DE3003178A1

DE3003178A1 - Elektroakustischer wandler nach dem elektrostatischem prinzip

Info

Publication number: DE3003178A1
Application number: DE19803003178
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dr.-Ing. 3000 Hannover Griese
Original assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 1980-01-30
Filing date: 1980-01-30
Publication date: 1981-08-06
Also published as: DE3003178C2

Description

Elektroakustischer Wandler nach dem elektrostatischen Prinzip
Die Erfindung betrifft einen elektroakustischen Wandler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Es sind elektroakustische Wandler nach dem elektrostatischen Prinzip bekannt, die mehrere Membranen beziehungsweise Membranteile aufweisen, wobei bestimmte Membranen oder Membranteile zur Wiedergabe der hohen Frequenzen und andere zur Wiedergabe der tieferen Frequenzen eines übertragungsbereiches bestimmt sind. Die Aufteilung des gesamten zur Ubertragung vorgesehene Obertragungsbereichs in einzelne Teilfrequenzbereiche kann elektrische und/oder akustische Gründe haben. In einigen Fällen soll lediglich die Kapazität der Wandlereinheit bei hohen Frequenzen verringert werden, in anderen Fällen soll durch unterschiedliche Abstimmung der beiden Membranen oder Membranteile der Frequenzgang oder die Richtcharakteristik verbessert werden. Wandler dieser Art sind nach dem sogenannten "Zwei-Wege-Prinzip" konzipiert.
Durch die DE-AS 10 88 546 ist ein Wandler bekannt geworden, bei dem die Membranen oder Membranteile konzentrisch ineinander angeordnet sind. Ein Wandler mit unterschiedlicher Abstimmung der Membran ist in der DE-AS 21 34 706 beschrieben. Bei einem Wandler nach dieser Auslegeschrift wird die unterschiedliche Abstimmung der Membranen durch unterschiedliche mechanische Spannungen erzielt.
In der Praxis ist es jedoch kaum möglich, die beiden Membranen oder Membranteile mechanisch so unterschiedlich vorzuspannen, wie es für die Erzielung eines breiten Frequenzbereichs notwendig ist. Bei einem geschlossenen Hörer zum Beispiel soll die Resonanzfrequenz des durch die jeweilige Membran oder eines Teils derselben gebildeten Teilwandlers jeweils am oberen Ende des Obertragungsbereichs liegen. Wird beispielsweise die Resonanzfrequenz der einen Membran auf etwa 1000 Hz gelegt - eine wesentlich höhere Abstimmung ist auch kaum möglich - , wie es zur Wiedergabe der tieferen Frequenzen zweckmäßig ist, so müßte man, um die Resonanzfrequenz der anderen Membran auf etwa 10 000 Hz zu legen, die Membransteife um den Faktor 100 größer wählen, da die Massen beider Membranen oder Membranteile näherungsweise einander gleich sind. Die mechanischen Spannungen der Membranen beziehungsweise der Membranteile können nun aber nicht um einen Faktor 100 unterschiedlich gewählt werden. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen elektroakustischen Wandler anzugeben, bei welchem die Membran des Wandlerteils, der zur Wiedergabe des höheren Teilfrequenzbereichs bestimmt ist, auf eine sehr hohe Resonanzfrequenz abgestimmt ist, ohne daß die mechanische Spannung der Membran selbst wesentlich erhöht wird.
Diese Aufgabe wird bei einem elektroakustischen Wandler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen Merkmale gelöst.
Zweckmäßige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wandlers sind in den Unteransprüchen angegeben.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen elektroakustischen Wandlers, Fig. 2 eine Aufsicht desselben.
Bei einem im Querschnitt in Fig. 1 gezeigten Wandler ist die Membran mit der Bezugszahl 1 bezeichnet, die zwischen zwei Kuns-tstoffteilen 2 und 3 gespannt gehalten wird. Die elektrischen Gegenelektroden bestehen aus sehr feinmaschigen Metallgazen 4 und 5, die durch die Kunststoffkörper 2 und 3, welche teilweise gitterförmig ausgebildet sind, abgestützt werden. Das flache, unter der Gegenelektrode 5 befindliche Luftpolster 8 ist in dem Kunststoffteil 3 eingelassen.
Zur Verdeutlichung dieses Luftpolsters ist die Zeichnung nicht maßstäblich ausgeführt. Um die nötige akustische Steife zu erzielen, ist dies Luftpolster 8 unter Umständen nur einige Zehntel Millimeter stark. Die Gegenelektroden für das ringförmige Wandlersystem sind mit den Bezugszahlen 9 und 10 gekennzeichnet. Zur Schallabstrahlung und zu weiteren akustischen Beeinflussungen des Wandlerfrequenzganges sind Uffnungen zur Schallführung in den Kunststoffteilen vorgesehen.
Die Schutzgazen 6 und 7 haben die Aufgabe, das elektrostatische System gegen Staub zu schützen. Sie können ferner dazu dienen, die Eigenresonanz der tief abgestimmten ringförmigen Membran zu dämpfen.
Die Vorteile dieser erfindungsgemäßen Wandlerkonstruktion liegen darin, daß für beide Teilfrequenzbereiche des gewünschten Obertragungsbereichs eine gemeinsame Membran verwendet werden kann, die lediglich durch die Kunststoffteile in den Hochton- bzw. Tieftonbereich aufgeteilt wird. Die Membran kann eine Elektret-Membran mit einer gleichmäßig über- der ganzen Membranfläche verteilten permanenten Ladung nur einer Polarität - monopolare Ladung - sein. Die Gegenelektroden für das innere kreisförmige System und das äußere ringförmige System können voneinander isoliert oder auch miteinander verbunden sein. Eine elektrische Weiche ist im allgemeinen zur Ansteuerung der Wandlerteile nicht erforderlich, da durch die Abstimmung der Membranresonanzfrequenzen bereits eine Aufteilung des Obertragungsbereiches in Teilfrequenzbereiche eintritt. Es ist aber durchaus möglich, die Gegenelektroden der Wandlerteile an verschiedene Anzapfungen des speisenden Obertragers zu legen oder die Membranabstände unterschiedlich zu wählen, um eine optimale Balance zwischen den Obertragungsfaktoren der beiden Wandlerteile zu erzielen.

Claims

Patentansprüche 9 Elektroakustischer Wandler nach dem elektrostatischen Prinzip, insbesondere für die Schallwiedergabe mittels Kopfhörer, mit einer inneren kreisförmigen Membran und einer diese umgebenden äußeren ringförmigen Membran, wobei die einzelnen Membranen jeweils zur bevorzugten Abstrahlung eines Teilfrequenzbereichs des gesamten Obertragungsbereichs des Wandlers abgestimmt sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n-e t, daß die zur Abstrahlung des höheren Teilfrequenzbereichs vorgesehene Membran auf der zur Abstrahlrichtung abgewandten Seite an ein flaches Luftpolster grenzt und durch dessen akustische Steife auf das obere Ende des Obertragungsbereichs abgestimmt ist.
2. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die ringförmige und die kreisförmige Membran konzentrisch ineinander in einer Ebene liegen.
3. Elektroakustischer Wandler nach einem der vorhergehenden Anspriiche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daB die innenliegende kreisförmige Membran zur Abstrahlung des höheren Frequenzbereichs vorgesehen ist.
4. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 2, -d a d u r c h g e k e n n -z e 4 c h n e t, daß die Membranen aus einer zwischen zwei Gegenelektroden angeordneten Elektret-Folie bestehen, welche eine permanente monopolare Ladung gegenüber den Gegenelektroden aufweist.