DE1210045B - Schallempfaenger mit Richtwirkung - Google Patents

Schallempfaenger mit Richtwirkung

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Publication number
DE1210045B
DE1210045B DEA38571A DEA0038571A DE1210045B DE 1210045 B DE1210045 B DE 1210045B DE A38571 A DEA38571 A DE A38571A DE A0038571 A DEA0038571 A DE A0038571A DE 1210045 B DE1210045 B DE 1210045B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
microphones
sound
frequency
sound receiver
bass
Prior art date
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Pending
Application number
DEA38571A
Other languages
English (en)
Inventor
Dr Rudolf Goerike
Dipl-Ing Bernhard Weingartner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AKG Acoustics GmbH
Original Assignee
AKG Akustische und Kino Geraete GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by AKG Akustische und Kino Geraete GmbH filed Critical AKG Akustische und Kino Geraete GmbH
Publication of DE1210045B publication Critical patent/DE1210045B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00Electrostatic transducers
    • H04R19/04Microphones

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

Description

  • Schallempfänger mit Richtwirkung Die Erfindung betrifft einen Schallempfänger mit Richtwirkung, bei dem wenigstens zwei Kondensatormikrophone nahe beieinander angeordnet sind, die, elektrisch zusammengeschaltet, auf einen gemeinsamen Verstärker wirken.
  • Theoretische und praktische Untersuchungen haben gezeigt, daß bei Systemen, bei denen der Schallumweg von der Vorderseite zur Rückseite der Membran gleich oder größer ist als die halbe Wellenlänge der höchsten zu übertragenden Frequenz, sowohl der Frequenzgang bei Schalleinfall von vorn (0°-Schalleinfall) als auch die Dämpfung bei rückwärtigem Schalleinfall (180°-Schalleinfall) unbefriedigend sind, so daß derartige Schallempfänger den heutigen Anforderungen an Qualität nicht mehr entsprechen. Als Ursache dieser Störungen wurde erkannt, daß der Schallumweg von der Vorderseite zur Rückseite der Membran bei den verwendeten Einzelsystemen bei den hohen Frequenzen zu groß ist. Bei einer bekannten Ausführung eines solchen Schallempfängers mit elektrostatischen Wandlern mit einseitiger, nierenförmiger Richtcharakteristik beträgt der Kapseldurchmesser jedes Einzelsystems, der angenähert dem Schallumweg entspricht, etwa 2,2 cm. Die Frequenz, bei der die halbe Wellenlänge gleich dem Schallumweg von der Vorderseite zur Rückseite der Membran wird, beträgt 7,5 kHz. Messungen haben ergeben, daß tatsächlich bereits unterhalb dieser Frequenz eine wesentliche Verschlechterung der Rückwärtsdämpfung zu bemerken ist. Dieser Mangel könnte theoretisch dadurch beseitigt werden, daß man den Durchmesser der Kapsel verkleinert. Dadurch würde sich die kritische Frequenz zwar nach oben verschieben, bei gleichgehaltenem 0°-Frequenzgang würde aber gleichzeitig damit die Empfindlichkeit in unzulässiger- Weise abnehmen, da der antreibende Druckgradient linear mit dem Durchmesser abnimmt. Versucht man hingegen die Empfindlichkeit konstant zu halten, so ergibt sich wegen des geringen zulässigen akustischen Reibungswiderstandes ein Abfall der Empfindlichkeit bei den tiefen Frequenzen. Ein solcher Wandler mit beispielsweise 8 mm Durchmesser ergibt zwar einen befriedigenden Verlauf der Rückwärtsdämpfung (180°-SchalleinfaI1), zeigt jedoch bereits unter 1000 Hz einen starken Abfall des 0°-Frequenzgänges.
  • Die Erfindung zeigt einen Weg, der es gestattet, die Nachteile -der bisher verwendeten" Schallempfänger finit Richtwirkung, bei denen wenigstens zwei Kondensatormikrophone nahe beieinander. angeordnet sind, zu vermeiden. Der Schallempfänger gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß wenigstens ein Wandler für die höheren und wenigstens ein Wandler für die tieferen Frequenzen des zu übertragenden Frequenzbandes vorgesehen ist, wobei den Hochtonmikrophonen kürzere Schallumwege zugeordnet sind als den Tieftonmikrophonen, -und durch elektrische und/oder akustische Mittel der Übertragungsbereich der Hochtonmikrophone nach tiefen Frequenzen und der der Tieftonmikrophone nach hohen Frequenzen beschränkt ist.
  • Die Kombination eines Schallwandlers. für die höheren Frequenzen mit einem Schallwandler für die tieferen Frequenzen des wiederzugebenden Frequenzbandes ist bei einigen Lautsprecheranordnungen, die mit elektrostatischen Lautsprechern arbeiten, bekannt. Die diesen Lautsprecheranordnungen zugrunde liegende Problemstellung ist jedoch grundsätzlich unterschiedlich zu der dem - Erfindungsgegenstand eigenen Problematik. So geht es beispielsweise bei einer solchen bekannten Lautsprecheranordnung darum, einen möglichst ausgeglichenen Schalldruck gber den ganzen zu übertragenden Frequenzbereich zu erzielen. Zu diesem Zwecke wird der Frequenzbereich in eine Anzahl von Teilen aufgeteilt, von denen jedem ein eigener Lautsprecher zugeordnet ist. Eine solche Unterteilung des zu übertragenden Frequenzbandes zur Erzielung einer weitgehend freqüenzunabhängigen- Reproduktion beim 0°=Schalleinfall ist bei einem Kondensatormikrophon regelmäßig nicht erforderlich, weil die modernen Konden= sätormikrophone einen so guten Frequenzgang in der Haupteinfällsrichtung des 'Schalles aufweisen; daß in dieser Hinsicht eine Unterteilung bzw. Aufteilung des Frequenzbandes einen unnötigen Aufwand darstellen würde. Die Schwierigkeiten liegen jedoch in der Frequenzabhängigkeit der Rückwärtsdämpfung und damit der Richtwirkung, einer Größe, die bei den bekannten Lautsprecheranordnungen keine Rolle spielt. Demgemäß ist auch bei diesen Lautsprechern kein »Schallumweg« im Sinne eines einseitig gerichteten Mikrophons vorhanden. Auch sind die Lautsprecher rein größenordnungsmäßig hinsichtlich ihrer Abmessungen mit denen einseitig gerichteter Mikrophone, bei denen der Kapseldurchmesser der Einzelsysteme in der Größenordnung von wenigen Zentimetern liegt, nicht zu vergleichen.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung erhalten die Hochtonmikrophone einen so kleinen Durchmesser, daß ein. natürlicher. Abfall bei den tiefen Frequenzen auftritt, und die kritische Frequenz außerhalb des Übertragungsbereiches liegt, wogegen zur Beschneidung der hohen Frequenzen einschließlich der innerhalb des zu übertragenden Frequenzbandes liegenden kritischen; ..Frequenz bei den Tieftonsystemen elektrische Sperren in den Ausgang bzw. die Ausgänge eingeschaltet werden.
  • Als weiteres Erfindungsmerkmal liegen die Hochtonwandler unmittelbar am Eingang des gemeinsamen Verstärkers, wogegen die Tieftonwandler über Serienwiderstände an die H`oclitonwandler 'angeschlossen sind.
  • Ist beabsichtigt, dem Schallempfänger mehrere Richtcharakteristiken zuordnen zu können, so werden die Einzelsysteme :erfindungsgemäß mit je zwei Membranen ausgestattet.
  • Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. In F i g. 1 ist der Schnitt durch ein übliches Kondensator-Richtmikrophon dargestellt; F i g. 2 und 3 zeigen verschiedene gemessene Kurven; F i g. 4 ist das elektrische Schaltbild eines erfindungsgemäßen Schallempfängers.
  • Das in F i g. 1. dargestellte Kondensator-Richtmikrophon weist eine einseitige nierenförmige Richtcharakteristik auf. Es hat den Durchmesser d. Hinter der perforierten Gegenelektrode Eliegt das Volumen C, das an der Rückseite des Mikrophons mit dem akustischen Reibungswiderstand R abgeschlossen ist. Der Schallumweg von der Vorderseite zur Rückseite des Wandlers ist mit U bezeichnet. -Der Frequenzgang bei 0°-Schalleinfall und der Verlauf der Rückwärtsdämpfung (180°-Schalleinfall) sind für ein solches bekanntes Mikrophon mit 2,2 cm Durchmesser in F i g. 2 mit F (Frequenzgang) und D (Verlauf der Rückwärtsdämpfung in Abhängigkeit von der Frequenz) bezeichnet. Dieser Darstellung ist zu entnehmen, daß im Bereich um 7 kHz eine starke Verschlechterung der Rückwärtsdämpfung vorhanden ist, also bei jener Frequenz, bei der der Schallumweg von der Vorderzur Rückseite der Membran angenähert der halben Wellenlänge entspricht. Auch der Frequenzgäng zeigt in diesem Bereich eine leichte Überhöhung.
  • Würde man nun versuchen, eine Verbesserung durch Verkleinerung des Kapseldurchmessers zu erzielen, so würde diese Maßnahme allein keinen Erfolg mit sich bringen, denn, wie eingangs bereits ausgeführt wurde, tritt bei dieser Maßnahme bei gleichbleibender Empfindlichkeit ein Abfall der tiefen Frequenzen ein. Dies ist. den in F i g. 3 dargestellten Kurven ohne weiteres zu entnehmen. Der mit -D' bezeichnete Verlauf der - Rückwärtsdämpfung kann zwar als befriedigend bezeichnet werden, der Frequenzgang F' zeigt jedoch schon einen bei 1000 Hz beginnenden untragbaren Abfall.
  • Erfindungsgemäß wird nun -der Schall des zu über; tragenden @ Frequenzbereiches von wenigstens' zwei Mikrophonen aufgenommen, von denen die für den Hochtonbereich bestimmten Wandler einen kleinen Schallumweg aufweisen, wogegen der Weg von der Vorderseite zur Rückseite der Membran bei den Tieftonsystemen wesentlich größer ist. Um bei diesen Wandlern die Störung durch die kritische Frequenz, bei der der Schallumweg angenähert der halben Wellenlänge entspricht, zu vermeiden, ist es erforderlich, den Übertragungsbereich der Tieftonsysteme zu beschneiden, so daß alle Frequenzen des höheren Tonbereiches einschließlich der Umgebung der kritischen Frequenz nicht an den Verstärkereingang gelangen. Dies erfolgt am zweckmäßigsten auf elektrischem Wege, indem man in den Ausgang der Tieftonsysteme geeignete Bandpässe bzw. Bandsperren einschaltet. Im allgemeinen genügt es, ein oder mehrere RC-Glieder vorzusehen. Eine besonders günstige Anordnung ist in F i g. 4 dargestellt, bei welcher die Kapselkapazität zusammen mit der Kapazität des Verstärkereinganges, die im wesentlichen durch die Röhrenkapazität dargestellt ist, ein Teil des für ein Tieftonsystem erforderlichen Filters ist. Das Hochtonsystem, das bereits auf Grund seiner Abmessungen einen Abfall bei den tiefen Frequenzen aufweist und bei dem die kritische Frequenz außerhalb des Übertragungsbereiches liegt, bedarf keinerlei zusätzlicher Filter und kann daher unmittelbar an den Eingang des Verstärkers gelegt werden. Die Kapazität Co, dieses mit 2 bezeichneten Mikrophons ergibt mit der Röhrenkapazität Cr die kapazitive Komponente eines RC-Gliedes mit dem Widerstand R1, an den das Tieftonmikrophon 1mitderKapselkapazität Coi angeschlossen ist. Das auf diese Weise gebildete RC-Glied ist so dimensioniert,. daß seine Grenzfrequenz dort liegt, wo die Empfindlichkeit des Hochtonmikrophons um etwa 3 db abgenommen hat. Damit ist der Teilungspunkt auf der Frequenzskala definiert.
  • Bei dem in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel betrug die Kapselkapazität Col = 40 pF, R = 8 Mü und Q, = 10 pF. Bei dieser Dimensionierung ergab sich der Teilungspunkt bei etwa 1500 Hz.
  • Die übrigen in F i g. 4 dargestellten und nicht näher bezeichneten Schaltelemente dienen in an sich bekannter Weise der Zuführung der Polarisationsspannungen bzw. der wechselstrommäßigen Verbindung.
  • Weiterhin ist es möglich, jedes der beiden Systeme mit zwei Membranen auszustatten, so daß jedes zwei entgegengesetztgerichtete nierenförmige Richtcharakteristiken besitzt, die in an sich bekannter Weise zu verschiedenen Richtcharakteristiken (Kugel, Niere, Acht und Zwischenformen) kombiniert werden können.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Schallempfänger mit Richtwirkung, bei dem wenigstens zwei Kondensatormikrophone nahe -beieinander angeordnet sind, deren Ausgänge elektrisch in Verbindung stehen und auf einen gemeinsamen Verstärker wirken, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t , daß wenigstens ein Wandler für die höheren und wenigstens ein Wandler für die tieferen Frequenzen des zu übertragenden Frequenzbandes vorgesehen ist, wobei den Hochtonmikrophonen kürzere Schallumwege zugeordnet sind als den Tieftonmikrophonen, und durch elektrische und/oder akustische Mittel der Übertragungsbereich der Hochtonmikrophone nach tiefen Frequenzen und der der Tieftonmikrophone nach hohen Frequenzen beschränkt ist.
  2. 2. Schallempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochtonmikrophone einen so kleinen Durchmesser aufweisen, daß ein natürlicher Abfall bei den tiefen Frequenzen auftritt und die kritische Frequenz außerhalb des Über- tragungsbereiches liegt, wogegen zur Beschneidung der hohen Frequenzen einschließlich der innerhalb des zu übertragenden Frequenzbandes liegenden kritischen Frequenz bei den Tieftonsystemen elektrische Siebglieder, vorzugsweise RC-Glieder, vorgesehen sind.
  3. 3. Schallempfänger nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochtonwandler unmittelbar am Eingang des gemeinsamen Verstärkers liegen und die Tieftonwandler über Serienwiderstände an die Hochtonwandler angeschlossen sind.
  4. 4. Schallempfänger nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelsysteme mit je zwei Membranen zur Herstellung verschiedener Richtcharakteristiken ausgestattet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 581339; österreichische Patentschrift Nr. 129 202.
DEA38571A 1961-05-17 1961-10-17 Schallempfaenger mit Richtwirkung Pending DE1210045B (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT129202B (de) * 1931-02-10 1932-07-25 Hans Vogt Einrichtung mit einer Mehrzahl elektrostatischer Lautsprecher bzw. Lautsprecherelemente.
DE581339C (de) * 1931-04-30 1933-07-26 Vogt Hans Schaltungsanordnung fuer den Anschluss mehrerer verschiedene Frequenzgebiete bevorzugender toenender Kondensatoren

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT129202B (de) * 1931-02-10 1932-07-25 Hans Vogt Einrichtung mit einer Mehrzahl elektrostatischer Lautsprecher bzw. Lautsprecherelemente.
DE581339C (de) * 1931-04-30 1933-07-26 Vogt Hans Schaltungsanordnung fuer den Anschluss mehrerer verschiedene Frequenzgebiete bevorzugender toenender Kondensatoren

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