DE69119376T2

DE69119376T2 - Lautsprechersystem mit mehreren Unterkammern

Info

Publication number: DE69119376T2
Application number: DE69119376T
Authority: DE
Inventors: Gerald F Caron; Brian J Gawronski; William P Schreiber
Original assignee: Bose Corp
Current assignee: Bose Corp
Priority date: 1990-12-03
Filing date: 1991-11-29
Publication date: 1996-11-14
Anticipated expiration: 2011-11-30
Also published as: EP0489551B1; JPH0514988A; JPH07118834B2; US5092424A; DE69119376D1; EP0489551A3; ATE137904T1; CA2056566A1; EP0489551A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Lautsprechersysteme mit mehreren Unterkammern und Passivstrahlern, wie z.B. Öffnungen bzw. Durchlässe (Ports) und Brummkonusse. Diese Systeme weisen eine Schallquelle auf, die mit einer Reihe akustischer Filter höherer Ordnung so gekoppelt ist, um eine Schallabgabe zu erzeugen, welche frequenzbandbeschränkt ist und deren akustische Leistungsabgabe in diesem Band als eine Funktion einer Frequenz im allgemeinen konstant ist. Die Reihe akustischer Filter ist typischerweise als akustische Nachgiebigkeiten bzw. Federungen (eingeschlossene Luftvolumina) und akustische Massen (Passivstrahler oder Durchlässe) darstellt.
Für den allgemeinen Stand der Technik wird auf das Patent US-A-4549631 von Bose und die Zweikammersysteme verwiesen, die von Earl R. Geddes in seinem Artikel vom Mai 1989 in dem Journal of the Audio Engineering Society "An Introduction to Band-Pass Loudspeaker Systems" beschrieben wurden, welcher eine Verwendung von Komponenten offenbart, um ein Abgleiten bzw. Dämpfungen höherer Ordnung hoher Frequenzen zu erreichen.
Alle Ausführungsformen der Erfindung weisen die folgenden Vorteile auf:
1. Eine relativ geringe mittlere Konusauslenkung in dem Bandpaßbereich, d.h. eine relativ geringe Verzerrung für eine große Signalabgabe für eine gegebene Wandlergröße.
2. Eine relativ hohe Abgabe in diesem Bandpaßbereich für ein gegebenes Gehäusevolumen.
3. Die Verwendung gewöhnlicher, praktischer, ökonomisch angeordneter Wandler als die Antriebs- bzw. Treibereinheiten.
4. Ein Abgleiten bzw. eine Dämpfung relativ höherer Ordnung hoher Frequenzen.
5. Erreichen der Bandpaß-Charakteristik ohne externe elektrische Elemente, was relativ niedrige Kosten, eine relativ hohe Leistung und relativ hohe Zuverlässigkeit zur Folge hat.
6. Ein Einschwing- bzw. Übergangsverhalten, das in der Zeit um bis zu oder mehr als 10 Millisekunden verzögert ist.
Diese Ausführungsformen können in jeder akustischen Anwendung verwendet werden, wo eine Bandpaßabgabe erwünscht ist, wo eine geringe Verzerrung erwünscht ist, wo eine hohe Abgabe erwünscht ist und/oder wo ökonomisch angeordnete Wandler erwünscht sind. Ihre Verwendungen schließen, sind aber darauf nicht begrenzt, Baßgehäuse für Musikinstrumente, fest installierte Beschallungssysteme für Häuser oder Vortragssäle und für nicht-lokalisierbare Baß-Abgabekomponenten in Mehrfach- Lautsprecherkonfigurationen ein, in welchen die gewünschte Tonwiedergabe durch die höheren Frequenzkomponenten dieser Mehrfach-Lautsprecherkonfigurationen gesteuert werden soll.
Für jedes bei einem hohen elektrischen Eingangssignal bei einer bestimmten Frequenz angetriebenes bzw. angesteuertes Lautsprechersystem liegen durch das Lautsprechersystem erzeugte Verzerrungskomponenten im allgemeinen bei einer höheren Frequenz als die bestimmte Frequenz vor. Falls die bestimmte Frequenz in dem Baßbereich liegt, machen es diese höheren Frequenzverzerrungskomponenten für den Zuhörer leichter, die Stelle des Lautsprechersystems festzustellen. Außerdem weist die größte Verzerrung mehrere Frequenzkomponenten auf, was ein Breitband-Verzerrungsspektrum zur Folge hat, welches mehrere (passiv wechselwirkende) Anhaltspunkte für den Zuhörer bezüglich der Stelle des Lautsprechersystems gibt. Wegen der durch die Ausführungsformen dieser Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik erzeugten geringeren Verzerrung sind diese Ausführungsformen als nicht-lokalisierbare Baß-Abgabekomponenten in Mehrfach-Lautsprecherkonfigurationen nützlicher, in welchen die gewünschte Tonwiedergabe durch die höheren Frequenzkomponenten dieser Mehrfach-Lautsprecherkonfigurationen gesteuert werden soll.
Das Abgleiten bzw. die Dämpfung höherer Ordnung (≥ 18 dB/Oktave) hoher Frequenzen für Ausführungsformen dieser Erfindung erhöht ihre Nichtlokalisierbarkeit. Auf komplexe Signale (Musik oder Sprache) hin wird der Zuhörer signifikante Richtungsfingerzeige nur von den höheren Frequenzkomponenten des Lautsprechersystems empfangen. Folglich sind diese Ausführungsformen als nicht-lokalisierbare Baß-Abgabekomponenten in Mehrfach-Lautsprecherkonfigurationen nützlicher als der Stand der Technik, in welchen die gewünschte Tonwiedergabe durch die höheren Frequenzkomponenten dieser Mehrfach-Lautsprecherkonfigurationen gesteuert werden soll.
Experimente, die von K. deBoer, Haas, Wallach und anderen ausgeführt wurden, zeigen, daß die Fähigkeit eines Zuhörers, Schallquellen korrekt zu lokalisieren, von der relativen Zeitdifferenz der von diesen Quellen kommenden Geräusche abhängt. Falls spektral identische Geräusche durch zwei, um wenige Meter voneinander getrennte Quellen erzeugt werden, aber eine Quelle das Geräusch einige Millisekunden später als die andere erzeugt, wird der Zuhörer die letztgenannte Quelle ignorieren und die frühere Quelle als den alleinigen Erzeuger beider Geräusche identifizieren (Prioritätseffekt). Ausführungsformen dieser Erfindung erzeugen eine größere Zeitverzögerung als der Stand der Technik und sind folglich nützlicher, um nicht-lokalisierbare Baß-Abgabekomponenten in Mehrfach-Lautsprecherkonfigurationen zu schaffen, in welchen die gewünschte Tonwiedergabe durch die höheren Frequenzkomponenten dieser Mehrfach-Lautsprecherkonfigurationen gesteuert werden soll.
Obwohl all diese beispielhaften Konfigurationen und Verhältnisse von Volumen und akustischer Masse Ausführungsformen beschreiben, deren akustische Leistungsabgabe im allgemeinen bezüglich einer Frequenz in dem Durchlaßband flach ist, mag dies in bestimmten Anwendungen nicht die gewünschte Form sein, wie Anwendungen, bei welchen das elektrische Eingangssignal bezüglich der Frequenz ausgeglichen wird. Für irgendeine gewünschte Frequenzkontur kann ein ähnlicher Satz der Verhältnisse von Volumen und akustischer Masse für jede Konfiguration ausgearbeitet werden.
Außerdem können als Variationen der hierin beschriebenen Basis-Ausführungsformen innere Unterkammern über Passivstrahlermittel nicht nur mit anderen Unterkammern, sondern außerdem mit dem Bereich außerhalb des Gehäuses verbunden werden. Für eine gewünschte Abgabe mit einem flachen Frequenzgang bzw. Frequenzverhalten kann dies etwas verschiedene Verhältnisse von Volumen und akustischer Masse für jede Konfiguration zur Folge haben.
Außerdem können als Variationen der hierin beschriebenen Basis-Ausführungsformen verschiedene innere Unterkammern durch Passivstrahlermittel mit nur einer anderen Unterkammer verbunden und nicht direkt mit dem Bereich außerhalb des Gehäuses gekoppelt werden. Für eine gewünschte Abgabe mit einem flachen Frequenzverhalten kann dies ein wenig verschiedene Verhältnisse von Volumen und akustischer Masse für jede Konfiguration zur Folge haben.
Für den allgemeinen Stand der Technik wird auf das durch Bezugnahme hierin enthaltene Patent US-A-4594631 von Bose verwiesen. Dieses Patent offenbart ein Gehäuse, das durch eine einen Lautsprechertreiber tragende Schallwand in Unterkammern mit Öffnungen bzw. Durchlässen (Ports) geteilt ist.
FR-A-2145050 offenbart ein Lautsprechergehäuse, welches durch Stecker mit Übertragungsröhren in Unterkammern unterteilt ist.
Gemäß der Erfindung wird ein Lautsprechersystem geschaffen mit:
einem ersten elektroakustischen Wandler mit einer schwingfähigen Membran, um ein elektrisches Eingangssignal in ein entsprechendes akustisches Ausgangssignal umzuwandeln,
einem Gehäuse,
wobei das Gehäuse durch mindestens erste und zweite Trennwande in erste, zweite und dritte Unterkammern geteilt ist, und
einem ersten Passivstrahler, der die erste und dritte Unterkammer miteinander koppelt, gekennzeichnet durch:
die erste Trennwand, welche den ersten elektroakustischen Wandler trägt und mit ihm zusammenwirkt, um die erste und die zweite Unterkammer zu begrenzen,
einen zweiten Passivstrahler, der mindestens eine der zweiten und dritten Unterkammer mit dem Gebiet außerhalb des Gehäuses koppelt,
wobei jeder Passivstrahler eine akustische Masse aufweist,
wobei jede Unterkammer eine akustische Federung aufweist,
wobei die akustischen Massen und die akustischen Federungen ausgewählt sind, um mindestens drei getrennte Frequenzen in dem Durchlaßband des Lautsprechersystems einzurichten, bei welchen die Ablenkungs-Charakteristik der schwingfähigen Membran als eine Funktion einer Frequenz ein Minimum aufweist.
Zahlreiche andere Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich werden, wenn sie zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird, in welchen:
Figur 1 eine perspektivische bildhafte Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist;
Figur 2 ein vereinfachter Querschnitt der Ausführungsform von Figur 1 ist;
Figur 3 eine elektrische Analogschaltung der Ausführungsform der Figuren 1 und 2 ist;
Figur 4 die abgestrahlte akustische Ausgangsleistung als eine Funktion einer Frequenz der Ausführungsform der Figuren 1- 3 im Vergleich zu anderen Gehäusen zeigt;
Figur 5 eine graphische Darstellung einer Membranauslenkung als eine Funktion einer Frequenz der Ausführungsform der Figuren 1-3 im Vergleich zu der eines Gehäuses einer akustischen Aufhängung ist;
Figur 6 eine graphische Darstellung des Übergangsverhaltens der Ausführungsform der Figuren 1-3 im Vergleich zu dem eines Gehäuses einer akustischen Aufhängung ist;
Figur 7 eine bildhafte perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist;
Figur 8 ein vereinfachter Querschnitt der Ausführungsform von Figur 7 ist;
Figur 9 eine schematische Darstellung einer elektrischen Analogschaltung der Ausführungsform der Figuren 7 und 8 ist;
Figur 10 das Frequenzverhalten einer Ausgangsleistung der Ausführungsform der Figuren 7-9 im Vergleich zu anderen Gehäusen ist;
Figur 11 eine Membranverschiebung als eine Funktion einer Frequenz der Ausführungsform der Figuren 7-9 im Vergleich zu der eines Gehäuses einer akustischen Aufhängung zeigt;
Figur 11A eine graphische Darstellung des Übergangsverhaltens der Ausführungsform der Figuren 7-9 im Vergleich zu dem eines Gehäuses einer akustischen Aufhängung ist;
Figur 12 eine bildhafte perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist;
Figur 13 ein vereinfachter Querschnitt der Ausführungsform von Figur 12 ist;
Figur 14 eine schematische Darstellung einer elektrischen Analogschaltung der Ausführungsform der Figuren 11-13 ist;
Figur 15 das Frequenzverhalten einer Ausgangsleistung der Ausführungsform der Figuren 12-14 im Vergleich zu dem Verhalten anderer Gehäuse ist;
Figur 16 eine graphische Darstellung einer Membranverschiebung als eine Funktion einer Frequenz für die Ausführungsform der Figuren 12-14 im Vergleich zu der eines Gehäuses einer akustischen Aufhängung ist;
Figur 17 eine graphische Darstellung des Übergangsverhaltens der Ausführungsform der Figuren 12-14 im Vergleich zu dem eines Gehäuses einer akustischen Aufhängung ist;
Figur 18 eine perspektivische bildhafte Ansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist;
Figur 19 ein vereinfachter Querschnitt der Ausführungsform der Figur 18 ist;
Figur 20 eine schematische Darstellung einer elektrischen Analogschaltung der Ausführungsform der Figuren 18 und 19 ist;
Figur 21 das Frequenzverhalten einer Ausgangsleistung der Ausführungsform der Figuren 18-20 im Vergleich zu anderen Gehäusen ist;
Figur 22 eine graphische Darstellung einer Membranverschiebung als eine Funktion einer Frequenz für die Ausführungsform der Figuren 18-20 im Vergleich zu der eines Gehäuses einer akustischen Aufhängung ist;
Figur 23 eine graphische Darstellung des Übergangsverhaltens der Ausführungsform der Figuren 18-20 im Vergleich zu dem eines Gehäuses einer akustischen Aufhängung ist;
Figur 24 eine perspektivische bildhafte Ansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist;
Figur 25 ein vereinfachter Querschnitt der Ausführungsform der Figur 24 ist;
Figur 26 eine schematische Darstellung einer elektrischen Analogschaltung der Ausführungsform der Figuren 24 und 25 ist;
Figur 27 das Frequenzverhalten einer Ausgangsleistung der Ausführungsform der Figuren 24-26 im Vergleich zu dem anderer Gehäuse ist;
Figur 28 eine graphische Darstellung einer Membranverschiebung der Ausführungsform der Figuren 24-26 im Vergleich zu einem Gehäuse einer akustischen Aufhängung ist;
Figur 29 eine graphische Darstellung des Übergangsverhaltens der Ausführungsform der Figuren 24-26 im Vergleich zu dem eines Gehäuses einer akustischen Aufhängung ist;
Figur 30 eine perspektivische bildhafte Ansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist;
Figur 31 ein vereinfachter Querschnitt der Ausführungsform von Figur 30 ist;
Figur 32 eine schematische Darstellung einer elektrischen Analogschaltung der Ausführungsform der Figuren 30 und 31 ist;
Figur 33 das Frequenzverhalten einer Ausgangsleistung der Ausführungsform der Figuren 30-32 im Vergleich zu dem anderer Gehäuse ist;
Figur 34 eine graphische Darstellung einer Membranverschiebung als eine Funktion einer Frequenz für die Ausführungsform der Figuren 30-32 im Vergleich zu der eines Gehäuses einer akustischen Aufhängung ist;
Figur 35 eine graphische Darstellung des Übergangsverhaltens der Ausführungsform der Figuren 30-32 im Vergleich zu dem eines Gehäuses einer akustischen Aufhängung ist;
Figur 36 eine perspektivische bildhafte Ansicht einer handelsüblichen Ausführungsform der Erfindung ist;
Figur 37 ein vereinfachter Querschnitt der Ausführungsform der Figur 36 ist;
Figur 38 eine graphische Darstellung des Frequenzverhaltens der handelsüblichen Ausführungsform der Figuren 36 und 37 ist;
Figur 39 eine bildhafte Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung mit ineinandergesetzten bzw. verschachtelten zylindrischen Strukturen ist; und
die Figuren 40A und 40B Versand- bzw. Gebrauchsstellungen einer Variation der Ausführungsform der Figur 39 zeigen.
Mit Verweis auf die Zeichnungen schließt nun die Beschreibung der meisten Ausführungsformen ein:
1) eine physikalische Beschreibung der Ausführungsform;
2) eine Zeichnung der Ausführungsform;
3) eine elektrische Analogschaltung der Ausführungsform;
4) Parameterwerte für eine typische Konfiguration der Ausführungsform;
5) Leistungsparameter für die typische Konfiguration von (4); z.B. eine abgestrahlte Leistung und Konusverschiebung als Funktionen einer Frequenz;
6) eine Beschreibung der Vorteile der Ausführungsform; und
7) einen Bereich der Verhältnisse von Volumen und akustischer Masse eines Passivstrahlers, welche ein Frequenzleistungsverhalten erzeugen, das im allgemeinen als Funktion der Frequenz über den Bandpaßbereich von Frequenzen konstant ist.
In den Figuren 1 und 2 sind eine perspektivische bildhafte Ansicht der Ausführungsform der Erfindung bzw. ein vereinfachter Querschnitt der Ausführungsform dargestellt. In dieser Ausführungsform trennt eine zweite Trennwand 11 die erste innere Unterkammer V1 von einer dritten Unterkammer V3 und trägt ein Passivstrahlermittel P1, das die erste innere V1 und dritte V3 Unterkammer miteinander koppelt. Die zweite V2 und dritte V3 Unterkammer weisen jeweils eine Außenwand auf, die ein Passivstrahler- oder Öffnungs- bzw. Durchlaßmittel (Port) P2 bzw. P3 trägt, um Schallenergle an den Bereich außerhalb des Gehäuses abzustrahlen.
Tieftonlautsprechertreiber 12 sind auf der ersten Trennwand 13 angebracht, die die erste innere Unterkammer V1 von der zweiten Unterkammer V2 trennt.
In Figur 3 ist ein schematisches Diagramm einer elektrischen Analogschaltung der Ausführungsform der Figuren 1 und 2 dargestellt. Es folgen repräsentative Parameterwerte.
2,79 Ohm = Rvc = Widerstand der Schwingspule des Treiberwandlers
0,00107 Henry = Lvc = Induktanz der Schwingspule des Treiberwandlers
11,61 nt./amp. = BL = Produkt aus Flußdichte in der Schwingspulenlücke und der Länge des Schwingspulendrahtes in der Lücke
0,0532 kg = Cmmt= bewegliche Masse der Konus/Schwingspule
0,00027 M/nt. = Lcms= Aufhängungsfederung des Wandlers
0,288 M/nt.-s = Rm = Inverses des Verlustes (Mobilität) des mechanischen beweglichen Systems, mechanische S (mho)
0,0242 m² = S&sub0; = Fläche der Membran des elektroakustischen Wandlers
0,27 × 10&supmin;&sup7; m&sup5;/nt = Lv1 = akustische Federung des Volumens V1 (0,00378m³)
1,32 × 10&supmin;&sup7; m&sup5;/nt = Lv2 = akustische Federung des Volumens V2 (0,0185m³)
0,77 × 10&supmin;&sup7; m&sup5;/nt = Lv3 = akustische Federung des Volumens V3 (0,0108m³)
81 kg/m&sup4; = C&sub1; = akustische Masse des Durchlasses P1
144 kg/m&sup4; = C&sub2; = akustische Masse des Durchlasses P2
42,6 kg/m&sup4; = C&sub3; = akustische Masse des Durchlasses P3
0,0033 m&sup5;/nt s = R&sub1; = akustische Mobilität in Durchlaß P1
0,01 m&sup5;/nt s = R&sub2; = akustische Mobilität in Durchlaß P2
0,005 m&sup5;/nt s = R&sub3; = akustische Mobilität in Durchlaß P3
= Zp3 = Strahlungsimpedanz, von Durchlaß P3 aus gesehen
= Zp2 = Strahlungsimpedanz, von Durchlaß P2 aus gesehen
In Figur 4 werden die durch ein akustisches Aufhängungssystem abgestrahlte akustische bzw. Schalleistung durch eine Kurve A, ein System mit Durchlaß (Port) nach dem Stand der Technik abgestrahlte Schalleistung durch eine Kurve B, ein System mit zwei Durchlässen nach dem Stand der Technik (gemäß dem Patent Nr. 4549631 von Bose) abgestrahlte Schalleistung durch eine Kurve C und die Ausführungsform der Figuren 1-3 abgestrahlte Schalleistung durch eine Kurve D als Funktion einer Frequenz gezeigt.
Jedes System weist einen Tieftonlautsprecher der gleichen Größe und das gleiche Gesamtgehäusevolumen auf, wobei die Lautsprecher- und Durchlaßparameter für jedes System geeignet optimiert worden sind, indem die Elemente des Systems eingestellt wurden, um einen flachen Frequenzgang bzw. ein flaches Frequenzverhalten zu erreichen. Die Ausführungsform der Figuren 1-3 liefert eine verbesserte Abgabe in dem Baßbereich und eine schärfere Begrenzung bei höheren Frequenzen als die anderen Gehäuse.
In Figur 5 wird eine graphische Darstellung einer Konusverschiebung als eine Funktion einer Frequenz für ein akustisches Aufhängungssystem nach dem Stand der Technik in einer Kurve A und gemäß der Erfindung in einer Kurve D gezeigt. Die Kurve A zeigt, daß die Konusauslenkung des Lautsprechers der akustischen Aufhängung mit abnehmender Frequenz zunimmt. Ein System mit einem Durchlaß nach dem Stand der Technik hat eine Durchlaßresonanz, bei der die Konusauslenkung minimiert ist. Das System mit zwei Unterkammern nach dem Stand der Technik (gemäß dem Patent Nr. 4549631 von Bose) hat zwei Durchlaßband-Resonanzen, bei denen die Konusauslenkung minimiert werden kann. Die Kurve D zeigt, daß die Konfiguration mit drei Unterkammern gemäß dieser Erfindung drei derartige Resonanzen aufweist, bei denen die Konusauslenkung minimiert ist. Somit sind in dieser Konfiguration die gesamte Konusauslenkung und folglich die Verzerrung auf Baßfrequenzsignale hin geringer. Der Bereich von Systemgehäuseparametern für die Ausführungsform der Figuren 1-3, die das flache Verhalten und die Vorteile, die oben beschrieben wurden, erzeugen können, sind:
1 ≤ V3/V1
0,5 ≤ C1/C3 ≤ 4
In Figur 6 wird eine graphische Darstellung eines Impuls einschwing- bzw. -übergangsverhaltens eines akustischen Aufhängungssystems nach dem Stand der Technik und des Impulsübergangsverhaltens der Erfindung gezeigt. Die zusätzliche Zeitverzögerung bei der Reproduktion des Signals ist für nicht- lokalisierbare Baß-Abgabekomponenten in Mehrfach-Lautsprecherkonfigurationen besonders nützlich, in welchen die gewünschte Tonwiedergabe durch die höheren Frequenzkomponenten dieser Mehrfach-Lautsprecherkonfigurationen gesteuert werden soll.
In den Figuren 7 und 8 sind bildhafte perspektivische bzw. vereinfachte Querschnittsansichten einer anderen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform trennt eine zweite Trennwand 11' sowohl die erste V1' als auch zweite V2' innere Unterkammer von einer dritten Unterkammer V3' und trägt zwei Passivstrahlermittel P1' und P2', die jeweils die erste innere und dritte Unterkammer bzw. die zweite innere und dritte Unterkammer miteinander koppeln. Die dritte Unterkammer V3' hat eine Außenwand, welche ein Passivstrahler- oder Durchlaßmittel P3' zum Abstrahlen von Schallenergie an den Bereich außerhalb des Gehäuses trägt.
In Figur 9 wird eine schematische Darstellung einer elektrischen Analogschaltung der Ausführungsform der Figuren 7 und 8 gezeigt. Es folgen typische Parameterwerte für diese Ausführungsform.
2,79 Ohm = Rvc' = Widerstand der Schwingspule des Treiberwandlers
0,00107 Henry = Lvc' = Induktanz der Schwingspule des Treiberwandlers
11,15 nt./amp. = BL' = Produkt aus Flußdichte in der Schwingspulenlücke und der Länge des Schwingspulendrahtes in der Lücke
0,0512 kg = Cmmt' = bewegliche Masse der Konus/Schwingspule
0,00027 M/nt. = Lcms'= Aufhängungsfederung des Wandlers
0,288 M/nt.-s = Rm' = Inverses des Verlustes (Mobilität) des mechanischen beweglichen Systems, mechanische S (mho)
0,0242 m² = S&sub0;' = Fläche der Membran des elektroakustischen Wandlers
0,355 × 10&supmin;&sup7; m&sup5;/nt = Lv1' = akustische Federung des Volumens V1' (0,00497m³)
0,783 × 10&supmin;&sup7; m&sup5;/nt = Lv2' = akustische Federung des Volumens V2' (0,0109m³)
1,222 × 10&supmin;&sup7; m&sup5;/nt = Lv3' = akustische Federung des Volumens V3' (0,0171m³)
53,8 kg/m&sup4; = C&sub1;' = akustische Masse des Durchlasses P1'
191 kg/m&sup4; = C&sub2;' = akustische Masse des Durchlasses P2'
33,25 kg/m&sup4; = C&sub3;' = akustische Masse des Durchlasses P3'
0,004 m&sup5;/nt s = R&sub1;' = akustische Mobilität in Durchlaß P1'
0,008 m&sup5;/nt s = R&sub2;' = akustische Mobilität in Durchlaß P2'
0,008 m&sup5;/nt s = R&sub3;' = akustische Mobilität in Durchlaß P3'
= Zp3' = Strahlungsimpedanz, von Durchlaß P3' aus gesehen
In Figur 10 sind die durch ein akustisches Aufhängungssystem abgestrahlte Schalleistung durch eine Kurve A, ein System mit Durchlaß (Port) nach dem Stand der Technik abgestrahlte Schalleistung durch eine Kurve B, ein System mit zwei Durchlässen nach dem Stand der Technik (gemäß dem Patent Nr. 4549631 von Bose) abgestrahlte Schalleistung durch eine Kurve 0 und diese Konfiguration abgestrahlte Schalleistung durch eine Kurve D als eine Funktion einer Frequenz dargestellt.
Jedes System weist einen Tieftonlautsprecher der gleichen Größe und das gleiche Gesamtgehäusevolumen auf, wobei die Lautsprecher- und Durchlaßparameter für jedes System geeignet optimiert worden sind, indem die Elemente des Systems eingestellt wurden, um ein flaches Frequenzverhalten zu erreichen. Diese Konfiguration liefert eine verbesserte Abgabe in dem Baßbereich und eine schärfere Begrenzung bei höheren Frequenzen als irgendeines der Gehäuse nach dem Stand der Technik.
In Figur 11 wird eine graphische Darstellung einer Konusverschiebung als eine Funktion einer Frequenz für ein akustisches Aufhängungssystem nach dem Stand der Technik in einer Kurve A und gemäß der Erfindung in einer Kurve D gezeigt. Die Kurve A zeigt, daß die Konusauslenkung des Lautsprechers der akustischen Aufhängung mit abnehmender Frequenz zunimmt. Die Kurve D zeigt, daß die Konfiguration mit drei Unterkammern gemäß dieser Erfindung drei Durchlaßband-Resonanzen aufweist, bei welchen die Konusauslenkung minimiert ist. Somit sind in dieser Konfiguration die gesamte Konusauslenkung und folglich die Verzerrung auf Baßfrequenzsignale hin geringer. Der Bereich von Systemgehäuseparametern für diese Ausführungsforn, die das flache Verhalten und die Vorteile, die oben beschrieben wurden, erzeugen können, sind:
1 ≤ V2/V1 ≤ 5
1,2 ≤ C2/C1
In Figur 11A wird eine graphische Darstellung eines Impulsübergangsverhaltens eines akustischen Aufhängungssystems nach dem Stand der Technik und des Impulsübergangsverhaltens der Erfindung gezeigt. Die zusätzliche Zeitverzögerung bei der Reproduktion des Signals ist für nicht-lokalisierbare Baß- Abgabekomponenten in Mehrfach-Lautsprecherkonfigurationen besonders nützlich, in welchen die gewünschte Tonwiedergabe durch die höheren Frequenzkomponenten dieser Mehrfach- Lautsprecherkonfigurationen gesteuert werden soll.
In den Figuren 12 und 13 sind bildhafte perspektivische und vereinfachte Querschnittsansichten einer anderen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform trennt eine zweite Trennwand 11" die erste innere Unterkammer V1" von einer dritten Unterkammer V3" und trägt ein Passivstrahlermittel P1", das die erste innere und dritte Unterkammer miteinander koppelt. Eine dritte Trennwand 14" trennt die zweite Innere Unterkammer von einer vierten Unterkammer und trägt ein Passivstrahlermittel, welches die zweite innere und vierte Unterkammer miteinander koppelt. Die dritte und vierte Unterkammer weisen jeweils eine Außenwand auf, welche ein Passivstrahler- oder Durchlaßmittel P3" bzw P4" trägt, um Schallenergie an den Bereich außerhalb des Gehäuses abzustrahlen.
In Figur 14 wird eine schematische Darstellung einer elektrischen Analogschaltung der Ausführungsform der Figuren 12 und 13 gezeigt. Es folgen beispielhafte Parameterwerte:
2,79 Ohm = Rvc = Widerstand der Schwingspule des Treiberwandlers
0,001 Henry = Lvc = Induktanz der Schwingspule des Treiberwandlers
11,88 nt./amp. = BL = Produkt aus Flußdichte in der Schwingspulenlücke und der Länge des Schwingspulendrahtes in der Lücke
0,042 kg = Cmmt= bewegliche Masse der Konus/Schwingspule
0,00027 M/nt. = Lcms= Aufhängungsfederung des Wandlers
0,288 M/nt.-s = Rm = Inverses des Verlustes (Mobilität) des mechanischen beweglichen Systems, mechanische S (mho)
0,0242 m² = S&sub0; = Fläche der Membran des elektroakustischen Wandlers
0,263 × 10&supmin;&sup7; m&sup5;/nt = Lv1 = akustische Federung des Volumens V1 (0,00368m³)
0,335 × 10&supmin;&sup7; m&sup5;/nt = Lv2 = akustische Federung des Volumens V2 (0,0047m³)
1,762 × 10&supmin;&sup7; m&sup5;/nt = Lv3 = akustische Federung des Volumens V3 (0,0171m³)
1,0 × 10&supmin;&sup7; m&sup5;/nt = Lv4 = akustische Federung des Volumens V4 (0,014m³)
85,1 kg/m&sup4; = C&sub1; = akustische Masse des Durchlasses P1
29,7 kg/m&sup4; = C&sub2; = akustische Masse des Durchlasses P2
41,44 kg/m&sup4; = C&sub3; = akustische Masse des Durchlasses P3
137,5 kg/m&sup4; = C&sub3;&sub4; = akustische Masse von Durchlaß P4
0,0035 m&sup5;/nt s = R&sub1; = akustische Mobilität in Durchlaß P1
0,0013 m&sup5;/nt s = R&sub2; = akustische Mobilität in Durchlaß P2
0,0042 m&sup5;/nt s = R&sub3; = akustische Mobilität in Durchlaß P3
0,01 m&sup5;/nt s = R&sub4; = akustische Mobilität in Durchlaß P4
= Zp3 = Strahlungsimpedanz, von Durchlaß P3 aus gesehen
= Zp4 = Strahlungsimpedanz, von Durchlaß P4 aus gesehen
Vorteile dieser Konfiguration mit vier Unterkammern werden in den Figuren 15, 16 und 17 gezeigt.
In Figur 15 sind die durch ein akustisches Aufhängungssystem abgestrahlte Schalleistung durch eine Kurve A, ein System mit Durchlaß (Port) nach dem Stand der Technik abgestrahlte Schalleistung durch eine Kurve B; ein System mit zwei Durchlässen nach dem Stand der Technik (gemäß dem Patent Nr. 4549631 von Bose) abgestrahlte Schalleistung durch eine Kurve C und diese Konfiguration abgestrahlte Schalleistung durch eine Kurve D als eine Funktion einer Frequenz dargestellt.
Jedes System weist einen Tieftonlautsprecher der gleichen Größe und das gleiche Gesamtgehäusevolumen auf, wobei die Lautsprecher- und Durchlaßparameter für jedes System geeignet optimiert worden sind, indem die Elemente des Systems eingestellt wurden, um ein flaches Frequenzverhalten zu erreichen. Diese Konfiguration liefert eine verbesserte Abgabe in dem Baßbereich und eine schärfere Begrenzung bei höheren Frequenzen als irgendeines dieser Gehäuse nach dem Stand der Technik.
In Figur 16 wird eine graphische Darstellung einer Konusverschiebung als eine Funktion einer Frequenz für ein akustisches Aufhängungssystem nach dem Stand der Technik in einer Kurve A und gemäß der Erfindung in einer Kurve D gezeigt. Die Kurve A zeigt, daß die Konusauslenkung des Lautsprechers der akustischen Aufhängung mit abnehmender Frequenz zunimmt. Die Kurve D zeigt, daß die Konfiguration mit vier Unterkammern gemäß dieser Erfindung vier Resonanzen aufweist, bei welchen die Konusauslenkung minimiert ist. Somit sind in dieser Konfiguration die gesamte Konusauslenkung und folglich die Verzerrung auf Baßfrequenzsignale hin geringer. Der Bereich von Systemgehäuseparametern für diese Ausführungsform, die das flache Verhalten und die Vorteile, die oben beschrieben wurden, erzeugen können, sind:
1,5 ≤ V3/V1
1,5 ≤ V4/V2
0,8 ≤ C4/C2 C3/C1 ≤ 1
In Figur 17 wird eine graphische Darstellung eines Impulsübergangsverhaltens eines akustischen Aufhängungssystems nach dem Stand der Technik und des Impulsübergangsverhaltens der Erfindung gezeigt. Die zusätzliche Zeitverzögerung bei der Reproduktion des Signals ist für nicht-lokalisierbare Baß- Abgabekomponenten in Mehrfach-Lautsprecherkonfigurationen besonders nützlich, in welchen die gewünschte Tonwiedergabe durch die höheren Frequenzkomponenten dieser Mehrfach- Lautsprecherkonfigurationen gesteuert werden soll.
In den Figuren 18 und 19 sind bildhafte perspektivische und vereinfachte Querschnittsansichten einer anderen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform trennt eine zweite Trennwand 11'" sowohl die erste V1'" als auch zweite V2'" innere Unterkammer von einer dritten inneren Unterkammer V3'" und trägt zwei Passivstrahlermittel P1'" und P2'", die jeweils die erste innere und dritte innere Unterkammer bzw. die zweite innere und dritte innere Unterkammer miteinander koppeln. Eine dritte Trennwand 14'" trennt die dritte Innere Unterkammer V3'" von einer vierten Unterkammer V4'" und trägt ein Passivstrahlermittel P3'", das die dritte innere und vierte Unterkammer miteinander koppelt. Die vierte Unterkammer V4'" weist eine Außenwand auf, welche ein Passivstrahler- oder Durchlaßmittel P4'" trägt, um Schallenergie an den Bereich außerhalb des Gehäuses abzustrahlen.
In Figur 20 ist ein Schaltungsdiagramm einer elektrischen Analogschaltung der Ausführungsform der Figuren 18 und 19 dargestellt. Es folgen beispielhafte Parameterwerte für diese Ausführungsform:
2,79 Ohm = Rvc'" = Widerstand der Schwingspule des Treiberwandlers
0,00102 Henry = Lvc'" = Induktanz der Schwingspule des Treiberwandlers
13,68 nt./amp. = BL'" = Produkt aus Flußdichte in der Schwingspulenlücke und der Länge des Schwingspulendrahtes in der Lücke
0,03314kg = Cmmt'"= bewegliche Masse der Konus/Schwingspule
0,00028 M/nt. = Lcms'"= Aufhängungsfederung des Wandlers
0,255 M/nt.-s = Rm'" = Inverses des Verlustes (Mobilität) des mechanischen beweglichen Systems, mechanische S (mho)
0,0242 m² = S&sub0;'" = Fläche der Membran des elektroakustischen Wandlers
0,099 × 10&supmin;&sup7; m&sup5;/nt = Lv1'" = akustische Federung des Volumens V1'" (0,001387m³)
0,42 × 10&supmin;&sup7; m&sup5;/nt = Lv2'" = akustische Federung des Volumens V2'" (0,00588m³)
0,60 × 10&supmin;&sup7; m&sup5;/nt = Lv3'" = akustische Federung des Volumens V3'" (0,008414m³)
1,24 × 10&supmin;&sup7; m&sup5;/nt = Lv4'" = akustische Federung des Volumens V4'" (0,01736m³)
94,7 kg/m&sup4; = C&sub1;'" = akustische Masse des Durchlasses P1'"
335 kg/m&sup4; = C&sub2;'" = akustische Masse des Durchlasses P2'"
41,4 kg/m&sup4; = C&sub3;'" = akustische Masse des Durchlasses P3'"
31,2 kg/m&sup4; = C&sub4;'" = akustische Masse des Durchlasses P4'"
0,0015 m&sup5;/nt s = R&sub1;'" = akustische Mobilität in Durchlaß P1'"
0,005 m&sup5;/nt s = R&sub2;'" = akustische Mobilität in Durchlaß P2'"
0,002 m&sup5;/nt s = R&sub3;'" = akustische Mobilität in Durchlaß P3'"
0,008 m&sup5;/nt s = R&sub4;'" = akustische Mobilität in Durchlaß P4'"
= Zp4'" = Strahlungsimpedanz, von Durchlaß P4'" aus gesehen
Vorteile dieser Konfiguration mit vier Unterkammern werden in den Figuren 21-23 gezeigt.
In Figur 21 sind die durch ein akustisches Aufhängungssystem abgestrahlte Schalleistung durch eine Kurve A, ein System mit Durchlaß (Port) nach dem Stand der Technik abgestrahlte Schalleistung durch eine Kurve B, ein System mit zwei Durchlässen nach dem Stand der Technik (gemäß dem Patent Nr. 4549631 von Bose) abgestrahlte Schalleistung durch eine Kurve C und diese Konfiguration abgestrahlte Schalleistung durch eine Kurve D als eine Funktion einer Frequenz dargestellt.
Jedes System weist einen Tieftonlautsprecher der gleichen Größe und das gleiche Gesamtgehäusevolumen auf, wobei die Lautsprecher- und Durchlaßparameter für jedes System geeignet optimiert worden sind, indem die Elemente des Systems eingestellt wurden, um ein flaches Frequenzverhalten zu erreichen. Diese Konfiguration liefert eine verbesserte Abgabe in dem Baßbereich und eine schärfere Begrenzung bei höheren Frequenzen als irgendeines dieser Gehäuse nach dem Stand der Technik.
In Figur 22 wird eine graphische Darstellung einer Konusverschiebung als eine Funktion einer Frequenz für ein akustisches Aufhängungssystem nach dem Stand der Technik in einer Kurve A und gemäß der Erfindung in einer Kurve D gezeigt. Die Kurve A zeigt, daß die Konusauslenkung des Lautsprechers der akustischen Aufhängung mit abnehmender Frequenz zunimmt. Die Kurve D zeigt, daß die Konfiguration mit vier Unterkammern gemäß dieser Erfindung vier Resonanzen aufweist, bei welchen die Konusauslenkung minimiert ist. Somit sind in dieser Konfiguration die gesamte Konusauslenkung und folglich die Verzerrung auf Baßfrequenzsignale hin geringer. Der Bereich von Systemgehäuseparametern für diese Ausführungsform, die das flache Verhalten und die Vorteile, welche oben beschrieben wurden, erzeugen können, sind:
1,5 ≤ V2/V1
0,8 ≤ V4/V3 ≤ 4
2 ≤ C2/C1
0,5 ≤ C4/C3 ≤ 3
In Figur 23 wird eine graphische Darstellung eines Impulsübergangsverhaltens eines akustischen Aufhängungssystems nach dem Stand der Technik und des Impulsübergangsverhaltens der Erfindung gezeigt. Die zusätzliche Zeitverzögerung bei der Reproduktion des Signals ist für nicht-lokalisierbare Baß- Abgabekomponenten in Mehrfach-Lautsprecherkonfigurationen besonders nützlich, in welchen die gewünschte Tonwiedergabe durch die höheren Frequenzkomponenten dieser Mehrfach- Lautsprecherkonfigurationen gesteuert werden soll.
In den Figuren 24 und 25 sind perspektivische bildhafte und vereinfachte Querschnittsansichten einer anderen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform trennt eine zweite Trennwand 11"" die erste innere Unterkammer V1"" von einer dritten inneren Unterkammer V3"" und trägt ein Passivstrahlermittel P1"", welches die erste innere und dritte innere Unterkammer miteinander koppelt. Eine dritte Trennwand 14"" trennt die erste V1"", die zweite V2"" und dritte V3"" Unterkammer von einer vierten Unterkammer V4"" und trägt zwei Passivstrahlermittel P2"" und P3"", welche die zweite innere und vierte Unterkammer bzw. die dritte innere und vierte Unterkammer miteinander koppeln. Die vierte Unterkammer V4"" weist eine Außenwand auf, die ein Passivstrahler- oder Durchlaßmittel P4"" trägt, um Schallenergie an den Bereich außerhalb des Gehäuses abzustrahlen.
In Figur 26 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm einer elektrischen Analogschaltung der Ausführungsform der Figuren 24 und 25 dargestellt. Es folgen beispielhafte Parameterwerte:
2,79 Ohm = Rvc""= Widerstand der Schwingspule des Treiberwandlers
0,00097 Henry = Lvc"" = Induktanz der Schwingspule des Treiberwandlers
14,24 nt./amp. = BL"" = Produkt aus Flußdichte in der Schwingspulenlücke und der Länge des Schwingspulendrahtes in der Lücke
0,0374kg = Cmmt""= bewegliche Masse der Konus/Schwingspule
0,0001794 M/nt. = Lcms""= Aufhängungsfederung des Wandlers
0,288 M/nt.-s = Rm"" = Inverses des Verlustes (Mobilität) des mechanischen beweglichen Systems, mechanische S (mho)
0,0242 m² = S&sub0;"" = Fläche der Membran des elektroakustischen Wandlers
0,088 × 10&supmin;&sup7; m&sup5;/nt = Lv1"" = akustische Federung des Volumens V1"" (0,00123m³)
0,6 × 10&supmin;&sup7; m&sup5;/nt = Lv2"" = akustische Federung des Volumens V2"" (0,0084m³)
0,428 × 10&supmin;&sup7; m&sup5;/nt = Lv3"" akustische Federung des Volumens V3"" (0,006m³)
1,244 × 10&supmin;&sup7; m&sup5;/nt = Lv4"" = akustische Federung des Volumens V4"" (0,0174m³)
116 kg/m&sup4; = C&sub1;"" = akustische Masse des Durchlasses P1""
269 kg/m&sup4; = C&sub2;"" = akustische Masse des Durchlasses P2""
50 kg/m&sup4; = C&sub3;"" = akustische Masse des Durchlasses P3""
32,2 kg/m&sup4; = C&sub4;"" = akustische Masse des Durchlasses P4""
0,003 m&sup5;/nt s = R&sub1;"" = akustische Mobilität in Durchlaß P1""
0,008 m&sup5;/nt s = R&sub2;"" = akustische Mobilität in Durchlaß P2""
0,003 m&sup5;/nt s = R&sub3;"" = akustische Mobilität in Durchlaß P3""
0,008 m&sup5;/nt s = R&sub4;"" = akustische Mobilität in Durchlaß P4""
= Zp4"" = Strahlungsimpedanz, von Durchlaß P4"" aus gesehen
In Figur 27 sind die durch ein akustisches Aufhängungssystem abgestrahlte Schalleistung durch eine Kurve A, ein System mit Durchlaß (Port) nach dem Stand der Technik abgestrahlte Schalleistung durch eine Kurve B, ein System mit zwei Durchlässen nach dem Stand der Technik (gemäß dem Patent Nr. 4549631 von Bose) abgestrahlte Schalleistung durch eine Kurve C und diese Konfiguration abgestrahlte Schalleistung durch eine Kurve D als eine Funktion einer Frequenz dargestellt.
Jedes System weist einen Tieftonlautsprecher der gleichen Größe und das gleiche Gesamtgehäusevolumen auf, wobei die Lautsprecher- und Durchlaßparameter für jedes System geeignet optimiert worden sind, indem die Elemente des Systems eingestellt wurden, um ein flaches Frequenzverhalten zu erreichen. Diese Konfiguration liefert eine verbesserte Abgabe in dem Baßbereich und eine schärfere Begrenzung bei höheren Frequenzen als irgendeines dieser Gehäuse nach dem Stand der Technik.
In Figur 28 wird eine graphische Darstellung einer Konusverschiebung als eine Funktion einer Frequenz für ein akustisches Aufhängungssystem nach dem Stand der Technik in einer Kurve A und gemäß der Erfindung in einer Kurve D gezeigt. Die Kurve A zeigt, daß die Konusauslenkung des Lautsprechers der akustischen Aufhängung mit abnehmender Frequenz zunimmt. Die Kurve D zeigt, daß die Konfiguration mit vier Unterkammern gemäß dieser Erfindung vier Resonanzen aufweist, bei welchen die Konusauslenkung minimiert ist. Somit sind in dieser Konfiguration die gesamte Konusauslenkung und folglich die Verzerrung auf Baßfrequenzsignale hin geringer. Der Bereich von Systemgehäuseparametern für diese Ausführungsform, welche das flache Verhalten und Vorteile, die oben beschrieben wurden, erzeugen können, sind:
1,5 ≤ V3/V1
1,5 ≤ C1/C3 ≤ 6
In Figur 29 wird eine graphische Darstellung eines Impulsübergangsverhaltens eines akustischen Aufhängungssystems nach dem Stand der Technik und des Impulsübergangsverhaltens der Erfindung gezeigt. Die zusätzliche Zeitverzögerung bei der Reproduktion des Signals ist für nicht-lokalisierbare Baß- Abgabekomponenten in Mehrfach-Lautsprecherkonfigurationen besonders nützlich, in welchen die Tonwiedergabe durch die höheren Frequenzkomponenten dieser Mehrfach-Lautsprecherkonfigurationen gesteuert werden soll.
In den Figuren 30 und 31 sind bildhafte perspektivische und vereinfachte Querschnittsansichten einer anderen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform trennt eine zweite Trennwand 11v die erste innere Unterkammer V1v von einer dritten inneren Unterkammer V3v und trägt ein Passivstrahlermittel P1v, welches die erste innere und dritte innere Unterkammer miteinander koppelt. Eine dritte Trennwand 14v trennt die dritte innere Unterkammer V3v von einer vierten Unterkammer V4v und trägt ein Passivstrahlermittel P3v, welches die dritte innere und vierte Unterkammer miteinander koppelt. Die dritte und vierte Unterkammer weisen jeweils eine Außenwand auf, welche ein Passivstrahler- oder Durchlaßmittel P2v bzw. P4v trägt, um Schallenergle an den Bereich außerhalb des Gehäuses abzustrahlen.
In Figur 32 ist ein schematisches Diagramm einer elektrischen Analogschaltung der Ausführungsform der Figuren 30 und 31 dargestellt. Es folgen beispielhafte Parameterwerte für diese Ausführungsform.
2,79 Ohm = Rvcv = Widerstand der Schwingspule des Treiberwandlers
0,00097 Henry = Lvcv = Induktanz der Schwingspule des Treiberwandlers
19,98 nt./amp. = BLv = Produkt aus Flußdichte in der Schwingspulenlücke und der Länge des Schwingspulendrahtes in der Lücke
0,0339kg = Cmmtv= bewegliche Masse der Konus/Schwingspule
0,00027 M/nt. = Lcmsv= Aufhängungsfederung des Wandlers
0,288 M/nt.-s = Rmv = Inverses des Verlustes (Mobilität) des mechanischen beweglichen Systems, mechanische S (mho)
0,0242 m² = S&sub0;v = Fläche der Membran des elektroakustischen Wandlers
0,098 × 10&supmin;&sup7; m&sup5;/nt = Lv1v akustische Federung des Volumens V1v (0,001372m³)
1,15 × 10&supmin;&sup7; m&sup5;/nt = Lv2v= akustische Federung des Volumens V2v (0,0161m³)
0,302 × 10&supmin;&sup7; m&sup5;/nt = Lv3v = akustische Federung des Volumens V3v (0, 00428m³)
0,81 × 10&supmin;&sup7; m&sup5;/nt = Lv4v = akustische Federung des Volumens V4v (0, 01134m³)
89,5kg/m&sup4; = C1v = akustische Masse des Durchlasses P1v
163 kg/m&sup4; = C2v = akustische Masse des Durchlasses P2v
62 kg/m&sup4; = C3v = akustische Masse des Durchlasses P3v
38,5 kg/m&sup4; = C4v = akustische Masse des Durchlasses P4v
0,0017 m&sup5;/nt s = R1v = akustische Mobilität in Durchlaß P1v
0,011 m&sup5;/nt s = R2v = akustische Mobilität in Durchlaß P2v
0,0025 m&sup5;/nt s = R3v = akustische Mobilität in Durchlaß P3v
0,0038 m&sup5;/nt s = R4v = akustische Mobilität in Durchlaß P4v
= Zp2v = Strahlungsimpedanz, von Durchlaß P2v aus gesehen
= Zp4v = Strahlungsimpedanz, von Durchlaß P4v aus gesehen
Vorteile dieser Konfiguration mit vier Unterkammern werden in den Figuren 33-35 gezeigt.
In Figur 33 sind die durch ein akustisches Aufhängungssystem abgestrahlte Schalleistung durch eine Kurve A, ein System mit Durchlaß nach dem Stand der Technik abgestrahlte Schalleistung durch eine Kurve B, ein System mit zwei Durchlässen nach dem Stand der Technik (gemäß dem Patent Nr. 4549631 von Bose) abgestrahlte Schalleistung durch eine Kurve C und diese Konfiguration abgestrahlte Schalleistung durch eine Kurve D als eine Funktion einer Frequenz dargestellt.
Jedes System weist einen Tieftonlautsprecher der gleichen Größe und das gleiche Gesamtgehäusevolumen auf, wobei die Lautsprecher- und Durchlaßparameter für jedes System geeignet optimiert worden sind, indem die Elemente des Systems eingestellt wurden, um ein flaches Frequenzverhalten zu erreichen. Diese Konfiguration liefert eine verbesserte Abgabe in dem Baßbereich und eine schärfere Begrenzung bei höheren Frequenzen als irgendeines dieser Gehäuse nach dem Stand der Technik.
In Figur 34 wird eine graphische Darstellung einer Konusverschiebung als eine Funktion einer Frequenz für ein akustisches Aufhängungssystem nach dem Stand der Technik in einer Kurve A und gemäß der Erfindung in einer Kurve D gezeigt. Die Kurve A zeigt, daß die Konusauslenkung des Lautsprechers der akustischen Aufhängung mit abnehmender Frequenz zunimmt. Die Kurve D zeigt, daß die Konfiguration mit vier Unterkammern gemäß dieser Erfindung vier Resonanzen aufweist, bei welchen die Konusauslenkung minimiert ist. Somit sind in dieser Konfiguration die gesamte Konusauslenkung und folglich die Verzerrung auf Baßfrequenzsignale hin geringer.
Der Bereich von Systemgehäuseparametern für die Ausführungsform, die das flache Verhalten und die Vorteile, die oben beschrieben wurden, erzeugen können, sind:
1,5 ≤ V3/V1
1,5 ≤ V4/V3
0,8 ≤ C1/C3 ≤ 4
0,8 ≤ C3/C4 ≤ 4
In Figur 35 wird eine graphische Darstellung eines Impulsübergangsverhaltens eines akustischen Aufhängungssystems nach dem Stand der Technik und des Impulsübergangsverhaltens der Erfindung gezeigt. Die zusätzliche Zeitverzögerung bei der Reproduktion des Signals ist für nicht-lokalisierbare Baß- Abgabekomponenten in Mehrfach-Lautsprecherkonfigurationen besonders nützlich, in welchen die gewünschte Tonwiedergabe durch die höheren Frequenzkomponenten dieser Mehrfach- Lautsprecherkonfigurationen gesteuert werden soll.
In Figur 36 ist eine bildhafte perspektivische Ansicht einer handelsüblichen Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die eine Variation der Ausführungsform der Figuren 7- 11a ist. Diese Ausführungsform der Erfindung enthält ein Paar von auf einer Zwischenplatte 13vi angebrachten Tieftonlautsprechern 12. Die Zwischenplatten 11vi und 13vi begrenzen eine dazwischenliegende Unterkammer V&sub1;vi. Die Zwischenplatten 13vi und 11vi begrenzen End-Unterkammern V&sub3;vi bzw. V&sub2;vi. Ein Passivstrahler P&sub1;vi koppelt die End-Unterkammern V&sub2;vi und V&sub3;vi miteinander. Ein Passivstrahler P&sub2;vi koppelt die dazwischenliegende Unterkammer V&sub1;vi und die End-Unterkammer V&sub3;vi miteinander. Ein Passivstrahler P&sub3;vi in Form einer konisch erweiterten Durchlaßröhre koppelt die End-Unterkammer V&sub3;vi mit dem Bereich außerhalb des Gehäuses.
In Figur 37 ist ein vereinfachter Querschnitt der Ausführungsform von Figur 36 dargestellt.
Diese Ausführungsform der Erfindung ist in dem handelsüblichen Baß-Modul ACOUSTIMASS -5 Serie II aufgenommen, der durch den Zessionär dieser Anmeldung hergestellt und verkauft wird. Diese handelsübliche Ausführungsform weist die folgenden typischen Parameter auf:
Volumen der dazwischenliegenden Unterkammer V&sub1;vi: 0,00413 m³
Volumen der End-Unterkammer V&sub2;vi: 0,00657 m³
Volumen der End-Unterkammer V&sub3;vi: 0,0119 m³
Durchlaßröhren-Passivstrahler P&sub1;vi: 0,203 m lang bei einem Durchmesser von 0,044 m
Durchlaßröhren-Passivstrahler P&sub2;vi: jeweils 0,057 m lang bei einem Durchmesser von 0,051 m
Passivstrahler P&sub3;vi in Form einer konisch erweiterten Durchlaßröhre: 0,12 m lang bei einem Durchmesser von 0,12 m an jedem Ende und einem Durchmesser von 0,058 m in der Mitte, die durch die Innenseite eines Toroids mit elliptischem Querschnitt begrenzt ist. Die Ellipse hat eine Hauptachse, welche im wesentlichen gleich der Länge der Röhre ist.
Die Tieftonlautsprecher sind Tieftonlautsprecher mit einem Durchmesser von 14 cm. Diese Parameter erzeugen 3 Ablenkungsminima bei 44 Hz, 80 Hz und 190 Hz und liefern die in Figur 38 dargestellte Kennlinie des Frequenzganges bzw. Frequenzverhaltens, welche ein relativ gleichmäßiges Verhalten über den Baßfrequenzbereich und eine scharfe Begrenzung bei 30 db pro Oktave oberhalb 200 Hz aufweist, um die Abstrahlung unerwünschter Oberschwingungen durch den konisch erweiterten Durchlaß (Port) P&sub3;vi deutlich zu reduzieren.
Der verjüngte Querschnitt der konisch erweiterten Durchlaßröhre P&sub3;vi hilft dabei, einen nicht-laminaren Luftstrom zu dem Bereich außerhalb des Gehäuses zu vermeiden, der ein hörbares Rauschen erzeugen könnte, wenn bei hohen Druckpegeln abgestrahlt wird.
In dieser spezifischen Ausführungsform sind die Volumina der End-Unterkammern V&sub1;vi und V&sub3;vi nicht gleich und größer als das Volumen der dazwischenliegenden Unterkammer V&sub2;vi. Die Durchlaßröhren P&sub2;vi sind um die Durchlaßröhre P&sub1; symmetrisch angeordnet, um eine gleiche akustische Belastung an jedem der beiden Tieftonlautsprecher zu liefern. Eine Kopplung der Endkammern durch die Durchlaßröhre durch die dazwischenliegende Unterkammer hindurch erleichtert die Herstellung und hilft bzw. trägt dazu dabei, einen gewünschten Leistungspegel mit einem dünneren Gehäuse zu erreichen. Ein Ausgleichen eines Endes jeder Durchlaßröhre mit einer tragenden Zwischenwand erhöht die effektive akustische Masse für eine gegebene Durchlaßröhrenlänge.
Ein Vorteil der Erfindung ist, daß mit mindestens drei getrennten Ablenkungsminima innerhalb des Durchlaßbandes eine Membranverschiebung, um einen vorgeschriebenen Schallpegel zu erzeugen, reduziert wird. Dieses Merkmal erlaubt einen Gebrauch kleinerer Tieftonlautsprecher, die auf einer relativ kleinen Schallwand parallel und senkrecht zu Gehäuseseiten in einem Gehäuse mit dem gleichen Volumen wie ein Gehäuse nach dem Stand der Technik getragen werden können, welches größere, auf einer schrägen Wand angebrachte Tieftonlautsprecher aufweist.
In Figur 39 ist noch eine andere Ausführungsform der Erfindung mit zylindrischen Unterkammern dargestellt. Eine erste zylindrische Struktur 101 definiert Unterkammern 101A und 101B, die durch eine innere kreisförmige, einen Tieftonlautsprecher 103 tragende Schallwand 102 getrennt sind, mit Enddurchlaßröhren 104 und 105. Die zylindrische Struktur 101 kann dann durch die kreisförmige Öffnung des Durchlasses (Port) 112 in einer zylindrischen Struktur 111 angeordnet werden, um eine andere Unterkammer zu definieren, die durch den Bereich zwischen der zylindrischen Struktur 101 und dem angrenzenden zylindrischen Bereich der Struktur 111 gebildet wird. Eine zylindrische Struktur 121 kann dann ähnlich die ineinandergesetzten bzw. verschachtelten Strukturen 101 und 111 durch einen Durchlaß 122 aufnehmen, um noch eine andere Unterkammer zu definieren, welche die zylindrischen Strukturen 101 und 111 umgibt und teilweise zylindrisch ist. Es liegt innerhalb der Prinzipien der Erfindung, ähnliche ineinandergesetzte bzw. verschachtelte Strukturen mit elliptischen, dreieckigen, quadratischen oder anderen Querschnitten zu bilden. Eine Anwendung dieses Schachtelprinzips berücksichtigt eine Ausführung eines modularen Bausteinverfahrens, um Gehäuse zu bilden, wodurch ein ausgewählter Pegel einer Baßwiedergabe durch Hinzufügen vollkommen passiver Unterkammern zu einer oder mehr Basis-Treibereinheiten erreicht werden kann.
In den Figuren 40A und 40B sind Versand- bzw. Gebrauchsstellungen einer Variation der Ausführungsform von Figur 39 dargestellt. Eine Anwendung dieses Schachtelprinzips berücksichtigt die Herstellung eines kompakten tragbaren Baßsystems, wodurch die größere äußere Unterkammer im zusammengelegten Zustand während eines Versandtransports als ein Tragbehälter wie in Figur 40A dargestellt dient, aber ausgefahren werden kann, um eine Unterkammer mit größerem Volumen für eine bessere Baßwiedergabe wie in Figur 40B dargestellt zu definieren.

Claims

1. Lautsprechersystem mit:

einem ersten elektroakustischen Wandler (12) mit einer schwingfähigen Membran, um ein elektrisches Eingangssignal in ein entsprechendes akustisches Ausgangssignal umzuwandeln,

einem Gehäuse,

wobei das Gehäuse in erste (V&sub1;), zweite (V&sub2;) und dritte (V&sub3;) Unterkammern durch mindestens erste (13) und zweite (11) Trennwände geteilt wird, und

einem ersten Passivstrahler (P&sub1;), der die erste und dritte Unterkammer miteinander koppelt, dadurch gekennzeichnet, daß:

die erste Trennwand (13) den ersten elektroakustischen Wandler (12) trägt und mit ihm zusammenwirkt, um die erste (V&sub1;) und die zweite (V&sub2;) Unterkammer zu begrenzen,

ein zweiter Passivstrahler (P&sub2;, P&sub3;) vorgesehen ist, der mindestens eine der zweiten (V&sub2;) und dritten (V&sub3;) Unterkammer mit dem Bereich außerhalb des Gehäuses koppelt, wobei

jeder Passivstrahler (P&sub1;, P&sub2;, P&sub3;) eine akustische Masse aufweist,

jede Unterkammer (V&sub1;, V&sub2;, V&sub3;) eine akustische Federung (Nachgiebigkeit) aufweist,

die akustischen Massen und die akustischen Federungen ausgewählt sind, um mindestens drei getrennte Frequenzen in dem Durchlaßband des Lautsprechersystems einzurichten, bei welchen die Ablenkungs-Charakteristik der schwingfähigen Membran als eine Funktion der Frequenz ein Minimum aufweist.

2. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, worin der zweite Passivstrahler (P&sub2;) die zweite Unterkammer (V&sub2;) mit dem Bereich außerhalb des Gehäuses koppelt, und ferner mit einem dritten Passivstrahler (P&sub3;), der die dritte Unterkammer (V&sub3;) mit dem Bereich außerhalb des Gehäuses koppelt.

3. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, ferner mit einer vierten Unterkammer (V&sub4;"), die eine akustische Federung aufweist und von mindestens einer anderen der Unterkammern durch mindestens eine dritte Trennwand (14") getrennt ist, und einem dritten Passivstrahler (P&sub2;"), welcher eine akustische Masse aufweist und die vierte Unterkammer (V&sub4;") mit mindestens einer der anderen Unterkammern koppelt, wobei die akustischen Massen und die akustischen Federungen ausgewählt sind, um mindestens eine vierte Frequenz einzurichten, die von den mindestens drei getrennten Frequenzen in dem Durchlaßband des Lautsprechersystems getrennt ist, bei der die Ablenkungs-Charakteristik der schwingfähigen Membran als eine Funktion einer Frequenz ein Minimum aufweist.

4. Lautsprechersystem nach Anspruch 3, ferner mit mindestens einem vierten Passivstrahler (P&sub4;"), der die vierte Unterkammer (V&sub4;") mit dem Bereich außerhalb des Gehäuses koppelt.

5. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, ferner mit einem dritten Passivstrahler (P&sub2;'), der die zweite und dritte Unterkammer (V&sub2;', V&sub3;') miteinander koppelt.

6. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, worin die zweite und dritte Unterkammer End-Unterkammern sind und der zweite Passivstrahler in der dritten Unterkammer gelegen ist.

7. Lautsprechersystem nach Anspruch 6, worin der erste Passivstrahler (P&sub1;vi) durch die erste Unterkammer (V&sub1;vi) durchgeht.

8. Lautsprechersystem nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, worin der zweite Passivstrahler eine Durchlaßröhre (P&sub3;vi) ist, die durch die Innenoberfläche eines Toroids mit im wesentlichen elliptischem Querschnitt begrenzt ist.

9. Lautsprechersystem nach Anspruch 8, worin der elliptische Querschnitt eine Hauptachse aufweist, welche im wesentlichen der Länge der Durchlaßröhre (P&sub3;vi) entspricht.

10. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, worin der zweite Passivstrahler (P&sub2;') die zweite Unterkammer (V&sub2;') mit dem Bereich außerhalb des Gehäuses koppelt, und ferner mit einem dritten Passivstrahler (P&sub1;', P&sub2;'), der die erste und zweite Unterkammer (V&sub1;', V&sub2;') miteinander koppelt.

11. Lautsprechersystem nach Anspruch 3, worin der dritte Passivstrahler (P&sub2;'", P&sub3;'") die zweite und vierte Unterkammer (V&sub2;'", V&sub4;'") miteinander koppelt, und ferner mit einem vierten Passivstrahler (P&sub1;'", P&sub3;'") , welcher die erste und vierte Unterkammer (V&sub1;'", V&sub4;'") miteinander koppelt.

12. Lautsprechersystem nach Anspruch 3, worin der dritte Passivstrahler (P&sub3;"") die vierte Unterkammer (V&sub4;"") mit der dritten Unterkammer (V&sub3;"") koppelt, und ferner mit einem vierten Passivstrahler (P&sub2;) , welcher die vierte Unterkammer (V&sub4;"") mit der zweiten Unterkammer (V&sub2;"") koppelt.

13. Lautsprechersystem nach Anspruch 3, worin der erste und dritte Passivstrahler (P&sub1;v, P&sub3;v) und die vierte Unterkammer (V&sub4;v) die erste und dritte Unterkammer (V&sub1;v, V&sub3;v) miteinander koppeln, und ferner mit einem vierten Passivstrahler (P&sub2;v) , welcher die zweite Unterkammer (V&sub2;v) und den Bereich außerhalb des Gehäuses miteinander koppelt.

14. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, worin mindestens eine der Unterkammern (101) in eine der anderen Unterkammern (111, 121) gesetzt ist.

15. Lautsprechersystem nach Anspruch 14, worin die mindestens eine und die anderen Unterkammern (101, 111, 121) zwischen einer für einen Transport kontrahierten Stellung und einer beim Gebrauch ausgefahrenen Stellung gegeneinander beweglich sind.