DE19740423A1

DE19740423A1 - Anordnung zur mediengebundenen Wellenübertragung

Info

Publication number: DE19740423A1
Application number: DE1997140423
Authority: DE
Inventors: Ron Kulesa
Original assignee: Individual
Current assignee: Kulessa Ron 39112 Magdeburg De
Priority date: 1997-09-10
Filing date: 1997-09-10
Publication date: 1999-03-18
Anticipated expiration: 2017-09-11
Also published as: DE19740423C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur mediengebundenen Wellenübertragung, welche mindestens einen primären Wellenleiter aufweist, in den aus mindestens einer Quelle abgegebene Wellen im hörbaren Schallbereich oder im Bereich des Infra-, Ultra- oder Hyperschalls eingetragen werden.

Es ist bekannt, Schallquellen, die Wellen in einem bestimmten Frequenzbereich innerhalb des Eingangs genannten Spektrums abgeben, mit einem Wellenleiter zu koppeln. In der Regel werden die Schallquellen dazu in ein Gehäuse eingebaut in welchem auch der Wellenleiter untergebracht ist. Beispielsweise ist der Einbau eines Lautsprecherchassis in ein Gehäuse erforderlich, weil die Vorder- und Rückseite der Membran des Lautsprechers gegenphasig schwingen und es ohne den Einbau in ein Gehäuse zu einer gegenseitigen Auslöschung der gegenphasigen Schwingungen käme. Die Bauform des Gehäuses bestimmt die Wiedergabeeigenschaften dabei maßgeblich und wirkt dabei oft selbst als Wellenleiter, der durch seine Gestaltung, insbesondere auch in Hinblick auf die geome trische Ausbildung, die Übertragungscharakteristik entscheidend beeinflußt. Dies ist beispielsweise von Hornlautsprechern oder der sogenannten Transmissionline bekannt. Das von einer Schallquelle abgegebene Frequenzspektrum wird jeweils im Bereich tiefer Frequenzen, also bei dem für das menschliche Ohr hörbaren Schall im Tieftonbereich, besonders stark von der Bauform der Anordnung bzw. des Lautsprechergehäuses beeinflußt.

Bei den bekannten Gehäuseformen besteht dabei im allgemeinen, mit Ausnahme des später zu diskutierenden Horns, ein direkter Zusammenhang zwischen der unteren Grenzfrequenz und dem Wirkungsgrad. Soll die untere Grenzfrequenz gesenkt werden, muß man bei gleichbleibender Größe der Schallquelle im allgemeinen zwangsläufig Einbußen beim Wirkungsgrad hinnehmen und umgekehrt. Dieser Zusammenhang ergibt sich aus den allgemein anerkannten Theorien von Thiele und Small (elektro-akustisches Analogie modell).

Durch eine Vergrößerung der Membran ist zwar eine Erhöhung des Wirkungsgrades prinzipiell auch ohne Erhöhung der unteren Grenzfrequenz möglich, jedoch erfordert dies aber dann nach dem elektro-akustischen Analogiemodell auch eine Vergrößerung des Volumeninhaltes des Lautsprechergehäuses. Auf der anderen Seite werden aber in der Praxis, gerade auch im Heimbereich, Lautsprechergehäuse mit einem möglichst geringen Volumen angestrebt, so daß sich aus der Kenntnis dieser Möglichkeit keine praxisgerechte Lösung des Problems ergibt. Außerdem ergeben sich auch technische Probleme aus der Vergrößerung der Membran, wie z. B. eine Erhöhung der Membranmasse (folglich Wirkungsgradverringerung), Bündelungseffekte, Partialschwingungen usw.

Die einzige bisher bekannte Gehäusebauform, die eine niedrige untere Grenzfrequenz mit einem hohen Wirkungsgrad vereint, ist das Horn. Durch die völlig andere Funktionsweise gilt dies auch weitgehend unabhängig von der Größe der Membran des Lautsprecher chassis. Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft des Horns ist z. B. darin zu sehen, daß die Auslenkung der Membran verringert und so die mechanische Belastbarkeit des Laut sprecherchassis erhöht wird.

Allerdings sind Hörner, die im Tieftonbereich einwandfrei funktionieren, von vornherein für die meisten Anwendungsfälle zu groß. So ergibt sich laut Horntheorie für ein Horn mit einer unteren Grenzfrequenz von 40 Hertz eine Mindestabstrahlfläche von 14,5 Quadrat metern bei einer Freifeldabstrahlung, wobei die Abstrahlfläche die Fläche ist, die sich am Ort des Austritts der Wellen in ein Umgebungsmedium aufgrund des dort bestehenden Querschnitts einer hornförmigen Röhre ergibt. Ist das Horn für die Aufstellung in einer Zimmerecke vorgesehen, kann die Abstrahlfläche geachtelt werden (Prinzip der Spiegelschallquelle). Doch selbst unter dieser Annahme ist eine 1,8 Quadratmeter große Abstrahlfläche nötig (z. B. 1,80 × 1,00 m). Darum gab und gibt es immer wieder Versuche, das Tieftonhorn wider die Theorie zu verkleinern. Die willkürliche Verklei nerung der Abstrahlfläche führt jedoch zum vorzeitigen Pegelabfall. Außerdem nimmt die Welligkeit des Frequenzgangs zu.

Ausführungen zum Lautsprecherbau bzw. zu Lautsprechergehäusen, welche die genannten Probleme behandeln, finden sich beispielsweise in "Lautsprecherbau", Vance Dickason, Elektor-Verlag GmbH 1993 oder in "Grundlagen der Lautsprecher" W.J. Tenbusch, Michael E. Brieden Verlag 1989. Spezielle Ausführungen zu den Übertragungseigen schaften von Hörnern sind der Zeitschrift "Klang und Ton", Michael E. Brieden Verlag in den Ausgaben 3/91 bis 6/91 zu entnehmen.

Alle bisher bekannten Bauformen lösen die Frage einer Übertragung tiefer Frequenzen mit einem hohen Wirkungsgrad bei gleichzeitig geringer Baugröße der zur Übertragung dienenden Anordnung nur unzureichend.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Anordnung zu schaffen, welche die Eigenschaften einer Übertragung des tieffrequenten Teils eines Wellenspektrums bei einem hohen Wirkungsgrad und einer praxisgerechten geringen Baugröße in sich vereint.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Anordnung zur medien gebundenen Wellenübertragung, welche mindestens einen primären Wellenleiter aufweist, in den aus mindestens einer Quelle abgegebene Wellen im hörbaren Schallbereich oder im Bereich des Infra-, Ultra- oder Hyperschalls eingetragen werden, so gestaltet ist, daß innerhalb eines Bereiches des Übergangs der in den primären Wellenleiter eingetragenen Wellen in ein die Anordnung umgebendes Medium in den primären Wellenleiter Mittel eingeordnet sind oder auf diesen einwirken, die in diesem Bereich einen gegenüber dem unmittelbar in Richtung der Quelle angrenzenden Bereich des primären Wellenleiters erhöhten Wellenwiderstand ausbilden, wobei sich der Querschnitt des primären Wellen leiters ausgehend vom Ort des Eintrags der Wellen in den primären Wellenleiter in Richtung zu dem Bereich mit erhöhtem Wellenwiderstand stetig oder unstetig erweitert und der sich ausbildende erhöhte Wellenwiderstand zumindest größer ist als derjenige Wellenwiderstand, der sich bei einer fortgesetzten Erweiterung des primären Wellenleiters mit dem Maß der größten im Wellenleiter auftretenden Steigung, ohne Einordnung oder Einwirkung der Mittel ergäbe.

Die Erfindung ist dabei vorteilhaft ausgebildet, wenn der sich durch die Einordnung oder Einwirkung der besagten Mittel ausbildende erhöhte Wellenwiderstand gegenüber dem Wellenwiderstand in dem unmittelbar in Richtung der Schallquelle angrenzenden Bereich des primären Wellenleiters mindestens um den Faktor √2 erhöht ist, wobei sich der Bereich auf den die Mittel zur Widerstandserhöhung einwirken bzw. in den diese einge ordnet sind, über maximal ein Drittel der Gesamtlänge des primären Wellenleiters erstreckt und die Erhöhung des Wellenwiderstandes an mindestens einem innerhalb dieses Bereiches gelegenen Ort sprungartig und/oder innerhalb des Bereiches stetig erfolgt. Auch eine Ausbildung der Anordnung bei welcher der erhöhte Wellenwiderstand im letzten Drittel des primären Wellenleiters durch eine Verringerung der Flächensteigung um mindestens den Faktor √2 innerhalb eines mindestens 10% der Länge des primären Wellenleiters entsprechenden Abschnittes ausgebildet wird, ist im Sinne der Erfindung.

Gemäß einer praxisrelevanten Ausführung handelt es sich bei der erfindungsgemaßen Anordnung um eine Lautsprecherbox zur Übertragung von Schall im Hörbereich. Diese ist vorteilhaft so ausgebildet, daß ein oder mehrere Schallwandler in ein Gehäuse eingeordnet sind und mindestens ein primärer Wellenleiter als ein Kanal im Inneren des Gehäuses ausgebildet ist. Dieser Kanal ist dabei mit mindestens einem der Schallwandler so in eine Wirkverbindung gebracht, daß dessen Schallwellen ganz oder teilweise in den primären Wellenleiter eingetragen werden.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn mindestens ein in das Gehäuse einer Lautsprecherbox eingeordneter primärer Wellenleiter, unter Nutzung der aus der Horntheorie bekannten Vorteile, ein hornförmig ausgebildeter Kanal ist. Zur Erreichung eines möglichst langen Wellenleiters ist es vorteilhaft, diesen als ein- oder mehrfach gefalteten und/oder als ein- oder mehrfach gewundenen Kanal auszubilden.

Die Möglichkeiten, einen im erfindungsgemäßen Sinne erhöhten Wellenwiderstand im Bereich des Übergangs der übertragenen Wellen in das die Anordnung umgebende Medium auszubilden, sind sehr vielgestaltig.

So ist es im Sinne der Erfindung, wenn innerhalb dieses Bereiches zur Ausbildung des erhöhten Wellenwiderstandes in oder am primären Wellenleiter eine geometrische Verengung ausgebildet ist. Erfindungsgemäß kann es sich dabei um eine Blende handeln. Diese Blende kann einen Teil der Schallaustrittsfläche des primären Wellenleiters abdecken oder als eine die Schallaustrittsfläche reduzierende Lochblende ausgeführt sein.

Es ist aber auch im Sinne der Erfindung, den erhöhten Wellenwiderstand durch die Einordnung oder das Ankoppeln eines sekundären Wellenleiters zu bewirken. Ein solcher sekundärer Wellenleiter ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung als akustische Röhre ausgebildet.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, in den primären Wellenleiter passive schwingungs fähige Elemente einzuordnen. Diese können in Form von Passivmembranen oder von als Passivmembran wirkenden Lautsprecherchassis quer oder parallel oder auch in beliebigen anderen Winkeln zur Längsachse des primären Wellenleiters eingeordnet sein. Im Sinne der Erfindung ist es auch, im Verlauf des primären Wellenleiters weitere Bereiche mit einem erhöhten Wellenwiderstand vorzusehen.

Die erfindungsgemaße Aufgabe wird auch von einer Anordnung gelöst, welche als eine Lautsprecherbox ausgebildet ist, deren Gehäuse an mindestens einer Außenfläche Füße oder Distanzelemente besitzt, die das aufgestellte Gehäuse geringfügig gegenüber dem Boden oder einer Wand beabstanden und bei welcher in das Gehäuse mindestens ein als primärer Wellenleiter wirkender Kanal und eine Schallquelle eingeordnet sind, wobei zumindest ein Teil der von der Schallquelle abgegebenen Schallwellen in den primären Wellenleiter eingetragen wird, dessen Querschnitt sich ausgehend vom Ort des Eintrags der Wellen in Richtung zu seiner Abstrahlfläche stetig oder unstetig erweitert und bei dem die Abstrahlfläche an der Seite des Gehäuses ausgebildet ist, an der auch die Füße oder Distanzelemente angeordnet sind. Entsprechend einer Ausgestaltung der so ausgebildeten Anordnung sind sowohl die Distanzelemente als auch die Abstrahlfläche des primären Wellenleiters am Gehäuseboden ausgebildet. Diese Konstruktion entspricht dem Grunde nach der eines Horns mit zu kleiner Abstrahlfläche, bei dem die Schallaustrittsöffnung unten ist. Durch Spikes o. ä. wird ein minimaler Abstand zum Boden gehalten, wodurch eine Verengung (= Wellenwiderstand) entsteht. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Füße oder Spikes höhenverstellbar sind und so durch die Veränderlichkeit des Abstandes zwischen der Schallaustrittsfläche und dem Boden am Aufstellort der Anordnung eine Anpassung an die Raumakustik ermöglicht ist. Auch bei dieser Anordnung ist ein horn förmiger Verlauf des primären Wellenleiters als vorteilhaft anzusehen.

Durch die Ausbildung eines erhöhten Wellenwiderstandes im Bereich des Übergangs der Wellen in das Umgebungsmedium wird offenbar eine Tiefraßwirkung erzielt. Diese Wirkung ist allerdings mit der klassischen Horntheorie nicht erklärbar, welche vereinfacht dargestellt aussagt, daß sich mit größer werdender Abstrahlfläche die Wiedergabeeigen schaften im Tieftonbereich verbessern. Die beschriebene Lösung erreicht mit der gezielten Verkleinerung einer sowieso schon zu kleinen Abstrahlfläche eine Verbesserung der Wiedergabeeigenschaften. Auch mit den Theorien von Thiele und Small ist diese Wirkung nicht erklärbar. Allerdings ist die beschriebene Wirkung meß- und hörbar. So wurde bei Versuchsaufbauten eine Senkung der unteren Grenzfrequenz von mehr als einer ganzen Oktave gegenüber einem (bis auf die beschriebene Ausbildung des erhöhten Wellenwider standes) gleich aufgebauten Horn gemessen.

Die Eigenschaften der beschriebenen Anordnung entsprechen denen eines Tieftonhorns mit regulärer Abstrahlfläche, das mehrfach größer ist. Lediglich der Wirkungsgrad ist etwas niedriger, jedoch immer noch wesentlich höher als bei allen anderen Gehäuseprinzipien. So wurde gefunden, daß eine Verkleinerung um mindestens 75% gegenüber herkömm lichen Anordnungen bei gleich guten Übertragungseigenschaften im unteren Frequenz bereich möglich erscheint.

Der Einsatz der Anordnung ist jedoch nicht auf den Hörschallbereich begrenzt. Der erzielte Effekt kann auch für andere Frequenzbereiche genutzt werden, beispielsweise für den Ultraschallbereich. Auch eine Übertragung in den HF-Bereich ist möglich. Da alle Wellen grundsätzlich gleichen physikalischen Gesetzen unterworfen sind, ist die Anwendung auf viele Arten von Wellen denkbar.

Das Übertragungsmedium muß dabei nicht zwingend Luft sein. Die Anwendung der Anordnung ist in anderen Medien (z. B. Wasser) denkbar.

Aber auch Musikinstrumente sind beispielsweise auf Basis der erfindungsgemäßen Anordnung durchaus denkbar, da es viele Musikinstrumente auf Basis des Horns gibt (Trompete, Tuba, Oboe usw.).

Wegen des hervorragenden Größe-Leistung-Verhältnisses ist die Anordnung auch für Kleinstanwendungen bis hin zur Nanotechnologie prädestiniert.

Am sinnvollsten sind stets Konstruktionen mit hornförmigem Wellenleiter, wobei die eigentliche Form der Querschnittsfläche nicht relevant ist.

Im Hörschallbereich ist ein Einsatz im Tieftonbereich am sinnvollsten. Wegen der großen Wellenlängen (20 Hertz → 17 Meter) ist ein langer Wellenleiter erforderlich, der praktischerweise gefaltet wird.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele und von Zeich nungen näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen im einzelnen:

Fig. 1: Die erfindungsgemäße Anordnung mit einer geometrischen Einengung in einer schematischen Darstellung,

Fig. 2: Ein Schema der Anordnung mit einem akustischen Rohr,

Fig. 3: Ein Schema der Anordnung mit einem sekundären Wellenleiter,

Fig. 3a Eine andere Möglichkeit der Ausbildung mit einem sekundären Wellenleiter,

Fig. 3b: Eine weitere Möglichkeit der Ausbildung mit einem sekundären Wellenleiter,

Fig. 4: Die Anordnung mit einem mehrfach gefalteten primären Wellenleiter und einem sekundären Wellenleiter,

Fig. 4a: Die Anordnung mit einem gefalteten primären Wellenleiter und einem passiven Element,

Fig. 5: Die vergleichende Darstellung des Pegelverlaufs bei einem idealen Horn entsprechend der Horntheorie und einem Horn mit reduzierter Abstrahlfläche,

Fig. 6: Die vergleichende Darstellung des Pegelverlaufs bei der erfindungsgemäßen Anordnung und einem Horn mit reduzierter Abstrahlfläche,

Fig. 7: Den Pegelverlauf gemäß Fig. 6 in einer über den Pegel normierten Darstel lung,

Fig. 8: Eine Anordnung mit einer Abstrahlung der Wellen aus der Bodenfläche,

Fig. 9: Ein Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der Wellenausbreitung in einem Wellenleiter.

Die Fig. 1 veranschaulicht eine schematische Darstellung des Prinzips der Anordnung, wobei der erhöhte Wellenwiderstand durch eine geometrische Einengung bewirkt ist. Das Beispiel bezieht sich auf eine Anordnung zur Übertragung von Schallwellen, welche von einer Quelle 1 abgegeben und in den primären Wellenleiter 2 eingekoppelt werden. Vorliegend ist der primäre Wellenleiter 2 in einer hornähnlichen Form ausgebildet. Eine solche Form ist für Lautsprechersysteme mit einer verbesserten Baßwiedergabe bzw. einer verbesserten Wiedergabe der tiefen von der Quelle 1 ausgesendeten Frequenzen gebräuch lich. Dabei meint die Formulierung hornähnlicher Verlauf eine geometrische Ausbildung des Wellenleiters 2, bei der sich die Wellen im Wellenleiter 2 annähernd entsprechend der zu idealen Hörnern bekannten Theorie ausbreiten. Üblicherweise ist es dabei so, daß sich der primäre Wellenleiter 2 vom Ort 6 des Eintrags der Schallwellen bis hin zu einem Ort 4 ihres Übergangs in das die Anordnung umgebende Medium 7 allmählich erweitert. Auf diese Weise wird in die Praxis eine vergleichsweise große Abstrahlfläche für die Wellen erreicht, welche nach der Horntheorie eine Abstrahlung tieferer Frequenzen mit einem vergleichsweise hohen Pegel begünstigt. Es ist jedoch bekannt, daß die in der Praxis zu verwirklichenden Abstrahlflächen für den hornförmigen primären Wellenleiter 2 gegen über der Abstrahlfläche des idealen Horns reduziert sind.

Die erfindungsgemaße Anordnung verwirklicht, wie aus der Fig. 1 ersichtlich, eine Ausbildung des primären Wellenleiters 2, welche der Horntheorie im Grunde zuwider läuft. In dem vorliegenden Beispiel wird dazu die theoretisch vorhandene Abstrahlfläche am Ort 4 des Austritts der Schallwellen abrupt durch eine Einengung 3 verkleinert. Es wurde gefunden, daß durch den am Ort 4 des Austritts der Schallwellen entstehenden erhöhten Wellenwiderstand eine Übertragungscharakteristik erreicht wird, welche eine bedeutende Erhöhung des Wirkungsgrades im Bereich tiefer Frequenzen ermöglicht.

In der Praxis kann die Einengung 3 durch unterschiedlichste Maßnahmen bewerkstelligt werden. So ist es beispielsweise möglich, im Ausgangsbereich des primären Wellen leiters 2 eine Blende einzuordnen, welche die für den Austritt der Wellen zur Verfügung stehende Fläche reduziert.

Denkbar ist es aber auch, am Ort 4 oder in einem Bereich 5 des Austritts der Wellen durch Einkleben von Filz eine entsprechende Reduzierung der Abstrahlfläche zu erreichen.

Ohne Behinderung, Begrenzungen bzw. Einengung breiten sich Schallwellen (und andere mediengebundene Wellen) kugelförmig aus. Die von der Quelle ausgehende Wellen front 17 hat also eine Kugelform. Bei einer Halbraumabstrahlung ist die Wellenfront 17 halbkugelförmig. Wird der Abstrahlkegel auf ein Viertel des Raumes eingeengt, hat die Wellenfront 17 die Form eines Kugelsektors mit einem Viertel der Kugeloberfläche usw. Die Kugeloberfläche ist immer tangential zum Radius an der betreffenden Stelle ausgerichtet. Da die Begrenzungsfläche bei der Abstrahlung in ein Kugelsegment gleich der einhüllenden Radienschar ist, ist die Begrenzungsfläche tangential zur Wellenfront 17. Dies heißt, daß die Wellenfront 17 senkrecht auf der Begrenzungsfläche steht. Durch die Darstellung in der Fig. 9, die zur Erläuterung des Prinzips der Beeinflussung des Wellen widerstandes durch die Gestaltung des Wellenleiters 2 dient, wird dies verdeutlicht. Für den Fachmann wird ersichtlich, daß die Wellenfront 17 sich senkrecht zur Begrenzungs fläche ausrichtet. Dies gilt auch in guter Näherung für Einengungen, die nicht rund sind. Wird nun die Steigung des Wellenleiters 2 kleiner, verformt sich die Wellenfront 17 wie in der Fig. 9 gezeigt. Die Wellenfront 17 (gestrichelt dargestellt) wird in Durchgangs richtung "gezwungen", eine kleinere Oberfläche anzunehmen. Dabei ergibt sich die gleiche Wirkung wie bei einer Einengung. Somit gibt es außer der Ausbildung einer Einengung eine Vielzahl weiterer Möglichkeiten zur Ausbildung des erhöhten Wellen widerstandes.

Eine solche andere Möglichkeit wird durch die Fig. 2 offenbart. Auch hier erfolgt die Einkopplung von Schallwellen in einen zunächst hornförmig verlaufenden primären Wellenleiter 2. Die Erhöhung des Wellenwiderstandes für die aus der Anordnung austretenden Schallwellen wird aber vorliegend nicht durch eine simple Einengung bewerk stelligt, sondern durch die Einordnung eines akustischen Rohres, beispielsweise eines Baßreflexrohres.

Eine weitere Möglichkeit, die erfindungsgemäße Anordnung auszubilden, ist durch die Fig. 3 dargestellt. Hier schließt sich unmittelbar an den primären Wellenleiter 2 ein sekundärer Wellenleiter 9 an, dessen Querschnittsfläche und Steigung in der Nähe des Übergangs vom primären Wellenleiter so gewählt sind, daß der erfindungsgemaß vorgesehene erhöhte Wellenwiderstand im Bereich 5 des Austritts der Wellen aus der Anordnung ausgebildet ist. Die Steigung bezeichnet dabei das Verhältnis zwischen dem sich innerhalb eines bestimmten Bereiches im Verlauf des primären Wellenleiters erwei ternden Querschnitt und der Länge dieses Bereiches. In den Fig. 3a und 3b sind andere Varianten der Ausbildung mit einem sekundären Wellenleiter 9 dargestellt. Bei beiden Ausgestaltungen wird durch die Verringerung der Flächensteigung nicht eine sprunghafte, sondern eine stetige Erhöhung des Wellenwiderstandes innerhalb eines relativ zur Gesamt länge des primären Wellenleiters 2 kurzen Bereiches bewirkt.

Die Abb. 1 bis 4a betreffen einzelne realisierbare praktische Ausbildungsformen der Erfindung. Jedoch sind hierbei keinesfalls alle denkbaren Ausgestaltungen wieder gegeben. Entscheidend ist, daß immer am Ort 4 oder im Bereich 5 des Wellenaustritts ein gegenüber dem angrenzenden Bereich des primären Wellenleiters 2 erhöhter Wellen widerstand ausgebildet ist. Dieser erhöhte Wellenwiderstand sollte vorteilhafterweise um den Faktor √2 größer sein als der Wellenwiderstand des in Richtung der Quelle 1 angrenzenden Bereiches im primären Wellenleiter 2. Wie aus dem praktischen Aufbau von Übertragungssystemen für eine verbesserte Übertragung tiefer Frequenzen bereits bekannt, kann der primäre Wellenleiter 2 auch in ein ihn aufnehmendes Gehäuse hineinverschach telt sein. Der Wellenleiter 2 kann dabei ein- oder mehrfach gefaltet bzw. ein- oder mehrfach gebogen oder gewunden sein. Dies wird beispielhaft durch die Darstellung in der Fig. 4 verdeutlicht, wobei sich vorliegend der primäre Wellenleiter 2 bis zum Ort 4 erweitert, wo er dann in einen sekundären Wellenleiter 9 übergeht, durch den sich im Bereich 5 ein erhöhter Wellenwiderstand ausbildet. Auch die Fig. 4a betrifft eine Anord nung mit einem gefalteten primären Wellenleiter 2. Bei dieser Anordnung wird jedoch der erhöhte Wellenwiderstand durch Einordnung eines passiven schwingungsfähigen Elementes 16 im Bereich 5 des Schallaustritts der Wellen in das umgebende Medium 7 bewirkt. Je nach der Art dieses Elementes 16 kann dieses die normalerweise offene Schall austrittsfläche voll oder teilweise abdecken, wichtig ist aber, daß das Element 16 im Falle einer Vollabdeckung, wie sie in der vorliegenden Figur dargestellt ist, schwingungsfähig ist. Im Falle einer Teilabdeckung mit einem nicht schwingungsfähigen, starren Element würde, den bisherigen Erläuterungen folgend, eine Erhöhung des Wellenwiderstandes durch eine geometrische Einengung vorliegen. Zur Erreichung der angestrebten Erhöhung des Wellenwiderstandes können passive schwingungsfähige Elemente 16 auch parallel oder in einem beliebigen Winkel zur Längsachse des primären Wellenleiters in diesen im Bereich 5 eingeordnet sein. Als passive schwingungsfähige Elemente 16 kommen Passivmembranen ebenso in Frage wie Lautsprecherchassis, die, wenn sie inaktiv sind, ähnlich wie eine Passivmembran wirken.

In der Fig. 5 ist zur Darstellung des Frequenzverlaufs der Übertragung der Pegel über der Frequenz aufgetragen. Dabei gibt die Kurve 10 den Frequenzverlauf für eine Anordnung entsprechend einem idealen Horn wieder. Wie eingangs erwähnt, wären jedoch zur Erreichung einer solchen Übertragungskennlinie enorm große und praktisch im Grunde nicht realisierbare Abstrahlflächen erforderlich. In der Praxis ist die Abstrahlfläche hornförmiger Wellenübertrager deutlich gegenüber dem idealen Horn reduziert, um die Anordnungen zur Wellenübertragung beispielsweise mittels Lautsprecherboxen, hinsicht lich ihres Raumbedarfes zu begrenzen. Diese Maßnahme geht jedoch einher mit einer Verschlechterung des Wirkungsgrades bzw. einer Pegelreduktion im Bereich der tiefen Frequenzen. Dieses wird durch die gestrichelte Übertragungskennlinie 11 verdeutlicht.

In der Fig. 6 ist die Übertragungskennlinie 12 der erfindungsgemäßen Anordnung mit der eines Horns mit reduzierter Abstrahlfläche gemäß der Übertragungskennlinie 11 aus der Fig. 5 gegenübergestellt. Deutlich zu erkennen ist, daß die erfindungsgemäße Verände rung im primären Wellenleiter 2 zu einem stark veränderten Kennlinienverlauf führt. Zwar ist der Pegel im Bereich höherer Frequenzen reduziert, jedoch ergibt sich für die tiefen Frequenzen die gewollte Erhöhung des Pegels. So wird zwar insgesamt eine dämpfende Wirkung der Anordnung zu verzeichnen sein, jedoch werden im Verhältnis zwischen hohen und tiefen Frequenzen die gewünschten Übertragungseigenschaften erreicht. Dies wird durch die Fig. 7 nochmals besonders verdeutlicht. In dieser Darstellung werden die Übertragungsverläufe 11, 12 aus der Fig. 6 über dem Pegel normiert, so daß sich bei der Frequenz mit dem höchsten Pegel die normierte Größe 1 ergibt. Es wird deutlich, daß der prozentuale Abfall des Pegels im Vergleich bei tiefen Frequenzen bei der erfindungsge mäßen Anordnung deutlich geringer ist als bei einem Horn mit reduzierter Abstrählfläche gemäß der Übertragungskennlinie 11. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht es auf diese Weise unter Beibehaltung der kompakten Bauweise bekannter Übertragungs anordnungen, beispielsweise von Lautsprecherboxen für den Heimbereich, eine Übertragungscharakteristik zu erreichen, bei der die tiefen Baßfrequenzen viel besser zur Geltung kommen als bei den bisher bekannten Anordnungen.

Bezugszeichenliste

1

Quelle

2

primärer Wellenleiter

3

Mittel

4

Ort

5

Bereich

6

Ort des Welleneintrags

7

Medium

8

Gehäuse

9

sekundärer Wellenleiter

10

Übertragungskennlinie ideales Horn

11

Übertragungskennlinie Horn mit reduzierter Abstrahlfläche

12

Übertragungskennlinie der erfindungsgemäßen Anordnung

13

Fuß bzw. Distanzelement

14

Fläche

15

Abstrahlfläche

16

passives schwingungsfähiges Element

17

Wellenfront

Claims

1. Anordnung zur mediengebundenen Wellenübertragung, welche mindestens einen primären Wellenleiter aufweist, in den aus mindestens einer Quelle abgegebene Wellen im hörbaren Schallbereich oder im Bereich des Infra-, Ultra- oder Hyper schalls eingetragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Bereiches (5) des Übergangs der in den primären Wellenleiter (2) eingetragenen Wellen in ein die Anordnung umgebendes Medium (7) in den primären Wellenleiter (2) Mittel (3) eingeordnet sind oder auf diesen einwirken, die in dem Bereich (5) einen gegenüber dem unmittelbar in Richtung der Quelle (1) angrenzenden Bereich des primären Wellenleiters (2) erhöhten Wellenwiderstand ausbilden, wobei sich der Querschnitt des primären Wellenleiters (2) ausgehend vom Ort (6) des Eintrags der Wellen in den primären Wellenleiter (2) in Richtung zu dem Bereich (5) stetig oder unstetig erweitert und der sich in dem Bereich (5) ausbildende erhöhte Wellenwiderstand zumindest größer ist als derjenige Wellenwiderstand, der sich bei einer fortgesetzten Erweiterung des primären Wellenleiters (2) mit dem Maß der größten im Wellen leiter (2) auftretenden Flächensteigung, ohne Einordnung oder Einwirkung der Mittel (3) ergäbe.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Bereich (5) ausgebildete erhöhte Wellenwiderstand gegenüber dem Wellenwiderstand in dem unmittelbar in Richtung der Quelle (1) angrenzenden Bereich des primären Wellen leiters (2) mindestens um den Faktor √2 erhöht ist, wobei sich der Bereich (5) über maximal ein Drittel der Gesamtlänge des primären Wellenleiters (2) erstreckt und die Erhöhung des Wellenwiderstandes an mindestens einem innerhalb des Bereiches (5) gelegenen Ort (4) sprungartig und/oder innerhalb des Bereiches (5) stetig erfolgt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erhöhte Wellenwiderstand in dem im letzten Drittel des primären Wellenleiters (2) gelegenen Bereich (5) durch eine Verringerung der Flächensteigung um mindestens den Faktor √2 innerhalb eines mindestens 10% der Länge des primären Wellenleiters (2) entsprechenden Abschnittes ausgebildet ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung die Form einer Lautsprecherbox aufweist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Lautsprecher box ein oder mehrere Schallwandler (1) in ein Gehäuse (8) eingeordnet sind und mindestens ein primärer Wellenleiter (2) als ein Kanal im Inneren des Gehäuses (8) ausgebildet ist, wobei dieser Kanal mit mindestens einem der Schallwandler (1) so in eine Wirkverbindung gebracht ist, daß dessen Schallwellen ganz oder teilweise in den primären Wellenleiter (2) eingetragen werden.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein in das Gehäuse (8) eingeordneter primärer Wellenleiter (2) ein hornförmig ausgebildeter Kanal ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der primäre Wellenleiter (2) als ein- oder mehrfach gefalteter und/oder ein- oder mehrfach gewundener Kanal ausgebildet ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das den erhöhten Wellenwiderstand ausbildende Mittel (3) durch eine geometrische Einengung des primären Wellenleiters (2) an einem Ort (4) gebildet ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur geometrischen Einengung des primären Wellenleiters (2) am Ort (4) des Übergangs der Wellen in das die Anordnung umgebende Medium (7) eine Blende angeordnet ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das den erhöhten Wellenwiderstand ausbildende Mittel (3) durch einen sekundären Wellenleiter (9) gebildet ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das den erhöhten Wellenwiderstand ausbildende Mittel (3) durch eine in den primären Wellenleiter (2) eingeordnete akustische Röhre gebildet ist.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel (3) zur Ausbildung des erhöhten Wellenwiderstandes ein oder mehrere passive schwingungsfähige Elemente (16) in den primären Wellenleiter (2) eingeordnet sind, welche den Querschnitt des primären Wellenleiters (2) am Ort (4) oder im Bereich (5) teilweise oder vollständig überdecken.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel (3) zur Ausbildung des erhöhten Wellenwiderstandes ein oder mehrere passive schwingungsfähige Elemente (16) in den primären Wellenleiter (2) parallel zu dessen Längsachse eingeordnet sind.

14. Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein passives schwingungsfähiges Element (16) als Passivmembran ausgebildet ist.

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein passives Element (16) ein Lautsprecherchassis ist.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in dem primären Wellenleiter (2) zwischen dem Ort (6) des Eintritts der Wellen und dem Ort (4) des Austritts der Wellen in das die Anordnung umgebende Medium (7) weitere Bereiche vorhanden sind, an denen ein erhöhter Wellenwiderstand ausgebildet ist.

17. Anordnung zur mediengebundenen Wellenübertragung, welche ausgebildet ist als Lautsprecherbox mit einem Gehäuse, bei dem an mindestens einer Außenfläche Füße oder Distanzelemente ausgebildet sind, die das aufgestellte Gehäuse geringfügig gegenüber dem Boden oder einer Wand beabstanden und bei welcher in das Gehäuse mindestens ein als primärer Wellenleiter wirkender Kanal und eine Schallquelle eingeordnet sind, wobei zumindest ein Teil der von der Schallquelle abgegebenen Schallwellen in den primären Wellenleiter eingetragen wird, dessen Querschnitt sich ausgehend vom Ort des Eintrags der Wellen in Richtung zu seiner Abstrahlfläche stetig oder unstetig erweitert, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstrahlfläche (15) des primären Wellenleiters (2) an der Seite des Gehäuses (8) ausgebildet ist, an der auch die Füße oder Distanzelemente (13) angeordnet sind.

18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Füße oder Distanzelemente (13) und die Abstrahlfläche (15) an der Bodenfläche des Gehäuses (8) ausgebildet sind.

19. Anordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der primäre Wellenleiter (2) als hornförmiger Kanal ausgebildet ist.

20. Anordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Füße oder Distanzelemente (13) verstellbar und somit der Abstand zwischen der Abstrahlfläche (15) und der Standfläche der Anordnung variabel ist.