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Schallempfänger mit veränderbarer Richtwirkung Schallempfänger mit
veränderbarer Richtwirkung weisen im allgemeinen wenigstens zwei Mikrophone auf,
die so nebeneinander oder übereinander angeordnet sind, daß ihre Empfindlichkeitsmaxima
in einander entgegengesetzten Richtungen liegen. Die Einstellung der gewünschten
Richtcharakteristik eines solchen, mehrere Einzelmikrophone aufweisenden Schallempfängers
erfolgt hierbei durch anteilmäßige Steuerung der Empfindlichkeit oder durch Abgriff
verschiedener Anteile der jeweiligen Ausgangsspannungen.
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Ein Schallempfänger, bei dem zwei elektrostatische Einzelsysteme ebenfalls
so angeordnet sind, daß ihre Empfindlichkeitsmaxima in einander entgegengesetzten
Richtungen liegen, ist zwar bereits bekanntgeworden, er tangiert die vorliegende
Erfindung jedoch in keiner Weise, da es sich hierbei nicht um einen Schallempfänger
mit veränderbarer Richtwirkung handelt, sondern um einen solchen mit einer einzigen,
unveränderbaren Charakteristik höherer Ordnung, bei dem das durch die Erfindung
gelöste Problem, nämlich die Beibehaltung eines gradlinigen, horizontalen Frequenzganges
bei Umschaltung auf eine Kugelcharakteristik, überhaupt nicht auftritt.
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Bei einer anderen bekannten Anordnung eines Schallempfängers mit mehreren
Kondensatormikrophonen stehen die Wirkrichtungen der Einzelsysteme aufeinander senkrecht,
abgesehen davon, daß 'auch hier das vorstehend genannte Problem der Erhaltung des
Frequenzganges bei Umschaltung auf eine andere Richtcharakteristik nicht auftritt,
weil mit dieser bekannten Anordnung nicht die Form der Richtcharakteristik, sondern
nur ihre Wirkrichtung elektrisch gedreht werden soll.
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Die Erfindung geht vielmehr von einem anderen bekannten Schallempfänger
für hochwertige Schallübertragungsanlagen mit Kondensatormikrophonen aus, bei dem
zwei Einzelsysteme in einem einzigen Mikrophonkörper vereinigt sind, derart, daß
die gemeinsame Gegenelektrode beidseitig von je einer Membran abgedeckt ist. Die
Einstellung der gewünschten Richtcharakteristik erfolgt bei dieser Anordnung durch
Änderung der jedem System zugeordneten Vorspannung, so daß durch die daraus resultierenden
Empfindlichkeitsänderungen die Richtcharakteristik der Einzelsysteme in verschiedenem
Maße zur Wirkung kommen. Die Verwendung von Kondensatormikrophonen ist für Schallempfänger
mit steuerbarer Charakteristik besonders günstig, da die Regelspannung eine Gleichspannung
ist, deren Größe leicht verändert werden kann und die auch über längere Leitungen
eine einwandfreie Fern-Steuerung ermöglicht. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise
in der österreichischen Patenschrift 180 606 beschrieben.
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Es hat sich nun gezergt, däß bei einem solchen Schallempfänger, bei
dem de'@Membran beiderseits einer einzigen mit Sacklöchefrn und Durchgangslöchern
versehenen Gegenelekfrode angeordnet sind, im Bereich höherer Frequenzen der Frequenzgang
insbesondere der Kugelcharakieristik störende Abweichungen vom horizontalen? Verlauf
zeigt. Diese Erscheinungen finden ihre phy§ikalische Begründung in der übereinstimmung
vän Wellenlänge und Schallweg für die kritischen Fr'fquenzen.
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Es läßt sich zeigen, daß die Auslöschung des einzelnen Wandlers bei
Frequenzen, bei denen die halbe Wellenlänge gleich ist dem Schallumweg d von der
Vorder- zur Rückseite des Systems, ein Minimum wird. Dies bedeutet jedoch; däß die
Richtcharakteristik des Einzelsystems von dr Nierenform in eine eher kugelförmige
Charakteristik übergeht. Werden aber nun zwei Einzelsysteme mit kugelförmiger Richtcharakteristik
und einem Schallweg D von Membranmitte zu Membranmitte gleichsinnig zusammengeschaltet,
ergibt sich' wieder eine kugelförmige Richtcharakteristik des Gesamtsystems, das
jedoch bei Frequenzen, bei denen
(u = 0, 1, 2 ... ) starke Interferenzbrüche zeigt. Werden
demnach zwei entgegengesetzt gerichtete Systeme mit nierenförmiger Richtcharakteristik
gleichsinnig zueinander geschaltet, ergibt sich beispielsweise für den 0°-Frequenzgang
der resultierenden Kugel bei jenen Frequenzen, bei denen die Löschung des abgewendeten
Systems schlecht ist, ein Anstieg, der bei der Frequenz, wo D = 2- ist, einen ersten
starken Einbruch aufweist. Bei der oben beschriebenen Anordnung mit nur einer Gegenelektrode
für beide Membranen ist der Schallumweg des gedachten Einzelsystems gleich dem Weg
von Membranmittelpunkt zu Membranmittelpunkt der beiden Systeme (d = D).
Dies bewirkt einen besonders starken Einbruch bei der Frequenz f = d mit
nachfolgender überhöhung. Für die Gegeneinanderschaltung der Einzelsysteme zur Gewinnung
der achtförmigen Richtcharakteristik gilt sinngemäß dasselbe.
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Diese Erscheinungen werden nun bei einem Schallempfänger der vorstehend
beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die elektroakustischen
Wandler als selbständige Einzelsysteme ausgebildete elektrostatische Mikrophone
sind, die zur Verhinderung störender Abweichungen vom horizontalen Frequenzgang
infolge gegenseitiger Beeinflussung bei der Schallaufnahme mit eingestellter Kugelcharakteristik
voneinander in einem Abstand angeordnet sind, der höchstens gleich, vorzugsweise
aber kleiner als der Membrandurchmesser ist.
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Die Mikrophone können hierbei Rücken gegen Rücken angeordnet sein,
so daß die Richtungen ihrer größten Empfindlichkeit angenähert in einer Geraden
liegen, sie können aber auch nebeneinander oder übereinander angeordnet sein. Ein
besonders guter Erfolg stellt sich dann ein, wenn beide Mikrophone mit ihren Membranen
einander zugekehrt sind. Für den Fall, daß der Verstärker mit dem Schallempfänger
zu einer Einheit vereinigt.- werden soll, ist es zweckmäßig, die beiden Einzelsysteme
hintereinander auf der Achse des zylindrisch ausgebildeten Verstärkergehäuses anzuordnen
und die dem Mikrophon zugewendete Stirnseite des Verstärkers mit einem konischen
Zapfen aus schallhartem oder schallweichem Material zu versehen, um unerwünschte
Reflexionen zu vermeiden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren der Zeichnung
dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 zwei im Abstand voneinander, in Richtung der
größten Empfindlichkeit entgegengesetzt angeordnete Kondensatormikrophone; in F
i g. 2 sind die Mikrophone übereinander angebracht dargestellt; F i g. 3 zeigt schließlich
den Zusammenbau mit einem Verstärker.
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Der in F i g. 1 dargestellte Schallempfänger mit veränderbarer Richtwirkung
weist zwei im Abstand D voneinander angeordnete elektrostatische Mikrophone 1, 2
auf, von denen jedes eine Membran 6, eine Elektrode 7 und dahinter einen akustischen
Reibungswiderstand 8 besitzt. Dieser Reibungswiderstand 8 bildet zusammen mit der
Luftkammer 9 ein akustisches Laufzeitglied, so daß sich für jedes Einzelsystem eine
einseitige Richtwirkung ergibt. Die Empfindlichkeitsmaxima liegen in entgegengesetzten
Richtungen. Der Abstand D wurde bei einem Mikrophondurchmesser von 2 cm mit etwa
1 cm als ausreichend ermittelt. Eine solcherart nach der Erfindung getroffene Anordnung
zweier kapazitiver Einzelmikrophone ergibt bei allen einstellbaren Richtcharakteristiken
einen hinreichend glatten Verlauf des Frequenzganges.
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Die Einzelmikrophone 1, 2 können aber auch, wie F i g. 2 zeigt, übereinander
oder nebeneinander angeordnet sein, wobei auch hier wieder darauf zu achten ist,
daß die Richtungen der größten Empfindlichkeit einander entgegengesetzt sein müssen.
Der erfindungsgemäß geforderte Abstand zwischen den beiden Einzelsystemen ergibt
sich hier infolge der räumlichen Ausdehnung der beiden Mikrophone von selbst, und
zwar auch dann, wenn sie sich an ihrem Umfange fast berühren. Zweckmäßigerweise
können die Mikrophonsysteme in ein Gehäuse 1O bzw. 11 eingebaut werden.
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Im allgemeinen sind Kondensatormikrophone unmittelbar mit dem Verstärker
zusammengebaut, um lange Leitungen zwischen Wandler und Verstärker zu vermeiden.
Dieser Zusammenbau ist auch ohne weiteres für die erfindungsgemäße Anordnung möglich,
wobei beispielsweise für eine Mikrophonanordnung nach F i g. 1 der Zusammenbau mit
dem Verstärker gemäß F i g. 3 vorgeschlagen wird. Die beiden Einzelsysteme 1, 2
liegen mit dem zylindrisch ausgebildeten Verstärker 12 mit ihren Hauptachsen
auf einer Geraden, wobei zur Verhinderung unerwünschter Reflexionen die Stirnseite
des dem einen Mikrophon 2 zugewendeten Verstärkergehäuses 12
mit einem
konischen Zapfen 13 aus schallhartem odere schallweichem Material versehen
ist.