DE4336948C1 - Vorrichtung zur Schallwandlung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schallwand­ lung im Bereich einer Telekommunikationseinrichtung mit Freisprechelementen, die im wesentlichen als ein Mikro­ fon ausgebildet ist, das über ein elastisches Halte­ rungselement mit einem Träger verbunden ist.

Derartige Freisprecheinrichtungen können beispielsweise im Bereich von Tischgeräten von Telefonanlagen oder im Bereich von Armaturenbrettern von Automobilen bei einer Verwendung von Mobiltelefonen eingebaut sein.

Derzeit realisierte Freisprecheinrichtungen weisen häufig ein verzerrtes Klangbild auf, das durch eine Überlagerung von Halleffekten erzeugt wird. Die Hall­ effekte resultieren daraus, daß ein relativ großer Ab­ stand des Sprechers vom Mikrofon vorhanden ist und daß hierdurch Schallreflexionen mitübertragen werden. Die Schallwandlung der Reflexionen resultiert vor allem daraus, daß üblicherweise Mikrofone mit einer kugel­ förmigen Richtcharakteristik verwendet werden, die den Schalldruck von allen Seiten her gleichmäßig aufnehmen. Eine weitere Beeinflussung des Mikrofones durch Störge­ räusche wird auch dadurch hervorgerufen, daß in einer Umgebung des Mikrofones ein Lautsprecher zur Schall­ wiedergabe angeordnet ist und lediglich eine mangel­ hafte Körperschallentkopplung zwischen dem Lautsprecher und dem Mikrofon realisiert ist.

Bei einer Verwendung der Freisprecheinrichtung im Be­ reich von Automobilen kommt erschwerend hinzu, daß eine Vielzahl von unterschiedlichen Geräuschen auf das Mikrofon einwirkt. Zusätzlich zu Störgeräuschen, die durch Schallwellen auf das Mikrofon einwirken, kommen beispielsweise Motor- und Fahrwerkgeräusche hinzu, die durch Körperschallübertragung in den Bereich des Mikrofons gelangen.

Es ist bekannt, Mikrofone derart aufzuhängen, daß ein elastisches Teil zwischen die Mikrofonhalterung und die Befestigung im Telefongehäuse oder aber am Armaturen­ brett eines Kraftfahrzeugs eingefügt wird. Es ist je­ doch leicht zu erkennen, daß damit eine Entkoppelung bestenfalls in zwei Ebenen möglich ist. Da jedoch die störende Körperschallverkopplung in allen Ebenen auf­ treten kann, müssen zusätzliche Maßnahmen getroffen werden.

Eine Körperschallentkopplung eines elektroakustischen Wandlers, die in 2 Ebenen wirkt, ist auch nach dem US-Patent 4,641,345 bekannt geworden. Hierbei wird ein Wandler an zwei Armen aufgehängt, wodurch eine Ent­ kopplung ähnlich senkrecht zur Längsausdehnung der Arme möglich ist. Aus statischen Gründen kann jedoch eine dritte Beeinflussungsebene als z-Ebene, die in Richtung der Arme selbst anzusetzen ist, nicht miterfaßt werden; denn sonst würde der Wandler derart lose aufgehängt sein, daß eine Zerstörung der Aufhängevorrichtung bei kleinsten mechanischen Einwirkungen zu befürchten ist.

In den meisten Fällen ist jedoch die Einwirkung des Körperschalls aus allen Richtungen gegeben, so daß nur eine zusätzliche Entkopplung in der z-Ebene ein be­ friedigendes Resultat erbringt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß der körperschallbedingte Störge­ räuschanteil bei der Schallwandlung dreidimensional reduziert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Halterungselement im Bereich eines Endes mit dem Träger verbunden ist und im Bereich eines diesem ersten Ende abgewandt angeordneten weiteren Endes bewegungs­ fähig in einen vom Träger begrenzten Raum hineinragt, daß im Bereich des weiteren Endes das Mikrofon ange­ ordnet ist und daß das Mikrofon durch das Halterungs­ element in drei räumlichen Dimensionen schwingungsfähig gelagert ist sowie das Halterungselement mit einer Eigenresonanzfrequenz unterhalb des Übertragungsbe­ reichs versehen ist.

Durch diese schwingungsfähige Aufhängung des Mikrofones ist es möglich, eine Einwirkung von Körperschall im typischen Frequenzbereich zu unterdrücken. Unabhängig von der Richtung der Einwirkung des Körperschalles wird eine ausreichende Entkopplung realisiert. Durch die schwingungsfähige Aufhängung des Mikrofons und durch die Wahl der Eigenresonanzfrequenz des Halterungsele­ mentes wird gewährleistet, daß Vibrationen nicht, be­ ziehungsweise nur stark abgeschwächt, auf das Mikrofon übertragen werden und somit auch nur ein geringer Ein­ fluß auf das elektrische Ausgangssignal des Mikrofones vorliegt.

Eine Entkopplung bei typischen Körperschallfrequenzen kann dadurch erfolgen, daß die Eigenresonanzfrequenz einen Wert im Intervall von 20 Hz bis 100 Hz aufweist.

Eine universelle Verwendbarkeit ist insbesondere da­ durch gegeben, daß die Eigenresonanzfrequenz etwa 50 Hz beträgt. Unter 100 Hz enthält die menschliche Sprache kaum noch Energie, wodurch die Übertragung hinfällig wird.

Bei Verwendungen im Bereich der Automobiltechnik kann eine spezielle Ausführungsform dadurch bereitgestellt werden, daß die Eigenresonanzfrequenz einen Wert im Intervall von 150 Hz bis 170 Hz aufweist.

Eine einfache geometrische Anordnung wird dadurch be­ reitgestellt, daß das Halterungselement aus zwei ab­ gewinkelt zueinander angeordneten Halterungssegmenten ausgebildet ist.

Eine definierte Zuordnung von auftretenden Schall­ richtungen zu Ausgleichsbewegungen des Halterungsele­ mentes kann dadurch erfolgen, daß die Halterungsseg­ mente einen Winkel von etwa 90° begrenzen.

Eine Verbesserung der Elastizität des Halterungsele­ mentes kann dadurch erfolgen, daß das Halterungsele­ ment mindestens bereichsweise rohrförmig ausgebildet ist. Hierdurch wird auch ein begrenzter Aufnahmeraum für Anschlußkabel des Mikrofones bereitgestellt.

Eine weitere geometrische Anordnung besteht darin, daß das Halterungselement aus einem dem Mikrofon zugewandt angeordneten Linearsegment und einer dem Mikrofon abge­ wandten angeordneten und in das Linearsegment überge­ leiteten Membran ausgebildet ist.

Bei der Verwendung einer Membran kann eine Entkopplung der unterschiedlichen Bewegungsrichtungen dadurch er­ folgen, daß sich das Linearsegment im wesentlichen quer zu einer Fläche der Membran linear entlang einer Längs­ achse erstreckt.

Zur Vereinfachung einer Montage wird vorgeschlagen, daß das Halterungselement einstückig mit einem von einer Ausnehmung des Trägers aufnehmbaren Einsatzelement aus­ gebildet ist.

Eine zusätzliche Unterdrückung von Störgeräuschen, die durch Luftschall übertragen werden kann dadurch erfol­ gen, daß das Mikrofon als ein Richtmikrofon ausgebildet ist.

Eine zusätzliche Erhöhung der Elastizität des Halte­ rungselementes kann dadurch erfolgen, daß das Halte­ rungselement im Bereich seiner zwischen den Enden lie­ genden Ausdehnung mit mindestens einer Querschnittver­ jüngung versehen ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Gehäuse, in dem das Mikrofon von einem rechtwinklig abge­ knickten Halterungselement getragen ist,

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Gehäuse, bei dem das Halterungselement für das Mikrofon aus einem rohrförmigen Element und einer im we­ sentlichen quer zu einer Rohrlängsachse an­ geordneten Membran ausgebildet ist und

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Gehäuse mit einem Mikrofon im Inneren des Gehäuses in umgekehrte Positionierung gegenüber der Ausführung in Fig. 1 oder 2.

Die Vorrichtung zur Schallwandlung besteht im wesent­ lichen aus einem Mikrofon (1), das über ein elastisches Halterungselement (2) mit einem Träger (12) verbunden ist. Ein Schutzgitter (3) umschließt einen Innenraum (4), innerhalb dessen das Mikrofon (1) angeordnet ist. Das Halterungselement (2) ist im Bereich eines Endes (5) mit dem Träger (12) verbunden und ragt im Bereich eines weiteren Endes (6), das dem Ende (5) abgewandt angeordnet ist, schwingungsfähig in den Innenraum (4) hinein. Im Bereich des Endes (6) ist das Mikrofon (1) angeordnet.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 weist das Halte­ rungselement (2) in Richtung seiner Längserstreckung ausgehend vom Ende (5) in Richtung auf das Ende (6) eine abgewinkelte Gestaltung auf, bei der zwei Halte­ rungssegmente (7, 8) einen Winkel von etwa 90° auf­ spannen. Die Halterungssegmente (7, 8) sind rohrförmig ausgebildet, so daß zum einen die Elastizität des Halterungselementes (2) erhöht wird und zum anderen Anschlußleitungen (9, 10) des Mikrofones (1) definiert in eine Umgebung des Trägers (12) geführt werden können. Zur Ermöglichung einer zuverlässigen Befesti­ gung des Mikrofones (1) ist im Bereich des Endes (6) ein das Mikrofon (1) bereichsweise umschließender elastischer Flansch (11) angeordnet.

Eine zweckmäßige einteilige Verbindung des Halterungs­ elementes (2) mit dem Träger (3) erfolgt dadurch, daß das Halterungselement (2) im Bereich seines Endes (5) elastisch in den Träger (12) übergeleitet ist, der über eine Randprofilierung (13) in eine Ausnehmung (14) des Schutzgitters (3) eingreift. Die Randprofilierung (13) kann beispielsweise aus einer von Seitenstegen (15) begrenzten Nut (16) ausgebildet sein.

Eine Ankopplung an weitere Bauelemente wird durch einen Anschlußstutzen (17) erleichtert, der sich in eine dem Halterungselement (2) abgewandte Richtung erstreckt. Insbesondere ist daran gedacht, das Halterungselement (2), den Träger (12) und den Anschlußstutzen (17) ein­ stückig aus einem gemeinsamen Material auszubilden. Ein vom Halterungselement (2) umschlossener Kanal (18) zur Aufnahme der Anschlußleitungen (9, 10) kann im Bereich des Anschlußstutzens (17) fortgesetzt sein.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 besteht das Halte­ rungselement (2) im wesentlichen aus einem Linearseg­ ment (19), das im Bereich des Endes (5) in eine Membran (20) übergeleitet ist, die im wesentlichen quer zu einer Längsachse (21) des Linearsegmentes (19) orien­ tiert ist. Die Membran (20) ermöglicht Bewegungen des Mikrofons (1) in Richtung der Längsachse (21). Das in den Innenraum (4) hineinragende Ende (6) des Linearseg­ mentes (19) ermöglicht Bewegungen des Mikrofones (1) mit Komponenten in einer parallel zur Membran (20) orientierten Ebene. Hierdurch ist das Mikrofon (1) wiederum in drei räumlichen Dimensionen bewegungsfähig.

Durch die elastische Aufhängung des Mikrofons (1) ist es möglich, das Mikrofon (1) als ein Gradientenmikrofon auszubilden. Ein derartiges Gradientenmikrofon weist aufgrund seiner relativ zu einem üblichen Mikrofon größeren Membran eine stärkere Empfindlichkeit gegen­ über einer Einwirkung von Körperschall auf. Da die Übertragung von Körperschall durch die konstruktive Gestaltung des Halterungselementes (2) erheblich herab­ gesetzt wurde, ist eine Verwendung eines derartigen Gradientenmikrofones möglich. Hierdurch kann zusätzlich der Einfluß von Störgeräuschen, die über Luftschall übertragen werden, herabgesetzt werden. Ein Gradienten­ mikrofon, das eine ausreichende Richtcharakteristik aufweist, wird typischerweise mit einem Durchmesser von ca. 6 mm dimensioniert. Eine noch bessere Richtwirkung erreicht man mit Ausführungen mit einem Durchmesser von 10-14 mm.

Bei einer Anwendung im Telekommunikationsbereich, wo üblicherweise Frequenzen oberhalb von 300 Hz übertragen werden, liegt ein zweckmäßiger Bereich für die Dimen­ sionierung einer Eigenfrequenz des Halterungselementes im Bereich von 20 Hz bis 300 Hz. Bei Anwendungen für Tischgeräte von Telekommunikationsanlagen ist eine Eigenresonanzfrequenz von etwa 50 Hz, bei Anwendungen im Bereich der Automobiltechnik ist eine Eigenresonanz­ frequenz im Bereich von 150-170 Hz zweckmäßig. Deut­ lich vorteilhafte Wirkungen lassen sich aber in allen Anwendungsbereichen mit einer einheitlichen Resonanz­ frequenz von etwa 50 Hz erreichen. Generell läßt sich die gewollte Wirkung immer dann erreichen, wenn die Resonanzfrequenz weit unterhalb des Übertragungsbe­ reiches liegt.

Entsprechend der Ausführung gemäß Fig. 1 kann auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 eine rohrförmige Aus­ bildung des Linearsegmentes (19) vorgesehen sein und das Mikrofon (1) von einem Flansch (11) bereichsweise umschlossen werden. Eine Verbindung zwischen dem Schutzgitter (3) und dem Träger (12) kann auch hier wiederum durch eine Randprofilierung (13) des Trägers (12) erfolgen.

Eine weitere Ausführungsform ist gemäß Fig. 3 darge­ stellt, wobei ein Mikrofon (22) im Inneren eines vor­ handenen Gehäuses angeordnet ist, wobei eine Umkehrung gegenüber den vorstehenden Ausführungsbeispielen vor­ liegt. Der Schall wird über Einlaßbohrungen und ein Linearsegment (19) einem Kugelmikrofon zugeführt. Das Mikrofon (22) befindet sich am Ende der Anordnung, so daß die Anschlußdrähte (9 und 10) direkt vom Mikrofon zur versorgenden Leiterplatte verlegt werden können.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Schallwandlung im Bereich einer Telekommunikationseinrichtung mit Freisprechele­ menten, die im wesentlichen als ein Mikrofon ausge­ bildet ist, das über ein elastisches Halterungsele­ ment mit einem Träger verbunden ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Halterungselement (2) im Be­ reich eines Endes (5) mit dem Träger (12) verbunden ist und im Bereich eines diesem ersten Ende (5) abgewandt angeordneten weiteren Endes (6) be­ wegungsfähig in einen vom Träger (12) begrenzten Innenraum (4) hineinragt, daß im Bereich des weiteren Endes (6) das Mikrofon (1) angeordnet ist und das Mikrofon (1) durch das Halterungselement (2) in drei räumlichen Dimensionen schwingungsfähig gelagert ist sowie das Halterungselement (2) mit einer Eigenresonanzfrequenz unterhalb des Übertra­ gungsbereiches versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Eigenresonanzfrequenz einen Wert im Intervall von 20 Hz bis 100 Hz aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Eigenresonanzfrequenz etwa 50 Hz be­ trägt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Eigenresonanzfrequenz einen Wert im Intervall von 150 Hz bis 170 Hz aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß das Halterungselement (2) aus zwei abgewinkelt zueinander angeordneten Halte­ rungssegmenten (7, 8) ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Halterungssegmente (7, 8) einen Winkel von etwa 90° begrenzen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Halterungselement (2) mindestens bereichsweise rohrförmig ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß das Halterungselement (2) aus einem dem Mikrofon zugewandt angeordneten Linearsegment (19) und einer dem Mikrofon (1) abge­ wandten angeordneten und in das Linearsegment (19) übergeleiteten Membran (20) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß sich das Linearsegment (19) im wesent­ lichen quer zu einer Fläche der Membran (8) linear entlang einer Längsachse (21) erstreckt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß das Halterungselement (2) einstückig mit dem von einer Ausnehmung (14) des Schutzgitters (3) aufnehmbaren Träger (12) ausge­ bildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß das Mikrofon (1) als ein Richtmikrofon ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Kugelmikrofon (22) über das Linearsegment (19) den Schall zugeführt bekommt und die Anschlußdrähte (9, 10) schutz­ gitterfrei über den Innenraum (4) zum Anschlußpunkt geführt werden.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß das Halterungselement (2) im Bereich seiner zwischen den Enden (5, 6) liegen­ den Ausdehnung mit mindestens einer Querschnittver­ jüngung versehen ist.