DE1188656B - Anordnung zur Frequenzgangverbesserung eines elektroakustischen Wandlers - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H04m

Deutsche Kl.: 21 a2-14/01

Nummer: 1188 656

Aktenzeichen: S 79202 VIII a/21 a2

Anmeldetag: 27. April 1962

Auslegetag: 11. März 1965

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Frequenzgangverbesserung eines elektroakustischen Wandlers, dessen Gehäuse durch eine Membran und eine mit wenigstens einem Durchbruch versehene Trennwand in einen Vorraum und einen Rückraum der Membran sowie einen Resonatorraum unterteilt ist.

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 unteren Teil des Ubertragungsbereichs angehoben wird. Derartige Resonatoren sind entv/eder an den Rückraum oder an den Vorraum der Membran gekoppelt.

Durch die vorliegende Erfindung wird für einen elektroakustischen Wandler der einleitend genannten Art eine besonders vorteilhafte Anordnung für einen zusätzlichen Resonatorraum vorgestellt. Diese zeichnet sich gegenüber den bekannten Resonatoranordnungen dadurch aus, daß sie durch einfache Maßnahmen sowohl eine Ankopplung an den Vorraum der Membran als auch eine Ankopplung an den anderen 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 dadurch gekennzeichnet, daß durch eine weitere zylindrische Trennwand zwischen der ersten Trennwand und der Membran ein zusätzlicher, gegenüber dem Rückraum der Membran abgedichteter ringförmiger Resonatorraum geschaffen ist.

Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele an Hand der F i g. 1 bis 7 näher erläutert.

Es sind hierbei zum besseren Verständnis neben den prinzipiellen räumlichen Anordnungen auch die jeweiligen elektrischen Ersatzschaltbilder nach der Kraft-Spannungs-Analogie aufgezeichnet.

F i g. 1 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung des zusätzlichen Resonatorraums mit einer Öffnung zum Vorraum der Membran in einer prinzipiellen Darstellungsweise;

Fig. 2 veranschaulicht das dazugehörige elektrische Ersatzschaltbild, und

F i g. 3 stellt eine konstruktive Verwirklichung bei einem elektromagnetischen Wandler dar. In den

F i g. 4, 5 und 6, 7 ist die erfindungsgemäße An-Ordnung des zusätzlichen Resonatorraums mit Öffnungen zu dem ursprünglichen Resonatorraum, der Anordnung zur Frequenzgangverbesserung eines elektroakustischen Wandlers

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Erwin Martin, München

an den Rückraum der Membran angekoppelt ist, und mit Öffnungen zu diesem Resonatorraum und dem Vorraum der Membran nebst den dazugehörigen Ersatzschaltbildern gezeigt.

In F i g. 1 ist ein elektroakustischer Wandler dargestellt, dessen Gehäuse G sich in dem Aufnahmeraum eines Handapparates HA befindet. Das Wandlergehäuse ist durch die Membran M und die Trennwand Tl, welche den DurchbruchLl besitzt, in den Vorraum C 4 und den Rückraum C 2 der Membran sowie den Resonatorraum Cl unterteilt. Der Durchbruch in der Trennwand T ist mit einem akustischen Widerstand R1 abgeschlossen.

Die Schallöffnungen des Wandlergehäuses führen durch die SchallkanäleL3, R3 ins Freie. Im vorliegenden Fall ist angenommen, daß der elektroakustische Wandler als Hörer benutzt wird. Es ist deshalb ein Ohrvolumen C 3 angedeutet. Gemäß der Erfindung ist durch eine weitere zylindrische Trennwand T 2 zwischen der ersten Trennwand Tl und der Membran ein zusätzlicher, gegenüber dem Rückraum der Membran abgedichteter ringförmiger Resonatorraum C 5 geschaffen. Dieser ist bei diesem Ausführungsbeispiel durch die akustisch wirksame Öffnung L 6, R 6 mit dem Vorraum der Membran verbunden.

In F i g. 2 ist das den akustischen Verhältnissen der Fig. 1 entsprechende elektrische Ersatzschalt-

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bild dargestellt. Es entsprechen hierbei 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 hierbei auf die Membran bezogen. Der der erfindungsgemäßen Lösung entsprechende Zweig R'6, L'6, CS ist gegenüber dem als bekannt vorausgesetzten Netzwerk durch eine dickere Strichstärke hervorgehoben.

Ist das Volumen des zusätzlichen Resonatorraums C 5 verhältnismäßig groß, dann ist auch die Kapazität des Kondensators CS verhältnismäßig groß. Sie wirkt annähernd wie ein Kurzschluß, so daß die Reihenschaltung aus der Induktivität Z/6 und dem Widerstand R'6 parallel zu der Kapazität C 4 liegt, wodurch bei geeigneter Bemessung der Induktivität und des Widerstandes, also bei geeigneter Bemessung der akustisch wirksamen öffnung am Rand der Mem bran, eine Anhebung im unteren Teil des Frequenzbandes bewirkt werden kann.

Ist das Volumen des zusätzlichen Resonatorraums C 5 verhältnismäßig klein, dann läßt sich durch ge eignete Bemessung der öffnung L 6, R 6 am Rand der Membran ein Resonator gewinnen, der auf eine Frequenz im mittleren oder oberen Teil des Über tragungsbereichs 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 Ausführungsbeispiel der prinzipiellen Anordnung der F ig. 1 auch ein derartiger Wandler zugrunde gelegt. Die ringförmige Auflage A für den Ringanker RA ist so be messen und angeordnet, daß zwischen ihr und dem Dauermagneten D ein Zwischenraum bleibt, der als zusätzlicher Resonatorraum C 5 ausgenutzt wird. Die akustisch wirksame Verbindung zum Vorraum der Membran geschieht hier durch einen oder mehrere Ausschnitte L 6, R 6 am äußeren Rand der Membran.

Wird der zusätzliche Resonatorraum entsprechend F i g. 4 nicht mit dem Vorraum der Membran, son- dem mit dem an den Rückraum der Membran ge koppelten Resonatorraum Cl verbunden, und zwar mittels einer akustisch wirksamen öffnung L 1, Rl, dann entsteht eine Wirkung, wie sie im folgenden an Hand des dazugehörigen Ersatzschaltbildes der F i g. 5 näher erläutert wird.

Bei entsprechender Übersetzung und Größe des zusätzlichen Resonatorraums C 5 kann CS der Fig. 5 vernachlässigt werden. Das Schwingungs gebildet Cl, L'l, Cl, Z/7 kann dann auf zwei Reso- nanzspitzen innerhalb des Übertragungsbereichs ab gestimmt werden. Wird der schwach gedämpfte Helmholtz-Resonator L'l, Cl auf die Membranresonanz (etwa 2000Hz) und der zusätzliche Resonator auf die untere Resonanzüberhöhung (etwa 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 Resonatorhals. Dies ist dadurch angedeutet, daß der akustische Widerstand Rl bzw. R'l gestrichelt dargestellt ist.

Bei dem im Prinzip dargestellten Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 ist neben der akustisch wirksamen Verbindung L 6, R 6 zwischen dem zusätzlichen Resonatorraum C 5 und dem Vorraum der Membran C4 noch die akustisch wirksame Verbindung L1, Rl zwischen dem zusätzlichen Resonatorraum C 5 und dem ursprünglichen Resonatorraum C1 vorgesehen. Die hierdurch erzielbare Wirkung wird an Hand des analogen Ersatzschaltbildes der F i g. 7 erläutert, in der die genannten Öffnungen durch die Induktivitäten Z/6 und L'l sowie die Widerstände R'6 und R'l und das Volumen des zusätzlichen Resonatorraums durch die Kapazität CS mit dickerer Strichstärke hervorgehoben sind. Das Ersatzschaltbild stellt eine Näherung für die Fälle dar, bei denen Cl bedeutend größer als C 4 ist und die beiden Öffnungen in dem zusätzlichen Resonator etwa den gleichen Querschnitt haben.

Interessant ist der Fall, daß das Volumen des zusätzlichen Resonatorraums C 5 verhältnismäßig klein ist. In diesem Fall kann die Ableitung über den Kondensator CS vernachlässigt werden, so daß die Induktivitäten Z/6 und L'l in Reihe liegen. Sie bilden zusammen mit den Kapazitäten Cl und C 4 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 L'6 und L'l in Reihe liegen. Es kann durch die tiefe Abstimmung eine Anhebung des Frequenzganges im unteren Teil des Übertragungsbereichs bewirkt werden.

Bei geeigneter Größe des zusätzlichen Resonatorraums C 5 kann mit der in Fig. 6 gezeigten Maßnahme nicht nur eine Abstimmung bei tiefen Frequenzen und damit eine Anhebung des Frequenzganges im unteren Teil des Übertragungsbereiches bewirkt werden, sondern es kann dadurch gleichzeitig, wenn auf eine entsprechende Bemessung der Öffnungen L 6, R 6 geachtet wird, eine Absorption bei einer Resonanzspitze im Übertragungsbereich erzielt werden. In diesem Fall kommt die Reihenresonanz der Elemente L'6, R'6, CS der F i g. 7 zur Wirkung.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Frequenzgangverbesserung bei einem elektroakustischen Wandler, dessen Gehäuse durch eine Membran und eine mit wenigstens einem Durchbruch versehene Trennwand in einen Vorraum und einen Rückraum der Membran sowie einen Resonatorraum unterteilt ist, dadurchgekennzeichnet, daß durch eine weitere zylindrische Trennwand (T 2) zwischen der ersten Trennwand (Tl) und der Membran (M) ein zusätzlicher, gegenüber dem Rückraum der Membran (C 2) abgedichteter ringförmiger Resonatorraum (C 5) geschaffen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Resonatorraum (C 5) durch wenigstens eine akustisch wirksame öffnung (L 6, R 6) am Rand der Membran mit dem Vorraum der Membran verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Membran etwas kleiner ist als der Innendurch-

messer des Wandlergehäuses in der Höhe der Membran, so daß eine ringspaltartige Öffnung entsteht.

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Membran wenigstens teilweise perforiert ist.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Resonatorraum (C 5) durch wenigstens eine akustisch wirksame Öffnung (L7, Rl) mit dem an den Rückraum der Membran gekoppelten Resonatorraum verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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