DE69918502T2

DE69918502T2 - Elektroakustischer Wandler mit Wellenleiter

Info

Publication number: DE69918502T2
Application number: DE1999618502
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Framingham Hoefler; John H. Framingham Wendell; Robert P. Framingham Parker; Thomas A. Framingham Froeschle; William P. Framingham Schreiber
Original assignee: Bose Corp
Current assignee: Bose Corp
Priority date: 1998-09-03
Filing date: 1999-08-27
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2019-08-28
Also published as: US7623670B2; US6771787B1; EP0984662A3; EP0984662B1; DE69918502D1; JP2000092583A; CN101026895A; US20050036642A1; CN1258185A; EP1284585B1; EP1284585A1; CN101026895B; JP4417489B2; HK1108265A1; EP0984662A2; US20100092019A1

Description

Die Erfindung betrifft Lautsprechersysteme mit akustischem Wellenleiter, und insbesondere solche mit Wellenleitern, die keine gleichförmigen Querschnittflächen haben. Für den Hintergrund wird sich auf die US 4628528 , US 5373564 und US 6278789 bezogen.
Es ist ein wichtiges Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Wellenführung bereitzustellen.
WO 96/11558 offenbart ein Wellenführungssystem zum Abstrahlen von Schallwellen, mit:
einer Quelle für Schallwellen; einer verlustarmen akustischen Wellenführung zum Übertragen von Schallwellen, wobei die Wellenführung folgendes umfaßt: eine erste Endstelle, die ausgestaltet ist, mit der Quelle für Schallwellen gekoppelt zu werden; eine zweite Endstelle, die ausgestaltet ist, die Schallwellen in die Außenumgebung abzustrahlen; eine Zentrumslinie, die entlang der Länge der Wellenführung verläuft; und Wänden, die Querschnittflächen in Ebenen senkrecht zur Zentrumslinie umschließen, wobei die Wände derart zulaufend sind, daß die Querschnittfläche an der zweiten Endstelle kleiner als die Querschnittfläche an der ersten Endstelle ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein solches Wellenführungssystem durch die Merkmale des Anspruches 1 gekennzeichnet.
Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung deutlich, die sich auf die nachfolgende Zeichnung bezieht, in der:
1 eine Querschnittansicht eines Lautsprechersystems mit Wellenleiter gemäß der Erfindung ist; und
2a und 2b computersimulierte Kurven der akustischen Leistung bzw. Treiberauslenkungen gegenüber der Frequenz für eine Wellenführung gemäß der Erfindung und für eine herkömmliche Wellenführung sind.
Bezugnehmend auf die Zeichnung und insbesondere auf 1 ist ein Lautsprecher und eine Wellenführungsanordnung gemäß der Erfindung gezeigt. Eine Wellenführung 14 weist ein erstes Ende oder eine Endstelle 12 und ein zweites Ende oder eine Endstelle 16 auf. Die Wellenführung 14 liegt in der Form einer hohlen Röhre mit sich verjüngender Querschnittfläche vor. Die Wände der Wellenführung 14 sind zulaufend, so daß die Querschnittfläche der Wellenführung am ersten Ende 12 größer als die Querschnittfläche am zweiten Ende 16 ist. Das zweite Ende 16 kann aus akustischen oder kosmetischen Gründen leicht aufgeweitet sein. Der Querschnitt (entlang der Linie A-A der 1, senkrecht zur Zentrumslinie 11 der Wellenführung 14) kann kreisförmig, oval oder rechteckförmig oder ein reguläres oder irreguläres Polyeder oder irgendeine andere geschlossene Kontur sein. Die Wellenführung 14 kann mit einem geschlossenen Ende oder einem offenen Ende sein. Beide Enden können in die freie Luft abstrahlen, wie gezeigt, oder ein Ende kann in ein akustisches Gehäuse abstrahlen, wie ein geschlossenes Volumen oder ein Volumen mit Öffnung oder eine zulaufende oder nicht-zulaufende Wellenführung.
Aus Klarheitsgründen sind die Wände der Wellenführung 14 geradlinig gezeigt, und die Wellenführung 14 ist gleichförmig zulaufend über ihre Gesamtlänge gezeigt. In einer praktischen Ausführung kann die Wellenführung gekrümmt sein, um irgendeine gewünschte Form zu haben, um in ein Gehäuse zu passen, oder um ein Ende der Wellenführung relativ zum anderen Ende der Wellenführung aus akustischen Gründen anzuordnen. Der Querschnitt der Wellenführung 14 kann eine unterschiedliche Geometrie haben, d. h., eine unterschiedliche Form oder geradlinige oder gekrümmte Seiten, an verschiedenen Stellen über deren Länge. Zusätzlich kann die Verjüngung der Wellenführung über die Länge der Wellenführung variieren.
Ein elektroakustischer Wandler 10 ist im ersten Ende 12 der Wellenführung 14 angeordnet. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der elektroakustische Wandler 10 ein 65 mm Konustreiber mit einem keramischen Magnetmotor, er kann jedoch ein Wandler mit irgendeinem anderen Konus oder Magneten oder irgendeine andere Art elekroakustischer Wandler sein. Beide Seiten des elektroakustischen Wandlers 10 können im ersten Ende 12 der Wellenführung 14 angebracht sein, oder der elektroakustische Wandler 10 in einer Wand der Wellenführung 14 nahe dem ersten Ende 12 angebracht sein und Schallwellen in die Wellenführung 14 abstrahlen. Zusätzlich kann die Oberfläche des elektroakustischen Wandlers 10, die von der Wellenführung 14 weg gerichtet ist, direkt in die Umgebung abstrahlen, wie gezeigt.
Innenwände der Wellenführung 14 sind im wesentlichen akustisch verlustlos. In der Wellenführung kann eine geringe Menge eines akustisch absorbierenden Materials 13 vorhanden sein. Die geringe Menge des akustisch absorbierenden Materials 13 kann nahe dem Wandler 10 angeordnet sein, wie in US 6278789 beschrieben, so daß die Wellenführung bei niedrigen Frequenzen verlustarm ist, mit einem relativ glatten Frequenzgang bei hohen Frequenzen. Die geringe Menge des akustisch absorbierenden Materials dämpft unerwünschte Resonanzen und liefert eine glattere Ausgabe über den Bereich der von der Wellenführung ausgestrahlten Frequenzen, verhindert jedoch nicht die Ausbildung stehender Wellen mit niedriger Frequenz in der Wellenführung.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Wellenführung eine konisch zulaufende Wellenführung, in der die Querschnittfläche an Punkten entlang der Wellenführung durch folgende Formel beschrieben ist:
wobei A die Fläche darstellt, und y = der vom (weiten) Einlaßende gemessene Abstand, und
und x = die effektive Länge der Wellenführung, und
Die erste Resonanz oder Abstimmfrequenz dieses Ausführungsbeispiels wird gut durch die erste Lösung ungleich Null von αf = tanβf_i genähert, wobei
und c₀ = die Schallgeschwindigkeit. Nach Näherung mit den obigen Formeln kann die Wellenführung empirisch modifiziert werden, um Endeneffekte und andere Faktoren zu berücksichtigen.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Länge x der Wellenführung 14 gleich 660 mm (26 Inches). Die Querschnittfläche am ersten Ende 12 ist 4130 mm² (6.4 Quadratinches) und die Querschnittfläche am zweiten Ende 16 ist 581 mm² (0.9 Quadratinches), so daß das Flächenverhältnis (definiert als die Querschnittfläche des ersten Endes 12 dividiert durch die Querschnittfläche des zweiten Endes 16) etwa 7.1 ist.
Bezugnehmend auf 2a und 2b sind computersimulierte Kurven der ausgestrahlten akustischen Leistung und der Treiberauslenkung gegenüber der Frequenz für ein Lautsprechersystem mit Wellenführung gemäß der Erfindung (Kurve 32), ohne akustisch absorbierendes Material 13 und mit einer Länge von 660 mm (26 Inches), und für eine ungedämpfte Wellenführung mit geraden Wänden von ähnlichem Volumen und einer Länge von 914 mm (36 Inches) (Kurve 34) gezeigt. Wie aus 2a und 2b ersichtlich wird, erstreckt sich der Bassbereich bis zu etwa der gleichen Frequenz (70 Hz) und der Frequenzgang des Wel lenführungssystems gemäß der Erfindung ist flacher als der des nicht-zulaufenden Wellenführungssystems. Schmalbandige Spitzen (nachfolgend "Spikes" genannt) in den beiden Kurven können signifikant durch Verwendung des akustisch absorbierenden Materials (13 aus 1) vermindert werden.

Claims

Wellenführungssystem zum Ausstrahlen von Schallwellen, mit: einer Quelle für Schallwellen (10); einer verlustarmen akustischen Wellenführung (14) zum Übertragen von Schallwellen, wobei die Wellenführung folgendes umfaßt: eine erste Endstelle (12), die ausgestaltet ist, mit der Quelle für Schallwellen (10) gekoppelt zu werden; eine zweite Endstelle (16), die ausgestaltet ist, die Schallwellen in die Außenumgebung abzustrahlen; eine Zentrumslinie (11), die über die Länge der Wellenführung läuft; und Wände, die Querschnittflächen in Ebenen senkrecht zur Zentrumslinie umschließen; wobei die Wände derart zulaufend sind, daß die Querschnittfläche der zweiten Endstelle (16) kleiner als die Querschnittfläche der ersten Endstelle (12) ist; dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Oberfläche der Quelle für Schallwellen in die Wellenführung abstrahlt; eine zweite Oberfläche der Quelle für Schallwellen in die Umgebung abstrahlt; und die Querschnittfläche zunehmend als eine Funktion der Entfernung von der ersten Endstelle (12) abnimmt.
Wellenführungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Querschnittflächen gemäß einer Formel
variieren, wobei A die Querschnittfläche ist, A_Einlaß die Querschnittfläche bei der ersten Endstelle (12) ist; y der von der ersten Endstelle (12) gemessene Abstand ist, und
wobei x die Länge der Wellenführung (14) ist, und AR die Querschnittfläche an der ersten Endstelle (12) geteilt durch die Querschnittfläche an der zweiten Endstelle (16) ist.
Wellenführungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Querschnittfläche an der zweiten Endstelle (16) kleiner als die Hälfte der Querschnittfläche an der ersten Endstelle (12) ist.
Wellenführungssystem nach Anspruch 3, bei dem die Querschnittfläche an der ersten Endstelle (16) in der Größenordnung von ein Siebtel der Querschnittfläche an der ersten Endstelle (12) ist.