DE3516540A1 - Lautsprecheranordnung - Google Patents

Lautsprecheranordnung

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DE3516540A1
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housing
membrane
loudspeaker arrangement
loudspeaker
electroacoustic transducer
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DE19853516540
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Klaus 2953 Rhauderfehn Kellerschon
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/22Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only 
    • H04R1/28Transducer mountings or enclosures modified by provision of mechanical or acoustic impedances, e.g. resonator, damping means
    • H04R1/2807Enclosures comprising vibrating or resonating arrangements
    • H04R1/283Enclosures comprising vibrating or resonating arrangements using a passive diaphragm
    • H04R1/2834Enclosures comprising vibrating or resonating arrangements using a passive diaphragm for loudspeaker transducers

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Details Of Audible-Bandwidth Transducers (AREA)

Description

  • Beschreibung
  • Gegenstand der Erfindung ist eine Lautsprecheranordnung mit einem insbesondere quaderförmigen Gehäuse und mindestens einem in einer Gehäusewand angeordneten elektroakustischen Wandler.
  • Aufgrund des sehr kleinen Strahlungswiderstandes dynamischer Lautsprecher bei tiefen Frequenzen ist es erforderlich, zur Wiedergabe tiefer Töne die elektroakustischen Wandler in entsprechende Gehäuse einzubauen, die im einfachsten Fall aus einer Schallwand bestehen, die jedoch bei einer Aufstellung in geschlossenen Räumen durch Reflexion der rückseitig von dem elektroakustischen Wandler abgestrahlten Schallwellen an den Zimmerwänden oder an anderen Gegenständen zu unerwünschten Interferenzen der Schallwellen führen, die von der Vorderseite der Schallwand ausgehen.
  • Bei der Verwendung rückseitig offener Gehäuse wirkt das Gehäuse wie ein Resonanzrohr, das diskrete Frequenzen verstärkt abstrahlt, so daß eine qualitativ hochwertige Wiedergabe mit offenen Gehäusen im allgemeinen nicht zu erzielen ist.
  • Die qualitativ hochwertigste Wiedergabe insbesondere niederfrequenter Schwingungen ist mit sogenannten geschlossenen Lautsprecherboxen sowie Bassreflex-oder Phasenumkehrboxen möglich. Bei den geschlossenen Lautsprecherboxen ist jedoch eine Mindestgröße erforderlich, damit infolge des Federungseffektes durch die beim Hin- und Herbewegen der Membran abwechselnd verdichtete und verdünnte, im Gehäuse eingeschlossene Luft nicht die Eigenfrequenz des den elektroakustischen Wandler ansteuernden Treibers erhöht und damit die abstrahlbare untere Grenze des Lautsprechers erhöht wird, was eine verschlechterte Wiedergabe tiefer Frequenzen nach sich zieht. Darüber hinaus besteht bei geschlossenen Lautsprecherboxen die Gefahr, daß die vom elektroakustischen Wandler abgegebenen tonfrequenten Schwingungen durch die Gehäusewände in den umgebenden Abhörraum infolge von Biegeschwingungen der Gehäusewände treten, die in diesem Fall als Schallstrahler wirken. Das führt nicht nur zu einer Abnahme an akustischem Wirkungsgrad der Lautsprecherbox, sondern auch zu unerwünschten Klangverfärbungen bei der Wiedergabe der tonfrequenten Schwingungen.
  • Zwar lassen sich die sogenannten Biegeschwingungen durch die Verwendung von Schalldämmstoffen sowie durch besondere konstruktive Gestaltungen zur zusätzlichen Wandversteifung verringern, erhöhen jedoch den Aufwand bei der Herstellung der betreffenden geschlossenen Lautsprecherbox bzw. vermindern das Innenvolumen mit dem daraus resultierenden Federungseffekt.
  • Eine weitere Möglichkeit, Biegeschwingungen von Gehäusewänden zu unterbinden besteht in der Verwendung von kreiszylindrischen oder kugelförmigen Gehäusen anstelle von rechteck- bzw. quaderförmigen Gehäusen, bei denen in radialer Richtung keine Verformungen auftreten können, so daß diese Lautsprecherboxen frei von Biegeschwingungen und gegenüber tiefen Frequenzen praktisch völlig steif sind. Die Herstellung derartiger Lautsprecherboxen ist jedoch besonders aufwendig und führt in aller Regel zu relativ großvolumigen Gehäusen, da der oben beschriebene Federungseffekt zu berücksichtigen ist Ein weiteres Problem bei der Verwendung geschlossener Lautsprecherboxen besteht darin, daß die von der Rückseite des elektroakustischen Wandlers abgegebenen Schwingungen zu Eigenschwingungen des Gehäusehohlraumes, d.h. zu stehenden Wellen im Inneren der geschlossenen Lautsprecherbox führen. Da in praktischen Fällen in einem abgeschlossenem Gehäusehohlraum ein ganzes Spektrum von Eigenschwingungen in allen drei Raumebenen auftritt, sind entsprechende Klangverfälschungen unvermeidlich, wenn nicht diese Resonanzfrequenzen durch geeignete Maßnahmen unterdrückt werden. Neben der Verwendung geeigneter, zur Absorption stehender Wellen dienender Matten aus Glaswolle oder Steinwolle ist die Verwendung von Gehäusen. mit prismatischer, hexagonaler oder kugelförmiger Gestalt zur Verringerung von Resonanzfrequenzen bekannt.
  • Die sogenannten Bassreflex- oder Phasenumkehrboxen enthalten neben der Lautsprecheröffnung noch eine zweite Öffnung, die dazu dient, die von der Rückseite des elektroakustischen Wandlers abgegebenen tonfrequenten Schwingungen auf dem Wege über die zweite Oeffnung hörbar zu machen. Diese Bassreflex- oder Phasenumkehröffnung kann auch als tunnelförmige Öffnung ausgebildet sein oder mit einem passiven Lautsprecher versehen werden, d.h. mit einer Membran, die von Schallwellen des eigentlichen elektroakustischen Wandlers zu erzwungenen Schwingungen angeregt wird.
  • Eine derartige Bassreflex- oder Phasenumkehrbox macht zwar die von der Rückseite der Membran des elektroakustischen Wandlers abgegebene tonfrequente Schwingung nutzbar, sie führt jedoch infolge der Anordnung des passiven oder parasitären Strahlers an der gleichen Gehäusewand wie der aktive elektroakustische Wandler zu gegenphasigen Schallschwingungen, was bei Erreichen einer Phasendifferenz von 1800 zur vollständigen Auslöschung der beiden Anteile führt.
  • Aus der Literaturstelle "Audio", 4/1985, Seiten 30 bis 34 ist eine kombinierte Bassreflexbox mit passivem bzw.
  • parasitärem Strahler bekannt, bei der zusätzlich das Gehäuse zur Vermeidung stehender Wellen im Inneren nach hinten spitz zuläuft und die Membranmasse des Passivstrahlers auf die Gehäuseform so abgestimmt ist, daß der Passivstrahler nur im untersten Bassbereich mitschwingt und für zusätzlichen Druck sorgt.
  • Aus der DE-OS 31 30078 ist eine Lautsprecherbox bekannt, bei der zur Vermeidung stehender Wellen im Inneren der Lautsprecherbox eine Öffnung nach Art einer Bassreflexbox vorgesehen ist und die im kurzen Abstand gegenüberstehende parallele Wände aufweist, die einen bestimmten Weg für die an der Rückseite des elektroakustischen Wandlers abgegebenen Schwingungen vorgeben.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lautsprecheranordnung zu schaffen, die eine geometrisch einfach und einfach herstellbare Gehäuseform aufweist und die bei minimalen äußeren Abmessungen auch sehr tiefe tonfrequente Strahlungen nahezu verfälschungsfrei wiedergibt, d.h. ein Minimum an Resonanzen, stehenden Wellen und Biegeschwingungen der Gehäusewände sicherstellt Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einer rechtwinklig zu der den elektroakustischen Wandler enthaltenen Gehäusewand angeordneten Gehäusewand eine passiv schwingungsfähige Membran oder gegenüber dem elektroakustischen Wandler phasenverzögert angesteuerte aktiv schwingungsfähige Membran angeordnet ist.
  • Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine sehr einfache geometrische Bauform z.B. in Form eines quader- oder rechteckförmigen Gehäuses und stellt bei minimalen äußeren Abmessungen sicher, daß auch sehr tiefe tonfrequente Strahlungen nahezu verfälschungsfrei wiedergegeben werden, indem Resonanzen, stehende Wellen und Biegeschwingungen der Gehäusewände von vornherein unterbunden werden. Die erfindungsgemäße Lautsprecheranordnung gewährleistet somit bei billigen Herstellungskosten eine optimale Klangwiedergabe sowie ein äußerst geringes äußeres Volumen, so daß sie sich insbesondere für ein Aufstellen unter eingeschränkten räumlichen Verhältnissen eignet.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind den Merkmalen der Unteransprüche zu entnehmen.
  • Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Lautsprecheranordnung mit zusätzlicher, schwingungsfähiger Membran; Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Lautsprecheranordnung gemäß Fig. 1 mit einer passiven schwingungsfähigen Membran und Fig. 3 eine Lautsprecheranordnung gemäß Fig. 1 mit einer zeitverzögert angesteuerten, aktiven, schwingungsfähigen Membran.
  • Die in Fig. 1 perspektivisch dargestellte Lautsprecheranordnung weist ein Gehäuse 4 auf, in dessen vorderer Gehäusewand ein erster elektroakustischer Wandler in Form eines Tieftonlautsprechers 1 sowie darüber ein zweiter elektroakustischer Wandler in Form eines Kalotten-Hochtonlautsprechers 2 angeordnet sind. In der Deckfläche 43 des Gehäuses 4 ist wahlweise eine aktive oder passive schwingungsfähige Membran 3 angeordnet, deren Größe imwesentlichendieDeckfläche43 bestimmt, bzw. die so dimensioniert ist, daß sie im wesentlichen die Deckfläche43 einnimmt.
  • Neben dieser bevorzugten Ausführungsform kann die aktive oder passive schwingungsfähige Membran 3 auch in einer anderen, an die vordere Gehäusewand 40 des Gehäuses 4 angrenzende Gehäusewand, d.h. in einer der Seitenwände 41, 42 bzw. in der Grundfläche 44 angeordnet sein.
  • Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn der Abstand zwischen dem aktiven elektroakustischen Wandler 1 und der aktiven oder passiven schwingungsfähigen Membran 3 in Abhängigkeit von der Größe des Gehäuses 4 möglichst groß gewählt wird, wie dies in der Darstellung gemäß Fig. 1 angedeutet ist.
  • Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die LautsprecheranordnunggemäßFig. 1 miteinerinderDeckfläche43des Gehäuses 4 angeordneten, passiv schwingungsfähigen Membran 31. In dieser Darstellung entsprechen gleichen Bezugszeichen gleichen Teilen wie in der perspektivischen Ansicht gemäß Fig. 1.
  • Nachstehend soll die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Lautsprecheranordnung insbesondere unter Bezugnahme auf die Querschnittsdarstellung gemäß Fig. 2 näher erläutert werden.
  • Die von der Rückseite des elektroakustischen Wandlers 1 abgestrahlten tonfrequenten Schwingungen breiten sich im wesentlichen gleichförmig im Inneren des Gehäuses 4 aus und führen dazu, daß die schwingungsfähige Membran 3 zu entsprechenden Schwingungen angeregt wird. Die passiv schwingungsfähige Membran 3 wird nun ihrerseits zu einer Schallquelle, deren von ihrer Rückseite abgestrahlten Schallwellen im Inneren des Gehäuses 4 zu Überlagerungen mit den von der Rückseite des elektroakustischen Wandlers 1 abgegebenen tonfrequenten Schwingungen führen. Da diese Überlagerungen aber zu jedem Zeitpunkt an unterschiedlichen Stellen bzw. im Inneren des Gehäuses 4 in ständig wechselnder Form auftreten, können sich keine stehenden Wellen ausbilden, mit der Folge, daß Resonanzerscheinungen bzw. Frequenzauslöschungen auftreten können.
  • Aufgrund der Vermeidung stehender Wellen wiederum können die Abmessungen des Gehäuses 4 der Lautsprecheranordnung sehr klein gewählt werden, was wiederum dazu führt, daß Biegeschwingungen der Gehäusewände aufgrund der kompakten Abmessungen vermieden werden.
  • Anstelle einer passiven schwingungsfähigen Membran 31 kann auch eine geeignete aktive, mit einer Phasenverzögerung gegenüber dem elektroakustischen Wandler 1 angesteuerte Membran 32-verwendet werden, wie dies in der Querschnittsdarstellung gemäß Fig 3 angedeutet ist. Zu diesem Zweck wird die aktiv schwingungsfähige Membran 32 über ein Phasen- oder Zeitverzögerungsglied 5 von dem Lautsprechertreiber angesteuert, der den elektroakustischen Wandler 1 direkt bzw. über eine entsprechende Frequenzweiche ansteuert.
  • Infolge der phasenverzögerten Ansteuerung der aktiven schwingungsfähigen Membran 32 treten analog zu den physikalischen Verhältnissen bei der Anordnung gemäß Fig. 2 im Inneren des Gehäuses 4 keine stehenden Wellen auf, so daß sowohl Resonanzerscheingungen als auch Biegeschwingungen der Gehäusewände vermieden werden.
  • Infolge der Vermeidung von Resonanzerscheinungen werden Verzerrungen des Klangbildes vermieden, so daß beispielsweise im Aktivbetrieb der Lautsprecheranordnung gemäß den Fig. 1 bis 3 keine Anhebung der tieferfrequenten Schwingungen erforderlich ist. Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung stellt sich die Lautsprecherbox mit ihren geringen Abmessungen als vergleichbar mit sehr viel größeren Lautsprecherboxen bzw. durch ihre geometrische Form sehr viel aufwendigeren Lautsprecherboxen dar. Um einen ähnlichen Effekt zu erzielen, müßten zur Vermeidung stehender Wellen entsprechend kugel- oder zylinderförmige bzw.
  • fünf-eckförmige Lautsprecherboxen hergestellt werden, die jedoch neben einem erheblichen Platzbedarf größere Herstellungsschwierigkeiten bereiten.
  • Die Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf ein quaderförmiges Lautsprechergehäuse, weil eine solche Gehäuseform einfach und kostensparend herstellbar ist.
  • Sie kann jedoch auch auf andere Gehäuseformen angewandt werden wie z.B. Tonnenform, Hexagonalform und Oktagonalform. Wesentlich ist nur, daß die passiv oder aktiv schwingungsfähige Membran 3 in einer Gehäusewand angeordnet ist, die rechtwinklig zu der Gehäusewand 40 mit dem akustischen Wandler 1 verläuft.
  • Bei einem quaderförmigen Gehäuse ist dies die daran angrenzende Wand.
  • Leerseite

Claims (6)

  1. Patentansprüche 1. Lautsprecheranordnung mit einem insbesondere quaderförmigen Gehäuse und mindestens einem in einer Gehäusewand angeordneten elektroakustischen Wandler, dadurch gekennzeichnet, daß in einer rechtwinklig zu der den elektroakustischen Wandler (1) enthaltenden Gehäusewand (40) angeordneten Gehäusewand (41-44) eine passiv schwingungsfähige Membran (3) oder gegenüber dem elektroakustischen Wandler (1) phasenverzögert angesteuerte aktiv schwingungsfähige Membran (3) angeordnet ist.
  2. 2. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schwingungsfähige Membran (3) aus einem passiven, nicht mit tonfrequenten Schwingungen beaufschlagten elektroakustischen Wandler besteht.
  3. 3. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aktiv schwingungsfähige Membran (3) über ein Verzögerungsglied mit den elektrischen Anschlüssen des elektroakustischen Wandlers (1) verbunden ist.
  4. 4. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schwingungsfähige Membran (3) in der Deckfläche (43) des Gehäuses (4) angeordnet ist.
  5. 5. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schwingungsfähige Membran (3) größer als der elektroakustische Wandler (1) ist.
  6. 6. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die schwingungsfähige Membran (3) im wesentlichen der Größe der Deckfläche (43) des Gehäuses (4) entspricht.
DE19853516540 1985-05-08 1985-05-08 Lautsprecheranordnung Withdrawn DE3516540A1 (de)

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