DE3102208A1

DE3102208A1 - Mikrofonsystem mit veraenderbarer richtcharakteristik

Info

Publication number: DE3102208A1
Application number: DE3102208A
Authority: DE
Inventors: Yukinobu Ishigaki; Naotaka Miyaji; Kaoru Yokohama Totsuka; Makoto Yamamoto
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1980-01-25
Filing date: 1981-01-23
Publication date: 1981-12-10
Also published as: DE3102208C2; US4399327A

Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein Mikrofonsystem zur Umwandlung von Schallwellen in gleichwertige elektrische Wellen und insbesondere betrifft die Erfindung ein Mikrofonsystem mit veränderbarer Richteigenschaft, das sich zur Verwendung mit einer Film- oder Fernsehkamera als nützlich erweist.

In jüngster Zeit sind sogenannte Live-Schallaufnahmen unter Amateuren sehr populär geworden, und da auch Filmkameras und Videokameras immer gebräuchlicher werden, ist es erwünscht, eine Schallaufzeichnung entsprechend den aufgenommenen Bildern zu erhalten. Es ist dabei erwünscht, nur den vom aufgenommenen Objekt abgegebenen Schall aufzufangen und anderen Schall zu unterdrücken und dabei das Signal-Rauschverhältnis und die Tonverständlichkeit zu verbessern. Dazu ist es erwünscht, ein Mikrofonsystem mit veränderbarer Aufnahme- oder Richtcharakteristik zu entwickeln, um Schallwellen entsprechend der Brennweitenveränderung (zooming operation) der Film- oder Videokamera einzufangen.

Abgesehen von diesem Einsatz eines Mikrofons mit einer Filmoder Videokamera erweist sich eine veränderbare Richtcharakteristik als nützlich zur Verwendung mit Tonbandgeräten, die bei der Aufzeichnung von Unterhaltungen oder Gesprächen bei einer Konferenz oder dergleichen eingesetzt werden, da die Stimmen aller anwesenden Personen mit ausreichender Aufnahmestärke aufgezeichnet werden können, indem die Richtcharakteristik des Mikrofons je nach dem Abstand zwischen Mikrofon und der gerade sprechenden Person eingestellt wird.

Entsprechend diesem Bedarf ist bereits ein Mikrofon mit veränderbarer Aufnahme- oder Richtcharakteristik nach der deutschen Patentanmeldung P 30 16 018.0 vorgeschlagen, das drei Richtmikrofone des Druckgradienten-Richttyps der ersten Ordnung enthält. Wie später näher erläutert wird, sind bei diesem bekannten Mikrofonsystem mit veränderbarer Aufnahme- oder Richtcharakteristi}

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zwei Mikrofoneinheiten so angeordnet, daß sie in einer Richtung längs der gleichen Achse ausgerichtet sind, während die verbleibende Mikrofoneinheit in die entgegengesetzte Richtung gerichtet ist, wobei die Membran dieser Einheit in einer Ebene mit der Membran eines der in der ersten Richtung ausgerichteten Mikrofone liegt. Diese drei Mikrofoneinheiten sind in einem Gehäuse fest angeordnet, welches Schallwellen aus allen Richtungen durchläßt. Da die Mittelachse der in der Gegenrichtung ausgerichteten Mikrofoneinheit einen Abstand von der gemeinsamen Mittelachse der beiden in der ersten Richtung ausgerichteten Mikrofoneinheiten aufweist, muß der Innendurchmesser des Gehäuses entsprechend groß ausgelegt werden. Damit wird das Gehäuse zu groß, als daß es an eine Film- oder Videokamera angebaut werden könnte. Die Sperrigkeit dieses Gehäuses erschwert auch den Umgang mit diesem Mikrofonsystem.

Die Ausgangssignale der drei Mikrofoneinheiten bei dem vorgeschlagenen Mikrofonsystem werden miteinander kombiniert, wobei das Mischverhältnis mittels gleichlaufend verstellbarer Widerstände entsprechend eingestellt wird- Mit dieser Anordnung kann das bekannte Mikrofonsystem in seiner Richtcharakteristik von ungerichteter Aufnahme über Vorzugsrichtung mit Schalldruckgradient erster Ordnung bis Vorzugsrichtung mit Schalldruckgradient zweiter Ordnung geändert werden. Wenn jedoch das Kombinationsverhältnis so eingestellt wird, daß das Mikrofonsystem eine Vorzugsrichtung mit Schalldruckgradient zweiter Ordnung aufweist, steigt das Rauschen im unteren Frequenzbereich an und das System verhält sich bei Windgeräuschen sehr schlecht, da der Pegel der Anteile mit niedriger Frequenz des kombinierten Ausgangssignals durch einen Entzerrer sehr verstärkt wird.

Ferner müssen die beiden Mikrofoneinheiten, die unter den erwähnten drei Mikrofoneinheiten zum Erzielen der Charakteristik

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mit Schalldruckgradient zweiter Ordnung verwendet werden, in · ihrem Frequenzverhalten und den Richteigenschaften weitestgehend identisch sein, um in der erwähnten Anordnung die Charakteristik..räit Schalldruckgradient zweiter Ordnung zu erreichen. D.h., daß die Mikrofoneinheiten mit Bezug auf das Frequenz- und Richtverhalten genau ausgewählt werden müssen, und es ergibt sich so eine große Erhöhung der Herstellkosten.

Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Mikrofonsystem mit veränderbarer Aufnahme- oder Richtcharakteristik zu schaffen, das kompakt und von geringem Gewicht ist und das eine kostengünstige Fertigung erlaubt.

Erfindungsgemäß werden zwei oder drei Mikrofoneinheiten der Richtart mit Schalldruckgradient erster Ordnung fest in einem Gehäuse angeordnet, das den Zutritt von Schallwellen von allen Richtungen erlaubt, und die Ausgangssignale der Mikrofoneinheiten werden mit einstellbarem Verhältnis kombiniert. Wenn zwei Mikrofoneinheiten mit entgegengesetzt liegender Ausrichtung in dem Gehäuse angeordnet werden, kann die Aufnahmecharakteristik des Mikrofonsystems von ungerichteter Aufnahme zur Richtaufnahme mit Schalldruckgradient erster Ordnung dadurch geändert werden, daß das Misch- oder Kombinationsverhältnis der Ausgangssignale der Mikrofoneinheiten geändert wird. Wenn zusätzlich eine dritte Mikrofoneinheit zu dieser Anordnung hinzugefügt wird, kann die Aufnahmecharakteristik im weiten Bereich von ungerichteter Aufnahme über Riehtaufnähme mit Schalldruckgradient erster Ordnung bis zur Richtaufnahme mit Schalldruckgradient zweiter Ordnung geändert werden, indem das Misch- oder Kombinationsverhältnis der Ausgangssignale der drei Mikrofoneinheiten geändert wird.

Dazu wird erfindungsgemäß die Frequenzcharakteristik der Ausgangssignale von zwei Mikrofoneinheiten, die zum Erzielen der Richtaufnahme mit Schalldruckgradient zweiter Ordnung benutzt werden, modifiziert, um den Pegel der Ausgangssignale im niedri-

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gen Frequenzbereich abzusenken. Das kann durch den Einsatz von zwei Hochpaßfiltern vor der Vereinigung der Ausgangssignale oder durch einen Entzerrer geschehen, dessen Frequenzcharakteristik entsprechend ausgelegt ist, wobei nach dem Entzerrer eine Kombinationsschaltung eingesetzt wird, die die Ausgangssignale der beiden Mikrofoneinheiten empfängt.

Damit ergibt sich erfindungsgemäß ein Mikrofonsystem mit veränderbarer Aufnahme- oder Vorzugsrichtung, das folgende Einzelteile umfaßt:

(a) ein Gehäuse mit vorderen und hinteren Abschnitten, das Schallwellen von allen Richtungen zutreten läßt,

(b) eine erste Mikrofoneinheit des Richtungstyps mit Schalldruckgradient erster Ordnung, welche in dem Gehäuse so ausgerichtet ist, daß die Vorderseite der ersten Mikrofoneinheit zur Vorderseite des Gehäuses zeigt,

(C) eine zweite Mikrofoneinheit des gleichen Typs, die so in dem Gehäuse ausgerichtet ist, daß die Vorderseite der zweiten Mikrofoneinheit zur Rückseite des Gehäuses zeigt und ihre Rückseite der Rückseite der ersten Mikrofoneinheit gegenüberliegt, wobei die Mittelachsen der ersten und zweiten Mikrofoneinheit zusammenfallen, und

(d) eine Einrichtung zur Kombinierung der Ausgangssignale der ersten und zweiten Mikrofoneinheit mit einem veränderbaren Misch- oder Kombinationsverhältnis.

Die Erfindung schafft auch ein Mikrofonsystem mit veränderbarer Richtcharakteristik, bestehend aus folgenden Bauteilen:

(a) ein Gehäuse mit vorderen und hinteren Abschnitten, das Schallwellen von allen Richtungen durchläßt,

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(b) eine erste Mikrofoneinheit vom Richttyp mit Schalldruckgradient erster Ordnung, das so in dem Gehäuse angeordnet ist, daß seine Vorderseite zur Vorderseite des Gehäuses hin zeigt,

(c) eine zweite Mikrofoneinheit des gleichen Typs, so in dem Gehäuse angeordnet, da£ ihre Vorderseite zur Rückseite des Gehäuses hin gerichtet; ist, wobei die Rückfläche der zweiten Mikrofoneinheit der Rückfläche der ersten Mikrofoneinheit gegenüberliegt,

(d) eine dritte Mikrofoneinheit des gleichen Richttyps, so in

dem Gehäuse angeordnet, daß die Vorderseite der dritten Mikrofoneinheit zur Vorderseite des Gehäuses zeigt, wobei die Achsen der ersten, zweiten und dritten Mikrofoneinheit jeweils zusammenfallen, und

(e) eine Einrichtung zur Kombination der Ausgangssignale der drei Mikrofoneinheiten mit einem variablen Misch- oder Kombinationsverhältnis.

Ferner wird durch die Erfindung ein Richtmikrofonsystem mit Schalldruckgradient zweiter Ordnung geschaffen, das folgende Bauteile enthält:

(a) ein Gehäuse mit vorderen und hinteren Abschnitten, das Schallwellen aus allen Richtungen durchläßt,

(b) eine erste Mikrofoneinheit des Richttyps mit Schalldruckgradient erster Ordnung, so in dem Gehäuse angeordnet, daß die Vorderseite der ersten Mikrofoneinheit zur Vorderseite des Gehäuses zeigt,

(c) eine zweite MikrofoneLnheit des gleichen Typs, so in dem Gehäuse angeordnet, daß die Vorderseite der zweiten Mikrofoneinheit zur Vorderseite des Gehäuses zeigt und daß die

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zweite Mikrofoneinheit hinter der ersten Mikrofoneinheit liegt,

(d) eine Einrichtung zur Kombination der Ausgangssignale der ersten und der zweiten Mikrofoneinheit mit einem bestimmten Misch- oder Kombinationsverhältnis,

(e) jeweils zwischen der ersten Mikrofoneinheit und der Kombinationseinrichtung bzw. der zweiten Mikrofoneinheit und der Kombinationseinrichtung angeordnete erste bzw. zweite Hochpaßfilter, und

(f) einen Entzerrer, der das Ausgangssignal der Kombinationseinrichtung empfängt und eine Frequenzcharakteristik besitzt, die den Pegel der Anteile mit niedriger Frequenz des Kombinationssignals mit einer bestimmten Rate pro Oktave anhebt.

Ferner wird durch die Erfindung ein Richtmikrofonsystem mit Schalldruckgradient zweiter Ordnung geschaffen, das folgende Bestandteile umfaßt:

(b) eine erste Mikrofoneinheit des Richtungstyps mit Schalldruckgradient erster Ordnung, so in dem Gehäuse angeordnet, daß die Vorderseite der ersten Mikrofoneinheit zum vorderen Abschnitt des Gehäuses hin gerichtet ist,

(c) eine zweite Mikrofoneinheit des gleichen Richtungstyps, so in dem Gehäuse angeordnet, daß die Vorderseite der zweiten Mikrofoneinheit zum vorderen Abschnitt des Gehäuses hin gerichtet ist und daß die zweite Mikrofon-

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einheit sich hinter der ersten Mikrofoneinheit befindet,

(d) eine Einrichtung zum Kombinieren der AusgangsSignaIe der ersten und der zweiten Mikrofoneinheit mit einem bestimmten Misch- oder Kombinationsverhältnis, und

(e) einen Entzerrer, der das Ausgangssignal der Kombinationseinrichtung empfängt und eine solche Frequenzcharakteristik besitzt, daß der Pegel der Anteile mit niedriger Frequenz des vereinigten Signals um einen konstanten Betrag angehoben und die Bestandteile mit mittlerer Frequenz des vereinigten Signals mit einer gegebenen Rate pro Oktave angehoben werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des variablen Richtmikrofonsystems nach der Anmeldung P 30 16 018.0,

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung des Mikrofonsystemgehäuses nach Fig. 1 ,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführung des erfindurgsgemäßen Mikrofonsystems mit veränderbarer Richtcharakteristik,

Fig. 4 eine schematische Schnittansicht des Mikrofongehäuses des Mikrofonsystems nach Fig. 3,

Fig. 5 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführung des erfindungsgemäßen Mikrofonsystems mit veränderbarer Richtcharakteristik,

Fig. 6 eine graphische Darstellung der theoretischen und der tatsächlich gemessenen Richtcharakteristik des erfindungsgemäßen Mikrofonsystems bei Einstellung ohne Vorzugsrichtung ,

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Fig. 7 ein schematisches Blockschaltbild eines herkömmlichen Richtmikrofonsystems mit Schalidruckgradient zweiter Ordnung,

Fig. 8 eine graphische Darstellung der Frequenzcharakteristik einer Richtmikrofoneinheit,

Fig. 9 eine typische Richtcharakteristik einer Richtmikrofoneinheit ,

Fig. 10 eine graphische Darstellung der Frequenzabhängigkeit des Ausgangssignals der Kombinationsschaltung in Fig.7,

Fig. 11 eine Darstellung der Richtcharakteristik eines Richtmikrofonsystems vom allgemeinen Typ mit Schalldruckgradient zweiter Ordnung, die für ein herkömmliches und ein erfindungsgemäßes Mikrofonsystem dieser Art zutrifft,

Fig. 12 eine graphische Darstellung des Verhältnisses der Empfindlichkeiten von zwei Mikrofoneinheiten, die zum Erzielen der Richtcharakteristik mit Schalidruckgradient zweiter Ordnung verwendet werden und der Empfindlichkeit des herkömmlichen Richtmikrofonsystems mit Schalidruckgradient zweiter Ordnung, senkrecht zur Mittelachse der Mikrofonsysteme gemessen,

Fig. 13 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ausführung des Richtmikrofonsystems mit Schalidruckgradient zweiter Ordnung,

Fig. 14 ein schematisches Blockschaltbild einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Richtmikrofonsystems mit Schalidruckgradient zweiter Ordnung,

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Fig. 15 eine graphische Darstellung der Frequenzcharakteristiken der Entzerrer nach Fig. 13 und 14,

Fig. 16 ein schematisches Blockschaltbild einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Mikrofonsystems mit veränderbarer Richtcharakteristik,

Fig. 17 ein Schaltbild des variablen Hochpaßfilters nach Fig. 16, Fig. 18 ein Schaltbild des variablen Entzerrers nach Fig. 16,

Fig. 19 eine graphische I arstellung des Frequenzgangs des Ausgangssignals der Kombinationseinrichtung in Fig. 16 bei Änderung der Grei. ζ frequenz in einem Bereich relativ niedriger Frequenzen,

Fig. 20 eine graphische Darstellung des Frequenzgangs des Ausgangssignals der Kombinationseinrichtung in Fig. 16 bei Änderung der Grenzfrequenz in einem Bereich relativ hoher Frequenzen,

Fig. 21 ein schematisches Blockschaltbild einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Mikrofonsystems mit veränderbarer Richtcharakteristik,

Fig. 22 eine graphische Darstellung der Phasenverschiebung in der Anordnung nach Fig. 21,

Fig. 23 ein Schaltbild des variablen Phasenschiebers nach Fig. 21 , und

Fig. 24 ein Schaltbild des variablen Entzerrers in Fig. 21.

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Vor der Beschreibung der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung wird zunächst der Aufbau des Mikrofcnsystems mit veränderbarer Richtcharakteristik nach der deutschen Patentanmeldung P 30 16 018.0 zum besseren Verständnis der Erfindung beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung bedeuten die Ausdrücke "Richtcharakteristik erster Ordnung" und "Richtcharakteristik zweiter Ordnung" jeweils eine Richtcharakteristik mit Schalldruckgradienten erster Ordnung bzw. zweiter Ordnung.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des genannten Mikrofonsystems mit veränderbarer Richtcharakteristik. Zwei Mikrofoneinheiten 1a und 1c mit Richtcharakteristik erster Ordnung sind in bezug auf eine Schallquelle S zu dieser hin längs einer Achse X ausgerichtet, wobei zwischen den Mikrofoneinheiten ein Abstand d besteht, während eine weitere Richtmikrofoneinheit erster Ordnung 1b in bezug auf die Schallquelle S rückwärts gerichtet so angeordnet ist, daß die Membran der Mikrofoneinheit 1b sich in einer Ebene mit der Membran der Mikrofoneinheit 1a befindet, und die so angeordneten Mikrofoneinheiten la, 1b und 1c sind auf übliche Weise in einem Mikrofongehäuse 2 befestigt. Dabei sind die Außendurchmesser der Mikrofoneinheiten 1a bis 1c einander gleich. Um Rundumcharakteristik oder nichtgerichtete Charakteristik zu erreichen, werden die miteinander veränderbaren Widerstände VR- und VR~ so eingestellt, daß der Ausgangssignalpegel der Mikrofoneinheit 1b maximal und der Ausgangssignalpegel der Mikrofoneinheit 1c minimal ist, und dann werden das Ausgangssignal der Mikrofoneinheit 1a und das Ausgangssignal der Mikrofoneinheit 1b mittels einer Kombinationsschaltung 3 so addiert, daß ein Ausgangssignal an der Ausgangsklemme OUT erscheint, wobei der pegel dieses Ausgangssignaiis noch durch einen Verstellwiderstand VR₃ eingestellt wird. Andererseits wird, wenn eine Richtcharakteristik erster Ordnung erzielt werden soll, die Einstellung so vorgenommen, daß die Ausgangspegel der Mikrofoneinheiten 1b und 1c minimal sind, so daß nur das Ausgangssignal der Mikrofoneinheit 1a abgeleitet wird. Weiter wird, um die Richtcharakteristik zwei-

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ter Ordnung zu erzielen, die Einstellung so vorgenommen, daß der Ausgangssignalpegel der Mikrofoneinheit 1b minimal und der Ausgangspegel der Mikrofoneinheit Ic maximal ist, und dann wird das Ausgangs signal der Mikrofoneinheit 1c vom Ausgangssignal der Mikrofoneinheit 1a abgezogen, so daß an der Ausgangsklemme OUT im wesentlichen das Differenzsignal erscheint.

Mit dem Mikrofonsystem nach Fig. 1 kann die Richtcharakteristik

im großen Bereich geändert werden im Vergleich zu einer herkömmlichen Anordnung mit zwei Mikrofoneinheiten und zwar zwischen richtungsunabhängiger Schallaufnahme bis zur Richtcharakteristik erster Ordnung und Richtcharakteristik zweiter Ordnung und es kann damit eine Schallaufnahme-Entfernungsveränderung (zooming) mit ausreichendem Entfernungseindruck erzielt werden.

Zwar kann mit dem beschriebenen Mikrofonsystem eine theoretisch genaue richtungsunabhängige Aufnahme verzerrungsfrei erreicht werden, da die Membranen der Mikrofoneinheiten 1a und 1b sich in der gleichen Ebene befinden, jedoch weisen die Achsen dieser Mikrofoneinheiten einen Abstand voneinander auf und damit muß der Außendurchmesser des Mikro.fonsystems ziemlich groß gestaltet werden. Da, wie Fig. 2 zeigt, der Innendurchmesser des Mikrofongehäuses 2 gleich oder größer der Summe der Durchmesser der Mikrofoneinheiten 1a und 1b sein muß, wird das Gehäuse zu sperrig für eine Verwendung als üoifbaumikrofon auf eine 8 mm-Filmkamera oder eine Videokamera.

Durch die vorliegende Erfindung warde nun dieses Problem be~ seitigt, und die verschiedenen Atusführungen der Erfindung werden nachfolgend anhand äer Fig'. 3 bis 24 beschrieben.

Fig. 3 zeigt nun eine scheinatische Ansicht einer ersten Ausführung des erf indungsgemä Jen Mikrofonsystems mit veränderbarer Richtcharakteristik, wobei dar; Fig.1 entsprechende Elemente eben-

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falls entsprechende Bezugszeichen tragen. Drei Richtmikrofoneinheiten 1a, 1b¹ und 1c sind in einem Gehäuse 5 so angeordnet, daß ihre Mittelachsen längs der gemeinsamen Achse X zur Schallquelle S hin ausgerichtet sind. Dabei wird angenommen/ daß die Mittelachse jeder Mikrofoneinheit durch die Membranmitte und die Rückseitenmitte der Mikrofoneinheit geht. Das Gehäuse 5 ist so ausgelegt, daß Schallwellen von allen Richtungen durchgelassen werden, und es besitzt einen (in Fig. 3 links gelegenen) vorderen Abschnitt und einen entgegengesetzt liegenden hinteren Abschnitt. Dabei ist der vordere Abschnitt in der gezeigten Weise zur Schallquelle S hin gerichtet. Zwei Mikrofoneinheiten 1a und 1c der drei erwähnten Einheiten sind so angeordnet, daß sie zum vorderen Abschnitt des Gehäuses 5 zeigen, während die verbleibende Mikrofoneinheit 1b¹ zum hinteren Abschnitt des Gehäuses 5 zeigt und damit umgekehrt wie die beiden anderen Einheiten von der Schallquelle S weggerichtet ist. Die nach vorne zeigenden Mikrofoneinheiten 1a und 1c besitzen wiederum einen Abstand d voneinander, wie bei der Ausführung in Fig. 1 , und die Mikrofoneinheit 1b¹ ist so hinter der Mikrofoneinheit 1a angeordnet, daß ihre Membran von der Rückfläche der Mikrofoneinheit 1a einen Abstand Δ D aufweist. Alle drei Mikrofoneinheiten 1a, 1b¹ und 1c sind durch (nicht gezeigte) Träger in dem Gehäuse 5 fest abgestützt. Es ist dabei angenommen, daß die Außendurchmesser der; drei Mikrofoneinheiten gleich sind. Eine Kombinationsschaltung ist mit den Zuleitungen der drei Mikrofoneinheiten 1a, 1b¹ und 1c verbunden. Die dargestellte Kombinationsschalturg ist entsprechend der in Fig.1 aufgebaut, und sie wird deshalb nicht weiter beschrieben. Jedoch können, wie im einzelnen später beschrieben wird, auch andere Auslegungen der Kombinat ions schaltung eingesetzt werden.

Da die Mikrofoneinheiten 1a, 1b und 1c die gleiche Achse X besitzen, reicht es aus, wenn cfer Innendurchmesser des Gehäuses 5 gleich dem AußendurchiBSSer der Mikrofoneinheiten ist, wie Fig. 4 zeigt. Das bedeutet, daß der Außendurchmesser

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des Gehäuses 5 etwa nur halb so groß wie der des Gehäuses 2 in Fig. 2 zu sein braucht, und dadurch kann das Mikrofonsystem kompakt aufgebaut werden und ist als Aufbaumikrofon für eine 8 mm-Filmkamera bzw. eine- Videokamera geeignet.

Da bei der beschriebenen Anordnung die Mikrofoneinheiten 1a und 1b" auf der gleichen Achse X liegen, können die jeweiligen Membranen nicht in die gleiche Ebene gelegt werden, sondern besitzen einenAbstand (D + Δϋ - d) voneinander .Infolgedessen ist es unmöglich, eine theoretisch genaue richtungsunabhängige Aufnahmeempfindlichkeit, siehe Fig. 6, Kurve I, zu erreichen, so daß die richtungsunabhängige Aufnahmecharakteristik durch die Kurve II wiedergegeben wird, die eine kleine Verzerrung zeigt. Das Mikrofonsystem kann jedoch trotzdem als richtungsunabhängig bei der praktischen Verwendung angesehen werden. Da die Mikrofoneinheit 1b¹ hinter der Mikrofoneinheit la angeordnet ist, ist die Gesamtlänge, d.h. der Abstand zwischen den Vorderflächen der Mikrofoneinheiten 1c und 1b¹, ein wenig größer als die Länge D in Fig. 1, nämlich um den Betrag ΔD. Da jedoch der Außendurchmesser des Gehäuses 5 nur etwa halb so groß wie der Außendurchmesser des Gehäuses 2 in Fig. 1 ist, ist trotzdem das Gesamtgehäuse kompakter als das in Fig. 1 verwendete.

Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführung des erfindungsgemäßen Mikrofonsystems, und wiederum sind die Darstellungen von Fig. 1 entsprechenden Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In Fig. 5 sind die Mikrofoneinheiten 1a' und 1b", um Empfang ohne Vorzugsrichtung zu erzielen, vor der Mikrofoneinheit 1c¹ auf der gleichen, sich zur Schallquelle S hin erstreckenden Achse X angeordnet, wobei der Abstand im wesentlichen eier gleiche wie in Fig. 3 ist, und sind in einem Mikrofongehäuse 5' befestigt. Auch hier wird angenommen, daß die Außendurchmesser der Mikrofoneinheiten 1a¹, 1b" und 1c¹ einander gleich sind. Die mit den Anschlußleitungen aller drei Mikrofoneinheiten verbundene Kombinationsschaltung ist die gleiche wie in Fig. 1 beschrieben und sie braucht deswegen nicht weiter erläutert zu werden.

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Da die Mikrofoneinheiten Ta¹, 1b" und 1c¹ auf der gemeinsamen Achse X wie in der Ausführung nach Fig. 3 angeordnet sind, kann auch der Außendurchmesser des Gehäuses 5' mit einem im Vergleich zum Gehäuse 2 in Fig. 1 verringerten Durchmesser versehen werden. Andererseits ist der Abstand zwischen den jeweiligen Membranen der Mikrofoneinheiten 1a¹ bzw. 1c' gleich d, und die Mikrofoneinheit 1b" sitzt nun zwischen den Mikrofoneinheiten 1 a' und 1c¹. Damit kann die Gesamtlänge wiederum gegenüber Fig. 3 verkleinert werden, d.h. das Gehäuse 5' ist nur so lang wie das Gehäuse 2 in Fig. 1.

Es können nun nur die Mikrofoneinheiten 1a und 1b¹ in der Ausführung nach Fig. 3 oder nur die Mikrofoneinheiten 1a¹ und 1b" in der Ausführung nach Fig. 5 benutzt werden, wenn das Mischoder Kombxnationsverhältnis ihrer Ausgangssignale so geändert wird, daß sich eine Änderung von Rundempfang oder Nicht-Vorzugsempfang zu Richtaufnahme erster Ordnung ergibt.

Weiter kann die Kombinationsschaltung, die die Mikrofoneinheit 1c nach Fig. 3 und den Kombinationskreis 3 oder zwischen dem Mikrofon 1c¹ nach Fig. 5 und der Kombinat ions schaltung 3 mit einem Phasenschieber und einem veränderbaren Widerstand, einem veränderbaren Hochpaßfilter, einem feststehenden Hochpaßfilter und einem veränderbaren Widerstand oder mit einem veränderbaren Phasenschieber, wie später einzeln erläutert, ausgeführt werden.

Wenn nun nur die Mikrofoneinheiten Ii und 1c benutzt werden, zeigt dann, wenn der Widerstandswert des ersten veränderbaren Widerstandes VR1 auf den Maximalwert und der Widerstandswert des zweiten veränderbaren Widerstandes VR2 auf den Minimalwert eingestellt ist, das Mikrofonsystem mit veränderbarer Richtcharakteristik nach Fig. 3 oder nach Fig. 5 eine Richtwirkung zweiter Ordnung. Wenn jedoch die Ausgangssignale der beiden Mikrofoneinheiten la und 1c einfach in der Kombinationsschaltung 3 vereinigt werden, zeigt das kombinierte

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Ausgangssignal ein Frequenzverhalten, das sich im unteren Frequenzbereich mit 6 dB/Oktave so vermindert, wie es mathematisch später ausgedrückt wird. Deshalb ist bei einem herköiranlichen Mikrofonsystem mit Richtwirkung zweiter Ordnung und feststehender Richtcharakteristik ein Entzerrer erforderlich, um den Pegel des kombinierten Ausgangssignals im unteren Frequenzbereich so anzuheben, daß sich wieder eine im wesentlichen ebene Frequenzcharakteristik ergibt. Da hierbei eine hohe Verstärkung des Signalpegels im unteren Frequenzbereich erforderlich ist, wird der Rauschpegel in diesem Bereich angehoben, und das Mikrofonsystem zeigt ein sehr schlechtes Verhalten bei Windgeräuschen. Dazu ist es notwendig, daß die Frequenzcharakteristik und die Richteigenschaft der zwei Richtmikrofoneinheiten 1a und 1c einander in sehr engen Bereichen gleicht, um die erwünschte Richtwirkung mit Schalldruckgradient zweiter Ordnung auch im unteren Frequenzbereich zu erreichen, und verständlicherweise muß dabei besonders auf die Eigenschaften in diesem unteren Frequenzbereich geachtet werden.

Diese genannten Nachteile des herköiranlichen Mikrofonsystems mit Richtwirkung zweiter Ordnung werden nun mit Bezug auf Fig. näher erläutert, um ein besseres Verständnis der Eigenschaften des erfindungsgemäßen Mikrofonsystems zu erzielen.

Ein herkömmliches Mikrofonsystem mit Richtwirkung zweiter Ordnung ist in Fig. 7 als schematisches Blockschaltbild dargestellt, und es sind Mikrofoneinheiten 1a und 1c mit Richtwirkung im Abstand d voneinander so angeordnet, daß die Mittelachsen der beiden Mikrofoneinheiten 1c und 1a zu einer Schallquelle S hin gerichtet sind. Das dazu notwendige Gehäuse ist nicht dargestellt, es ist jedoch in der bereits beschriebenen Weise ausgeführt zu denken.

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Die Mikrofoneinheiten 1c und 1a müssen nun so ausgewählt werden, daß die Ansprechempfindlichkeit, die Frequenzcharakteristik und die Richtcharakteristik dieser beiden Einheiten einander genau entsprechen. Der Abstand d zwischen den Mikrofoneinheiten 1c und 1a bestimmt dann den Betriebsbereich des Mikrofonsystems mit Richtcharakteristik zweiter Ordnung und, wie anschließend näher erläutert wird, erscheint in der Frequenzaufnahmekurve eine Einsenkung bei einer Frequenz, deren Wellenlänge gleich diesem Abstand d ist.

Die Ausgangssignale dieser beiden Mikrofoneinheiten 1c und 1a werden in einer Kombinationsschaltung vereinigt, die in diesem Falle eine Subtraktionsschaltung 3 ist. Das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung 3 besitzt nun die in Fig. 10 dargestellte Frequenzkennlinie, d»h. im unteren Frequenzbereich tritt ein Abfall von 6 dB pro Oktave auf. Im oberen Frequenzbereich ist, wie bereits angeführt, bei einer Schallfrequenz, deren Wellenlänge gleich dem Abstand d zwischen den Mikrofoneinheiten 1c und 1a ist, eine Einsenkung zu bemerken.

Um nun die Frequenzwiedergabe des durch die Subtraktionsschaltung 3 hindurchgeleiteten Signals wieder zu begradigen, ist es notwendig, dieses Signal durch einen Entzerrer 4 hindurchzuleiten, dessen Charakteristik reziprok zu der in der Kurve Fig. 10 dargestellten ist. Damit ist es möglich, die in Fig. 8 dargestellte fast ebene Frequenzcharakteristik zurückzugewinnen. Dabei bedeutet die mit "0°" bezeichnete Kurve das Wiedergabeverhalten bezogen auf eine Schallquelle, die in Richtung der Achse X vor den Membranen der beiden Mikrofoneinheiten la und 1c in Fig. 7 steht, während die mit "90°" bezeichnete Kurve das Wiedergabeverhalten in bezug auf eine senkrecht zu dieser Achse X in bezug auf die beiden Mikrofoneinheiten gelegenen Schallquelle zeigt. Als obere Grenzfrequenz wird dabei die dem Abstand d als Wellenlänge entsprechende Frequenz angenommen. In Fig. 9 ist das Richtverhalten (Nierencharakteristik)

einer solchen Mikrofon einheit mit Richtwirkung erster Ordnung gezeigt.

Mathematisch kann dieses Phänomen durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt werden:

E = ( ^{1 + cose}

wobei E das Ausgangssignal des Mikrofonsystems mit Richtcharakterist zweiter Ordnung ist,

θ der Winkel zwischen der Mittelachse des Mikrofonsystems und der Richtung zur Schallquelle,

Cu die Winkelfreguenz. der Schallwellen, K eine Wellenlänge-Konstante,

d der Abstand der beiden Mikrofoneinheiten 1c und 1 a voneinander, und

e die Basis des natürlichen Logarithmus ist.

Dabei ist angenommen, daß die Mikrofoneinheiten 1c und 1a gleiche Ansprechempfindlichkeit und gleiche Richtcharakteristik besitzen.

Eine graphische Darstellur.ig dieser Gleichung ist in Fig. gegeben, die damit das Amsgangssignal E des Subtraktionskreises 3 in Fig. 7 zeigt..

Fig. 11 ergibt dann die typische Richtcharakteristik eines Mikrofonsystems herkömmlicher Art mit Richtwirkung nach Schalldruckgradient zweiter Ordnung bei einer gegebenen Frequenz.

Wie bereits erwähnt, ist i.i\ einem herkömmlichen Richtmikrofon-

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system mit Charakteristik zweiter Ordnung ein Entzerrer 4 notwendig, dessen Verstärkungsfaktor zum unteren Frequenzbereich um 6 dB pro Oktave ansteigt, wie er in Fig. 7 gezeigt ist, um den Abfall der Aufnahmekurve zu korrigieren, die, wie bereits erwähnt, um 6 dB pro Oktave im unteren Frequenzbereich abfällt. Dieses Ausgangssignal würde ja, wie ebenfalls bereits erwähnt, durch Subtrahieren des Ausgangssignals der Mikrofoneinheit 1c vom Ausgangssignal der Mikrofoneinheit la gewonnen, um die Richtwirkung mit Schalldruckgradient zweiter Ordnung herzustellen. Wenn man nun einen Betriebsbereich von 8 kHz annimmt, ist die Korrektur im Bereich von 100 Hz, die der Entzerrer 4 bringen muß, mehr als 20 dB, und deshalb ergeben sich die schädlichen Auswirkungen, daß das Signal-Rauschverhältnis des Mikrofonsystems sich verschlechtert und/oder daß das System schlechte Eigenschaften beim Auftreten von Windgeräuschen besitzt.

In Fig. 12 ist nun eine graphische Darstellung gegeben, die den Einfluß unterschiedlicher Ansprechempfindlichkeit zweier verwendeter Mikrofoneinheiten auf die Ansprechkurve beim herkömmlichen Richtmikrofonsystem zweiter Ordnung in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse des Mikrofonsystems in Abhängigkeit von der Frequenz zeigt. Di-2 Abszisse dieser Darstellung zeigt die Größe 1 - ß, wobei ß das Verhältnis der Ansprechempfindlichkeiten der beiden Mikrofoneinheiten ist, und auf der Ordinate ist die Ansprechempfindlichkeit des Mikrofonsystems bei Schalleinfall in einem Winkel von 90° von der Mittelachse gezeigt, bezogen auf die Ansprechempfindlichkeit des Systems in O°-Richtung.

Aus Fig. 12 ergibt sich, daß ein auch wenn auch nur geringer Unterschied zwischen den Ansprechanpfindlichkeiten der Mikrofoneinheiten eine große Verschlechterung der Richtwirkung (oder der Richtwirkungsschärfe) des Mikrofonsystems im niedrigen Frequenzbereich ergibt im Unterschied zur Richtwirkung im hohen Frequenzbereich, in dem, wie die mit 2 kHz bezeichnete Kurve zeigt, die Rieht-, ·

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wirkung des Mikrofonsystems durch einen derartigen Unterschied der beiden Mikrofoneinheiten 1c und 1a nicht sehr beeinträchtigt wird.

Unter Beachtung dieser Erklärungen ergibt sich/ daß, wenn die Bandbreite des Betriebsbereiches beim herkömmlichen Systems nicht beeinträchtigt werden soll, eine sehr strenge Auswahl der Mikrofoneinheiten mit Bezug auf die Ansprechempfindlichkeiten durchgeführt werden muß, so daß zwei Mikrofoneinheiten zum Einsatz kommen, die insgesamt die gleichen Ansprechempfindlichkeiten besitzen, um ein Richtmikrofonsystem zweiter Ordnung zu schaffen, dessen Richtcharakteristik sehr scharf ist. Aus diesem Grund sind herkömmliche Richtmikrofonsysteme zweiter Ordnung sehr teuer in der Herstellung.

Auch diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt. Zu diesem Zweck wird die Bandbreite im unteren Betriebsfrequenzbereich begrenzt. Der detaillierte Aufbau des erfindungsgemäßen Richtmikrofonsystems mit Schalldruckgradient zweiter Ordnung wird nun beschrieben.

In Fig. 13 ist ein Blockschaltbild einer Ausführung des erfindungsgemäßen Richtmikrofonsystems mit Schalldruckgradient zweiter Ordnung gezeigt. Das System nach Fig. 13 unterscheidet sich gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 herkömmlicher Art darin, daß Hochpaßfilter 6a und 6c mit der gleichen Grenzfrequenz fc und gleicher Charakteristik in die Ausgangsleitungen der Mikrofoneinheiten 1c und 1a eingesetzt sind, und die Ausgangssignale dieser Filter werden dann in einem Subtraktionskreis 3 weiter verarbeitet, in dem eine Subtraktion durchgeführt wird.

Fig. 14 zeigt dann ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführung eines erfindungsgemäßen Richtmikrofonsystems mit Schalldruckgradient zweiter Ordnung. Das System nach Fig.14

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unterscheidet sich darin von dem nach Fig. 13, daß die Hochpaßfilter 6a und 6c in den Ausgängen der Mikrofoneinheiten 1c und 1a weggelassen sind, während der Entzerrer 4a hinter dem Subtraktionskreis 3 eine modifizierte Frequenzcharakteristik aufweist. Bei diesem modifizierten Entzerrer 4a steigt die Verstärkungskurve im mittleren Frequenzbereich zwar linear zum unteren Frequenzbereich hin an, jedoch bleibt der Verstärkungsfaktor im unteren Frequenzbereich, d.h. unter der Frequenz, die als Grenzfrequenz fc der Hochpaßfilter 6a und 6c in Fig. 13 auftritt, konstant.

In dem erfindungsgemäßen Richtmikrofonsystem zweiter Ordnung wird eine Verschlechterung des Signal-Rauschverhältnisses und des Windrausch-Verhaltens bei unteren Frequenzen dadurch verhindert, daß die Korrekturgröße der Entzerrer 4 oder 4a durch Begrenzung der Betriebsbereichsbreite im unteren Frequenzbereich begrenzt wird. Fig. 15 zeigt ein Beispiel der Charakteristik des Entzerrers 4 bei einem Abstand d zwischen den Mikrofoneinheiten 1c und 1a von, 3 cm. Die stark durchgezogene Linie ist dabei die Frequenzcharakteristik des Entzerrers 4, während die gestrichelte Linie die abweichende Frequenzcharakteristik des Entzerrers 4a darstellt. Dieses Beispiel zeigt, daß eine Korrektur von 34 dB bei 100 Hz im Vergleich zu einem Signal von 6 kHz nötig ist, falls der Betriebsbereich bis 100 Hz reicht.

Nimmt man andererseits an, daß die untere Grenze des Betriebsbereiches bei 800 Hz liegt,so ist nur eine Korrektur von 17 dB notwendig. D.h. bei einer Begrenzung des Betriebsbereiches kann ein Teil der erwähnten Nachteile beseitigt werden. Wenn auch der Betriebsbereich (von 800 Hz bis 10 kHz) für Hi-Fi-Einsatz unzureichend ist, reicht er doch aus zur Verwendung eines Mikrofonsystemes für Bandgeräte zum Aufzeichnen von Sprache bei Konferenzen oder dergleichen, und insbesondere für ein Band- oder Kassettengerät, das zum Diktieren verwendet wird.

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Zusätzlich ergibt sich ein großer Vorteil bei der Begrenzung des unteren Frequenzbereiches dadurch, daß die Frequenzeigenschaften und die Richteigenschaften der zwei Richtmikrofoneinheiten 1c und 1a nicht im strengen Sinne einander gleich sein müssen, um ein gutes Richtmikrofonsystem zweiter Ordnung zu schaffen.

Sieht man sich nämlich :.n dieser Hinsicht wieder die Fig. 12 an, so zeigt sich, daß ein Unterschied der beiden Mikrofonempfindlichkeiten vo ι 1O % eine viel größere Verschlechterung im unteren Frequenzbereich im Vergleich zum höheren Frequenzbereich hervorruft. Demnach müssen bei der Herstellung die verschiedenen Eigenschaften der einzelnen Mikrofoneinheiten strenger aneinander angeglichen werden, wenn der Betriebsbereich zu den unteren Frequenzen hin ausgedehnt wird, d.h. auf diese Weise werden die Kosten erhöht. Damit ergibt sich durch eine entsprechende Anpassung der Charakteristiken der Hochpaßfilter (Tiefenabschneidefilter) 6a und 6c nach Fig. 13 oder des Entzerrers 4a nach Fig. 14 nützlicherweise nicht nur eine Verhinderung eines schlechten Signalrauschverhältnisses bei dem erfindungsgemäßen Richtmikrofonsystem zweiter Ordnung und bei der Verhinderung von Windrauschen, sondern auch eine Erleichterung der Auswahltoleranz für die beiden Richtmikrofoneinheiten 1c und 1a bei der Herstellung und damit eine Erhöhung der Produktivität und Verringerung der Kosten.

Statt des Einsatzes von zwei Hochpaßfiltern 6a und 6c wie in Fig. 13 oder des Entzerrers 4a mit abgewandelter Frequenzcharakteristik in der Ausführung nach Fig. 14 können auch andere Vorkehrungen getroffen werden, um die angestrebten Ziele zu erreichen, wie nachfolgend beschrieben wird.

In der in Fig. 16 gezeigten weiteren erfindungsgemäßen Ausführung wird nur ein Hochpaßfilter 7 benutzt. Dieser sitzt zwischen der einen Mikrcfoneinheit 1c und dem negativen Ein-

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gang des Kombinationskreises 3/ während die Ausgangsklemme der anderen Mikrofoneinheit 1a direkt mit dem positiven Eingang des Kombinationskreises 3 verbunden ist. Der Ausgang des Kombinationskreises 3 ist mit einem Entzerrer 4b verbunden. Diese beiden Bauelemente, d.h. das Hochpaßfilter 7 und der Entzerrer 4b werden durch über die gleiche Achse angetriebene Stellwiderstände VR4 (Fig. 17) bzw. VR5 (Fig.18) gleichlaufend verstellt.

Fig. 17 und 18 zeigen jeweils die Schaltung des veränderbaren Hochpaßfilters 7 bzw. des voränderbaren Entzerrers 4b.

Die Ausführung nach Fig. 16 wird nun in folgender Weise betrieben:

Während das Ausgangssignal der Mikrofoneinheit 1a direkt dem Kombinationskreis 3 ohne Beeinflussung zugeführt wird, wird das Ausgangssignal der anderen Mikrofoneinheit 1c über das veränderbare oder einstellbare Hochpaßfilter 7 zum Kombinationskreis 3 geleitet, und in dem Hochpaßfilter 7 ist die Grenzfrequenz fc einstellbar. Dementsprechend werden die Bestandteile mit niedriger Frequenz des Ausgangssignals der Mikrofoneinheit 1c vor der Vereinigung mit dem Ausgangssignal der Mikrofoneinheit la geschwächt. Da nun das gesamte eintreffende Signal von der Mikrofoneinheit Ic nach Durchgang durch das Hochpaßfilter 7 mit dem Signal von der Mikrofoneinheit 1a in Gegenphase kombiniert wird, und die über der Abschneidefrequenz fc des stellbarm Hochpaßfilters 7 liegenden Bestandteile des Ausgangssigna.es Ic ohne Schwächung mit dem Ausgangssignal der Einheit 1a vereinigt werden, während die darunterliegenden Bestandteile des Ausgangssignals der Einheit 1c geschwächt sind, ist die Frequenzcharakteristik des kombinierten Signals bei hohen Frequenzen die gleiche wie bei der herkömmlichen Anordnung nach Fig. 7, während es wegen der Schwächung der Anteile mit niedriger Frequenz im Ausgangssignal der Einheit 1c es möglich ist, das Ausgangssignal des Kombinationskreises 3 so anzusehen, als seien da

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nur die Bestandteile des Ausgangssignals von der Mikrofoneinheit 1a vorhanden. Damit ergibt sich im unteren Frequenzbereich ein Ausgangssignal des Kombinationskreises 3, das ein im wesentlichen ebenes oder flaches Frequenzverhalten besitzt in der gleichen Weise wie bei einer Richtmikrofoneinheit erster Ordnung. Der Pegel im Mittelfrequenzbereich des Ausgangssignales ist damit nur um etwa 13 dB niedriger als der der hochfrequenten und niederfrequenten Signalbestandteile, so daß auch der Entzerrer 4b in diesem Bereich nur eine Anhebung oder Verstärkung um 13 dB, also viel weniger als bei dem Entzerrer 4 in der herkömmlichen Ausführung nach Fig. 7 erforderlich, besitzen muß.

Die Frequenzcharakteristik des kombinierten Ausgangssignals ist in den Fig. 19 und 20 dargestellt. Dabei zeigt Fig. 19 die Kurven, die bei einer Änderung der Grenzfrequenz fc des variablen Hochpaßfilters 7 von 50 bis 150 Hz erhalten werden, während die Kurven in Fig. 20 bei einer Änderung der Grenzfrequenz fc von 400 Hz bis 10 kHz erzielt werden. In beiden Fällen zeigen die oberen Kurven die FrequenzCharakteristiken bei einer Ausrichtung des Mikrofonsystems auf die Schallquelle S, während die unteren Kurven bei einer Drehung des Mikrofonsystems von dieser Richtung weg um 90° erhalten werden.

Der stellbare oder variable Entzerrer 4b ist so ausgelegt, daß seine Charakteristik der des Ausgangssignals des Kombinationskreises 3 entspricht, d.h. entgegengesetzt verläuft. Durch den variablen Widerstand VR5 wird die Frequenzcharakteristik des Entzerrers 4b geändert und zwar gleichzeitig mit der gemeinsamenBetätigung die Grenzfrequenz des Stellwiderstandes VR4 des Hochpaßfilters 7, so daß am Ausgang des Entzerrers 7 eine im wesentlichen ebene Frequenzkurve erscheint.

Es können jedoch statt der dargestellten stellbaren oder veränderbaren Hochpaßfilter 7 und Entzerrer 4b in der anhand der

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Fig. 16 bis 20 dargestellten Ausführung auch Fest-Hochpaßfilter und Fest-Entzerrer eingesetzt werden. Obwohl auch in der Beschreibung auf eine Verstellung des Kombinations- oder Mischverhältnisses nicht eingegangen ist, kann auch das Misch- oder Kombinationsverhältnis der Ausgangssignale der Mikrofoneinheiten 1a und 1c geändert werden. Es kann so ein Stellwiderstand zwischen einem Fest-Hochpaßfilter und dem Kombinationskreis 3 eingesetzt werden, während gleichzeitig ein Stell-Entzerrer das Ausgangssignal des Kombinationskreises empfängt. Dabei kann der Stellwiderstand zwischen Hochpaßfilter und Kombinationskreis 3 über die gleiche Achse wie der Stellwiderstand des Stell-Entzerrers betätigt werden. Eine weitere Abwandlung der Erfindung ist in Fig. 21 dargestellt, und hier wird ein Stell-Phasenschieber 8 erster Ordnung statt des Steil-Hoch- . paßfilters 7 in Fig. 16 zwischen dem Ausgang der Richtmikrofoneinheit 1c und dem Eingang des Kombinationskreises 3 eingesetzt. Dabei ist hier der Kombinationskreis 3 nicht ein Subtraktions-, sondern ein Additionskreis. Wenn die Frequenz des Eingangssignals des Phasenschiebers 8 über einer bestimmten Frequenz liegt, wird dabei die Phase des Eingangssignals in großem Ausmaße.geschoben, d.h. um mehr als 90° verzögert, während unter der bestimmten Frequenz liegende Frequenzen des Eingangssignales nicht in dies am Ausmaß geschoben werden. Bei sehr hoher Frequenz wird die Phase im wesentlichen um 180° geschoben und bei sehr niedriger Frequenz wird die Phase kaum verändert. Diese Verhältnisse sind in Fig. 22 dargestellt, wo über der Abszisse /6Ja, d.h. dem Verhältnis der Winkelfrequenz &) des Eingangssignals des Stell-Phasenschiebers 8 zur Winkelfrequenz (U a der erwähnten bestimmten Frequenz aufgezeichnet, während die Ordinate die Phasenverschiebung zeigt. In der in Fig. 21 gezeigten Anordnung wirkt der Kombinationskreis 3 als Additions-, statt als Subtraktionskreis. Mit anderen Worten sind die Ausgänge des Stell-Phasenschiebers 8 und der Richtmikrofoneinheit 1a jeweils mit positiven Eingängen des Kombinationskreises 3 verbunden.

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Dementsprechend werden die hochfrequenten Bestandteile der Mikrofoneinheit 1c mit dem Ausgangssignal der Mikrofoneinheit 1a nach einer Phasenverschiebung dieser Hochfrequenzkomponenten um im wesentlichen 180 vereinigt, d.h. also, daß das Ausgangssignal der Mikrofoneinheit 1c vom Ausgangssignal der Mikrofoneinteit 1a bei hohen Frequenzen abgezogen wird. Andererseits werden die niederfrequenten Bestandteile des Ausgangssignals der Mikrofoneinheit 1c mit dem Ausgangssignal der anderen Mikrofoneinheit la ohne Phasenschiebung vereinigt. Dementsprechend nimmt das Ausgangssignal· des Kombinationskreises 3 eine Frequenzcharakteristik an, die etwa der in Fig. 19 und 20 gezeigten entspricht. Der Pegel der niederfrequenten Bestandteile des Ausgangssignals des Kombinationskreises 3 ist im wesentlichen gleich dem Pegel der hochfrequenten Anteile, während der Pegel der mittelfrequenten Bestandteile etwas geringer ist als der der hoch- und niederfrequenten Bestandteile. Deshalb ist es nicht erforderlich, daß der nachgeschaltete Entzerrer Ac die niederfrequenten Anteile stark anhebt. Der Entzerrer Ac muß einfach den mittelfrequenten Signalpegel zum Ausgleich der Frequenzcharakteristik der Ausgangssignale des Kombinationskreises 3 anheben. Fig. 24 zeigt ein Schaltbild des Entzerrers 4c nach Fig. 21. Sowohl der Phasenschieber 8 als auch der Entzerrer 4c sind stellbar^ und die Frequenzänderungen in diesen Geräten 8 und 4c werden durch Stellwiderstände .VR6 bzw. VR7 erreicht, die jeweils in diesen Schaltungen enthalten sind. Wie mit gestrichelten Linien in den Fig. 23 und 24 angezeigt, werden diese Stellwiderstände VR6 und VR7 wiederum gemeinsam betätigt.

Es können jedoch auch ein Fest-Phasenschieber und ein feststehender Entzerrer statt der Stell-Schaltungen 8 und 4c eingesetzt werden. Statt des beschriebenen Phasenschiebers 8 erster Ordnung kann auch ein phasenschieber zweiter Ordnung, veränderlich oder feststehend, verwendet werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Mikrofonsystem mit veränderbarer Richtcharakteristik, dadurch .gekennzeichnet ,

a) daß ein von allen Seiten schalldurchlässiges Gehäuse (5, 5') mit vorderen und hinteren Abschnitten vorgesehen ist,

b) daß eine erste Mikrofoneinheit (1c) vom Richttyp mit Schalldruekgradient erster Ordnung in dem Gehäuse so eingesetzt ist, daß die Vorderseite der ersten Mikrofoneinheit zum vorderen Abschnitt des Gehäuses hin gerichtet ist,

c) daß eine zweite Mikrofoneinheit (1b) des Richttyps mit Schalldruekgradient erster Ordnung in dem Gehäuse so eingesetzt ist, daß der vordere Abschnitt der zweiten

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Mikrofoneinheit zum hinteren Abschnitt des Gehäuses hin gerichtet ist und die Rückseite der zweiten Mikrofoneinheit zur Rückseite der ersten Mikrofoneinheit zugewendet ist, wobei die erste und die zweite Mikrofoneinheit jeweils eine erste bzw. zweite, durch die Mitten der Vorder- und Hinterseite der Mikrofoneinheiten gehende Achsen aufweisen und die Achsen längs einer gemeinsamen Achse (X) ausgerichtet sind, und d) daß eine Einrichtung (VR1, VR2, VR3; 3, 4, 6a, 6c; 3, 4a; 3, 4b, 7; 3, 4c, 8) zur Kombination der Ausgangssignale der ersten und der zweiten Mikrofoneinheit mit einem variablen Verhältnis vorgesehen ist.

2. Mikrofonsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet / daß das Gehäuse (5; 5¹) einen zylindrischen freien Innenraum besitzt, dessen Innendurchmesser geringfügig größer als der Außendurchmesser der ersten und zweiten Mikrofoneinheit (1a, 1b) ist.

3. Mikrofonsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Kombination der Ausgangssignale der ersten und der zweiten Mikrofoneinheit einen Additionskreis (3) mit zwei Eingangsklemmen und einen zwischen der zweiten Mikrofoneinheit (1c) und einer der beiden Eingangsklemmen des Additionskreises (3) eingesetzten.variablen Widerstand (VR) umfaßt.

4. Mikrofonsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß mit dem Ausgang des Additionskreises (3) ein zweiter veränderbarer Widerstand verbunden ist.

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5. Mikrofonsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der zwischen der zweiten Mikrofoneinheit und einer Eingangsklemme des Additionskreises
(3) eingesetzte veränderbare Widerstand mit dem zweiten veränderbaren Widerstand gleichlaufend veränderbar ist.

6· Mikrofonsystem mit veränderbarer Richtcharakteristik,
dadurch gekennzeichnet,

a) daß ein von allen Seiten schalldurchlässiges Gehäuse (5, 5¹) mit vorderen und hinteren Abschnitten vorgesehen ist,

b) daß eine erste Mikrofoneinheit (1a) des Richttyps mit Schalldruckgradient erster Ordnung in dem Gehäuse so angeordnet ist, daß die Vorderseite dem vorderen Abschnitt des Gehäuses zugewendet ausgerichtet ist,

c) daß eine zweite Mikrofoneinheit (1b') vom Richttyp mit Schalldruckgradient erster Ordnung so in dem Gehäuse angeordnet ist, daß die Vorderseite des zweiten Mikrofongehäuses zum hinteren Abschnitt des Gehäuses zu
ausgerichtet ist und daß die Rückseite der zweiten
Mikrofoneinheit der Rückseite der ersten Mikrofoneinheit zugewendet ist,

d) daß eine dritte Mikrofoneinheit (1c) des Richttyps mit Schalldruckgradient erster Ordnung in dem Gehäuse so ausgerichtet ist, daß die Vorderseite der dritten
Mikrofoneinheit zur Vorderseite des Gehäuses hin gerichtet ist, wobei die erste, die zweite und die dritte Mikrofoneinheit jeweils eine erste, eine zweite bzw. eine dritte Achse aufweist, die durch die Mitte der
Vorder- und Hinterseite der jeweiligen Mikrofoneinheit hindurchtritt und wobei die erste, zweite und dritte Achse längs einer gemeinsamen Achse (X) ausgerichtet sind, und

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e) daß eine Einrichtung (3, VR1, VR2, VR3) zur Kombination der Ausgangssignale der drei Mikrofoneinheiten mit einem veränderbaren Verhältnis vorgesehen ist.

7. Mikrofonsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (5, 5¹) einen zylindrischen Innenraum besitzt, dessen Innendurchmesser geringfügig größer als der Außendurchmesser der ersten, zweiten und dritten Mikrofoneinheit ist.

8. Mikrofonsystem nach Anspruch 6 oder 7_f dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Kombinieren der Ausgangssignale der ersten, zweiten und dritten Mikrofoneinheit einen Additionskreis (3) mit zwei positiven Eingängen und einem negativen Eingang ist, daß ein erster veränderbarer Widerstand (VR1) zwischen der zweiten Mikrofoneinheit (1b¹) und einem der beiden positiven Eingänge des Additionskreises und ein zweiter veränderbarer Widerstand (VR2) zwischen der dritten Mikrofoneinheit (1c) und dem negativen Eingang des Additionskreises eingesetzt ist, während der weitere positive Eingang mit der ersten Mikrofoneinheit (1a) verbunden ist.

9. Mikrofonsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ausgang des Additionskreises (3) ein dritter veränderbarer Widerstand (VR3) verbunden ist.

10. Mikrofonsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der erste, der zweite und der dritte veränderbare Widerstand (VR1, VR2, VR3) gleichlaufend veränderbar sind.

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11. Mikrofonsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte Mikrofoneinheit (1c) näher an dem vorderen Abschnitt des Gehäuses (5, 5¹) angeordnet ist, als die erste und die zweite Mikrofoneinheit und einen bestimmten Abstand (d) von der ersten Mikrofoneinheit (1a) aufweist (Fig. 3).

12. Mikrofonsystem nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η zei chnet', daß die dritte Mikrofoneinheit (1c¹) näher an dem hinteren Abschnitt des Gehäuses (5¹) angeordnet ist als die erste und die zweite Mikrofoneinheit und einen bestimmten Abstand (d) von der ersten Mikrofoneinheit (1a¹) aufweist (Fig. 5).

13. Mikrofonsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß je ein Hochpaßfilter (6a, 6c) zwischen der ersten Mikrofoneinheit (1a) und der Kombinationseinrichtung (3) bzw.der dritten Mikrofoneinheit (Tc) und der Kombinationseinrichtung (3) angeordnet ist und daß ein Entzerrer (4) zum Empfang des Ausgangssignals der Kombinationseinrichtung vorgesehen ist, dessen Frequenzcharakteristik so beschaffen ist, daß der Pegel der Niederfrequenzbestandteile des kombinierten Signals mit einem gegebenen Verstärkungsfaktor pro Oktave angehoben ist.

14. Mikrofonsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß ein das Ausgangssignal der Kombinationseinrichtung (3) empfangender Entzerrer (4a) vorgesehen ist, mit einer Frequenzcharakteristik, die so ausgelegt ist, daß der Pegel der Niederfrequenzbestandteile des kombinierten Signals um einen konstanten Wert angehoben ist und daß der Pegel der Mittelfrequenzbestandteil des kombinierten Signals mit einem bestimmten Faktor pro Oktave angehoben ist.

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15. Richtmikrofonsystem mit Schalldruckgradient zweiter Ordnung, dadurch gekennzeichnet ,

(a) daß ein von allen Seiten schalldurchlässiges Gehäuse (5, 5') mit vorderen und hinteren Abschnitten vorgesehen ist,

(b) daß eine erste Mikrofoneinheit (1c) des Richttyps mit Schalldruckgradient erster Ordnung in dem Gehäuse so ausgerichtet ist, daß die Vorderseite der ersten Mikrofoneinheit dem vorderen Abschnitt des Gehäuses zu gerichtet ist,

(c) daß eine zweite Mikrofoneinheit (1a) des Richttyps mit Schalldruckgradient erster Ordnung in dem Gehäuse so ausgerichtet ist, daß die Vorderseite der zweiten Mikrofoneinheit dem vorderen Abschnitt des Gehäuses zu gerichtet ist, wobei die zweite Mikrofoneinheit hinter der ersten Mikrofoneinheit angeordnet ist,

(d) daß eine Einrichtung (3) zum Kombinieren der Ausgangssignale der ersten und der zweiten Mikrofoneinheit in einem gegebenen Verhältnis vorgesehen ist,

(e) daß je ein erstes und ein zweites Hochpaßfilter (6a, 6c) zwischen der ersten Mikrofoneinheit (1c) und der Kombinationseinrichtung (3) bzw. der zweiten Mikrofoneinheit (1a) und der Kombinationseinrichtung (3) vorgesehen ist, und

(f) daß ein das Ausgangssignal der Kombinationseinrichtung (3) empfangender Entzerrer (4) mit einer solchen Frequenzcharakteristik vorgesehen ist, daß der Pegel der Niederfrequenz-Bestandteile des kombinierten Signals mit einer gegebenen Rate pro Oktave angehoben ist (Fig.13)

16. Richtmikrofonsystem mit Schalldruckgradient zweiter Ordnung, dadurch gekennzeichnet ,

(a) daß ein von allen Seiten schalldurchlässiges Gehäuse (5, 5¹) mit vorderen und hinteren Abschnitten vorgesehen ist,

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(d) daß eine Einrichtung (3) zum Kombinieren der Ausgangssignale der ersten und der zweiten Mikrofoneinheit in einem gegebenen Verhältnis vorgesehen ist, und

(e) daß ein das Ausgangssignal der Kombinationseinrichtung empfangender Entzerrer (4a) mit einer solchen Frequenzcharakteristik vorgesehen ist, daß der Pegel der Niederfrequenzbestandteile des kombinierten Signals konstant angehoben ist und der Pegel der Mittelfrequenzbestandteile des kombinierten Signals mit einer gegebenen Rate pro Oktave angehoben ist (Fig. 14).

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