DE609082C - Lautsprecheranlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich, auf Lautsprecheranlagen, bei denen ein besprochener Empfänger und ein von ihm gesteuerter Schallsender einander räumlich benachbart sind. Aufgabe der Erfindung ist es, die bei aolchen Anordnungen infolge akustischer Rückkopplungen häufig auftretenden Selbsterregungen zu vermeiden.

Selbsterregung kann in solchen Anlagen dann entstehen, wenn vom Lautsprecher zum Mikrophon mehr Schallenergie zurückgelangt, als dort zur Erzeugung eines Tones gleicher Amplitude nötig ist. Je nachdem, ob diese Rückkopplungs energie vom Lautsprecher zum Mikrophon unmittelbar gelangt oder erst nach Reflexionen an Wänden u. dgl., liegt unmittelbare oder mittelbare Rückkopplung vor.

Bekannt sind bereits Anlagen, die den eben genannten Fehler zu vermeiden suchen.

Es ist beispielsweise häufig ausreichend, Mikrophon und Lautsprecher so weit voneinander zu entfernen, daß die zurückgeführte Energie unterhalb der Pfeifgrenze liegt. Eine solche Vergrößerung der Entfernung ist jedoch nicht immer in ausreichendem Maße möglich, da die Größe der zur Verfügung stehenden Räume hier eine Grenze setzt. Aber auch in den Fällen, in denen dies möglich wäre, wie z. B. in großen Sälen, ist es nicht zweckmäßig, zu diesem Mittel zu greifen, weil es zur Erzielung einer einheitlichen Wirkung notwendig ist, Redner und Schallquelle nicht zu weit voneinander zu trennen.

Ein anderer Vorschlag geht'dahin, Schallempfänger zu verwenden, die den Schall von zwei !entgegengesetzten Seiten auf sich einwirken lassen und die so gebaut sind, daß sie unbeeinflußt bleiben, sofern die auf beiden. Seiten auftretenden Schallwellen gleich große Amplituden besitzen und um i8o° in der Phase gegeneinander verschoben sind. Da in dem. vom Sender ausgestrahlten Schallfeld sich oft Punkte finden lassen, in denen die eben angegebenen Bedingungen erfüllt sind, können auf diese Weise mitunter Verbesserungen erzielt werden.

Ein großer Nachteil haftet jedoch diesen Anordnungen an. Zunächst einmal ist Voraussetzung für das Vorhandensein solcher Punkte, daß der Sender symmetrisch ausgebildet ist, und zwar so, daß die erzeugten Schallwellen auf beiden Seiten des Senders gleich große Amplituden besitzen und um i8o° in der Phase gegeneinander verschoben sind. Selbst dann aber, wenn solche symineirischen Lautspreeher benutzt sind, werden doch die tatsächlichen Verhältnisse nicht den idealen Anforderungen entsprechen, insofern als durch Reflexionen an Wänden die Symmetrie gestört werden kann.

Die bekannte Anordnung ermöglicht es nun zwar theoretisch, die günstigsten Arbeitsbedingungen für das Mikrophon auch bei unsymmetrischen Schallfeldern zu erzielen, da in einem mit interferierenden Schallfeldern gefüllten Raum stille Zonen vorhanden sein

können, neben denen weiterhin Wellenzüge gleicher Amplitude und entgegengesetzter Phase auftreten. Solche Punkte lassen sich durch theoretische Berechnung der jeweils vorliegenden Verhältnisse sowie auch dtirch empirische Feineinstellung ermitteln. Abgesehen davon aber, daß diese Feststellungen in der Praxis außerordentlich umständlich, zeitraubend und trotzdem ungenau sind, haftet ίο diesem Verfahren ein wesentlicher Mangel an, und zwar der, daß die akustische Entkopplung jeweils nur für eine einzige Frequenz bzw. Frequenzserie erzielt werden kann.

Gemäß der Erfindung werden alle diese Nachteile vermieden durch Verwendung eines Schallempfängers, der in an sich bekannter Weise mit einem Reflektor ausgestattet ist, wobei dieser Schallempfänger so anzuordnen ist, daß das Raumgebiet, aus welchem, er mit größter Empfindlichkeit empfängt, mit dem Schallfeldgebiet kleinster Intensität zusammenfällt.

Es sei nunmehr an Hand der Figuren der Erfindungsgedanke erläutert. Fig. 1 stellt eine innerhalb eines Raumes untergebrachte Lautsprecheranlage dar, Fig. 2 ein Fernsprechsystem mit Mikrophon und Lautsprecher. Fig. 3 veranschaulicht die Wirkungsweise eines Mikrophons, das in an sich bekannter Weise einen Reflektor besitzt, während Fig. 4 seine räumliche Empfindlichkeit in Gegenüberstellung zu der anderer Mikrophone zeigt. Fig. 5 bis 7 schließlich bringen schematische Darstellungen einer Lautsprecheranlage, um dadurch die Grundregeln für die Anordnung von Mikrophon und Lautsprecher in ihrer Lage zueinander deutlicher erkennbar zu machen.

Die Sprechströme des in Fig. 1 dargestellten Mikrophons M werden über einen Verstärker V an den Lautsprecher L weiterge^ geben. Ist nun das Mikrophon M so nahe dem. Lautsprecher L, daß der ihm zugeführte Teil der ausgestrahlten Schallenergie größer ist als die Energie, die vorher zur Erzeugung der Sprechströme notwendig war, so kann, wie eingangs bereits ausgeführt, Selbsterregung eintreten.

Auch bei der in Fig. 2 dargestellten An-Ordnung können störende Rückkopplungserscheinungen auftreten. Wird beispielsweise das Mikrophon M₁ besprochen, so gelangen die Ströme über Leitung T₁, Verstärker V₁ und Leitung r{ zum Lautsprecher L₁. Beim Sprechen in umgekehrter Richtung ist der Stromverlauf demientsprechend: M₂, r{, V₂, r₂, L₂. Ist nun der Abstand L₁, M₂ sehr geringe so werden die in M₁ erzeugten Sprechströme von L₁ auf M₂ akustisch übertragen und gelangen über die untere Leitung in den Lautsprecher L₂ des Ausgangspunktes zurück.

Sind weiterhin auch L₂ und M₁ einander unzulässig nahe, so kann wieder, wie in dem vorigen Fall, Selbsterregung einsetzen.

Der in Fig. 3 dargestellte Empfänger, der gemäß der Erfindung zur Vermeidung dieser schädlichen Erscheinungen besonders geeignet ist, besitzt einen Reflektor R. Durch die Verwendimg eines solchen wird, wie bekannt, eine hohe Konzentration der Schallwellen am Mikrophon und ein deutlicher Richtungseffekt erzielt.. Hat der Reflektor die Form eines Rotationsellipsoidabschnittes, in dessen einem Brennpunkt A das Mikrophon angeordnet ist, so ist die Weglänge aller von dem anderen Brennpunkt B ausgehenden Schallstrahlen gleich. Wird also die besprechende Schallquelle in B angeordnet, so treffen alle Schallstrahlen gleicher Frequenz am Mikrophon gleichphasig ein. Da aber die Reflexion frequenzunabhängig ist, solange der reflektierende Körper groß gegen die Phasenlänge ist, ist eine solche Anordnung, im Gegensatz zu den mit Trichtern arbeitenden, praktisch als frequenzunabhängig anzusehen. Jedoch ist andererseits auch die Möglichkeit gegeben, in den Fällen Frequenzabhängigkeit zu erzielen, in denen sie von Vorteil ist. So kann es mitunter erwünscht sein, die Frequenzen unterhalb einer bestimmten Grenze, beispiels- go weise 500 Hertz, abzuschneiden, was durch passende Bemessung des Reflektors erreicht werden kann.

Ist die besprechende Schallquelle sehr weit vom Schallempfänger entfernt, so ergibt sich für den Reflektor die Form eines Paraboloidabschnittes, für den die gleichen Überlegungen zutreffen.

In Fig. 4 ist die Empfindlichkeit einiger Mikrophone in Polarkoordinaten dargestellt, und zwar bezieht sich Kurve I auf ein freistehendes Mikrophon, Kurve II auf ein Mikrophon mit Trichter und Kurve III auf ein solches mit elliptischem Reflektor. Aus der letztgenannten Kurve ist zu ersehen, daß die Empfindlichkeit in einer bestimmten Richtung ein außerordentlich starkes Maximum, besitzt. In Fig. 5 sei durch den Pfeil die Richtung der vom Lautsprecher ausgehenden Schallwellen angedeutet. Infolge der Reflexionen mögen in Punkt P die Amplituden der aus den verschiedenen Richtungen ankommenden Schallwellen die durch die Kurve s dargesteE-ten Werte besitzen. Diese Kurve s würde also besagen, daß die Amplituden der in der Darstellung von links kommenden Schallwellen sehr groß, die Amplitude der von rechts kommenden Wellen sehr klein sind.

Fig. 6 zeigt, wie unter diesen Verhältnissen das Mikrophon am günstigsten anzuordnen ist. Wie aber die die Mikrophonempfindlichkeit darstellende Kurve m — entsprechend

Fig. 4, Kurve III — zeigt, kann es jedoch ohne nennenswerten Nachteil in der einen oder anderen Richtung um etwa 90⁰ gedreht werden.

Besonders vorteilhaft ist es natürlich, wenn auch die Ausbildung und Anordnung des Lautsprechers so gewählt werden, daß sie den beabsichtigten Zweck unterstützen. Die meisten Lautsprecher besitzen, wie in Fig. 7 dargestellt, eine Strahlungskurve p, die Maxima und Minima aufweist. Zweckmäßig ist es nun, den Lautsprecher so aufzustellen, daß an der Stelle, an der sich der Schallempfänger befindet, das Schallfeld den kleinsten bei dem betreffenden Abstand möglichen Wert besitzt. Sofern keine Reflexionen vorhanden sind, müßte also das Mikrophon M in Richtung eines Minimums angeordnet werden. Wichtig ist es schließlich noch, Schallsender und Schallempfänger so auszubilden, daß sie keine Resonanzspitzen besitzen oder aber daß etwa vorhandene Resonanzen wenigstens nicht zusammenfallen.

Um eine genaue Einstellung zu ermögliehen, wird vorteilhafterweise der Schallempfänger drehbar angeordnet.

Die Anlage gemäß der Erfindung ist außer in den angegebenen Fällen besonders in Konferenzfernspriechsystemen mit Vor-

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Claims (7)

Patentansprüche:

1. Lautsprecheranlage, bei der der besprochene Empfänger und der Schallsender einander räumlich benachbart sind, gekennzeichnet durch Verwendung eines Schallempfängers, der in an sich bekannter Weise mit einem die Schallwellen auf ihn konzentrierenden Reflektor ausgestattet ist und der zur Vermeidung von Selbsterregung infolge akustischer Rückkopplungen so angeordnet ist, daß das Raumgebiet, aus welchem er mit größter Empfindlichkeit empfängt, mit dem Schallfeldgebiet kleinster Intensität zusammenfällt.

2. Lautsprecheranlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung eines in an sich bekannter Weise mit Richtwirkung arbeitenden Schallsenders, der so angeordnet ist, daß an der Stelle, an' der sich der Schallempfänger befindet, das Schallfeld den kleinsten bei dem betreffenden Abstand möglichen Wert besitzt.

3. Lautsprecheranlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung eines an sich bekannten Reflektors in Form eines Rotationsellipsoidabschnittes.

4. Lautsprecheranlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung eines an sich bekannten Reflektors in Form, eines Paraboloidabschnittes.

5. Lautsprecheranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallempfänger drehbar angeordnet ist.

6. Lautsprecheranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor aus Glas besteht.

7. Lautsprecheranlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung des Reflektors, daß die Frequenzen unterhalb einer bestimmten Grenze, vorzugsweise unterhalb 500 Hertz, abgeschnitten werden.

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