DE19728329C2 - Lautsprecheranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lautsprecheranordnung mit einem Hochtonsystem, das koaxial vor der Membran eines einen größe­ ren Durchmesser aufweisenden Tief/Mitteltonsystems angeordnet ist, und mit einem das Hochtonsystem umgebenden ringförmigen Absorber aus schallabsorbierendem Material.

Eine solche Lautsprecheranordnung aus der DE 3 02 329 bekannt.

Bei der Schallabstrahlung über Lautsprecher besteht ein Pro­ blem darin, daß ein einzelner Lautsprecher kaum in der Lage ist, das gesamte Tonfrequenzspektrum mit ausgeglichenem Schalldruckverlauf bei frequenzunabhängiger Richtcharakteri­ stik zu übertragen. Ursachen dafür sind unter anderem die Masseträgheit im Bereich hoher Frequenzen und eine erforder­ liche Abstrahlfläche im Bereich tiefer Frequenzen, ebenso wie das mit steigender Frequenz zunehmende Bündelungsmaß bei ge­ gebener Strahlerausdehnung.

Eine Lösung dieses Problems ist die Aufteilung des Tonfre­ quenzspektrums auf mehrere Teilbereich-Lautsprecher, die durch geeignete elektrische Frequenzweichen angesteuert wer­ den. Werden die Teilbereich-Lautsprecher, das heißt die ein­ zelnen Systeme, wie Hochtonsysteme, Mitteltonsysteme oder Tieftonsysteme, gegebenenfalls auch Tief/Mitteltonsysteme, örtlich gegeneinander versetzt, entstehen zwangsläufig Lauf­ zeitdifferenzen im Bereich der Übergangsfrequenzen, die zu Interferenzen führen, sowie frequenzabhängig eine räumlich versetzte Abstrahlung des Tonfrequenzspektrums. Selbst elek­ trische Laufzeitkorrekturen, wie beispielsweise Allpaßfilter, bringen nur geringfügige Verbesserungen in einem räumlich be­ grenzten Hörbereich.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist die koaxiale Anordnung eines Hochton-Lautsprechers in einer Tief/Mitteltonmembran bekanntgeworden, beispielsweise in den dreißiger Jahren bei dem Regielautsprecher 03 des Deutschen Reichsrundfunks auch Eckmiller-Lautsprecher genannt. Durch eine solche Anordnung wird vor allem die Ortungsschärfe sowie eine subjektiv emp­ fundene Annehmlichkeit der Übertragung von Schallereignissen wesentlich verbessert. Lautsprecheranordnungen dieser Art ha­ ben vor allem in der Tonstudiotechnik breite Anwendung gefun­ den.

Bei den bekannten Koaxial-Lautsprechern, bei denen das Hoch­ tonsystem nach vorne gegenüber der Tief/Mitteltonmembran ver­ setzt ist, treten jedoch im Bereich der Übergangsfrequenzen Interferenzen auf, da in diesem Bereich das Hochtonsystem im allgemeinen Kugelwellen abstrahlt. Der auf die Tief/Mitteltonmembran auftreffende Teil der Kugelwellen wird reflektiert und mit der durch den Umweg bedingten Laufzeit­ differenz den nach vorn abgestrahlten Wellen des Hochtonsy­ stems Überlagert. Dabei wird die Laufzeitdifferenz mit der Auslenkung der Membran, also mit den niederfrequenten Antei­ len des abzustrahlenden Schalls, moduliert.

Zur Vermeidung dieser Interferenzen sind elektrische Lauf­ zeitkorrekturen mit Hilfe von digitalen Signalprozessoren be­ kanntgeworden. Diese sind jedoch nur für einen begrenzten Ab­ strahlwinkel gültig, was bei Regieanwendungen mit definierter Abhörposition ausreicht, nicht jedoch für Heimanwendungen oder großflächige Beschallungsanlagen. Durch DE 44 17 989 A1 ist eine weitere Anordnung zur Vermeidung dieser Interferenzen und Modulationen bekanntgeworden, die ein Tief/Mitteltonsystem mit einer Flachmembran aufweist. Einerseits lassen sich bei dieser Anordnung Reflexionen und Modulationen in dem Frequenzspektrum, in welchem der Hochton­ lautsprecher in einem Winkel von 180° oder darüber abstrahlt, nicht vermeiden, soweit die Flachmembran über eine schall­ harte Oberfläche verfügt. Andererseits ist die ebenfalls in DE 44 17 989 A1 beschriebene Stabilisierung der Flachmem­ bran zur Vermeidung von Partialschwingungen nicht unproblema­ tisch.

Eine einfache Lösung zur Vermeidung von Reflexionen und Modu­ lationen im Frequenzspektrum, hervorgerufen durch Anordnung des Hochtonlautsprechers vor dem Tief/Mitteltonlautsprecher wird durch die einleitend genannte Lautsprecheranordnung er­ zielt, die in "Grundlagen der technischen Akustik", W. Reichardt, Akademische Verlagsgesellschaft Geest und Portig KG, Leipzig 1968, Seiten 321 und 322 erläutert ist. Demnach sind vor der Mittel/Tieftonmembran als Absorber Filzplatten angeordnet, die zwischen Drahtgittern gehalten sind, die sich über die gesamte Fläche dieser Membran erstrecken und mit dem Chassis des Mittel/Tieftonsystems fest verbunden sind. Die Kalottenmembran des Hochtonsystems durchsetzt eine kreisför­ mige Aussparung der Filzabdeckung. Nachteilig bei dieser be­ kannten Lautsprecheranordnung ist jedoch, daß durch die voll­ flächige Absorber/Gitteranordnung vor der Mit­ tel/Tieftonmembran der Schall dieser Membran in beträchtli­ chem Ausmaß gedämpft wird. Von Nachteil ist außerdem, die Einspannung des Absorbers mittels der Gitter am Rand des Mit­ tel/Tieftonchassis, da diese Anordnung entweder so präzise vorgenommen werden muß, daß die Aussparung für die Kalotten­ membran unmittelbar an deren Rand angrenzt oder diese Ausspa­ rung so groß gemacht werden muß, daß bei geringerer Genauig­ keit zwischen dem Absorber und der Kalottenmembran ein Spalt verbleibt, der Ursache von Reflexionen und Modulationen ist, wie vorstehend erläutert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb, eine Laut­ sprecheranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei möglichst vollständiger Unterdrückung der erwähnten In­ terferenzen und Modulationen die Abstrahlung eines hinrei­ chend hohen Mittel/Tieftonpegels gewährleistet.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Lautsprecheranordnung hat den Vorteil, daß mit äußerst geringem Aufwand eine Abstrahlung der vom Hochtonsystem erzeugten Schallwellen in Richtung auf die Mem­ bran des Tief/Mitteltonsystems stark gedämpft wird, während eine Dämpfung der von der Membran abgestrahlten tiefen Fre­ quenzen praktisch nicht auftritt.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Schalldurchtrittszone zwi­ schen dem Ringrand des Absorbers und dem Außenrand der Tief/Mitteltonmembran ist vorteilhafterweise so bemessen, daß der Außendurchmesser des Absorbers zwischen der Hälfte und einem Dreiviertel des Durchmessers der Membran des Tief/Mitteltonsystems liegt. Dadurch werden praktisch die auf die Membran gerichteten nach hinten abgestrahlten Schall­ wellen des Hochtonsystems sowie Restreflexionen der Tief/Mitteltonmembran vom Absorber erfaßt.

Der erfindungsgemäße Aufbau der in Rede stehenden Lautspre­ cheranordnung mit einer Schalldurchtrittszone angrenzend an den Außenrand der Membran erlaubt es außerdem, daß der Absor­ ber freitragend am Gehäuse des Hochtonsystems befestigt wer­ den kann, was im Vergleich zum Stand der Technik eine wesent­ lich einfachere konstruktive Maßnahme darstellt als die Lage­ rung des Absorbers zwischen zwei randseitig eingespannten Gittern.

Der Absorber kann verschiedene Formen je nach Voraussetzungen im Einzelfall einnehmen. Insbesondere kann vorgesehen sein, daß die Dicke des Absorbers vom Hochtonsystem ausgehend nach außen abnimmt. Damit wird die Masse des Absorbers gering gehalten und trotzdem eine gute Dämpfung der nach hinten abgestrahlten Schallwellen des Hochtonsystems erreicht, vor allem bei der Verwendung von Materialien mit geringen Absorptionsfaktoren.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungs­ gemäßen Lautsprecheranordnung ist vorgesehen, daß die gegen die Membran des Tief/Mitteltonsystems gerichtete Oberfläche des Absorbers in einer Ebene senkrecht zur gemeinsamen Achse der Lautsprechersysteme liegt und daß die gegenüberliegende Oberfläche des Absorbers trichterförmig ausgebildet ist. Diese Anordnung kann vor allem für kleine Lautsprecher sinn­ voll sein, bei denen das Hochtonsystem weiter vorgezogen mon­ tiert werden muß, um eine Hubbegrenzung der Tieftonmembran zu vermeiden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß mindestens ein Rand des Absorbers abgerundet ist. Ferner kann bei der erfindungsgemäßen Lautsprecheranordnung vorgesehen sein, daß der Absorber tellerförmig ausgebildet ist. Diese Anordnungen eignen sich besonders in Verbindung mit langhubi­ gen Tieftonmembranen.

Um auch bei verschiedenen Formen des Tief/Mitteltonsystems, beispielsweise runden oder ovalen Systemen, eine weitgehende Dämpfung der nach hinten abgestrahlten Schallwellen zu erzie­ len, ist vorzugsweise bei der erfindungsgemäßen Lautsprecher­ anordnung vorgesehen, daß die Form des Absorbers an die Form der Membran des Tief/Mitteltonsystems angepaßt ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung an­ hand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Lautsprecher­ anordnung,

Fig. 2 eine Ansicht von vorn,

Fig. 3 bis Fig. 7 Schnitte verschiedener Ausführungsbeispiele für den Absorber und

Fig. 8 bis Fig. 11 Schalldruckkurven des Hochtonsystems und des Tief/Mitteltonsystems jeweils eines bekannten und eines erfindungsgemäßen Koaxial-Lautsprechers.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Koaxial-Lautsprecher besteht aus einem Tief/Mitteltonsystem 1 und einem Hochtonsy­ stem 2 an sich bekannter Bauart. Dabei weist das Tief/Mitteltonsystem 1 eine Konusmembran 3 auf, die bei 4 am Rand des Lautsprecherkorbes 5 eingespannt ist. Die Konusmem­ bran 3 wird angetrieben von einer Schwingspule 6, die im Ringspalt 7 beweglich angeordnet ist. Der Ringspalt 7 wird von Polschuhen 8, 9 gebildet, die einen Ringspaltmagneten 10 umfassen.

Von dem Hochtonsystem ist in den Figuren lediglich ein Ge­ häuse 11, eine Halterung 12, welche das Hochtonsystem 2 mit dem Tief/Mitteltonsystem 1 verbindet, und eine Kalottenmem­ bran 13 dargestellt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist der Absorber 14 ein flacher Ring, der am Gehäuse 11 des Hoch­ tonsystems 2 befestigt ist. Er deckt den größten Teil der Membran 3 ab und verhindert, daß von der Kalottenmembran 13 abgestrahlte Schallwellen auf die Membran 3 auftreffen, dort reflektiert werden und mit den nach vorn abgestrahlten Schallwellen Interferenzen bilden.

Der Absorber 15 gemäß Fig. 3 weist eine von innen nach außen abnehmende Stärke auf. Der Absorber 16 nach Fig. 4 ist tel­ lerförmig ausgebildet und dämpft somit auch von der Kalotten­ membran 13 ausgehende Schallwellen, die am Rand der Membran 3 (Fig. 1) und am Korb 5 des Tief/Mitteltonsystems reflektiert werden könnten. Diesen Vorteil weist auch der Absorber gemäß Fig. 5 auf, der jedoch Dank der größeren Stärke im inneren Bereich mechanisch stabiler ist und eine größere Dämpfung für die auf den inneren Bereich der Membran 3 (Fig. 1) gerichte­ ten Schallwellen aufweist.

Der Absorber 18 gemäß Fig. 6 verhindert ebenfalls ein Ab­ strahlen der Schallwellen von der Kalottenmembran 13 nach außen, wo gegebenenfalls Reflexionen des Lautsprecherkorbes oder von Boxenteilen, auf die der Lautsprecher montiert ist, auftreten könnten.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 umfaßt einen Absorber 19, der an sich ringförmig ausgebildet ist, doch im Randbereich eine Abrundung 20 aufweist.

Die Fig. 8 bis 11 zeigen den Schalldruck als Funktion der Frequenz in einem Bereich zwischen 20 Hz und 20 kHz. Bekannt­ lich ist der Verlauf des Schalldrucks außerdem von dem jewei­ ligen Abstrahlwinkel und von anderen Faktoren abhängig, so daß sich bei tatsächlich gemessenen Verläufen Messungen aus mehreren Abstrahlwinkeln überlagern und außerdem sehr starke Schwankungen sichtbar sind. Die in den Fig. 8 bis 11 dar­ gestellten Kurven beschränken sich jedoch auf die schemati­ sche Darstellung des Schalldruckverlaufs, soweit er zur Er­ läuterung der Erfindung erforderlich ist.

Die Fig. 8 und 9 stellen jeweils den Schalldruckverlauf des Hochtonsystems bei einem bekannten und bei einem erfin­ dungsgemäßen Lautsprecher dar. Im Bereich zwischen 2 kHz und 5 kHz ist bei der Kurve für den bekannten Lautsprecher (Fig. 8) ein deutlicher Einbruch des Schalldrucks erkennbar, der bei der Kurve nach Fig. 9 nicht vorhanden ist.

Ein Vergleich der Kurven für das Tief/Mitteltonsystem des be­ kannten Lautsprechers (Fig. 10) und für das Tief/Mitteltonsystem des erfindungsgemäßen Lautsprechers (Fig. 11) zeigt, daß die Schallabstrahlung des Tief/Mitteltonsystems durch den Absorber kaum beeinflußt wird. Man erkennt zwar einen Einbruch bei 5 kHz. Dieser be­ trägt jedoch nur wenige dB und macht sich wegen der üblicher­ weise vorgeschalteten Frequenzweiche ohnehin nicht bemerkbar.

Claims (9)

1. Lautsprecheranordnung mit einem Hochtonsystem (2), das koaxial vor der Membran (3) eines einen größeren Durch­ messer aufweisenden Tief/Mitteltonsystems (1) angeord­ net ist, und mit einem das Hochtonsystem (2) umgebenden ringförmigen Absorber (14 bis 19) aus schallabsorbie­ rendem Material, dadurch gekennzeichnet, daß der Absor­ ber (14 bis 19) unter Belassung einer absorptionsfreien Schalldurchtrittszone (21) im Bereich des Außenrands der Membran (3) des Tief/Mitteltonsystems (1) einen kleineren Außendurchmesser als diese Membran (3) auf­ weist.

2. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Außendurchmesser des Absorbers (14 bis 19) zwischen der Hälfte und einem Dreiviertel des Durchmessers der Membran (3) des Tief/Mitteltonsystems liegt.

3. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das schallabsorbierende Material des Absorbers (14 bis 19) eine frequenzunabhängige Strömungsdämpfung aufweist.

4. Lautsprecheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Absorbers (14 bis 19) an die Form der Membran des Tief/Mitteltonsystems angepaßt ist.

5. Lautsprecheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorber (14 bis 19) am Gehäuse (11) des Hochtonsystems (2) freitragend befe­ stigt ist.

6. Lautsprecheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des scheibenför­ migen Absorbers (15) vom Hochtonsystem ausgehend nach außen abnimmt.

7. Lautsprecheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gegen die Membran des Tief/Mitteltonsystems gerichtete Oberfläche des Absor­ bers (18) in einer Ebene senkrecht zur gemeinsamen Achse der Lautsprechersysteme liegt und daß die gegen­ überliegende Oberfläche des Absorbers (18) trichterför­ mig ausgebildet ist.

8. Lautsprecheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Rand (20) des Absorbers (18) abgerundet ist.

9. Lautsprecheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorber (16, 17) tel­ lerförmig ausgebildet ist.