DE706137C - Speaker arrangement - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
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- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
- H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
- H04R1/22—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only
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- H04R1/2807—Enclosures comprising vibrating or resonating arrangements
- H04R1/283—Enclosures comprising vibrating or resonating arrangements using a passive diaphragm
- H04R1/2834—Enclosures comprising vibrating or resonating arrangements using a passive diaphragm for loudspeaker transducers
Description
Die Erfindung betrifft eine Lautsprecheranordnung zur Verbesserung der Wiedergabe des Gebietes der tiefen Frequenzen. Es sind bereits Schallwiedergabeanordnungenbekannt-S geworden, bei denen mehrere auf verschiedene Frequenzbereiche abgestimmte Lautsprecher in einem einzigen Gehäuse untergebracht waren. Ferner ist es bekannt, einem in einem abgeschlossenen Gehäuse untergebrachten Lautsprecher zusätzliche Membranen zuzu-• ordnen, die lediglich infolge der Luftkopplung, also ohne einen besonderen Antrieb in Schwingung versetzt wurden. Da die bekannten Vorrichtungen infolge des elektromagnetischen Antriebs keine tief abgestimmten Membranen besaßen, konnte die Zuordnung einer zweiten nicht angetriebenen Membran hinsichtlich der Wiedergabe der tiefen Frequenzen nicht auswirken. The invention relates to a loudspeaker arrangement to improve the reproduction of the low frequency range. There are Sound reproduction devices have already become known-S, in which several on different Frequency range-matched loudspeakers housed in a single housing was. It is also known to have one housed in a closed housing Assign loudspeakers additional membranes • which are only due to the air coupling, so were set in vibration without a special drive. As the known devices no deeply tuned membranes due to the electromagnetic drive possessed, could assign a second non-powered diaphragm with regard to the Playback of the low frequencies does not have any effect.
Es ist ferner "bei solchen Lautsprechern bekanntgeworden, bei einem sehr kleinen Gehäuse ohne Schall wand eine gute Wiedergabe der tiefen Frequenzen dadurch zu bringen, daß man die Rückseite eines Gehäuses, dessen Durchmesser nicht viel größer als der Membrandurchmesser war, durch eine elastisch aufgehängte Membran abschloß. Diese Lautsprecherform-soll also nicht Resonanzschwierigkeiten bei Gehäuselautsprechern überwinden, sondern allein ermöglichen, bei einem kleinen Gehäuse die sonst übliche Schallwand zu sparen.It has also become known "for such loudspeakers, with a very small housing to bring a good reproduction of the low frequencies without a baffle that you have the back of a housing, the diameter of which is not much larger than the diaphragm diameter was terminated by an elastically suspended membrane. This speaker shape should So don't overcome resonance problems with cabinet speakers, but only enable the usual baffle with a small housing to save.
Bei den üblichen Lautsprechern wird die Membran innerhalb einer Öffnung der Vorderwand eines Gehäuses angeordnet. Die Rückseite des Gehäuses bleibt offen. Wenn man ■die Rückseite schließt, was wegen der Verhinderung des akustischen Kurzschlusses der von der Membran ausgehenden Schallschwingungen und mit Rücksicht auf die Verhinde- rung des Eindringens von Staub in das Gerät erwünscht ist, entstehen Reflexionen, die insofern nachteilig sind, als sie die naturgetreue Wiedergabe beeinträchtigen und auf das Schwingen der angetriebenen Membran zurüekwirken. Ferner treten bei allseitigem Abschluß des Gehäuses bei gewissen Frequenzen außerordentlich störende Resonanzerscheinungen auf. Der bei solchen in einem Gehäuse eingebauten dynamischen Lautsprecher gefürchtete Kellerton ist auf solche Resonanzerscheiniungen zurückzuführen. Die Rückwirkung auf die Membran selbst wirkt sich so aus, daß infolge der Phasendifferenz der reflektierten Schwingungen gegenüber den durch die ,Antriebsvorrichtung hervorgerufenen Schwingungen die Nutzamplitude verringert wird.In conventional loudspeakers, the membrane is located inside an opening in the front wall a housing arranged. The back of the case remains open. If ■ the back closes, which is because of the prevention the acoustic short-circuit of the sound vibrations emanating from the membrane and with regard to the prevention tion of the penetration of dust into the device is desired, there are reflections that insofar are disadvantageous in that they impair the lifelike reproduction and on the Swing back the driven diaphragm. Furthermore occur with all-round closure of the housing at certain frequencies extremely disruptive resonance phenomena on. The dynamic loudspeaker built into such a case dreaded cellar tone is due to such resonance phenomena traced back. The reaction on the membrane itself has an effect so that as a result of the phase difference of the reflected vibrations compared to the caused by the drive device Vibrations the useful amplitude is reduced.
Es hat sich nun herausgestellt, daß bei einer Lautsprecheranordnung, die zur VerbesserungIt has now been found that in a loudspeaker arrangement to improve
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der Wiedergabe des Gebietes der tiefen Frequenzen mit mindestens zwei oder mehr in einem geschlossenen Gehäuse eingebauten und durch den im Gehäuse eingeschlossenen L • 5 raum gekoppelten, tief abgestimmten Mem branen, von denen die eine unmittelbar y" einem Lautsprechersystem angetrieben w versehen ist, die bei einem abgeschlossenen Gehäuse auftretenden Reflexionen dadurch ίο gemäß der Erfindung vermieden werden können, daß die mittelbar angetriebene (n) Membran (en) in derselben Wand wie die unmittelbar angetriebene Membran angeordnet ist (sind) und daß das Mindestvolumen des Gehäuses etwa io5 cm8 beträgt. Diese Anordnung bringt weiterhin noch den Vorteil mit sich, daß die Membranen so bemessen werden können, daß eine Vergrößerung des Frequenzbandes nach dem Bereich der tiefen Frequenzen hin erhalten werden kann.the reproduction of the area of the low frequencies with at least two or more built in a closed housing and through the enclosed in the housing L • 5 space-coupled, deeply tuned Mem branes, one of which is directly driven by a loudspeaker system Reflections occurring in a closed housing can be avoided according to the invention that the indirectly driven membrane (s) is (are) arranged in the same wall as the directly driven membrane and that the minimum volume of the housing is about 10 5 cm 8 This arrangement also has the advantage that the diaphragms can be dimensioned in such a way that an enlargement of the frequency band towards the range of the low frequencies can be obtained.
Die Abbildungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sowie Schaltbilder und Kurven zur Erläuterung des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens.The figures illustrate exemplary embodiments of the subject matter of the invention as well as circuit diagrams and curves to explain the idea on which the invention is based.
In der Abb. 1 ist mit 1 die Schallkammer bezeichnet, die durch das Gehäuse 2 gebildet wird. Das Gehäuse 2 besitzt öffnungen 3 und 4. In der Öffnung 3 ist eine Membran 5 angeordnet, die durch die Vorrichtung 6 elektrodynamisch angetrieben wird. In der öffnung 4 befindet sich eine zweite Membran 7, die keine eigene Antriebsvorrichtung besitzt. Die Abb. 2 zeigt ein Gehäuse 2 mit drei Membranen, von denen die mittlere, S, elektrodynamisch angetrieben wird, während die äußeren, Ja, die symmetrisch zur mittleren angeordnet sind, keinen eigenen Antrieb besitzen. In Fig. 1, 1 denotes the sound chamber, which is formed by the housing 2. The housing 2 has openings 3 and 4. A membrane 5, which is electrodynamically driven by the device 6, is arranged in the opening 3. In the opening 4 there is a second membrane 7 which does not have its own drive device. Fig. 2 shows a housing 2 with three membranes, of which the middle, S, is electrodynamically driven, while the outer, J a , which are arranged symmetrically to the middle, have no drive of their own.
Das Wesen des Lautsprechers gemäß der Erfindung erkennt man durch einen Vergleich
mit der äquivalenten elektrischen Schaltung gemäß Abb. 3. Diese zeigt ein gewöhnliches
Tiefpaßfilter, wie es durch zwei Membranen gebildet würde, von denen beide dieselben
Massen (M1 = M2) besitzen und die durch
eine akustische Kapazität C gekoppelt sind. Für eine solche Schaltung ist die Grenzfrequenz
j. I The essence of the loudspeaker according to the invention can be seen by a comparison with the equivalent electrical circuit according to Fig. 3. This shows an ordinary low-pass filter, as it would be formed by two membranes, both of which have the same masses (M 1 = M 2 ) and which are coupled by an acoustic capacitance C. For such a circuit is the cutoff frequency
j. I.
Hier istHere is
mx = jw2 = ■ m x = jw 2 = ■
Masse der Membran (Fläche)2 Mass of the membrane (area) 2
undand
ν ~ds~*'ν ~ ds ~ * '
wo V das Volumen der Luftkammer, d die Dichte der Luft und s die Schallgeschwindigkeit in Luft ist.where V is the volume of the air chamber, d is the density of the air and s is the speed of sound in air.
ZahlenbeispielNumerical example
:£,"/:<JSperrfrequenz f = 80 Hz,: £, "/: <J blocking frequency f = 80 Hz,
'1V Masse der Membranen M1-M2-IOg, T' -Fläche jeder Membran = 320 cm2.' 1 V mass of the membranes M 1 -M 2 -IOg, T' area of each membrane = 320 cm 2 .
Dann istThen
W1 = W2 = —. r-^ = 0,0001 ,W 1 = W 2 = -. r- ^ = 0.0001,
2 (320)2
Setzt man in die Formel für /: 2 (320) 2
If you put in the formula for /:
f — 80 f - 80
π ]/ο,οοοι C π ] / ο, οοοι C
dann wirdThen it will be
ds2 0,0013 (34100)2 ds 2 0.0013 (34100) 2
Hieraus erhält man für V den Wert von 230 000 cm8.This gives the value of 230,000 cm 8 for V.
Die Abb. 3 zeigt das elektrische Ersatzbild der Lautsprecheranordnung gemäß der Abb. 1. Die umgerechneten Membranmassen mx und W2 entsprechen den Spulen W1 und W2. Mit T1 und r2 sind .die Strahlungswiderstände der angetriebenen und der nicht angetriebenen Membranen bezeichnet. Die Querkapazität C entspricht der akustischen Kapazität. Die Antriebskraft ist mit P bezeichnet.Fig. 3 shows the electrical equivalent image of the loudspeaker arrangement according to Fig. 1. The converted membrane masses m x and W 2 correspond to the coils W 1 and W 2 . The radiation resistances of the driven and non-driven membranes are denoted by T 1 and r 2. The transverse capacitance C corresponds to the acoustic capacitance. The driving force is denoted by P.
Wie man von der Arbeitsweise eines solchen Filtersystems weiß, tritt zwischen den beiden Seiten des Netzwerkes eine Phasenverschiebung auf.As is known from the way such a filter system works, there is a difference between the two Side of the network on a phase shift.
Die Abb. 4 zeigt die Phasenbeziehungen zwischen der angetriebenen Membran und der Hilfsmembran. In die Abhängigkeit des Phasenwinkels von der Frequenz gehen die Werte für die Membranmassen und für die akustische Kapazität des Schallraumes ein, ebenso die anderen Veränderlichen der oben angegebenen Formeln.Fig. 4 shows the phase relationships between the driven diaphragm and the Auxiliary membrane. The values for the membrane masses and for the acoustic capacity of the sound space, as well as the other variables of the above given formulas.
In der Abb. 5 zeigt die punktierte Kurve 9 den Frequenzgang eines üblichen Laut-Sprechers mit einer einzigen Membran ohne Schall wand, während die ausgezogene Kurve 10 den Frequenzgang bei einer erfindungs- :emäßen Lautsprecheranordnung mit zwei Membranen veranschaulicht, durch die ein no viel gleichmäßigerer und naturgetreuerer Frequenzgang erhalten wird. Im Gebiet der höheren Frequenzen verbessert allerdings die Hilfsmembran den Frequenzgang nur wenig, da sie wegen ihrer großen Masse nach hohen Frequenzen zu allmählich unwirksam wird, wenn der Phasenwinkel sich i8o° nähert. In den tiefen Frequenzen macht sich jedoch eine beträchtliche Verbesserung der Wiedergabe bemerkbar. .In Fig. 5, the dotted curve 9 shows the frequency response of a conventional loudspeaker with a single diaphragm without a sound wall, while the solid curve 10 the frequency response in a loudspeaker arrangement according to the invention with two Diaphragms illustrated by which a no much more uniform and lifelike Frequency response is obtained. In the area of higher frequencies, however, the improves Auxiliary diaphragm has only a small frequency response, as it is high because of its large mass Frequencies too gradually become ineffective as the phase angle approaches i8o °. In however, the low frequencies make a considerable improvement in reproduction noticeable. .
Die Hauptvorteile des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens bestehen dem-The main advantages of the idea underlying the invention are therefore
entsprechend in der Verbesserung der Schallwiedergabe in dem Bereich der tieferen Frequenz und der Unschädlichmachung der Gehäuseresonanz. correspondingly in the improvement of the sound reproduction in the range of the lower frequency and rendering the housing resonance harmless.
Claims (1)
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