DE2439331A1 - Richtmikrofonanordnung - Google Patents

Description

• Richtmikroshonsnordnung Die Erfindung betrifft eine Richtmikrophononanordnung mit koaxial hintereinander angeordneten Schallempfängern, wobei jeweile zwei raumlich aufeinanderfelgende Schallempfänger ein Gradientensysten bilden.
• Amordnnangen dieser Art sind bekannt. Es ist auch bekannt, mit zwei gradientenzystemen dieser Art ein Gradientenmikrophon köherer Ordnung aufzubauen. Bei diaser richtmikrophonanordnung mit vier Schallempfängern sind in der Regel auch Phasenglioder einbezogen, um eine vorzugewsise eiaseitige Richtcharakteristik zu erzielen.
• Der Schallteugangeweg zweischen den Schallempfangern einen Gradientensystemes bestimmt seine ebere Grenzfrequenz. Bei dieser Grensfrequenz entspricht im Palle einer einseitigen Richtshaiahterastik der Anordnung die #/4-Länge dem Beugungsweg. Nun ist für eine Richtmikrophonanordnung mit vier zu zwei übereinstimmenden Oradientensystenen zusammengefaßten Schallempfängern die meximal mögliche Grenzfrequenz, nämlich die des einzelnen Gradientensystemes nie zu erreichen. Hierzu müßte der zwsite und dritte Schallempfänger der Anordnung exakt am gleichen Ort des Schallfeldes angeordnet sein. Dies ist physikalisch unmöglich.
• Jede andere Lösung scheitert an den mit ihr verbundene Schallfeldstörungen. In diesem Sachverhalt liegt der wesentliche Grund dafür, daß es bisher keine brauchbere Richtmikrophonanordnung dieser Art für ein Gradientenmikrophon höherer Ordnung gibt.
• Erfindungsgemäß wird nun eine Richtmikrophonanordnung so aufgebaut, daß mindestens drei Schallempfänger koskial in definiertem, jeweils gleichem Abstand zueinander angeodrnet eind und daß der räumlich zwischen den beiden anderen angeordnete Schallempfänger bzw. der jeweils mittlere dreier aufeinanderfolgender Schallempfänger mit jedem der beiden anderen zur Bildung eines Gradienten zusammengeschaltet ist derart, daß die Zusammenschaltung mit dem in Beschallungsrichtung der Anordnung von vorn vorne gelegenen über ein fhasenglied, mit dem anderen ohne ein solches durchgeführt ist, und daß die Zusammenschaltung des in Beschallungsrichtung der Anordnung von vorn zuletzt gelegen Schallempfängers seinerseits über ein weiteres Phasenglied, des vorzugsweise in seinen Eigenschsften dem anderen fhasenglied ontspricht, durchgeführt ist, und daß schließlich die so gewonnenen Oradientenspannungen zur Bildung eines Gradienten der nächst höheren Ordnung zusammengeschaltet sind.
• Mit einer solchen Anordnung ist die einwandfreie Lösung des Problemes erzielt. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Lösung liegt darin, daß die Anzahl der für eine solche Richtmikrophonanordaung erforderlichen Schallempfänger reduziert ist.
• Gemäß der weiteren erfindung wird nun eine größere Richtschärfe der Anordnung dadurch erzielt, daß die Zusammenschaltung der aus den in Beschallungsrichtung der Anordnung von vorn zuletzt gelegenen beiden Schallempfängern gewonnenen Gradientenspannung mit der aus den beiden vorn gelegenen Schallempfängern gewonnenen Gradientenspannung zur Bildung des Gradienten der nächst höheren Ordnung über ein Phasenglied durchgeführt ist.
• In Weiterführung der Erfindung wird die Richtmikrophonanordnung so ausgebildet, daß die Schallempfänger Gradientenmikrophone nullter Ordnung sind.
• Schließlich wird gemäß der weiteren Erfindung die Anordnung so aufgebaut, daß die challempfänger Gradientenmikrophone erster Ordnung sind.
• Die Schallempfänger der erfindungsgemäßen Anordnung können magnetische, dynamische, piezoelektrische, elektrostatische und andere Mikrophone sein. Im Falle der Anwendung von elektrostatischen Schallempfängern können diese in Niederfrequenzschaltung mit oder ohne Elektret oder auch in iNochfrequenzschaltung betrieben sein.
• Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Beispielen näher beschrieben werden.
• In der beigefügten Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine Anordnung gemäß der Erfindung mit drei Schallempfangern; Fig. 2 eine Anordnung mit vier Schallempfängern.
• Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung, deren Schaltung als Transistorschaltung ausgebildet ist, hat drei in den Parametern weitestgehend übereinstimmende Schallempfänger 1, 1' und 1", ' die koaxial in gleiohem Abstand hintereinander angeordnet sind. Bei den in diesem Beispiel unterstellten Kondensatormikrophonen in Niederfrequenzschaltung soll im Schallempfänger jeweils eine Impedanzwandlerstufe, beispielsweise mit einem Feldeffekttransistor räumlich einbezogen sein. Der eine natürliche Phasenverschiebung bewirkende effektive challweg (Beugungsweg) von der Vorderseite der Membrane des Schallmpfängers 1 zu der Vorderseite der Membrane ces Schallempfängers 1' bzw. der übereinstimmende effektive Schallweg von 1' zu 1" sei a. Die Beschallungsrichtung ist mit A bezeichnet. Die Schaltungsteile 2, 2' und 2" sind im Aufbau übereinstimmende Verstärker, die den Schaltungszügen der Schallempfänger 1, 1' und 1'' zugeordnet und regelbar sind.
• Außer der Verstärkung soil damit ein für alle drei Schaltungszüge gleicher Pegel eingeregelt werden können. Da unter anderem dieser Pegel das Verhältnis der Nutz- zur Störspannung der Anordnung bestimmt, sind diese Schaltungsteile mit dem erforderlichen Verstärkungsgrad ausgelegt.
• In den Schaltungsteilen 4 und 4' wird durch Differenzbildung die elektrische Darstellung des Gradienten der an den Schallemgfängern 1 und 1' (1. Gradientensystem) bzw.
• 1' und 1'' (2. Gradientensystem) als Antrieb wirkenden Wchallfeldgrößen erzielt, wobei in dem Schaltungszug des Schallempfängers 1' bzw. 1'' das Fhasenglied 3 bzw. 3' einbezogen ist. Diese Phasenglieder bewirken die einseitige oder vorzugsweise einzeitige Richtcharakteristik der Anordnung, je nach dem, ob die natürliche Phasenverschiebung ganz oder teilweise kompensiert ist.
• Die in den Schaltungsteilen 4 und 4' auch verstärkten Spannunzen weisen der Gradientenfunktion entsprechend eine mit # ansteigende Erequenzkurve auf. Die Kompensation auf eine konstante Frequenzkurve erfolgt in den Schaltungsteilen 5 und 5' durch ihren 1/#-Frequenzgang. Für die Spannungen der beiden Oradientensysteme wird nun die Differenzbildung mittels des Schaltungstoiles 6 durchgeführt, wobei mittels des die Kompensetion bewirkenden Sebeltungsteiles 8 am chaltungsausgang B der Anordnung sine konstante Frequenzkurve erzioit ist.
• In dem Schaltungszug des 2. Gradientensystemes liegt des Fhassenglied 7.
• Relbstverständlich kann das dargestellte Frinzip, einen Schallempfänger gleichzeitig in verschiedene Gradientensysteme einzubeziehen, auch bei Anordnungen mit mehr als drei Schallempfängern - sinngemäß erweitert - Anwendung finden. So können beispielsweise bei einer Anordnung mit vier in gleichem Abstand (a) angeordneten Schallempfängern, wie eine solche in Fig. 2 dargestellt ist, die Schallempfänger 1' und 1'' mit den ihnen augeordneten Schaltungsteilen 2', 2'', 3', 4' und 5' in das nachfolgende von den Schallempfängern 1'' und 1''' gebildete Gradientensystem einbesogen sein. Dies bedingt, daß zusätzlich zu einer Anordnung nach Fig. 1 noch der Verstärker 2''', ferner die Phasenglieder 3'', 7' und 10, die zur Differenzbildung dienenden Schaltungsteile 4'' und 6' sowie die Kompensationsglieder 5'' und 8' eingeführt werden müssen. Zur Differenzbildung in der letzten Stufe dient das Schaltungsteil 9, an welches des Schaltungsteil 11 zur Kompensation der Frequenzhurve aaschließt und zum Schaltungsausgeng B führt. Die Arbeitsweise dieser Anordnung ist sinngemäß analog zu derjenigen der Anordnung nach Fig. 1, so daß sich eine weitergehende Bewchreibung dieses Ausführungsbeispieles erübrigt.
• In diesem Fall wie auch in jeder anderen analogen Anordnung ist es nur bei Anwendung dieses Prinzips möglich, auch bei einer koaxialen Anordnung der Schallempfänger keine Reduzierung der oberen Granzfrequenz der Gesamtanordnung hinnohmen zu müssen.

Claims (5)

1. "Richtmikrophonanordnung"

   P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Wichtmikrophonanordnung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens drei Schallempfänger 91, 1', 1'' ...) in definiertem, vorzugsweise gleichem Abstand (a) zueinander ungeordnet sind und daß der rüumlich zwischen den beiden anderen angeordnete Schallempfänger bzw.

   der jeweils mittlere dreier aufeinander folgender Schallempfänger mit jedem der beiden anderen zur Biloung eines Gradienten zusammengeschaltet ist derart, daß die Zusammenschaltung mit dem in Beschallungsrichtung der Anordnung von vorn (A) vorne glegenen (z.3. 1) Uber ein Phasenglied (z.B. 3) mit dem anderen (z.B. 1'') ohne ein solches durchgeführt ist und daß die Zusammenschaltung des in beschallungerichtung der Anordnung von vorn (A) zuletzt gelegenen Schallempfängere (z.B. 1'') seinerseits über ein weiteres Phasenglied (z.B. 3'), das vorzugsweise in seinen Eigenschaften dem anderen Phasenglied (3) entspricht, durchgeführt ist und daß schließlich die so gewonnenen Gradientenspannungen zur Bildung eines Gradienten der nächst höheren Ordnung zusammengeschaltet sind.
2. 2. Richtmikrophonanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k o n n -zeichnet, daß die Zusammenschaltung der aus den in Beschallungsrichtung der Anordnung von vorn th) zuletzt gelegenen beiden Schallempfängern (z.B. 1', 1'') gewonnenen Gradientenspannung mit der aus den beiden vorn gelegenen Schallempfänger (z.B. 1, 1') gewonnenen Gradientenspannung zur Bildung des Gradienten der nächst höheren Ordnung über ein Phasenglied (z.B. 7) erfolgt.
3. 3. Richtmikrophononerfnung nach Anspruch 1 oder 2, ddurch gekennzeichnet, daß sämtliche in der Anordnung vorhandenen Phasenglieder (3, 3'..., 7..., 10) übereinstimmen.
4. 4. eichtmikrophonanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallemßfänger (1, 1'...) Grndientenmikrophone nullter Ordnung sind.
5. 5. Richtmikrophonanordnung 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 Schallempfänger (1, 1'...) Grsdientenmikrophone erster Ordnung sind.