DE2608384C3 - Mehrweg-Lautsprechersystem - Google Patents
Mehrweg-LautsprechersystemInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Mehrwcg-Lautsprechersystem,
umfassend einen Tieftonlautsprecher. einen Mitteltonlautsprecher und einen HochtonUiutsprecher,
und insbesondere auf ein Lautsprechersystem mit einer flachen Schalldruck-Frequenz-Kennlinie und
einer linearen Phasen-Frequenz-Kennlinie, wodurch die
Wellenform-Obertragungscharakteristik verbessert
wird.
Bei einem nach dem Stand der Technik bekannten Mehrweg-Lautsprechersystem hat man mehrere Lautsprecher
in einer Ebene angeordnet und häufig Konstant-K-Filier
als Frequenzweichen verwendet, um ein Toneingangssignal so aufzuteilen, daß eine Zuweisung
zu dem Frequenzband des jeweiligen Lautsprechers vorgenommen werden konnte. Ein Mehrweg-Lautsprechersystem
dieser Art ist zwar so ausgelegt, daß die Schalldruck-Frequenz-Kennlinie im wesentlichen flach
verläuft, doch ist dabei die Phasendispersion nicht berücksichtigt,
und die Phasen-Frequenz-Kennlinie verlief mithin nicht linear, was eine sehr schlechte Wellenform-Durchlaßcharakteristik
zur Folge hatte. Wenngleich man netzwerkmäßig auf ein Aufteilungsfilter zurückgegriffen
hat. das eine flache Amplituden-Frequenz-Kennlinie und eine lineare Phasen-Frequenz-Kennlinie im gesamten
Ansprechbereich sicherstellt, so ist hierbei die Phasen Frequenz-Kennlinie der Lautsprecher doch
auch unberücksichtigt geblieben. Bei den bekannten Systemen wurde also versäumt, dem gesamten Lautsprechersystem
eine flache Schalldruck-Frequenz-Kennlinie wie auch eine lineare Phasen-Frequenz-Kennlinie zu
geben. Es ist ein weiteres Lautsprechersystem bekanntgeworden, bei dem die Schwingspulen der einzelnen
Lautsprecher zum Ausgleichen der Verzögerungszeit in der gleichen Ebene liegen, doch da auch bei diesem
System die Phasenkennlinie der Lautsprecher und die Phasenkennlinie der Aufteilungsfilter außer Betracht
gelassen wurden, konnte eine lineare Phasencharakteristik des Gesamtlautsprechersystems nicht erzielt verden.
Im Licht der bei den bekannten Systemen auftretenden
Probleme hat die Erfindung zur Aufgabe, unter Berücksichtigung der Phase des Lautsprechers und der
Ausbreitungszeit der von dem Lautsprecher abgestrahlten Schallwellen ein Mehrweg-Lautsprechersystem mit
flacher Schalldruck-Frequenz-Kennlinie und linearer Phasen-Frequenz-Kennlinie sowie mit einer verbesserten
Wellenform-Durchlaßcharakteristik zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs
1 gelöst.
Aus der DE-OS 23 50 835 ist es zwar bekannt, einen Hochtonlautsprecher gegenüber einem Tieftonlautsprecher
nach hinten zu versetzen. Jedoch geschieht dies in der Weise, daß an einer vorgegebenen Hörposition
eine Phasengleichheit der von den beiden Lauisprechern
kommenden Schallwellen erreicht wird.
Einzelheiten der Erfindung erschließen sich im einzelnen aus der nachfolgenden eingehenden Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen. Darin zeigt
F i g. 1 ein Blockschema einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mehrweg-Lautsprechersysterns,
F i g. 2 ein Schaltschema eines bei dem obigen System vorgesehenen Hochpaßfihers und einer zum Ausgleichen
der Impedanzkurve dienenden Impedanzausgleichsschaltung.
F i g. 3 ein Schaltschema eines bei dem obigen System vorgesehenen Tiefpasses und einer zum Ausgleichen
der Impedanzkurve dienenden Impedanzausgleichschaltung.
F i g. 4 ein Schaltschema eines bei dem obigen System
vorgesehenen Bandpaßfilters und einer zum Ausgleichen der Impedanzkurve dienenden Impedanzausgleichschaltung,
F i g. 5 eine schematische Darstellung einer Lautsprecheranordnung
bei dem obigen System.
Fig.6 und 7 eine Schalldruck-Frequenz-Kennlinie
und eine Phasen-Frequenz-Kennlinie zur Veranschaulichung des Einstellvorgangs bei dem obigen System,
Fig.8 bestimmte Frequenzkennlinien der bei dem obigen System vorgesehenen Aufteilungsfilter,
Fig.8 bestimmte Frequenzkennlinien der bei dem obigen System vorgesehenen Aufteilungsfilter,
F i g. 9 die bei dem obigen System tatsächlich gemessene Schalldruck-Frequenz-Kennlinie und Phasen-Frequenz-Kennlinie,
F i g. 10 die Gesamtkennlinien des über der Frequenz
aufgetragenen Schalldrucks und der über der Frequenz aufgetragenen Phase bei dem obigen System,
F i g. 11 ein Blockschema einer zweiten Ausiuhrungsform
des erfindungsgemäßen Mehrweg- Lautsprechersystems und
Fig. 12 ein Blockschema einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mehrweg-Lautsprechersystems.
In F i g. 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mehrweg-Lautsprechersystems dargestellt. Ein an einem Eingangsanschluß 1 zugeleitetes Tonsignal wird durch ein Hochpaßfiiter 2 mit einer Steilheit von 18dB/oct bei einer niederen Frequenz, ein Bandpaßfilter 4 mit Einfachresonanzcharakteristik und ein Tiefpaßfilter 6 mit einer Steilheit von 18dB/oct bei einer höheren Frequenz in einen hohen Frequenzbereich, einen mittleren Frequenzbereich bzw. einen unteren Frequenzbereich aufgeteilt. Die durch das Hochpaßfilter 2 entnommene hohe Frequenzkomponente des Toneingangssignals geht einem Hochfrequenz- oder Hochionlautsprecher 3 zu, die durch das Bandpaßfilter 4 entnommene mittlere Frequenzkomponente geht einem Mittelfrequenz- oder Mitteltonlautsprecher 5 zu, und die durch das Tiefpaßfilter 6 entnommene niedere Frequenzkomponente geht einem Tieffrequenz- oder Tieftonlautsprecher 7 zu. Die von den Lautsprechern 3, 5 und 7 abgestrahlten Schallwellen werden durch ein im Hörraum vor den Lautsprechern 3, 5 und 7 angeordnetes Mikrophon 8 zueinander addiert.
In F i g. 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mehrweg-Lautsprechersystems dargestellt. Ein an einem Eingangsanschluß 1 zugeleitetes Tonsignal wird durch ein Hochpaßfiiter 2 mit einer Steilheit von 18dB/oct bei einer niederen Frequenz, ein Bandpaßfilter 4 mit Einfachresonanzcharakteristik und ein Tiefpaßfilter 6 mit einer Steilheit von 18dB/oct bei einer höheren Frequenz in einen hohen Frequenzbereich, einen mittleren Frequenzbereich bzw. einen unteren Frequenzbereich aufgeteilt. Die durch das Hochpaßfilter 2 entnommene hohe Frequenzkomponente des Toneingangssignals geht einem Hochfrequenz- oder Hochionlautsprecher 3 zu, die durch das Bandpaßfilter 4 entnommene mittlere Frequenzkomponente geht einem Mittelfrequenz- oder Mitteltonlautsprecher 5 zu, und die durch das Tiefpaßfilter 6 entnommene niedere Frequenzkomponente geht einem Tieffrequenz- oder Tieftonlautsprecher 7 zu. Die von den Lautsprechern 3, 5 und 7 abgestrahlten Schallwellen werden durch ein im Hörraum vor den Lautsprechern 3, 5 und 7 angeordnetes Mikrophon 8 zueinander addiert.
Wie in F i g. 2 und 3 gezeigt ist, umfassen das Hochpaßfilter
2 und das Tiefpaßfilter 6 jeweils ein Hauptfilter mit einer Steilheit von 6 dB/oct und ein gestaffelt angeschaltetes
Hilfsfilter mit einer Steilheit von 12 dB/oct, so daß nahe einer Grenzfrequenz in einem Sperrbereich
eine Steilheit von 6 dB/oct erhalten wird und in einem von der Grenzfrequenz im Sperrbereich entfernten Bereich
eine Steilheit von 18dB/oct. In Fig. 2 stellen die
Kondensatoren G und G und eine Induktivität /ι ein
Hochpaßfilter dar, und in F i g. 3 stellen die Induktivitäten
Li und La und ein Kondensator Ca ein Tiefpaßfilter
dar. In beiden Fällen ist die Resonanzschärfe Q bei einer
Grenzfrequenz des Hilfsfilters so eingestellt, daß sie gleich 0,7 oder größer ist. Wie aus Fig.4 hervorgeht,
umfaßt das Bandpaßfilter 4 einen Filterkreis mit Einfachresonanzcharakteristik, der einen Kondensator C*
und eine Induktivität Z.5 einbegreift. In Fi g. 2 bis 4 handelt
es siel; bei den Gliedern L2, C3, Ru R2, C5 und R3. C7
um Impedanzausgleichsschaltungen zum Ausgleichen der Impedanzkurven der Lautsprecher 3,7 und 5, damit
deren Scheincharakteristiken flach werden.
Fig. 8 zeigt die Frequenzkernlinien bei Ausgängen
des Hochpaßfihers 2, des Tiefpaßfilters 6 und des Bandpaßfilters 4, die in Fig.2 bis 4 dargestellt sind, wenn
diese Filter in der in F i g. 1 gezeigten Weise aufgcschallet sind und das Tonsignal an dem Eingangsanschluß 1
erscheint. Wie aus F i g. 8 hervorgeht, zeigt die Kurve 13 der Amplitudencharakteristik für das Hochpaßfilter 2
eine Steilheit von annähernd 6 dB/oct in dem Frequenz-
bereich von 3,8 kHz bis 400 Hz und eine Steilheit von
annähernd 18dB/oct unterhalb der Frequenz von 400 Hz. Demgegenüber zeigt die Kurve 14 der Amplitudencharakteristik
des Tiefpaßfilters 6 eine Steilheit von annähernd 6dB/oct in dem Frequenzbereich von
600 Hz bis 4 kHz und eine Steilheit von annähernd 18 dB/oct oberhalb der Frequenz von 4 kHz. Die Frequenzkennlinien
13 und 14 für das Hochpaßfilter 2 und das Tiefpaßfilter 6 schneiden sich bei ungefähr 1,5 kHz.
Das Bandpaßfilter 4 hingegen schwingt bei 1,6 kHz in Resonanz und hat ein Q von etwa 0,4.
Anhand der F i g. 5 bis 7 soll nun eine bestimmte Methode zur Erzielung einer flachen Schalldruck-Frequcnz-Kennlinie
und einer linearen Phasen-Frequenz-Kennlinie mit Hilfe des Hochpaßfilters 2, des Tiefpaßfilters
4 und des Bandpaßfilters 6 sowie der Lautsprecher 3,5 und 7 beschrieben werden. Bei dieser Ausführungsform ist der Hochtonlautsprecher 3 in Form eines Kuppellautsprechers
von 3,2 cm Durchmesser ausgebildet, der Milteltonlautsprecher 5 in Form eines Trichterlautsprechers
von 12 cm Durchmesser und der Tieftonlautsprecher 7 in Form eines Trichterlautsprechers von
35 cm Durchmesser.
Zunächst einmal ist der Hochtonlautsprecher 3 gemäß einem im folgenden noch zu erörternden Prinzip
gegen den Tieftonlautsprecher 7 nach hinten versetzt, so daß die Phasen der von dem Hochtonlautsprecher 3
und dem Tieftonlautsprecher 7 im Ansprechen auf das an dem Eingangsanschluß 1 erscheinende Tonsignal
ausgehenden Schallwellen bei der Frequenz ft in der Mitte des Überlappungsbereichs der Schalldruck-Frequenz-Kennlinien
für den Hochtonlautsprecher 3 und den Tiefionlautsprecher 7 (im folgenden als Mittelfrequenz
bezeichnet) gegensinnig sind. Die solcherart von den Lautsprechern 3 und 7 abgestrahlten Schallwellen
werden so synthetisiert, daß die Schalldruck-Frequenz der synthetisierten Schallwelle einen Nullwert bei der
Mittenfrequenz ft aufweist, und diese Schalldruck-Frequenz hat mithin Bandsperrcharakteristik. Die Bezeichnung
Bandsperrcharakteristik bezieht sich in diesem Zusammenhang auf eine Charakteristik wie die in
F i g. 6 durch die ausgezogene Linie 9 dargestellte, wobei die Anordnung des Hochtonlautsprechers 3 und des
Tieftonlautsprechers 7 sowie die Parameter des Hochpaßfilters 2 und des Tiefpaßfilters 6 so gewählt sind, daß
ein Nullwert bei der Mittenfrequenz ft erscheint, und wobei sich die Phasen-Frequenz-Kennlinie mit Ausnahme
des Bereichs um die Mittenfrequenz ft dem Wert null Grad nähen, wie dies die ausgezogene Linie 9a in
F i g. 7 wiedergibt, während gleichzeitig der Phasenwinkel innerhalb von eiwä 90 Grad liegt.
Es soli nun auf die örtliche Lage der Lautsprecher, die
zur Erzielung der obigen Bandsperrcharakteristik erforderlich
ist. näher eingegangen werden. Wie bereits festgestellt wurde, sind die Lautsprecher so angeordnet, daß
die Phasen der im Ansprechen auf das an dem Eingangsanschluß 1 erscheinende Tonsignal von dem Hochtonlautsprecher
3 und dem Tieftonlautsprecher 7 abgestrahlten Schallwellen am Ort des Mikrophons 8 gegensinnig
sind, so daß in der Schalldruck-Frequenz-Kennlinie der aus den von dem Hochtonlautsprecher 3 und
dem Tieftonlautsprecher 7 ausgestrahlten Schallwellen synthetisierten Schallwellen die Bandsperrcharakteristik
erscheint. Falls hierbei der Hochtonlautsprecher 3 und der Tieftonlautsprecher 7 in der gleichen Ebene
angeordnet wären, würde die Phasendifferenz zwischen den von dem Hochtonlautsprecher 3 und dem Tieftonlautsprecher
7 ausgehenden Schallwellen meistens größer als 180 Grad sein. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, ist das
akustische Zentrum des Hochtonlautsprechers 3 im Rahmen der Erfindung von dem akustischen Zentrum
des Tieftonlautsprechers 7 im Abstand von dem nach
hinten versetzt. Wird das akustische Zentrum des Hochtonlautsprechers
3 von dem Ort des in F i g. 1 gezeigten Mikrophons 8 aus gesehen in einem Abstand von dem
weiter hinten vorgesehen als das akustische Zentrum des Tieftonlautsprechers 7, so eilt die Phase der von dem
Tieftonlautsprecher 7 ausgehenden Schallwellen im Vergleich zur Phase der von dem Hochtonlautsprechcr
3 ausgehenden Schallwellen bei der Mittenfrequenz fu
(Hz) um den folgenden Betrag vor:
worin V die Schallgeschwindigkeit bezeichnet (cm/scc).
Wenn man demgemäß den Hochtonlautsprecher 3 von dem Tieftonlautsprecher 7 nach hinten versetzt und
den Abstand d in der obigen Formel entsprechend bemißt, kann die Phasendifferenz auf 180° eingestellt werden,
um so die Bandsperrcharakteristik zu erzielen.
Der so erhaltenen Bandsperrcharakteristik wird die Charakteristik der von dem Mitteltonlautsprecher 5 abgestrahlten
Schallwellen in der Weise überlagert, daß eine Abflachung der Schalldruck-Frequenz-Kcnnlinie
und der Phasen-Frequenz-Kennlinie des Gesamtsystems erfolgt. Aus F i g. 7 ist zu entnehmen, daß die Phasen-Frequenz-Kennlinie
des Gesamtsystems im Gesamtbereich flach ausfällt, wie dies die durchbrochene Linie 11ain Fig. 7 verdeutlicht, wenn der Mitteltonlautsprecher
5 so angeordnet ist. daß die im Ansprechen auf ein von dem Eingangsanscl.ljß 1 zugeführtes Tonsignal
erhaltene Phasen-Frequenz-Kennlinie 10a für den Mitteltonlautsprecher 5 unter Einhaltung einer Trennung
von etwa 90 Grad auf die Mitte der Phasen-Frequen/-Kennlinie 9a der Bandsperrkennlinien gelegt wird. Auch
die Schalldruck-Frequenz-Kennlinie des Gesamtsystems fällt in dem gesamten Bereich flach aus. wie dies
die durchbrochene Linie 11 in F i g. 6 zeigt. Ordnet man
den Mitteltonlautsprecher 5 hierbei in der in F i g. 5 gezeigten Weise vor dem Hochtonlautsprecher 3 an, so
wird die Phasendifferenz zwischen den von dem Miueltonlautsprecher
5 und den von dem Hochtonlautsprecher 3 ausgehenden Schallwellen verringert, und die
Synthese wird erleichtert.
In F i g. 9 und 10 sind die bei dieser Ausführungsform durch Messung erhaltenen Frequenzkennlinien dargestellt.
Das Hochpaßfilter 2, das Tiefpaßfilter 4 und das Bandpaßfilter 6. in F i g. 2 bis 4 gzeigt. sowie der Hochtonlautsprecher
3. bestehend aus einem Kuppellautsprecher mit einem Durchmesser von 3,2 cm. der Mitteltonlautsprecher,
bestehend aus einem Trichterlautspreeher mit einem Durchmesser von 12 cm. und der Ticftonlautsprecher,
bestehend aus einem Trichterlautsprccher mit einem Durchmesser von 35 cm, waren in der in
F i g. 1 gezeigten Weise aufgeschaltet, und der Hochtonlautsprecher 3 war von dem Tieftonlautsprecher 7 im
Abstand von 13,5 cm nach hinten versetzt. Die erhaltene Schalldruck-Frequenz-Kennlinie der aus den von dem
Hochtonlautsprecher 3 und dem Tieftonlautsprecher 7 abgestrahlten Schallwellen synthetisierten Schallwellen
wird durch die Kurve 16 in F i g. 9 wiedergegeben, während die Phasen-Frequenz-Kennlinie durch die Kurve
16a in F i g. 9 wiedergegeben wird. Die Schalldruck-Frequenz-Kennlinie
der von dem Mitteltonlautsprecher 5 abgestrahlten Schallwellen, die man erhält, wenn dieser
von dem Hochtonlautsprecher 3 im Abstand von 3,5 cm nach vorn versetzt ist, wird durch die Kurve 17 in F i g. 9
wiedergegeben, während die dazugehörige Phasen-Frequenz-Kennlinie durch die Kurve 17a in Fig.9 dargestellt
wird. Die Bandsperrkennlinien 16 und 16a in F i g. 9 und die Kennlinien 17 und 17a für die von dem
Mitteltonlautsprecher 5 abgestrahlten Schallwellen wurden zueinander addiert, wodurch die Frequenzkennlinien
des Gesamtlautsprechersystems erhalten werden. Dessen Schalldruck-Frequenz-Kennlinie wird
durch die Kurve 18 in F i g. 10 wiedergegeben und seine
Phasen-Frequenz-Kennlinie durch die Kurve 18a in Fig. 10.
Die Betrachtung der Fig.9 und 10 zeigt, daß die
Schalldruck-Frequenz-Kennlinien und Phasen-Frequenz-Kennlinien 16, 17, 18, 16a, 17a und 18a der in
F i g. 6 und 7 dargestellten Schaiidruck-Frequenz-Kennlinie und Phasen-Frequenz-Kennlinie ähnlich sind, wobei
die Schalldruck-Frequenz-Kennlinie flach und die Phasen-Frequenz-Kennlinie über den gesamten Bereich
linear ist.
In F i g. 11 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung
dargestellt. Bei der Anordnung der Fig. 11 geht ein an dem Eingangsanschluß 19 zugeleitetes Tonsignal
einem Hochtonlautsprecher 21 über ein Hochpaßfilter 20 mit einer Steilheit von 6 dB/oct im Sperrbereich zu,
ferner einem Mitteltonlautsprecher 23 über ein Bandpaßfilter 22 mit Einfachresonanzcharakteristik und einem
Tieftonlautsprecher 25 überein Tiefpaßfilter 24 mit einer Steilheit von 6 dB/oct im Sperrbereich. Die von
den Lautsprechern 21, 23 und 25 abgestrahlten Schallwellen werden durch ein Mikrophon 26 addiert, das im
Hörraum vor den Lautsprechern 21,23 und 25 angeordnet ist.
Wie bei der ersten Ausführungsform ist der Hochtonlautsprecher 21 auch bei dieser Ausführungsform von
dem Tieftonlautsprecher in der Weise nach hinten versetzt, daß die Phasen der von dem Hochtonlautsprecher
2! und dem Tieftonlautsprecher 25 im Ansprechen auf das an dem Eingangsanschluß 19 zugeleitete Tonsignal
abgestrahlten Schallwellen am Ort des Mikrophons 26 gegensinnig sind, so daß um die Mittenfrequenz Λ herum
auf der Schalldruck-Frequenz-Kennlinie der aus den von den Lautsprechern 21 und 25 ausgestrahlten Schallwellen
synthetisierten Schallwellen eine Bandsperrcharakteristik entsteht.
Der Mitteltonlautsprecher 23 ist ebenfalls u, gleicher
Weise wie bei der ersten Ausführungsform angeordnet, so daß die Schalldruck-Frequenz-Kennünie des Gesamtlautsprechersystems
flach ausfällt und die Phasen-Frequenz-Kennlinie des Gesamtlautsprechersystems im
gesamten Bereich linear bleibt.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, daß es sich bei dem
Tiefpaßfilter und bei dem Hochpaßfilter um Filter mit einer Steilheit von 6 dB/oct im Sperrbereich statt um
solche mit einer Steilheit von 18 dB/oct im Sperrbereich
handelt. Da die bei der ersten Ausführungsform vorgesehenen Filter mit einer Steilheit von 18 dB/oct im
Sperrbereich bei der Grenzfrequenz der als Hilfsfilter vorgesehenen Filter mit einer Steilheit von 12 dB/oct
eine hohe Resonanzschärfe Q zeigen (Q>0,7), ist die
durch die Hilfsfilter hervorgerufene Phasenverschiebung bei /o vernachlässigbar, so daß man sich zum Synthetisieren
der von dem Hochtonlautsprecher 21, dem Mitteltonlautsprecher 23 und dem Tieftonlautsprecher
25 herrührenden Schallwellen der gleichen Methode bedienen kann wie bei der ersten Ausführungsform.
In Fig.2 ist eine dritte Ausführungsform der Erfindung
gezeigt. Bei der Anordnung der Fig. 12 gehl ein
an dem Eingangsanschluß 27 zugeleitetes Tonsignal einem
Hochtonlautsprecher 29 über ein Hochpaßfilter 28 mit einer Steilheit von 12 dB/oct im Sperrbereich zu,
ferner einem Mitteltonlautsprecher 31 über ein Bandpaßfilter 30 mit Einfachresonanzcharakteristik und einem
Tieftonlautsprecher 33 über ein Tiefpaßfilter 32 mit einer Steilheit von 12 dB/oct im Sperrbereich. Die von
den Lautsprechern 29, 31 und 33 abgestrahlten Schallwellen werden durch ein Mikrophon 34 addiert, das im
Hörraum vor den Lautsprechern 29,31 und 33 angeordnet ist.
Der Hochtonlautsprecher 29 ist von dem Tieftonlaut-Sprecher 33 in der Weise nach hinten versetzt, daß die Phasen der von dem Hochtonlautsprecher 29 und dem Tieftoniautsprecher 33 im Ansprechen auf das an dem Eingangsanschluß 27 zugeleitete Tonsignal abgestrahlten Schallwellen am Ort des Mikrophons 34 gegensinning sind, so daß um die Mittenfrequenz /Ό auf der Schalldruck-Frequenz-Kennlinie der Resultierenden, aus den von dem Hochtonlautsprecher 29 und dem Tieftoniautsprecher 33 abgestrahlten Schallwellen synthetisierten Schallwelle eine Bandsperrcharakteristik entsteht.
Der Hochtonlautsprecher 29 ist von dem Tieftonlaut-Sprecher 33 in der Weise nach hinten versetzt, daß die Phasen der von dem Hochtonlautsprecher 29 und dem Tieftoniautsprecher 33 im Ansprechen auf das an dem Eingangsanschluß 27 zugeleitete Tonsignal abgestrahlten Schallwellen am Ort des Mikrophons 34 gegensinning sind, so daß um die Mittenfrequenz /Ό auf der Schalldruck-Frequenz-Kennlinie der Resultierenden, aus den von dem Hochtonlautsprecher 29 und dem Tieftoniautsprecher 33 abgestrahlten Schallwellen synthetisierten Schallwelle eine Bandsperrcharakteristik entsteht.
Der Mitteltonlautsprecher 31 ist ebenfalls in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform angeordnet,
so daß man eine flache Schalldruck-Frequenz-Kennlinie des Gesamtlautsprechersystems und eine über den gesamten
Bereich lineare Phasen-Frequenz-Kennlinie des Gesamtlautsprechersystems erhält.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, daß es sich bei dem
Tiefpaßfilter und dem Hochpaßfilter um Filter mit einer Steilheit von 12 dB/oct im Sperrbereich statt um solche
mit einer Steilheit von 18 dB/oct im Sperrbereich handelt. Wenn hierbei die Resonanzschärfe Q des Filters
mit der Steilheit von 12 dB/oct bei der Grenzfrequenz niedrig gewählt wird (experimentell Q =0.5). so zeigt
das Filter mit der Steilheit von 12 dB/oct nahe der Grenzfrequenz eine Dämpfungscharakteristik, die jener
des Filters bei der ersten Ausführungsform sehr ähnlich ist. Die Wirkweise der Aufteilungsfilter ist mithin bei der
zuletzt beschriebenen Ausführungsform im wesentlichen gleich der bei der ersten Ausführungsform, und
zum Synthetisieren der von dem Hochtonlautsprecher 29, dem Mitteltonlautsprecher 31 und dem Tieftoniautsprecher
33 herrührenden Schallwellen kann man nach einer ähnlichen Methode verfahren wie bei der ersten
Ausführungsform.
In der Beschreibung der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform wurde festgestellt, daß der Mitteltonlautsprecher
so angeordnet ist, daß die Phasen-Frequenz-Kenniinie der von dem iviiiteitoniautsprecher abgestrahlten
Schallwellen unter Einhaltung einer Trennung von ungefähr 90 Grad im wesentlichen auf die
Mitte der Phasen-Frequenz-Kennlinie der aus den von dem Tieftcnlautsprecher und dem Hochionlautsprecher
abgestrahlten Schallwellen synthetisierten Schallwellen verlegt wird. Die Trennung von 90 Grad ist nicht immer
erforderlich, doch läßt sich praktisch eine befriedigende Wirkung erzielen, sofern das System so eingestellt ist,
daß die erstgenannte Kennlinie auf die Mitte der zweitgenannten Kennlinie verlegt ist.
Falls unter Zuhilfenahme des jeweils zusammengehörenden mittleren Bandpaßfilters 4,22 und 30 und Mitteltonlautsprechers
5, 23 oder 31 eine hinlänglich flache Frequenzkennlinie noch nicht erzielt werden kann, so
kann bei jeder der obigen Ausführungsformen zusätz-
lieh ein Verzweigungsfilter 4a, 22a oder 30a für den
Mittelbereich und ein dazugehörender Mitteltonlautsprecher 5a, 23a oder 31a vorgesehen sein, wie dies in
F i g. 1, 11 und 12 mit durchbrochenen Linien angedeutet
ist. In diesem Fall sind die beiden Mitteltonlautspreeher
so angeordnet, daß die Phasen-Frequenz-Kennlinien für die von den beiden Mitteltonlautsprechern abgestrahlten
Schallwellen in der Mitte des Überlappungsbereichs der Schalldruck-Frequenz-Kennlinien
für die beiden Mitteltonlautsprecher eine Phasendifferen/. von ungefähr 90 Grad zeigen und die Phasen-Frequenz-Kennlinie
der aus den von den beiden Mitteltonlautsprechern abgestrahlten Schallwellen synthetisierten
Schallwelle unter Einhaltung einer Trennung von etwa 90 Grad im wesentlichen auf die Mitte der Phasen-Frequenz-Kennlinie
der aus den von dem Hochtonlautsprecher und dem Tieftonlautsprecher abgestrahlten
Schallwellen synthetisierten Schallwelle verlegt wird. Bei dieser Anordnung läßt sich eine flache Schalldruck-Frequenz-Kennlinie
des Gesamtlautsprechersystems und eine über den gesamten Bereich lineare Phasen-Frequenz-Kennlinie
des Gesamtlautsprechersysiems erzielen.
Hierzu 7 Blatt Zeichnungen
30
40
45
50
55
60
65
Claims (8)
1. Mehrweg-Lautsprechersystem, bei dem ein
Tiefpaßfilter und ein Hochpaßfilter, die jeweils im Sperrbereich eine vorbestimmte Steilheit haben, und
ein Bandpaßfilter mit Einfachresonanzcharakteristik zum Aufteilen eines Toneingangssignals auf vorbestimmte
Frequenzbänder vorgesehen sind, sowie ein Tieftonlautsprecher, ein gegenüber dem Tieftonlaut- to
Sprecher nach hinten versetzter Hochtonlautsprecher und ein Mitteltonlautsprecher, die jeweils an
einen Ausgangsanschluß des Tiefpaßfilters, des Hochpaßfilters beziehungsweise des Bandpaßfilters
gelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß durch die nach hinten versetzte Anordnung des
Hochtonlauiäprechers (3; 21; 29) bei der Ansteuerung
des Tieftonlautsprechers (7; 25; 33) und des Hochtonlautsprechers (3; 21; 29) mit den Ausgangssignalen
des Tiefpaßfilters (6; 24; 32) beziehungsweise des Hochpaßfilters (2; 20; 28) eine Phasengegensinnigkeit
der von dem Tieftonlautsprecher (7; 25; 33) und dem Hochtonlautsprecher (3; 21; 29) abgestrahlten
Schallwellen in dem Hörraum vor dem Tieftonlautsprecher (7; 25; 33), dem Hochtonlaut-Sprecher
(3; 21; 29) und dem Mitteltonlautsprecher (5; 23:31) an der Mittenfrequenz im Überlappungsbereich der Schalldruck-Frequenz-Kennlinien für
den Tieitonlautsprecher (7; 25; 33) und den Hochtonlautsprecher (3; 21; 29) eingestellt ist, und daß der
Mitteltonlautsprecher (5; 23; 31) im Sinne einer bei seiner Ansteuerung mit dem Ausgangssignal des
Bandpaßfilters (4; 22; 30) im Hörraum erfolgenden Verlegung der Phasen-Frequenz-Kennlinie der von
dem Mitteltonlautsprecher (5; 23; 31) abgestrahlten Schallwelle im wesentlichen auf die Mitte der Phasen-Frequcnz-Kennlinie
der aus den von dem Hochtonlautsprecher (3; 21; 29) und dem Tieftonlautsprecher
(7; 25; 33) abgestrahlten synthetisierten Schallwelle angeordnet ist.
2. Mehrwcg-Lautsprechersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandpaßfilter (4;
22; 30) eine Einfachresonanzcharakteristik mit einem Resonanzpunkt bei einem Frequenzwert im
wesentlichen gleich der Aufteilungsfrequenz des Tiefpaßfilters (6; 24; 32) und des Hochpaßfilters (2;
20; 28) aufweist, wobei eine Anordnung des Mittellonlautsprechers (5; 23; 31) im Sinne einer im Hörraum
erfolgenden Verlegung der Phasen-Frequenz-Kennlinie der von dem Mitteltonlautsprecher (5; 23;
31) abgestrahlten Schallwelle unter Einhhaltung einer Trennung von annähernd 90 Grad im wesentlichen
auf die Mitte der Phasen-Frequenz-Kennlinie der aus den von dem Tieftonlautsprecher (7; 15; 33)
und dem Hochtonlautsprecher (3; 21; 29) abgestrahlten Schallwellen synthetisierten Schallwelle
vorgesehen ist.
3. Mehrweg-Lautsprechersystem nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß dieses System ferner
ein zusätzliches Bandpaßfilter (4a; 22a; 3OaJmU Ein- to
fachresonanzcharakteristik und einen zusätzlichen, an einen AusganganschluD des zusätzlichen Bandpaßfilters
(4,·;; 22a; 3OaJ gelegten Mittekonlautsprecher
(5a; 23a; 31 ajeinbegreift.
4. Mehrweg-Lautsprechersystem nach Anspruch J. dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung der
beiden Mittcltonlautsprecher (5; 5a; 23, 23a; 31, 3IaJ
im Sinne des Auftretens einer Phasendifferenz der Phasen-Frequenz-Kennlinien der von den beiden
Mitteltonlautsprechern (5,5a; 23,23a; 31,3 Ia^ abgestrahlten
Schallwellen in dem Hörraum vor dem Tieftonlautsprecher (7; 25; 33) aem Hochtonlautsprecher
(3; 21; 29) und den beiden Mitteltonlautsprechern (5,5a; 23,23a: 31,3IaJ von annähernd 90
Grad an der Mittenfrequenz in dem Überlappunesbereich
der Schalldruck-Frequenz-Kennlinien der von din beiden Mitteltonlautsprechern (5, 5a: 23,
23a; 31,3IaJ abgestrahlten Schallwellen vorgesehen ist, wobei die Phasen-Frequenz-Kennlinie der aus
den von den beiden Mitteltonlautsprechern (5, 5a: 23,23a; 31,3IaJabgestrahlten Schallwellen synthetisierten
Schallwelle unter Einhaltung einer Trennung von annähernd 90 Grad im wesentlichen auf die Mitte
der Phasen-Frequenz-Kennlinie der aus den von dem Tieftonlautsprecher (7; 25; 33) und den Hochtonlautsprecher
(3; 21; 29) abgestrahlten Schallwellen synthetisierten Schallwelle verlegt ist.
5. Mehrweg-Lautsprechersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefpaßfilter (6)
und das Hochpaßfilter (2) eine Steilheit von 18 dB/ oct im Sperrbereich aufweisen.
6. Mehrweg-Lautsprechersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefpaßfilter (6)
eine hinter einen Eingangsanschluß geschaltete Induktivität (Li), einen zwischen den Ausgangsanschluß
dieser Induktivität (Lj) und eine gemeinsame
Leitung geschalteten Kondensator (d) und eine zwischen den Ausgangsanschluß der ersten Induktivität
(Li) und einen Eingangsanschluß des Tieftonlautsprechers (7) geschaltete Induktivität (Li) einbegreift
und nahe einer Grenzfrequenz im Sperrbereich eine Steilheit von 6 dB/oct sowie am hohen
Ende eine Steilheit von 18 dB/oct aufweist, wobei das Hochpaßfilter (2) einen hinter den Eingangsanschluß
geschalteten Kondensator (Ci), eine zwischen den Ausgangsanschluß dieses Kondensators (G)
und eine gemeinsame Leitung geschaltete Induktivität (L\) und einen zwischen den Ausgangsanschluß
des ersten Kondensators (Ci) und einen F.ingangsan-Schluß
ries Hochtonlautsprechers (3) geschalteten Kondensator (Ci) einbegreift und nahe einer Gren/-frequenz
im Sperrbereich eine Steilheit von b dB/oct sowie am niederen Ende eine Steilheit von 18 dB/oct
aufweist und wobei das Bandpaßfiltcr (4) einen Kondensator (Cb) und eine Induktivität (L^) einbegreift,
die in Reihenschaltung zwischen den Eingangsanschluß und einen Eingangsanschluß des Mitteltonlautsprechers
(5) gelegt sind.
7. Mehrweg-Lautsprechersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefpaßfilter (24)
und das Hochpaßfilter (20) im Sperrbereich eine Steilheit von 6 dB/oct aufweisen.
8. Mehrweg-Lautsprechersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefpaßfilter (32)
und das Hochpaßfilter (28) im Sperrbereich eine Steilheit von 12 dB/oct aufweisen.
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