DE927037C

DE927037C - Capacitive microphone with changeable directional characteristic

Info

Publication number: DE927037C
Application number: DEP34850A
Authority: DE
Inventors: Herbert Grosskopf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-02-23
Filing date: 1949-02-23
Publication date: 1955-04-28
Also published as: GB689184A; FR1018621A

Description

(WiGBl. S. 175)(WiGBl. P. 175)

AUSGEGEBEN AM 28. APRIL 1955ISSUED APRIL 28, 1955

p 34850 Villa j 2IO²· Dp 34850 Villa j 2IO ² · D

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

Die Erfindung betrifft ein kapazitives (Kondensator-) Mikrophon, bei dem mehrere Einzelmikrophone zu einer Kombination mit veränderbarer Richtcharakteristik vereinigt sind.The invention relates to a capacitive (condenser) microphone, in which several individual microphones a combination with changeable directional characteristics are combined.

Unter den hochwertigen Mikrophonen eignet sich besonders das kapazitive Mikrophon wegen seiner geringen Abmessungen zur Herstellung von Richtcharakteristiken mit bevorzugt einseitiger oder zweiseitiger Schallaufnahme. Solche Charakteristiken sind in der Praxis als Nieren- (Kardioiden-) oder Achtercharakteristiken bekannt. Die gerichtete Schallaufnahme mit solchen Mikrophonen ist oft sehr vorteilhaft. So kann man z. B. mit einem gerichteten Mikrophon aufnahmeseitig den Einfluß übertriebenen Nachhalls mindern oder in normalen Räumen wegen der geringeren Schallaufnahme den Abstand zwischen Klangkörper und Mikrophon erheblich vergrößern, ohne daß das Klangbild verwaschen wird. Im praktischen Betrieb wird in jedem Einzelfall erprobt, welche der drei Charakteristiken zu wählen ist. Es ist also ein dringendes Erfordernis in der Schallaufnahmetechnik, Mikrophone verschiedener Charakteristiken leicht gegeneinander austauschen zu können.Among the high-quality microphones, the capacitive microphone is particularly suitable because of its small dimensions for the production of directional characteristics with preferably one-sided or two-sided Sound recording. Such characteristics are in practice as kidney (cardioid) or figure eight characteristics known. The directional sound recording with such microphones is often very advantageous. So you can z. B. with a directional microphone on the recording side the influence of exaggerated reverberation reduce or in normal rooms because of the lower sound absorption the distance between sound bodies and enlarge the microphone considerably without blurring the sound image. In practical operation it is tested in each individual case which of the three characteristics is to be selected. So it's an urgent one Requirement in sound recording technology, microphones of different characteristics easily to be able to exchange them for each other.

Da ein kapazitives Mikrophon stets unmittelbar mit einem Verstärker verbunden sein muß, ist es heute üblich, die kapazitiven Systeme (Kapseln) durch eine Steckvorrichtung mit dem Verstärker zu verbinden, damit sie ausgewechselt werden können. Es ist aus diesen Gründen verständlich, wenn man versucht hat, Mikrophone zu bauen, deren Charakteristik durch einfache Betätigung eines Schalters geändert werden kann. Bisher ist unter den kapazitiven Empfängern jedoch nur ein Mikrophon dieser Art bekannt. Bei diesem Mikrophon kann man von einer Kreis- auf eine Nierencharakteristik umschalten. Mit diesem Schaltvorgang ändert sich aber gleichzeitig die Empfindlichkeit. Dies ist unerwünscht, denn wenn man die Wirkung der Richtwirkungsänderung eines Mikrophons un-Since a capacitive microphone must always be directly connected to an amplifier, it is today It is common practice to connect the capacitive systems (capsules) to the amplifier using a plug-in device, so that they can be exchanged. For these reasons it is understandable when one has tried To build microphones whose characteristics can be changed by simply pressing a switch can. So far, however, only one microphone of this type is known among the capacitive receivers. at this microphone can be switched from circular to cardioid. With this switching process but at the same time the sensitivity changes. This is undesirable because when you see the effect the change in direction of a microphone un-

mittelbar beobachten will, ist es erforderlich, daß der Schall aus der Hauptrichtung, also z. B. der direkt vom Klangkörper kommende Schall, trotz Änderung der Richtcharakteristik unverändert und tatsächlich nur der aus anderen Richtungen auf das Mikrophon kommende Schall in veränderter Stärke aufgenommen wird. Außerdem bedingt die Empfindlichkeitsänderung in den meisten Fällen eine Nachregelung der Verstärkung.wants to observe indirectly, it is necessary that the Sound from the main direction, e.g. B. the sound coming directly from the sound body, despite the change the directional characteristic unchanged and actually only that of the microphone from other directions incoming sound is absorbed in a different strength. In addition, it causes the change in sensitivity in most cases a readjustment of the gain.

id Die Erfindung gibt nun die Möglichkeit, ein Mikrophon herzustellen, das nicht nur die drei in der Praxis verwendeten Mikrophone mit Kreis-, Nieren--und Achtercharakteristik in einem System vereinigt, sondern darüber hinaus bei gleichbleibender Empfindlichkeit in der Hauptrichtung einen ,stetigen Übergang von der Kreis- über die Nieren- zur Achtercharakteristik ermöglicht.id The invention now gives the possibility of a microphone to produce not only the three microphones used in practice with circular, cardioid and Eighth characteristics combined in one system, but also with the same sensitivity in the main direction a steady transition from circular to cardioid to figure-of-eight characteristics enables.

Die Erfindung besteht darin, daß die Einzelmikrophone wechselspannungsmäßig verbunden, aber gleichao spannungsmäßig getrennt sind, so daß die Vorspannung der Einzelmikrophone unabhängig voneinander und damit die Richtcharakteristik der Kombination in stetigem oder unstetigem Übergang von einer Richtcharakteristik zu mehreren anderen veränderbar sind. Zur Vermeidung einer Änderung der Empfindlichkeit der Kombination in der Hauptrichtung wird die Vorspannung der Einzelmikrophone in jeweils geeigneter Weise geändert. Die Erfindung betrifft als weitere Einzelheiten unter anderem die Verwendung des an sich bekannten Mikrophons (mit einer durchbohrten Platte und zwei isoliert aufgebrachten elektrisch leitenden Membranen) als Kombination zweier Nierenmikrophone, ferner verschiedene Arten der wechselspannungsmäßigen Verbindung der Einzelmikrophone der Kombination miteinander, weiter verschiedene Mittel zur Herbeiführung von Änderungen der Richtcharakteristik sowie die Fernsteuerbarkeit der Richtcharakteristiken. Da nämlich diese Änderungen durch Regeln einer Gleichspannung bewirkt werden, kann die Richtcharakteristik ferngesteuert werden.The invention consists in that the single microphones connected in terms of alternating voltage, but are also separated in terms of voltage, so that the bias the individual microphones independently of each other and thus the directional characteristics of the combination in continuous or discontinuous transition from one directional characteristic to several others are changeable. To avoid a change in the sensitivity of the combination in the main direction, the bias the individual microphones changed in a suitable manner. The invention relates as further Details include the use of the well-known microphone (with a pierced Plate and two insulated electrically conductive membranes) as a combination of two cardioid microphones, also different types of AC voltage connection of the individual microphones the combination with one another, further various means for bringing about changes in the directional characteristic as well as the remote controllability of the directional characteristics. Because these changes are due Controlling a DC voltage are effected, the directional characteristic can be remotely controlled.

In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise erläutert.The invention is illustrated by way of example in the drawings.

Fig. ι zeigt das Entstehen einer Nierencharakteristik aus einer Kreis- und einer Achtercharakteristik; Fig. 2 ist eine. Prinzipschaltung für ein .aus einem Achter- und einem Nierenmikrophon bestehendes Mikrophon mit veränderbarer Richtcharakteristik;Fig. Ι shows the emergence of a cardioid characteristic from a circle and a figure-of-eight characteristic; Fig. 2 is a. Schematic circuit for one .from one Eight microphone and one cardioid microphone with adjustable directional characteristic;

Fig. 3 zeigt das Entstehen einer Charakteristik einer Kombination von Mikrophonen, die aus zwei entgegengesetzt gerichteten Nierenmikrophonen besteht;Fig. 3 shows the emergence of a characteristic of a combination of microphones, the two opposite directional cardioid microphones;

Fig. 4 bis 10 sind Darstellungen von durch verschiedene Verhältnisse und Polung der Vorspannungen bewirkten Charakteristiken;Figures 4 through 10 are illustrations of through various Relationship and polarity of the pretension caused characteristics;

Fig. 11 ist eine Prinzipschaltung des bekannten umschaltbaren, aus einer Elektrode mit zwei Membranen bestehenden Mikrophons;Fig. 11 is a schematic diagram of the known switchable, microphone consisting of an electrode with two membranes;

Fig. 12 ist eine Prinzipschaltung für ein Mikrophon mit veränderbarer Richtcharakteristik unter Benutzung von zwei entgegengesetzt gerichteten Nierenmikrophonen; Fig. 12 is a schematic diagram for a microphone with variable directivity using from two oppositely directed cardioid microphones;

Fig. 13 ist eine Prinzipschaltung für ein Mikrophon mit veränderbarer Richtcharakteristik unter Benutzung des Mikrophons von Fig. 11.Fig. 13 is a schematic diagram for a microphone with variable directivity using of the microphone of FIG. 11.

Für Fig. ι und 3 ist die allgemein übliche Darstellung einer Richtcharakteristik in einem Polarkoordinatensystem gewählt worden. Die mit Pfeil versehene Koordinate stellt die Hauptrichtung dar. Der Vektor unter dem Winkel α vom Nullpunkt bis zur Kurve stellt die Empfindlichkeit des Mikrophons für einen Schalleinfall aus der Richtung α dar (Fig. 1).For Fig. Ι and 3 is the general representation a directional characteristic in a polar coordinate system has been chosen. The arrowed coordinate represents the main direction. The vector at the angle α from the zero point to the curve represents the sensitivity of the microphone to a sound incidence from the direction α (Fig. 1).

Bekanntlich ist die Empfindlichkeit eines Kondensatormikrophons unmittelbar proportional der angelegten Gleichspannung. Je größer die angelegte Gleichspannung ist, desto größer ist die dem Mikrophon aufgeprägte Ladung. Wird nun z. B. durch Annähern der Membran an die Gegenelektrode die Kapazität vergrößert, so sinkt die Gleichspannung am Mikrophon. Entfernt sich die Membran, so wird die Spannung erhöht. Bei Schwankungen der Membran um die Ruhelage werden demnach die Spannungs-Schwankungen um den Ruhewert der Gleichspannung um so größer sein, je größer die Gleichspannung selbst ist. Weiter ist leicht einzusehen, daß die Schwankungen der Gleichspannung, die nichts anderes als die abgegebene Wechselspannung darstellen, in ihrer Phase um i8o° gedreht werden, wenn man das Vorzeichen der Gleichspannung ändert. Man hat es also in der Hand, durch die Größe der angelegten Gleichspannung die Größe der abgegebenen Wechselspannung und durch Umpolen der Gleichspannung die Phase der abgegebenen Wechselspannung um 180° zu ändern.As is well known, the sensitivity of a condenser microphone is directly proportional to the one applied DC voltage. The greater the applied DC voltage, the greater the microphone's impressed charge. If now z. B. by approaching the membrane to the counter electrode If the capacity increases, the DC voltage on the microphone drops. If the membrane is removed, then the tension increases. If the membrane fluctuates around the rest position, the voltage fluctuations are accordingly around the quiescent value of the direct voltage, the greater the direct voltage itself is. Further it is easy to see that the fluctuations of the DC voltage are nothing other than the represent the alternating voltage output, can be rotated in phase by 180 ° if the sign the DC voltage changes. So you have it in your hand, thanks to the magnitude of the DC voltage applied the size of the output alternating voltage and, by reversing the polarity of the direct voltage, the phase to change the output alternating voltage by 180 °.

Kennzeichnend für die vorliegende Erfindung ist nun, daß eine Änderung der Richtcharakteristik nicht durch einen Schaltvorgang ausgelöst werden muß, sondern daß die Größe der abgegebenen Wechselspannung eines Kondensatormikrophons durch Änderung seiner Vorspannung stetig und die Phase der Wechselspannung durch Umpolen der Vorspannung geändert wird, wodurch in einer Kombination von Einzelmikrophonen eine Änderung der Richtcharakteristik erzielt wird.It is characteristic of the present invention that there is no change in the directional characteristic must be triggered by a switching process, but that the size of the output alternating voltage of a condenser microphone by changing its bias voltage steadily and the phase of the AC voltage is changed by reversing the polarity of the bias voltage, resulting in a combination of Single microphones a change in directional characteristic is achieved.

Bekannt ist, daß man durch Zusammenschalten zweier oder von mehr als zwei Mikrophonen verschiedener Richtcharakteristik eine Vielzahl von Richtcharakteristiken erhalten kann, solange das gesamte System klein zur Wellenlänge der höchsten zu übertragenden Frequenz ist. In allen diesen Fällen bietet bei einem kapazitiven Mikrophon die Regelung der Vorspannung durch die damit bewirkte Empfindlichkeits- und Phasenänderung ein einfaches Mittel zur kontinuierlichen Veränderung der Richtwirkung, wenn man erfindungsgemäß dafür sorgt, daß die Mikrophone gleichspannungsmäßig getrennt, aber wechselspannungsmäßig verbunden sind. Dies kann grundsätzlich in sehr verschiedener Weise geschehen, z. B. durch eine Batterie (nach Fig. 2), einen Kondensator (nach Fig. 13) oder auch durch den kapazitiven Innenwideritand der Mikrophone (nach Fig. 12).It is known that by interconnecting two or more than two microphones different Directional pattern can get a variety of polar patterns as long as the whole System is small to the wavelength of the highest frequency to be transmitted. In all of these cases it offers in the case of a capacitive microphone, the regulation of the bias voltage through the sensitivity and phase change a simple means of continuously changing the directivity when according to the invention, it is ensured that the microphones are separated in terms of DC voltage, but in terms of AC voltage are connected. This can basically be done in very different ways, e.g. B. by a battery (according to FIG. 2), a capacitor (according to FIG. 13) or by the capacitive internal resistance the microphones (after Fig. 12).

Setzt man z. B. ein Mikrophon mit einer Achtercharakteristik unmittelbar in die Nähe eines Mikrophons. mit Kreischarakteristik, so kann man hiermit alle Charakteristiken zwischen Kreis, Niere und Acht erhalten, wenn man die Empfindlichkeit beider Mikrophone durch ihre Vorspannung regelt. Wird die Vorspannung der Mikrophone so eingestellt, daß beide [leiche Empfindlichkeit in der Hauptrichtung haben,If you put z. B. a microphone with a figure eight characteristic immediately in the vicinity of a microphone. with a circle characteristic, you can use all characteristics between circle, cardioid and figure eight obtained by regulating the sensitivity of both microphones through their bias. Will the bias the microphones are set so that both [have slight sensitivity in the main direction,

so erhält man beim Zusammenschalten als Summencharakteristik eine Kardioide. Dies ist in Fig. ι veranschaulicht, die zeigt, wie durch Addition der Achtercharakteristik ι und der Kreischarakteristik 2 zweier Mikrophone, die in der Hauptrichtung gleiche Empfindlichkeit haben, eine Nierencharakteristik 3 (in Form einer Kardioide) mit doppelter Empfindlichkeit in der Hauptrichtung entsteht. Da ein Achtermikrophon auf den Druckunterschied zwischen Vorder- und Rückseite des Mikrophons anspricht, kehrt die Bewegung der Membran ihre Phase um, wenn das Mikrophon von hinten angeregt wird. Deshalb sind die Vektoren für die hintere Hälfte der Acht, z. B. der Vektor 4, negativ anzusetzen. Ändert man die Vorspannung des einen Mikrophons von dem eingestellten Wert bis auf Null, so geht die Niere 3 der Fig. 1 allmählich in die Charakteristik des Mikrophons über, dessen Vorspannung nicht geändert wurde.in this way a cardioid is obtained as the sum characteristic when interconnected. This is illustrated in Fig. Ι, which shows how by adding the figure eight characteristic and the circle characteristic 2 two Microphones that have the same sensitivity in the main direction, a cardioid polar pattern 3 (in the form a cardioid) with double sensitivity in the main direction. There an eight microphone on Addresses the pressure difference between the front and back of the microphone, the movement of the Membrane changes its phase when the microphone is excited from behind. Therefore the vectors for the back half of the eight, e.g. B. the vector 4, to be considered negative. If you change the bias of one Microphone from the set value to zero, the cardioid 3 of FIG. 1 gradually goes into the characteristic microphone whose preload has not been changed.

Will man die bei diesen Änderungen der Richt-If you want to take into account these changes in

charakteristik auftretenden Änderungen (insbesondere Vergrößerungen) der Empfindlichkeit in der Hauptrichtung vermeiden, so kann man dies erfindungsgemäß dadurch erreichen, daß die Vorspannung des einen Mikrophons um genau so viel vergrößert wird, wie die des anderen verkleinert wird. Dies kann z. B. nach Fig. 2 mit Hilfe eines einzigen Potentiometers geschehen. In Fig. 2 ist die Elektrode 5 eines Mikrophons mit Kreischarakteristik (Druckempfänger) mit dem positiven, die Elektrode 6 eines Mikrophons mit Achtercharakteristik (Druckgradientenempfänger) mit dem negativen Pol einer Batterie 7 verbunden, die gleichzeitig die wechselspannungsmäßige Verbindung beider Elektroden herstellt. Die Membranen 8 und 9 der beiden Mikrophone sind über einen Kondensator 10 mit einem Ableitwiderstand 11 und dem Gitter einer Röhre 12 nur wechselspannungsmäßig verbunden, so daß ihr Gleichspannungspotential mit Hilfe eines Potentiometers 13 von Minus bis Plus Batteriespannung geändert werden kann, wobei die Vorspannung des einen Mikrophons um genau soviel zunimmt, wie die des anderen abnimmt. Die gleichspannungsmäßige Trennung und wechselspannungsmäßige Verbindung wird in diesem Fall durch die Spannungsquelle erreicht. characteristic changes (especially enlargements) of the sensitivity in the main direction avoid, this can be achieved according to the invention in that the bias of the one microphone is enlarged by the same amount as that of the other is reduced. This can e.g. B. done according to Fig. 2 with the help of a single potentiometer. In Fig. 2 the electrode 5 is a microphone with circular characteristics (pressure receiver) with the positive, the electrode 6 of a microphone with Figure eight characteristic (pressure gradient receiver) connected to the negative pole of a battery 7, the simultaneously establishes the AC voltage connection between the two electrodes. The membranes 8 and 9 of the two microphones are via a capacitor 10 with a bleeder resistor 11 and the grid one Tube 12 only connected in terms of AC voltage, so that its DC voltage potential with the help of a Potentiometer 13 can be changed from minus to plus battery voltage, with the bias voltage of one microphone increases by as much as that of the other decreases. The DC voltage Separation and AC voltage connection is achieved in this case by the voltage source.

Die gleiche Vielzahl von Charakteristiken erreicht man auch durch Anwendung von zwei Mikrophonen mit Nierencharakteristik, deren maximale Empfindlichkeit in entgegengesetzter Richtung liegt. Werden diese beiden Mikrophone wieder nur wechselspannungsmäßig verbunden, so daß beide Mikrophone verschiedene Vorspannung erhalten können, so ist es möglich, durch Ändern von Größe und Richtung der Vorspannung nur eines der Mikrophone eine Änderung der Richtwirkung von allseitiger über bevorzugt einseitige nach bevorzugt zweiseitiger Schallaufnahme bei gleichbleibender Empfindlichkeit in der Hauptrichtung zu erreichen. In Fig. 3 ist dieser Vorgang an Hand zweier entgegengesetzt gerichteter Kardioiden veranschaulicht. Einer Verringerung der Vorspannung entspricht ein Kleinerwerden der entsprechenden Kardioide. Die Gesamtcharakteristik der Kombination ergibt sich bei gleichen Vorzeichen aus der Addition, bei verschiedenen Vorzeichen aus der Subtraktion beider Charakteristiken. Die Kardioiden 14 und 15 der Fig. 3 stellen die Charakteristiken zweier entgegengesetzt gerichteter Nierenmikrophone mit gleicher Vorspannung dar, deren Summencharakteristik den Kreis 16 ergibt. Die Größenverhältnisse der Kardioiden 14 und 17 sind 1: 0,6 entsprechend einem gleichen Verhältnis der Vorspannungen. 18 ist die Differenz beider Kardioiden entsprechend einer ungleichen Polung der beiden Vorspannungen. Man erkennt deutlich die Entwicklung der Achtercharakteristik, die bei gleich großen Vorspannungen ungleicher Polung erreicht wird.The same variety of characteristics can also be achieved by using two microphones with cardioid polar pattern, the maximum sensitivity of which is in the opposite direction. Will these two microphones are again only connected in terms of AC voltage, so that the two microphones are different Preload can be obtained so it is possible by changing the size and direction of the preload only one of the microphones changes the directivity from all-round to preferably one-sided after preferably bilateral sound recording with constant sensitivity in the main direction to reach. In FIG. 3, this process is shown using two oppositely directed cardioids illustrated. A decrease in the preload corresponds to a decrease in the corresponding one Cardioids. The overall characteristics of the combination result from the same sign the addition, with different signs from the subtraction of both characteristics. The cardioids 14 and 15 of Fig. 3 depict the characteristics of two oppositely directed cardioid microphones with the same bias, the sum characteristic of which results in circle 16. The proportions of cardioids 14 and 17 are 1: 0.6 respectively an equal preload ratio. 18 is the difference between the two cardioids corresponding to one unequal polarity of the two bias voltages. You can clearly see the development of the figure eight characteristic, which is achieved with equally large bias voltages of unequal polarity.

Fig. 4 bis 7 zeigen die (nach Fig. 3) bei gleicher Polung für verschiedene Verhältnisse der Vorspannung auftretenden Charakteristiken.FIGS. 4 to 7 show the (according to FIG. 3) with the same polarity for different preload ratios occurring characteristics.

Fig. 8 bis 10 zeigen die (nach Fig. 3) bei ungleicher Polung für verschiedene Verhältnisse der Vorspannung auftretenden Charakteristiken. Die Fig. 4 bis 10 lassen die Übergänge von der Kreisform über die Nierenform zur Achterform deutlich erkennen.8 to 10 show the (according to FIG. 3) with unequal Polarity for different preload ratios occurring characteristics. Figures 4 to 10 clearly show the transitions from the circular shape to the kidney shape to the figure eight shape.

Die in der Pr axis, ausschließlich verwendeten Typen mit Kreis-, Achter- und Nierencharakteristik sind die einfachsten Formen einer Richtcharakteristik. Um eine frequenzunabhängige Richtwirkung zu erreichen, ist es in jedem Fall nötig, daß der Empfänger klein zur Wellenlänge der höchsten zu übertragenden Frequenz ist. Eine Kreischarakteristik (allseitige Schallaufnahme) erhält man bei Verwendung eines Mikrophons, das nur auf den Druck anspricht, eine Achtercharakteristik (zweiseitige Schallaufnahme) durch ein Mikrophon, das auf den Druckunterschied zwischen zwei dicht benachbarten Stellen im Schallfeld oder auf die Schnelle anspricht. Um eine Nierencharakteristik (einseitige Schallaufnahme) zu erhalten, muß das Mikrophon sowohl auf den Druck als auch auf den Druckunterschied oder die Schnelle ansprechen.The types used exclusively in the Pr axis with circular, figure eight and cardioid polar patterns are the simplest forms of a directional pattern. Around To achieve a frequency-independent directivity, it is necessary in each case that the receiver is small to the wavelength of the highest frequency to be transmitted. A screeching characteristic (sound recording from all sides) a figure-of-eight characteristic is obtained when using a microphone that only responds to pressure (two-sided sound recording) through a microphone that points to the pressure difference between responds to two closely adjacent points in the sound field or on the fly. To a cardioid characteristic (one-sided sound recording), the microphone must respond to both the pressure and the Address pressure difference or speed.

Bekannt ist z. B. ein Mikrophon, wie es in Fig. 11 dargestellt ist. Eine zum Teil durchbohrte, zum Teil mit Sacklöchern versehene Gegenelektrode 19 trägt auf jeder Seite isoliert aufgebracht eine elektrisch leitende Membran 20 und 21. Wenn nur eine Membran 21 elektrisch wirksam ist, erhält man ein Nierenmikrophon, verbindet man beide Membranen, so erhält man ein Mikrophon mit einer Kreischarakteristik. Das Entstehen der Charakteristik kann man sich etwa folgendermaßen erklären: Der Druck der Schallwellen, der richtungsunabhängig ist, bewegt beide Mem- x branen unter Zusammendrücken des eingeschlossenen Luftvolumens gegeneinander, der Druckunterschied zwischen Vorder- und Rückseite des Mikrophons (Druckgradient), der in Richtung der Schallwellen sein Maximum hat, bewegt beide Membranen lediglich unter Verschieben des Luftvolumens parallel zueinander, wobei sich die eine Membran von der Elektrode fort und die andere darauf zu bewegt. Beide Bewegungen überlagern sich, so daß die Kapazitätsänderung einer Membran sowohl durch den Druck als auch durch den Druckgradienten hervorgerufen wird. Das Mikrophon erhält eine Nierencharakteristik. Schaltet man beide Membranen zusammen, so addieren sich die Kapazitätsänderungen beider Membranen, die durch den Druckgradienten hervorgerufenen Kapazitätsänderungen der beiden Membranen sind also gegen-Is known z. B. a microphone, as shown in Fig. 11 is shown. A counter-electrode 19, which is partially drilled through and partially provided with blind holes, carries an electrically conductive membrane 20 and 21 applied insulated on each side. If only one membrane 21 is electrically effective, one obtains a kidney microphone, one connects both membranes, so obtains a microphone with a screeching characteristic. The emergence of the characteristic can be seen explain something like this: The pressure of the sound waves, which is independent of direction, moves both membranes x while compressing the enclosed one Air volume against each other, the pressure difference between the front and back of the microphone (Pressure gradient), which has its maximum in the direction of the sound waves, only moves both membranes while moving the volume of air parallel to each other, with one membrane from the electrode away and the other moved towards it. Both movements are superimposed, so that the change in capacitance a membrane is caused by both the pressure and the pressure gradient. The microphone receives a cardioid characteristic. If you connect both membranes together, they add up Changes in the capacitance of both membranes, the changes in capacitance caused by the pressure gradient of the two membranes are therefore opposite

phasig, heben sich also auf. Die verbleibende Kapazitätsänderung rührt also nur vom Druck her. Das Mikrophon hat eine Kreischarakteristik.phased, so cancel each other out. The remaining change in capacity is therefore only due to the pressure. That Microphone has a screeching characteristic.

Das obenerwähnte Mikrophon mit umschaltbarer Charakteristik ist eine solche Anordunng, wobei die Membranen durch einen Schalter 22 verbunden oder getrennt werden können. Ist ein solches Mikrophon als Nierenmikrophon geschaltet, so führt die angeschlossene Membran 21, wenn sie der Schallquelle zugekehrt ist, die größte Bewegung aus. Sie muß also entsprechend der Nierencharakteristik stillstehen, wenn sie der Schallquelle abgekehrt ist. Betrachtet man nun den Fall, daß die Membran 21 der Schallquelle zugekehrt ist, und schaltet die andere Membran 20, die dann stillsteht, hinzu, so wird lediglich die Kapazität verdoppelt, nicht aber die Kapazitätsänderung. Die Empfindlichkeit muß auf die Hälfte sinken.
Man kann nun zwei Nierenmikrophone z. B. der in Fig. 11 dargestellten Art zusammenschalten. Die Prinzipschaltung für diese Ausführungsform zeigt die Fig. 12. Die beiden elektrisch angeschlossenen Membranen 23 und 24 sind einander abgewandt, so daß ihre Charakteristiken entgegengesetzt gerichtet sind.The above-mentioned switchable characteristic microphone is such an arrangement in which the diaphragms can be connected or disconnected by a switch 22. If such a microphone is connected as a cardioid microphone, the connected membrane 21 performs the greatest movement when it faces the sound source. So it must stand still in accordance with the cardioid characteristic when it is turned away from the sound source. If one now considers the case in which the diaphragm 21 is facing the sound source and the other diaphragm 20, which then stands still, is added, then only the capacitance is doubled, but not the change in capacitance. The sensitivity must drop by half.
You can now use two cardioid microphones z. B. of the type shown in Fig. 11 interconnect. The basic circuit for this embodiment is shown in FIG. 12. The two electrically connected membranes 23 and 24 face away from one another, so that their characteristics are directed in opposite directions.

Die beiden Elektroden 25 und 26 liegen gemeinsam über den Ladewiderstand 27 auf dem Potential Null. Die Membran 24 ist mit dem Gitter der Röhre 28 verbunden und liegt über den Ableitewiderstand 29 auf dem Potential minus U. Das Potential der Membran 23 kann mit Hilfe des Potentiometers 30 von minus U bis plus U geändert werden. Ein Kondensator 31 legt die Membran 23 wechselspannungsmäßig an minus U. Die gleichspannungsmäßige Trennung und wechselspannungsmäßige Verbindung geschieht in diesem Fall durch den Innenwiderstand der Mikrophone. The two electrodes 25 and 26 are jointly at zero potential via the charging resistor 27. The membrane 24 is connected to the grid of the tube 28 and is at the potential minus U via the discharge resistor 29. The potential of the membrane 23 can be changed from minus U to plus U with the aid of the potentiometer 30. A capacitor 31 applies the diaphragm 23 to minus U in terms of AC voltage. The DC voltage separation and AC voltage connection takes place in this case through the internal resistance of the microphones.

Bedenkt man aber, daß, wenn die eine Membran eines Mikrophons nach Fig. 11 mit der Gegenelektrode eine Nierencharakteristik ergibt, wegen des symmetrisehen Aufbaues die andere Membran mit der Gegenelektrode eine eben solche, nur in entgegengesetzter Richtung. ergeben muß, so erkennt man leicht, daß schon ein solches Mikrophon allein eine ideale Kombination zweier Nierenmikrophone darstellt, mit der .45 eine stetige Richtcharakteristikänderung bewirkt werden kann. Die Prinzipschaltung der Fig. 13 zeigt, wie die Vorspannung der einen Membran unabhängig von der anderen geändert werden kann. Hier liegt die mit Sacklöchern und durchgehenden Löchern versehene Elektrode 32 auf dem Potential Null. Die Membran 33 ist mit dem Gitter der Röhre 34 verbunden, das über einen Widerstand 35 das Potential minus U erhält. Das Potential der Membran 36, die wechselspannungsmäßig über den Kondensator 37 mit der Membran 33 verbunden ist, kann mit Hilfe des Potentiometers 38 von minus U bis plus U geändert werden. Der Widerstand 39 verhindert einen wechselspannungsmäßigen Kurzschluß des Gitters über das relativ niedrigohmige Potentiometer. Durch die ständige wechselstrommäßige Verbindung beider Membranen durch den Kondensator wird gleichzeitig die sonst beim Umschalten (nach . " Fig. 11) hervorgerufene Empfindlichkeitsänderung vermieden. -However, if one considers that if one membrane of a microphone according to FIG. 11 with the counterelectrode gives a cardioid characteristic, because of the symmetrical structure the other membrane with the counterelectrode is just such, only in the opposite direction. It is easy to see that such a microphone alone represents an ideal combination of two cardioid microphones with which a constant change in directional characteristic can be effected. The basic circuit of FIG. 13 shows how the bias of one membrane can be changed independently of the other. Here the electrode 32, which is provided with blind holes and through holes, is at zero potential. The membrane 33 is connected to the grid of the tube 34, which receives the potential minus U via a resistor 35. The potential of the membrane 36, which is connected to the membrane 33 in terms of alternating voltage via the capacitor 37, can be changed from minus U to plus U with the aid of the potentiometer 38. The resistor 39 prevents an alternating voltage short circuit of the grid via the relatively low-resistance potentiometer. The constant alternating current connection of the two membranes through the capacitor simultaneously avoids the change in sensitivity which is otherwise caused when switching over (according to "Fig. 11).

Die in den Fig. 2,12 und 13 gezeichneten Potentiometer können auch durch Stufenschalter ersetzt und, da hiermit nur Gleichspannungen geändert werden, an jedem beliebigen Ort, getrennt vom eigentlichen Mikrophon, aufgestellt werden, wodurch eine Fernsteuerung der Richtcharakteristik möglich ist.The potentiometers shown in FIGS. 2, 12 and 13 can also be replaced by step switches and, since this only changes direct voltages, can be set up at any location, separate from the actual microphone, which enables remote control the directional characteristic is possible.

Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn ein Mikrophon an schlecht zugänglichen Stellen aufgehängt ist und die Richtcharakteristik geändert werden soll. Da durch die Richtcharakteristik aufnahmeseitig die Hallwirkung eines Raumes beeinflußt werden kann und dies nach der vorliegenden Erfindung nicht nur zwischen zwei GrenzfäÜen, sondern in stetigem Übergang zwischen ihnen geschehen soll, gibt die Fernsteuerung weiterhin die Möglichkeit, die sich ändernde Charakteristik am Ort des Steuerorgans, also z. B. im Funkbetrieb im Regieraum, in ihrer akustischen Wirkung unmittelbar zu beobachten und leicht auf den bestmöglichen Wert einzustellen. Da ein solches Mikrophon alle in der Praxis heute benutzten Charakteristiken in sich vereinigt, kann man bei der baulichen Gestaltung des Mikrophons auf eine Trennung von Kapsel und Verstärker verzichten, da ja die Kapsem nicht mehr ausgewechselt zu werden brauchen, und man kann beides zu einem geschlossenen Ganzen zusammenfassen, wodurch die Ausmaße des Mikrophons, die heute noch recht erheblich sind, wesentlich kleiner werden. In der Lagerhaltung bedeutet die Anschaffung nur eines Mikrophons an Stelle von bisher drei verschiedenen eine erhebliche Ersparnis.This is particularly advantageous when a microphone is hung in places that are difficult to access and the directional characteristic is to be changed. Because of the directional characteristics, the reverb effect on the recording side of a room can be influenced and not only according to the present invention between two Grenzfäen, but should happen in a steady transition between them, gives the remote control still the possibility of the changing characteristics at the location of the control member, so z. B. in Radio operation in the control room, directly observable in its acoustic effect and easily on the to set the best possible value. Since such a microphone has all the characteristics used in practice today united in itself, the structural design of the microphone can be based on a separation of the capsule and do without amplifiers, since the capsules no longer need to be replaced, and you can combine both into a coherent whole, whereby the dimensions of the microphone, the are still quite substantial today, becoming much smaller. In warehousing, purchasing means only one microphone instead of three different ones, a considerable saving.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Capacitive microphone, in which several individual microphones with different directional characteristics are combined into a combination, characterized in that the individual microphones connected in terms of AC voltage, but separated in terms of DC voltage, so that the bias the individual microphones independently of each other and thus the directional characteristics of the Combination of one directional characteristic to several others can be changed.

2. Microphone according to claim 1, characterized in that that using a combination of a pressure receiver and a pressure gradient receiver by changing the bias of both individual microphones so that the bias of one is increased so much as that of the other is reduced, a change in directivity from omnidirectional to unilateral after preferably bilateral sound recording with constant sensitivity in the main direction is achieved

3. Microphone according to claim 1, characterized in that that using a com

. Bination of two capacitive cardioid microphones, their maximum sensitivity m in the opposite direction, just by changing the preload only one of the Single microphones cause a change in directional

teristics from all-sided to one-sided to preferred two-sided sound absorption achieved with constant sensitivity in the main direction will.

4. Microphone according to claim 3, characterized in that that a known microphone is used as a combination of two cardioid microphones is made up of a pierced metallic plate and two insulated plates electrically conductive membranes (Fig. 11).

5. Microphone according to claim 1 to 4, characterized characterized in that the individual microphones of the combination are constantly alternating voltage are connected by a capacitor.

6. Microphone according to claim 1 to 4, characterized in that the individual microphones Combination are constantly connected in terms of alternating voltage through the voltage source generating the bias voltage.

7. Microphone according to claim 1 to 4, characterized in that the individual microphones Combination are constantly connected in terms of alternating voltage through their internal resistances.

8. Microphone according to claim 1 to 4, characterized in that a constant change in the Directional characteristic is achieved by a potentiometer, with which the bias of a single microphone or more is changed.

9. Microphone according to claim 1 to 4, characterized in that a step change the bias voltage at the location of the microphone to switch a certain selection of characteristics enables.

10. Microphone according to claim 1 to 4, characterized characterized in that the directional characteristic by using additional lines Potentiometer or a step switch can be remotely controlled from any location.

1 sheet of drawings