DE3918654C2 - - Google Patents

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    • H04R3/12Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for distributing signals to two or more loudspeakers

Description

Die Erfindung betrifft einen Lautsprecher der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
Lautsprecher dieser Art sind in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt (DE-PS 27 25 346, US-PS 28 32 843, 32 01 529 und 33 93 764, FR-PS 11 96 858, Audio, our 25th year, Jan. 1972, S. 32-35). Alle diese Lautsprecher dienen dem Zweck, insbesondere das Übertragungsverhalten im Tieftonbereich zu verbessern, einen verbesserten Wirkungsgrad bei gegebener Gehäusegröße zu erzielen, geringere Verzerrungen zu ermöglichen und eine hohe Belastbarkeit sicherzustellen. Da bei ihnen die Schwingspulensysteme beider Wandler zumeist im Parallelbetrieb an denselben Verstärker angeschlossen werden, sind ent­ sprechend leistungsstarke Verstärker erforderlich, insbesondere wenn das Volu­ men des Gehäuses klein sein soll. Außerdem hat die Anwendung des zweiten Wandlers eine unerwünschte Erhöhung der Güte des Gesamtsystems zur Folge. Deshalb gilt im Hinblick auf die gute Abstrahlung im Tieftonbereich bis ca. 100 Hz auch für diese Lautsprecher die bekannte Grundregel, daß tiefe Töne nur dann ausreichend hörbar gemacht werden können, wenn das Gehäusevolumen eine bestimmte Mindestgröße nicht unterschreitet.
Neben den Lautsprechern der eingangs bezeichneten Gattung gibt es speziell für den Tieftonbereich noch die sog. Baßreflex-Lautsprecher (DE-OS 25 52 591, Hans Herbert Klinger in "Lautsprecher und Lautsprechergehäuse für Hi-Fi", Franzis-Verlag, München, 8. Auflage 1976, S. 81-94). Diese besitzen in ihrer Gehäusewand zusätzlich zum üblichen Wandler (Treiber) eine Baßreflex-Öffnung, in die zuweilen ein passiver, d. h. elektrisch nicht an einen Verstärker od. dgl. angeschlossener Strahler eingesetzt ist. Der aus der Baßreflex-Öffnung austre­ tende Schall dieser auch als "Phasenumkehr-Lautsprecher" bezeichneten Kon­ struktion ist zumindest teilweise gegenphasig zu dem vom Treiber abgestrahlten Schall. Dieser Umstand ist besonders im subsonischen Bereich unerwünscht, da einerseits kaum mehr Schall abgestrahlt wird und andererseits der Treiber kaum noch mechanisch bedämpft wird, was die Belastbarkeit des Systems re­ duziert und die Verzerrungen ansteigen läßt. Im übrigen gilt für Baßreflex- Lautprecher im wesentlichen dasselbe wie für Lautsprecher der eingangs bezeichneten Gattung.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Lautsprecher der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, daß er bei gegebener Ge­ häusegröße einen größeren Wirkungsgrad als vergleichbare geschlossene Kon­ struktionen besitzt, hoch belastbar ist und dennoch weniger Verzerrungen mit sich bringt als eine Baßreflexkonstruktion.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Die Erfindung bringt den überraschenden Vorteil mit sich, daß mit vergleichs­ weise kleinen Gehäusen insbesondere im Frequenzbereich bis 100 Hz ähnliche Wirkungsgrade wie bei Baßreflexkonstruktionen bei vergleichsweise geringfü­ gigen Verzerrungen erzielt werden können.
Elektrodynamische Wandler mit wenigstens zwei separat ansteuerbaren Schwing­ spulensystemen sind zwar allgemein bekannt (DE-PS 18 15 694, DE-OS 33 31 422), dienen aber bisher ganz anderen Zwecken, die für die vorliegende Erfindung ohne Bedeutung sind.
Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung mit zwei gleichphasig angereg­ ten Wandlern;
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit zwei gegenphasig ange­ regten Wandlern;
Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der Erfindung mit zwei gegenphasig ange­ regten Wandlern und einer zusätzlichen Baßreflex-Öffnung;
Fig. 4 eine vierte Ausführungsform der Erfindung mit zwei gleichphasig ange­ regten Wandlern, von denen nur einer abstrahlt;
Fig. 5 eine der Fig. 1 ähnliche Ausführungsform mit zwei voneinander unab­ hängigen Gehäuseteilen; und
Fig. 6 eine sechste Ausführungsform der Erfindung mit drei gleichphasig ange­ regten Wandlern, von denen nur zwei abstrahlen.
Nach Fig. 1 enthält ein erfindungsgemäßer Lautsprecher ein Gehäue 1 in z. B. Quader- oder Würfelform, das bis auf eine Öffnung 2 in einem Wandabschnitt 3 und eine Öffnung 4 in einem Wandabschnitt 5 allseits luftdicht geschlossen ist.
In die Öffnung 2 ist in üblicher Weise ein sog. Treiber 6 eingebaut, der aus einem elektroakustischen bzw. dynamischen Wandler in Form eines Tiefton- oder Tief/Mittelton-Wandlers besteht. Der Treiber 6 ist mit einem üblichen, nur schematisch dargestellten Schwingspulensystem 7 versehen, das eine Magnetan­ ordnung und eine in dessen Luftspalt angeordnete Schwingspule 8 enthält, die in üblicher Weise an einen Verstärker 9 anschlossen wird, bei Bedarf über eine nicht dargestellte Frequenzweiche. Außerdem weist das Schwingspulensy­ stem 7 eine zweite, unabhängig von der Schwingspule 8 ansteuerbare Schwing­ spule 10 auf. Diese zweite Schwingspule 10 ist mit der ersten Schwingspule 8 mechanisch derart starr gekoppelt, daß sie bei Anregung der Schwingspule 8 durch das vom Verstärker 9 kommende Signal in derselben Weise wie diese hin- und herbewegt wird. Dazu können die Schwingspulen 8 und 10 auf einen gemeinsamen Träger gewickelt und unmittelbar nebeneinander im Luftspalt derselben Magnetanordnung angeordnet oder zwei völlig getrennten Magnetan­ ordnungen zugeordnet und durch einen Verbindungssteg od. dgl. starr miteinan­ der verbunden sein (DE-PS 22 36 374). Vorzugsweise sind die Schwingspulen 8 und 10 so in den Luftspalten angeordnet, daß sich für beide über den gesam­ ten Hub der nicht dargestellten Membran des Wandlers 6, die z. B. eine Konus- oder Flachmembran ist, im wesentlichen gleiche elektromagnetische Verhältnisse ergeben und beide Schwingspulen 8 und 10 während des gesamten Hubs voll im Luftspalt angeordnet sind. Lautsprecher dieser Art und deren Funktion sind allgemein bekannt und brauchen daher nicht näher erläutert werden.
In die Öffnung 4 ist in üblicher Weise ein zweiter elektroakustischer bzw. dynamischer Wandler 11 eingebaut, der ebenfalls als Tiefton- oder Tief/Mittel­ ton-Wandler ausgebildet ist. Dieser Wandler 11 kann dem Treiber 6 weitgehend entsprechen. Er besitzt ein Schwingspulensystem 12, das im Gegensatz zum Schwingspulensystem 7 nur eine Schwingspule 14 aufweisen braucht, die eben­ falls nur schematisch angedeutet ist. Beide Wandler 6 und 11 arbeiten daher im gemeinsamen, luftdicht geschlossenen Gehäuse 1.
Im Gegensatz zu Baßreflex-Lautsprechern mit einem passiven Strahler ist die Schwingspule 14 des Wandlers 11 über Leitungen 15 und 16 mit der zweiten, nicht an den Verstärker 9 angeschlossenen Schwingspule des Treibers 6 verbun­ den. Dadurch wird außer der mechanischen Kopplung auch eine elektrische Kopplung des Wandlers 11 und des Treibers 6 vorgesehen. Hierbei wird die Schwingspule 14 durch dasjenige Signal angetrieben, das in der Schwingspule 10 bei ihrer Bewegung im Luftspalt der ihr zugeordneten Magnetanordnung indu­ ziert wird. Je nach Auslegung und relativer Anordnung der Schwingspule 10 zur Schwingspule 8 kann dieses Signal eine aus der Bewegung der Schwingspule 10 resultierende erste Komponente und eine zweite Komponente aufweisen, die sich aus der gegenseitigen induktiven Kopplung (Transformatorwirkung) der beiden Schwingspulen 8 und 10 ergibt.
Dabei ist die erste Komponente stets vorhanden, weil beide Schwingspulen 8 und 10 mechanisch starr gekoppelt sind, im Takt des vom Verstärker 9 kom­ menden Signals bewegt werden und jeweils im Luftspalt einer Magnetanordnung liegen.
Die beiden Schwingspulen 10, 14 sind, wie die derzeit als am besten empfun­ dene Ausführungsform nach Fig. 1 zeigt, elektrisch so verbunden, daß sie gleichphasig erregt werden, wie durch "+"- und "-"-Zeichen angedeutet ist. Das bedeutet, daß die Membranen des Treibers 6 und des Wandlers 11 jeweils gleichzeitig nach außen bzw. gleichzeitig nach innen bewegt werden. Dadurch wird das bei Baßreflex-Lautsprechern unvermeidliche, gegenphasige Schwingver­ halten der beiden Membranen bei bestimmten Frequenzen durch elektrische Kopplung verhindert.
Mit Hilfe eines in den Leitungen 15 und 16 eingeschalteten Filternetzwerks 17 kann verhindert werden, daß sich die elektrische Kopplung der beiden Schwing­ spulen 10 und 14 auch im Mittelton- und Hochtonbereich auswirkt. Dazu wird das Filternetzwerk 17 z. B. auf 50-100 Hz abgestimmt.
Mit der Anordnung nach Fig. 1 können bereits bei Anwendung eines Gehäusevo­ lumens von nur 10 Litern ausgezeichnete Ergebnisse mit einer unteren Grenz­ frequenz von ca. 50 Hz erzielt werden. Dabei werden vorzugsweise ein Treiber 6 mit einem Durchmesser von 17 cm und ein Wandler 11 mit einem Durch­ messer von 25 cm benutzt.
Ein derartiger Lautsprecher hat auch bei tiefen Frequenzen einen baßreflex- typisch hohen Wirkungsgrad, allerdings ohne die für Baßreflex-Lautsprecher typischen Verzerrungen und Belastbarkeitsprobleme, was insbesondere auf die elektrische Kopplung zurückzuführen ist. Außerdem wird der Vorteil erzielt, daß trotz Anwendung des zweiten Wandlers 11 eine niedrige Gesamtgüte erhalten wird.
Ausgehend von der in Fig. 1 dargestellten Grundkonzeption des erfindungsge­ mäßen Lautsprechers sind zahlreiche Abwandlungen möglich. Beispielsweise kann das Gehäuse zusätzlich mit einer gestrichelt angedeuteten, vorzugsweise tunnel­ förmigen Baßreflex-Öffnung 18 versehen werden, die in üblicher Weise abge­ stimmt wird. Trotz der Baßreflex-Öffnung 18 ergeben sich kleinere Verzerrun­ gen als bei üblichen Baßreflex-Anordnungen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist das Gehäuse auf der Seite des Wand­ lers 11 mit einem zusätzlichen Gehäuseabschnitt 20 versehen, der entweder völlig geschlossen ist oder eine abgestimmte Baßreflex-Öffnung 21 aufweist. Hierbei sind die Schwingspulen 10 und 14 elektrisch nicht gleichphasig, sondern gegenphasig verbunden, wie die "+"- und "-"-Zeichen andeuten, d. h. wenn sich in Fig. 2 die Membran des Treibers 6 nach rechts (links) bewegt, dann bewegt sich auch die Membran des Wandlers 11 nach rechts (links). Bei diesem System ist daher das im Gehäuseabschnitt 20 eingeschlossene Luftvolumen an der Dämpfung des Wandlers 11 beteiligt.
Fig. 3 zeigt eine der Fig. 2 weitgehend entsprechende Ausführungsform, bei der die Schwingspulen 10 und 14 allerdings gleichphasig angeregt werden und die abgestimmte Baßreflex-Öffnung 21 immer vorhanden ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist ein zusätzlicher Gehäuseabschnitt 22 auf derjenigen Seite des Gehäuses 1 vorgesehen, wo der Treiber 6 angeordnet ist. Die Anregung der Schwingspulen 10 und 14 erfolgt gleichphasig. Da der Treiber 6 somit auf einer Seite im Gehäuseabschnitt 22, auf der anderen Seite im Gehäuse 1 arbeitet, kommt nach außen im wesentlichen nur der vom Wand­ ler 11 abgestrahlte Schall im Tieftonbereich zur Wirkung. Der Gehäuseabschnitt 22 kann allerdings mit einer abgestimmten Baßreflex-Öffnung 23 versehen sein.
Die Ausführungsform nach Fig. 5 entspricht der Ausführungsform nach Fig. 1 bis auf den Unterschied, daß zwischen den beiden Wandlers 6 und 11 eine geschlossene oder mit einer abgestimmten Baßreflex-Öffnung 24 versehene Zwischenwand 25 montiert ist. Diese für sehr große Lautsprecherboxen interes­ sante Version ermöglicht somit eine mechanische Kopplung der beiden Wandler 6 und 11 über die Baßreflex-Öffnung 24 bei ausgewählten Frequenzen. Bei Anwendung einer geschlossenen Zwischenwand 25 arbeiten die Wandler 65 und 11 praktisch in zwei völlig voneinander isolierten Gehäusen.
Die Ausführungsform nach Fig. 6 zeigt eine Doppelanordnung. Dem Gehäuse 1 ist auf der Seite des Treibers 6 ein zweiter Gehäuseabschnitt 26 mit einem Wandabschnitt 27 zugeordnet, in den ein dritter, dem Wandler 11 entsprechen­ der Wandler 28 mit einer weiteren Schwingspule 29 eingebaut ist. Dabei wer­ den die beiden Schwingspulen 14 und 29 über die Leitungen 16 und 17 und über weitere Leitungen 30 und 31 gleichphasig angeregt, wie durch die "+"- und "-"-Zeichen angedeutet ist. Der Wandler 28 ist wie der Wandler 11 sowohl elektrisch über die Leitungen 30 und 31 als auch mechanisch über den Gehäu­ seabschnitt 26 mit dem Treiber 6 gekoppelt. Eine derartige Ausführungsform ermöglicht bei reiner Tieftonabstrahlung den höchsten Wirkungsgrad.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die sich auf vielfache Weise abwandeln lassen. Obwohl die aus Fig. 1 bis 6 ersichtlichen Gehäuseformen und die daraus resultierenden Anordnungen der Wandler auf der Vorder- bzw. Rückseite des Gehäuses 1 angeordnet sind, sind auch alle anderen in der Lautsprechertechnik üblichen Gehäuseformen möglich. Insbesondere ist es möglich, beide Wandler 6 und 11 bzw. 11 und 28 jeweils nebeneinander in derselben Gehäusewand, insbesondere z. B. in der Vorderwand des Gehäuses 1 anzuordnen. Weiterhin können neben Systemen mit Konus- und Flachmembranen auch Koaxialsysteme vorgesehen werden. Ferner können alle beschriebenen Lautsprecher so optimiert bzw. angepaßt und mit zusätzlichen Teilen, z. B. Ventilationsöffnungen od. dgl. versehen werden, wie es in der Lautsprechertechnik allgemein üblich ist. Schließlich können mit der zweiten Schwingspule 10 des Treibers 6 auch die Schwingspulen mehrerer passiger Wandler entsprechend dem Wandler 11 verbunden oder die zweiten Schwing­ spulen mehrerer Treiber an die Schwingspule eines und desselben passiven Wandlers 11 angeschlossen oder beliebige Kombinationen davon vorgesehen werden.

Claims (10)

1. Lautsprecher mit einem eine geschlossene Wand aufweisenden Gehäuse und wenigstens zwei in die Wand eingebauten, elektrodynamischen Schwingspulensy­ steme aufweisenden und zur gleichzeitigen elektrischen Anregung bestimmten Wandlern, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Wandler (6) zwei separat ansteuerbare Schwingspulen (8, 10) aufweist, von denen die eine elek­ trisch mit der Schwingspule (14) wenigstens eines der anderen Wandler (11) verbunden ist.
2. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die elektri­ sche Verbindung ein Filternetzwerk (17) geschaltet ist.
3. Lautsprecher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gehäusewand eine abgestimmte Baßreflex-Öffnung (18) oder sonstige Ventilie­ rung ausgebildet ist.
4. Lautsprecher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) auf der Seite eines der beiden Wandler (6, 11) einen weiteren geschlossenen Gehäuseabschnitt (20, 22, 26) aufweist.
5. Lautsprecher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer den weiteren Gehäuseabschnitt (20, 22) bildenden Wand eine abgestimmte Baßre­ flex-Öffnung (21, 23) ausgebildet ist.
6. Lautsprecher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer den weiteren Gehäuseabschnitt (26) bildenden Wand (27) ein dritter Wandler (28) montiert ist.
7. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) durch eine zwischen den beide Wandlern (6, 11) angeordnete und diese luft­ dicht trennende Zwischenwand (25) in zwei Abschnitte unterteilt ist.
8. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) durch eine zwischen den beiden Wandlern (6, 11) angeordnete, eine abgestimm­ te Baßreflex-Öffnung (24) aufweisende Zwischenwand (25) in zwei Abschnitte unterteilt ist.
9. Lautsprecher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingspulen (10, 14 bzw. 10, 29) der beiden Wandler (6, 11 bzw. 6, 28) elektrisch so verbunden sind, daß sie gleichphasig angeregt werden.
10. Lautsprecher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwing­ spulen (10, 14) der beiden Wandler (6, 11) elektrisch so verbunden sind, daß sie gegenphasig angeregt werden.
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