DE2200150A1

DE2200150A1 - Kleinstmikrofon

Info

Publication number: DE2200150A1
Application number: DE19722200150
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dr-Ing Griese
Original assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 1972-01-04
Filing date: 1972-01-04
Publication date: 1973-07-19
Also published as: DE2200150B2

Description

Kleinstmikroton Die Erfindung bezieht sich auf ein Kleinstmikrofon mit einem kapazitiven Wandlersystem. Sie geht davon aus, daß es bekannt ist, die Membran eines derartigen Eleinstmikrofones mittels akustischer Leitungen, beispielsweise in Form von Schläuchen an das Schallfeld aazukoppeln. Dabei treten bei den bisher bekannten Sonstruktionen Schwierigkeiten in der Übertragung der hohen Frequenzen auf. Es lag daher nahe, den Ubextragungsverlust bei hohen Frequenzen durch eine elektrische Entzerrung zu korrigierens Das führt zwangsweise zu einer Vesschlechterung der Ersatzlautstärke, je besser die Übertragung der hohen i?requenzen sein soll. Die Erfindung beseitigt diese Schwierigkeiten.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kleinstmikrofon mit einem kapazitiven Wandler, der aus einem MikroSongehäuse, dem Wandlersystem und einem elektronischen Bauteil besteht. Das Besondere ist dadurch gekennzeichnet, daß das Wandlerelement im Nikrofongehäuse schräge liegt und das Volumen des Gehäuses in zwei Teilvolumen unterteilt. Eins von diesen beiden ist an die Vorderseite der Membran und das andere an die Rückseite der Membran angekoppelt0 Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das an die Vorderseite der Membran angekoppelte Xeilvolumen kleiner ist, als das an die Räckseite der Membran angekoppelte Teilvolumen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrofongehäuse eine quaderförmige Form besitzt, und daß der Schalleinlaß zu dem an die Vorderseite der Membran angekoppelten Teilvolumen an einer Endseite des quaderförmigen Gehäuses liegt, und daß im Bedarfsfalle ein Schalleinlaß zu dem an die Rückseite der Membran angekoppelten Teilvolumen an der gegenüberliegenden Endseite des quaderförmigen Gehäuses liegt, und daß dieser rückwärtige Eingang in bekannter Weise über akustische Impedanzen an das Schallfeld angekoppelt ist0 Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das an die Vorderseite der Membran angekoppelte Teilvolumen mittels einer akustischen Leitung an das Schallfeld in der Weise angekoppelt ist, daß die Resonanzfrequenz der aus der Masse der akustischen Leitung und dem an die Vorderseite der Membran angekoppelten Teilvolumen bestehenden akustischen Impedanz an der oberen Grenze des von dem Mikrofon zu übertragenden Frequenzbandes, beispielsweise im Gebiet zwischen 5 - 10 kEz liegt.
Eine weitere Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die an das Teilvolumen vor der Membran angeschlossene Leitung und das freie Schallfeld ein Richtrohr bekannter Ausführung geschaltet ist0 Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die für den vorderen und hinteren Schalleinlaß notwendigen akustischen Leitungen elastisch sind, beispielsweise in Form von Schläuchen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen, akustischen Leitungen in gedachten Ebenen liegen, die etwa in der Membranebene oder parallel zu ihr verlaufen, und daß die freien Enden dieser elastischen, akustischen Leitungen in eine Haltevorrichtung, beispielsweise dem Gehäuse eines Schwerhörigengerätes freihängend eingespannt sind.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der elektro-akustische Wandler ein gesondertes flaches Bauelement im Inneren des Mikrofongehäuses ist, und in seiner Bors, der Form des Mikrofongehäuses, beispielsweise der Ebene der quaderform angepaßt ist, Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet1 daß die Schräglage des elektro-akustischen Wandlers im Nikrofongehäuse durch ein Formstück definiert ist, welches im Bedarfsfalle mit dem elektro-akustischen Wandler eine mechanische iiiheit bildet.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der elektro-akustische Wandler ein Elektretwandler ist, und daß das zugehörige elektronische Bauteil ein Halbleiterverstärker mit sehr großer Eingangsimpedanz ist.
Die Figuren 1 u. 2 sollen die Erfindung erläutern0 Die Figur 1 zeigt ein Beispiel für ein Eleinstmikrofon nach dem Erfindungsvorschlag0 Die Darstellung ist gegenüber dem Plikrofon selbst etwa im Maßstab 10:1 vergrößert. Mit 1 ist das beispielsweise quaderförmige Nikrofongehäuse bezeichnet. Ln ihm ist das Wandlersystem 2 nach dem Erfindungsvorschlag schräge, beispielsweise zur langen Seite des Mikrofongehäuses angeordnet. Durch diese Lage wird das Gehäuse 1 in zwei keilförmige Teilvolumen lol u. 1o2 unterteilt.
Das Teilvolumen lol kann über den Anschlußstutzen 1.11 und die akustische Leitung 1.12 an der linken Endseite des quaderförmigen Mikrofongehäuses an das Schallfeld in Richtung zur Schallquelle angekoppelt werden0 Wenn das Wandlersystem als Druckradientenwandler arbeiten soll, wird das Teilvolumen 1o2 über den anschlußstutzen 1.21 und gegebenenfalls eine akustische Leitung 1022 an der rechten Endseite des quaderförmigen Mikrofongehäuses 1 an das Schallfeld angekoppelt Der akustische Widerstand 1023 dient in bekannter Weise zusammen mit der Impedanz der akustischen Leitung 1.22 und dem Teilvolumen 1.2 zur Phasendrehung des rückwärtigen Schalles. Das Wandlersystem 2 besteht aus einer Gegenelektrode 2.1 beliebiger Art, beispielsweise eine dünne Blechplatte mit einer glatten leitenden Oberfläche 2.11, der die Membran 202 benachbart ist, die mit ihrer zur Schallquelle gerichteten Seite, auch Voderseite der Membran genannt, an das Teilvolumen lol angekoppelt ist. Die Rückseite der Membran ist über die Schalldurchlaßöffnungen 2.12 in der Gegenelektrode 2.1 an das Teilvolumen 1.2 angekoppelt0 Die Membran 2.20 ist in diesem Beispiel eine Elektretmembran. Sie besitzt auf der dem Teilvolumen 1.1 zugewendeten Seite in bekannter Weise eine leitende Schicht. Mit dem Abstandsring 2.3 aus hochisolierender Folie ist der Membranabstand zur glatten leitenden Fläche 2.11 der Gegenelektrode festgelegt. Das Formstück 3 definiert die Schräglage des Wandlersystems 2 im Mikrofongehäuse 1. Dieses Formstück besitzt Schalldurchlaßöffnungen 3.1 und 3.2. Die Schalldurchlaßöffnung 3o1 ist dem Anschlußstutzen 1011 akustisch zugeordnet. Die Schalldurchlaßöffnung 3o2 ist für den Fall vorgesehen, daß der Anschlußstutzen 1.11 akustisch unwirksam gemacht werden soll und in der der Schallöffnung 3.2 zugewendeten Fläche des Mikrofongehäuses 1 ein nicht dargestellter Schalldurchlaß, beispielsweise durch teilweises Perforieren des Gehäuses oder auf sonstige Weise hergestellt werden soll, Das Bormstück 3 ist in diesem Beispiel aus Metall hergestellt und dient gleichzeitig als elektrisch leitende Verbindung zwischen der leitenden Schicht auf der dem Teilvolumen 1.11 zugewendeten Seite der Membran und dem auf Masse liegenden Mikrofongehäuse 1o Die beispielsweise vier Klammern 2.4 dienen dazu, das ganze Wandlersystem 2 mit dem Formstück 3 und der Zwischenlage eines sehr hochwertigen Isolierringes 2.41 und eines Schutzringes 2042 zu einer mechanischen Einheit zusammenzufassen0 An die elektrisch leitende Gegenelektrode 2o1 ist mittels einer Lötverbindung 2.5 eine Drahtverbindung 3.1 zum elektronischen Bauteil 3 angeschlossen0 Dieses Bauteil sei beispielsweise ein Halbleiterverstärker mit einem Beldeffekttransistor als Eingangsverstärkerelement, an dessen gate die Drahtverbindung 3.1 gelegt wird.
Mit dem Ausgangskabel 3.2 wird die verstärkte Niederfrequenz aus dem Mikrofon herausgefuhrt. Das Kabel dient gleichzeitig in bekannter Weise zum Zuführen der Betriebsspannung des elektronischen Bauteiles. Nach dem Erfindungsvorschlag wird die Resonanzfrequenz der aus der akustischen Masse der akustischen Leitung 1.12 und dem an die Vorderseite der Membran 2.20 angekoppelten Teilvolumen 1.1 an die obere Grenzfrequenz des zu übertragenden Niederfrequenzbandes gelegt Mit der auftretenden Resonanzüberhöhung dieses Kreises ist es bei entsprechender Dimensionierung der akustischen Leitung 1.12 und des Teilvolumens 1.1 möglich, die sonst unvermeidlichen Höhenverluste weitgehend zu beseitigen. Dadurch wird nicht nur das zu übertragende Brequenzband erweitert. Außerdem werden dem ersten Halbleiterverstärker des elektronischen Bauteiles 3 erheblich höhere Steuerspannungen zugeführt, so daß auch die Ersatzlautstärke des Wandlers entscheidend verbessert wird0 Die figur 2 zeigt ein Anwendungsbeispiel für ein Mikrofon nach dem Erfindungsvorschlag. Das Mikrofongehäuse 1 mit dem entsprechend Figur 1 darin befindlichen kompletten Wandlersystem 2 und dem elektronischen Bauteil 3 ist mittels elastischer, akustischer Leitungen 1.12 und 1022 in einer Haltevorrichtung 4 freihängend eingespannt. Die Haltevorrichtung sei in diesem Beispiel ein hinter dem Ohr getragenes Schwerhörigengerät (HDO-Gerät). Die akustischen Leitungen 1.12 u0 1022 liegen dabei in gedachten Ebenen, die etwa in der Membran ebene oder parallel zu ihr verlaufen. Auf diese Weise kann störender Körperschall bei Beschleunigungen des Mikrofons senkrecht zur Membranebene weitgehend beseitigt werden.
Das wirkt sich besonders vorteilhaft auf Druckradientenwandler aus und erleichtert deren Anwendung in Schwerhörigengeräten und sonstigen am Körper oder in der Nähe des Körpers getragenen Mikrofonen und macht diese Mikrofone weitgehend unabhängig von den mechanischen Beschleunigungen, denen sie bei Bewegen des Trägers des Mikrofones ausgesetzt sind0 Die in den Figuren 1 uo 2 dargestellten Ausführungen des Erfindungsgedankens sind nur Beispiele für mögliche Lösungen.
Selbstverständlich ist es möglich, die Erfindung auch für Mikrofone mit Hochfrequenz-Kondensatormikrofonen auszunutzen und die Mikrofone in beliebige am Körper zu tragende Haltevorrichtungen, beispielsweise Lavaliermikrofone einzubauen0

Claims

Patentansprüche Kleinstmikrofon mit einem kapazitiven Wandler, bestehend aus einem Mikrofongehäuse (1) dem Wandlersystem (2) und einem elektronischen Bauteil (3), dadurch gekennzeichnet, daß das Wandlerelement im Mikrofongehäuse schräge liegt, und dasVolumen des Gehäuses in zwei Teilvolumen (Ici; 1.2) unterteilt, von denen eins an die Vorderseite der Membran und das andere an die Rückseite der Membran angekoppelt ist.

2.) Kleinstmikrofon nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das an die Vorderseite der Membran angekoppelte Teilvolumen (1.1) kleiner ist als das an die Rückseite der Membran angekoppelte Teilvolumen (1.2).

3o) Kleinstmikrofon nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrofongehäuse eine quaderförmige Form besitzt, und daß der Schalleinlaß zu dem an die Vorderseite der Membran angekoppelten Teilvolumen (ich) an einer Endseite des quaderförmigen Gehäuses liegt, und daß im Bedarfsfalle ein Schall einlaß zu dem an die Rückseite der Membran angekoppelten Teilvolumen (1.2) an der gegenüberliegenden Seite des quaderförmigen Gehäuses liegt, und daß dieser rückwärtige Eingang in bebekannter Weise über akustische Impedanzen (1.22; 1.23) an das Schallfeld angekoppelt ist.

40) Kleinstmikrofon nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das an die Vorderseite der-Membran angekoppelte Teilvolumen (i.4) mittels einer akustischen Leitung an das Schallfeld in der Weise angekoppelt ist, daß die Resonanzfrequenz der aus der Masse der akustischen Leitung (1012) und dem an die Vorderseite der Membran angekoppelten Teilvolumen (1.1) bestehenden akustischen Impedanz an der oberen Grenze der von dem Mikrofon zu übertragenden Frequenzbandes, beispielsweise im Gebiet zwischen 5 - 10 kilz liegt.

50)Kleinstmikrofon nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die an das Teilvolumen vor der Membran angeschlossene akustische Leitung und das freie Schallfeld ein Richtrohr in bekannter Ausführung geschaltet ist 6.)Kleinstmikrofon nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die für den vorderen und hinteren Schalleinlaß notwendigen akustischen Leitungen elastisch sind, beispielsweise in Form von Schläuchen.

7.)Kleinstmikrofon nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen, akustischen Leitungen in gedachten Ebenen liegen, die etwa in der Membranebene oder parallel zu ihr verlaufen, und daß die freien Enden dieser elastischen, akustischen Leitungen (1.12; 1.22) in eine Haltevorrichtung (4), beispielsweise dem Gehäuse eines Schwerhörigengerätes freihängend eingespannt sind.

8.)Kleinstmikrofon nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektro-akÇstische Wandler ein gesondertes flaches Bauelement im Inneren des Mikrofongehäuses ist, und in seiner enorm, der Form des Mikrofongehäuses, beispielsweise der Ebene der quader form angepaßt ist0 9.) Kleinstmikrofon nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schräglage des elektro-akustischen Wandlers (2) im Mikrotongehäuse (1) durch ein Formstück (3) definiert ist, welches im Bedarfsfalle mit dem elektro-akustischen Wandler eine mechanische Einheit bildet.

lO.)Kleinstmikro£on nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektro-akustische Wandler ein Elektretwandler ist, und daß das zugehörige elektronische Bauteil ein Halbleiterverstärker mit sehr großer Eingangsinpedanz ist Leerseite