Schallwiedergabe-Vorrichtung Für die Qualitätswiedergabe von Schall muss sowohl der angewendete Wandler, als auch die Schallwand gute elektroakustische Eigenschaften besitzen. Für kleinere Leistun gen eignet sich ein Lautsprecherschrank am besten. Seine Grösse hängt von der Wahl der untern Grenzfrequenz ab. Falls diese Frequenz niedrig sein soll, ist bei Anwendung irgend einer der bisher bekannten Konstruktionen ein ziemlich grosser Schallschrank notwendig.
Bei der normalen Anordnung kommen bei den üblichen Lautsprechern die Teilschwin gungen der Membran sehr ungünstig zur Geltung. Diese Teilsehwingtuzgen treten bei hohen Frequenzen auf und zeichnen sich da durch aus, dass sie nicht die Membran als Ganzes erfassen, sondern Teile der Membran unabhängig voneinander, wobei diese Teile mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung schwingen. Die Teilschwingungen verweilen die Frequenzcharakteristik,- verursachen ein Ansteigen der nichtlinearen Verzerrung und beeinträchtigen somit die Wiedergabequalität der Schallwiedergabevorrichtiing.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine wesentliche Verkleinerung der Dimensionen eines abgeschlossenen Lautsprecherschrankes und dadurch auch seine Verbilligung, wobei die untere Grenzfrequenz nicht beeinflusst wird. Sie ermöglicht auch ein Ausgleichen der Frequenzcharakteristik und eine Verkleine rung der Neigung der Lautsprechermembran, Teilschwing@.ingen auszuführen, so dass grö ssere Stabilität erzielt wird, was neben der ausgeprägten Verbesserung. der Frequenz- charakteristik auch eine Verkleinerung der nichtlinearen Verzerrung;
hauptsächlich im Gebiet der niedrigen Lind mittleren Frequen zen und eine Verbesserung der übertragungs- qualität zier Folge hat.
Gegenstand der Erfindung ist eine Schall- wiedergabevorrichtitng, welche dadurch ge kennzeichnet ist, dass die Rückseite der Laut sprechermembran, die in einen Schallschrank eingebaut ist, mit einer akustischen Impedanz belastet ist, die gebildet wird, durch eine akustische Masse, der eine akustische Impe danz parallel geschaltet ist, wobei die akusti- sehe Impedanz so gewählt ist, dass im Gebiet.
der Systemresonanz die Widerstandskompo nente gross gegenüber der Reaktanzkompo- nente ist.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfin dung sind beispielsweise in den Zeichnungen dargestellt.
Fig. 1 zeigt die prinzipielle Anordnung. Fig. 2 ist das mechanische Schema der aiuistischen Vorrichtung gemäss Fig. 1.
Fig. 3 bis 6 zeigen weitere Ausführungs formen.
Wie in den Zeichnungen dargestellt, ist im Gehäuse 1 in üblicher Weise der Lautsprecher 2 montiert, welcher noch von einem Hilfs gehäuse 3 -umgeben ist, dass mit einem akusti- sehen Widerstand 4 und einer Öffnung 5, gegebenenfalls mit einem Ansatz (Fig. 1, 3 und 4) versehen ist. Die Luft in der öff- nung 5 bzw. im Ansatz, stellt die akustische blasse dar. In der Ausführung gemäss Fig. 1 ist der akustische Widerstand 4 und die Öffnung 5 mit dem Ansatz in der Hinterwand des Hilfsgehäuses 3 angeordnet. Gemäss Fig. 3 hat das Hilfsgehäuse 3 die Form eines Kegel stumpfes.
Der akustische Widerstand 4 ist in den Öffnungen der kegelförmigen Wand des Gehäuses angeordnet, während sieh die öff- n-m.g 5 in der Mitte des Kegels befindet. Ge mäss Fig. 4 befindet sich der akustische Widerstand in der hintern Wand des zylin- derförmigen Gehäuses 3, während die<B>Öff-</B> nung 5 mit dem Ansatz im zylindrischen Wandungsteil des Hilfsgehäuses angeordnet ist.
Das Hilfsgehäuse kann durch den eigent lichen Lautsprecherkorb gebildet sein, in dem der Widerstand 4 gelagert und die Masse 5 durch passend ausgebildete Öffnungen gebil- clet werden kann, wie in Fig. 5 dargestellt. Der derart angeordnete Lautsprecher wird dann direkt in den Lautsprecherschrank von geeignetem Rauminhalt montiert, von dessen Abmessungen die Wahl des zusätzlichen Widerstandes 4 und auch der durch die Luft in den Öffnungen 5 des Lautsprecherkorbes gebildeten akustischen Masse abhängt.
Die Funktion der Vorrichtung kann am leichtesten an Hand der Fig. 1 und des in Fig. 2 dargestellten vereinfachten Schemas erklärt werden, wo 7 .s die Masse des schwin genden Systems des Lautsprechers inklusive der reaktiven Komponente der Ausstrahlungs impedanz, c, die Nachgiebigkeit des Systems, r, den Strahlungswiderstand der Membran, ni die Masse der schwingenden Luft in der Öffnung 5, r den akustischen, im Hilfsgehäuse 3 angebrachten Widerstand 4,
Cv' die dem zwischen Lautsprechermembran und Gehäuse 3 eingeschlossenen Rauminhalt entsprechende Elastizität, und C, die Elastizität des Raum inhaltes des Schallschrankes bezeichnen.
Im Gebiet der niedrigen Frequenzen addiert sich zur Impedanz des schwingenden Systems des Lautsprechers auch der Wert des zusätzlichen, mit. 4 bezeichneten akusti schen Widerstandes r, dem die Impedanz der Luft in der Öffnung 5 (Fig. 1, 3, 4, 5 und 6) parallel. geschaltet ist.
Der Wert von r wird derart gewählt, dass er im Gebiet der Eigen resonanz des Lautsprechers viel höher ist, als die Reaktanz <I>j</I> u,) <I>m'</I> der die Fläche des akusti schen Widerstandes belastenden Luftmasse n?'. Die reaktive Komponente der resultierenden zusätzlichen Impedanz, welche gegeben ist durch die parallelgeschalteten Werte<I>j</I> o) in. und r, kompensiert dann entweder teilweise oder gänzlich die dem Rauminhalt des ganzen abgeschlossenen Schrankes entsprechende Im pedanz.
Bei den mittleren und höheren Fre quenzen muss der Wert der Impedanz des schwingenden Systems des Lautsprechers
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gro13 sein gegenuber der (Lurch aen wiaer- stand r gegebenen Impedanz, damit die Fre- quen7charakteristik der ganzen Vorrichtung in diesem Frequenzbereich praktisch nicht beeinflusst wird.
Bei passender -Wahl der Werte kann man mit einem relativ kleinen Schallschrank im Gebiet der niedrigen und mittleren Frequen zen eine sehr flache Frequenzcharakteristik erzielen. Dabei sinkt die Empfindlichkeit des Systems bei den mittleren Frequenzen um 1=2 dB.
-Wie ersichtlich, muss der Wert des zusatz- liehen Widerstandes 7, und der Masse m den Abmessungen des verwendeten Schallschrankes entsprechend gewählt werden.
Die vorhergehenden Erwägungen gelten -unter Voraussetzung eines kleinen Wertes der aluistischen Masse der Luft, welche den Wider stand belastet und. eine mit diesem in Reihe geschaltete Impedanz darstellt. Beim Projek tieren eines akustischen Widerstandes muss beachtet werden, dass seine Oberfläche stets mit der äquivalenten, Masse der Luft- belastet ist, welche umgekehrt proportional zur Qua- dratwurzel der gewählten Fläche ist.
Für eine richtige Funktion ist es notwendig, dass die reaktive, durch die erwähnte zusätzliche, den Widerstand belastende Masse hervorgerufene Komponente im Gebiet der Resonanzfrequenz 20 % des Gesamtwertes des akustischen Wider- standes nicht überschreitet.
Falls die beschriebene Anordnung bei ge- sehlossenen, in den Fig. 1 und 4 dargestellten Lautsprecherschränken angewendet wird, ist es, wie bereits gesagt, möglich, bei einem gegebenen Rauminhalt im Vergleich mit dem ursprünglichen Stand die untere Grenzfre quenz erheblich herabzusetzen, das Frequenz band bei gleichzeitiger Abflachung der Kurve zu erweitern, oder.umgekehrt, bei einer ge wählten Grenzfrequenz die Dimensionen der Sehallwände herabzusetzen.
Als Beispiel wird angeführt, dass mit einem. Lautsprecher mit einem aktiven Membran durchmesser von 165 mm, einer Gesamtmasse des schwingenden Systems nies = 10 g, einer Eigenresonanz bei 63 Hz, mit einem Raum inhalt des geschlossenen Schallschrankes von Z' = 17 000 cin3, wobei ein Widerstand )- =14 000 gjs mit einer Oberfläche von etwa 100 cm2 und eine durch eine Öffnung mit einer Oberfläche von etwa 9 cm2 gebildete Masse m = 18 g, angewendet wurde, gute Resultate erzielt -wurden.
Eine weitere Modifikation der akustischen Vorrichtung ist aus Fig. 6 ersichtlich, wo die Masse m gebildet wird durch die wirkliche Masse der schwingenden Hilfsmembran 6, in deren Öffnungen ein akustischer -#Viderst;i.nd 4 angeordnet ist.
Die beschriebene Lautsprecheranordnung kann vorteilhaft auch bei andern Lautspre chertypen verwendet -werden. Insbesondere kann bei kleinen Empfängern ohne Span nungsgegenkopphing in der letzten Stufe durch einen passend gewählten akustischen Widerstand die Wiedergabe wesentlich ver bessert werden. Es wird dadurch, abgesehen von der Herabsetzung der Resonanzfrequenz, ein sehr bedeutendes Ansteigen der Membran amplitude im Gebiet der Resonanzfrequenz unmöglich gemacht.