DE3242555A1

DE3242555A1 - Akustischer elektretwandler

Info

Publication number: DE3242555A1
Application number: DE19823242555
Authority: DE
Inventors: Christopher Dion Gregory 07760 Rumson New Jersey Stockbridge
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1981-11-20
Filing date: 1982-11-18
Publication date: 1983-05-26
Also published as: US4429190A; JPS5895498A; FR2517157B1; NL8204509A; SE8206380L; FR2517157A1; SE454122B; SE8206380D0; CA1182551A

Description

Beschreibung

Akustischer Elektretwandler

Die Erfindung bezieht sich auf akustische Anordnungen, insbesondere auf einen Elektretwandler zum Erzeugen eines gerichteten Ansprechverhaltens.

Die DE-OS 30 46 416.5 beschreibt akustische Anordnungen, die je eine Vielzahl diskreter Wandler aufweisen. Die diskreten Wandler sind entsprechend einer vorbestimmten Beziehung genau angeordnet, um ein Ansprechmuster mit vorgewählten Richteigenschaften zu erzeugen.

Mit der Erfindung wird eine verbesserte akustische Anordnung zum Erzeugen eines gerichteten Ansprechmusters verfügbar gemacht. Das gerichtete Ansprechmuster weist eine Hauptkeule und mehrere Nebenkeulen bei oder unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes auf.

Eine Ausführungsform der erfindungsgemäß verbesserten

akustischen Anordnung besitzt eine Elektretfolie, die direkt auf eine Gegenplatte aufgelegt ist. Die Elektretfolie weist zwei Schichten auf: eine Metallschicht und eine Polymerschicht mit hierin induzierter gleichförmiger Ladung. Die der Elektretfolie zugewandte Fläche der Gegenplatte ist aufgerauht, um für unregelmäßige Lufthohlräume hierzwischen zu sorgen. Weiterhin ist auf der aufgerauhten Fläche der Gegenplatte eine metallische Elektrode niedergeschlagen. Die metallische Elektrode weist eine Vielzahl diskreter Gebiete auf, die durch dünne Streifen miteinander verbunden sind. Die diskreten Gebiete liegen dabei symmetrisch auf gegenüberliegenden Seiten der Mitte der Metallelektrode. Weiterhin ist die Beziehung zwischen den Mittelpunkten der diskreten Gebiete nichtlinear.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Elektretfolie und Gegenplatte rechteckig und der zusammengebaute akustische Wandler ist sehr flach.

Bei einer anderen Ausführungsform hat die Metallschicht der Elektretfolie die beschriebene Form aus einer Vielzahl diskreter Gebiete, die durch dünne Streifen miteinander verbunden sind, während die Metallschicht auf der Gegenplatte gleichförmig breit ist.

Da die diskreten Gebiete miteinander verbunden sind, erhält man den Vorteil, daß nur ein Verstärker erforderlich ist. D. h., die akustischen Wellen werden in elektrische Signale umgesetzt und innerhalb des Wandlers summiert.

Da im Gegensatz zur Verwendung diskreter Mikrophone beim erfindungsgemäßen akustischen Wandler nur eine einzige Gegenplatte verwendet wird, kann der Wandler sehr einfach in Massenfertigung in einem einzigen Schritt oder mehreren Operationen hergestellt werden.

Da die bei der Herstellung des akustischen Wandlers benutzten Materialien biegsam sein können, kann der zusammengebaute Wandler zweckmäßig zu einer kleineren Einheit als eine feste Vorrichtung aufgewickelt werden. Dieses ist insbesondere vorteilhaft für den Versand oder beim Transport als Bestandteil eines tragbaren Fernsprechkonferenzgerätes.

Die beigefügte Zeichnung zeigt in Schrägansicht und in auseinandergezogenem Zustand einen erfindungsgemäßen akustischen Wandler.

Der dargestellte akustische Wandler 10 besitzt eine Elektretfolie 20, die eine in direktem Kontakt mit

einer Polymerschicht 24 stehende Metallschicht 22 aufweist. Die Unterseite 26 der Polymerschicht 24 ist im wesentlichen eben und trägt eine hierin induzierte
gleichförmige elektrostatische Ladung. Die Metallschicht 22 ist über eine Leitung 20 und einer Verbindungseinheit 28 mit einer zum (nicht dargestellten) Verbraucher führenden Leitung 29 verbunden.

Die Gegenplatte 30 hat eine rauhe Oberfläche 32 dergestalt, daß bei direkter Anordnung der Elektretfolie 26 auf der Fläche 32 die Lufttaschen zwischen der platten Polymerfläche 26 und der rauhen Gegenplatte Schwingungen der Elektretfolie 20 erlauben.

Die Gegenplatte 30 trägt auf ihrer rauhen Fläche 32
eine niedergeschlagene metallische Elektrode 34. Die metallische Elektrode 34 ist über die Leitung 35 mit der Verbindungseinheit 28 verbunden.

Im einzelnen ist die metallische Elektrode 34 aufgebaut aus einer Vielzahl diskreter Gebiete oder Flecken oder Inseln 41, 43, 45 ... 49, die sich in Abständen D₁, D , D_ ... D. von der Mitte 37 der Metallelektrode 34 befinden. Die Inseln 41, 43, 45 ... 49 sind durch dünne Streifen oder Brücken 42, 44, 46 ... bzw. 48 verbunden.

In ähnlicher Weise befinden sich Inseln 51, 53, 55 ... in Abständen D , D , D ... bzw. D auf der anderen Seite der Mitte 37 der Metallelektrode 34. Die Inseln

51, 53, 55 ... 59 sind durch dünne Streifen oder Brücken

52, 54, 56 ... bzw. 58 verbunden. Die Inseln 41, 43,

45 ... 49 und die Inseln 51, 53, 55 ... 59 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Mitte 37 der metallischen Elektrode 34 symmetrisch angeordnet. Die Abstände D₁, D„, D_ ... D. sind durch eine nichtlineare Beziehung miteinander verknüpft, wie dieses in der DE-OS 30 46 416.5 beschrieben ist.

In jener OS sind eine Vielzahl akustischer Wandler in einer Anordnung entsprechend einer vorbestimmten Beziehung vorgesehen. Vorliegend wird jedoch ein einziger Wandler mit einer einzigen Gegenplatte benutzt. Die Metallinseln auf der Gegenplatte entsprechen den Wandlern in der Anordnung nach der genannten OS. Wenn also akustische Wellen an der Metallschicht 22 der Elektretfolie 20 auftreffen, schwingt letztere und verursacht eine entsprechende Kontraktion und Expansion der Lufttaschen zwischen Elektretfolie 20 und rauher Fläche 32 der Gegenplatte 30. Ansprechend auf die Kontraktion und Expansion der Lufttaschen wandeln die Inseln 41, 43, 45 49 und 51, 53, 55 ... 59 die akustische

Energie in elektrische Signale um, summieren die Signale und übertragen die Signale über die Leitung 35 zur Verbindungseinheit 28. D. h., die Summierung der Signale findet innerhalb des akustischen Wandlers statt.

Da die Metallelektrode 34 zusammenhängend 1st, kann eine Schablone (nicht dargestellt) auf der Fläche 32 der Gegenplatte 30 und dem hierauf aufgedampften Metall angeordnet werden. Alternativ kann die gesamte Fläche 32 der Gegenplatte 30 mit der Metallschicht 32 beschichtet werden, wonach das Muster der metallischen Elektrode 34 durch Laser-Trimmen erhalten wird.

Die Form der Inseln 41, 43, 45 ... 49 und 51, 53, 55 ... 59 ist unwesentlich. Die Gebiete der Inseln sind aber für die Bestimmung der Empfindlichkeit wichtig. Um gleichförmige Empfindlichkeit sicherzustellen, haben alle Inseln im wesentlichen dasselbe Gebiet. Alternativ wären, wenn die Inseln verschiedene Gebiete haben, die entsprechenden Abstände D₁, D , D ... D der Inseln von der Metallelektrodenmittel 37 zu variieren.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (nicht dargestellt) können die Metallelektrode 34 und die Metallschicht 22 gegeneinander ausgetauscht sein.

Bei beiden Ausführungsformen hat das Ansprechmuster eine Hauptkeule und mehrere Nebenkeulen bei oder unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes. Das Ansprechmuster ist im einzelnen in der genannten DE-OS 30 46 416.5 beschrieben, auf die zur Vermeidung von Wiederholungen deshalb ausdrücklich Bezug genommen wird.

Wenn die Gegenplatte 30, die Metallbeschichtung 34 und die Elektretfolie 20 aus biegsamen Materialien hergestellt werden, dann kann der gesamte akustische Wandler 10 zu Transportzwecken zu einem kompakten Wickel aufgerollt werden.

Im zusammengebauten Zustand befindet sich die Elektretfolie 20 in direktem Kontakt mit der Gegenplatte 30, so daß die flache Polymerfläche 26 und die metallische Elektrode 34 in direktem Kontakt miteinander stehen.

Der akustische Wandler 10 kann als Mikrophon oder als Lautsprecher benutzt werden. Bei Verwendung als Mikrophon für Fernsprechkonferenzen kann die Fläche 39 der Gegenplatte des Wandlers 10 auf einem (nicht dargestellten) Tragglied angeordnet und das Ende 61 des Wandlers an einem (nicht dargestellten) Fuß befestigt werden. Alternativ können die Enden 61 und 63 von einer

Decke abgehängt werden oder kann die Anordnung an einer Wand befestigt sein.

Claims

BLUMBACH . WESfe-R·· BE&GgtST ^KRAMER

HQFFMANN*

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Patentconsult RadeckestraCe 43 8000 München 60 Telelon (089)883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patontconsult Palentconsult Sonnenborger Straße 43 6200 Wiesbaden Telelon (06121) 562943/561998 Telex 0-1-186237 Telegramme Palen(ct>ns,iiii

Western Electric Company, Incorporated

New York, N.Y., USA Stockbridge

Patentansprüche

η . Akustischer Wandler zum Erzeugen eines gerichteten Ansprechmusters, mit

- einer Elektretfolie, die einer Gegenplatte direkt überlagert ist,

dadurch gekennzeichnet , daß

- eine Fläche (32) der Gegenplatte (30) mit einer Metallelektrode (34) beschichtet ist, wobei

- die Metallelektrode (34) eine Vielzahl diskreter Gebiete (41, 43, 45, 49, 51, 53, 55, 59), die durch eine Vielzahl dünner Streifen (42, 44, 46, 48, 52, 54, 56, 58) miteinander verbunden sind, aufweist.
2. Wandler nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß die diskreten Gebiete (41 etc.) auf gegenüberliegenden Seite der Metallelektroden-Mitte (37) symmetrisch angeordnet sind.

München: R. Kramer Üipl.-Ing. . W. Weser Dlpl.-Phys. Dr. rer. nat. · E. Hoffmann Djpl.-Ing. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dlpl.-Ing. · P. Bergen Prof. Or. Jur.Dipl.-Ing., Pat.-Ass., Pat.-Anw. bis 1979 · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

BAD ORIGINAL
3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet , daß die diskreten Gebiete (41 etc.) im wesentlichen dieselbe Ausdehnung haben.
4. Wandler nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet , daß die Beziehung zwischen den diskreten Gebieten (41 etc.) nichtlinear ist.
5. Wandler nach einem der Ansprüche Ί bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Fläche (32) der Gegenplatte (30) rauh ist, um Lufttaschen zwischen der rauhen Fläche und der Elektretfolie für Elektretfolienschwingungen vorzusehen.
6. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5/ wobei die Elektretfolie eine Metallschicht und eine Polymerschicht aufweist,

dadurch gekennzeichnet , daß die Polymerschicht (24) eine in ihr induzierte gleichförmige elektrostatische Ladung hat.
7. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Metallschicht und die metallische Elektrode an einen Verbraucher über einen Verbinder (2.8) anschließbar ist.