WO1997026773A1 - Bass reflex box - Google Patents

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Hans Bürger
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Abstract

There are known bass reflex boxes which have a bass loudspeaker and a bass reflex opening in an acoustic baffle of a housing with a defined volume. The bass loudspeaker, the bass reflex opening and the volume of the housing are so matched with one another that the impedance curve of the bass reflex box has a maximum at a defined frequency, at which the bass loudspeaker and the air in the bass reflex opening oscillate in phase. To improve the sound radiation, it is proposed to add an open-ended conductor in front of the acoustic baffle that encloses the bass loudspeaker and the reflex opening, and whose length is so determined that the impedance at the defined frequency is reduced.

Description

Baßreflexbox Bass reflex box
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Baßreflexbox nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a bass reflex box according to the preamble of claim 1.
Ein wesentliches Problem bei Schallwandlern liegt darin, im niederfrequenten Bereich Schall mit einem hinreichend großen Wirkungsgrad abzustrahlen. Ein Hauptgrund für dieses Problem liegt in der akustischen Fehlanpassung des Baßlautsprechers, also des eigentlichen Wandlers an die niedrige Impedanz der Luft. Aus theoretischer Sicht ist eine optimale Anpassung ei- nes Lautsprechers an die Luft durch ein Exponentialhorn mög¬ lich. Im Tieftonbereich sind die hier notwendigen Dimensionen allerdings nur bei der Beschallung großer Stadien reali¬ stisch, da beispielsweise für eine untere Grenzfrequenz von 50 Hz und einen Anfangsdurchmesser von 25 cm ein Mündungs¬ durchmesser des Horns von 2,10 m und eine Trichterlänge von 2,25 m gefordert werden.A major problem with sound transducers is that they emit sound with a sufficiently high level of efficiency in the low-frequency range. A main reason for this problem lies in the acoustic mismatching of the bass loudspeaker, that is, the actual transducer to the low impedance of the air. From a theoretical point of view, it is possible to optimally adapt a loudspeaker to the air using an exponential horn. In the low frequency range, the dimensions necessary here are However, this is only realistic with the sound of large stages, since, for example, a mouth diameter of 2.10 m and a funnel length of 2.25 m are required for a lower cut-off frequency of 50 Hz and an initial diameter of 25 cm.
Eine sehr kräftige Baßwiedergabe kann mit einer Baßreflexbox der eingangs genannten Art erzielt werden. Die Lautspre¬ cherimpedanz bei einer solchen Box weist dann zwei Maxima auf, da der Lautsprecher und das Gehäuse mit der Baßreflex¬ öffnung gekoppelte (gegeneinander verstimmte) Resonatoren darstellen. Im Bereich des beim höheren Frequenzwert liegen¬ den Impedanzmaximums schwingen die Luft in der Reflexöffnung und der Baßlautsprecher gleichphasig, so daß eine erhöhte Schallabstrahlung zu erwarten ist. Andererseits nimmt derA very powerful bass reproduction can be achieved with a bass reflex box of the type mentioned at the beginning. The loudspeaker impedance in such a box then has two maxima, since the loudspeaker and the housing represent resonators coupled (mutually detuned) to the bass reflex opening. In the area of the impedance maximum at the higher frequency value, the air in the reflex opening and the bass loudspeaker oscillate in phase, so that an increased sound radiation can be expected. On the other hand, the
Lautsprecher aufgrund der bei dieser Frequenz erhöhten Impe¬ danz nur eine geringere Leistung auf. Insgesamt besteht also auch bei Baßreflexboxen noch das Problem, Schall bei niedri¬ gen Frequenzen mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad und dennoch geringem Klirrfaktor abzustrahlen.Loudspeakers only have a lower power due to the increased impedance at this frequency. Overall, even with bass reflex boxes there is still the problem of emitting sound at low frequencies with the highest possible efficiency and yet a low distortion factor.
Diese Aufgabe wird durch die Baßreflexbox nach Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by the bass reflex box according to claim 1.
Überraschenderweise konnte gezeigt werden, daß eineSurprisingly, it could be shown that a
"einfache" endseitig offene Leitung vor der Baßreflexbox der¬ art abstimmbar ist, daß das bei der höheren Frequenz liegende Impedanzmaximum ganz erheblich abgeflacht wird, wobei der Schalldruck in diesem Bereich und auch darunter um etwa 6 dB (in der Mittelachse gemessen) steigt. Vorzugsweise fließt hierbei die Tiefe des Gehäuses hinter der Schallwand sozusa¬ gen als Fortsetzung der Leitung mit ein, und zwar derart, daß die Gesamtlänge der Leitung, also die Länge der Leitung vor der Schallwand zuzüglich der Tiefe des Gehäuses ein viertel der Wellenlänge des Schalls bei der Frequenz beträgt, bei welcher das obere Impedanzmaximum der Baßreflexbox liegt. Selbstverständlich gilt diese Berechnungsvorschrift nicht nur für ein viertel der Wellenlänge, sondern für alle ungeradzah¬ ligen Vielfachen dieses Maßes."Simple" line open at the end in front of the bass reflex box can be tuned in such a way that the impedance maximum lying at the higher frequency is flattened considerably, the sound pressure in this area and below it increasing by about 6 dB (measured in the central axis). In this case, the depth of the housing behind the baffle preferably flows in as a continuation of the line, in such a way that the total length of the line, ie the length of the line in front of the baffle plus the depth of the housing, adds a quarter of the wavelength of the sound is the frequency at which the upper impedance maximum of the bass reflex box lies. Of course, this calculation rule does not only apply for a quarter of the wavelength, but for all odd multiples of this measure.
Betrachtet man sich im Gegensatz dazu bekannte Anordnungen, beispielsweise die nach der EP 0 409 575 AI oder die nach der EP 0 101 031 AI, so erkennt man, daß die Idee der "Zusammenschaltung" verschiedener Gehäusesysteme an sich wohl bekannt ist. Alle die bekannten Systeme sind jedoch äußerst aufwendig und weisen dennoch nicht die Vorteile, insbesondere den enormen Schalldruckanstieg und gleichzeitig den Impe¬ danzabfall bei niedrigen Frequenzen auf, wie sie beim erfin¬ dungsgemäßen System festzustellen sind. Erstaunlicherweise spielt die Tiefe der Lautsprecherbox hinter der Schallwand eine Rolle bei der Anpassung.In contrast, if one considers known arrangements, for example those according to EP 0 409 575 AI or those according to EP 0 101 031 AI, one recognizes that the idea of "interconnecting" different housing systems is well known per se. However, all the known systems are extremely complex and yet do not have the advantages, in particular the enormous rise in sound pressure and, at the same time, the decrease in impedance at low frequencies, as can be found in the system according to the invention. Amazingly, the depth of the speaker behind the baffle plays a role in the adjustment.
Der Wirkungsgrad ist dann besonders gut, wenn die Leitung im wesentliche parallele Wände aufweist. Hierbei wird die Anord¬ nung dann besonders einfach, wenn die Leitung das Gehäuse fortsetzend ausgebildet ist. Eine gerade, gestreckte Leitung weist die besten Eigenschaften auf und wird vorzugsweise ver¬ wendet, wenn die räumlichen Gegebenheiten dieses zulassen. Es ist aber auch möglich, die Leitung insbesondere dann zu fal¬ ten, wenn ihr Durchmesser relativ gering ist.The efficiency is particularly good when the line has essentially parallel walls. In this case, the arrangement becomes particularly simple if the line is designed to continue the housing. A straight, straight line has the best properties and is preferably used if the spatial conditions allow this. However, it is also possible to fold the line in particular if its diameter is relatively small.
Die Schallwand kann man zum Frequenzabgleich schräg und/oder abgewinkelt zur Längsachse der Leitung stellen, wobei dies wiederum von der Form der Leitung abhängt.The baffle can be set at an angle and / or angled to the longitudinal axis of the line for frequency adjustment, which in turn depends on the shape of the line.
Vorzugsweise werden Dämpfungseinrichtungen zum Dämpfen von gegebenenfalls weiteren Resonanzen der Baßreflexbox vorgese¬ hen. Diese können beispielsweise Schlitze im Gehäuse, insbe¬ sondere in der Gehäuserückwand umfassen, sowie Mineralwolle¬ absorber, die ebenfalls vorzugsweise an der Gehäuserückwand angebracht werden.Damping devices are preferably provided for damping any further resonances of the bass reflex box. These can include, for example, slots in the housing, in particular in the rear wall of the housing, and mineral wool absorbers, which are also preferably attached to the rear wall of the housing.
Weiterhin ist es möglich, in an sich bekannter Weise weitere Dämpfungs- und Anpassungsmaßnahmen zu ergreifen, wie bei- spielsweise den Einbau zusätzlicher Passivstrahler derart in die Schallwand, daß sie ebenfalls in die Leitung abstrahlen.Furthermore, it is possible to take further damping and adaptation measures in a manner known per se, such as for example the installation of additional passive radiators in the baffle in such a way that they also radiate into the line.
Nachfolgend wird ein Ausfühungsbeispiel der Erfindung anhand der Abbildungen näher erläutert. Hierbei zeigen:An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with the aid of the figures. Here show:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer Ausführungsform der erfin¬ dungsgemäßen Baßreflexbox,1 shows a longitudinal section of an embodiment of the bass reflex box according to the invention,
Fig. 2 eine Ansicht entlang der Linie II-II aus Fig. 1,2 is a view along the line II-II of FIG. 1,
Fig. 3 den Verlauf von Schalldruck und Klirrfaktor der Baßreflexbox aus den Figuren 1 und 2 ohne vorgesetzte Leitung,3 shows the course of sound pressure and distortion factor of the bass reflex box from FIGS. 1 and 2 without a line in front,
Fig. 4 den Schalldruck- und Klirrfaktor-Verlauf der Baßre¬ flexbox nach den Figuren 1 und 2 mit vorgesetzter Leitung, und4 shows the sound pressure and distortion factor curve of the bass reflex box according to FIGS. 1 and 2 with the line in front, and
Figuren 5 und 6 die zu den Figuren 3 und 4 gehörigen Ver¬ läufe der Lautsprecherimpedanz.FIGS. 5 and 6 show the curves of the loudspeaker impedance belonging to FIGS. 3 and 4.
Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Ausführungsform der er¬ findungsgemäßen Baßreflexbox umfaßt eine Schallwand 12 , in welcher ein Baßlautsprecher 10 und eine Reflexöffnung 11 an¬ geordnet sind. Die Reflexöffnung 11 weist eine bestimmte Tiefe 1Q sowie einen bestimmten Querschnitt A auf. Die Tiefe 1Q und der Querschnitt A sind auf das Volumen des Gehäusein¬ nenraums 13 in an sich bekannter Weise abgestimmt. An der Rückwand 14 ist Dämmaterial 15 befestigt.The embodiment of the bass reflex box according to the invention shown in FIGS. 1 and 2 comprises a baffle 12, in which a bass loudspeaker 10 and a reflex opening 11 are arranged. The reflex opening 11 has a certain depth 1 Q and a certain cross section A. The depth 1 Q and the cross section A are matched to the volume of the housing interior 13 in a manner known per se. Insulating material 15 is fastened to the rear wall 14.
Vor der Schallwand 12, die Seitenwände, die Oberwand und die Unterwand des eigentlichen Baßreflexgehäuses fortsetzend, ist eine Leitung 16 derart angebracht, daß die Reflexöffnung 11 und der Baßlautsprecher 10 in eben diese Leitung 16 strahlen. Die Leitung 16 weist an ihrem Ende über die gesamte Quer¬ schnittsfläche eine Öffnung 17 auf. In Figur 1 ist die Tiefe des Gehäuseinnenraums 13, also der Abstand zwischen der Schallwand 12 und der Rückwand 14 mit 1^ bezeichnet, die Länge der Leitung 16 ist mit I2 bezeichnet.In front of the baffle 12, the side walls, the top wall and the bottom wall of the actual bass reflex housing, a line 16 is attached in such a way that the reflex opening 11 and the bass speaker 10 radiate into this line 16. The line 16 has an opening 17 at its end over the entire cross-sectional area. In FIG. 1, the depth of the housing interior 13, that is to say the distance between the baffle 12 and the rear wall 14, is denoted by 1 ^, the length of the line 16 is denoted by I2.
Die Gesamtlänge 1, also die Summe aus der Gehäusetiefe 1^ und der eigentlichen Leitungslänge I2 ist derart bemessen, daß sie einem Viertel der Wellenlänge beim Impedanzmaximum fy der Baßreflexbox gemäß Figur 5 entspricht. Der in Figur 5 ge¬ zeigte Impedanzverlauf gilt allerdings für die in Figur 1 ge- zeigte Box ohne die davor angeordnete Leitung 16, also für eine ganz konventionelle Baßreflexbox.The total length 1, that is the sum of the housing depth 1 ^ and the actual line length I2 is dimensioned such that it corresponds to a quarter of the wavelength at the impedance maximum fy of the bass reflex box according to FIG. The impedance curve shown in FIG. 5 applies, however, to the box shown in FIG. 1 without the line 16 arranged in front of it, that is to say to a completely conventional bass reflex box.
Die Änderung sowohl im Impedanzverlauf (Fig. 6) als auch die Änderung im Schalldruckverlauf (Fig. 4) gegenüber der konven- tionellen Baßreflexbox (Fig. 3 bzw. Fig. 5) ist frappierend.The change in the impedance curve (Fig. 6) as well as the change in the sound pressure curve (Fig. 4) compared to the conventional bass reflex box (Fig. 3 or Fig. 5) is striking.
Während der Schalldruck der konventionellen Baßreflexbox im Bereich von über 150 Hz noch praktisch gleich dem Schalldruck der erfindungsgemäßen Box gemäß Fig. 4 verläuft, sinkt er zu niedrigeren Frequenzen ganz erheblich ab. Insbesondere im hier interessierenden Bereich tiefster Frequenzen liegt der Schalldruck der konventionellen Baßreflexbox gemäß Fig. 3 durchgängig um mehr als 6 dB niedriger als der Schalldruck¬ verlauf (Fig. 4) der erfindungsgemäßen Box, die in den Figu- ren 1 und 2 gezeigt ist. Die in den Figuren 3 und 4 gezeigten Klirrfaktoren K3 sind vergleichbar.While the sound pressure of the conventional bass reflex box in the range of over 150 Hz is still practically the same as the sound pressure of the box according to the invention according to FIG. 4, it drops considerably at lower frequencies. 3, the sound pressure of the conventional bass reflex box according to FIG. 3 is consistently more than 6 dB lower than the sound pressure curve (FIG. 4) of the box according to the invention, which is shown in FIGS. 1 and 2. The distortion factors K 3 shown in FIGS. 3 and 4 are comparable.
Betrachtet man sich die Impedanzverlaufe ohne Leitung (Fig. 5) bzw. mit Leitung gemäß der Erfindung (Fig. 6) , so zeigt sich, daß die niedrigere Resonanzfrequenz f-p sowie der Ver¬ lauf ab etwa 150 Hz zu höheren Frequenzen im wesentlichen identisch sind. Wesentliche Unterschiede ergeben sich jedoch beim Impedanzminimum fυ, das bei der erfindungsgemäßen Box zu tiefen Frequenzen hin verschoben ist. Die bei höheren Frequenzen liegenden Resonanzfrequenz fjj der konventionellenIf one looks at the impedance profiles without a line (FIG. 5) or with a line according to the invention (FIG. 6), it is evident that the lower resonance frequency fp and the profile from approximately 150 Hz to higher frequencies are essentially identical . However, there are significant differences in the impedance minimum f υ , which is shifted towards low frequencies in the box according to the invention. The resonance frequency f j j of the conventional frequencies at higher frequencies
Baßreflexbox gemäß Fig. 5 verschwindet beim Vorschalten einer Leitung und wird durch zwei erheblich niedrigere Zwischenma- xima f^ und ±2 und ein dazwischen liegendes weiteres Impedanzminimum ±2 ersetzt. Dieser Impedanzverlauf bedeutet nun gleichzeitig, daß die erfindungsgemäße Baßreflexbox im Tieftonbereich (oberhalb von fo) mit einer erheblich höheren elektrischen Leistung angesteuert werden kann, als dies bei der konventionellen Baßreflexbox der Fall ist. Dadurch ist nicht nur die anhand der Figuren 3 und 4 schon erkennbare Schalldrucksteigerung möglich, es ist vielmehr auch möglich, bei einem vorgegebenen Baßlautsprecher und einem realen Ver¬ stärker mit erheblich höheren elektrischen Leistungen zu ar- beiten und dadurch zusätzlich eine erheblich höhere akusti¬ sche Leistung abzustrahlen.5 disappears when a line is connected upstream and is replaced by two considerably lower intermediate maxima f ^ and ± 2 and another one in between Impedance minimum ± 2 replaced. This impedance curve now means at the same time that the bass reflex box according to the invention can be controlled in the low frequency range (above fo) with a considerably higher electrical power than is the case with the conventional bass reflex box. This not only makes it possible to increase the sound pressure, which can already be seen in FIGS. 3 and 4, but it is also possible to work with considerably higher electrical outputs with a given bass loudspeaker and a real amplifier, and thereby additionally with a considerably higher acoustic Radiate performance.
BezugszeichenlisteReference list
10 Baßlautsprecher10 bass speakers
11 Reflexöffnung11 reflex opening
12 Schallwand12 baffle
13 Gehäuseinnenraum13 housing interior
14 Rückwand14 rear wall
15 Dämmaterial15 insulation material
16 Leitung16 line
17 Öffnung 17 opening

Claims

Patentansprüche claims
1. Baßreflexbox mit mindestens einem Baßlautsprecher (10) und mindestens einer Reflexöffnung (11) in einer Schall- wand (12) , die einen Gehäuseraum (13) definierten Volu¬ mens abschließt, wobei der mindestens eine Baßlautspre- eher (10) die Reflexöffnung (11) und das Volumen derart aufeinander abgestimmt sind, daß der Impedanzverlauf der Baßreflexbox bei einer definierten Frequenz (fH) ein Ma¬ ximum aufweist, bei welchem der Baßlautsprecher (10) und die Luft in der Reflexöffnung (11) im wesentlichen gleichphasig schwingen, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine vor der Schallwand (12) dicht angebrachte, den Ba߬ lautsprecher (10) und die Reflexöffnung (11) einschlie¬ ßende endseitig offene Leitung (16) , deren Länge derart eingestellt ist, daß die Impedanz bei der definierten Frequenz (fH) verringert wird.1. Bass reflex box with at least one bass loudspeaker (10) and at least one reflex opening (11) in a baffle (12) which closes a volume (13) of defined volume, the at least one bass loudspeaker (10) closing the reflex opening (11) and the volume are matched to one another in such a way that the impedance profile of the bass reflex box has a maximum at a defined frequency (f H ) at which the bass loudspeaker (10) and the air in the reflex opening (11) oscillate essentially in phase , characterized by an open-ended line (16), which is attached in front of the baffle (12) and encloses the bass speaker (10) and the reflex opening (11), the length of which is set such that the impedance at the defined frequency (f H ) is reduced.
2. Baßreflexbox nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung eine Länge (lj) aufweist, die zuzüglich einer Tiefe (l-]_) des Gehäuses hinter der Schallwand (12) einem ungradzahligen Vielfachen einer viertel Wellenlänge bei der definierten Frequenz (fH) entspricht.2. bass reflex box according to claim 1, characterized in that the line has a length (l j ), plus a depth (l- ] _) of the housing behind the baffle (12) an odd multiple of a quarter wavelength at the defined frequency ( f H ).
3. Baßreflexbox nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (16) im wesentlichen parallele Wände aufweist.3. bass reflex box according to one of the preceding claims, characterized in that the line (16) has substantially parallel walls.
4. Baßreflexbox nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (16) das Gehäuse fortsetzend ausgebildet ist. 4. Bass reflex box according to one of the preceding claims, characterized in that the line (16) is designed to continue the housing.
5. Baßreflexbox nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallwand (12) zum Frequenzabgleich schräg und/oder abgewinkelt zu einer Längsachse der Leitung (16) angeordnet ist.5. bass reflex box according to one of the preceding claims, characterized in that the baffle (12) for frequency adjustment is arranged obliquely and / or angled to a longitudinal axis of the line (16).
6. Baßreflexbox nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge¬ kennzeichnet durch6. bass reflex box according to one of the preceding claims, characterized by ge
Dämpfungseinrichtungen (15) zum Bedampfen von gegebenen- falls weiteren Resonanzen der Baßreflexbox.Damping devices (15) for steaming any further resonances of the bass reflex box.
7. Baßreflexbox nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtungen Schlitze im Gehäuse, insbesondere in der Gehäuserückwand (14) umfassen.7. bass reflex box according to claim 6, characterized in that the damping devices comprise slots in the housing, in particular in the rear wall (14).
8. Baßreflexbox nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtungen Mineralwolleabsorber (15) , insbesondere an der Gehäuserückwand (14) umfassen.8. bass reflex box according to one of claims 6 or 7, characterized in that the damping devices comprise mineral wool absorber (15), in particular on the rear wall (14).
9. Baßreflexbox nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zusätzliche Passivstrahler, die vorzugsweise so in der Schallwand (12) montiert sind, daß sie in die Leitung (16) abstrahlen. 9. bass reflex box according to one of the preceding claims, characterized by additional passive radiators, which are preferably mounted in the baffle (12) so that they radiate into the line (16).
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