DE19601217C1 - Bass reflex box - Google Patents

Bass reflex box

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Abstract

There are known bass reflex boxes which have a bass loudspeaker and a bass reflex opening in an acoustic baffle of a housing with a defined volume. The bass loudspeaker, the bass reflex opening and the volume of the housing are so matched with one another that the impedance curve of the bass reflex box has a maximum at a defined frequency, at which the bass loudspeaker and the air in the bass reflex opening oscillate in phase. To improve the sound radiation, it is proposed to add an open-ended conductor in front of the acoustic baffle that encloses the bass loudspeaker and the reflex opening, and whose length is so determined that the impedance at the defined frequency is reduced.

Description

Die Erfindung betrifft eine Baßreflexbox nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a bass reflex box according to the preamble of claim 1.

Ein wesentliches Problem bei Schallwandlern liegt darin, im niederfrequenten Bereich Schall mit einem hinreichend großen Wirkungsgrad abzustrahlen. Ein Hauptgrund für dieses Problem liegt in der akustischen Fehlanpassung des Baßlautsprechers, also des eigentlichen Wandlers an die niedrige Impedanz der Luft. Aus theoretischer Sicht ist eine optimale Anpassung ei­ nes Lautsprechers an die Luft durch ein Exponentialhorn mög­ lich. Im Tieftonbereich sind die hier notwendigen Dimensionen allerdings nur bei der Beschallung großer Stadien reali­ stisch, da beispielsweise für eine untere Grenzfrequenz von 50 Hz und einen Anfangsdurchmesser von 25 cm ein Mündungs­ durchmesser des Horns von 2,10 m und eine Trichterlänge von 2,25 m gefordert werden.A major problem with transducers is in low-frequency range sound with a sufficiently large Radiate efficiency. A main reason for this problem lies in the acoustic mismatch of the bass speaker, So the actual converter to the low impedance of the Air. From a theoretical point of view, optimal adjustment is necessary loudspeaker to the air through an exponential horn Lich. In the low frequency range, the dimensions necessary here are  but only realistically for large stadiums stisch, for example for a lower cut-off frequency of 50 Hz and an initial diameter of 25 cm a muzzle diameter of the horn of 2.10 m and a funnel length of 2.25 m are required.

Eine sehr kräftige Baßwiedergabe kann mit einer Baßreflexbox der eingangs genannten Art erzielt werden. Die Lautspre­ cherimpedanz bei einer solchen Box weist dann zwei Maxima auf, da der Lautsprecher und das Gehäuse mit der Baßreflex­ öffnung gekoppelte (gegeneinander verstimmte) Resonatoren darstellen. Im Bereich des beim höheren Frequenzwert liegen­ den Impedanzmaximums schwingen die Luft in der Reflexöffnung und der Baßlautsprecher gleichphasig, so daß eine erhöhte Schallabstrahlung zu erwarten ist. Andererseits nimmt der Lautsprecher aufgrund der bei dieser Frequenz erhöhten Impe­ danz nur eine geringere Leistung auf. Insgesamt besteht also auch bei Baßreflexboxen noch das Problem, Schall bei niedri­ gen Frequenzen mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad und dennoch geringem Klirrfaktor abzustrahlen. A very powerful bass reproduction can be done with a bass reflex box of the type mentioned can be achieved. The loudspeaker The impedance of such a box then has two maxima on because the speaker and the case with the bass reflex opening coupled (mutually detuned) resonators represent. In the range of the higher frequency value the impedance maximum, the air vibrates in the reflex opening and the bass speaker in phase, so that an increased Sound radiation is to be expected. On the other hand, the Speakers due to the increased impe at this frequency only a lower power. So overall there is even with bass reflex boxes the problem, sound at low frequencies with the highest possible efficiency and to emit a low distortion factor.  

Aus der EP 0 409 475 A1 ist eine Baßreflexbox bekannt, die eine vor der Schallwand dicht angebrachte, den Baßlautsprecher und die Reflexöffnung einschließende einseitig offene Leitung ent­ hält. Auch bei dieser bekannten Baßreflexbox ist die Wiedergabe des Schalls bei niedrigen Frequenzen nicht mit einem hinrei­ chend hohen Wirkungsgrad und dennoch geringen Klirrfaktor mög­ lich.A bass reflex box is known from EP 0 409 475 A1 in front of the baffle, the bass speaker and the one-sided open line enclosing the reflex opening holds. The playback is also in this known bass reflex box of sound at low frequencies not with one high efficiency and low distortion factor possible Lich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Baßreflexbox nach der EP 0 409 475 A1 dahingehend weiterzubilden, daß Schall bei niedrigen Frequenzen mit einem verbesserten Wirkungsgrad und dennoch geringem Klirrfaktor abgestrahlt wird. The invention has for its object a bass reflex box to further develop according to EP 0 409 475 A1 that sound at low frequencies with improved efficiency and yet a low distortion factor is emitted.  

Diese Aufgabe wird durch die Baßreflexbox nach Patentanspruch 1 gelöst.This task is achieved by the bass reflex box according to claim 1 solved.

Überraschenderweise konnte gezeigt werden, daß eine "einfache" endseitig offene Leitung vor der Baßreflexbox der­ art abstimmbar ist, daß das bei der höheren Frequenz liegende Impedanzmaximum ganz erheblich abgeflacht wird, wobei der Schalldruck in diesem Bereich und auch darunter um etwa 6 dB (in der Mittelachse gemessen) steigt. Vorzugsweise fließt hierbei die Tiefe des Gehäuses hinter der Schallwand sozusa­ gen als Fortsetzung der Leitung mit ein, und zwar derart, daß die Gesamtlänge der Leitung, also die Länge der Leitung vor der Schallwand zuzüglich der Tiefe des Gehäuses ein viertel der Wellenlänge des Schalls bei der Frequenz beträgt, bei welcher das obere Impedanzmaximum der Baßreflexbox liegt. Selbstverständlich gilt diese Berechnungsvorschrift nicht nur für ein viertel der Wellenlänge, sondern für alle ungeradzah­ ligen Vielfachen dieses Maßes.Surprisingly, it could be shown that a "simple" line open at the end in front of the bass reflex box Art is tunable that the higher frequency Impedance maximum is flattened considerably, the Sound pressure in this area and below by about 6 dB (measured in the central axis) increases. Preferably flows the depth of the housing behind the baffle conditions as a continuation of the line, in such a way that the total length of the line, i.e. the length of the line before the baffle plus a quarter of the depth of the cabinet the wavelength of the sound at frequency which is the upper impedance maximum of the bass reflex box. Of course, this calculation rule does not only apply  for a quarter of the wavelength, but for all odd multiples of this measure.

Betrachtet man sich im Gegensatz dazu bekannte Anordnungen, beispielsweise die nach der EP 0 409 475 A1 oder die nach der EP 0 101 031 A1, so erkennt man, daß die Idee der "Zusammenschaltung" verschiedener Gehäusesysteme an sich wohl bekannt ist. Alle die bekannten Systeme sind jedoch äußerst aufwendig und weisen dennoch nicht die Vorteile, insbesondere den enormen Schalldruckanstieg und gleichzeitig den Impe­ danzabfall bei niedrigen Frequenzen auf, wie sie beim erfin­ dungsgemäßen System festzustellen sind. Erstaunlicherweise spielt die Tiefe der Lautsprecherbox hinter der Schallwand eine Rolle bei der Anpassung.In contrast, if you look at known arrangements, for example that according to EP 0 409 475 A1 or that according to EP 0 101 031 A1, it can be seen that the idea of "Interconnection" of various housing systems per se is known. However, all of the known systems are extreme complex and yet do not have the advantages, in particular the enormous increase in sound pressure and at the same time the impe danzab Fall at low frequencies, as invented system in accordance with the invention. Amazingly plays the depth of the speaker box behind the baffle a role in customization.

Der Wirkungsgrad ist dann besonders gut, wenn die Leitung im wesentliche parallele Wände aufweist. Hierbei wird die Anord­ nung dann besonders einfach, wenn die Leitung das Gehäuse fortsetzend ausgebildet ist. Eine gerade, gestreckte Leitung weist die besten Eigenschaften auf und wird vorzugsweise ver­ wendet, wenn die räumlichen Gegebenheiten dieses zulassen. Es ist aber auch möglich, die Leitung insbesondere dann zu fal­ ten, wenn ihr Durchmesser relativ gering ist.The efficiency is particularly good if the line in the has substantial parallel walls. Here the arrangement voltage is particularly easy when the line is the housing is continuing to be trained. A straight, straight line has the best properties and is preferably used applies if the spatial conditions allow this. It but it is also possible to drop the line in particular if their diameter is relatively small.

Die Schallwand kann man zum Frequenzabgleich schräg und/oder abgewinkelt zur Längsachse der Leitung stellen, wobei dies wiederum von der Form der Leitung abhängt.The baffle can be used for frequency adjustment at an angle and / or place at an angle to the longitudinal axis of the line, this again depends on the shape of the line.

Vorzugsweise werden Dämpfungseinrichtungen zum Dämpfen von gegebenenfalls weiteren Resonanzen der Baßreflexbox vorgese­ hen. Diese können beispielsweise Schlitze im Gehäuse, insbe­ sondere in der Gehäuserückwand umfassen, sowie Mineralwolle­ absorber, die ebenfalls vorzugsweise an der Gehäuserückwand angebracht werden.Damping devices are preferably used for damping if necessary, further resonances of the bass reflex box are provided hen. These can include slots in the housing, in particular especially include in the rear wall, as well as mineral wool absorber, which is also preferably on the rear wall be attached.

Weiterhin ist es möglich, in an sich bekannter Weise weitere Dämpfungs- und Anpassungsmaßnahmen zu ergreifen, wie bei­ spielsweise den Einbau zusätzlicher Passivstrahler derart in die Schallwand, daß sie ebenfalls in die Leitung abstrahlen.Furthermore, it is possible to add more in a manner known per se Take damping and adaptation measures, as with  for example the installation of additional passive emitters in such a way the baffle that they also radiate into the line.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Abbildungen näher erläutert. Hierbei zeigen:An exemplary embodiment of the invention is described below of the illustrations explained in more detail. Here show:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Baßreflexbox, Fig. 1 is a longitudinal section of an embodiment of the bass reflex box OF INVENTION to the invention,

Fig. 2 eine Ansicht entlang der Linie II-II aus Fig. 1, Fig. 2 is a view along the line II-II of Fig. 1,

Fig. 3 den Verlauf von Schalldruck und Klirrfaktor der Baßreflexbox aus den Fig. 1 und 2 ohne vorgesetzte Leitung, Fig. 3 shows the profile of the sound pressure and harmonic distortion of the bass reflex box of Figs. 1 and 2 without superior line,

Fig. 4 den Schalldruck- und Klirrfaktor-Verlauf der Baßre­ flexbox nach den Fig. 1 und 2 mit vorgesetzter Leitung, und Fig. 4 shows the sound pressure and harmonic distortion curve of the Baßre flexbox according to FIGS . 1 and 2 with line above, and

Fig. 5 und 6 die zu den Fig. 3 und 4 gehörigen Ver­ läufe der Lautsprecherimpedanz. Fig. 5 and 6, the Ver belonging to FIGS. 3 and 4 runs the speaker impedance.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Baßreflexbox umfaßt eine Schallwand 12, in welcher ein Baßlautsprecher 10 und eine Reflexöffnung 11 an­ geordnet sind. Die Reflexöffnung 11 weist eine bestimmte Tiefe 10 sowie einen bestimmten Querschnitt A auf. Die Tiefe 10 und der Querschnitt A sind auf das Volumen des Gehäusein­ nenraums 13 in an sich bekannter Weise abgestimmt. An der Rückwand 14 ist Dämmaterial 15 befestigt.The embodiment shown in FIGS . 1 and 2 of the bass reflex box according to the invention comprises a baffle 12 in which a bass speaker 10 and a reflex opening 11 are arranged. The reflex opening 11 has a certain depth 10 and a certain cross section A. The depth 10 and the cross section A are matched to the volume of the interior space 13 in a manner known per se. Insulating material 15 is fastened to the rear wall 14 .

Vor der Schallwand 12, die Seitenwände, die Oberwand und die Unterwand des eigentlichen Baßreflexgehäuses fortsetzend, ist eine Leitung 16 derart angebracht, daß die Reflexöffnung 11 und der Baßlautsprecher 10 in eben diese Leitung 16 strahlen. Die Leitung 16 weist an ihrem Ende über die gesamte Quer­ schnittsfläche eine Öffnung 17 auf. In front of the baffle 12 , the side walls, the top wall and the bottom wall of the actual bass reflex housing, a line 16 is attached in such a way that the reflex opening 11 and the bass speaker 10 radiate into this line 16 . The line 16 has at its end over the entire cross-sectional area an opening 17 .

In Fig. 1 ist die Tiefe des Gehäuseinnenraums 13, also der Abstand zwischen der Schallwand 12 und der Rückwand 14 mit l₁ bezeichnet, die Länge der Leitung 16 ist mit l₂ bezeichnet.In Fig. 1, the depth of the housing interior 13 , that is, the distance between the baffle 12 and the rear wall 14 is denoted by l₁, the length of the line 16 is denoted by l₂.

Die Gesamtlänge l, also die Summe aus der Gehäusetiefe l₁ und der eigentlichen Leitungslänge l₂ ist derart bemessen, daß sie einem Viertel der Wellenlänge beim Impedanzmaximum fH der Baßreflexbox gemäß Fig. 5 entspricht. Der in Fig. 5 ge­ zeigte Impedanzverlauf gilt allerdings für die in Fig. 1 ge­ zeigte Box ohne die davor angeordnete Leitung 16, also für eine ganz konventionelle Baßreflexbox.The total length l, that is, the sum of the housing depth l 1 and the actual line length l 2 is such that it corresponds to a quarter of the wavelength at the impedance maximum f H of the bass reflex box according to FIG. 5. The ge shown in Fig. 5 impedance course applies to the ge shown in Fig. 1 box without the line 16 arranged in front, ie for a very conventional bass reflex box.

Die Änderung sowohl im Impedanzverlauf (Fig. 6) als auch die Änderung im Schalldruckverlauf (Fig. 4) gegenüber der konven­ tionellen Baßreflexbox (Fig. 3 bzw. Fig. 5) ist frappierend.The change in both the impedance curve ( Fig. 6) and the change in the sound pressure curve ( Fig. 4) compared to the conventional bass reflex box ( Fig. 3 and Fig. 5) is striking.

Während der Schalldruck der konventionellen Baßreflexbox im Bereich von über 150 Hz noch praktisch gleich dem Schalldruck der erfindungsgemäßen Box gemäß Fig. 4 verläuft, sinkt er zu niedrigeren Frequenzen ganz erheblich ab. Insbesondere im hier interessierenden Bereich tiefster Frequenzen liegt der Schalldruck der konventionellen Baßreflexbox gemäß Fig. 3 durchgängig um mehr als 6 dB niedriger als der Schalldruck­ verlauf (Fig. 4) der erfindungsgemäßen Box, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Die in den Fig. 3 und 4 gezeigten Klirrfaktoren K₃ sind vergleichbar.While the sound pressure of the conventional bass reflex box in the range of over 150 Hz is still practically the same as the sound pressure of the box according to the invention according to FIG. 4, it drops considerably at lower frequencies. In particular in the area of lowest frequencies of interest here, the sound pressure of the conventional bass reflex box according to FIG. 3 is consistently more than 6 dB lower than the sound pressure curve ( FIG. 4) of the box according to the invention, which is shown in FIGS. 1 and 2. The distortion factors K₃ shown in FIGS. 3 and 4 are comparable.

Betrachtet man sich die Impedanzverläufe ohne Leitung (Fig. 5) bzw. mit Leitung gemäß der Erfindung (Fig. 6), so zeigt sich, daß die niedrigere Resonanzfrequenz fT sowie der Ver­ lauf ab etwa 150 Hz zu höheren Frequenzen im wesentlichen identisch sind. Wesentliche Unterschiede ergeben sich jedoch beim Impedanzminimum f₀, das bei der erfindungsgemäßen Box zu tiefen Frequenzen hin verschoben ist. Die bei höheren Frequenzen liegenden Resonanzfrequenz fH der konventionellen Baßreflexbox gemäß Fig. 5 verschwindet beim Vorschalten einer Leitung und wird durch zwei erheblich niedrigere Zwischenma­ xima f₁ und f₃ und ein dazwischen liegendes weiteres Impedanzminimum f₂ ersetzt. Dieser Impedanzverlauf bedeutet nun gleichzeitig, daß die erfindungsgemäße Baßreflexbox im Tieftonbereich (oberhalb von f₀) mit einer erheblich höheren elektrischen Leistung angesteuert werden kann, als dies bei der konventionellen Baßreflexbox der Fall ist. Dadurch ist nicht nur die anhand der Fig. 3 und 4 schon erkennbare Schalldrucksteigerung möglich, es ist vielmehr auch möglich, bei einem vorgegebenen Baßlautsprecher und einem realen Ver­ stärker mit erheblich höheren elektrischen Leistungen zu ar­ beiten und dadurch zusätzlich eine erheblich höhere akusti­ sche Leistung abzustrahlen.If one looks at the impedance profiles without a line ( FIG. 5) or with a line according to the invention ( FIG. 6), it can be seen that the lower resonance frequency f T and the flow from approximately 150 Hz to higher frequencies are essentially identical . However, there are significant differences in the impedance minimum f₀, which is shifted towards low frequencies in the box according to the invention. The resonant frequency lying at higher frequencies f H of the conventional bass reflex box of FIG. 5 disappears in the upstream connection of a line and is replaced by two maxima significantly lower Zwischenma f₁ and f₃ and an intermediate further impedance minimum f₂. This impedance curve means at the same time that the bass reflex box according to the invention can be controlled in the low-frequency range (above f₀) with a considerably higher electrical power than is the case with the conventional bass reflex box. This not only makes it possible to increase the sound pressure with the aid of FIGS . 3 and 4, it is also possible to work with a given bass loudspeaker and a real amplifier with significantly higher electrical powers and thereby additionally to radiate a considerably higher acoustic power .

BezugszeichenlisteReference list

10 Baßlautsprecher
11 Reflexöffnung
12 Schallwand
13 Gehäuseinnenraum
14 Rückwand
15 Dämmaterial
16 Leitung
17 Öffnung 10 bass speakers
11 reflex opening
12 baffle
13 housing interior
14 rear wall
15 insulation material
16 line
17 opening

Claims (9)

1. Baßreflexbox mit mindestens einem Baßlautsprecher (10) und mindestens einer Reflexöffnung (11) in einer Schallwand (12), die einen Gehäuseraum (13) definierten Volumens ab­ schließt, wobei der mindestens eine Baßlautsprecher (10) die Reflexöffnung (11) und das Volumen derart aufeinander abgestimmt sind, daß der Impedanzverlauf der Baßreflexbox bei einer definierten Frequenz (fH) ein Maximum aufweist, bei welchem der Baßlautsprecher (10) und die Luft in der Reflexöffnung (11) im wesentlichen gleichphasig schwingen, wobei vor der Schallwand (12) eine einseitig offene Lei­ tung (16) dicht angebracht ist, welche den Baßlautsprecher (10) und die Reflexöffnung (11) einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der endseitig offenen Leitung (16) derart einge­ stellt ist, daß die Impedanz bei der definierten Frequenz (fH) verringert wird. 1. bass reflex box with at least one bass speaker ( 10 ) and at least one reflex opening ( 11 ) in a baffle ( 12 ) that closes a housing space ( 13 ) defined volume, the at least one bass speaker ( 10 ) the reflex opening ( 11 ) and that The volumes are matched to one another in such a way that the impedance profile of the bass reflex box has a maximum at a defined frequency (f H ) at which the bass loudspeaker ( 10 ) and the air in the reflex opening ( 11 ) oscillate essentially in phase, with the baffle ( 12 ) a one-sided Lei device ( 16 ) is tightly attached, which includes the bass speaker ( 10 ) and the reflex opening ( 11 ), characterized in that the length of the open end line ( 16 ) is such that the impedance at defined frequency (f H ) is reduced. 2. Baßreflexbox nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung eine Länge (l₂) aufweist, die zuzüglich einer Tiefe (l₁) des Gehäuses hinter der Schallwand (12) einem ungradzahligen Vielfachen einer viertel Wellen­ länge bei der definierten Frequenz (fH) entspricht.2. bass reflex box according to claim 1, characterized in that the line has a length (l₂), plus a depth (l₁) of the housing behind the baffle ( 12 ) an odd multiple of a quarter wave length at the defined frequency (f H ) corresponds. 3. Baßreflexbox nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (16) im wesentlichen parallele Wände aufweist.3. bass reflex box according to one of the preceding claims, characterized in that the line ( 16 ) has substantially parallel walls. 4. Baßreflexbox nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (16) das Gehäuse fortsetzend ausgebildet ist.4. Bass reflex box according to one of the preceding claims, characterized in that the line ( 16 ) is designed to continue the housing. 5. Baßreflexbox nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallwand (12) zum Frequenzabgleich schräg und/oder abgewinkelt zu einer Längsachse der Leitung (16) angeordnet ist.5. bass reflex box according to one of the preceding claims, characterized in that the baffle ( 12 ) for frequency adjustment is arranged obliquely and / or angled to a longitudinal axis of the line ( 16 ). 6. Baßreflexbox nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Dämpfungseinrichtungen (15) zum Bedämpfen von gegebenen­ falls weiteren Resonanzen der Baßreflexbox.6. Bass reflex box according to one of the preceding claims, characterized by damping devices ( 15 ) for damping any further resonances of the bass reflex box. 7. Baßreflexbox nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtungen Schlitze im Gehäuse, ins­ besondere in der Gehäuserückwand (14) umfassen. 7. bass reflex box according to claim 6, characterized in that the damping means comprise slots in the housing, in particular in the rear wall ( 14 ). 8. Baßreflexbox nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtungen Mineralwolleabsorber (15), insbesondere an der Gehäuserückwand (14) umfassen.8. bass reflex box according to one of claims 6 or 7, characterized in that the damping devices comprise mineral wool absorber ( 15 ), in particular on the rear wall ( 14 ). 9. Baßreflexbox nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zusätzliche Passivstrahler, die vorzugsweise so in der Schallwand (12) montiert sind, daß sie in die Leitung (16) abstrahlen.9. bass reflex box according to one of the preceding claims, characterized by additional passive radiators, which are preferably mounted in the baffle ( 12 ) so that they radiate into the line ( 16 ).
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