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Kondensatormikrophon mit sehr kleinem Luftabstand zwischen Membran
und Gegenfläche Die Erfindung bezieht sich auf Kondensatormikrophone und in erster
Linie auf die Ausbildung und Herstellung des sehr kleinen Luftspaltes zwischen Membran
und Gegenelektrode und ferner auf die Form und Bearbeitung der Membrangegenfläche,
d. h. der Gegenelektrode. Von diesem Luftspalt, der im allgemeinen etwa io bis 20,u
dick ist, und von dessen Maßhaltigkeit sowie von der Sauberkeit der Gegenfläche
hängt die Qualität des Mikrophons hinsichtlich Frequenzgang, Übertragungsmaß, Richtwirkung
entscheidend ab.
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Bei den bekannten Mikrophonen wird der Luftspalt und die Gegendläche
im allgemeinen in mühseliger Handarbeit auf das erforderliche Maß gebracht, z. B.
durch Touschieren. Ferner hat man auch schon die Gegenfläche in den inneren Teil
der Elektrode eingedreht und die Membran über verhältnismäßig breite stehengelassene
Ränder gespannt. Man hat auch schon zwischen Membran und Gegenfläche Zwischenlagen
aus dünner Isolierstoffolie eingelegt, deren Dicke den Abstand bestimmt. Alle Verfahren
besitzen den Nachteil, daß sie ungenau sind und nur für kleine Stückzahlen in Betracht
kommen. Außerdem klatscht bei zu hoher Gleichspannung die Membran an die Gegenfläche
an und wird festgebremst. Bei den zwischengelegten Folien und den breiten Rändern
treten ferner Verluste durch schädliche Kapazitäten auf.
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Gemäß der Erfindung wird nun bei dem Kondensatormikrophon eine Membrangegenfläche
(Gegenelektrode) verwendet, die im -Prägeverfahren bearbeitet ist.
'per
V orteil der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß durch das *Prägen mittels
glatter Präge,-, Stempel die natürlichen Unebenheiten der Membrangegenfläche eingeebnet
werden. Die .Unebenheiten können bei unbearbeiteten Blechen etwa 5,u- hoch sein
und deshalb bereits irr die Größenordnung der Lüftspaltdicke kommen. Man versuchte
sie bisher durch Feinstbearbeitungsmethoden, z. B. Schleifern oder Touschieren,
zu beseitigen. Bei Verwendung der geprägten Membrangegenflächen nach der Erfindung
wird die Feinstbearbeitung überflüssig und auch bei billiger Serienfertigung mit
maschinellen Mitteln höchste Genauigkeit erreicht. ' -Gemäß einer Weiterbildung
der Erfindung werden auf die Membrangegenflächen Erbebitnggn als Mernbrananstützungen
geprägt, z. B. linienförmige Stege, Ringe od. dgl., die eine dem Membranabstand
-ent-. sprechende Höhe (etwa io bis- 20.ß) ,besitzen. Ihre Breite beträgt beispielsweise
o;i mrii, d. h. sie sind größenordnungsmäßig etwa zehnmal so breit wie hoch. Die
Membran wird straff darübergespannt und von den Erhebungen bzw. Stegen abgestützt.
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Die Erfindung und dazugehörige Einzelheiten sind an Hand der Abb.
i bis 7 beispielsweise erläutert. In Abb. i sind sämtliche Teile des Mikrophons
in der keihenrfolge, wie sie zusammengefügt werden, ülk.reinandergezeichnet. Alle.Mikrophonteile
werden von dem ringförmigen aus Blech gezogenen Geliäuse i aufgenommen, in das zunächst
die als Staubschutz dienende feine Drahtgaze 2 eingelegt wird. Dann folgt der ebenfalls
gezogene, nach oben gewölbte Deckel 3: auf dessen Rand von unten die dünne Folienmembran
4 (z. B. Vinifol) mit der im Vakuum aufgedampften. Metallschicht (z. B. aus Zinn,
Aluminium öder Antimon) nach oben so aufgeklebt ist, daß die Metallschicht mit dem
Deckel Kontakt macht. Die Gegenelektrode 5 ist als Scheibe aus gelochtem Blech,
dessen Löcher maaschinell ausgestanzt sind, ausgeschnitten oder ausgestanzt .und
gemäß der Erfindung mit drei feinen konzentrischen Abstützrin.gen 6 versehen. Diese
Ringe sind etwa io bis 20,c hoch und etwa o,i mm breit. Die Gegen elektrode 5 wird
in eine Vertiefung des Isolierkörpers 7 (z. B. Preßkörper) so weit eingedrückt,
claß sie etwas (etwa 0,3 mm) über die Ringfläche übersteht und mit dem nach
außen führenden Kontaktstift 8 verlötet. Der aus der Gegenelektrode 5 und Isolierkörper
7 gebildete Teil g wird nunmehr 'in, das Gehäuse i eingeführt, wobei sich die Membran
über die vorstehende Gegenelektrode 5 wie ein Trommelfell spannt. Der radiale Abstand
der Ringe 6 ist so bemessen, daß die zwischen den Ringen liegenden Teilmembranflächen
gleiche oder ungefähr gleiche Eigenresonanzen besitzen. Vorzugsweise erfolgt die
Anordnung der Ringe in den Schwingungsknotenlinien der Membran. Auf der Rückseite
des Teiles 9 ist eine schlaffe, akustisch uriwirksame Folienmembran io aufgeklebt,
die den hinter der Gegenelektrode 5 liegenden Luftraum abschließt. Dann folgt eine
als Dichtung wirkende Seidenscheibe i i und der hintere Abschlußdeckel 12; in den
die feinen Luftkanäle 13 radial eingraviert oder eingeprägt sind. Nach Einfügen
aller Teile wird der Rand des Gehäuses i umgelxirdelt und das Mikrophon damit verschlossen.
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in den Abb. 2 bis 6 sind weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen
der Gegenelektrode 5 und der feinen: Stege dargestellt. 111 Alb. 2 ist eine Gegenelektrode
5 gezeigt, die nur einen Abstützring 13 am äußeren Rand besitzt. In ebb. 3 sind
sieben nebeneinander angeordnete Ringe 11 vorgesehen und in Abb. 4 radiale Stege
15. In A11. 5 sind die Stege 16 netzförmig über die Elektrodenfläche verteilt und
in Abb.6 sind in ähnlicher Weise wie bei Abb. i drei konzentrische Ringe 1 7 vorgesehen.
Die Löcher 18 in der Gegenelektrode 5 sind hier jedoch so angeo@dnet, daß die in
den Zwischenräumen verlaufen-,den. 17 nicht unterbrochen sind. Es ist jedoch auch
möglich, unterbrochene Stege zu verwenden, z. B. indem man sie über die Elektrodenlöcher
hinwegzieht; . sie können aber auch aus punktförmigen Gebilden bestehen. In Alb.
7 ist das fertige Mikrophon dargestellt.
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Das Prägen der Gegenelektroden 5 erfolgt in ähnlicher Weise wie bei
der Münzenherstellung mit Hilfe von Prägepressen und gehärteten Prägestempeln. Letztere
sind plangeschlifiien und gegebenenfalls touschiert, um völlig saubere Gegenflächen
zu erzielen. Für den Fall, daß Erhebungen oder Stege in die Gegenelektrode 5 eingeprägt
werden sollen, trägt der Prägestempel entsprechende Vertiefungen oder Rillen.
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Die Breite der Stege bestimmt die schädliche Kapazität des Mikrophons,
da die Membran an diesen Stellen aufliegt und elektroakustisch unwirksam ist. Es
ist also günstig, die Stege so schmal zii machen, wie dies aus mechanischen und
fertigungstechnischen Gründen zugelassen werden kann. Als praktisches Maß ist etwa
o,i min ermittelt worden, es sind jedoch Abweichungen davon möglich.
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Die 'Höhe der Abstützerhebungen beeinflußt die Reibungsdämpfung der
Membranen. Bei Richtmikrophonen kann es unter Umständen zweckmäßig sein, die Abstützhöhen
der verschiedenen Membranen unterschiedlich zu machen durch verschiedene Prägung
der Gegeilfliiclleil. Nlan kann auch verschiedene Musterung wählen und gegebenenfalls
hei der einen Membran eine glatte liegeilelektrode ohne Erhebungen verwenden.