DE2906002B2

DE2906002B2 - Loudspeaker arrangement

Info

Publication number: DE2906002B2
Application number: DE19792906002
Authority: DE
Inventors: Hans Salzburg Deutsch (Oesterreich)
Original assignee: Hans Deutsch Akustikforschung und Lautsprecherentwicklung Salzburg (oesterreich) GmbH
Current assignee: Hans Deutsch Akustikforschung und Lautsprecherentwicklung Salzburg (oesterreich) GmbH
Priority date: 1979-02-16
Filing date: 1979-02-16
Publication date: 1980-08-21
Also published as: DE2906002A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Lautsprecheranordnung, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben ist.The invention relates to a loudspeaker arrangement as specified in the preamble of claim 1.

Zunächst seien einige einleitende Bemerkungen zur Problematik, mit welcher sich die Erfindung befaßt, vorangestellt. Durch Anpassung der Abstrahlfläche des Reproduktionsgerätes an seine Plazierungswand, von welcher das zu reproduzierende Schallereignis zu kommen scheinen soll, läßt sich auch zu niedrigen Frequenzen hin auf quasi natürlichem Wege — und zwar bei möglichst kleinen Verzerrungen — noch ein konstanter Verlauf der Schalldruckkurve erreichen. Aber nicht nur der Schalldruck p, sondern auch die Schallschnelle ν bestimmen die Form der Schallschwingung und damit die später noch zu erläuternde Programmdynamik sowie deren Linearität (im Verhältnis der einzelnen Frequenzen zueinander gesehen). Es sei darauf hingewiesen, daß die durch Anpassung der Abstrahlfläche an die Plazierungswand erreichte Schalldrucklinearität nicht identisch mit der programmdynamischen Linerarität ist, jedoch stehen diese beiden Begriffe in Beziehung zueinander: Je besser die Anpassung ist, desto größer wird die Abstrahlfläclie bei entsprechend kleinerer Amplitude und — bezogen auf die Intermodulationsverzerrungen bei konstantem Schalldruck — je kleiner die Amplitude ist, desto höher kann die Schallschnelle sein, ohne daß größere Verzerrungen in Kauf zu nehmen wären.First of all, a few introductory remarks on the problem with which the invention is concerned should be made. By adapting the radiating surface of the reproduction device to its placement wall, from which the sound event to be reproduced is supposed to come from, a constant course of the sound pressure curve can be achieved in a more or less natural way even at low frequencies - with the smallest possible distortion. But not only the sound pressure p, but also the sound velocity ν determine the shape of the sound oscillation and thus the program dynamics to be explained later as well as their linearity (seen in relation to the individual frequencies). It should be pointed out that the sound pressure linearity achieved by adapting the radiating surface to the placement wall is not identical to the program dynamic linearity, but these two terms are related to one another: The better the adaptation, the larger the radiating surface becomes with a correspondingly smaller amplitude and - related to the intermodulation distortion at constant sound pressure - the smaller the amplitude, the higher the sound velocity can be without having to accept larger distortions.

With the term program dynamics is this

gemeint: Stellt man sich ein Schallereignis in Form statistisch auftretender Impulse vor, so sei unter Programmdynamik — in Anlehnung an das üblicherweise als Dynamik (hier zur Unterscheidung als Gesamtdynamik) bezeichnete Verhältnis größter zu kleinster Amplitude — der Unterschied zwischen höchster Impulsspitze und niedrigstem Schnittpunkt benachbarter Impulse verstanden.
Die Bedeutung der hier zu beschreibenden Erfindung wächst mit tiefer werdenden Bässen. Da der vom Ohr empfangene Klang direkt durch den Schwingungsvorgang bestimmt wird, sollte dieser zur Vermeidung von Klangverfälschungen möglichst mit dem des Originalschallereignisses übereinstimmen. Das bedeutet, daß dieMeans: If one imagines a sound event in the form of statistically occurring impulses, then under program dynamics - based on the ratio of largest to smallest amplitude, usually referred to as dynamics (here to differentiate between the largest and smallest amplitudes) - the difference between the highest impulse peak and the lowest point of intersection of adjacent impulses Understood.
The importance of the invention to be described here grows as the bass becomes deeper. Since the sound received by the ear is determined directly by the oscillation process, it should, as far as possible, match that of the original sound event in order to avoid sound distortions. That means that the

is Schnelle des Reproduktionsgerätes, also dessen Fähigkeit, einem Eingangssignal möglichst unverzögert und schwingungsgetreu zu folgen, im Idealfall unendlich groß sein soll, jedoch genügt für die Praxis ein Wert, bei welchem das Ohr den Unterschied (also Verlängerungen des Schwingungsvorganges) gegenüber dem Originalschallereignis nicht mehr wahrnehmen kann. Für den Lautsprecherbau bedeutet das, daß dieser Wert anzustreben ist Allgemein gilt, je niedriger die Schwingungschnelle eines Lautsprecherchassis ist, desto länger ist seine Einschwing- und seine Ausschwingzeit, also desto ausgeprägter ist sein Nachschwingverhalten und entsprechend verwaschener und lästiger sein Klang. Ein- und Ausschwingzeit geben also Auskunft über die Schwingschnelle und damit über die Programmdynamik, deren obere Grenze von der Gesamtdynamik, die untere Grenze von der Schallschnelle ν abhängt also um so tiefer liegt, je kürzer ihre Ein- und Ausschwingzeit ist und auch je weniger Nachschwingen die Lautsprechermembran zeigt. Bei langen Ein- und Aus-The speed of the reproduction device, i.e. its ability to follow an input signal as instantly and faithfully as possible, should ideally be infinitely large, but in practice a value at which the ear can no longer detect the difference (i.e. lengthening of the oscillation process) compared to the original sound event is sufficient can perceive. For loudspeaker construction, this means that this value should be striven for.Generally, the lower the vibration speed of a loudspeaker chassis, the longer its settling and decay times, i.e. the more pronounced its post-oscillation behavior and, accordingly, the more washed-out and annoying its sound. The swing-in and swing-out times provide information about the oscillation speed and thus the program dynamics, the upper limit of which depends on the overall dynamics, the lower limit on the sound velocity ν , the lower the shorter the swing-in and swing-out times and the less post-oscillation the speaker cone shows. For long on and off

J5 schwingzeiten des Lautsprechers steigt dagegen der scheinbare Schallpegel (bei den impulsartigen Schallereignissen, was mit Dauertonmessungen nicht erfaßbar ist), und der Klang wird verschwommen und hallig und die Dynamik klein. Lange Nachhallzeiten eines Laut-Sprechers entstehen übrigens entweder akustisch durch stehende Wellen im Gehäuse oder mechanisch bei zu schwacher Aufhängung oder Dämpfung der Membran oder elektrisch bei zu schwach bemessenem Lautsprechermagneten oder zu schwacher Verstärkerdämpfung. On the other hand, the J5 oscillation times of the loudspeaker increases Apparent sound level (in the case of impulse-like sound events, which cannot be measured with continuous tone measurements is), and the sound becomes fuzzy and reverberant and the dynamics small. Long reverberation times of a loudspeaker Incidentally, arise either acoustically from standing waves in the housing or mechanically from closed weak suspension or damping of the membrane or electrical if the loudspeaker magnet is too weak or too weak amplifier attenuation.

Beseitigt man diesen Scheinschallpegel (der also durch Verzögerungs- und Resonanzeffekte bedingt ist und im Original nicht vorhanden ist), dann kann eine Lautsprecherbox als optimal bezeichnet werden, wenn sie trotzdem klangmäßig noch genügend Lautstärke in den unteren Frequenzen erzeugt (was praktisch nur bei sehr großen Boxen erreichbar ist; bei kleineren Boxen kann man als Kompromiß für die Praxis bei optimaler Plazierung eine kleine Anhebung im Baßbereich vonIf you eliminate this apparent sound level (which is caused by delay and resonance effects and is not available in the original), then a loudspeaker box can be described as optimal if In terms of sound, it still generates enough volume in the lower frequencies (which is practically only possible with very large boxes can be reached; with smaller boxes one can as a compromise for the practice with optimal Placement a small increase in the bass range of

5^r> etwa +3 dB tolerieren, die bei ca. 200Hz beginnend abwärts bis in die Gegend von 50 Hz reicht).5 ^r > tolerate approx. +3 dB, which starts at approx. 200 Hz and goes down to around 50 Hz).

Untersuchungen verschiedener Boxen mit verschiedenen Schallplatten haben ergeben, daß bei einer durchschnittlichen Gesamtdynamik von etwa 50 dB beiInvestigations of different boxes with different records have shown that with one average overall dynamic of around 50 dB

M) vergleichbaren Meßergebnissen dennoch sehr deutliche Hörunterschiede in der Programmdynamik feststellbar waren, wobei die höhere Programmdynamik hauptsächlich auf einer Steigerung der Impulspräzision, also der Flankensteilheit, beruht.M) comparable measurement results are nevertheless very clear Hearing differences in the program dynamics were noticeable, with the higher program dynamics mainly is based on an increase in the pulse precision, i.e. the slope.

h5 Aus den vorstehenden Erläuterungen geht hervor, daß für ein gutes Impulsverhalten die Lautsprechermembran den Impulsflanken ohne wahrnehmbare Verzögerung folgen soll, und dazu gehören —h5 From the explanations above it follows that that for a good impulse behavior the loudspeaker diaphragm the impulse edges without perceptible Delay should follow, and that includes -

insbesondere bei großen Membrandurchmessern und entsprechend hoher Membranmasse — hohe verfügbare Antriebskräfte. Bekanntlich ergeben sich die Antriebskräfte für eine Lautsprechermembran aus einem Zusammenwirken zwischen der Induktion des Lautsprechermagneten und der durch die Schwingspule erzeugten Feldstärke. Nun ist man hinsichtlieh der Induktion im Lautsprecherbau bereits bei einer Grenze angelangt, die sich nicht mehr beliebig steigern läßt Auch sind hinsichtlich der Feldstärke der Schwingspule Grenzen gesetzt und zwar räumlich durch die Schwingspulengröße und elektrisch bzw. theiinisch durch den Schwingspulenstrom. Infolge dieser Grenzen lassen sich die zum Antrieb der Lautsprechermembran verfügbaren Kräfte nicht mehr nennenswert erhöhen, so daß die bereits erwähnte Schnelle eines Membranlautsprechers auf diesem Wege nicht vergrößert werden kann, die einleitend bei der Erörterung der Problematik erwähnten Erscheinungen also nicht beseitigt werden können.especially with large diaphragm diameters and correspondingly high diaphragm mass - high available Driving forces. As is known, the driving forces for a loudspeaker diaphragm result from an interaction between the induction of the loudspeaker magnet and that of the voice coil generated field strength. With regard to induction in loudspeaker construction, one is now at a limit arrived, which can no longer be increased at will. Also with regard to the field strength of the voice coil Limits are set spatially by the voice coil size and electrically or theoretically by the voice coil current. As a result of these limits can be used to drive the loudspeaker membrane available forces no longer appreciably increase, so that the already mentioned speed of a membrane loudspeaker in this way the introductory discussion of the problem cannot be enlarged The phenomena mentioned cannot be eliminated.

Aus der FR-PS 23 38 616 ist nun eine Lautsprecheranordnung mit zwei Lautsprechern bekannt die beiderseits an den Enden eines Rohres, dessen Länge etwa dem Lautsprecherdurchmesser entsprechen soll, als Abschlüsse derart montiert sind, daß der Korb des einen Lautsprechers sich innerhalb des Rohres befindet während der Korb des anderen Lautsprechers am anderen Ende aus dem Rohr herausragt Für diesen Doppellautsprecher sind eine Reihe von Montagebeispielen veranschaulicht: Beispielsweise anstelle eines normalen Lautsprechers in einer Box, deren Inneres über einen rohrförmigen Kanal mit einer öffnung in Verbindung steht oder in geschlossenen Boxen verschiedener Form, unter anderem Rohrform oder Kugelform. Bei einer anderen Variante mit längerem Rohr sind die beiden Lautsprecher spiegelbildlich an den Enden mit im Rohr befindlichen Körben eingebaut wobei ihre Schwingspulen gegeneinander geschaltet sind, damit sich die Membranen in der Lautsprecherachse in derselben Richtung bewegen. Eine Kombination dieser Variante mit der zuerst genannten Ausführung benutzt ein relativ langes Rohr, an dessen beiden Enden jeweils Doppellautsprecher so montiert sind, daß die Körbe in das Rohrinnere weisen und die beiden Einzellautsprecher an jedem Ende wiederum etwa um den Lautsprecherdurchmesser voneinander entfernt sind. Die vier Lautsprecher sind elektrisch so geschaltet daß sich alle vier Membranen stets in derselben Richtung bewegen. Bei all diesen Ausführungen ist das Luftvolumen zwischen den beiden Membranen noch relativ groß, so daß es noch zu störenden Eigenschwingungen angeregt werden kann, welche die Wiedergabe verfälschen. Weiterhin können innerhalb des Rohres störende Stehwellen auftreten. Außerdem bewirkt das relativ große Luftvolumen keine sehr gute Schwingungskopplung der beiden Membranen, so daß sich diese nur relativ wenig gegenseitig unterstützen.From FR-PS 23 38 616 a loudspeaker arrangement with two loudspeakers is now known on both sides at the ends of a pipe, the length of which should correspond approximately to the loudspeaker diameter, as Terminations are mounted so that the basket of a speaker is located inside the tube while the basket of the other speaker protrudes from the tube at the other end For this one Dual speakers are illustrated with a number of mounting examples: For example, instead of one normal loudspeaker in a box, the interior of which has a tubular channel with an opening in Connection stands or in closed boxes of various shapes, including tube shape or Spherical shape. In another variant with a longer pipe, the two loudspeakers are in mirror image built into the ends with baskets in the tube with their voice coils switched against each other so that the membranes move in the same direction in the loudspeaker axis. A combination this variant with the first-mentioned design uses a relatively long tube at both ends Each double speaker is mounted so that the baskets point into the inside of the pipe and the two Individual loudspeakers at each end, in turn, spaced approximately the same size as the loudspeaker diameter are. The four loudspeakers are electrically connected in this way that all four membranes always move in the same direction. With all of these explanations, that is Air volume between the two membranes is still relatively large, so that there are still disturbing natural oscillations can be stimulated, which falsify the reproduction. Furthermore, inside the tube disturbing standing waves occur. In addition, the relatively large volume of air does not result in a very good vibration coupling of the two membranes, so that they support each other only relatively little.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine wesentliche Verbesserung der Kopplung der beiden Membranen zu erreichen und damit eine weitere erhebliche Vergrößerung der Beschleunigungskräfte zu ermöglichen, die vom Lautsprecher zur Beschleunigung der Luft entsprechend dem zu reproduzierenden Schallereignis aufgebracht werden können; auf diese Weise soll ohne Inkaufnahme anderer Nachteile eine höhere Schallschnelle der vom Lautsprecher angeregten Luft ermöglicht werden, so daß die Impulswiedergabe — und damit die Programmdynamik — erheblich verbessert wird (nicht zu verwechseln mit Luftteilchenschnelle). The object of the invention is now to achieve a substantial improvement in the coupling of the two To reach membranes and thus a further considerable increase in the acceleration forces allow the speaker to accelerate the air corresponding to the one to be reproduced Sound event can be applied; In this way, a higher sound velocities of the air excited by the loudspeaker are made possible, so that the impulse reproduction - and thus the program dynamics - is considerably improved (not to be confused with air particle speed).

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst
Durch die Erfindung wird eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem oben erörterten Stand der Technik erreicht indem die beiden Lautsprechermembranen wegen des minimalen Luftvolumens zwischen ihnen erheblich enger gekoppelt werden und dadurch dieThis object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1
The invention achieves a substantial improvement over the prior art discussed above in that the two loudspeaker diaphragms are coupled considerably more closely because of the minimal volume of air between them and thereby the

ίο Verzerrungen im Hörbereich entscheidend verringert werden. Das doppelkegelförmige Luftpolster zwischen den beiden Membranen schwingt synchron mit den beiden als Ganzes gesehenen Membranen und wirkt dabei einem »Eigenleben« jeder einzelnen Membran infolge seiner Dämpfungseigenschaften entgegen und gleicht auch die aufgrund der innerhalb und außerhalb der Box verschieden großen, je auf die Membranen wirkenden Strahlungsimpedanzen verschieden schnellen Membrannachschwingbewegungen der einzelnen Membranen an, wobei eine Dämpfung (also Beeinflussung bzw. Steuerung des Nachschwingens) durch diese pneumatische Kopplung bewirkt wird. Wegen dieser Funktion der Erhöhung der verfügbaren Beschleunigung und der Steuerung der Membranbewegung wird die Erfindung auch als Beschleunigungs- und Steuersystem bezeichnet (B&S-System).ίο Decreased distortion in the listening area will. The double-cone-shaped air cushion between the two membranes oscillates synchronously with the both membranes seen as a whole, and each membrane has a "life of its own" due to its damping properties and also balances those due to the inside and outside the box of different sizes, depending on the diaphragm acting on the radiation impedances at different speeds Membrane resonance movements of the individual membranes, with a damping (i.e. influencing or control of the post-oscillation) is brought about by this pneumatic coupling. Because of these Function of increasing the available acceleration and controlling the diaphragm movement will be the invention also referred to as the acceleration and control system (B&S system).

Die Erfindung läßt sich unter Verwendung handelsüblicher Lautsprecher realisieren, die einfach membranseitig zusammengefügt werden, so daß ihre Membranen das kleinstmögliche Luftvolumen einschließen, das die Form zweier mit ihren Grundflächen zusammengefügter Kreiskegel hat. Diese Luftmenge, nachfolgend auch Luftpolster genannt bildet ein — pneumatisches — Koppelelement für die Membranbewegungen der beiden Lautsprecher. Die Schwingspulen der beiden Lautsprecher werden gegenphasig zueinander angeschlossen, so daß die beiden spiegelbildlich zueinander angeordneten Membranen sich räumlich gesehen in der gleichen Richtung bewegen: Schwingt die eine Membran aus ihrem Lautsprecherkorb heraus, so schwingt die andere gerade in den ihrigen hinein, wobei das zwischen beiden Membranen der luftdicht zusammengefügten Lautsprecher eingeschlossene Luftpolster entsprechend den Membranschwingungen hin und herThe invention can be implemented using commercially available loudspeakers that are simply on the membrane side are joined together so that their membranes enclose the smallest possible volume of air that the Has the shape of two circular cones joined together with their bases. This amount of air, hereinafter also Called air cushion forms a - pneumatic - coupling element for the membrane movements of the both speakers. The voice coils of the two loudspeakers are connected in phase opposition to each other, so that the two mutually mirror-inverted membranes are spatially seen in the move in the same direction: one membrane vibrates out of her loudspeaker basket, the other swings straight into hers, whereby the Air cushions enclosed between the two membranes of the loudspeakers, which are joined together airtight back and forth according to the membrane vibrations

■»5 bewegt wird. Dieses minimale Luftpolster ergibt im hörbaren Bereich weder Eigenschwingungen, noch stehende Wellen, bewirkt also keine Klangverfälschungen. ■ »5 is moved. This minimal air cushion results in the audible range neither natural oscillations nor standing waves, so does not cause any sound distortion.

Such an arrangement and circuit of loudspeakers

ehern, bei welcher sich die Bewegungen der beiden Membranen über das sie koppelnde Luftpolster gegenseitig unterstützen, stellt eine akustische Serienschaltung dar. Die auf die Luft in der Umgebung des Lautsprechers ausgeübten Beschleunigungskräfte lassen sich bei gleicher aktiver Membranfläche hierbei fast verdoppeln, so daß sich eine wesentlich bessere Impulstreue erreichen läßt. Man erhält also bsi gleicher Quantität der angetriebenen oder beschleunigten Luftmenge eine höhere Qualität der Wiedergabe (imbrazen, in which the movements of the two membranes over the air cushion coupling them support each other, represents an acoustic series connection. The air in the vicinity of the The acceleration forces exerted by the loudspeaker can almost be achieved with the same active membrane area double so that a much better pulse fidelity can be achieved. So one obtains almost the same The quantity of air that is driven or accelerated results in a higher quality reproduction (im

^o Gegensatz dazu erhält man bei einer Parallelschaltung von Lautsprechern, also bei mehreren auf einer Schallwand nebeneinander angeordneten Lautsprechern mit gleichphasig schwingenden Membranen, eine Erhöhung der Quantität der angetriebenen Luftmenge, aber nur wenig bessere Qualität der Wiedergabe, und zwar nur in dem Verhältnis als sich die Lautsprecherchassisanzahl zur Lautheit verhält).^ o In contrast to this, one obtains with a parallel connection of loudspeakers, i.e. with several loudspeakers arranged next to one another on a baffle with in-phase vibrating membranes, an increase in the quantity of the driven air volume, but only a little better quality of playback, and only in proportion to the number of loudspeakers related to loudness).

The arrangement just explained with a mirror image

aufeinandergesetzten Lautsprechern eignet sich sowohl für geschlossene als auch für offene Boxen, weil das die Membranen koppelnde Luftpolster zwischen den Membranen praktisch luftdicht eingeschlossen ist und seine Funktion zur Koppelung der beiden Membranen unabhängig vom Einbau dieses Systems in eine Box ausübt Außer dieser Funktion der Membranbeschleunigung hat das die Membranen koppelnde Luftpolster jedoch auch noch eine andere Wirkung: Durch die pneumatische Koppelung können nämlich die beiden Membranen praktisch kein nennenswertes »Eigenleben« mehr entfalten, da sich nur die gewünschten Schwingungen — also entsprechend dem Antrieb durch die Schwingspulenströme — gegenseitig unterstützen, aber alle anderen, voneinander abweichenden Membranbewegungen, welche also nicht dem Schwingspulenstrom entsprechen und daher Verzerrungen darstellen, gedämpft werden.Stacked speakers is suitable for both for closed as well as for open boxes, because the air cushion coupling the membranes between the Membrane is enclosed practically airtight and its function is to couple the two membranes In addition to this function of membrane acceleration, regardless of the installation of this system in a box However, the air cushion coupling the membranes also has another effect: through the pneumatic coupling, the two membranes have practically no "life of their own" worth mentioning. unfold more, because only the desired vibrations - that is, according to the drive through the voice coil currents - support each other, but all other, deviating membrane movements, which do not correspond to the voice coil current and therefore represent distortions, be dampened.

Der erfindungsgemäße Doppellautsprecher kann anstelle eines üblichen einfachen Lautsprechers verwendet werden. Eine besondere Anwendungsmöglichkeit besteht darin, zwei solche Doppellautsprecher getrennt voneinander an die Gehäusewände zu setzen, und zwar vorzugsweise an einander gegenüberliegende Wände — also etwa Front- und Rückwand —, wobei die im Gehäuse eingeschlossene Luftmenge auch einen gewissen Luftpolstereffekt bewirkt und die beiden Membranen pneumatisch miteinander koppelt. Um einen akustischen Kurzschluß um das Gehäuse herum zu vermeiden, sollen die nach außen weisenden Membranseiten der Lautsprecher gegeneinander abgeschirmt werden. Eine ganz abgeschlossene Box zu verwenden ist wegen der nichtlinearen pneumatischen Membraneinspannung und schlechten Anpassung allgemein nicht empfehlenswert. Für höchste Qualitätsklasse sollte man daher nur eine Box in Verbindung mit einem Exponentialhorn verwenden (dies gilt vornehmlich auch für den Einbau der erfindungsgemäßen Lautsprecheranordnung, also des B&S-Systems), und dann ist der akustische Kurzschluß durch den Flächenunterschied zwischen Hornmundöffnung und Membranfläche (bei gleichem Verschiebungsvolumen) — wegen des Anpassungsunterschiedes — behoben, weil die Abstrahlfläche unter entsprechender Verkleinerung der Bewegungsamplitude der schwingenden Luftmoleküle vergrößert wird. Ein solches Horn wird an einen der Lautsprecher angesetztThe double loudspeaker according to the invention can be used instead of a conventional simple loudspeaker will. A special application is to have two such double speakers separately to be placed against each other on the housing walls, preferably on opposite walls - So about the front and back walls - whereby the amount of air trapped in the housing also has a certain amount Air cushion effect and pneumatically couples the two membranes with each other. To one To avoid an acoustic short circuit around the housing, the membrane sides facing outwards should be used the loudspeakers are shielded from each other. A completely closed box is to be used generally not because of the non-linear pneumatic diaphragm restraint and poor fit recommendable. For the highest quality class, you should only have a box in conjunction with a Use an exponential horn (this also applies primarily to the installation of the loudspeaker arrangement according to the invention, the B&S system), and then there is the acoustic short circuit due to the difference in area between the mouth of the horny mouth and the membrane surface (with the same displacement volume) - because of the difference in adaptation - fixed, because the radiating surface increases with a corresponding reduction of the movement amplitude of the oscillating air molecules will. Such a horn is attached to one of the loudspeakers

Besonders günstige Abstrahlungsverhältnisse ergeben sich aber bei Verwendung nur eines Doppellautsprechers, eingebaut in eine Bos mit sogenanntem Homresonator, wie er in der DE-AS 28 01227 beschrieben istParticularly favorable radiation conditions result from the use of only one double loudspeaker, built into a Bos with a so-called home resonator, as described in DE-AS 28 01 227 is described

Man kann schließlich auch mit Doppellautsprechern unterschiedlicher Größe arbeiten und dann gegebenenfalls den einen Lautsprecher über ein akustisches Tierpaßfilter — beispielsweise in Form einer Blende mit einer geeignet bemessenen Öffnung — in die Box hineinarbeiten lassen und auf diese Weise eine Kompensation für die unterschiedlichen Membrangrößen erreichen. An die Öffnungsfläche des anderen Lautsprechers kann zur Anpassung der Abstrahlfläche an den Umraum ein transformierendes Horn angesetzt werden.Finally, you can also work with two speakers of different sizes, and then if necessary one loudspeaker via an acoustic animal pass filter - for example in the form of a cover a suitably sized opening - let work into the box and in this way a Achieve compensation for the different membrane sizes. At the opening area of the other A transforming horn can be attached to the loudspeaker to adapt the radiating surface to the surrounding area will.

Es seien nun noch einige Auswirkungen der erfindungsgemäßen Anordnung auf die Schwingungsbewegungen der beiden Membranen erläutert. Infolge der pneumatischen Koppelung verringern die beiden Membranen gegenseitig die auf sie wirkende mechanische Impedanz (die Trägheit des sich zwischen den Membranen befindlichen Luftpolsters ist minimal und daher vernachlässigbar). Dadurch unterstützen sich die beiden Membranen gegenseitig hinsichtlich ihrer > Beschleunigung, was zu einer Erhöhung der Schnelle der von dem Lautsprechersystem beschleunigten Umgebungsluft führt Beim Zurückschwingen der Membranen aus einer Auslenkung wirkt ebenfalls die doppelte Rückstellkraft, weil ja beide MembranenLet there be some effects of the arrangement according to the invention on the oscillatory movements of the two membranes explained. As a result of the pneumatic coupling, the two decrease Diaphragms mutually affect the mechanical impedance (the inertia of the The air cushion in the membranes is minimal and therefore negligible). This is how the two diaphragms reciprocate with regard to their> acceleration, which leads to an increase in the speed of the ambient air accelerated by the loudspeaker system Diaphragms from a deflection also have double the restoring force, because both diaphragms

ίο mechanisch eingespannt sind, aber nur mit einer Fläche gegen eine ihrer Membranfläche entsprechende Luftmenge zu arbeiten haben.ίο are mechanically clamped, but only with one flat have to work against an amount of air corresponding to their membrane area.

In einer geschlossenen Box ergeben sich aus der pneumatischen Einspannung der Membran bewegungshemmende Tendenzen, welche bei einer offenen Box entsprechend dem Luftausgleich durch die Boxöffnung kleiner sind und bei einer freien Schallwand nicht mehr vorliegen. Während diese bewegungshemmenden Tendenzen eine Dämpfung der Membranbewegung darstellen, ergeben sich bei der Erfindung bewegungsfördernde Tendenzen, da die eine Membran jeweils zusätzliche Antriebskräfte für die andere Membran liefert Die entsprechenden Verhältnisse bei einer völlig freien Schallwand werden also bei der Erfindung noch verbessertIn a closed box, the pneumatic clamping of the membrane results in movement-inhibiting Tendencies which, with an open box, correspond to the air balance through the box opening are smaller and no longer exist with a free baffle. While these movement-inhibiting tendencies represent a damping of the membrane movement, result in the invention movement-promoting Tendencies, since one membrane provides additional driving forces for the other membrane corresponding conditions with a completely free baffle are still in the invention improved

Nach einer impulsartigen Anregung schwingt eine Membran je nach Dämpfungsmaßnahmen üblicherweise mehr oder weniger stark nach.
Solche Nachschwingvorgänge werden ebenfallsAfter a pulse-like excitation, a membrane usually oscillates to a greater or lesser extent, depending on the damping measures.
Such post-oscillation processes are also

.» durch die Erfindung vermindert, weil beispielsweise beim Schwingungsvorgang die beiden Membrane. entstehende kleinere Druckunterschiede im Luftpolster zwischen den Membranen die Membranen beeinflussen. Man kann sich das beispielsweise so vorstellen, daß nach dem Ende eines elektrischen Impulssignals die Membran des Hauptlautsprechers wegen der größeren auf sie wirkenden Strahlungsimpedanz früher abgebremst wird, so daß ein kleiner Druckunterschied zwischen den Membranen entsteht: Dieser Druckunterschied bewirkt eine Dämpfung der Membran des Hilfslautsprechers, welcher sich noch weiterbewegen möchte. Schließlich bewirken auch kleine Laufzeitdifferenzen zwischen den beiden Membranen eine Dämpfung des Nachschwingens. Solche Laufzeitdifferenzen treten besonders dann auf, wenn die Membranen nach Ende der elektrischen Steuersignale ein Eigenleben entfalten wollen, welches jedoch für die beiden Membranen wegen der unterschiedlichen auf sie wirkenden Strahlungsimpedanzen nicht gleich ist (auf die Membran des rückwärtigen (Haupt-)Lautsprechers wirkt gegen des im Verhältnis zum Umraum kleineren Boxvolumens eine höhere Strahlungsimpedanz, welche die Membranbewegung schneller bremst). Die trotz des grundsätzlichen gemeinsamen Schwingens beider Membranen auftretenden Laufzeitdifferenzen liegen jedoch sogar bei Verwendung von zwei Doppelchassis weit unter 30° Phasendifferenz der Membranschwingungen und damit weit unter der Wahrnehmungsgrenze, so daß sie nicht als störende Phasenfehler anzusehen sind Musikalisch. " reduced by the invention because, for example the two membranes during the oscillation process. resulting smaller pressure differences in the air cushion affect the membranes between the membranes. One can imagine it, for example, that after the end of an electrical impulse signal rises the diaphragm of the main speaker because of the larger volume they acting radiation impedance is slowed down earlier, so that a small pressure difference between the Diaphragms arise: This pressure difference causes damping of the diaphragm of the auxiliary loudspeaker, who still wants to move on. Finally, there are also small runtime differences between the both membranes dampen the post-oscillation. Such runtime differences occur especially then when the membranes want to develop a life of their own after the end of the electrical control signals, which but for the two membranes because of the different radiation impedances acting on them is not the same (on the membrane of the rear (main) loudspeaker acts against the in relation to the surrounding area of smaller box volumes a higher radiation impedance, which the membrane movement brakes faster). The occurring despite the fundamental joint oscillation of both membranes Running time differences are, however, far below 30 ° even when using two double chassis Phase difference of the membrane vibrations and thus far below the limit of perception, so that they do not to be regarded as disturbing phase errors are musical

bo gesehen entsprechen diese weniger als einem Fünftel Ganztonschritt und sind auch aus diesem Grunde gehörmäßig nicht mehr wahrnehmbar, so daß keine qualitative Einbuße in Kauf genommen zu werden brauchtbo seen these correspond to less than a fifth Whole-tone steps and for this reason are no longer audibly perceptible, so that none qualitative loss needs to be accepted

Die erwähnte hervorragende Dämpfung läßt sich anhand einer einfachen experimentellen Probe beweisen: Wenn man mit dem Finger leicht gegen die Membran tippt erhält man bekanntlich ein durch einThe aforementioned excellent damping can be proven with a simple experimental sample: If you tap lightly against the membrane with your finger, you get a through a, as is well known

Nachschwingen der Membran bedingtes Eigengeräusch des Lautsprechers, und dieses ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung nur ein Viertel so stark wie bei Oblichen Lautsprechern. Mit größerem technischen Aufwand läßt sich dieser Nachweis oszillographisch bei s Ansteuerung des Lautsprechersystems mit einem Tonburst exakter nachweisen.Resonance of the membrane caused inherent noise of the speaker, and this is with the invention Arrangement only a quarter as strong as with the above loudspeakers. With greater technical This proof can be carried out using an oscillograph when controlling the loudspeaker system with a Detect tone burst more precisely.

Eine Erklärung für diese Dämpfung ergibt sich auch daraus, daß die zwischen den Membranen befindliche Luft wegen ihres kleinen spezifischen Gewichts und der in geringen Lagestabilität der Luftmoleküle zwar schnell in Bewegung gesetzt werden kann, wegen dieser geringen Trägheit aber auch für sich nicht zum Nachschwingen neigt Nun ist die Luftmenge zwischen den Membranen quasi fest eingespannt und bildet einen Teil der Gesamtmembran, und mit der Festigkeit dieser Lufteinspannung wächst die relative Strahlungsimpedanz — bezogen auf das Nichtgleichschwingen der Membranen — und höhere Strahlungsimpedanz bedeutet größere Dämpfung: Die gegenseitige Membrandämpfung über das fest zwischen ihnen eingespannte Luftvolumen ist also recht hoch.An explanation for this damping results from the fact that the between the membranes Air because of its small specific weight and the in low positional stability of the air molecules can be set in motion quickly, because of this low inertia but also does not tend to oscillate on its own. Now the amount of air is between the membranes almost firmly clamped and forms part of the overall membrane, and with the strength of this Air tension increases the relative radiation impedance - based on the non-uniform oscillation of the Membrane - and higher radiation impedance means greater attenuation: Mutual membrane attenuation the volume of air firmly clamped between them is therefore quite high.

Die Vergrößerung der Membranbeschleunigung aufgrund angelegter elektrischer Signale und die bessere Dämpfung nach Verschwinden der Signale sind seit langem angestrebte Ziele im Lautsprecherbau, welchen die Erfindung ein erhebliches Stück näherkommt Durch diese Verbesserungen hinsichtlich Beschleunigung und Dämpfung erhält man eine wesentliche Verbesserung der Programmdynamik, deren unterer Definitionspunkt von der möglichen Schallschnelle abhängt, während ihr oberer Definitionspunkt durch die von der Gesamtdynamik abhängigen Lautstärke festliegt Außerdem wird durch sie eine Verkleinerung des Klirrgrades durch eine bessere Dämpfung von Membraneigenschwingungen und eine Herabsetzung der Grenzfrequenz durch die größere effektive Membranmasse erreichtThe increase in membrane acceleration due to applied electrical signals and the Better attenuation after the signals have disappeared have long been a goal in loudspeaker construction, which the invention comes a considerable step closer by these improvements in terms of Acceleration and damping result in a significant improvement in the program dynamics, whose lower definition point depends on the possible sound velocity, while their upper definition point depends on the overall dynamics Volume is also fixed by reducing the degree of distortion through a better one Damping of natural diaphragm vibrations and a lowering of the cut-off frequency due to the larger one effective membrane mass achieved

Die Erfindung führt zu geringeren Impuls- und AMrVerzerrungen, und wegen der größeren Schnelle erfolgt die Abstrahlung praktisch phasenstarr. Durch die Anordnung mit spiegelbildlich zusammengesetzten Lautsprechern erhält man zusätzlich von Haus aus eine bei Baßsystemen erwünschte Beschneidung des Frequenzganges nach oben, weil die kegelförmigen Lautsprechermembranen mit ihrer rückwärtigen Kegelaußenfläche, welche ja beim Hilfslautsprecher nach vorn in den Umraum gerichtet ist, höhere Frequenzen weniger gut abstrahlen als mit ihrer normalerweise in den Reproduktionsraum gerichteten Kegelinnenfläche, soThe invention results in less impulse and AMr distortion, and because of the greater speed the radiation is practically phase-locked. Due to the arrangement with mirror-inverted composite Loudspeakers are also provided with a cut of the frequency response that is desirable for bass systems upwards, because the cone-shaped loudspeaker diaphragms with their rear conical outer surface, which is directed towards the front of the surrounding area with the auxiliary loudspeaker, higher frequencies emit less well than with their conical inner surface, which is normally directed into the reproductive space, see above

Die Erfindung sei nun anhand der in den Figuren schematisch skizzierten Ausführungsbeispiele gemäß den beiden erwähnten Varianten veranschaulicht Es zeigtThe invention is now based on the exemplary embodiments schematically sketched in the figures It shows the two variants mentioned

Fig. 1 eine Anordnung mit membranseitig spiegelbildlich zusammengesetzten Lautsprechern in einem mit einer öffnung versehenen Gehäuse;1 shows an arrangement with a mirror image on the membrane side composite loudspeakers in a housing provided with an opening;

F i g. 2 eine Anordnung mit an verschiedenen Wänden eines geschlossenen Gehäuses montierten Lautsprecheranordnungen gemäß F i g. 1; undF i g. Figure 2 shows an arrangement with loudspeaker arrangements mounted on different walls of a closed housing according to FIG. 1; and

F ϊ g. 3 eine Skizze zur Erläuterung des Begriffs der Programmdynamik.F ϊ g. 3 a sketch to explain the concept of program dynamics.

In der als Schallwand dienenden Vorderwand 1 des in Fi g. 1 dargestellten Gehäuses sind zwei membranseitig spiegelbildlich zusammengefügte Lautsprecher 2 und 3 <>5 montiert Damit dieses Lautsprechersystem 2, 3 nicht fiber das Gehäuse hinausragt, kann die Vorderwand 1 an der Montagefläche zurückversetzt sein, also einen Absatz la aufweisen. Der äußere Lautsprecher 2 dient als Hilfslautsprecher und strahlt mit der Rückseite seiner Membran 2a in den Umgebungsraum ab. Der innere Lautsprecher wirkt (da am Gehäuse) als Hauptlautsprecher, welcher von der Bewegung der Membran 3a in seiner Bewegung zur Erhöhung der Schnelle unterstützt wird. Zwischen den Membranen 2a und 3a der beiden »luftdicht« zusammengefügten Lautsprecher 2 und 3 ist ein Luftpolster 4 eingeschlossen, welches bei gegebenen Abmessungen der Einzelchassis das kleinstmögliche Volumen hat und die Bewegungen der beiden Membranen in der bereits erläuterten Weise miteinander koppelt. Die Rückseite der Membran 3a des Hauptlautsprechers 3 strahlt spulenseitig in das Luftvolumen 5, welches sich im Innern der Box befindet und je nach Größe der Gehäuseöffnung 6 einen höheren Strahlungswiderstand auf die Membran 3a ausübt als die Umgebungsluft außerhalb der Box auf die Membran 2a Die öffnung 6 kann zweckmäßigerweise als akustischer Tiefpaß für das Ansetzen eines Hornresonators bemessen werden. Das nur in groben Umrissen angedeutete Horn 7 wird vorteilhafterweise im Sinne einer Optimierung der Anpassung an den Umraum mit Hilfe der rückwärtig vom Lautsprechersystem 2, 3 in das Innere der Box abgestrahlten Energie bemessen. (Die Fortsetzung der oberen Begrenzungswand des Horns 7 ist in der symbolischen Darstellung der F i g. 1 nur gestrichelt angedeutet) Die in F i g. 1 veranschaulichte spiegelbildliche Lautsprecheranordnung kann natürlich grundsätzlich bei geschlossenen Gehäusen angewendet werden, so wie jeder übliche Lautsprecher ebenfalls in verschiedenartige Gehäuse eingebaut werden kann.In the serving as a baffle front wall 1 of the in Fi g. 1 housings are two on the membrane side Speakers 2 and 3 joined together in mirror image <> 5 mounted So that this loudspeaker system 2, 3 does not protrude beyond the housing, the front wall 1 can be attached to be set back the mounting surface, so have a paragraph la. The outer speaker 2 is used as an auxiliary loudspeaker and radiates with the back of its membrane 2a into the surrounding area. Of the inner loudspeaker acts (because it is on the housing) as the main loudspeaker, which depends on the movement of the Membrane 3a is supported in its movement to increase the speed. Between the membranes 2a and 3a of the two loudspeakers 2 and 3, which are joined together "airtight", an air cushion 4 is enclosed, which, given the dimensions of the individual chassis, has the smallest possible volume and the Movements of the two membranes are coupled to one another in the manner already explained. The backside the membrane 3a of the main speaker 3 radiates on the coil side into the air volume 5, which is in the Located inside the box and depending on the size of the housing opening 6 a higher radiation resistance exerts on the membrane 3 a than the ambient air outside the box on the membrane 2 a. The opening 6 can expediently be dimensioned as an acoustic low-pass filter for attaching a horn resonator. The horn 7, indicated only in rough outlines, is advantageously used in the sense of optimizing the Adaptation to the surrounding area with the help of the rear of the speaker system 2, 3 in the interior of the box measured energy emitted. (The continuation of the upper boundary wall of the horn 7 is shown in FIG symbolic representation of the FIG. 1 only indicated by dashed lines) The in F i g. 1 illustrated mirror images Loudspeaker arrangement can of course generally be used with closed housings, just like any conventional loudspeaker can also be built into a variety of housings.

F i g. 2 veranschaulicht eine Variante unter Verwendung von zwei Doppellautsprechern gemäß dem erfindungsgemäßen B&S-System (Beschleunigungsund Steuersystem, wie es vom Erfinder genannt wird). Hierbei sind die beiden Doppellautsprecher an verschiedenen Gehäusewänden der Box montiert Der eine Doppellautsprecher 2,3 sitzt in üblicher Montageweise an der Vorderwand 1 des Gehäuses, während der andere Doppellautsprecher 2', 3' an der Rückwand 8 des Gehäuses montiert ist und im veranschaulichten Beispiel dem Doppellautsprecher 2, 3 gerade gegenübersitzt Das Gehäuse ist geschlossen, hat also keine öffnung nach außen, und das in seinem Inneren eingeschlossene Luftvolumen 5 wirkt als zusätzliches Luftpolster zur pneumatischen Koppelung der Membranen der beiden Doppellautsprecher 2,3 und 2', 3'.F i g. FIG. 2 illustrates a variant using two double speakers according to FIG B&S system according to the invention (acceleration and control system, as it is called by the inventor). The two double speakers are mounted on different housing walls of the box Double speaker 2,3 sits in the usual assembly on the front wall 1 of the housing, while the other double speakers 2 ', 3' is mounted on the rear wall 8 of the housing and illustrated in FIG Example of the double speaker 2, 3 sitting straight across from the cabinet. The housing is closed, so it doesn't have any opening to the outside, and the air volume 5 enclosed in its interior acts as an additional one Air cushion for the pneumatic coupling of the membranes of the two double speakers 2, 3 and 2 ', 3'.

Damit von der Rückseite des hinteren Doppellautsprechers 2', 3' kein akustischer Kurzschluß zur Vorderseite des vorderen Doppellautsprechers 2, 3 auftritt, ist der rückwärtige Lautsprecher gegen den vorderen Lautsprecher abzuschirmen oder es ist eine entsprechende Plazierung als phasenkorrekter Freischwinger zu wählen (so daß also die rückwärtig abgestrahlte Schallenergie gleichphasig mit der vorderseitig abgestrahlten Schallenergie zusammentrifft und so keine Auslöschung — akustischer Kurzschluß — eintritt). Vor allem aber ist diese Doppelanordnung gedacht für Hörner, da sonst offene Boxen immer vorteilhafter sind (wie bereits einleitend erläutert) und hier das Größenverhältnis der Abstrahlflächen einen akustischen Kurzschluß verhindert Einen solchen Fall stellt Fig.2 dar. An den vorderen Doppellautsprecher 2,3 ist hier ein Horn 9 angesetzt, welches nicht nur den erwähnten akustischen Kurzschluß zwischen vorderem und hinterem Doppellautsprecher verhindert sondernSo that from the back of the rear double loudspeaker 2 ', 3' there is no acoustic short circuit to the Front of the front double speakers 2, 3 occurs, the rear speaker is against the shield the front loudspeaker or it is a corresponding placement as a phase-correct cantilever chair to be selected (so that the sound energy radiated backwards is in phase with that at the front radiated sound energy meets and so no extinction - acoustic short circuit - entry). But above all, this double arrangement is intended for horns, otherwise open boxes are always open are more advantageous (as already explained in the introduction) and here the size ratio of the radiating surfaces is one acoustic short-circuit prevents Fig.2 shows such a case. To the front double loudspeaker 2,3 a horn 9 is attached here, which not only the but prevents the mentioned acoustic short circuit between the front and rear twin speakers

gleichzeitig vorteilhafterweise für eine Impedanzanpassung zwischen Lautsprecher und Umraum sorgt.at the same time advantageously ensures an impedance matching between the loudspeaker and the surrounding area.

Fig.3 zeigt eine erläuternde Skizze für den hier verwendeten Begriff der Programindynamik. Sitellt man sich ein Schallereignis, beispielsweise ein Musikstück, analytisch betrachtet in Form von nacheinander auftretenden Signal- oder Schalldruckimpulsen /vor, so schneiden sich aufeinanderfolgende Impulse J in3 shows an explanatory sketch for the term program dynamics used here. If one imagines a sound event, for example a piece of music, viewed analytically in the form of successively occurring signal or sound pressure pulses /, then successive pulses J intersect

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Schnittpunkten 5. Die Differenz PD zwischen dem an tiefsten liegenden Schnittpunkt uP (unterer Punkt der Programmdynamik) Und der Scheitelamplitude oP (oberer Punkt der Programmdynamik) des größten Impulses wird als Programmdynamik PD des Schallereignisses bezeichnet (siehe auch einleitende Erläuterungen). Points of intersection 5. The difference PD between the lowest point of intersection uP (lower point of the program dynamics) and the peak amplitude oP (upper point of program dynamics) of the largest impulse is called the program dynamics PD of the sound event (see also introductory explanations).

For this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Loudspeaker arrangement with two loudspeakers mounted on a baffle of a housing, which are acoustically connected in series to increase the membrane acceleration, such that the membrane movement of one speaker the membrane movement of the other speaker supported, characterized in that the two speakers (2,3) on the membrane side below Contain the smallest possible volume of air (4) between their membranes with the maximum distance Its two magnets mirror images of a double loudspeaker radiating from the back of the membrane are composed.

2. Loudspeaker arrangement according to claim 1, characterized in that the double loudspeaker either in a closed or in an open (reflex) box, on which a connecting opening (6) also has a horn (7) Housing can sit, is mounted

3. Loudspeaker arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that two double speakers (2, 3) using the volume of air (5) enclosed in the housing for coupling their membranes are mounted on different walls (1, 8) of a closed housing (Fig. 2).

4. loudspeaker arrangement according to claim 3, characterized in that the two double speakers are mounted on opposite housing walls (1,8).

5. loudspeaker arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that on one of the two Double loudspeaker (2,3) a horn suitably dimensioned for lower frequencies is mounted.