DE1762237A1 - Akustisches System insbesondere fuer die Niederfrequenz-Tonwiedergabe - Google Patents

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. Hans Wiemuth 4düsseldorf-oberkassel

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3. Mal 1968

IHKZBICHBN: J MBINZBICHEN

Betr.1 Patent- und Gebrauchamusterhilfs-Anmeldung

Krister Lars Anders Arnneus Parsta / Schweden

Akustisches System insbesondere für die Niederfrequena-

lonwiedergabe·

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Die Erfindung bezieht sich auf ein akuatisohes System insbesondere für die Niederfrequenz-Tonwiedergabe, mit einem Gehäuae und mindestens einem in einer Wandungsöffnung desselben angeordneten lautsprecher sowie mindestens einer weiteren Gehäuse- ^; öffnung, welche das Innere des Gehäuses mit der Umgebungsluft verbindet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein akustisches System der zuvor erwähnten Art zu schaffen, bei welchem über den ganzen Niederfrecjuenzbereich hinv/eg die Verzerrung beträchtlich verringert ist, und bei welchem sich selbst bei großen Amplituden das laut- , sprecherkonus eine verbesserte Sprungkennlinie ergibt, so daß die volle leistung des Lautspreohers genutzt werden kann.

Dea .viiteron soll ein System ,;;eBchaffen werden, welches aich leicht h&ohbaüeii'läßt, ao daß alle hergestellten 'Äinhoit-m aahe-

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•zu identisohe Daten aufweisen» sowie ein System, das kleiner gehalten «ein kann und trotzdem günstigere Daten besitzt als andere Systeme mit vergleichbaren Abmessungen und das außerdem billig in der Herstellung ist.

Es ist bekannt, in den Außenwandungen des lautsprechergehäuses eine Anzahl sogenannter Sohallöffnungen unterschiedlicher Größe anzuordnen· In Anwendung eines bestimmten Prinzips ordnet man z.B. in einer der Gehäusewandungen mindestens eine verhältnismäßig große Schallöffnung an, damit man sogenannte verstärkte akustische Resonanzsysteme erhält. JULn gemeinsames Merkmal aller dieser Syeteme besteht darin, daß sie auf eine bestimmte Frequenz, nämlich die Resonanzfrequenz, abgestimmt sind, bei der sich die Abatrahlung aus der Schauöffnung in Phase mit der Bewegung des Lautsprecherkonus befindet (Impedanzminimum). Bei diesen Systemen gibt es an jeder Suite der Resonanzfrequenz einen Frequenzpunkt, bei dem der Phasenwinkel einen negativen Wert von .120° hat (Impedanzmaximum). Die Abstrahlung aus der ' Schauöffnung bei Resonanzfrequenz verstärkt daher die gesamte Abstrahlung aus dem Lautspreohergehättse. An den beiden anderen frequenzpunkten und jenseits derselben verringert die Abetrahj lung aus der SohallöffnuBg dea Wert der Gesamtabstrahlung aus dem Lautsprechergehäuse. Sie Hettoausbeute, die man bei in dieser Weise abgestimmten Systemen erhält» let daher eine unregelmäßige Impedanzfunktion mit ziemlieh großen Abweichungen an den drei erwähnten Frequenapunkten} die irequenzdaten des Systems •ind ebenfalls unregelmäßig.

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Es ist bekannt, derartige Abweichungen in gewissem Umfang zu verringern, indem man an der Schallöffnung enge Bandspiralen aiibringt oder unmittelbar übereinander eine Anzahl Schlitze od. dgl» vorsieht. Auf diese Weise erzielt man einen gewissen zusätzlichen akustischen Widerstand. Der akustische Widerstand ist jedoch noch zu klein, um die Bewegung des Lautsprecherkonus so weit zu steuern, wie es zur Erzielung einer geringen Verzerrung bei den tiefsten Frequenzen erforderlich ist. Gleichzeitig dami.t ist die Abstrahlung aus der Schallöffnung noch ausreichend, um die Tonwiedergabe des Systems zu beeinträchtigen; dies liegt daran, daß an der Schallöffnung noch immer eine verhältnismäßig hohe Reaktanz (schwingende Lüftmasee) vorhanden ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil abzustellen. Nach der Erfindung ist hierzu vorgesehen, daß die Schallöffnung so ausgebildet ist, daß der. resistive Teil der von ihr erzeugten aku tischen Impedanz groß genug ist, um die Bewegung des Laut sprecherkonus so zu steuern, daß innerhalb des Systems das Ausmaß, bis zu dem die vorherrschende Impedanz des Lautsprechers von der Henn- oder Durchschnittsimpedanz abv/eioht, beträchtlich reduziert ist, und daß der reaktive Teil der akustischen Impedanz iiii Vergleich zum resistiven Teil so gering ist, daß das Ausmaß, bis zu welchem der Ton bei der Resonanzfrequenz aus der Schauöffnung abstrahlt, im wesentlichen vernachlässigbar Ist·

j Ein Ausführungsbeiepiel der Erfindung ist anhand der Zeichnungen ·

näher beschrieben. Es Beigen»

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Pig. 1 in der Vorderansicht ein Lautsprechersystem

gemäß Erfindung und
Fig. 2 einen Schnitt durch das Lautsprechersystem

nach Flg. 1.

Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Lautsprecher 10, z.B. einen Niederfrequenz-Lautsprecher, der in dem Gehäuse 11 untergebracht ist. Sas Gehäuse besteht aus der Vorderwand 12, der Rückwand 13, den beiden Seitenwänden 14, 15, der Deokwand 16 und der Bodenwand 17. Der Lautsprtoher 10 ist in eine Öffnung der Torderwand 12 eingefettet.

In der Vorderwand 12 befindet eich außerdem die Öffnung 18, welohe das Jnnere des Gehäuses mit der Umgebungsluft verbindet· Gemäß Erfindung ist die Öffnung 18 so ausgebildet, daß sie dem Gehäuse eine akustische Impedanz verleiht, deren resistiver , Teil so groß ist, daß die Bewegung des Lautsprecherkonus in

der Weise gesteuert wird, daß dme Ausmaß, bis zu dem die vor- W herrschende Impedanz des Lautsprechers innerhalb des akusti-

! sehen Systems von der Nennimpedanz desselben abweicht, beträchtlich reduziert wird. Gleichzeitig ist der reaktive Teil der akustischen Impedanz so gering, daß der Schall nur in sehr geringem Umfang aus der Öffnung abstrahlt.

Obgleich die Öffnung 18 als rechteckiger Schlitz dargestellt ist, kann man natürlich auch eine Anzahlt, öffnungen vorsehen

und unterschiedliche Formen wählen, z.B. eine Reihe Ubereinan-

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dergesetzter Löcher usw.j "Voraussetzung iat nur, daß die Öffnungen zu dem erwähnten Widerstand führen, der gemäß Erfindung zur Erzielung des gewünschten Ergebnisses notwendig ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die Öffnung mit der in der Gehäusewand vorgesehenen Öffnung für den Lautsprecher zusammengefaßt sein kann, z.B. in Form eines Ringraumes zwischen Lautsprecher und Gehäusewandung.

Bei großen Systemen gemäß Erfindung kann die Impedanzfunktion ä bei den tiefsten Frequenzen daran gehindert werden, in nachteiliger V/eise von der Nenn- oder Durohschnittsimpedanz des Lautsprechers abzuweichen, indem man eine vollständig freie öffnung geeigneter Abmessung vorsieht. Bei kleinen, erfindungagemäß ausgebildeten Systemen ist es normalerweise notwendig, in die öffnung oder öffnungen einen besonderen Widerstand in Form eines ._t Elementes einzusetzen, bei dem es sioh um ein mechanisch stabilisiertes Material, z.B. Glaswolle usw. handeln kann, das sich an einem Geflecht abstützt oder von diesem eingeschlossen ist. J

Das Gehäuse soll vorzugsweise mit einem für den Zweck geeigneten schallschluckenden Material ausgekleidet sein, so daß die Umgebung des Lautsprechers in gewissem Umfang schalldämpfend wirkt.

Bei einem vollständig geschlossenen Gehäuse iat die Steifheit der eingeschlossenen Luft bei der Resonanzfrequenz dea Gehäuses am o^ringsten. Von diesem Punkt aus nimmt auf der Seite der hö-

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■heren Frequenzen das Ausmaß der Steifheit zu, ist aber auch bei allen Frequenzen unterhalb der Resonanzfrequenz sehr groP. Bas Ergebnis ist eine Impedanzfunktion, die bei der Resonanzfrequenz ihr Maximum erreicht und die bei höheren und niedrigeren Frequenzen eine fallende Charakteristik hat. Sie akustische Verzerrung in diesem System ist insbesondere bei großen Amplituden hoch; bei niedrigen Frequenzen fällt die Frequenzcharakteristik rasch ab.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten System wird jedoch in dessen Kreis eine akustische Impedanz eingegeben. Diese akustische Impedanz wird dadurch erzeugt, daß man in den Gehäusewandungen mindestens eine Schauöffnung anordnet. Der resistive Teil der akustischen Impedanz setzt dem Luftdurchtritt durch die Öffnung bei sehr niedrigen Frequenzen einen sehr hohen, jedoch keinen unendlichen Widerstand entgegen« Bei einer derartigen Anordnung ist jedoch die Steifheit der eingeschlossenen Luft stets geringer als in einem geschlossenen, kastenartigen System. Der sehr hohe, jedoch nicht unendliche Wideretand gegen den Durchtritt von Luft bei einer theoretischen Frequenz von Null führt dazu, daß der Schwingungausschlag des Lautsprecherkonus stark reduziert, der Konus jedoch nicht blookiert wird· Die Verringerung der elektrischen Impedanz lob bei sehr niedrigen Frequenzen daher weitgehend ausgeschaltet. Hierbei ist der Bereich der öffnung so klein, daß die Reaktanz der Induktanz, die in Beziehung zur Durchtrittsöffnung steht (abstrahlende Masae), ein Ausmaß der Abstrahlung annimmt, welohes im Vergleich zur Lautspreoher-Abstrahlung vernachlässigt werden,Jcann. 009817/111$

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Bei der Gehäuseresonanz' ist infolge dee erhöhten Wertes der Reaktanz "bei dieser höheren Frequenz ( X β a L ) der relative Widerstand der öffnung kleiner. Bei ausreichend kleinem Öffnungsbereich ist die Dämpfung der Bewegung des Lautsprecherkonus bei Resonanzfrequenz größer als bei dem geschlossenen Gehäuse; das Impedanzmaximum ist daher verringert. Die Resonanzfrequenz iBt niedriger als die eines geschlossenen, kastenartigen Aufbaues.

Bei mittleren Frequenzen (in Nähe der GehäUB«resonanz) ist das , ™ Ausmaß, in welohem der Schall aus der öffnung abstrahlt, im Vergleich zur Lautspreoher-Abstrahlung im wesentlichen vernaohlässigbarj dies liegt an dem kleinen öffnungebereich, welcher zusammen mit seinem hohen Widerstand zu einem kleinen Q-Wert für das akustische System insgesamt führt. Durch eine genau dimensionierte Öffnung kann daher die Bewegung des Lautsprecherkonus bei allen Frequenzen und Amplituden in optimaler Weise gesteuert werdenj das Ergebnis sind eine verringerte Verzerrung und eine im wesentlichen lineare Impedanzkurve. ä

Mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten System erhält man folglich eine geringere Verzerrung, einen flacheren Frequenzgang sowie eine verbesserte Sprungkennlinie zusammen mit einer gegenüber geschlossenen, kastenartigen Systemen erhöhten Leistung.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel, vielmehr sind im Rahmen des

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Erfindungsgedankens mannigfaohe Abwandlangen möglich* Das akustische System kann beispielsweise als komplettes Tonwiedergabeeystem ausgebildet sein, welches ein Lautspreohergehäuse aufweist, in dem ein oder mehrere IiautBpreoher für hohe, mittlere und niedrige Frequenzen angeordnet sind und in welchem jeder Lautsprecher in einer akustisoh gedämpften Kammer untergebracht ist» Falle mehr als ein Lautsprecher für niedrige Frequenzen vorhanden ist, so können die beiden Niederfrequenzlautsprecher durch eine Zwischenwand voneinander getrennt sein, die mit einem begrenzten Durchtritt versehen ist·

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Claims (2)

1. PatentaniprUohe

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   f 1. !Akustisches System insbesondere für die Niederfrequenz-Tonwiedergabe, mit einem Gehäuse und mindestens einem in einer Wandungsöffnung desselben angeordneten Lautsprecher sowie mindestens einer weiteren Schauöffnung, welohe das Innere des Gehäuses mit der Umgebungsluft verbindet, daduroh gekennzeichnet, daß die Schauöffnung (18) so ausgebildet ist, daß der resistive Teil der von Ihr erzeugten akustischen Impedanz groß genug ist, um die Bewegung des Lautsprecherkonus so zu steuern, daß innerhalb des Systems das Ausmaß, bis zu dem die vorherrsohende Impedanz des Lautspreohers von dessen Nenn- oder Durohsohnittsimpedan* abweioht, beträohtlioh reduziert 1st, und daß der reaktive Teil der akustischen Impedanz im Vergleich zum resistiven Teil so gering ist, daß das Ausmaß, bis zu welohem der Ton bei der Resonanzfrequenz aus der Sohallöffnung abstrahlt, im wesentlichen vernaohlässigbar ist·
2. 2. Akustisches System nach Anspruch 1, dadureh gekannzeiohnet, ^; daß der resistive Teil der akuetisohen Impedanz durch ein in die Öffnung eingesetztes, einen Ildersifand bildendes Material erhöht ist.

   3*. Ak etisohes System naoh Anspruch 2, daduroh gekennzeichnet,

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   daß das Material ein meohanisoh stabilisiertes, poröses Material, a.B. Glaswolle od· dfl. ist, daa eioh auf einem Qefleoht abstütet.

   4·' Akustisches Sy a tea naoh JLnapruoh 1 bis 5» dadurch gekenn-■eiohnet, dad i« Gehäuse mehrere, in mindestens einer Reihe angeordnete öffnungen vorgesehen sind·

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