DEP0036236DA

DEP0036236DA - Condenser microphone with directional effect

Info

Publication number: DEP0036236DA
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing. Karlsruhe Kalusche
Original assignee: Siemens and Halske AG
Current assignee: Siemens and Halske AG
Publication date: 1950-10-12

Description

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

AktiengesellschaftCorporation

Berlin-Siemensstadt EA 9/520/78Berlin-Siemensstadt EA 9/520/78

Briefanschrift % Postal address %

Münc"henl fejMünc "henl fej

Dienerstr. 15/16 "fl Dienerstr. 15/16 "fl

Kondensatormikrophon mit Richtwirkung.Condenser microphone with directional effect.

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-The invention relates to directional condenser microphones, preferably to those with one-sided sound pick-up *, for example in the manner of microphones with a kidney-shaped directional characteristic. The well-known cardioid microphones each have a membrane on the front and on the back, both of which work due to the use of special means in the area of a preferred friction inhibition can be realized _o The production of larger numbers of items naturally causes difficulties, which is a fundamental defect of the known two-membrane microphones _o The invention is concerned with eliminating these disadvantages and at the same time significantly simplifying the construction of the directional condenser microphones. According to the invention, the condenser microphone has only one membrane, which has a part that acts as a pressure receiver and a part that acts as a radius receiver, both together form a common capacitance area.

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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 ErfindungCharacteristic and the gradient receiver e.g. a figure-of-eight characteristic! through the elastic combination of both In the end, the result is a z * B, kidney-shaped directional characteristic ik “A preferred embodiment of the invention

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-consists in that the capacitance surface is divided into preferably concentric partial surfaces by fine support webs, preferably embossed on the counter electrode, on which the membrane rests. * One of these partial surfaces acts as a pressure receiver and the other as a gradient receiver Part of the membrane is essentially stiffness-inhibited and the al öradientenempfanger effective part is essentially friction-inhibited j ^ rucfr <& radientenempfänger there are fewer holes than in the area of the pressure receiver * If the number of holes is smaller, there is greater air friction, which leads to a suitable friction inhibition rkt - open at the back, while behind the part acting as a pressure receiver there was a closed air space. The stiffness of the single membrane used is such that its natural resonance is roughly in the middle of the transmission range. The part of the membrane acting as a pressure receiver, on the other hand, is matched to a frequency above the transmission range by suitable dimensioning of the air space behind it. If you - as already mentioned - divide the membrane into concentric surfaces, you can either use the inner circular part of the membrane as a pressure sensor and the outer, ring-shaped part of the membrane as a ^ radi επί enempf anger or vice versa «In the first case there is a cylindrical closed air space behind the inner circular diaphragm part and in the other case behind the outer annular diaphragm part there is an air space of an annular shape»

Jrue-k-Jrue-k-

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-krophone in the area of the gradient receiver? acting Membranteilo is not allowed to directly open to the rear, one can, moreover, the connection with the outside air by a plurality of holes on the back side of the microphone housing or prepared by _e channels seitlioh chal-

geführt sind. Diese Löcher wirken gegebenenfalls als akustische Resonatoren und verursachen eine gewisse Phasendrehung zum Ausgleich des Schallumweges von der Vorderseite zur Rückseite des Mikrophons6are led. These holes may act as acoustic resonators and cause a certain phase shift to compensate for the sound detour from the front to the rear of the microphone 6

Die Erfindung und dazugehörige Einzelheiten sind anhand der Abb* 1-8 beispielsweise erläutert.The invention and related details are explained with reference to Figs * 1-8, for example.

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 Figs. 1, 3? 5, 7 four different embodiments of the microphone are shown in cross-section and Figs. 2, Ai 6, 8 show the associated rear view _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-In Fig. 1 and 2 is in dom made of insulating material cylindrical, open rear microphone housing 1 the made of perforated sheet metal counterelectrode 2 mounted on the outer edge of the latter preferably has Fine support a? ± fig-3 with a height of approx. 10 | i and further inside the similar trained, but with a smaller!

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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 anderepreferably made of thin insulating film -a £ bd on the outside with a thin metal layer provided membrane 5, which is fixed in the lid, e.g. by gluing * The membrane is tensioned by the electrode 2 protrudes slightly over the housing 1 »The annular support webs 3 and 4 cause a subdivision of the membrane 5 into an inner circular and an outer circular ring-shaped part according to the invention one of them acts as a pressure receiver and the other

Μν,Φ-Μν, Φ-

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 verschiedenradius receiver, whereby it is in principle irrelevant for the mode of action which part is used as a pressure receiver and which one lets act as a öradientreceiver. In the case of Fig. 1, the outer one is annular Part open at the back, so that sound is also impinged on it from the back and therefore as a radius receiver works * Behind the inner circular part of the membrane is the closed air space 7? sodaes No sound can occur in front of the rear, and this part of the membrane acts as a pressure receiver »The two are different

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 effective membrane parts are not acoustically _coupled} but they work, as they constitute a common Kapazjtätsfläche together and give therefore a preferably one-sided, d * h "polar pattern" The alsVffradientenempfänger effective membrane part - in Pailθ der''Abb. 1, the stroke sere annular wedge - in the counter electrode has only a few holes with a suitable distance and diameter so that it primarily in the G _e Bidding the friction inhibition works. The membrane stiffness is dimensioned due to a suitably selected membrane voltage so that the membrane resonance approximately in the middle of the transmission range, ie at about 800 - lOOOHz is ₀ in the area of the pressure receiver, the self-resonance, however, to a frequency above the transmission range above dehe 10-15 kHz relocated j this is done by suitable Bp measurement of the rigidity of the closed air space on the back. In the area of the pressure receiver, the counter electrode 2 has more quivers with a suitable diameter and spacing than in the area of the junction receiver, so that this part works essentially in the area of stiffness inhibition. The frictional damping determined by the holes is only used here for suitable damping of the high-lying natural resonance _β

Bei der Ausführungsform nach. Abb. 3 und 4 ist der innereIn the embodiment according to. Fig. 3 and 4 is the inner one

J)IkJ) Ik

J)ItCWkJ) ItCWk

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 circular membrane part as yil-radius receptors; he and the outer ring-shaped membrane tril as pressure receptors & x. As a result, the microphone housing 1 is kept open via the, for example, conical channel 8 in the rear, so that the Schill can penetrate from there. The outer ring-shaped membrane part acting as a pressure receiver, on the other hand, is closed by the closed ring-shaped air space 9 from the rear side.The distribution of the holes and their diameter in the perforated counter-electrode 2 is such that there are fewer holes in the inner circular part than in the outer one annular part _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«In the arrangement according to Abbe, 5 and 6, the ¹ inner circular membrane part also acts as a pressure receiver and the outer circular part acts as a sjjfradi ent receiver «,
Behind the inner part lies the, for example, conical, closed air space 7, whereas behind the outer part the annular channel 10 is arranged
the numerous holes 11 lead to nuts »which are located in the back of the housing 1» in the
Arrangement according to Abbe 7 and 8, the arrangement is analogous with the difference that here a plurality of channels Jk2 go radially outward from the ring channel 10 and at the
Open side of the housing 1. Behind the inner circular part is the, for example, cylindrical, closed air spaceT ^ the holes 11 and the channels 12
act as acoustic resonators if necessary. ”They are expediently measured in such a way that their natural resonance is sufficiently high, doho above the transmission range
if they are lying they cause a phase rotation,
to compensate for the sound detour that lies between the membrane in front and the sound openings on the back of the microphone «. The invention is by the way
not limited to concentric subdivision, one can also use a radial or similar subdivision. Furthermore, the membrane can also be divided into more than two parts - all parts then function appropriately alternately as a pressure receiver and as a low-gradient receiver limited in the exact sense, it is rather general
for the generation of certain, possibly also
multi-sided directional effects in consideration "

!!Patentansprüche
1 Blatt Zeichnungen!! Patent claims
1 sheet of drawings

Claims

Kondensatοrmikrophon with fiichtwirkung, characterized ρ that a membrane (5) has an as a pressure receiver and a alrsirSradientenempfanger effective part and "Beidel together form a common surface capacity"

Condenser microphone according to claim 1, characterized? that the members of the fembrella are so trained are dimensioned so that a one-sided, preferably kidney-shaped directional characteristic is created. Condenser microphone according to claim 1 or 2, characterized in that the capacitance area by? preferably fine embossed on the counter electrode (2) Support webs (3 - 4), on which the membrane (5) rests, divided into, preferably concentric, partial areas one of them acts as a pressure receiver and one as a patient receiver *

Condenser microphone according to one of claims 1-3 »characterized in that the pressure receiver effective part essentially stiffness-inhibited and the alW gradient receiver effective part essentially is frictional "

Condenser microphone according to one of claims 1-4? characterized in that there is a closed air space (7, 9) behind the Tf-il, which is active as a pressure receiver, and the part which is active as a pressure receiver is open at the rear _a

Capacitor microphone according to any one of claims 1 to 5> characterized in that the perforated counter electrode (2) in the region desYpradientenempfängers fewer holes than in the region of the pressure receiver _e condenser microphone according to any one of claims 1-6, characterized in that the membrane resonance by suitable dimensioning Mambran stiffness is in the middle of the transmission range and the part that acts as a pressure receiver is by suitable dimensioning of the air space (7, 9) at the rear to a frequency above

of the transmission range is matched "8" condenser microphone according _t one of claims 1-7? characterized in that the pressure receiver is formed by e-ίηεη inner circular membrane part, behind which there is a closed, preferably cylindrical air space (7), and an outer ring

JkZccf shaped membrane part acts as an affeadient receiver,

0
which is open at the back,

Condenser microphone according to one of claims 1-8, characterized in that the pressure receiver by a outer annular membrane part is formed, behind which there is an annular closed air space (9) and an inner, circular part of the membrane acts as a gradient receiver which is open at the rear " Condenser microphone according to Claim J3, characterized in that the ring-shaped receiver, as a frequency gradient effective outer membrane part through a multitude of holes-ndl) distributed on a circular ring in the back of the microphone housing (1) is in connection with the outside air.

11 «condensate οrinikrophone according to claim 8, characterized in that the outer ring-shaped as Ytfradientenempfänger effective membrane portion through a large number of laterally led out of the microphone housing (1) Channels (12) is in contact with the outside air *