DE3925919A1 - Schallwandlersystem - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Schallwandlersystem gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE-PS 31 45 959 ist ein Schallwandlersystem der
eingangs genannten Art bekannt, bei welchem der luft
gekoppelte, passiv strahlende Strahler mit einem ohmschen
Dämpfungswiderstand beschaltet ist. Durch geeignete Einstel
lung des ohmschen Widerstands können Resonanzüberhöhungen in
der Impedanzkurve des als Baßreflexbox vorliegenden Schall
wandlersystems eingeebnet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Beschaltung des
mindestens einen luftgekoppelten Wandlers so zu gestalten,
daß eine individuellere und flexiblere Einflußnahme auf das
Frequenzverhalten des Schallwandlersystems insgesamt möglich
ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein
Schallwandlersystem, wie es im Patentanspruch 1 gekennzeich
net ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Dämpfung des
Schallwandler- bzw. Schallerzeugungssystems in Abhängigkeit
von der jeweils abgestrahlten Frequenz zu beeinflussen.
Damit diese Beeinflussung sowohl eine Erhöhung als auch
eine Verminderung der Dämpfung sein kann, ist gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß - in
komplexer Darstellung der Impedanz - der Realteil der
Impedanz positive und negative Werte annehmen kann. Eine
negative reelle Impedanz bedeutet eine Zufuhr von Energie, so
daß in diesem Fall das den mechanoelektrischen Wandler
beschaltende Netzwerk eine Energiequelle (Spannungsquelle)
und aktive Komponenten enthält.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der
Erfindung ist desweiteren vorgesehen, daß die frequenzab
hängige Impedanz in Abhängigkeit von einem oder mehreren
Betriebsparametern, wie Zustandsgrößen der beteiligten
Wandlersysteme oder dem durch einen oder mehrere der
elektromechanischen Wandler fließenden Strom oder der an
einem oder mehreren der elektromechanischen Wandler an
liegenden Spannung oder - bei Luftkopplung durch ein Luftpol
ster in einer Druckkammer - dem Druck in der Druckkammer oder
dem erzeugten Schalldruck oder - bei Ausbildung des elektro
mechanischen Wandlers als elektrodynamischer Lautsprecher -
der Schwingspulentemperatur oder der vom elektromechanischen
Wandler aufgenommenen Leistung oder von diesen Parametern
abgeleitete Größen sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der
Erfindung ist der mindestens eine mechanoelektrische Wandler
mit einem Hohlraumresonator gekoppelt.
Ganz besonders zeigen sich die Vorteile der Erfindung
bei Kopplung des mindestens eines mechanoelektrischen
Wandlers mit einer Laufzeitleitung, weil durch die Möglich
keit der Weitergabe nur ganz bestimmter Frequenzen oder
Frequenzbereiche an die angekoppelte Laufzeitleitung
Interferenzeffekte zwischen dem vom elektromechanischen
Wandler direkt abgestrahlten Schall und dem über die
Laufzeitleitung abgestrahlten Schall so beeinflußt werden
können, daß destruktive Interferenzen vermieden oder
zumindest verringert werden können.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der
Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben.
Auf dieser zeigt
Fig. 1 ein Schallwandlersystem gemäß der Erfindung in
einem einfachen Fall,
Fig. 2 ein Schallwandlersystem ähnlich Fig. 1, bei dem
jedoch der luftgekoppelte mechanoelektrische Wandler
abstrahlungsseitig nicht mit der Außenwelt in Berührung
steht,
Fig. 3A ein Schallwandlersystem gemäß der Erfindung in
Ankopplung des mechanoelektrisch wandelnden Strahlers an
einen Hohlraumresonator,
Fig. 3B ein Schallwandlersystem gemäß der Erfindung in
Ankopplung des mechanoelektrisch wandelnden Strahlers an eine
Laufzeitleitung,
Fig. 3C ein Schallwandlersystem gemäß der Erfindung in
Ankopplung des mechanoelektrisch wandelnden Strahlers an ein
Hornsystem,
Fig. 3D eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Schallwandlersystems mit zwei mechanoelektrisch wandelnden
Strahlern in Beschaltung mit zwei verschiedenen Netzwerken
und arbeitend auf zwei Laufzeitleitungen unterschiedlicher
Längen, und
Fig. 4 ein Prinzipschaltbild des erfindungsgemäßen
Schallwandlersystems bei Steuerung bzw. Regelung der
Impedanzcharakteristik mit Betriebsparametern.
Gemäß Fig. 1 wird ein elektromechanischer Wandler W1;
etwa ein elektrodynamischer Lautsprecher, von einem Verstär
ker V angetrieben. Er ist über eine durch ein Gehäuse
gebildete Druckkammer D mit einem mechanoelektrischen
Wandler W2, der ebenfalls ein elektrodynamischer Lautsprecher
sein kann, gekoppelt. Dieser mechanoelektrische Wandler ist
mit einem Netzwerk N beschaltet, dessen Impedanz frequenzab
hängig ist. Für alle Frequenzen, für die die Impedanz von N
einen positiven Realteil aufweist, wird dem Wandler W1
Energie entzogen und bei allen Frequenzen, für die der
Realteil der Netzwerkimpedanz einen negativen Wert hat,
Energie zugeführt (für diesen letzteren Fall ist der mechano
elektrische Wandler dann doch auch ein elektromechanischer
Wandler). Bei geeigneter Wahl der Frequenzcharakteristik der
Impedanz des Netzwerks N lassen sich auf diese Weise
Gehäuse- und Schallwandlerresonanzen unterdrücken. Werden
Real- und Imaginärteil der Impedanz von N so gewählt, daß die
Membranbewegung des Wandlers W2 in Phase mit den Druck
schwankungen in der Druckkammer DK ist und daß sämtliche
Energieverluste im System gerade kompensiert werden, so
verhält sich der Wandler W1 so wie beim Einbau in ein
unendlich großes Gehäuse. Die vom Wandler W1 rückwärtig
abgestrahlte Energie kann also praktisch keine negative
Beeinflussung der Widergabequalität des Gesamtsystems
verursachen.
Gemäß der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform steht der
mit dem Netzwerk N beschaltete Wandler W2 nicht mehr mit der
Außenwelt in Verbindung, so daß es nicht zu störenden
Interferenzen zwischen dem vom Wandler W1 und dem vom Wandler
W2 abgestrahlten Schall kommen kann.
Fig. 3A zeigt das gegenständliche Schallwandlersystem in
Ankopplung an einen Hohlraumresonator HR, Fig. 3B in
Ankopplung an eine Laufzeitleitung L und Fig. 3C in Ankopp
lung an ein Hornsystem H. Beispielhaft sind in Fig. 3D zwei
mechanoelektrische Wandler W2A und W2B gezeigt, die mit zwei
verschiedenen Netzwerken NA bzw. NB beschaltet sind. Jeder
der beiden Wandler W2A und W2B arbeitet auf eine Laufzeit
leitung L1 bzw. L2, wobei die beiden Laufzeitleitungen L1 und
L2 unterschiedliche Länge haben.
Es versteht sich, daß auch eine Erweiterung auf mehr als
zwei Laufzeitleitungen und auf mehr als einen primären
Wandler in entsprechender Weise möglich ist. Dabei können
auch mehrere Druckkammern Verwendung finden. Die Wandler W2A
und W2B können jeweils mit einem eigenen Netzwerk, wie
dargestellt, oder mit einem gemeinsamen Netzwerk verbunden
sein. Die Erweiterung der Systeme gemäß den Fig. 3A und 3C
kann analog erfolgen.
Bei den Anordnungen gemäß den Fig. 3A bis 3D besteht
der Vorteil der Beschaltung der mechanoelektrischen Wandler
W2 bzw. W2A, W2B mit einem Netzwerk mit frequenzabhängiger
Impedanz nicht nur in der Optimierung der Systemdämpfung,
sondern auch darin, daß durch geeignete Auslegung des
Netzwerkes N bzw. der Netzwerke NA und NB die Möglichkeit
eröffnet wird, nur bestimmte Frequenzen bzw. Frequenzbereiche
an die angekoppelten Resonatoren, Laufzeitleitungen oder
Hörner weiterzugeben. Dadurch können Interferenzeffekte
zwischen dem direkt von den primären Wandlern abgestrahlten
Schall und dem von den Austrittsöffnungen der angekoppelten
Systeme abgestrahlten Schall in vorteilhafter Weise beein
flußt werden. So wird es beispielsweise möglich, akustische
Kurzschlüsse oder die besonders bei Laufzeitleitungssystemen
(Fig. 3B und 3D) auftretenden destruktiven Interferenzen zu
vermeiden oder zumindest zu verringern.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
ist in Fig. 4 dargestellt. Sie besteht darin, die Impedanz
charakteristik des Netzwerks N (bzw. der Netzwerke) an
bestimmte Betriebsparameter anzupassen und so die bestmögli
che Abstimmung des Netzwerks an die jeweils herrschenden
Betriebsbedingungen zu gewährleisten. Da der Betrieb eines
Schallerzeugungs- bzw. Schallwidergabesystems von sehr
vielen Parametern abhängt, sollen hier nur einige der
wichtigsten genannt sein, die sich als Ausgangsgrößen für
eine Steuerung oder Regelung der Netzwerkcharakteristik
eignen:
- 1. Die Zustandsgrößen der beteiligten Wandlersysteme, also im Fall von elektrodynamischen Lautsprechersystemen die Membranbeschleunigung, die Membrangeschwindigkeit oder die Membranauslenkung,
- 2. der durch die Wandler fließende Strom oder die an ihnen anliegende Spannung,
- 3. der Druck in der (den) Druckkammer(n),
- 4. der abgestrahlte Schalldruck,
- 5. die an die Wandler abgegebene Leistung.
Die Steuerung oder Regelung der Netzwerkcharakteristik
kann dabei in Abhängigkeit auch von mehreren Betriebsparame
tern gleichzeitig erfolgen.
Läßt man dabei die Netzwerkimpedanz von der an dem bzw.
den Netzwerken anliegenden Spannung abhängen oder läßt man
die Netzwerke nicht lineare Bauteile, z.B. Dioden oder
Zener-Dioden, enthalten, so läßt sich eine Anpassung der
Netzwerkimpedanz und somit das Systemdämpfung an die
Aussteuerung des Systems erreichen. Es wird so z.B. möglich,
dem System bei großen Amplituden mehr Energie zu entziehen
als bei kleinen. Auf diese Weise können die negativen
Auswirkungen von Übersteuerungen (hartes Clipping) und einem
Überschwingen der Wandlersysteme vermeiden oder zumindest
deutlich reduziert werden, ohne daß bei kleinen und mittleren
Amplituden Wirkungsgradverluste hingenommen werden müssen.
Claims (12)
1. Schallwandlersystem mit mindestens einem von einer
Signalquelle angetriebenen elektromechanischen Wandler (W1),
der als Schallstrahler arbeitet, und mindestens einem damit
luftgekoppelten mechanoelektrischen Wandler (W2; W2A, W2B),
der ebenfalls als Schallstrahler arbeitet, wobei der
mindestens eine mechanoelektrische Wandler (W2; W2A, W2B) mit
einem elektrischen Netzwerk (N; NA, NB) beschaltet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (N; NA, NB) eine
Impedanz mit frequenzabhängiger Phase und/oder frequenz
abhängigem Betrag ist.
2. Schallwandlersystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Realteil der Impedanz positive und
negative Werte annehmen kann.
3. Schallwandlersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Luftkopplung durch ein Luftpolster in
einer Druckkammer (DK) erfolgt.
4. Schallwandlersystem nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als elektromechani
scher Wandler (W1) ein elektrodynamischer Lautsprecher
verwendet wird.
5. Schallwandlersystem nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ale mechanoelektri
scher Wandler (W2; W2A, W2B) ein elektrodynamischer Lautspre
cher verwendet wird.
6. Schallwandlersystem nach Anspruch 5, das mindest ein
mechanoelektrischer Wandler (W2; W2A, W2B) mit einem Hohl
raumresonator (HR) gekoppelt ist.
7. Schallwandlersystem nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens ein mechanoelektrischer
Wandler (W2; W2A, W2B) mit einer Laufzeitleitung (L; L1, L2)
gekoppelt ist.
8. Schallwandlersystem nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß mindestens ein mechanoelektrischer Wandler (W2;
W2A, W2B) mit einem Hornsystem (H) gekoppelt ist.
9. Schallwandlersystem nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag der
Impedanz des mindestens einen Netzwerks (N; NA, NB) von der
an ihm liegenden Spannung abhängt.
10. Schallwandlersystem nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das mindestens eine Netzwerk (N; NA, NB)
nicht lineare Bauelemente wie Dioden oder Zener-Dioden
enthält.
11. Schallwandlersystem nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzabhangige
Impedanz in Abhängigkeit von einem oder mehreren Betriebspa
rametern steuer- oder regelbar ist.
12. Schallwandlersystem nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Betriebsparameter Zustandsgrößen der
Wandler (W1, W2, W2A, W2B), oder der durch einen oder mehrere
der Wandler fließende Strom, oder die an einem oder mehreren
der Wandler anliegende Spannung, oder der Druck in der
Druckkammer (DK), oder der erzeugte Schalldruck, oder die
Schwingspulentemperatur des oder der elektromechanischen
Wandler (W1), oder die von dem oder den elektromechanischen
Wandlern (W1) aufgenommene Leistung, oder von diesen
Parametern abgeleitete Größen sind.
Priority Applications (1)
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DE19893925919 DE3925919A1 (de) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | Schallwandlersystem |
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DE3925919C2 DE3925919C2 (de) | 1991-07-18 |
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DE (1) | DE3925919A1 (de) |
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Also Published As
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