time by making the loudspeaker arrangement according to the invention relatively small, even if the interference is effectively and economically used for reproducing frequencies that way. from, the high range that usually goes through

Frühere Versuche, diese Störung bei einseitigen elektrostatische Hochtonlautsprecher gespeist wird, bisPrevious attempts at unilateral electrostatic tweeters fed up to this interference

Lautsprechern auszuschalten, basierten auf der Ver- zu einem wesentlich niedrigeren Frequenzbereich, z.B.Turning loudspeakers off was based on switching to a much lower frequency range, e.g.

Wendung einer sehr großen und entsprechend teuren 60 100O¹ oder 500 Hz, reichen.Turning a very large and correspondingly expensive 60 100O ¹ or 500 Hz is enough.

Lautsprecheranordnung. Dies beruht darauf, daß die Durch den Lautsprecher nach der Erfindung läßt Verzerrung besonders groß ist, wenn das Verhältnis sich eine Musikwiedergabe größter Güte zusammen von Signalspannung zu Polarisationsspannung ver- mit einem sehr großen Bereich von Lautstärken erhältnismäßig groß ist. Diese Verhältnisse wurden, bis- zielen,, wenn die Dicke des größten Teiles des Lufther sehr klein gemacht, z. B. 1:10. Aus diesem Grunde 65 raumes A zwischen der einen Membran 12^4 und der mußten alle früheren, einseitigen Lautsprecher und anderen, 125, wesentlich kleiner ist als die Wellenhauptsächlich diejenigen, die zur Wiedergabe von in länge der höheren wiederzugebenden Töne. Dieser den verhältnismäßig niedrigen Bereich hineinreichen- Raum kann z. B. gelegentlich kleiner als eine Vierteiden Frequenzen dienten, verhältnismäßilg groß und wellenlänge der höchsten wiederzugebenden Grundtöne teuer ausgebildet sein. 70 sein.Loudspeaker arrangement. This is based on the fact that the distortion caused by the loudspeaker according to the invention is particularly great when the ratio of a music reproduction of the highest quality together of signal voltage to polarization voltage is relatively large with a very large range of volume levels. These proportions have been made so far when the thickness of the greater part of the air is made very small, e.g. B. 1:10. For this reason 65 space A between the one membrane 12 ^ 4 and all earlier, one-sided loudspeakers and others, 125, had to be considerably smaller than the waves, mainly those used to reproduce in the length of the higher tones to be reproduced. This reach in the relatively low area- space can, for. B. occasionally used smaller than a fourth two frequencies, relatively large and the wavelength of the highest fundamental tones to be reproduced expensive. Be 70.

- Dies läßt sich leicht erreichen. Wie oben erklärt, kann, der erwünschte Abstand längs der seitlichen Ränder der Membranen einige Millimeter betragen, und der Abstand längs der Mittellinien der Membranen, wie dargestellt, etwa 0,1 oder 0,2 mm. Solche Abstände lassen sich leicht erreichen und durch die Abstandsstücke 23 und die Rahmen 13 aufrechterhalten. - This is easy to achieve. As explained above, the desired distance along the side edges of the membranes can be a few millimeters, and the distance along the centerlines of the membranes as shown, about 0.1 or 0.2 mm. Such Clearances are easy to achieve and are maintained by spacers 23 and frames 13.

Die durch diese Mittel erzielte Klanggüte ist wesentlich größer als die der besten üblichen einseitigen ίο Lautsprecher. Diese Lautsprecher können bestenfalls, die geraden Harmonischen etwas herabsetzen, und dies auch nur, wenn das Verhältnis der Signalspannung zur Vorspannung klein und der Lautsprecher dementsprechend groß, teuer und unhandlich gemacht wird.The sound quality achieved by these means is much greater than that of the best usual one-sided ίο Speaker. At best, these loudspeakers can reduce the even harmonics somewhat, and this even if the ratio of the signal voltage to the bias voltage is small and the loudspeaker accordingly made large, expensive and unwieldy.

Zweiseitige große oder kleine Lautsprecher üblicher Bauart erzeugten bisher eine Klanggüte, die anfänglich mit der durch die Anordnung nach der Erfindung erzielten vergleichbar war. Dies war aber nur unter wesentlich größerem Kostenaufwand möglich. Außerdem wird die einmal erreichte Klanggüte sicherer und über eine längere Zeit von dem Lautsprecher nach der Erfindung aufrechterhalten als von den üblichen zweiseitigen Anordnungen. Dies gilt selbst im Falle von sprungartigen Änderungen von Temperatur oder Feuchtigkeit, dem Altern der Kunststoffrahmen und ähnlicher Faktoren. Jeder Einzellautsprecher 10, 11., zu dem die Membranen, die Spann- und Verbindungsteile 12, 13, 14, 19, wie in Anlage A erklärt, gehören, hält einen im wesentlichen gleichbleibenden Abstand B zwischen der Membran 12 und der Rückwand 14 unabhängig von den genannten Veränderungen aufrecht. Dies gilt selbst für den Fall, daß die Oberfläche des Metalls, aus dem die Rückwand 14 gebildet ist, Unregelmäßigkeiten enthält. Bei bekannten zweiseitigen Lautsprechern wurde die Klanggüte nicht aufrechterhalten, selbst wenn äußerste Sorgfalt ursprünglich bei der Herstellung einer äußerst regelmäßigen Oberfläche der Rückwand aufgewendet worden war.Two-sided large or small loudspeakers of conventional design have so far produced a sound quality which was initially comparable to that achieved by the arrangement according to the invention. However, this was only possible at a significantly higher cost. In addition, the once achieved sound quality is more reliably and over a longer period of time maintained by the loudspeaker according to the invention than by the usual two-sided arrangements. This is true even in the case of sudden changes in temperature or humidity, aging of the plastic frames and similar factors. Each individual loudspeaker 10, 11, to which the diaphragms, the tensioning and connecting parts 12, 13, 14, 19, as explained in Appendix A , belong, maintains a substantially constant distance B between the diaphragm 12 and the rear wall 14 regardless of the changes mentioned. This is true even in the event that the surface of the metal from which the rear wall 14 is formed contains irregularities. In known two-sided loudspeakers, the sound quality was not maintained even if extreme care was originally taken in producing an extremely regular surface for the rear wall.

Der Lautsprecher nach Fig. 1 bis 5 läßt sich in vieler Hinsicht abwandeln, solange nur die paarweise angeordneten einseitigen Lautsprecher so angeordnet werden, daß sie nach entgegengesetzten Richtungen weisen, eine enge akustische Kopplung zwischen ihnen vorhanden ist und die Lautsprecher im Gegentakt gespeist werden. Fig. 7 und 8 zeigen z. B. abgewandelte Spannvorrichtungen. Nach Fig. 7 wird die. Vorrichtung 19 (Fig. 1 und 2) dadurch weiter verfeinert, daß eine perforierte Druck- und Spreizplatte 40 zwischen die Feder 21 und die Membran 12 eingefügt und durch diese Platte auf die Membran ein. weniger konzentrierter Druck ausgeübt wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, nach Fig. 8 die Vorrichtung 19 (Fig. 1 und 2) zur Vereinfachung durch übliche Federn 50 zu ersetzen, die an den Rändern von tuchartigen Membranen 51 durch Klemmen 52 befestigt sind. Die verschiedenen dargestellten und beschriebenen Lautsprecher können auch in verschiedener Weise abgewandelt werden. The loudspeaker according to FIGS. 1 to 5 can be used in many Modify respect, as long as only the paired single-sided speakers are arranged in this way that they point in opposite directions, a close acoustic coupling between them is available and the speakers are fed in push-pull. Figs. 7 and 8 show e.g. B. modified Clamping devices. According to Fig. 7, the. Device 19 (Fig. 1 and 2) thereby further refined, that a perforated pressure and expansion plate 40 is inserted between the spring 21 and the membrane 12 and through this plate onto the membrane. less concentrated pressure is applied. Another The possibility is to use the device 19 (FIGS. 1 and 2) according to FIG. 8 for simplification to replace conventional springs 50, which are attached to the edges of cloth-like membranes 51 by clamps 52 are. The various speakers shown and described can also be modified in various ways.

Claims

Patent claims:

of sound by means of one-sided electrostatic sound transducer, characterized in that a Sound transducer pair is closely coupled with respect to these vibrations by means of an air cushion and the two transducers operating in opposite phase in approximately opposite directions works.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the coupling air cushion between the sound transducers is nowhere essential is greater than half the wavelength of the highest sound frequency emitted.

3. loudspeaker arrangement for performing the method according to claim 1 or 2, characterized by at least one pair of electrostatically excited, unidirectional, by one thin air cushion against each other coupled speakers, which are arranged to each other are that they act in opposite directions and the speakers are fed in push-pull are so that they oscillate with the same amplitude.

4. loudspeaker arrangement according to claim 3, characterized in that the thickness of the air cushion, via which the two loudspeakers are coupled, over most of the membrane area is less than 13 mm.

5. loudspeaker arrangement according to claim 3 or 4, characterized by a first and second each with an electrically conductive housing wall surface stretched membrane on its back with an electrically conductive layer for the transmission of electrostatic vibrations to the Membrane are covered, and a holder for each of the two membranes with the cover, which determines the air space between the two membranes.

6. loudspeaker arrangement according to claim 5, characterized in that the membranes are tubular and surround the loudspeaker frame like a sleeve.

7. loudspeaker arrangement according to claim 6, characterized in that one for each membrane Clamping device is provided, which is located at a location outside the rear wall The diaphragm is tensioned by a spring.

8. Loudspeaker arrangement according to one of claims 3 to 7, characterized in that the Frame back wall, over which the membrane is stretched, slightly curved and made an electrically conductive material is made, with devices arranged on the rear wall that ensure a small distance between the tensioned membrane and the rear wall.

9. loudspeaker arrangement according to claim 8, characterized in that the distance between the membrane from the rear wall is 0.1 to 0.2 mm.

6060

1. Procedure for preventing disruptive harmonic oscillations during generation.
German Patent No. 436 132;
British Patent No. 271 125;
- French patent specification No. 637 141.

1 sheet of drawings