DEP0036236DA - Kondensatormikrophon mit Richtwirkung - Google Patents

Description

Siemens & Halske München, den- 18*2»49

Aktiengesellschaft

Berlin-Siemensstadt EA 9/520/78

Briefanschrift %

Münc"henl fej

Dienerstr. 15/16 "fl

Kondensatormikrophon mit Richtwirkung.

Die Erfindung bezieht sich auf gerichtete Kondensatormikrophone, vorzugsweise auf solche mit einseitiger Schallaufnahme* beispielsweise nach Art der Mikrophone mit nierenförmiger Richtcharakteristik. Die bekannten Nierenmikrophone besitzen auf der Vorder- und auf der Rückseite je eine Membran, die beide aufgrund der Anwendung besonderer Mittel im Gebiet einer bevorzugten Reibungshemmung arbeiten» Dabei muss aber der lufbau sehr sorgfältig symmetiisch ausgeführt werden, was nur in mühsamer Handarbeit unter Hinzuziehung besonderer Prüfmethoden verwirklicht werden kann_o Eine Herstellung grösserer Stückzahlen bereitet infolgedessen naturgemäss Schwierigkeiten, was einen grundsätzlichen Mangel der bekannten Zweimembran-Mikrophone darstellt_o Die Erfindung beschäftigt sich damit, im Sinne einer Beseitigung dieser Nachteile zu wirken und gleichzeitig den Aufbau der gerichteten Kondensatormikrephone bedeutend zu vereinfachen. Erfindung»sgemäsβ besitzt das Kondensatormikrofon nur eine Membran» die einen als Druckempfänger und einen alsY©radientenempfanger wirksamen Teil aufweist ι beide zusammen bilden eine gemeinsame Kapazität sflache« Der Druck empfanger besitzt z.B. eine Kugel-

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Charakteristik und derySradientenempfanger z.B. eine Achtcharakteristik! durch elastische Zusammensetzung beider ergibt sich im Endeffekt eine z*B, nierenförmige Richtcharakterist ik„ Eine bevorzugte- Ausführungsform der Erfindung

besteht darin, dass die Kapazitätsflache durch, vorzugsweise auf die Gegenelektrode geprägte, feine Abstützstege, auf aenen die Membran aufliegt, in vorzugsweise konzentrische Teilflächen unterteilt ist* Die eine von diesen Teilflächen wirkt dabei als Druckempfänger und die andere als^fradientenempfanger« Der als Druckempfänger wirksame Teil der Membran ist im wesentlichen Steifigkeitsgehemmt und der al öradientenempfanger wirksame Teil im wesentlichen reibungsgeh'emmte Die bevorzugten Mittel zur Erzielung dieser Betriebsweise stellen die Anzahl und Verteilung sowie den Durchmesser der Locher in der perforierten Ge genelektrode dar, und zwar weist letztere zWeckmässig im Bereich des j^rucfr <&radientenempfängers weniger Löcher auf als im Bereich des Druckempfängers * Bei geringerer Lochzahl tritt dabei eine grössere luftreibung auf, was zu einer geeigneten Reibungshemmung führt„Der alsv&radientenempfanger wirksame Teil ist - damit der Schall auch von der Rückseite auf die Membran einwirkt - hinten offen, während hinter dem als Druckempfänger wirksamen Teil ein geschlossenes Lufträum liegte Die Steifigkeit der verwendeten einzigen Membran ist so bemessen, dass deren Eigenresonanz etwa in der Mitte des Übertragungsbereiches liegt. Der als Druckempfänger wirksame Membranteil wird dagegen durch geeignete Bemessung des dahinterligenden Luftraumes auf eine Frequenz oberhalb des Übertragungsbereiches abgestimmt» Sofern man - wie eingangs bereits erwähnt - die Membran in konzentrische Teilflächen aufteilt, kann man entweder den inneren kreisförmigen Membranteil ale Druckempfänger und den äusseren ringförmigen Membranteil als^radi επί enempf anger benutzen oder umgekehrt« Im ersteren Falle liegt hinter dem inneren kreisförmigen Membranteil ein zylindrischer geschlossener Luftraum und im andern Falle hinter dem äusseren ringförmigen Membranttil ein solcher von ringförmiger Gestalt» Sofern das Mi-

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krophon im Bereich des als Sradientenempfanger? wirkenden Membranteilo hinten nicht direkt offen gelassen wird, kann man im übrigen die Verbindung mit der Aussenluft auch durch eine Vielzahl von Löchern auf der Rückseite des Mikrophongehäuses herstellen bzw_e durch Kanäle, die seitlioh heraus-

geführt sind. Diese Löcher wirken gegebenenfalls als akustische Resonatoren und verursachen eine gewisse Phasendrehung zum Ausgleich des Schallumweges von der Vorderseite zur Rückseite des Mikrophons6

Die Erfindung und dazugehörige Einzelheiten sind anhand der Abb* 1-8 beispielsweise erläutert.

In den Abb. 1, 3? 5, 7 sind vier verschiedene Ausführungsformen des Mikrophons im Querschnitt dargestellt und die Abb» 2, Ai 6, 8 zeigen die dazugehörige Rückansicht_β

In Abb. 1 und 2 ist in dom aus Isoliermaterial bestehenden zylindrischen, hinten offenen Mikroph©ngehäuse 1 die aus perforiertem Metallblech bestehende Gegenelektrode 2 gelagerte Letztere besitzt am äusseren Rande den vorzugsweise im Irägeverfahren aufgebrachten feinen Abstütza?±fig-3 mit einer Höhe von ca 10 |i und weiter innen den gleichartig ausgebildeten, aber mit einem kleineren !Durohmesser ausgeführten Ab stüt za?ilig 4» Über beide Ringe ist die vor-

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zugsweise aus dünner Isolierstoff-Folie -a£bd auf der Aussenseite mit einer dünnen Metallschicht versehene Membran 5 gespannt, die im Deckel, z.B. durch Kleben, befestigt ist* Das Spannen der Membran erfolgt dabei dadurch, dass die Elektrode 2 etwas über das Gehäuse 1 vorsteht» Die ringförmigen Abstützstege 3 und 4 bewirken eine Unterteilung der Membran 5 in einen inneren kreisförmigen und einen äusseren kreisringförmigen Teile Erfindungsgemäss wirkt der eine davon als Druckempfänger und der andere

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radientenempfanger, wobei es im Prinzip für die Wirkungsweise gleichgül-cig ist, jwelchen Teil man als Druck empfänger und welchen man als^öradientenempfanger wirken ässt. Im Falle der Abb. 1 ist der äussere ringförmige Teil hinten offen, sodass er auch von der Rückseite mit Schall beaufschlagt wird und demzufolge alsV^radientenempfänger wirkt* Hinter dem inneren kreisförmigen Membranteil befindet sich der geschlossenen Luftraum 7? sodaes vor hinten kein Schall auftreten kann, und dieser Membranteil als Druckempfänger wirkt» Die beiden verschieden

wirksamen Membranteile sind akustisch nicht gekoppelt _} sie wirken aber, da sie eine gemeinsame Kapazjtätsfläche bilden, zusammen und ergeben demzufolge eine bevorzugt einseitige, d*h„ nierenförmige Richtcharakteristik« Der alsVffradientenempfänger wirksame Membranteil - im Pailθ der''Abb. 1 der Hub sere ringförmige Keil - besitzt in der Gegenelektrode nur wenige Löcher mit geeignetem Abstand und Durchmesser, sodass er vorwiegend im G_ebiet der Reibungshemmung arbeitet. Die Membransteifigkeit ist aufgrund einer zweckmässig ausgewählten Membranspannung so dimensioniert, dass die Membranresonanz etwa in der Mitte des Übertragungsbereiches, d.h. bei etwa 800 - lOOOHz liegt₀ Im Bereich des Druckempfängers wird die Eigenresonanz aber auf eine Frequenz oberhalb des Übertragungsbereiches, dehe oberhalb von 10 - 15 kHz verlegt j es geschieht dies durch geeignete Bpmessung der pteifigkeit des auf der Rückseite liegenden geschlossenen Luftraumes. Die Gegenelektrode 2 weist im Bereich des Druckempfängers mehr Köcher mit geeignetem Durchmesser und Abstand auf, als im Bereich J?radi ent enempf ängers, sodass dieser Teil im wesentlichen im Bereich der Steifigkeitshemmung arbeitet. Die durch die Löcher bestimmte Reibungsdämpfung dient hier nur zur geeigneten Dämpfung der hochliegenden Eigenresonanz_β

Bei der Ausführungsform nach. Abb. 3 und 4 ist der innere

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kreisförmige Membranteil alsyil-radientenempfäne;er und der äussere ringförmige Membrontril als Druckempfäng&x ausgebildet . Demzufolge ist hier das Mikrophongehäuse 1 über den beispielsweise konischen Kanal 8 in der Rückseite offen gehalten, sodasa der Schill von dort eindringen kann. Der ->ls Druckempfanger wirkende äussere ringförmige Membran teil ist dagegen duroh den geschlossenen ringförmigen Luftraum 9 von der Rückseite abgeschlossene Die Verteilung der Löcher und deren Durchmesser in der perforierten Gegenelektrode 2 ist hier so, dass sich im inneren kreisförmigen Teil weniger Löchar befinden als im äusseren ringförmigen Teil _β

Bei der Anordnung nach Abbe, 5 und 6 wirkt auch der¹ innere kreisförmige Membranteil als Druckempfänger und der äUB-sere kreO€örmige Meinbr anteil al sjjfradi ent enempf anger«,
Hinter dem inneren Teil liegt hier der beispielsweise konische geschlossene Luftrnum 7» wohingegen hinter dem aussercn Teil dtr ringförmige Kanal 10 angeordnet ist, von
dem eine Vielzahl von Löchern 11 nach nüssen führen» die sich in der Rückseite des Gehäuses 1 befinden» Bei der
Anordnung nach Abbe 7 und 8 ist die Anordnung analog mit dem Unterschied, dass hier vom Ringkanal 10 aus eine Vielzahl von Kanälen Jk2 radial nach aucsen gehen und an der
Seite des Gehäuses 1 münden. Hinter dem inneren kreisförmigen Teil befindet sich der beispielsweise zylindrische geschlossene LuftraunfT^Die löcher 11 und die Kanäle 12
wirken gegebenenfalls als akustische Resonatoren«, Sie werden zweckmässig so bsmessen, dass ihre Eigenresonanz hinreichend hoch, doho oberhalb des tTbe.rtr-agungsbereich.es
liegte Sie bewirken gegebenenfalls eine Phasendrehung,
um den Schallumweg auszugleichen, der zwischen der vornliagenden Membran und den- Schallöffnungen auf der Rückseite des Mikrophons liegt«. Die Erfindung ist übrigens
nicht auf konzentrische Unterteilung beschränkt, man kann vielmehr auch eine radiale oder ähnliche Unterteilung anwenden» Man kann ferner die Membran auch in mehr als zwei Teile t rennen j alle Teile, wirken dann zweckmässig abwechselnd als Druckempfänger und aisVfiradientenempfanger * Die Erfindung ist übrigens nicht auf Nierenmikrophone im exakten Sinne beschränkt, sie kommt vielmehr ganz allgemein
für die Erzeugung von bestimmten, gegebenenfalls auch
mehrseitigen Richtwirkungen in Betracht«

!!Patentansprüche
1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche

   Kondensatοrmikrophon mit fiichtwirkung, dadurch gekennzeichnet ρ dass eine Membran (5) einen als Druckempfänger und einen alrsirSradientenempfanger wirksamen Teil aufweist und "beidel zusammen eine gemeinsame Kapazitätsfläche bilden»

   Kondensatormikrophon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet? dass die Jfembranteile so ausgebildet land dimensioniert sind, dass eine einseitige, vorzugsweise nierenförmige Richtcharakteristik entsteht. Kondensatormikrophon nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die KapazitätBflache durch? vorzugsweise auf die Gegenelektrode (2) geprägte, feine Abstützstege (3? 4), auf denen die Membran (5) aufliegt, in, vorzugsweise konzentrische, Teilflächen unterteilt istj von donen eine als Druckempfänger und eine alsYpradientenempfanger wirkt*

   Kondensatormikrophon nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, dass der als Druckempfänger wirksame Teiil im wesentlichen steifigkeitsgehemmt und der alWGradientenempfanger wirksame Teil im wesentlichen reibungsgehemmt ist«

   Kondeiisatormikrophon nach einem der Ansprüche 1-4? dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem als Druckempfänger virksamen Tf-il ein geschlossener Luftraum (7, 9) liegt und der alsr@ra.di ent enempf anger wirksame Teil hinten offen ist_a

   Kondensatormikrophon nach einem der Ansprüche 1 - 5> dadurch gekennzeichnet, dass die perforierte Gegenelektrode (2) im Bereich desYpradientenempfängers weniger Löcher aufweist als im Bereich des Druckempfängers_e Kondensatormikrophon nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranresonanz durch geeignete Bemessung der Mambransteifigkeit in der Mitte des Übertragungsbereiches liegt und der als Druckempfänger wirksame Teil durch geeignete Bemessung des hinten liegenden Luftraumes (7, 9) auf eine Frequenz oberhalb

   des Übertragungsbereiches abgestimmt ist« 8» Kondensatormikrophon nach_teinem der Ansprüche 1-7? dadurch gekennzeichnet, dass der Druckempfänger durch e-ίηεη inneren kreisförmigen Membranteil gebildet ist, hinter dem sich ein geschlossener, vorzugsweise zylindrischer Luftraum (7) befindet, und ein äusserer ring-

   JkZccfförmiger Membranteil alsffeadientenempfanger wirkt,

   0
   der hinten offen ist,

   Kondensatormikrophon nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckempfanger durch einen äusseren ringförmigen Membranteil gebildet ist, hinter dem sich ein ringfömiger geschlossener lufträum (9) befindet und ein innerer kreisförmiger Membranteil alsfffradientenempfanger vjirkt, der -hinten offen ist« Kondensatormikrophon nach Anspruch J3, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige, alsVfradientenempfanger wirksame äussere Membranteil durch eine Vielzahl von auf einem Kreisring verteiltem Löcher-ndl) in der Rückseite des Mikrophongehäuses (1 ) mit der Aussenluft in Verbindung steht.

   11« Kondensat οrinikrophon nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere ringförmige alsYtfradientenempfänger wirksame Membranteil durch eine Vielzahl von seitlich aus dem Mikrophongehäuse (1) herausgeführten Kanälen (12) mit der Aussenluft in Verbindung steht *