JPS61294992A

JPS61294992A - 電気信号を音響信号に変換する装置

Info

Publication number: JPS61294992A
Application number: JP61137336A
Authority: JP
Inventors: アドリアヌス・ヨゼフ・マリア・カイツェル
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1985-06-14
Filing date: 1986-06-14
Publication date: 1986-12-25
Also published as: BE904911A; US4741040A; FR2583604A1; DE3618586A1; FR2583604B1; GB2176674A; GB8614200D0; GB2176674B; NL8501719A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、ハウジングに設置された電気音響変換器を有
し、電気信号を音響信号に変換する装置に関するもので
ある。

電気音響変換器を閉成ハウジング内に収納し得るように
したことは既知である。この目的のため、かかる変換器
は、閉成ハウジング内に設置された場合、これら変換器
が領８５以上、好適には約１のＱ値を有するように設計
されている。かかる装置の周波数範囲は下限周波数ｆ。

から上限周波数ｆ。

まで広範囲に延在する。

この装置を用いて低い周波数の信号即ち装置の下限周波
数以下の周波数の信号を再生する必要がある場合には、
これらの低い周波数を逓昇するフィルタを入力端に接続
する必要がある。この周波数逓昇によって変換器にスト
ロークの問題が生じるようになる。これは変換器の可動
部分の動きが可能な最大偏向により制限されその結果音
響信号が著しく歪むようになる。

低い周波数に対する周波数範囲の拡張はバスレフの原理
を適用することにより達成でき、これにより変換器のス
トロークが、動作周波数範囲の下限のすぐ下側の周波数
範囲において、閉成エンクロージュア内に設けられ、同
一の周波数特性を有する変換器のストロークより著しく
小さくなるようにすることは種々の文献から既知である
。バスレフの原理は、エイ・エヌ・タイル（Ｊ、Ａ、Ｅ
、Ｓ、　１９７１年、１９：５．　　第３８２頁及び１
９：６．　　第４７１頁）及びアール・エッチ・スモー
ル（Ｊ、Ａ、Ｅ、Ｓ、　１９７３年、２１：５゜第３６
３頁、２１：６．第４３８頁、２１ニア、第５４９頁及
び２１＝８．　　第６３５頁）によって発表されている
。しかし、次の理由で、かかるバスレフの原理を既知の
装置に適用することはできない。

既知の装置にバスレフの原理を適用し得るようにするた
めには閉成ハウジングの変換器のＱ値を０．７５以下、
好適にはほぼ０．６〜０．７とする必要がある。

Ｑ値をかかる低い値とするためにとり１尋る手段として
は特に次の２つの手段がある。

（ａ）　　エンクロージュアの容積を増大する。

（ｂ）　　重量の大きな磁気システム（大きなり！を発
生）を有する他のスピーカを用いる。

多数の用途、特に車輌に用いられるスピーカにおいては
エンクロージュアの容積を大きくすることは不可能であ
る。更に重量の大きな磁気システム有するスピーカも高
価であり、従って両手段は一般に採用されない。

本発明の目的はかかる低い周波数を小さなハウジングで
も発生させることができ、しかも変換器の磁気システム
を軽量とし得る電気信号を音響信号を変換する装置を提
供せんとするにある。

本発明はハウジング内に固着された電気音響変換器を有
し、電気信号を音響信号に変換する装置において、前記
ハウジングはこれをバスレフ形エンクロージュアとする
と共にその端部に開口を具え、前記変換器はそのＱ値を
、閉成開口を有する上記エンクロージュアに組込む際０
．８５以上とし、入力端には周波数特性が直列接続の第
１回路網及び第２回路網の伝送周波数特性に相当する補
正回路網を設け、第１回路網の周波数特性を、バスレフ
形エンクロージュアに収納さた前記変換器のダイアフラ
ムの加速度に対し変換器の入力端からの伝送周波数特性
の少なくともほぼ逆数とし、第２回路網の周波数特性を
、閉成開口を有する前記エンクロージュアに収納する際
０．７５以下のＱ値を有する仮想変換器の伝送周波数特
性に少なくともほぼ一致するようにしたことを特徴とす
る。

これがため、容量が比較的小さなエンクロージュア内で
変換器をバスレフ作動させ得ないにもかかわらず、閉成
エンクロージュア内でＱ値が０．８５以上の変換器に対
しバスレフの原理を適用することができる。かかる手段
自体によっては動作周波数範囲を低い周波数の方向に延
長させることはできない。

ポートを、設けたハウジング内に変換器のこの組合せを
用いて動作周波数範囲に対し十分な下限周波数を有し正
しく寸法設計されたバスレフシステムをシミュレートす
るためには、変換器の入力側に補正回路網を接続する必
要がある。

上述したように、補正回路網は直列接続の第１及び第２
回路網により構成することができる。第１回路網の周波
数特性は、ポート又は受動放射器を有するハウジング内
に装着された変換器のダイアフラムの加速度に対し変換
器の入力側からみた透過の周波数特性の少なくともほぼ
逆数とする。

ダイアフラムの加速度は装置からの音響出力信号の目安
となるため、入力側に第１回路網を接続することによっ
て変換器からの音響出力信号を意味すフィルタの入力端
から変換器の出力側までの伝送周波数特性は広い周波数
範囲に亘って平坦となる。次いで入力端に第２回路網を
接続することによりエンクロージュア内で実際にバスレ
フ作動し得る仮想変換器の特性をシミュレートし、従っ
て特に低い周波数の方向に充分広い周波数範囲に亘って
使用し得る装置からの音響出力信号に対する装置の電気
入力信号の総合伝送特性を得ることができる。

従って入力側に補正回路網を接続することにより、大き
なハウジングに重量の大きな磁気システムを有するスピ
ーカを装着するか又は大きなハウジングに前述したスピ
ーカを装着することによっても得られる透過を得ること
ができる。前述したようにエンクロージュアの容積は常
時大きくし得るとは限らない。又、ハウジングを大きく
したり、重量の大きな磁気システムを有するスピーカを
用いることによって装置は一層高価となる。この場合に
必要な価格は、補正回路網を用いる場合の価格よりも一
般に高くなる。その理由はかかる補正回路網を所望に応
じ集積化し得るからである。従って本発明による装置の
利点は、広い動作周波数範囲に亘って作動するかかる装
置の価格を、他の手段で同一周波数範囲を得るようにし
た装置の価格よりも低廉とし得る点である。

従って本発明に云うバスレフ形のエンクロージュアとは
、開放（又は音響）ポートを有するハウジング又は受動
放射器を開口内に装着したハウジングを意味するものと
する。

受動放射器を有するシステムは特にＪ、　Ａ、　Ｅ、　
Ｓ。

１９７４年、２２：８．　　第５９２頁、及び２２：肌
　第６８３頁にアール・エッチ・スモールによって発表
されている。

又、ここに云うハウジング内の閉成開口とは、ポート又
は受動放射器によるも音響的には回答寄与しないことを
意味し、これは、ポートが完全にシャフトオフされてお
り、且つ受動放射器を有する例では放射器が動き得ない
ことを意味する。

図面につき本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明装置の構成を示す。線図的にのみ示す電
気音響変換器１をハウジング２内に装着する。このハウ
ジング２は断面で示す。ハウジング２にはバスレフ形の
ポート３を設ける。変換器１及びハウジング２は適宜設
計してハウジング２内に設けた変換器１のＱ値が、バス
レフ形のポート３をシャフトオフする際０．８５以上と
なるようにする。

変換器１のＱ値は以下に示すように規定する。

Ｑ＝　（１／　ＣＲ，＋（ＢＡ）２／Ｒｅ　）　）　・
ｎ■＋”　ｋｂ）　−（１）ここにＲ１は変換器のダイ
アフラム（コーン部分）及びそのサスペンションにより
形成されるマススプリング系の機械抵抗［Ｎｓ／ｍ）　
、Ｒｅはボイスコイルの電気抵抗〔Ω〕、Ｂはエアギャ
ップの磁気インダクタンス〔ｌＩｊ、７ｍ２〕、βはエ
アギャップ内におけるボイスコイルの巻回の長さ〔ｍ〕
、ｍはダイアフラム、ボイスコイル及びボイスコイル巻
枠並びにニアロードのマス［ｋｇ）　、ｋ、はダイアフ
ラムのサスペンションのばね定数［：Ｎ／ｍ　］　、及
びに、はエンクロージュアのダイアフラムの背後のエア
量によるばね定数［Ｎ／ｍ’ｌを夫々示す。

変換器はダイナミック変換器とする。

装置の入力端子４，４を、前置増幅器５、補正回路網７
及び出力増幅器８を経てハウジング２の入力端子９．９
′に結合する。補正回路網７の伝送周波数特性Ｈｃ（ｆ
）を直列接続の第１回路網１０及び第２回路網１１の伝
送周波数特性に一致させる。第１回路網１０の伝送周波
数特性Ｈ１（ｆ）　は、バスレフ系ポート３を有するハ
ウジング２に固着された変換器１のダイアフラム１２の
加速度に対し変換器１の入力端子肌９′からの透過Ｈａ
（ｆ）　の少なくともほぼ逆数とし、これを次式で示す
。

１１　、　（ｆ）　＝　１／）Ｉａ　（ｆ）　　　　　
　　　　　−（２）第２ａ図はバスレフ系エンクロージ
ュア２内の変換器１の透過Ｈａ　（ｆ）を示す。ダイア
フラム１２の加速度は変、換器ｌにより生ずる音圧の目
安であるため、この特性は、バスレフ系エンクロージュ
アの音響出力信号（音圧）に対する変換器の寄与度を示
す。又、第２ａ図はその曲線１４によってポート３の体
積速度に対する変換器の入力端子９，９′からの透過を
示す。これがため、この曲線によってエンクロージュア
２の音響出力信号（音圧）に対するポート３の寄与度を
示す。

第２ａ図に示す曲線はコンピュータシミュレーションに
より得たものであり、種々のコンポーネントの低周波数
特性（１０００Ｈｚ以下）のみを示す。この周波数を縦
軸に対数目盛で示し、透過波の振幅を横軸にｄＢで示す
。

第２ｂ図は第２ａ図に示された曲線Ｈａ（ｆ）及び曲線
１４を互いに加算して得たバスレフ系エンクロージュア
２の総合透過Ｈｔ（ｆ）を示す。第２ｂ図に点線で示す
曲線１５はポート３をンヤフトオフした場合のハウジン
グ２内のスピーカ１からの透過を示す。

ポート３を組込んでも低周波数方向における周波数範囲
は増大しない。第２ａ及び２ｂ図に示す特性は、エンク
ロージュアが使用スピーカに対し小さすぎるバスレフ系
システムの特性を示す。

第３図は式（２）を満足する透過１１１（ｆ）を示す。

この曲線８１（ｆ）　は第２ａ図の曲線Ｈａ　（ｆ）の
逆数である。

１０Ｈｚ〜２０Ｈｚ以下の周波数に対しては、この曲線
は水平方向に移動するか又は垂直方向に移動する。

その理由は、可聴範囲が約２０Ｈｚまで拡張される関係
上この周波数範囲内に特性旧（ｆ）を形成する点が存在
しなくなると共に耳で音を感知する関係上ダイナミック
周波数範囲に関する問題が発生するからである。

第２回路網１１の伝送特性Ｈ２（ｆ）は、開口３がシャ
フトオフされたバスレフ系のエンクロージュア２に組込
む際Ｑ）直が０．７５以下となる仮想変換器の透過に少
なくともほぼ一致するようになる。これは仮想スピーカ
がハウジング２に対し正しくバスレフ作動し得ることを
意味する。仮想スピーカをハウジング２内に設けた仮想
システムの特性を第４図に示す。

この場合の透過１−１２（ｆ）を第４ａ図に示す。この
曲線は仮想変換器のダイアフラムの加速度に対するこの
仮想変換器の入力端からの透過を示す。即ちこの特性は
、第２ａ図につき説明したように仮想システムの音響出
力信号に対する仮想変換器の寄与度を示す。同様に曲線
１６は仮想システムからの音響出力信号に対するポート
３の寄与度を示す。

第４ｂ図は、仮想システムからの透過Ｈ，（ｆ）及びシ
ャフトオフされたポート３を有するエンクロージュア２
内の仮想スピーカからの透過である曲線１７を示す。第
４ｂ図から明らかなようにバスレフ系のエンクロージュ
ア２ない仮想スピーカによって広い周波数範囲、即ち低
い周波数に向かって拡張された特性を得ることができる
。第２ｂ及び４ｂ図を互いに比較した所から明らかなよ
うに本例における下限周波数（−３ｄＢ点）は約１００
Ｈｚから約６０Ｈｚに推移している。

第１図に示す装置の伝送特性について考察する。

この目的のために第１図の装置の電気的な等価回路を第
５図に示す。この場合増幅器５及び８は省略する。信号
×（ｔ）、ｙ（ｔ）及びｚ　（ｔ）は、端子４，４′に
供給される電気人力信号、ハウジング２の端子９．９′
に供給される電気人力信号及び変換器１及びポート３の
音響寄与度の和により得られるハウジングからの音響出
力信号を夫々示す。Ｘ　（ｔ）、ｙ　（ｔ）及びｚ（ｔ
）をＸ（ｆ）、　Ｙ（ｆ）及びＺ（ｆ）に夫々変換する
フＩＪ　工変換後次式を得ることができる。

Ｚ（ｆ）＝　（ｆｔ、（ｆ）＋Ｎａ（ｆ）Ｈ，（ｆ）　
　〕Ｙ（ｆ）−（３）Ｙ（ｆ）　＝Ｈ，（ｆ）Ｈ２（ｆ
）Ｘ（ｆ）　　　　　　−（４）式（４）に式（２）を
代入すると次式を得ることができる。

Ｙ（ｆ）　＝　ＣＨ２（ｆ）／Ｈ，（ｆ）　　］　Ｘ（
ｆ）　　　・（５）式（３）及び（５）から次式を得る
ことができる。

Ｚ（ｆ）＝　（Ｈ２（ｆ）＋Ｈ２（ｆ）Ｈｐ（ｆ）　〕
Ｘ（ｆ）　　・（６）式（６）は、第１図の装置が、次
式で示すしくｆ）の総合伝送特性を有し、第４図につき
説明した所と同様の仮想システムを呈することを示す。

２’（ｆ）　＝Ｈ，（ｆ）Ｘ（ｆ）　　　　　　　　　
−（７）上式からも明らかなように曲線１４及び１６は
伝送特性Ｈ，（ｆ）　Ｈ，（ｆ）及びＨ２（ｆ）　Ｈ，
（ｆ）　　に夫々相当する。

第１図の装置にモーショナル−フィードバック原理を適
用した本発明の第２例を第６図に示す。

本例では変換器２１に対し、ダイアフラムに固着された
加速度変換器２２を設ける。この場合電気入力信号は、
入力端子４から直列接続の前置増幅器５、回路網２３、
第２回路網１１（ｆ）　、加算器２４、増幅器２５、第
２回路網１１（ｆ）及び増幅器８を経て変換器２１に供
給する。加速度変換器２２からの出力信号はフィードバ
ック路２６を経て加算器２４に供給する。

所望に応じ、伝達回路網２７によって変換器２１及び加
速度変換器２２を電気的に橋絡することもできる。

伝達回路網の目的及び構成は特願昭５６−３６６８０号
明細書に記載さている。加速度変換器２２は装置（変換
器２２及びポート又は受動放射器）の音響出力の目安と
なる。加速度変換器２２をそれ自体のみの音響出力の目
安とするため、この場合には回路網２３を追加してその
特性により変換器の信号のポート又は受動放射器の寄与
度がない場合補正を行い得るようにする。この回路網２
３の周波数特性曲線を第７図に示す。

第６図に示す例のハウジングの開口に受動放射器を固着
する場合には、この受動放射器にも振動変換器を設けて
両度換器の信号を加算器２８に供給する。この場合には
回路網２３を省略することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一例を示す構成説明図、第２ａ及
び２ｂ図は本発明装置に関連する周波数特性を示す説明
図、第３図は第１回路網の周波数特性を示す説明図、第４ａ
及び４ｂ図は本発明装置のハウジングに仮想変換器を設
けた場合における装置の周波数特性を示す説明図、第５図は第１図の装置の等価回路を示すブロック図、第６図は本発明装置の他の例を示す構成説明図、第７図
は第６図の装置の回路網の周波数特性を示す説明図であ
る。１・・・電気音響変換器　　２・・・ハウジング３・・
・バスレフ系のポート４．４′・・・入力端子　　　５．８．２５・・・増幅
器７・・・補正回路　　　　　９，９′・・・入力端子
（２）１０・・・第１回路網　　　　１１・・・第２回
路網１２・・・ダイアフラム　　　２１・・・変換器２
２・・・加速度変換器　　　２３・・・回路網２４、２
８・・・加算器　　　　２６・・・フィードバック路２
７・・・伝達回路網

Claims

【特許請求の範囲】１、ハウジング内に固着された電気音響変換器を有し、
電気信号を音響信号に変換する装置において、前記ハウ
ジングはこれをバスレフ形エンクロージュアとすると共
にその端部に開口を具え、前記変換器はそのＱ値を、閉
成開口を有する上記エンクロージュアに組込む際０．８
５以上とし、入力側には周波数特性が直列接続の第１回
路網及び第２回路網の伝送周波数特性に相当する補正回
路網を設け、第１回路網の周波数特性を、バスレフ形エ
ンクロージュアに収納さた前記変換器のダイアフラムの
加速度に対し変換器の入力側からの伝送周波数特性の少
なくともほぼ逆数とし、第２回路網の周波数特性を、閉
成開口を有する前記エンクロージュアに収納する際０．
７５以下のＱ値を有する仮想変換器の伝送周波数特性に
少なくともほぼ一致するようにしたことを特徴とする電
気信号を音響信号に変換する装置。２、受動型放射器を開口に装着するようにしたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電気信号を音響
信号に変換する装置。