DE2831401A1

DE2831401A1 - Elektroakustischer wandler

Info

Publication number: DE2831401A1
Application number: DE19782831401
Authority: DE
Inventors: Konrad Dr Ing Walliser
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1978-07-17
Filing date: 1978-07-17
Publication date: 1980-01-31
Also published as: DE2831401C2

Description

Elektroakustischer Wandler
Die Erfindung betrifft einen in einem Handapparatekörper angeordneten durch eine Einsprache mit der AuBenluft verbundenen elektroakustischen Wandler mit einer an ihrem Randbereich mit Hilfe von Lagerkörpern aus elastischem Material eingespannten auf Biegung beanspruchten mit einer piezoelektrischen Schicht versehenen Wandlerplatte, die in dem zur Übertragung bestimmten Frequenzgang neben der der Grundschwingung der Wandlerplatte entsprechende Resonanzspitze (0/0) auch Teilschwingungen höherer Ordnung, insbesondere die durch die erste unterteilte durch die Schwingungsmode (0,1) durch einen Knotenkreis gekennzeichnete Teilschwingung ausbildet.
Bei der Nachrichtenübertragung mit Pulscodemodulatoren wird das Nutzsignal mit einer Frequenz abgetastet, die etwas größer als das doppelte der Grenzfrequenz des Übertragungsbereichs ist. Voraussetzung für eine einwandfreie Übertragung ist, daß der Übertragungsbereich an der oberen Frequenzgrenze des für den Fernsprechverkehr interessierenden Bereichs scharf beschnitten wird und eine genügend hohe Betriebsdämpfung im anschließenden Sperrbereich vorhanden ist.
Bisher wurden diese Forderungen sowohl bei der Sendeals auch bei der Empfangsseite durch elektrische Filter erfüllt. Wegen der erwünschten sehr steilen Filterkurve und der hohen Betriebsdämpfung im Sperrbereich ist aber ein relativ aufwendiges Filter erforderlich.
Es werden daher entweder mehrere passive Filter mit kostspieligen Induktivitäten oder ein aktives Filter verwendet.
Es ist Aufgabe der Erfindung, solche aufwendigen Filter durch akustische Maßnahmen am Wandler zu erübrigen oder zumindest den Filteraufwand zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die im Vorraum vor der Wandlerplatte sich ausbildende Einspracheresonanz und die durch einen Knotenkreis gekennzeichnete Teilschwingung der Wandlerplatte durch Bemessung der Anzahl und Länge der Einspracheöffnungen, durch Wahl der Dicke der Wandlerplatte sowie durch das zwischen Einsprache und Wandlerplatte befindlichen Volumen an die Obergrenze des für den Fernsprechverkehr interessierenden Frequenzbereichs (200 Hz bis 4000 Hz) gelegt sind, so daß diese Maßnahmen für den oberhalb des interessierenden Frequenzbereichs befindlichen Bereich tiefpaßähnliche Eigenschaften bilden.
Die normalerweise höherliegenden Resonanzfrequenzen werden damit zu tieferen Frequenzen verschoben, wodurch sich eine Versteilerung des Empfindlichkeitsabfalls und eine Unterdrückung bzw. Dämpfung von Empfindlich- keitsüberhöhungen im Sperrbereich ergeben. Vor der Wandlerplatte ist damit ein akustischer Tiefpaß vorgeschaltet, der ein elektrisches Filter weitestgehend überflüssig macht.
Die Resonanzfrequenz des vor der Wandlerplatte befindlichen Bereichs, also der Bereich um die Einsprache, liegt zweckmäßigerweise bei 2,5 kHz. Dies wird erreicht, wenn die Anzahl der Bohrungen in der Einsprache auf etwa 17 festgelegt ist bei einer Länge von etwa 3mm und einem Durchmesser von etwa 3 mm.
Die Resonanzfrequenz der Teilschwingung der Wandlerplatte kann auf etwa 3,4 kHz reduziert werden, wenn die Trägerplatte aus Aluminium besteht und eine Stärke von etwa 150 P m bei einem Durchmesser von etwa 43 mm aufweist. Die aufgeklebte Keramik weist zweckmäßigerweise eine Stärke von 150 7imbei einem Durchmesser von etwa 30 mm auf.
Im folgenden sei die Erfindung anhand von 2 Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen in einem Handapparatekörper eingebauten elektrischen Wandler und Fig. 2 eine graphische Darstellung des Empfindlichkeitsverlaufs in Abhängigkeit von der Frequenz.
Der in Fig. 1 zum Deil dargestellte Handapparatekörper 1 ist durch eine Einsprache 2, die Schalldurchlaßöffnungen 3 aufweist, verschlossen. In das Innere des Handapparatekörpers ist ein elektroakustischer Wandler 4 eingesetzt, der u.a. eine Fassung 5 und eine in einem Lagerkörper 6 eingespannte mit einer piezoelektrischen Schicht 7 versehene Wandlerplatte 8 aufweist.
Die Fassung 5 ist mit Schalldurchlaßöffnungen 9 versehen, die so groß bemessen sind, daß sie für den Empfindlichkeitsverlauf des Wandlers praktisch keinen Einfluß haben und somit vernachlässigbar sind.
Sieht man nun die durch die Erfindung angegebenen Maßnahmen vor, z.B. eine geringe Anzahl von Schalldurchlaßöffnungen 3 und eine dünne Wandlerplatte 8, so ergibt sich der in Fig. 2 angegebene Empfindlichkeitsverlauf.
Die Kurve A zeigt den Frequenzgang der Wandlerplatte, wobei sich bei a die Grundresonanz und bei b die durch einen Knotenkreis gekennzeichnete Teilschwingung einstellt. Die Kurve B zeigt den Empfindlichkeitsverlauf des eingebauten Wandlers, wobei sich bei c) die Resonanzfrequenz der Einsprache und bei d) die durch Maßnahmen an der Wandlerplatte erreichte zu tieferen Frequenzen verschobene Teilschwingung einstellt. Diese Teilschwingungen werden dann, soweit erforderlich, durch andere Maßnahmen bedämpft, so daß ein ausgelichener Empfindlichkeitsverlauf erzielt wird.
3 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche iCi n einem Handapparatekörper angeordneter durch eine sprache mit der Außenluft verbundener elektroakustischer Wandler mit einer an ihrem Randbereich mit Hilfe von Lagerkörpern aus elastischem Material eingespannten auf Biegung beanspruchten mit einer piezoelektrischen Schicht versehenen Wandlerplatte, die in dem zur Übertragung bestimmten Frequenzgang neben der der Grundschwingung der Wandlerplatte entsprechende Resonanzspitze (0/0) auch Teilschwingungen höherer Ordnung, insbesondere die durch die erste unterteilte durch die Schwingungsmode (0,1) durch einen Knotenkreis gekennzeichnete Teilschwingung ausbildet, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die im Vorraum vor der Wandlerplatte sich ausbildende Einspracheresonanz und die durch einen Knotenkreis gekennzeichnete Teilschwingung der Wandlerplatte durch Bemessung der Anzahl und Länge der Einspracheöffnungen, durch Anzahl der Dicke der Wandlerplatte sowie durch das zwischen Einsprache und Wandlerplatte befindliche Volumen an die Obergrenze des für den Fernsprechverkehr interessierenden Frequenzbereichs (200 Hz bis 4000 Hz) gelegt sind, so daß diese Maßnahmen für den oberhalb des interessierenden Frequenzbereichs befindliche Bereich tiefpaßähnliche Eigenschaften bilden.
2. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Resonanzfrequenz des Einsprachebereichs bei etwa 2,5kHz liegt, wobei die Anzahl der Bohrungen in der Einsprache mit etwa 17 bei einer Länge von etwa 3mm und einem Durchmesser von etwa 3 mm festgelegt ist.
3. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Resonanzfrequenz der Teilschwingung der Wandlerplatte bei etwa 3,4 kHz liegt, wobei die Wandlerplatte eine Stärke von etwa 150 jim bei einem Durchmesser von etwa 43 mm aufweist.