DE2760480C2

DE2760480C2 -

Info

Publication number: DE2760480C2
Application number: DE2760480A
Authority: DE
Inventors: Joseph L. Marlboro Mass. Us Veranth; Thomas A. Acton Mass. Us Froeschle; William P. Ashland Mass. Us Schreiber
Original assignee: Bose Corp
Current assignee: Bose Corp
Priority date: 1976-09-02
Filing date: 1977-09-02
Publication date: 1992-07-09
Anticipated expiration: 1997-09-03
Also published as: IT1083817B; NL7709527A; SE7708202L; DE2739523C2; AU512097B2; AU2787477A; DE2739523A1; JPS617799B2; SE415624B; FR2363955A1; JPS5330317A; GB1589998A

Description

Die Erfindung betrifft ein Lautsprechersystem, bei dem

- ein Gehäuse zur Unterbringung mindestens eines Lautsprechers mindestens eine Kammer mit mindestens einer Lautsprecheröffnung enthält, um den Lautsprecher unterzubringen, und eine akustische Nachgiebigkeit aufweist;
- der Lautsprecher in der Öffnung angeordnet ist;
- die die Kammer bildenden Mittel mindestens eine Masse-Öffnung aufweisen, um Mittel zur Bildung einer akustischen Masse unterzubringen, welche mit der akustischen Nachgiebigkeit eine Resonanz bei einer vorgegebenen Masse-Nachgiebigkeits-Resonanzfrequenz im unteren Bereich der Audiofrequenzen aufweist;
- die Mittel zur Bildung der akustischen Masse in der Masse-Öffnung angeordnet sind und
- das Lautsprechersystem eine Grund-Resonanz hat, die bestimmt ist durch das Volumen des Gehäuses und die elektro-mechanischen Eigenschaften des Lautsprechers, bei einer Frequenz, die wesentlich höher als die vorgegebene Masse-Nachgiebigkeits-Resonanzfrequenz ist.

Stand der Technik

Gegenstand der Erfindung ist vornehmlich die Vervollkommnung der international bekannten BOSE-901-Lautsprechersysteme mit direkter und reflektierender Schallstrahlung nach US-PS 35 82 553 und 30 38 964. Diese bekannten Systeme enthalten acht Lautsprecher an zwei rückseitigen Schallwänden der Lautsprecherbox, welche einen Winkel von etwa 30° mit der im Abstand hinter der Lautsprecherbox befindlichen reflektierenden Zimmerwand bilden, und einen zusätzlichen Frontlautsprecher. Dadurch ergibt sich eine Kombination von reflektiertem und direktem Schall im Verhältnis von etwa 8 : 1 mit Schallbild aus einem Bereich der etwa 30 cm hinter der Zimmerwandung liegt, wenn sich die Lautsprecherbox in einem Abstand von etwa 30 cm vor der Zimmerwand befindet. Dadurch ist es möglich, Stereo einwandfrei in einem großen Bereich des Hörraumes wahrzunehmen.

Dieses bekannte System zeichnet sich auch durch gleichmäßige akustische Abstrahlung als Funktion der Frequenz über im wesentlichen den gesamten Hörfrequenzbereich aus. Dieser bekannte, in Fachkreisen des In- und Auslandes mit überschwenglichem Lob herausgestellte BOSE-901-Lautsprecher arbeitet besonders gut mit Endverstärkern mäßiger Kapazität, jedoch werden größere Endverstärker benötigt, um einen hohen akustischen Pegel bei den niederen Hörfrequenzen zu erzeugen. Es ist ferner bekannt, mit Luftöffnungen versehene Lautsprechergehäuse zu verwenden, um mit einer gegebenen elektrischen Eingangsenergie bei tiefen Frequenzen einen höheren akustischen Pegel zu gewinnen.

Aus Jürg Jecklin: Lautsprecherbuch, Stuttgart, 1967, ist beispielsweise ein Gehäuse mit einem Lautsprecher und einer tunnelartigen Baßreflexöffnung bekannt, womit eine tiefe Resonanzfrequenz mit relativ kompakten Boxen möglich ist. Ferner ist aus US-PS 36 88 864 ein Lautsprechersystem mit zwei gleichen Lautsprechern bekannt, das ebenfalls eine tunnelartige Baßreflexöffnung aufweist. Bei derartigen bekannten Lautsprechersystemen kann jedoch bei Frequenzen unterhalb der Grundfrequenz eine Auslenkung der Membran in einen nichtlinearen Bereich erfolgen, ohne dabei nennenswerte hörbare akustische Energie zu liefern.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lautsprechersystem zu schaffen, das eine hochrealistische Schallwiedergabe bietet, dabei kompakt, relativ leicht und unaufwendig ist, sich in einfacher Weise in Massenproduktion herstellen läßt und zur Erzeugung eines hohen Schallpegels bei verhältnismäßig niedriger elektrischer Eingangsleistung geeignet ist. Dabei soll verhindert werden, daß bei Frequenzen unterhalb der Grundfrequenz eine Auslenkung der Membran in einen nichtlinearen Bereich erfolgt.

Lösung der Aufgabe

Diese Aufgabe wird mit einem Lautsprechersystem mit den im Hauptanspruch angegebenen Merkmalen gelöst.

Der Entzerrer ist wie beim bekannten BOSE-Lautsprecher so ausgebildet, daß eine gleichmäßige Übertragung über den ganzen Hörfrequenzbereich gewährleistet ist, wobei Frequenzen unterhalb der zusätzlichen Resonanzfrequenz von beispielsweise 40 Hz scharf unterdrückt werden derart, daß die Lautsprecher nicht durch Energie unterhalb der zusätzlichen Resonanzfrequenz beaufschlagt werden.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 eine Rückansicht des Lautsprechergehäuses mit drei Luftrohranordnungen nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Vorderansicht des Lautsprechergehäuses ohne Bespannung, wobei der Frontlautsprecher und die Basis von Leitdornen für zwei der Luftrohre zu erkennen sind,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Lautsprechergehäuses ohne Rückwand und Seitenwand, in größerem Maßstab,

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Lautsprechergehäuse, mit teilweise weggenommener Decke,

Fig. 5 eine Rückansicht des Lautsprechergehäuses mit weggenommener Bespannung,

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines Kanals für ein System nach der Erfindung mit einem Entzerrer,

Fig. 7 ein Frequenzdiagramm zum Entzerren nach Fig. 6,

Fig. 8 Teilansicht einer Bajonettschlußverbindung für einen Lautsprecher und

Fig. 9 eine abgewandelte Ausführungsform zur Herabsetzung des Q-Wertes eines Resonanzsystems mit akustischer Masse der Kammer und akustischer Federung durch Luftrohre.

Fig. 1 zeigt das Lautsprechersystem mit Decke 11, Boden 12, Seitenwandungen 13, 14, rückseitigen Bespannungen 15, 16 der rückseitigen Schallwände 52 und 33 für Vollbereichlautsprecher, konphas und in Serie geschaltet (Fig. 5), sowie Luftrohre 17 und 18 mit Leitungen 21, 22.

Durch ein zentrales Luftrohr 23, das durch einen Hals 28 in der Verbindung zwischen den rückseitigen Schallwänden geführt ist, wird eine Kammer hinter dem Lautsprecher an der vorderen Schallwand belüftet (Fig. 2).

Fig. 2 zeigt die Vorderseite der Lautsprecherbox ohne Bespannung. Die vordere Schallwand 24 ist vorzugsweise aus hochgepreßtem Plastikmaterial, wie Styrol, hergestellt und mit einer zentralen Öffnung 25 zur Aufnahme eines frontalen Lautsprechers 26′ sowie mit einer rechten und linken Öffnung 26 und 27 versehen, die zur Aufnahme der Basen 31 und 32 der Leitdorne 21 und 22 mit ringförmigen Fassungsringen (in der Zeichnung Fig. 2 nicht dargestellt) versehen sind. Eine Aussparung 19 dient zur Aufnahme eines Halters für einen Schriftträger.

Die Schallwände haben Öffnungen zur Aufnahme der Lautsprecher, die Schallwand 33 (vgl. Fig. 3) beispielsweise die Öffnungen 34, 35, 36 und 37. An jede der Öffnungen schließt sich eine Kammer an, die sich bis zur vorderen Schallwand 24 erstreckt. Eine horizontale Scheidewand 41 und Teile des Luftrohres 18 trennen die Kammer hinter der Öffnung 36 von der Kammer hinter der Öffnung 37, und Öffnungen 42 und 43 koppeln diese Kammern mit dem Eingang des Luftrohres 18 vor der Schallwand 24 über Ringlippenbereiche 44′ und 45′, welche den Rand der inneren Luftrohröffnung bilden und helfen, eine sanfte Luftströmung aus jeder Kammer in das angeschlossene Luftrohr zu erzielen. Jede der Öffnungen 42 und 43 ist groß genug, um bei der Übertragung im tiefen Baßbereich Störgeräusche zu vermeiden und ist klein genug, um eine akustische Kopplung zwischen den Lautsprechern auszuschließen. Als geeignet hat sich hierfür ein Strömungsquerschnitt jeder Öffnung von 2,25 Quadratzoll. Dieser optimale Öffnungsquerschnitt wurde eingestellt, indem die Luftrohre so nahe an die vordere Schallwand herangerückt wurden, wie es zur Vermeidung unerwünschter Störgeräusche beim Betrieb der Lautsprecher mit tieffrequenten Signalen praktikabel war. Stehbolzen 38 sind vorgesehen, um Heftklammern o. dgl. zur Befestigung der Bespannung aufzunehmen.

Eine vertikale Scheidewand 44 mit einwärts geneigten Teilen 45 trennt die Kammer vor der Öffnung 36 von der Kammer vor der Öffnung 35; ebenso trennnt eine vertikale Scheidewand 46 mit einwärts geneigtem Bereich 47 die Kammer vor der Öffnung 37 von der Kammer vor der Öffnung 34. Es ist wünschenswert, daß die Lautsprecherkammern gleiches Volumen haben. Zu diesem Zweck sind die einwärts geneigten Bereiche 45 und 47 der vertikalen Trennwände vorgesehen, damit für die außenliegenden Kammern die geringere Entfernung zwischen der rückseitigen Schallwand 33 und der vorderen Schallwand 24 gegenüber den inneren Kammern mit ihrer größeren Ausdehung zwischen Vorder- und Hinterwand ausgeglichen wird.

Die vordere Schallwand 24 enthält eine zentrale Öffnung 25 zur Aufnahme eines Frontlautsprechers 26′. Die Kammer hinter diesem Frontlautsprecher 26′ (vgl. Fig. 4) wird durch eine im wesentlichen zylindrische Wandung 51 begrenzt, die an der Rückseite mit dem Luftrohr 23, durch welches die Lüftung der zentralen Kammer durch den Hals 28 an der Verbindungsstelle zwischen den gegeneinander geneigten Schallwänden 33 und 52 erfolgt. Eine vertikale Scheidewand 53 über und unter der zylindrischen Kammerwand 51 trennt die in der Mitte liegenden Lautsprecherkammern voneinander.

Das Volumen der von der Scheidewand 51 umschlossenen Kammer ist im wesentlichen ebenso groß wie das der acht anderen Kammern und ergibt mit dem zentralen Luftrohr 23 eine Kammer-Luftrohr- Resonanz von im wesentlichen 40 Hz. Eine gleich hohe Resonanzfrequenz von 40 Hz haben auch die anderen Kammern in Verbindung mit ihren Luftrohren.

Obwohl die verschiedenen Trennwände und anderen Elemente des Gehäuses als getrennte Teile hergestellt werden können, erfolgt die Herstellung vorzugsweise im Spritzverfahren unter Zusammenfassung geeigneter Elemente der Konstruktion zu einer Formeinheit, insbesondere kann die Scheidewand 53 zusammen mit dem Luftrohr 23 und der zylindrischen Kammerwand 51 aus einem einheitlichen Spritzteil bestehen, ebenso wie auch jede der rückseitigen Schallwände mit dem zugehörigen Luftrohr und den zugehörigen Scheidewänden. Weitere Spritzteile sind die Leitdorne 21 und 22. Vorzugsweise wird Plastikmaterial zur Formung verwendet. Zur Herstellung der Boxen sind nur drei Formen erforderlich, und zwar eine Form für die frontale Schallwand mit den zugehörigen Teilen, eine zweite Form für die rückseitigen Schallwände und eine dritte für die Leitdorne, da die Leitdorne unter sich identisch sind und ebenso auch die rückseitigen Schallwände 33 und 52 zusammen mit den von ihr getragenen Scheidewänden, wobei der Hals 28 aus zwei gleichen Hälften zusammengefügt wird. Dadurch ergibt sich eine gute Reproduzierbarkeit verbunden mit niedrigen Herstellungkosten und gleichbleibend guten akustischen Eigenschaften.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Belüftung der Kammern nach der Rückseite. Es hat sich herausgestellt, daß sich hiermit eine bessere Wiedergabe des Baßbereiches erzielen läßt als bei der bisher üblichen Frontlüftung. Probleme durch Einflüsse der Raumwandung auf die Luftströmung ergeben sich nicht, wenn die schon aus anderen Gründen bevorzugte Anordnung der Lautsprecherbox mit ein Fuß Abstand von der benachbarten Raumwand eingehalten wird.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, kann ein Kanal eines Entzerrers mit einem Empfänger zur Beaufschlagung der neun in Reihe geschalteten Lautsprecher einer Lautsprecherbox nach der Erfindung verwendet werden. Zur Stereowiedergabe werden zwei solche Kanäle eingesetzt. Beispielhafte Parameterwerte sind in Fig. 6 angegeben.

Fig. 7 zeigt die Funktion der Frequenzabhängigkeit in Verbindung mit einem Entzerrer nach Fig. 6 für extreme Mittelbaß- und Sopransteuerung, wobei die mittlere Kurve sich auf die Normaleinstellung bezieht sowie für Grenzeinstellungen des 40-Hz- Grenzschalters. Eine weitere Eigenheit der Anordnung besteht in der Kompensation der Lautsprecherrandresonanzen im Bereich zwischen 1 und 2 kHz, ferner in der Mittelbaßsteuerung zwischen 100 und 300 Hz zur Anpassung an verschiedene Raumgegebenheiten und die Sopransteuerung mit Beeinflussung der Wiedergabe lediglich oberhalb 2 kHz.

Für jeden Lautsprecher ist in der zugehörigen Schallwand eine Öffnung 62 zum Einbau vorgesehen. Diese Öffnung wird begrenzt durch eine vertiefte ringförmige Randzone 63 zur Auflage einer ringförmigen rückseitigen Montagefläche des Lautsprechers. Der Durchmesser der Schallwandöffnung 62 ist gerade groß genug, um den hinter der Montagefläche des Lautsprecherkorbes liegenden Korbteil aufzunehmen. Drei um 120° gegeneinander winkelversetzte Randaussparungen sind vorgesehen zur Aufnahme von Befestigungsnasen des Lautsprecherkorbes. Diese Aussparungen sind offen für die Befestigung durch Drehen des Lautsprecherkorbes entgegen dem Uhrzeigersinn und sind mit Rasten 65 für den Eingriff entsprechender Vorsprünge am Lautsprecher versehen, um den Lautsprecher bei Verdrehen im Uhrzeigersinn zu verriegeln. Die Stärke des Schlitzes in Richtung senkrecht zur Schallwand ist vorzugsweise ein wenig kleiner als die Dicke der Lautsprechernase, so daß bei Verdrehen des Lautsprechers im Uhrzeigersinn bis zum Eingriff seiner Vorsprünge in die Rasten 65 ein festes Anpressen der Lautsprechersitzlippe an der die Öffnung 62 begrenzenden Randfläche 66 erzielt wird. Dadurch wird eine strömungsdichte Verbindung erzielt, ohne daß besondere Abdichtungen mit Dichtringen oder Schrauben erforderlich sind.

In der Ausführungsform nach Fig. 9 sind zwei Lautsprecher 71 und 72 einer gemeinsamen Kammer 73 zugeordnet. Diese Kammer ist mit einem Luftrohr 74 versehen, das mit flockigem Material 75 oder anderem akustisch dämpfendem Material zur Herabsetzung des Q-Wertes des Resonanzsystems, bestehend aus der Kammer 73 und dem Luftrohr 74 herabzusetzen. Dieses Erfindungsmerkmal läßt sich auch anwenden in Verbindung mit einem Lautsprechersystem nach US-PS 35 82 553, bei welchem alle Lautsprecher teilweise eine gemeinsame Kammer einschließen und eine Belüftung dieser gemeinsamen Kammer durch jede rückseitige Schallwand erfolgt, wobei jedes Luftrohr mit flockigem oder anderem geeignetem akustischem Dämpfungsmaterial versehen ist bzw. wie in Fig. 9 solches Dämpfungsmaterial enthält. Es lassen sich auch andere Mittel einsetzen, um den Q-Wert herabzusetzen, beispielsweise durch Anbringung von Dämpfungsmaterial innerhalb oder über einer oder beiden Öffnungen des Luftrohres, durch Beschichtung der Kammerwände oder durch Füllungen der Kammer mit dämpfendem Material oder aus sonstige Weise.

Nachdem der Aufbau der Anordnung und wichtige Merkmale der Erfindung beschrieben worden sind, ist es angebracht, Bemerkungen über die Prinzipien der Arbeitsweise zu machen. Ein Aspekt der Erfindung befaßt sich mit der Minderung der Schwingung des Konus bei einer gegebenen Schaltschwelle. Eine wichtige Funktion der Erfindung besteht darin, die Linearbewegung der Konusse zu verbessern und den dynamischen Bereich wesentlich zu vergrößern, über welchen das Lautsprechersystem die Baßtöne der Musikinstrumente akkurat wiedergibt. Zu diesem Zweck sind vierzehn Hauptbereiche in der Lautsprecherbox vorgesehen: Die neun Kammern hinter den Lautsprechern, die drei Luftrohre 17, 18 und 23 mit Belüftung an der Rückseite und die beiden Mischzonen an der Frontseite der Luftrohre 17 und 18. Zeitweise strömt die Luft in den Luftrohren 17 und 18 schneller als 60 Meilen je Stunde und würde unerwünschte Störgeräusche verursachen, wenn nicht spezifische Hilfsmittel gemäß der Erfindung vorgesehen wären, durch welche aerodynamisch eine Laminarströmung in den Mischzonen und innerhalb der Rohre 17 und 18 erzeugt würde. Zu diesem Zweck sind die Vorderenden der Luftrohre 17 und 18 mit einer abgerundeten wulstförmigen Randfläche versehen, indem sie lippenförmig gefaltet sind und die Leitdorne 21 und 22 sind, wie aus der Abbildung ersichtlich, vorn in Anpassung an die Wölbung der Lippe 44′, 45′ abgerundet und laufen hinten konisch in Anpassung an die Luftrohre zu. Durch die allmähliche Herabsetzung des Strömungsquerschnittes wird die Laminarströmung gefördert, und die Luftkanäle wirken als Tiefpaßfilter mit Unterdrückung hoher Störfrequenzen in den Kammern. Es ist vorteilhaft, die Leitdorne 21 und 22 fliegend anzuordnen, so daß Tragelemente im Innern des Strömungskanals vermieden werden, welche die Laminarströmung stören und dadurch unerwünschte akustische Störeffekte hervorrufen könnten.

Die Luftsäule in jedem der Luftrohre läßt sich als akustische Masse auffassen, welche in Reihe mit der wie eine akustische Federung wirkenden Luft in der zugehörigen Kammer liegt. Jeweils vier der akustischen Federungen (Kammern) liegen parallel, derart, daß sich mit der effektiven akustischen Masse des angeschlossenen Luftraumes eine Kammer-Luftrohr-Resonanz von etwa 40 Hz ergibt, die gleiche Frequenz, mit welcher die Kammer mit der zylindrischen Kammerwand 51 und dem Luftrohr 23 in Resonanz stehen. Nur wenig unterhalb der Grundfrequenz, beispielsweise unterhalb 32 Hz beschneidet der Entzerrer scharf die elektrische Energie zu den Lautsprechern, weil die Beaufschlagung der Lautsprecher mit erhöhter elektrischer Energie bei diesen Frequenzen zusätzliche Ablenkung des Konus hervorrufen würde, die sich in den nichtlinearen Bereich erstrecken kann ohne nennenswerte hörbare akustische Energie zu liefern.

Erfindungsgemäß ist daher der Entzerrer so ausgebildet, daß sich ein scharfer Abfall als Funktion der Frequenz unter etwa 32 Hz von beispielsweise 18 db je Oktave ergibt. Es kann vorteilhaft sein, ein scharfes Abschneiden unterhalb der fundamentalen Kammer-Luftrohr-Resonanz von 40 Hz vorzusehen, um den dynamischen Bereich ohne nennenwerten Verlust der Reproduktion spektraler, in den meisten Musikstücken vorhandener Komponenten wiederzugeben. Die Wahl der Begrenzung bei 32 Hz ergibt noch einen angemessenen dynamischen Bereich und erleichtert die Reproduktion sehr tiefer, in manchen Musikwerken vorhandener Baßkomponenten.

Es ist ferner wünschenswert, das Ansprechen des Entzerrers oberhalb der Hörfrequenz von 15 kHz herabzusetzen, um zu verhindern, daß unerwünschte nichthörbare Signale die Verstärker oder Lautsprecher überlasten und um eine exakte Vergrößerung des dynamischen Wiedergabebereiches für Hörfrequenzen zu gewinnen.

Der Entzerrer dient zur optimalen Anpassung an wechselnde Raumverhältnisse und Lautsprecherpositionen im Wiedergaberaum. Der Sopranfrequenzteil beeinflußt die hohen Frequenzen zum Kompensieren des Einflusses von Stoffen mit Absorption der hohen Frequenzen, wie etwa von Vorhängen an der Wand hinter dem Lautsprechersystem, wo an sich eine vollkommene Reflexion erwünscht wäre. Der Mittelbaßteil kompensiert die störenden Einflüsse, die sich aus wechselnden Positionen der Lautsprecher im Raum und durch solche Frequenzen absorbierenden Materialien ergeben.

Wie bereits oben dargelegt, ergeben sich bei Lautsprechersystemen mit mehreren Lautsprechern, die im gleichen Frequenzbereich arbeiten und im gleichen Gehäuseraum mit einem oder mehreren Luftrohren oder Summkonussen liegen, leicht Umstabilitäten mit gegenseitigen Veränderungen der Charakteristiken. Dieses Problem stellt sich vornehmlich im Frequenzbereich zwischen der Resonanz des akustischen Gebildes aus Kammer und Luftrohr oder Summkonus um 40 Hz und der Grundresonanz des Lautsprechersystems, bestimmt durch das Kammervolumen und die elektromechanischen Lautsprechercharakteristiken bei etwa 150 Hz. Betrachten wir den Doppellautsprecherfall nach Fig. 9 mit den gleichphasig verbundenen Lautsprechern 71 und 72 und den auf die Lautsprecher gegebenen elektrischen Kräfte F_x und F_y, durch welche die Konusse einwärts angetrieben werden. Ist der Lautsprecher 72 stärker, derart, daß die Kraft F_y größer ist als die Kraft F_x, so kann der Druck in der Kammer 73 den Konus des Lautsprechers 71 in Gegenphase zur Bewegung des Konus des Lautsprechers 72 nach außen bewegen. Im Extremfall kann die Spule des Lautsprechers 71 vollständig aus dem Luftspalt herausgetrieben werden, wodurch unerwünschte Verzerrungen, Herabsetzungen des maximalen Baßausgangs und potentielle frühe Fehler des Lautsprechers entstehen. Obwohl man diesem Problem in Systemen ohne Luftöffnungen begegnen kann, ist es jedoch wesentlich ernster in Systemen mit Luftöffnungen oder Summkonussystemen, in welchen die Luftöffnung oder der Summkonus drückerhöhend auf die Konusse wirkt. Ein Mittel zu verhindern, daß die gleichphasig verbundenen Lautsprecher teilweise in Gegenphase arbeiten, besteht darin, daß die Box in getrennte Kammern aufgeteilt wird, um die Kopplung, wie oben beschrieben, herabzusetzen. Ein anderes Mittel besteht darin, daß die Lautsprecher mit steifen Spinnen arbeiten, eine ungünstige Lösung, weil Lautsprecher mit steifen Spinnen schwer zu steuern sind und die Baßwirksamkeit des Systems verringern.

Ein weiterer Schritt zur Lösung der Probleme besteht in der Steuerung des Q-Wertes des Resonanzsystems durch Gestaltung der akustischen Feder-Masse-Zusammenwirkung von Kammer und Luftröhren oder Konussen. Die Differenzen zwischen den Lautsprechertreibern (F_y-F_x)/F_x, welche zugelassen werden können, hängen direkt ab von der Spinnensteifheit, dem Kammervolumen und invers der Zahl von der Zahl der Lautsprecher über 1, dem atmosphärischen Druck, dem Quadrat des Konenbereiches und Q+1, wobei Q auf die Schärfe der Luftrohr/Kammer-Resonanz bezogen ist. Wenn die Kammer-Federung (enclosure compliance = Kammer-Nachgiebigkeit) ein Paar komplexer Nullstellen hat in Verbindung mit dem Luftrohr, welche durch Lösung einer Gleichung der Form

s² + ω_os/Q + ω_o²

bestimmt werden kann, so ist der Q-Wert durch diese Gleichung definiert. Der Q-Wert ist eine strenge Funktion der Parameter von Kammer, Luftrohr oder Summkonus und ist nur unbedeutend abhängig von den Lautsprechercharakteristiken. Der Q-Wert kann durch Herabsetzung der Luftströmung in dem Luftrohr erniedrigt werden, beispielsweise durch Einführung eines Stückes offenzelligen Schaumstoffes in das Luftrohr oder durch Überziehen der Innenseite des Luftrohres 72 mit flockigem Material 75.

Eine Funktion des Luftrohres 72 besteht darin, die Abweichung der Lautsprecher zu verringern und die Verzerrung im Bereich um die Kammer-Luftrohr-Resonanz zu mindern. Der Q-Wert kann von Werten wie 15 oder 20 bis auf 1 oder 2 herabgedrückt werden, um die Stabilität zu erhöhen unter gleichzeitiger Beibehaltung des Vorteils der Entzerrung durch das Luftrohr.

Obwohl die bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung Luftrohre benutzt, um zu der gewünschten effektiven akustischen Masse zur Resonanz mit der akustischen Federung der Kammer zu gelangen, liegt es jedoch auch im Bereich der Prinzipien der vorliegenden Erfindung, einen Summkonus-Lautsprecher zu verwenden als Ersatz für ein oder mehrere Luftrohre im Rahmen der verschiedenen Ausführungsformen. In der Ausführungsform nach Fig. 9 können die Dämpfungsmittel am Summkonus angebracht werden und aus Schaummaterial an der Peripherie oder Handwulst des Konus oder anderem geeignetem Material mit entsprechendem Dämpfungseffekt bestehen.

Die zulässigen Kräftedifferenzen werden durch folgende Gleichung bestimmt:

darin ist:

V_o das Kammervolumen,
K_s die Spinnensteifheit,
N die Zahl der Lautsprecher,
Q der weiter oben bestimmte Q-Wert,
P_o der atmosphärische Druck und
A die Fläche der Lautsprecherkonusse.

Vorzugsweise werden die Dämpfungsmittel in dem Luftrohr oder am Konus angebracht, wo die Geschwindigkeit verhältnismäßig hoch ist und der Widerstand zur Erzeugung der gewünschten, den Q-Wert herabsetzenden Streuung leicht zu erreichen ist. Jedoch kann Dämpfungsmaterial auch in der Kammer angebracht werden, vorzugsweise in Form von Mitteln, welche auf den Druck ansprechen, weil der Druck dort verhältnismäßig hoch ist, beispielsweise in Form von beweglichen, in Puffern angeordneten Seiten oder durch andere geeignete Zerstreuungsmittel.

Eine exemplarische Ausführungsform nach der Erfindung ergibt sich durch Modifikation des handelsüblichen BOSE-800-Lautsprechersystems mit ach konphas verbundenen Lautsprechern an zwei gegeneinander geneigten Schallwänden und keinem Lautsprecher an der gegenüberliegenden flachen Schallwand in einer Box von 13 Zoll Höhe, 20′′ Breite und 12′′ Tiefe mit einem Innenvolumen von etwa 1800 in³ und einem Luftrohr durch die Mitte jeder der winklig angeordneten Schallwände mit einem Durchmesser von 2¾′′ und einer Länge von 9′′ mit einer Bespannung der Rohröffnung von 1′′ Länge mit offenporigem Urethanschaum mit einer Dichte von 10 Poren je Zoll. Die Ausführung ist etwa, wie in Fig. 5 dargestellt, ohne die Leitdorne und das zentrale Luftrohr. Die Resonanz aus der akustischen Kammerelastizität/Luftrohrmasse betrug etwa 50 Hz und die Grundresonanz des Lautsprechersystems etwa 120 Hz.

Wenn erwünscht, kann ein kürzeres einziges Luftrohr vorgesehen sein, und die Belüftung kann durch die Seitenwände der Box oder durch die flache Wandung gegenüber den winklig angeordneten Schallwänden erfolgen. Die Belüftung durch die winklig angeordneten Schallwände wird vorgezogen, weil die anderen Wände als Seiten eines wetterbeständigen Traggehäuses verwendet werden können, während die winklig angeordneten Schallwände mit einer Abdeckung versehen sein können, um mit dem Rest des Gehäuses beim Transport des Systems ein abgedichtetes Gesamtgehäuse zu erhalten.

In einer exemplarischen Ausführungsform sind die plastischen Luftrohre aus gepreßtem Polystyren wie Monsanto 4200 hergestellt. Die Breite der Anordnung ist etwa 21′′, die Höhe 12⅜′′ und die Tiefe etwa 13′′. Das Volumen jeder Kammer beträgt etwa 177 Kubikzoll. Die Luftrohre 17 und 18 sind etwa 9,5′′ lang, haben eine Weite innen von 1,62′′ und außen von 1,82′′ und am Vorderende einen Durchmesser von etwa 2,42′′ sowie einen Außendurchmesser der umgekrempelten Lippe von etwa 3,62′′ sowie einer Höhe der Lippe von etwa 1,00′′. Das zentrale Luftrohr 23 hat einen Durchmesser innen von 0,65′′ und außen von 0,85′′ und ist etwa 9′′ lang, wobei sich etwa die Hälfte dieser Länge innerhalb der zylindrischen Kammerwahl 51 erstreckt, deren Innendurchmesser etwa 6′′ und deren Länge bis zum verjüngten Teil mit einem Verjüngungswinkel von 30° etwa 6,3/16′′ beträgt. Die Frontwandung 24 ist vorzugsweise nach einem Radius von 35,5′′ gewölbt.

Die Lautsprecher-Drivers sind 4½′′ und können vom Typ BOSE 901 sein mit einer Lautsprecherspulenimpedanz von etwa 8 Ohm in Reihenparallelschaltung mit drei Lautsprechern in jeder Bank mit einer nominalen Impedanz von etwa 8 Ohm; jedoch haben die Lautsprecher vorzugsweise eine Spulenimpedanz von 0,9 Ohm, gebildet durch eine einlagige mit ihrer Kante nach oben gewickelten Spule aus rechteckigem Aluminiumdraht, in Serie geschaltet nach dem BOSE-Lautsprecher 901, Serie III, beschrieben in der noch schwebenden Patentanmeldung Serial-No. . . ., von welcher eine Kopie dieser Anmeldung beigefügt ist.

Im Rahmen der Erfindung sind noch mancherlei Abänderungen und andere Ausführungen möglich.

Bezugszeichenliste

Claims

Lautsprechersystem, bei dem
- - ein Gehäuse zur Unterbringung mindestens eines Lautsprechers mindestens eine Kammer mit mindestens einer Lautsprecheröffnung enthält, um den Lautsprecher unterzubringen, und eine akustische Nachgiebigkeit aufweist;
- - der Lautsprecher in der Öffnung angeordnet ist;
- - die die Kammer bildenden Mittel mindestens eine Masse-Öffnung aufweisen, um Mittel zur Bildung einer akustischen Masse unterzubringen, welche mit der akustischen Nachgiebigkeit eine Resonanz bei einer vorgegebenen Masse-Nachgiebigkeits-Resonanzfrequenz im unteren Bereich der Audiofrequenzen aufweist;
- - die Mittel zur Bildung der akustischen Masse in der Masse-Öffnung angeordnet sind und
- - das Lautsprechersystem eine Grund-Resonanz hat, die bestimmt ist durch das Volumen des Gehäuses und die elektro-mechanischen Eigenschaften des Lautsprechers, bei einer Frequenz, die wesentlich höher als die vorgegebene Masse-Nachgiebigkeits-Resonanzfrequenz ist;
gekennzeichnet durch
- - aktive Entzerrermittel einschließlich Mitteln zur Erzielung einer im wesentlichen gleichförmigen Charakteristik der abgestrahlten Leistung des Lautsprechersystems als Funktion der Frequenz mindestens in dem Frequenzbereich zwischen der vorgegebenen Masse-Nachgiebigkeits-Resonanzfrequenz und der Grund-Resonanzfrequenz des Lautsprechersystems und Mitteln zur scharfen Dämpfung derjenigen Spektralkomponenten des Signals, die unterhalb einer vorgegebenen Frequenz bei oder geringfügig unterhalb der vorgegebenen Masse-Nachgiebigkeits-Resonanzfrequenz liegen.