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.
Sound reproduction device For the quality reproduction of sound, both the transducer used and the baffle must have good electroacoustic properties. A loudspeaker cabinet is best for smaller outputs. Its size depends on the choice of the lower limit frequency. If this frequency is to be low, a fairly large sound cabinet is necessary when using any of the previously known constructions.
In the normal arrangement, the partial vibrations of the membrane come to advantage in the usual loudspeakers very unfavorably. These partial vibrations occur at high frequencies and are characterized by the fact that they do not cover the membrane as a whole, but parts of the membrane independently of one another, with these parts vibrating with a mutual phase shift. The partial oscillations linger on the frequency characteristic - cause an increase in the non-linear distortion and thus impair the reproduction quality of the sound reproduction device.
The present invention enables a substantial reduction in the dimensions of a closed loudspeaker cabinet and thereby also its cheaper, the lower limit frequency not being affected. It also enables the frequency characteristics to be balanced out and the tendency of the loudspeaker diaphragm to be reduced to perform partial oscillations so that greater stability is achieved, which in addition to the marked improvement. the frequency characteristic also reduces the nonlinear distortion;
mainly in the area of low and medium frequencies and an improvement in the transmission quality.
The invention relates to a sound reproduction device, which is characterized in that the back of the speaker diaphragm, which is built into a sound cabinet, is loaded with an acoustic impedance that is formed by an acoustic mass that has an acoustic impedance is connected in parallel, the acoustic impedance is chosen so that in the area.
the system resonance, the resistance component is large compared to the reactance component.
Some embodiments of the inven tion are shown for example in the drawings.
Fig. 1 shows the basic arrangement. FIG. 2 is the mechanical diagram of the acoustic device according to FIG. 1.
Fig. 3 to 6 show other forms of execution.
As shown in the drawings, the loudspeaker 2 is mounted in the usual way in the housing 1, which is also surrounded by an auxiliary housing 3, with an acoustic resistor 4 and an opening 5, if necessary with an approach (FIG. 1 , 3 and 4) is provided. The air in the opening 5 or in the attachment represents the acoustic pale. In the embodiment according to FIG. 1, the acoustic resistor 4 and the opening 5 with the attachment are arranged in the rear wall of the auxiliary housing 3. According to Fig. 3, the auxiliary housing 3 has the shape of a truncated cone.
The acoustic resistor 4 is arranged in the openings in the conical wall of the housing, while the opening 5 is in the center of the cone. According to FIG. 4, the acoustic resistance is located in the rear wall of the cylindrical housing 3, while the opening 5 with the extension is arranged in the cylindrical wall part of the auxiliary housing.
The auxiliary housing can be formed by the actual loudspeaker frame, in which the resistor 4 is supported and the mass 5 can be formed through appropriately designed openings, as shown in FIG. The loudspeaker arranged in this way is then mounted directly in the loudspeaker cabinet with a suitable volume, the dimensions of which determine the choice of the additional resistor 4 and also the acoustic mass formed by the air in the openings 5 of the loudspeaker frame.
The function of the device can be explained most easily with reference to Fig. 1 and the simplified diagram shown in Fig. 2, where 7 .s the mass of the vibrating system of the loudspeaker including the reactive component of the radiation impedance, c, the flexibility of the System, r, the radiation resistance of the membrane, ni the mass of the vibrating air in the opening 5, r the acoustic resistance 4 installed in the auxiliary housing 3,
Cv 'denotes the elasticity corresponding to the volume enclosed between the loudspeaker membrane and the housing 3, and C denotes the elasticity of the volume of the volume of the sound cabinet.
In the area of low frequencies, the impedance of the oscillating system of the loudspeaker is also added to the value of the additional value. 4 denoted acoustic resistance r, to which the impedance of the air in the opening 5 (Fig. 1, 3, 4, 5 and 6) in parallel. is switched.
The value of r is chosen in such a way that it is much higher in the area of the speaker's natural resonance than the reactance <I> j </I> u,) <I> m '</I> of the area of the acoustic rule Resistance to polluting air mass n? '. The reactive component of the resulting additional impedance, which is given by the parallel connected values <I> j </I> o) in. And r, then either partially or completely compensates for the impedance corresponding to the volume of the entire closed cabinet.
At the middle and higher frequencies, the value of the impedance of the vibrating system of the loudspeaker
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Be large compared to the given impedance, so that the frequency characteristics of the entire device are practically not influenced in this frequency range.
With a suitable choice of values, one can achieve a very flat frequency characteristic with a relatively small sound cabinet in the area of low and medium frequencies. The sensitivity of the system drops by 1 = 2 dB at the middle frequencies.
As can be seen, the value of the additional borrowed resistor 7 and the mass m must be selected according to the dimensions of the acoustic cabinet used.
The preceding considerations apply - provided that the aluistic mass of the air has a small value, which is a burden on the resistance and. represents an impedance connected in series with this. When projecting an acoustic resistance, it must be ensured that its surface is always loaded with the equivalent mass of the air, which is inversely proportional to the square root of the selected area.
For a correct function it is necessary that the reactive component caused by the mentioned additional mass loading the resistance does not exceed 20% of the total value of the acoustic resistance in the area of the resonance frequency.
If the described arrangement is used with closed loudspeaker cabinets shown in FIGS. 1 and 4, it is possible, as already stated, to reduce the lower limit frequency considerably, the frequency band, for a given volume compared to the original state to widen the curve while at the same time flattening it, or, conversely, to reduce the dimensions of the hall walls at a selected cut-off frequency.
As an example it is given that with a. Loudspeaker with an active membrane diameter of 165 mm, a total mass of the vibrating system nies = 10 g, a natural resonance at 63 Hz, with a volume of the closed sound cabinet of Z '= 17,000 cin3, with a resistance) = 14,000 gjs with a surface area of about 100 cm2 and a mass m = 18 g formed by an opening with a surface area of about 9 cm2, good results were obtained.
A further modification of the acoustic device can be seen in FIG. 6, where the mass m is formed by the actual mass of the vibrating auxiliary diaphragm 6, in the openings of which an acoustic - # Viderst; i.nd 4 is arranged.
The loudspeaker arrangement described can advantageously also be used in other loudspeaker types. In particular, in the case of small receivers without voltage negative feedback in the last stage, the reproduction can be significantly improved by an appropriately chosen acoustic resistance. As a result, apart from reducing the resonance frequency, a very significant increase in the membrane amplitude in the region of the resonance frequency is made impossible.